土工合成材料特性檢測中提升水平的技術(shù)(楊明昌)

1、目目 錄錄s1.1.前言前言樣品的抽取樣品的抽取樣品的狀態(tài)調(diào)節(jié)樣品的狀態(tài)調(diào)節(jié)試樣的裁取試樣的裁取試樣數(shù)量的確定試樣數(shù)量的確定數(shù)據(jù)的分析處理數(shù)據(jù)的分析處理1 前言前言1.1 土工合成材料檢測水平的現(xiàn)狀土工合成材料檢測水平的現(xiàn)狀土工合成材料的應(yīng)用畢竟歷史不長。土工合成材料的應(yīng)用畢竟歷史不長。對其特性研究還很不夠，相應(yīng)檢測標(biāo)準(zhǔn)還是初對其特性研究還很不夠，相應(yīng)檢測標(biāo)準(zhǔn)還是初步的、比較粗糙的。步的、比較粗糙的。各行各業(yè)的檢測規(guī)范也不盡相同。各行各業(yè)的檢測規(guī)范也不盡相同。各單位依據(jù)不同檢測規(guī)范進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果各單位依據(jù)不同檢測規(guī)范進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果有所不同，有時(shí)差別還較大。有所不同，有時(shí)差別還較大。多次

2、大范圍比對檢測結(jié)果證明：即使依據(jù)相同多次大范圍比對檢測結(jié)果證明：即使依據(jù)相同檢測標(biāo)準(zhǔn)來檢測同一材料，結(jié)果也會(huì)有較大的檢測標(biāo)準(zhǔn)來檢測同一材料，結(jié)果也會(huì)有較大的差別。差別。我們給出一份檢測報(bào)告，報(bào)告中給出的指標(biāo)值，我們給出一份檢測報(bào)告，報(bào)告中給出的指標(biāo)值，或者結(jié)論，我們有多大把握認(rèn)為是正確的？或者結(jié)論，我們有多大把握認(rèn)為是正確的？為了回答這一問題，就要對檢測過程中一些影響為了回答這一問題，就要對檢測過程中一些影響檢測結(jié)果正確性的因素進(jìn)行分析。檢測結(jié)果正確性的因素進(jìn)行分析。通過對這些影響因素的了解，在檢測過程中能比通過對這些影響因素的了解，在檢測過程中能比較合理地進(jìn)行控制，讓其影響的程度減少到我們較

3、合理地進(jìn)行控制，讓其影響的程度減少到我們希望的程度之下，能避免的則更好。使我們的檢希望的程度之下，能避免的則更好。使我們的檢測結(jié)果能夠比較合理可靠。測結(jié)果能夠比較合理可靠。檢測結(jié)果合理可靠的程度代表了檢測水平。檢測結(jié)果合理可靠的程度代表了檢測水平。1 前言前言1.2 問題的提出問題的提出1 前言前言1.3 檢測過程檢測過程當(dāng)某一產(chǎn)品的特性需要檢測時(shí)，需要做的工作：當(dāng)某一產(chǎn)品的特性需要檢測時(shí)，需要做的工作：1.抽取一定數(shù)量樣品；委托檢測須對樣品查驗(yàn)。抽取一定數(shù)量樣品；委托檢測須對樣品查驗(yàn)。2.對樣品進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)。對樣品進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)。3.從調(diào)整好的樣品上裁取試樣。從調(diào)整好的樣品上裁取試樣。4.對試

4、樣進(jìn)行檢測。對試樣進(jìn)行檢測。5.對檢測數(shù)據(jù)分析處理。對檢測數(shù)據(jù)分析處理。6.如果分析結(jié)果檢測數(shù)據(jù)有疑問，就需檢查核對，如果分析結(jié)果檢測數(shù)據(jù)有疑問，就需檢查核對，需要的話重新檢測有疑問的數(shù)據(jù)。需要的話重新檢測有疑問的數(shù)據(jù)。7.根據(jù)核對無誤的檢測結(jié)果最后給出檢測報(bào)告。根據(jù)核對無誤的檢測結(jié)果最后給出檢測報(bào)告。 u土工合成材料的原材料或?yàn)樗芰希驗(yàn)楹铣衫w維土工合成材料的原材料或?yàn)樗芰?，或?yàn)楹铣衫w維，其熔點(diǎn)一般較低，大部分在，其熔點(diǎn)一般較低，大部分在250 左右。左右。u高溫變軟，低溫變脆，受溫度影響要比像鋼材這高溫變軟，低溫變脆，受溫度影響要比像鋼材這樣的工程材料大得多。樣的工程材料大得多。u當(dāng)塑料及

5、化纖達(dá)到熔點(diǎn)時(shí)，強(qiáng)度幾乎為零。當(dāng)塑料及化纖達(dá)到熔點(diǎn)時(shí)，強(qiáng)度幾乎為零。u粗算一下，溫度相差一度，誤差有粗算一下，溫度相差一度，誤差有0.4%左右。左右。u不同的材料，溫度影響不同。不同的材料，溫度影響不同。u絕大多數(shù)材料的拉伸強(qiáng)度隨溫度上升而下降。絕大多數(shù)材料的拉伸強(qiáng)度隨溫度上升而下降。u曾經(jīng)對此進(jìn)行過研究，在曾經(jīng)對此進(jìn)行過研究，在0度到度到30度范圍內(nèi)：度范圍內(nèi)：u1#和和2#樣為聚酯短纖針刺無紡布；樣為聚酯短纖針刺無紡布；u3#樣為聚丙烯編織布；樣為聚丙烯編織布；u4#樣為熱熔無紡布。樣為熱熔無紡布。u隨溫升強(qiáng)度降幅：隨溫升強(qiáng)度降幅：u1#和和2#為為0.26%/ ；u3#樣為樣為0.50%

6、/ ；u4#樣為樣為1.0%/ 。u實(shí)驗(yàn)室溫度必須控制。實(shí)驗(yàn)室溫度必須控制。u1#和和2#樣為聚酯短纖針刺無紡布；樣為聚酯短纖針刺無紡布；u3#樣為聚丙烯編織布；樣為聚丙烯編織布；u4#樣為熱熔無紡布。樣為熱熔無紡布。u不同材料的伸長率不同材料的伸長率 變化規(guī)律性不同。變化規(guī)律性不同。u1#和和2#隨溫升下降。隨溫升下降。u3#和和4#隨溫升上升。隨溫升上升。u線性規(guī)律不強(qiáng)。線性規(guī)律不強(qiáng)。u聚酯短纖針刺無紡布降幅最小，為聚酯短纖針刺無紡布降幅最小，為0.26%/ 。u這類材料的強(qiáng)度：這類材料的強(qiáng)度：u一是取決于纖維本身的強(qiáng)度；一是取決于纖維本身的強(qiáng)度；u二是取決于針刺所成相互纏結(jié)程度。二是取決

7、于針刺所成相互纏結(jié)程度。u前面說過，合成材料誤差大約前面說過，合成材料誤差大約0.4%/ 左右。左右。u溫度對布強(qiáng)度影響比溫度對纖維強(qiáng)度的影響小。溫度對布強(qiáng)度影響比溫度對纖維強(qiáng)度的影響小。u可推出：溫度對纏結(jié)的影響比對纖維的影響??；可推出：溫度對纏結(jié)的影響比對纖維的影響?。贿@類布的破壞是纏結(jié)處的拉開，而并不是纖維的這類布的破壞是纏結(jié)處的拉開，而并不是纖維的拉斷。拉斷。u聚丙烯編織布降幅較大，為聚丙烯編織布降幅較大，為0.50%/。u這類材料的強(qiáng)度：這類材料的強(qiáng)度：u拉伸試驗(yàn)中，因是一根根扁絲平行同時(shí)拉拉伸試驗(yàn)中，因是一根根扁絲平行同時(shí)拉伸所得強(qiáng)度，所以基本上溫度對布強(qiáng)度的伸所得強(qiáng)度，所以基本上

8、溫度對布強(qiáng)度的影響就是對纖維強(qiáng)度的影響。影響就是對纖維強(qiáng)度的影響。u推理出：對于這類一根根扁絲或者纖維束推理出：對于這類一根根扁絲或者纖維束組成的材料，溫度對其強(qiáng)度的影響，基本組成的材料，溫度對其強(qiáng)度的影響，基本上就是溫度對纖維本身強(qiáng)度的影響。上就是溫度對纖維本身強(qiáng)度的影響。u熱熔無紡布降幅最大，為熱熔無紡布降幅最大，為1.0 %/ 。u這類材料的強(qiáng)度：這類材料的強(qiáng)度：u一是取決于纖維本身的強(qiáng)度；一是取決于纖維本身的強(qiáng)度；u二是取決于熱熔所成熔結(jié)點(diǎn)強(qiáng)度。二是取決于熱熔所成熔結(jié)點(diǎn)強(qiáng)度。u溫度對布強(qiáng)度影響比對纖維影響大一倍多。溫度對布強(qiáng)度影響比對纖維影響大一倍多。u說明溫度對熔結(jié)點(diǎn)強(qiáng)度影響比溫度對

9、纖維強(qiáng)度影說明溫度對熔結(jié)點(diǎn)強(qiáng)度影響比溫度對纖維強(qiáng)度影響大。響大。u因此，實(shí)驗(yàn)室溫度必須控制。因此，實(shí)驗(yàn)室溫度必須控制。u現(xiàn)在再說一下標(biāo)準(zhǔn)溫度現(xiàn)在再說一下標(biāo)準(zhǔn)溫度20條件。條件。u雖然這一條件看似要求較嚴(yán)，但很有必要。雖然這一條件看似要求較嚴(yán)，但很有必要。u從低限到高限，也有從低限到高限，也有4 之差。之差。u對于熱熔無紡布，即使同在標(biāo)準(zhǔn)條件下，高低限對于熱熔無紡布，即使同在標(biāo)準(zhǔn)條件下，高低限下檢測結(jié)果，單溫度影響造成的誤差就有了下檢測結(jié)果，單溫度影響造成的誤差就有了4%。u如果加上試樣不均勻性造成的誤差，試樣尺寸誤如果加上試樣不均勻性造成的誤差，試樣尺寸誤差，儀器本身的計(jì)量誤差，夾具合適性帶來

10、的誤差，儀器本身的計(jì)量誤差，夾具合適性帶來的誤差，不同人員操作習(xí)慣不同帶來的誤差等等，綜差，不同人員操作習(xí)慣不同帶來的誤差等等，綜合起來的誤差將不會(huì)小。合起來的誤差將不會(huì)小。u青島旭域公司專業(yè)生產(chǎn)土工格柵。青島旭域公司專業(yè)生產(chǎn)土工格柵。u并有一個(gè)條件很好的實(shí)驗(yàn)室。并有一個(gè)條件很好的實(shí)驗(yàn)室。u進(jìn)行了溫度對產(chǎn)品影響的研究。進(jìn)行了溫度對產(chǎn)品影響的研究。u本文引用其資料。感謝旭域公司！本文引用其資料。感謝旭域公司！u結(jié)果表明：結(jié)果表明：u單向格柵溫升力降，伸長率同向增長。單向格柵溫升力降，伸長率同向增長。u雙向格柵溫升力降，伸長率無明顯變化。雙向格柵溫升力降，伸長率無明顯變化。u以下說明中以以下說明中

11、以16度時(shí)強(qiáng)度和伸長率為計(jì)算原點(diǎn)。度時(shí)強(qiáng)度和伸長率為計(jì)算原點(diǎn)。u雙向雙向20格柵：強(qiáng)度隨溫升下降，高低點(diǎn)拉直線簡格柵：強(qiáng)度隨溫升下降，高低點(diǎn)拉直線簡單估計(jì)，降幅單估計(jì)，降幅為為0.80%/；伸長率變化不明顯。伸長率變化不明顯。u雙向雙向30格柵：強(qiáng)度隨溫升下降，高低點(diǎn)拉直線簡格柵：強(qiáng)度隨溫升下降，高低點(diǎn)拉直線簡單估計(jì)，降幅單估計(jì)，降幅為為0.60%/。伸長率變化不明顯。伸長率變化不明顯。u單向單向65格柵：強(qiáng)度隨溫升下降，高低點(diǎn)拉直線簡格柵：強(qiáng)度隨溫升下降，高低點(diǎn)拉直線簡單估計(jì)，降幅單估計(jì)，降幅1.54%/；伸長率升幅伸長率升幅0.41%/ 。u單向單向90格柵：強(qiáng)度隨溫升下降，高低點(diǎn)拉直線簡

12、格柵：強(qiáng)度隨溫升下降，高低點(diǎn)拉直線簡單估計(jì)，降幅單估計(jì)，降幅1.64%/；伸長率升幅伸長率升幅0.68%/ 。u單向單向130格柵：強(qiáng)度隨溫升下降，高低點(diǎn)拉直線簡格柵：強(qiáng)度隨溫升下降，高低點(diǎn)拉直線簡單估計(jì)：降幅單估計(jì)：降幅1.48%/；伸長率升幅伸長率升幅0.94%/ 。土工合成材料工程應(yīng)用手冊資料土工合成材料工程應(yīng)用手冊資料u（第二版），（第二版），P53之表之表1-13 uSR2型土工格柵型土工格柵u在在-5080 間不同溫度下的強(qiáng)度比與溫度關(guān)系：間不同溫度下的強(qiáng)度比與溫度關(guān)系：u強(qiáng)度隨溫升下降強(qiáng)度隨溫升下降u基本線性基本線性u縱向降幅縱向降幅2.93%/u縱向降幅縱向降幅3.89%/ 土

13、工合成材料工程應(yīng)用手冊資料土工合成材料工程應(yīng)用手冊資料u（第二版），（第二版），P53之表之表1-13 uSR2型土工格柵型土工格柵u在在-5080 間不同溫度下的伸長率比與溫度關(guān)系：間不同溫度下的伸長率比與溫度關(guān)系：u強(qiáng)度隨溫升下降強(qiáng)度隨溫升下降u縱向基本線性縱向基本線性 升幅升幅0.34%/u橫向分段線性橫向分段線性 低溫段升幅低溫段升幅0.45%/ 高溫段升幅高溫段升幅5.07%/u我們對前面說過的三類四個(gè)樣品還進(jìn)行了浸水濕透的濕樣我們對前面說過的三類四個(gè)樣品還進(jìn)行了浸水濕透的濕樣與自然干樣進(jìn)行比對。與自然干樣進(jìn)行比對。u假設(shè)假設(shè)浸水濕透是濕度對試樣的最大影響程度，則可以用浸浸水濕透是濕

14、度對試樣的最大影響程度，則可以用浸水濕透樣與干樣的比對來確定濕度的最大影響程度。水濕透樣與干樣的比對來確定濕度的最大影響程度。u因?yàn)橹挥袃煞N情況下數(shù)據(jù)，所以采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，進(jìn)行因?yàn)橹挥袃煞N情況下數(shù)據(jù)，所以采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，進(jìn)行了顯著性檢驗(yàn)。了顯著性檢驗(yàn)。u對于針刺型、熱粘型和編織型土工布的拉伸強(qiáng)度，干濕強(qiáng)對于針刺型、熱粘型和編織型土工布的拉伸強(qiáng)度，干濕強(qiáng)度無顯著性差別，針刺型無紡布干濕樣的伸長率有顯著性度無顯著性差別，針刺型無紡布干濕樣的伸長率有顯著性差別，余兩產(chǎn)品無顯著性差別。差別，余兩產(chǎn)品無顯著性差別。u干濕樣強(qiáng)度干濕樣強(qiáng)度無無顯著性差別。顯著性差別。u干濕樣伸長率干濕樣伸長率有有顯著性

15、差別。顯著性差別。樣品 項(xiàng)目 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯著性檢驗(yàn)均值,N/5cm變異數(shù),%誤差,%比值1#無紡布 200g/m2強(qiáng)度干樣360 7.4 5.3 0.103 1.00濕樣359 4.2 3.0 伸長率干樣78.93.72.64.400 1.08濕樣84.9 3.8 2.7 2#無紡布 500g/m2強(qiáng)度干樣690 10.5 7.5 1.562 1.08濕樣747 12.0 8.6 伸長率干樣92.74.63.34.253 0.92濕樣85.2 4.2 3.0 1(=0.05)=2.1012(=0.01)=2.878u干濕樣強(qiáng)度干濕樣強(qiáng)度無無顯著性差別。顯著性差別。u干濕樣伸長率干濕樣伸長率無無顯

16、著性差別。顯著性差別。樣品 項(xiàng)目 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯著性檢驗(yàn)均值,N/5cm變異數(shù),%誤差,%比值3#編織布 2000旦強(qiáng)度干樣2798 4.9 3.5 0.886 1.02濕樣2846 3.6 2.6 伸長率干樣34.0 9.56.81.633 0.94濕樣31.9 7.7 5.5 4#熱熔無紡 200g/m2強(qiáng)度干樣563 13.5 9.7 0.076 1.00濕樣561 6.2 4.4 伸長率干樣24.99.76.90.216 1.01濕樣25.1 6.6 4.7 1(=0.05)=2.1012(=0.01)=2.878u干濕樣的強(qiáng)度無顯著性差別。干濕樣的強(qiáng)度無顯著性差別。u干濕樣的伸長率針刺無

17、紡布有顯著性差別。干濕樣的伸長率針刺無紡布有顯著性差別。u對于纖維的干濕強(qiáng)度不同的，從理論上說應(yīng)該有也對于纖維的干濕強(qiáng)度不同的，從理論上說應(yīng)該有也會(huì)有影響。會(huì)有影響。u有些指標(biāo)，象單位面積質(zhì)量，溫度肯定會(huì)有影響。有些指標(biāo)，象單位面積質(zhì)量，溫度肯定會(huì)有影響。u搜索了一下，這方面的資料極少。搜索了一下，這方面的資料極少。u有條件的檢測人員可做一下這方面的工作，確定其有條件的檢測人員可做一下這方面的工作，確定其影響的大程度。影響的大程度。 縱向橫 向 布置樣試向縱置布樣試向橫 縱向橫 向 布置樣試向縱置布樣試向橫n1n2 nm 2122 2m1112 1m 兩種不同的夾具對三種不同類型的四個(gè)樣品兩種

18、不同的夾具對三種不同類型的四個(gè)樣品進(jìn)行拉伸強(qiáng)度檢測進(jìn)行拉伸強(qiáng)度檢測s一種夾具是試驗(yàn)原配的夾持面為正弦波形彎一種夾具是試驗(yàn)原配的夾持面為正弦波形彎曲面夾具。曲面夾具。s另一種夾具是自己加工的夾持平面上有光滑另一種夾具是自己加工的夾持平面上有光滑凸齒的夾具。凸齒的夾具。s縱向試樣，數(shù)量縱向試樣，數(shù)量10個(gè)，速率個(gè)，速率50mm/mins誤差估計(jì)用誤差估計(jì)用t分布函數(shù)，概率為分布函數(shù)，概率為95%拉伸強(qiáng)度結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析（夾具的影響）拉伸強(qiáng)度結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析（夾具的影響）樣品夾具類型 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯著性檢驗(yàn)均值N/5cm變異數(shù)誤差比值無紡布 200g/m2波形夾具360 7.4 5.3 0.830 0.98凸齒

19、夾具352 4.2 3.0 無紡布 500g/m2波形夾具690 10.5 7.5 0.271 0.99凸齒夾具681 11.1 7.9 編織布 2000旦波形夾具2798 4.9 3.5 4.230 0.91凸齒夾具2549 4.9 3.5 熱熔無紡 200g/m2波形夾具563 13.5 9.7 0.405 0.98凸齒夾具551 10.0 7.2 1(=0.05)=2.1012(=0.01)=2.878拉伸伸長率結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析（夾具的影響）拉伸伸長率結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析（夾具的影響）樣品夾具類型 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯著性檢驗(yàn)均值 %變異數(shù) 誤差 比值無紡布 200g/m2波形夾具78.93.72.60.70

20、8 1.01凸齒夾具80.0 3.4 2.4 無紡布 500g/m2波形夾具92.74.63.30.125 1.00凸齒夾具92.9 2.9 2.1 編織布 2000旦波形夾具34.0 9.56.83.178 0.89凸齒夾具30.3 5.8 4.1 熱熔無紡 200g/m2波形夾具24.99.76.91.298 0.95 凸齒夾具23.7 6.9 4.9 1(=0.05)=2.1012(=0.01)=2.878兩種不同夾具比對結(jié)果：兩種不同夾具比對結(jié)果：s無紡布和長絲熱粘布強(qiáng)度基本一樣無紡布和長絲熱粘布強(qiáng)度基本一樣s顯著性水平顯著性水平5%時(shí)都無顯著性差別時(shí)都無顯著性差別s編織布強(qiáng)度有顯著性

21、差別編織布強(qiáng)度有顯著性差別s無紡布和長絲熱粘布伸長率基本一樣無紡布和長絲熱粘布伸長率基本一樣s顯著性水平顯著性水平5%時(shí)都無顯著性差別時(shí)都無顯著性差別s編織布伸長率有顯著性差別編織布伸長率有顯著性差別s結(jié)果表明自制夾具不適用于編織布。雖然看結(jié)果表明自制夾具不適用于編織布。雖然看起來起來 試樣數(shù)量這一內(nèi)容主要用于研究和比對檢測中。試樣數(shù)量這一內(nèi)容主要用于研究和比對檢測中。更可深度了解檢測結(jié)果的誤差有多少。更可深度了解檢測結(jié)果的誤差有多少。 與檢測誤差與檢測誤差 nXXnii11)(12nXXnii%100XCv nCvXXfnX 2 fCvnu從所做大量檢測結(jié)果來看，對于條帶抗拉強(qiáng)度：從所做大量檢測結(jié)果來看，對于條帶抗拉強(qiáng)度：u無紡布均勻性稍差一些的無紡布均勻性稍差一些的Cv值一般在值一般在9.5%左右；左右；u質(zhì)量上乘的產(chǎn)品質(zhì)量上乘的產(chǎn)品Cv值可小于值可小于9.5%許多；許多；u如果如果Cv值大于其值大于其9.5%，則，則