客运专线CA砂浆灌注袋用非织造布力学性能检测方法研究

匡凤娇 陈立斌 赵安然 (株洲时代新材料科技股份有限公司，株洲，412007)

客运专线CA砂浆灌注袋用非织造布力学性能检测方法研究

匡凤娇 陈立斌 赵安然 (株洲时代新材料科技股份有限公司，株洲，412007)

对客运专线CRTSⅠ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)用灌注袋检测方法进行了初步研究。主要探讨了断裂强力与断脱强力的关系，分析了检测条件对断裂强力、断裂伸长率和撕破强力等指标测试结果的影响。结果表明，灌注袋用非织造布的断裂强力、断裂伸长率和撕破强力测试条件均以拉伸速率100 mm/min、夹具间距100 mm为宜。

CA砂浆灌注袋，非织造布，力学性能

CRTSⅠ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆(简称“CA砂浆”)灌注袋对灌注砂浆起到了定形定位等作用，具有操作简单、效果持久、分解无残留和成本低等优点，已成功应用于武广线、沪宁线、哈大线及广珠线等客运专线。CA砂浆灌注袋用非织造布是以聚合物为原料，利用化纤纺丝原理，聚合物被挤出、拉伸形成连续长丝，经喷丝成网后经过自身黏合、热黏合、化学黏合或机械加固方法直接黏合而制成。中国铁道科学研究院科技基74号文对相关技术指标做了暂行规定。

本文拟对灌注袋断裂强力与断脱强力的关系进行研究，对断裂强力、断裂伸长率和撕破强力等力学检测指标的影响因素进行分析，并得到适宜的检测方法，为非织造布、灌注袋等生产企业及应用单位进行质量检验和控制提供参考。

1 试验部分

1.1 试样

试验选取面密度为100 g/m2的非织造布，距离布边至少150 mm处按照GB 3923.1—1997附录B规定［1]裁取两组试样(经向和纬向)，每块试样有效宽度50 mm，长度220 mm(其长度应能满足隔距长度200 mm的要求)。

1.2 试验方法

试验在恒温恒湿室内完成，温度(23±2)℃，相对湿度(55±5)%。

1.2.1 拉伸试验

试验在HZ-1003等速伸长试验仪(CRE，电脑式伺服材料强力机，广州恒准科技公司)上进行。按照 GB 3923.1—1997规定，在夹头间距定为200 mm，恒定伸长速率为100 mm/min，初始张力≤0.5N的条件下，将各试样沿着试样长边方向进行单向拉伸，测量试样断裂时的断裂强力和断裂伸长率。

1.2.2 撕破强力测试

采用GB/T 3917.2—1997舌形撕裂中的单舌试样，每个试样从宽度方向的正中切开一个长为(100±1)mm的平行于长度方向的裂口。在条样中间距未切割端(25±1)mm处标出撕裂终点。

2 结果与讨论

2.1 断脱强力与断裂强力

根据GB/T 3923.1—1997定义规定，断裂强力为在规定条件下进行的拉伸试验过程中，试样被拉断记录的最大力;断脱强力为在规定条件下进行的拉伸试验过程中，试样断开前瞬间记录的最终的力。对应于断裂强力与断脱强力的伸长率分别为断裂伸长率与断脱伸长率。

目前大多数纺织企业测试织物断裂强力仍使用摆锤织物强力机(CRT)。在使用过程中，摆锤会返回到最大力的示值，即强力测试时的峰值，但只记录了最终的伸长值。根据定义，CRT强力机的测试结果是断脱伸长率而非断裂伸长率，而CRE强力机由拉伸曲线可明确地计算峰值和峰值所对应的伸长值(图1)。两种型号强力机测得的强力均为强力峰值，两者相一致，而两者的伸长值是不相同的。作为企业生产质量控制者，应明确上述两种仪器所测试的结果之间的差异。

图1 拉伸曲线

图1中曲线的最高峰值为断裂强力(最大力)，回落的最低点为断脱强力(最终力)，相对应的变形长度为其伸长，对应于原始长度的比值为其伸长率。

2.2 断脱伸长率与断裂伸长率

在相同间距(200 mm)下测试样品的断裂伸长率与断脱伸长率，每只样品测量10次。谭磊等人［2]研究过织物经、纬向断裂强力和断裂伸长的拉伸性质，对于无纱线影响的剪割条样，其经、纬向拉伸性质一致。表1是试样经向拉伸试验的测试结果。

表1 相同间距下经向拉伸试验测试结果

表1数据表明，试样的断脱强力比断裂强力小，断开时断脱强力基本上都回落到30 N左右，故可忽略不计;而最终伸长变形值均比峰值所对应的伸长变形值大，即断脱伸长率比断裂伸长率大。说明用CRT强力机测试时其显示的伸长值比用CRE强力机测试时所显示的伸长值大;CRT强力机已属于淘汰产品，不能满足灌注袋非织造布的测试要求。

2.3 影响断裂强力、断裂伸长率和撕破强力测试结果的因素［3-4]

2.3.1 隔距长度

根据标准GB 3923.1—1997规定，要求设置隔距的长度为200 mm，而标准GB 15788—2005规定要求设置夹具间隔距的长度为100 mm，两项标准的试验条件与适用范围不同。在很多中小纺织企业中，因为产品涉及的品种较多，归属种类交错复杂，因此容易将两项标准混用。

表2是反映在相同试验条件下，间距对断裂强力、断裂伸长率和撕破强力(夹持方式相同)影响的对比数据。

表2 间距对断裂强力、断裂伸长率和撕破强力测试结果的影响

由表2可以看出，间距对断裂强力、断裂伸长率和撕破强力测试结果的影响都比较大。根据撕裂破坏机理［5]，纺粘弹性材料在受力时的变形大小受多方面因素的影响，而间距的加长使影响因素增多，因此间距越长出现断裂的几率越大，其最大力与最终的变形长度值也相应减小。多次试验的结果表明，断裂伸长率测试均值在间距为100 mm时比间距为200 mm时高出约3个百分点，断裂强力相应增大10% ～15%，撕破强力在间距为100 mm时达到最大值。因此，生产企业必须明确产品的品种和属性，选择合适的间距才能获得最接近材料实际性能指标的测试值。

2.3.2 夹持部位

分别从两条裤腿状试样的两端和中间夹持，保持中间间距为100 mm，测试试样的撕破强力，结果见表3。

表3 夹持部位对撕破强力测试结果的影响 (单位:N)

由表3可知，夹持部位对撕破强力的测试结果有一定影响，中间部位夹持的测试值比在两端夹持的测试值大，但影响的程度没有间距的影响程度大。

相关的试验证明，在相同间距下采用不同夹持部位对断裂强力与伸长率的测试值没有影响。

2.3.3 拉伸速率

表4是在其他试验条件不变的情况下，改变拉伸速率，测试试样的断裂强力、断裂伸长率和撕破强力，测试结果的均值见表4。

表4 拉伸速率对断裂强力、断裂伸长率和撕破强力测试结果的影响

表4数据表明:拉伸速率在20～200 mm/min范围内，断裂强力随拉伸速率增大而增大，但拉伸速率达到200 mm/min以后断裂强力随之下降;拉伸速率从20 mm/min增大到500 mm/min，撕破强力仅增大1 N，说明拉伸速率对撕破强力的影响不是很大;断裂伸长率在拉伸速率为100 mm/min时出现拐点，达到最大值。因此为得到正确可靠的数据，并考虑到实际应用的可操作性，以统一选择拉伸速率为100 mm/min进行测试为宜。

3 结论

(1)企业在采用CRE强力机进行测试时，可不对断脱强力进行记录;在取样的随机性、检测过程手法差异等人为操作因素影响较小的情况下，一般只需对断裂强力、断裂伸长率进行测量。

(2)灌注袋用非织造布的断裂强力、断裂伸长率和撕破强力的测试均以间距100 mm、以夹持裤腿状试样中间的夹持方式和测试速率100 mm/min为宜。

［1]国家技术监督局.GB/T 3923.1—1997，织物拉伸性能第1部分:断裂强力和断裂伸长率的测定条样法［S]. 北京:中国标准出版社，1997.

［2]谭磊.拉伸方向对针织物断裂强力和断裂伸长的影响［J].天津工业大学学报，2001，20(5):53-55.

［3]陈长松.纺织品拉伸断裂强度测试的不确定度分析［J].中国计量，2003(9):63-64.

［4]吕海宁.纺织品条样法拉伸性能测试方法的差异比较［J].上海纺织科技，2006，34(11):41，44.

［5]LOWM.Tearing mechanism of woven fabrics［J].Indian Journal of Fihra ＆ Textile Research，2002，75(5):383-390.

Study on mechanical property detection method of nonwovens for PDL CA slurry perfusion pocket

Kuang Fengjiao，Chen Libin and Zhao Anran
(Zhuzhou Times New Material Technology Co.，Ltd.)

The testing method using perfusion pocket for PDL CRTSⅠtype plated ballet-less cement emulsified asphalt slurry was studied primarily.The relationship between breaking strength and disconnection strength were discussed mainly and the influence of inspection condition on test results of breaking strength，breaking elongation and tear strength were analyzed.The results showed that the parameters on testing breaking strength，breaking elongation and tear strength of the nonwovens were on stretch rate of 100 mm/min and clamp distance of 100 mm.

CA slurry perfusion pocket，nonwovens，mechanical performance

TS171.9

A

1004－7093(2010)11－0037－03

2010－09－14;修改稿:2010－11－18

匡凤娇，女，1983年生，注册质量工程师。主要从事质量控制和管理方面的工作。