潘 甘 张 星 靳向煜
(1.中央直属广州棉花储备库筹建处,广州,510095;2.东华大学纺织学院,上海,201620;3.东华大学产业用纺织品教育部工程研究中心,上海,201620)
我国于20世纪80年代开始大规模使用土工合成材料,经过几十年的发展,不但在公路交通工程得到很好的应用,在住宅、仓库等工程应用中也有了显著进步。随着土工合成材料设计水平、施工能力的提高,新技术、新产品、新应用不断涌现,因此相关标准的修订愈发重要。完善的土工合成材料标准体系是工程建设中招投标双方对质量纠纷用数据说话的最好办法,是生产企业进入市场、参与国内外贸易竞争的通行证,是土工产业链之间的技术纽带,更是土工产业持续稳定协调发展的保证。
本文介绍了国内外土工合成材料标准的现状和特点,并结合棉花储备库工程应用中使用土工合成材料时碰到的问题,在调研的基础上对我国相关测试标准体系的建设和完善提出几点建议。
欧美国家对土工合成材料标准的研究和建设较早[1],都有各自独特的标准或规范,其中美国和英国的测试方法较为齐全。美国ASTM中含有137项测试项目,英国在BS和TRRL 基础上积极吸收美国ASTM的测试方法,法国和其他国家也都力求测试方法的齐全。
国外土工合成材料标准的建设主要具有以下特点[2]:
(1)标准中不仅有室内测试标准,还包含部分现场测试标准,涉及施工方法和施工质量检验等,如ASTM D6214《化学熔接法现场连接土工膜的完整性测试方法》等。
(2)测试标准更新速度快,能针对新材料及时提出相关测试方法,对传统材料能找出新的测试方法。如沥青土工膜等新材料,相应的新测试方法有ASTM D6992《使用分级等温法对土工合成材料加速拉伸蠕变和蠕变断裂的标准试验方法》等。
(3)测试标准不局限于单一的材料性能,还注重与其他物质的相互作用,如ASTM D6706《土工织物拉拔测试方法》等。
(4)测试标准中包括一些有关测试选择和管理方面的导则,如ASTM D5819《土工合成材料耐久性评价方法选择导则》等。
我国土工合成材料标准的发布较晚,于1998年开始实施。我国发布的关于土工合成材料标准可归纳为三大类:
(1)测试方法标准:涉及各类材料性能指标的测试设备和测试技术与方法。目前我国还没有国家统一的土工合成材料测试规程,水利部发布了SL 235—2012《土工合成材料测试规程》[3],交通部发布了JTG E50—2006《公路工程土工合成材料试验规程》[4]。测试规程涵盖了土工合成材料的单位面积质量、厚度、有效孔径、垂直渗透特性、水平渗透特性、条带拉伸、握持拉伸、胀破强力、顶破强力、刺破强力、接头/接缝拉伸、落锥试验、剥离强度、撕破强力、抗氧化性能、抗酸碱液性能、直剪摩擦性能、抗磨损性能、拉伸蠕变、防渗性能和抗紫外线性能等。
(2)产品标准:涉及各种材料的分类、规格、代号、制定技术、测试方法等。全国纺织品标准化技术委员会产业用纺织品分会编制并发布了GB/T17638—1998《土工合成材料短纤针刺非织造土工布》、GB/T17639—2008《土工合成材料 长丝纺黏针刺非织造土工布》、GB/T17640—2008《土工合成材料 长丝机织土工布》、GB/T17641—1998《土工合成材料 裂膜丝机织土工布》、GB/T17642—2008《土工合成材料 非织造布复合土工膜》、GB/T18887—2002《土工合成材料 机织/非织造复合土工布》。全国塑料制品标准化技术委员会编制并发布了GB/T17643—2011《土工合成材料 聚乙烯土工膜》、GB/T17688—1999《土工合成材料 聚氯乙烯土工膜》、GB/T17689—2008《土工合成材料塑料土工格栅》、GB/T17690—1999《土工合成材料 塑料扁丝编织土工布》、GB/T18744—2002《土工合成材料 塑料三维土工网垫》、GB/T19274—2003《土工合成材料 塑料土工格室》、GB/T19470—2004《土工合成材料 塑料土工网》。交通部发布的用于公路工程的一系列土工合成材料产品标准有16个。
(3)应用技术规范:该规范涉及材料在工程中的设计与施工标准,由有关的工程标准部门编制。如国家标准GB50290—1998,水利部发布的SL/T225—1998,铁道部发布的TB 10118—2006,交通部发布的JTJ 239—2005(水运)与JTJ/TD32—2012(公路),中国土工合成材料工程协会编制的CTAG 02—1997《塑料排水带地基设计规程》。
从上述分析可以发现,我国现行的土工合成材料测试标准及检测技术具有以下几个特点:
(1)我国土工合成材料标准基本包含了工程中常用的产品类别,对土工织物、土工膜、土工复合材料、土工特种材料等大项均有涉及,但各部委均有自己的标准体系,相互之间有相似也有差别。这些标准的差异对制造商和购买者易造成较大分歧,为便于交易,双方通常放弃国内标准而采用欧美标准。
(2)我国土工合成材料测试标准的建立基本上是以ISO标准为蓝本,ISO标准未涉及的则主要参照ASTM标准[5]。不难发现,ISO标准和ASTM标准大同小异,在试验原理与方法上基本一致,仅在测试参数的细节上有所差异,只有少数标准在测试方法上存在区别,主要还在于标准的细化程度与覆盖面上。我国关于土工合成材料测试标准的数量远远少于ASTM标准。
(3)我国现行的土工合成材料标准基本能够与国外先进标准同步,但以室内指标测试为主,缺乏现场测试标准。其中有些标准还存在使用时间过长,不能及时更新、补充的问题。
(4)我国土工合成材料标准的建立所需时间较长,从立项到发布实施通常需要2~3年时间。
(5)我国专门研制、生产土工合成材料检测仪器的厂家较少,对相关标准的研究力度不够,与实际检测要求有差距,测试的准确度和检测效率都不高。若测试仪器达不到标准要求,标准则形同虚设;同时测试仪器的精度不同,测试结果将没有可比性[6]。
(6)我国土工合成材料国家标准和行业标准的覆盖面不够完整,部分测试项目找不到对应标准,如土工膜的2%正割模量标准、土工膜接缝剥离强度与剪切强度标准等。土工合成材料的部分行业标准超前于国家标准,对土工合成材料测试的整体框架起到了显著的支撑作用,如GCL和排水板的测试主要依靠行业标准。棉花储备库对地面防潮要求很高,但使用的防潮土工布的质量无法从其测试数据上得到保证。
我国土工合成材料标准体系自建立至今,经过十多年的发展,已经形成较为科学、规范、合理的测试标准体系,但与国外先进标准体系相比,仍存在许多不足。为完善我国土工合成材料标准体系,我们提出以下几点建议:
(1)在现有标准基础上,统筹建立完善的国家标准体系。目前我国关于土工合成材料标准的数量较多,但涉及铁道、交通、水利等多个部门,各部门要求不一,标准存在差异,给市场带来隐患。因此需要建立起整体性与技术性相统一的测试标准体系,以及系统与科学的标准修订制度,使得土工合成材料测试技术能够不断发展。
(2)充分总结国内经验,积极学习国外成熟标准体系,补充新的测试方法和必要的现场测试方法,同时要与我国的测试现状、工程实际相结合,做好验证工作。
(3)补全测试标准项目,扩大标准覆盖面。对比国外标准不难发现,我国还有很多测试项目没有展开,有些领域的测试项目代表了新的发展趋势,在工程应用中有很高的技术价值,应该抓住时机,赶上世界的步伐。
(4)细化测试标准的适用范围,考虑、区分对于不同类别土工合成材料的测试指标可能会有不同的操作流程和试验结果,使得各类土工合成材料都有明确的标准参照。
(5)推进新产品的测试技术研发。土工合成材料作为一种新型材料,新产品层出不穷,应用领域日益扩大,应及时掌握发展方向,做好技术储备,让新产品的上市“有法可依”。
[1]包承纲.土工合成材料应用原理与工程实践[M].北京:中国水利水电出版社,2008.
[2]王正宏.ASTM有关土工合成材料的试验标准,兼述我国的相应标准[C]//中国土工合成材料创新发展论坛论文集,2009.
[3]水利部.SL 235—2012土工合成材料测试规程[S].北京:中国水利水电出版社,2006.
[4]交通运输部.JTG E50—2006公路工程土工合成材料试验规程[S].北京:人民交通出版社,2006.
[5]张鹏程,白建颖.土工合成材料测试标准体系的建立与完善[C]//第八届中国土工合成材料学术会议论文集,2012.
[6]刘莲,倪冰远,杨瑞兵,等.浅析国内土工合成材料测试标准[J].非织造布,2010,18(6):8-11.