土工合成材料检测中应注意的问题及对结果影响

赵洁琳

（山西省水利水电科学研究院 山西太原030002）

1 土工合成材料应用现状

土工合成材料是土木工程应用的合成材料的总称。作为一种土木工程材料，它是以人工合成的聚合物（如塑料、化纤、合成橡胶等）为原料，制成各种类型的产品，置于土体内部、表面或各种土体之间，发挥加强或保护土体的作用。《土工合成材料应用技术规范》将土工合成材料分为土工织物、土工膜、土工特种材料和土工复合材料等类型。土工合成材料的用途多种多样，其主要功能包括加强作用、隔离作用、过滤作用、防渗作用和排水作用。为了避免工程施工造成对土工合成材料的损坏，从而影响施工进度及其他工序，通过检测确定土工合成材料的特性指标，是提供土工合成材料产品设计参数、改进和严把产品质量关的正确途径。

近十多年来，随着对土工合成材料工程特性的深入研究，工程实践经验的积累，产品研制能力的提高以及产品市场的日益扩展，应用规模得到了飞跃发展。几乎涉及水利、铁道、公路、海港、建筑、采矿、发电、环保等各个领域。然而土工合成材料这种新材料、新技术的应用毕竟历史很短，对其特性研究还很不够。目前，由于我国各行各业实验室的测试规范也不尽相同，实验室使用的检测仪器设备的不统一，检测人员的操作水平参差不齐等因素，常使土工合成材料的实验室检测结果出现偏差。即使是按照同一检测方法测试，由于检测方法规定的不细致、不具体，检测人员的理解不同，以及其他各种因素的影响，各检测单位测试的结果也会有很大差异，影响了检测结果的可信度。

本文对土工合成材料在检测过程中需要注意的问题及影响作了相应的阐述，并提出了相应的建议。

2 土工合成材料在检测过程中需要注意的问题

2.1 测试标准不同对结果的影响

土工合成材料性能检测分为物理、力学、水力学特性三类。见表1。

表1 测试项目参数

在常规试验检测中，检测依据主要有国家标准化管理委员会发布的国家标准（GB）和水利部颁布的《土工合成材料测试规程》（SL235-2012）。国家标准（GB）大多修改或等同国际（ISO）标准；水利行业标准《土工合成材料测试规程》（SL235-2012）主要参考美国标准（ASTM）,国际标准（ISO）及以之为依据的国家标准（GB），德国标准（DTN），美国公路局（FHWA）的《土工织物手册》等，并结合我国国情和以多年土工试验方面比较成熟的经验为基础编制而成，它与国家标准（GB）既有相同之处，也有不同之处。下面就力学性能的参数指标进行比较。见表2。

表2 测试标准比较

从表2中可以看出：两个标准经过对比，样品调湿、刺破强力、接头/接缝宽条拉伸测试标准基本相同，但梯形撕破强力试验速度差异很大，为了研究不同的试验速度对梯形撕破强力的影响，对同一块土工布（500 g/m2）以不同试验速度分别做了10次试验，检测结果为：试验速度300 mm/min撕破强力平均值0.0578kN，50 mm/min撕破强力平均值0.0574kN，两者相近，平均值相差0.0004kN，差异率为7%。从分析结果看，对于检测结果速率大的强力会高一些，但影响不大。

检测土工合成材料接头/接缝宽条拉伸强度时，接缝抗拉强度远远低于复合母材的抗拉强度，施工技术规范（SL/T225-98）要求接头/接缝抗拉强度大于母材强度的80%。可是国家标准（GB）中没有明确指定用哪个检测标准来判定是否合格，所以在检测过程中，检测方不能做任何判定，由委托方根据实际情况自己判定。为此，笔者建议在国标（GB）和水利（SL235-2012）应给出一个判定标准以便于检测单位对检测结果进行判定。

2.2 试样裁取

样品按照所需测试参数裁取试样严格按照国标（GB）或水利（SL235-2012）进行裁取,试样剪取样品边缘应不小于100 mm,每一参数的试样要裁取多个，为减少产品不均匀性带来的测试误差以及其他随机误差，测试必须重复多次，测试结果才具有可靠性。裁取试样应该有代表性，应避免位于同一纵向或横向位置上裁取，最好采取梯形取样法取样。

2.3 试样的尺寸对检测结果影响

2.3.1 条带拉伸试验尺寸对结果影响

条带拉伸试验按试样计量宽度分为宽条样法（试样宽度:200 mm）和窄条样法（试样宽度:50 mm）两种。《土工布及有关产品宽条拉伸试验》（GB/T15788-2005）采用的是宽条样法，《土工合成材料测试规程》（SL235-2012）采用宽条样法和窄条样法。

在土工布的条带拉伸试验中，比较难解决的问题是试样在拉伸过程容易出现打滑现象。对于强度小于50 kN/m的土工布及其复合产品，可以在所使用的夹具上裹一层土工布或者在夹具内侧粘一层薄薄的橡胶带，增加摩擦力，经过抗滑移处理，使用窄条样法和宽条样法普遍不会发生打滑现象；对于强度大于50 kN/m高强度的机织型土工布宽条试样拉伸试验中打滑抽丝现象较为严重，在拉伸过程中会产生打滑抽丝现象，即使经过抗滑移处理也难以避免不发生打滑现象，用窄条样法可以避免发生打滑抽丝现象。经过多次试验证明：用宽条样法测定高强度机织型土工布比用窄条样法测定的强度小，而且宽条样法测试复现性也较差。具体高强度机织型土工布宽窄条样法测定结果见表3。

表3 高强度的机织型土工布断裂强度测定结果

从表3中可以看出,用宽条样法拉伸比用窄条样法拉伸检测结果平均值低10.6kN/m，差异率约为-10%。由于宽条样法在拉伸过程出现打滑现象断裂伸长率比实际要偏大，所以，检测强度小于50 kN/m的土工布及其复合产品宽、窄样法都可以用，检测强度大于50 kN/m的高强度机织型土工布最好选用窄条样法。

2.3.2 接头/接缝宽条拉伸试验试验尺寸对结果影响

检测复合土工膜接头/接缝 宽条拉伸试验中，《土工布 接头/接缝宽条拉伸试验方法》（GB/T16989-1997）对于接合或缝合的样品裁取试样，试样尺寸选用图1，水利部《土工合成材料测试规程》（SL235-2012）中对于线缝样品，因为有散开的原因而在缝合处要加宽，所以试样选用图1；土工膜接缝样品裁取试样选用图2。

图1 试样尺寸示意图

图2 试样尺寸示意图

经过多次试验，检测土工膜的接缝强度，若试样裁剪成图1的形状，图1中A部位用剪刀切试样可能会损坏，只能采用热切的办法。在实际操作中热切也是很难控制的，在拉伸过程中大部分都是从A部位断裂，对检测结果有很大的影响。如采用图2检测土工膜接缝强度可以避免这种情况的发生。国标（GB）适用范围，适用于机织土工布、非织造土工布、复合土工布和针织土工布，也适用于土工格栅，并未提及土工膜，为此，建议在国标（GB）中增加土工膜接缝内容。

3 结语

土工合成材料是一种新型的土工材料，随着近年来的不断发展和改进，极大地拓展了其使用范围。使用范围越广，在使用过程中发现的问题也会越多。对产品的测试手段和方法也有必要进一步改进和提高，才能使土工合成材料更好地为工程建设服务。因此，提出以下几点建议：

（1）我国各行业试验检测标准应尽量融合统一。对于梯形撕破强力试验速度国标（GB）和水利部（SL235-2012）差异大，但检测结果影响不大。对于接头/接缝试验，国家标准（GB）中没有明确指定用哪个检测标准来判定合格，建议在国标（GB）和水利（SL235-2012）应给出一个判定标准以便于检测单位对检测结果进行判定。

（2）在土工布及有关产品宽条拉伸试验中，对于强度小于50 kN/m的土工合成材料的条带拉伸试验宽条样法和窄条样法都可采用；对于在强度大于50 kN/m的高强度机织型土工布，用宽条样法打滑抽丝现象很难控制，建议选用窄条样法可以避免这种情况发生。

（3）建议国标（GB）土工布 接头/接缝宽条拉伸试验中增加土工膜接缝内容。