Geosynteettiset materiaalit on yleisnimitys erilaisille synteettisistä materiaaleista valmistetuille tuotteille, joita käytetään geoteknisessä ja maarakentamisessa. Synteettiset materiaalit ovat korkeamolekyylisiä polymeerejä, jotka valmistetaan hiilestä, öljystä, maakaasusta tai kalkkikivestä saatavista kemikaaleista ja jotka jalostetaan edelleen kuiduiksi tai synteettisiksi levyiksi ja lopulta erilaisiksi tuotteiksi. Geosynteettisillä aineilla on monia mekaanisia ominaisuuksia. Kun testataan niiden materiaaliominaisuuksia ja tuotteiden laatua, testattaviin ominaisuuksiin kuuluvat pääasiassa vetolujuus, murtolujuus, repäisylujuus, kitkakyky jne.
Soveltamisala
Tätä menetelmää sovelletaan useimpien geosynteettisten materiaalien vetokokeisiin, mukaan lukien kudotut geotekstiilit, kuitukankaiset geotekstiilit, neulotut geotekstiilit, geokomposiitit, geoverkot, geomatiikka ja metallikuitutuotteet. Sitä voidaan soveltaa myös georistikot ja geotekstiilejä, joilla on samankaltainen silmärakenne, mutta näytekokoa voidaan joutua säätämään. Sitä ei sovelleta polymeeri- tai asfalttigeomembraaneihin, mutta sitä sovelletaan seuraaviin materiaaleihin savi geomembraanit.
Kokeelliset standardit
Perustuu GB / T15788 ja ISO10319 geosynteettisten materiaalien vetotestausmenetelmästandardeihin.
Testauslaitteet ja reagenssit
Elektroninen vetolaite
Elektronisella vetolaitteella on kompakti rakenne ja helppokäyttöisyys. Sitä voidaan käyttää veto-, puristus-, taivutus-, leikkaus-, kuorinta-, repimis- ja muihin voimakokeisiin, joiden enimmäiskuorma on 100 kN.
Geotekstiilin vetokiinnitys
Testaa geotekstiili- ja muiden tekstiilikankaanäytteiden venymisominaisuudet.
Geotekstiilien pneumaattinen puhkaisulaite
Käytetään geotekstiilien murtumis- ja puhkaisutesteissä.
Extensometri
Laajennusmittarilla voidaan suorittaa toistuvia aksiaalisia vetokokeita, ja sitä käytetään pääasiassa erilaisten materiaalien, kuten metallimateriaalien, muovimateriaalien ja komposiittimateriaalien, muodonmuutosten testaamiseen.
Reagenssit
Tislattua vettä ja ionitonta kostutusainetta (yleinen polyoksietyleeniglykolialkyylieetteri, jonka tilavuussuhde on 0,05%) käytetään ainoastaan näytteiden liottamiseen.
Testinäytteen valmistelu
Testinäytteiden lukumäärä
Leikataan vähintään 5 näytettä pituussuunnassa (MD) ja poikittaissuunnassa (CMD).
Testinäytteiden koko
① Kuitukankaiset geotekstiilit, neulotut geotekstiilit, geonetit, geonettimatot, savigeomembraanit, viemäröinti komposiittimateriaalitja muut tuotteet
Kunkin näytteen lopullinen leveys on (200 ± 1) mm, näytteen pituus vastaa 100 mm:n kiinnitysväliä, ja sen pituussuunta on yhdensuuntainen käytetyn kuormituksen suunnan kanssa.
② Kudotut geotekstiilit
Kudottujen geotekstiilien osalta kukin näyte leikataan noin 220 mm leveäksi ja sen jälkeen poistetaan suunnilleen yhtä monta sivulankaa näytteen molemmilta puolilta, jotta näytteen nimellisleveys olisi (200 ± 1) mm.
③Yksisuuntaiset, kaksisuuntaiset ja nelisuuntaiset georistikot.
Yksisuuntaisten, kaksisuuntaisten ja nelisuuntaisten georistikoiden osalta kunkin näytteen leveyden on oltava vähintään 200 mm, ja sen on oltava riittävän pitkä, jotta puristusväli on vähintään 100 mm.
Leikkaa kaikki kylkiluut 10 mm:n etäisyydeltä kaikista solmuista. (Yksisuuntaisten geoverkkotuotteiden, joiden solmuväli on ≤10 mm, valmistetun näytteen leveyden on oltava 2 kylkiluuta leveämpi kuin vaadittu näytteen leveys. Kun näyte on kiinnitetty leukoihin, leikkaa ylimääräinen osa pois molemmista päistä).
Testituloksen (lujuuden) laskennassa olisi käytettävä kokonaisten vetokylkiluiden lukumäärää leveysyksikköä kohti.
Näytteessä on oltava vähintään yksi rivi solmuja tai ristikudoksia puristimella pidettävien solmujen tai ristikudosten lisäksi (kuten alla on esitetty).
Kun tuotteen poikittainen jako on alle 75 mm (poikittainen jako: yhden kylkiluun (voimankantoyksikön) alkupisteen ja seuraavan kylkiluun alkupisteen välinen etäisyys), sen leveyssuunnassa on oltava vähintään 4 kokonaista vetoyksikköä (vetokylkiluuta).
Kun poikittaisväli on 75mm≤＜120mm, mukaan on otettava vähintään 2 kokonaista vetoyksikköä.
Kun poikittainen jako on yli 120 mm, 1 täydellinen vetoyksikkö voi täyttää testivaatimukset.
Merkintäpisteet venymän mittaamista varten on merkittävä näytteen keskimmäisen rivin vetokylkiluiden keskikohtaan. Kahden merkintäpisteen on oltava vähintään 60 mm:n etäisyydellä toisistaan, ja niiden välissä on oltava vähintään yksi solmu tai poikittaiskudos.
Tarvittaessa merkintäpisteet voidaan erottaa toisistaan useammalla solmurivillä tai ristikudoksella, jotta saavutetaan vähintään 60 mm:n välimatka.
Tässä tapauksessa pisteet merkitään kylkiluiden keskipisteisiin tai solmupisteisiin, ja mittarin pituuden on oltava ruudukkovälin kokonaislukukertainen kerrannainen.
Mittaa nimellispituus ±1 mm:n tarkkuudella.
Kolmiulotteisen geoverkon osalta kunkin näytteen on oltava vähintään 200 mm leveä ja riittävän pitkä, jotta puristusväli on vähintään 100 mm. Leikkaa näyte ja mittaa sen leveys kuvien 4 ja 5 mukaisesti.
Merkintäkohta venymän mittaamista varten on merkittävä näytesolmun keskelle, ja sen on oltava vähintään yhden solmun tai poikkikudoksen päässä toisistaan.
Tarvittaessa merkintäpiste voidaan erottaa toisistaan useammalla solmu- tai ristikudosrivillä, jotta saadaan vähintään 60 mm:n väli.
Tässä tapauksessa merkintäpiste olisi pidettävä kylkiluun keskikohdassa, ja välyksen pituuden olisi oltava ruudukkovälin kokonaislukukertainen kerrannainen.
Mittaa nimellisvälyksen pituus ±1 mm:n tarkkuudella.
⑤ Märkänäytteet testausta varten
Kun vaaditaan sekä suurin märkäkuorma että suurin kuivakuorma, näytteen pituuden on oltava vähintään kaksi kertaa määritellyn pituuden verran, näyte on numeroitava ja sen keskeltä on leikattava kaksi näytettä, yksi märkä- ja yksi kuivakokeeseen. Näytteen numero on merkittävä kuhunkin näytteeseen.
Geosynteettisten materiaalien, joilla on voimakas märkäkutistuma, vetolujuus on mitattava suurimman märkäkuormituksen ja alkuperäisen leveyden perusteella ennen liotusta kosteuskäsittelyn jälkeen ±1 mm:n tarkkuudella.
Märät näytteet
Yleistä
Kosteat näytteet ja testit tehdään tavanomaisissa ilmakehän olosuhteissa. Näytteen katsotaan olevan kunnossa, kun näytteen massanmuutos peräkkäisissä punnituksissa vähintään kahden tunnin välein ei ylitä 0,25% näytteen massasta.
Kosteat testiolosuhteet
Märkätesteissä käytettävät näytteet on upotettava veteen (20 ± 2) °C:n lämpötilassa vähintään 24 tunnin ajan, mikä riittää kastelemaan näytteen kokonaan. Jotta näyte kastuisi täysin, veteen voidaan lisätä ei-ionista kostutusainetta, jonka määrä on enintään 0,05%.
Testausvaiheet
1. Testauskoneen asentaminen
Ennen testiä säädä puristusmittari (100 ± 3) mm:iin (paitsi vintturipuristimia käyttävien geosynteettisten materiaalien ja georistikoiden osalta) ja valitse testauslaitteen kuormitusalue siten, että voima-arvo on 10 N:n tarkkuudella.
Geosynteettisten materiaalien, joiden venymä on εm＞5%, osalta testauslaitteen vetonopeus on asetettava siten, että näytteen venymä on (20±5)%/min mittapituudella; geosynteettisten materiaalien, joiden venymä on εm≤5%, osalta on valittava sopiva vetonopeus siten, että kaikkien näytteiden keskimääräinen murtumisaika on (30±5)s.
Märkä näyte testataan 3 minuutin kuluessa näytteen poistamisesta.
2. Kiinnitä näyte
Kiinnitä näyte puristimeen keskitetysti. Huomaa, että pituussuuntaisissa ja poikittaisissa testeissä näytteen pituussuunta on samansuuntainen kuormituksen suunnan kanssa.
Tarkoituksenmukaista on, että kaksi ennalta piirrettyä merkintäviivaa, jotka kulkevat näytteen leveyssuunnassa 100 mm:n etäisyydellä toisistaan, osuvat mahdollisimman pitkälle yhteen ylä- ja alapuristimen reunojen kanssa.
3. Asenna pidennysmittari
Aseta merkintäpisteet näytteeseen 60 mm:n välein (30 mm näytteen keskipisteestä) ja kiinnitä pidennysmittari.
4. Veto-ominaisuuksien määrittäminen
Käynnistetään testikone ja asetetaan esikuormitus, joka on 1% odotetusta enimmäiskuormituksesta, jotta voidaan määrittää alkuvaiheen venymätestin alkupiste. Jatka kuormituksen kohdistamista, kunnes näyte murtuu.
Pysäytä testi ja palauta ruuvi alkuasentoonsa. Kirjataan ja ilmoitetaan suurin kuormitus (10 N/m tarkkuudella); kirjataan venymä yhden desimaalin tarkkuudella.
Testin aikana havaittujen koekappaleiden olosuhteiden, geosynteettisten materiaalien ainutlaatuisen vaihtelevuuden ja asiaa koskevien säännösten perusteella on määritettävä, onko testitulokset hylättävä.
5. Määritä venymä
Käytä sopivaa tallennuslaitetta mittaamaan näytteen todellisen mittapituuden kasvu tietyllä kuormituksella.
Testitulosten laskeminen
1. Vetolujuus
Korvataan testauslaitteesta saadut tiedot kaavalla (1) kunkin näytteen vetolujuuden Tmax laskemiseksi.
（1）Tmax = Fmax X c
Fmax - Suurin mitattu kuormitus, kN.
C - Lasketaan käyttäen asianmukaista kaavaa (2) tai (3).
Kudotut geotekstiilit, kuitukangasgeotekstiilit, neulotut geotekstiilit, geoverkot, geomatiikka, savigeomembraanit, salaojituskomposiitit, kolmiverkot ja muut tuotteet:
（2）C = 1 / B
B - Kuvion nimellisleveys metreinä.
（3）c = Nm / n
Nm - vetoyksiköiden lukumäärä näytteen 1 metrin leveydellä.
n - vetoyksiköiden lukumäärä todellisessa näytteessä.
Valitse komposiittituotteille kaava (2) tai kaava (3) pääkantavan yksikön mukaan. Tuotteille, joissa on kaksihuippuinen käyrä (kuten kuvassa 7), on laskettava erikseen kahta huippua vastaavat tulokset.
2. Venymä maksimikuormituksessa
Kirjataan kunkin näytteen venymä maksimikuormituksen alaisena prosentteina (kuten AF kuvassa 8) 0,1%:n tarkkuudella. Venymä maksimikuormituksessa voidaan laskea kaavan (4) mukaisesti:
（4）e max = (△L - Lo') / Lo x 100 x 100
e max - venymä maksimikuormituksessa, %.
△L - venymä maksimikuormituksessa, mm.
Lo' - venymä, kun esijännitys on saavutettu, mm.
Lo - todellinen välipituus, mm.
3. Venymä nimellislujuudella
Kirjataan kunkin näytteen nimellislujuuden mukainen venymä prosentteina 0,1%:n tarkkuudella.
4. Leikkausmoduuli
Määritä lujuus tietyllä venymällä ja laske leikkausmoduuli tällä tietyllä venymällä kaavan (5) mukaisesti.
（5）J = F x c x 100 / e
J - Secant-moduuli, kN/m.
F - Lujuus mitattuna venymässä e, kN.
C - Laskettu asianmukaisen kaavan (2) tai kaavan (3) mukaisesti.
e - spesifinen venymä, %.
5. Keskiarvo ja variaatiokerroin
Lasketaan kahden koeryhmän vetolujuuden, suurimman kuormituksen alaisen venymän ja sekanttimoduulin keskiarvo ja variaatiokerroin pitkittäis- tai poikittaissuunnassa.
Vetolujuus ja sekanttimoduuli ovat kolmen merkitsevän luvun tarkkuudella, venymä on 1%:n tarkkuudella ja variaatiokerroin on 0,1%:n tarkkuudella.
Yhteenveto
Edellä on esitetty geosynteettisten leveiden nauhojen vetotestimenetelmän suunnittelun yleinen sisältö. On vielä monia yksityiskohtia ja toteutuksia, joita ei ole lueteltu yksityiskohtaisesti. Jos olet kiinnostunut tästä, ota rohkeasti yhteyttä meihin yksityiskohtaisten tietojen ja sisällön saamiseksi.
