Geosyntetyki to ogólne określenie różnych produktów wykonanych z materiałów syntetycznych stosowanych w budownictwie geotechnicznym i inżynierii lądowej. Syntetyki to wysokocząsteczkowe polimery, które są wytwarzane z chemikaliów wydobywanych z węgla, ropy naftowej, gazu ziemnego lub wapienia, a następnie przetwarzane na włókna lub arkusze syntetyczne, a ostatecznie wytwarzane w różnych produktach. Geosyntetyki mają wiele właściwości mechanicznych. Podczas testowania ich właściwości materiałowych i jakości produktu, elementy testowe obejmują głównie wytrzymałość na rozciąganie, wytrzymałość na rozerwanie, wytrzymałość na rozdarcie, tarcie itp.
Zakres zastosowania
Metoda ta ma zastosowanie do prób rozciągania większości geosyntetyków, w tym geowłókniny tkane, geowłókniny, dziane geowłókniny, geokompozyty, geosiatkigeomatyka i produkty z włókien metalowych. Ma również zastosowanie do geosiatki i geowłóknin o podobnej strukturze siatki, ale rozmiar próbki może wymagać dostosowania. Nie ma zastosowania do geomembran polimerowych lub asfaltowych, ale ma zastosowanie do geomembrany gliniane.
Standardy eksperymentalne
W oparciu o GB/T15788 i ISO10319 jako standardy metod badania wytrzymałości na rozciąganie dla geosyntetyków.
Sprzęt testowy i odczynniki
Elektroniczna maszyna do rozciągania
Elektroniczna maszyna do rozciągania charakteryzuje się zwartą konstrukcją i łatwą obsługą. Może być używana do rozciągania, ściskania, zginania, ścinania, zdzierania, rozrywania i innych testów siłowych z maksymalnym obciążeniem 100 kN.
Mocowanie geowłókniny na rozciąganie
Badanie charakterystyki wydłużenia geowłókniny i innych próbek tkanin.
Urządzenie do pneumatycznego rozrywania geowłókniny
Używany do testów na rozerwanie i przebicie geowłóknin.
Ekstensometr
Ekstensometr może wykonywać powtarzalne osiowe próby rozciągania i jest używany głównie do testowania odkształceń różnych materiałów, w tym materiałów metalowych, tworzyw sztucznych, materiałów kompozytowych itp.
Odczynniki
Woda destylowana i niejonowy środek zwilżający (ogólny eter alkilowy glikolu polioksyetylenowego o stosunku objętościowym 0,05%) są używane tylko do namaczania próbek.
Przygotowanie próbki testowej
Liczba próbek testowych
Wyciąć co najmniej 5 próbek w kierunku wzdłużnym (MD) i poprzecznym (CMD).
Rozmiar próbek testowych
① Geowłókniny, geowłókniny dziane, geosiatki, maty geosiatkowe, geomembrany gliniane, odwadniające materiały kompozytowei inne produkty
Ostateczna szerokość każdej próbki wynosi (200±1) mm, długość próbki jest zgodna z rozstawem zacisków wynoszącym 100 mm, a jej kierunek długości jest równoległy do kierunku przyłożonego obciążenia.
② Tkane geowłókniny
W przypadku geowłóknin tkanych należy przyciąć każdą próbkę do szerokości około 220 mm, a następnie usunąć w przybliżeniu równą liczbę przędz bocznych z obu stron próbki, aby uzyskać nominalną szerokość próbki (200 ± 1) mm.
③Geosiatki jednokierunkowe, dwukierunkowe i czterokierunkowe
W przypadku geosiatek jednokierunkowych, dwukierunkowych i czterokierunkowych szerokość każdej próbki nie powinna być mniejsza niż 200 mm i powinna być wystarczająco długa, aby zachować odstęp między zaciskami nie mniejszy niż 100 mm.
Przytnij wszystkie żebra w odległości 10 mm od dowolnego węzła. (W przypadku geosiatek jednokierunkowych o rozstawie węzłów ≤10 mm, szerokość przygotowanej próbki powinna być o 2 żebra większa niż wymagana szerokość próbki. Po zaciśnięciu próbki w szczękach, odetnij nadmiar na obu końcach).
Obliczenie wyniku testu (wytrzymałości) powinno być powiązane z liczbą pełnych żeber rozciągających na jednostkę szerokości.
Próbka powinna zawierać co najmniej jeden rząd węzłów lub tkanek krzyżowych oprócz węzłów lub tkanek krzyżowych przytrzymywanych przez zacisk (jak pokazano poniżej).
Gdy podziałka poprzeczna produktu jest mniejsza niż 75 mm (podziałka poprzeczna: odległość między punktem początkowym jednego żebra (jednostki przenoszącej siłę) a punktem początkowym następnego żebra), w kierunku szerokości powinny znajdować się co najmniej 4 kompletne jednostki rozciągające (żebra rozciągające).
Gdy podziałka poprzeczna wynosi 75 mm ≤ ＜ 120 mm, należy uwzględnić co najmniej 2 kompletne jednostki rozciągające.
Gdy podziałka poprzeczna jest większa niż 120 mm, 1 kompletna jednostka rozciągająca może spełnić wymagania testu.
Punkty znakowania do pomiaru wydłużenia powinny być zaznaczone w punkcie środkowym żeber rozciągających w środkowym rzędzie próbki. Dwa punkty powinny być oddalone od siebie o co najmniej 60 mm i powinny być oddzielone co najmniej 1 węzłem lub tkanką poprzeczną.
W razie potrzeby punkty znakowania można oddzielić wieloma rzędami węzłów lub tkanek krzyżowych, aby uzyskać minimalny odstęp 60 mm.
W takim przypadku należy zaznaczyć punkty w punktach środkowych lub węzłach żeber, a długość miernika powinna być całkowitą wielokrotnością odstępu siatki.
Zmierz nominalną długość miernika z dokładnością ±1 mm.
W przypadku geosiatki trójwymiarowej, każda próbka powinna mieć szerokość nie mniejszą niż 200 mm i wystarczającą długość, aby zapewnić rozstaw zacisków nie mniejszy niż 100 mm. Wytnij próbkę i zmierz jej szerokość zgodnie z rysunkami 4 i 5.
Punkt oznaczenia do pomiaru wydłużenia powinien być oznaczony w środku węzła próbki i powinien być oddzielony co najmniej 1 węzłem lub tkanką poprzeczną.
W razie potrzeby punkt znakowania można oddzielić wieloma rzędami węzłów lub tkanek krzyżowych, aby uzyskać minimalny odstęp 60 mm.
W tym przypadku punkt zaznaczenia powinien znajdować się w połowie żebra, a długość odstępu powinna być całkowitą wielokrotnością odstępu siatki.
Zmierz nominalną długość odstępu z dokładnością do ±1 mm.
⑤ Mokre próbki do badań
Jeśli wymagane jest zarówno maksymalne obciążenie na mokro, jak i maksymalne obciążenie na sucho, długość próbki powinna być co najmniej dwukrotnie większa od określonej długości, próbka powinna być ponumerowana, a ze środka należy wyciąć dwie próbki, jedną do badania na mokro i jedną do badania na sucho. Numer próbki powinien być oznaczony na każdej próbce.
W przypadku geosyntetyków o dużym skurczu na mokro, wytrzymałość na rozciąganie powinna być mierzona na podstawie maksymalnego obciążenia na mokro i początkowej szerokości przed namoczeniem po kondycjonowaniu wilgoci, z dokładnością ±1 mm.
Mokre próbki
Ogólne
Mokre próbki i testy są przeprowadzane w standardowych warunkach atmosferycznych. Próbka jest uważana za prawidłowo kondycjonowaną, gdy zmiana masy próbki w kolejnych ważeniach w odstępach co najmniej 2 godzin nie przekracza 0,25% masy próbki.
Warunki testowe na mokro
Próbki używane do testów mokrych powinny być zanurzone w wodzie o temperaturze (20±2)°C przez co najmniej 24 godziny, co jest wystarczające do całkowitego zwilżenia próbki. Aby całkowicie zwilżyć próbkę, do wody można dodać niejonowy środek zwilżający o stężeniu nieprzekraczającym 0,05%.
Kroki testowe
1. Konfiguracja maszyny testującej
Przed testem należy wyregulować miernik zacisku na (100±3) mm (z wyjątkiem geosyntetyków i geosiatek wykorzystujących zaciski wciągarki) i wybrać zakres obciążenia maszyny testującej tak, aby wartość siły była dokładna do 10N.
W przypadku geosyntetyków o wydłużeniu εm＞5% należy ustawić prędkość rozciągania maszyny wytrzymałościowej tak, aby szybkość wydłużania próbki wynosiła (20±5)%/min długości miernika; w przypadku geosyntetyków o wydłużeniu εm≤5% należy wybrać odpowiednią prędkość rozciągania tak, aby średni czas zerwania wszystkich próbek wynosił (30±5)s.
Mokra próbka jest testowana w ciągu 3 minut od jej usunięcia.
2. Zacisnąć próbkę
Zacisnąć próbkę w zacisku w sposób wyśrodkowany. Należy pamiętać, że kierunek długości próbki do badań wzdłużnych i poprzecznych jest równoległy do kierunku obciążenia.
Właściwe podejście polega na tym, aby dwie wstępnie narysowane linie znakowania na całej szerokości próbki i w odległości 100 mm od siebie pokrywały się z krawędziami górnego i dolnego zacisku w jak największym stopniu.
3. Zainstalować ekstensometr
Ustaw punkty pomiarowe na próbce w odstępach 60 mm (odpowiednio 30 mm od środka próbki) i zamocuj ekstensometr.
4. Określić właściwości rozciągające
Uruchomić maszynę testową i zastosować obciążenie wstępne 1% oczekiwanego obciążenia maksymalnego, aby określić punkt początkowy testu wydłużenia początkowego. Kontynuować przykładanie obciążenia do momentu pęknięcia próbki.
Zatrzymać test i przywrócić uchwyt do pozycji wyjściowej. Zapisz i zgłoś maksymalne obciążenie (z dokładnością do 10N/m); zapisz wydłużenie z dokładnością do jednego miejsca po przecinku.
Na podstawie zaobserwowanych warunków próbki podczas testu, wyjątkowej zmienności geosyntetyków i odpowiednich przepisów należy określić, czy wyniki testu powinny zostać odrzucone.
5. Określić wydłużenie
Użyć odpowiedniego urządzenia rejestrującego do pomiaru przyrostu rzeczywistej długości pomiarowej próbki przy określonym obciążeniu.
Obliczanie wyników testów
1. Wytrzymałość na rozciąganie
Podstawić dane uzyskane z maszyny wytrzymałościowej do wzoru (1), aby obliczyć wytrzymałość na rozciąganie Tmax każdej próbki.
（1）Tmax = Fmax X c
Fmax - maksymalne zarejestrowane obciążenie w kN.
C - Obliczone przy użyciu odpowiedniego wzoru (2) lub (3).
Do geotekstyliów tkanych, geotekstyliów nietkanych, geotekstyliów dzianych, geosiatek, geomat, geomembran ilastych, kompozytów drenażowych i tri-gridów oraz innych produktów:
（2）C = 1 / B
B - Nominalna szerokość wzoru w metrach.
（3）c = Nm / n
Nm - liczba jednostek rozciągania w próbce o szerokości 1 m.
n - liczba jednostek rozciągania w rzeczywistej próbce.
W przypadku produktów złożonych należy wybrać wzór (2) lub wzór (3) w zależności od głównej jednostki nośnej. W przypadku produktów z krzywą o dwóch szczytach (takich jak rysunek 7) wyniki odpowiadające dwóm szczytom należy obliczyć osobno.
2. Wydłużenie pod maksymalnym obciążeniem
Zapisać wydłużenie pod maksymalnym obciążeniem każdej próbki, wyrażone w procentach (np. AF na rysunku 8), z dokładnością do 0,1%. Wydłużenie pod maksymalnym obciążeniem można obliczyć zgodnie ze wzorem (4):
（4）e maks = (△L - Lo') / Lo x 100
e maks - wydłużenie przy maksymalnym obciążeniu, %.
△L - wydłużenie przy maksymalnym obciążeniu, mm.
Lo' - wydłużenie po osiągnięciu obciążenia wstępnego, mm.
Lo - rzeczywista długość interwału, mm.
3. Wydłużenie przy nominalnej wytrzymałości
Zapisać wydłużenie przy nominalnej wytrzymałości każdej próbki, wyrażone w procentach, z dokładnością do 0,1%.
4. Moduł cięcia
Określić wytrzymałość przy określonym wydłużeniu i obliczyć moduł skrawania przy tym wydłużeniu zgodnie ze wzorem (5).
（5）J = F x c x 100 / e
J - moduł sprężystości poprzecznej, kN/m.
F - Wytrzymałość mierzona przy wydłużeniu e, kN.
C - Obliczone zgodnie z odpowiednim wzorem (2) lub wzorem (3).
e - Specyficzne wydłużenie, %.
5. Wartość średnia i współczynnik zmienności
Obliczyć średnią wartość i współczynnik zmienności wytrzymałości na rozciąganie, wydłużenia pod maksymalnym obciążeniem i modułu siecznego dwóch grup próbek odpowiednio w kierunku wzdłużnym lub poprzecznym.
Wytrzymałość na rozciąganie i moduł sieczny są dokładne do trzech cyfr znaczących, wydłużenie jest dokładne do 1%, a współczynnik zmienności jest dokładny do 0,1%.
Podsumowanie
Powyżej przedstawiono ogólną treść projektu metody badania rozciągania szerokich pasów geosyntetyków. Nadal istnieje wiele szczegółów i implementacji, które nie zostały szczegółowo wymienione. W przypadku zainteresowania prosimy o kontakt w celu uzyskania szczegółowych danych i treści.
