Geossintéticos é um termo geral para vários produtos feitos de materiais sintéticos utilizados na construção geotécnica e na engenharia civil. Os materiais sintéticos são polímeros de elevado peso molecular, fabricados a partir de produtos químicos extraídos do carvão, petróleo, gás natural ou calcário, que são posteriormente transformados em fibras ou folhas sintéticas e, por fim, em vários produtos. Os geossintéticos têm muitas propriedades mecânicas. Ao testar as suas propriedades materiais e a qualidade do produto, os itens de teste incluem principalmente resistência à tração, resistência à rutura, resistência ao rasgamento, desempenho de fricção, etc.
Âmbito de aplicação
Este método aplica-se aos ensaios de tração da maioria dos geossintéticos, incluindo geotêxteis tecidos, geotêxteis não tecidos, geotêxteis tricotados, geocompósitos, geonetsprodutos geomáticos e de fibras metálicas. Também é aplicável a geogrelhas e geotêxteis com estruturas de malha semelhantes, mas a dimensão da amostra pode ter de ser ajustada. Não se aplica a geomembranas de polímero ou de asfalto, mas aplica-se a geomembranas de argila.
Normas experimentais
Baseado em GB/T15788 e ISO10319 como normas de método de ensaio de tração para geossintéticos.
Equipamento de ensaio e reagentes
Máquina de tração eletrónica
A máquina de tração eletrónica tem as características de uma estrutura compacta e de fácil utilização. Pode ser utilizada para testes de tração, compressão, flexão, cisalhamento, descamação, rasgamento e outros testes de força com uma carga máxima de 100kN.
Fixação à tração do geotêxtil
Testar as características de alongamento de amostras de geotêxteis e outros tecidos têxteis.
Dispositivo pneumático de rebentamento para geotêxteis
Utilizado para ensaios de rebentamento e punção de geotêxteis.
Extensómetro
O extensómetro pode realizar ensaios de tração axial repetidos e é utilizado principalmente para testar a deformação de vários materiais, incluindo materiais metálicos, materiais plásticos, materiais compósitos, etc.
Reagentes
A água destilada e o agente molhante não iónico (éter alquílico de polioxietilenoglicol geral com um rácio volumétrico de 0,05%) são utilizados apenas para embeber as amostras.
Preparação da amostra de ensaio
Número de amostras de ensaio
Cortar pelo menos 5 espécimes na direção longitudinal (MD) e na direção transversal (CMD).
Tamanho das amostras de ensaio
① Geotêxteis não tecidos, geotêxteis de malha, geonets, tapetes de geonets, geomembranas de argila, materiais compósitos de drenageme outros produtos
A largura final de cada provete é de (200±1) mm, o comprimento do provete corresponde ao espaçamento dos grampos de 100 mm e a direção do seu comprimento é paralela à direção da carga aplicada.
② Geotêxteis tecidos
Para geotêxteis tecidos, cortar cada provete com cerca de 220 mm de largura e, em seguida, remover um número aproximadamente igual de fios laterais de ambos os lados do provete para obter uma largura nominal do provete de (200±1) mm.
③Geogrelhas unidireccionais, bidireccionais e quadri-direccionais
No caso das geogrelhas unidireccionais, bidireccionais e quadridireccionais, a largura de cada provete não deve ser inferior a 200 mm e deve ser suficientemente longa para respeitar o espaçamento entre grampos não inferior a 100 mm.
Cortar todas as nervuras a 10 mm de distância de qualquer nó. (Para as geogrelhas unidireccionais com espaçamento entre nós ≤10mm, a largura do provete preparado deve ser 2 nervuras mais larga do que a largura requerida para o provete. Quando o provete for fixado nas maxilas, cortar o excesso em ambas as extremidades).
O cálculo do resultado do ensaio (resistência) deve estar relacionado com o número de nervuras de tração completas por unidade de largura.
A amostra deve conter, pelo menos, uma fila de nódulos ou tecidos cruzados para além dos nódulos ou tecidos cruzados mantidos pela pinça (como indicado abaixo).
Quando o passo transversal do produto é inferior a 75 mm (passo transversal: a distância entre o ponto de partida de uma nervura (unidade de suporte de força) e o ponto de partida da nervura seguinte), deve haver pelo menos 4 unidades de tração completas (nervuras de tração) na direção da largura.
Quando o passo transversal é de 75mm≤＜120mm, devem ser incluídas pelo menos 2 unidades de tração completas.
Quando o passo transversal é superior a 120 mm, 1 unidade de tração completa pode cumprir os requisitos de ensaio.
Os pontos de marcação para medir o alongamento devem ser marcados no ponto médio das nervuras de tração na fila do meio do provete. Os dois pontos de marcação devem estar a uma distância mínima de 60 mm e devem estar separados por, pelo menos, um nó ou tecido cruzado.
Se necessário, os pontos de marcação podem ser separados por várias filas de nós ou tecidos cruzados para obter um espaçamento mínimo de 60 mm.
Neste caso, marcar os pontos nos pontos médios ou nós das nervuras, e o comprimento do calibre deve ser um múltiplo inteiro do espaçamento da grelha.
Medir o comprimento nominal do gabarito com uma exatidão de ±1mm.
No caso da geogrelha tridimensional, cada provete deve ter uma largura não inferior a 200 mm e um comprimento suficiente para respeitar o espaçamento entre grampos não inferior a 100 mm. Cortar o provete e medir a largura do provete de acordo com as figuras 4 e 5.
O ponto de marcação para medir o alongamento deve ser marcado no centro do nó do provete e deve estar separado por pelo menos 1 nó ou tecido cruzado.
Se necessário, o ponto de marcação pode ser separado por várias filas de nós ou tecido cruzado para obter um espaçamento mínimo de 60 mm.
Neste caso, o ponto de marcação deve ser mantido no ponto médio da nervura, e o comprimento do espaçamento deve ser um múltiplo inteiro do espaçamento da grelha.
Medir o comprimento nominal do espaçamento com uma exatidão de ±1mm.
⑤ Amostras húmidas para ensaio
Quando se pretender obter a carga máxima em húmido e a carga máxima em seco, o comprimento do provete deve ser, pelo menos, o dobro do comprimento especificado, o provete deve ser numerado e devem ser cortados dois provetes do meio, um para o ensaio em húmido e outro para o ensaio em seco. O número do provete deve ser marcado em cada provete.
No caso dos geossintéticos com retração húmida grave, a resistência à tração deve ser medida com base na carga húmida máxima e na largura inicial antes da imersão, após condicionamento à humidade, com uma precisão de ±1mm.
Amostras húmidas
Geral
Os provetes húmidos e os ensaios são efectuados em condições atmosféricas normais. Considera-se que o provete está bem condicionado quando a variação de massa do provete em pesagens sucessivas a intervalos de pelo menos 2 horas não exceder 0,25% da massa do provete.
Condições de ensaio em meio húmido
Os provetes utilizados para os ensaios por via húmida devem ser imersos em água a uma temperatura de (20±2)°C durante pelo menos 24 horas, o que é suficiente para molhar completamente o provete. Para molhar completamente o provete, pode ser adicionado à água um agente molhante não-iónico que não exceda 0,05%.
Etapas de teste
1. Configurar a máquina de ensaio
Antes do ensaio, ajustar o calibre da pinça para (100±3) mm (exceto para geossintéticos e geogrelhas que utilizem pinças de guincho) e selecionar a gama de carga da máquina de ensaio de modo a que o valor da força tenha uma precisão de 10N.
Para geossintéticos com um alongamento de εm ＞ 5%, defina a velocidade de tração da máquina de teste para que a taxa de alongamento da amostra seja (20 ± 5) % / min do comprimento do medidor; para geossintéticos com um alongamento de εm≤5%, selecione uma velocidade de tração adequada para que o tempo médio de rutura de todas as amostras seja (30 ± 5) s.
A amostra húmida é testada nos 3 minutos seguintes à sua remoção.
2. Fixar o provete
Fixar o provete na pinça de forma centrada. Note-se que a direção do comprimento do provete para os ensaios longitudinais e transversais é paralela à direção da carga.
A abordagem adequada consiste em fazer coincidir, tanto quanto possível, as duas linhas de marcação pré-desenhadas ao longo da largura do provete e separadas por 100 mm com os bordos das pinças superior e inferior.
3. Instalar o extensómetro
Definir pontos de marcação no provete a intervalos de 60 mm (30 mm a partir do centro do provete, respetivamente) e fixar o extensómetro.
4. Determinar as propriedades de tração
Ligar a máquina de ensaio e aplicar uma pré-carga de 1% da carga máxima prevista para determinar o ponto de partida do ensaio de alongamento inicial. Continuar a aplicar a carga até que o provete se parta.
Parar o ensaio e voltar a colocar o mandril na sua posição inicial. Registar e comunicar a carga máxima (com uma precisão de 10N/m); registar o alongamento, com uma precisão de uma casa decimal.
Com base nas condições observadas na amostra durante o ensaio, na variabilidade única dos geossintéticos e nos regulamentos relevantes, determinar se os resultados do ensaio devem ser rejeitados.
5. Determinar o alongamento
Utilizar um dispositivo de registo adequado para medir o aumento do comprimento efetivo do provete em qualquer carga específica.
Cálculo dos resultados dos ensaios
1. Resistência à tração
Substituir os dados obtidos na máquina de ensaio pela fórmula (1) para calcular a resistência à tração Tmax de cada amostra.
（1）Tmax = Fmax X c
Fmax - Carga máxima registada, em kN.
C - Calculado utilizando a fórmula adequada (2) ou (3).
Para geotêxteis tecidos, geotêxteis não tecidos, geotêxteis de malha, geonets, geomática, geomembranas de argila, compósitos de drenagem e grelhas triplas e outros produtos:
（2）C = 1 / B
B - Largura nominal do padrão, em metros.
（3）c = Nm / n
Nm - o número de unidades de tração dentro da largura de 1m da amostra.
n - o número de unidades de tração na amostra real.
Para produtos compostos, selecionar a fórmula (2) ou a fórmula (3) de acordo com a unidade de suporte de carga principal. Para produtos com uma curva de pico duplo (como a figura 7), os resultados correspondentes aos dois picos devem ser calculados separadamente.
2. Alongamento sob carga máxima
Registar o alongamento sob carga máxima de cada amostra, expresso em percentagem (como AF na figura 8), com uma precisão de 0,1%. O alongamento sob carga máxima pode ser calculado de acordo com a fórmula (4):
（4）e máximo = (△L - Lo') / Lo x 100
e máximo - alongamento à carga máxima, %.
△L - alongamento à carga máxima, mm.
Lo' - alongamento quando a pré-carga é atingida, mm.
Lo - comprimento efetivo do intervalo, mm.
3. Alongamento à resistência nominal
Registar o alongamento à resistência nominal de cada provete, expresso em percentagem, com uma precisão de 0,1%.
4. Módulo de corte
Determinar a resistência a um alongamento específico e calcular o módulo de corte a esse alongamento específico de acordo com a fórmula (5).
（5）J = F x c x 100 / e
J - Módulo de secante, kN/m.
F - Resistência medida ao alongamento e, kN.
C - Calculado de acordo com a fórmula apropriada (2) ou a fórmula (3).
e - Elongação específica, %.
5. Valor médio e coeficiente de variação
Calcular o valor médio e o coeficiente de variação da resistência à tração, do alongamento sob carga máxima e do módulo secante de dois grupos de provetes na direção longitudinal ou transversal, respetivamente.
A resistência à tração e o módulo secante têm uma precisão de três algarismos significativos, o alongamento tem uma precisão de 1% e o coeficiente de variação tem uma precisão de 0,1%.
Resumo
O que precede é o conteúdo geral da conceção do método de ensaio de tração de bandas largas de geossintéticos. Ainda há muitos detalhes e implementações que não estão listados em detalhes. Se estiver interessado, não hesite em contactar-nos para obter dados e conteúdos pormenorizados.
