土工合成材料特性检测中提升水平技术(杨明昌)

1、目目 录录s1.1.前言前言样品的抽取样品的抽取样品的状态调节样品的状态调节试样的裁取试样的裁取试样数量的确定试样数量的确定数据的分析处理数据的分析处理1 前言前言1.1 土工合成材料检测水平的现状土工合成材料检测水平的现状土工合成材料的应用毕竟历史不长。土工合成材料的应用毕竟历史不长。对其特性研究还很不够，相应检测标准还是初对其特性研究还很不够，相应检测标准还是初步的、比较粗糙的。步的、比较粗糙的。各行各业的检测规范也不尽相同。各行各业的检测规范也不尽相同。各单位依据不同检测规范进行检测，检测结果各单位依据不同检测规范进行检测，检测结果有所不同，有时差别还较大。有所不同，有时差别还较大。多次

2、大范围比对检测结果证明：即使依据相同多次大范围比对检测结果证明：即使依据相同检测标准来检测同一材料，结果也会有较大的检测标准来检测同一材料，结果也会有较大的差别。差别。我们给出一份检测报告，报告中给出的指标值，我们给出一份检测报告，报告中给出的指标值，或者结论，我们有多大把握认为是正确的？或者结论，我们有多大把握认为是正确的？为了回答这一问题，就要对检测过程中一些影响为了回答这一问题，就要对检测过程中一些影响检测结果正确性的因素进行分析。检测结果正确性的因素进行分析。通过对这些影响因素的了解，在检测过程中能比通过对这些影响因素的了解，在检测过程中能比较合理地进行控制，让其影响的程度减少到我们较

3、合理地进行控制，让其影响的程度减少到我们希望的程度之下，能避免的则更好。使我们的检希望的程度之下，能避免的则更好。使我们的检测结果能够比较合理可靠。测结果能够比较合理可靠。检测结果合理可靠的程度代表了检测水平。检测结果合理可靠的程度代表了检测水平。1 前言前言1.2 问题的提出问题的提出1 前言前言1.3 检测过程检测过程当某一产品的特性需要检测时，需要做的工作：当某一产品的特性需要检测时，需要做的工作：1.抽取一定数量样品；委托检测须对样品查验。抽取一定数量样品；委托检测须对样品查验。2.对样品进行状态调节。对样品进行状态调节。3.从调整好的样品上裁取试样。从调整好的样品上裁取试样。4.对试

4、样进行检测。对试样进行检测。5.对检测数据分析处理。对检测数据分析处理。6.如果分析结果检测数据有疑问，就需检查核对，如果分析结果检测数据有疑问，就需检查核对，需要的话重新检测有疑问的数据。需要的话重新检测有疑问的数据。7.根据核对无误的检测结果最后给出检测报告。根据核对无误的检测结果最后给出检测报告。 u土工合成材料的原材料或为塑料，或为合成纤维土工合成材料的原材料或为塑料，或为合成纤维，其熔点一般较低，大部分在，其熔点一般较低，大部分在250 左右。左右。u高温变软，低温变脆，受温度影响要比像钢材这高温变软，低温变脆，受温度影响要比像钢材这样的工程材料大得多。样的工程材料大得多。u当塑料及

5、化纤达到熔点时，强度几乎为零。当塑料及化纤达到熔点时，强度几乎为零。u粗算一下，温度相差一度，误差有粗算一下，温度相差一度，误差有0.4%左右。左右。u不同的材料，温度影响不同。不同的材料，温度影响不同。u绝大多数材料的拉伸强度随温度上升而下降。绝大多数材料的拉伸强度随温度上升而下降。u曾经对此进行过研究，在曾经对此进行过研究，在0度到度到30度范围内：度范围内：u1#和和2#样为聚酯短纤针刺无纺布；样为聚酯短纤针刺无纺布；u3#样为聚丙烯编织布；样为聚丙烯编织布；u4#样为热熔无纺布。样为热熔无纺布。u随温升强度降幅：随温升强度降幅：u1#和和2#为为0.26%/ ；u3#样为样为0.50%

6、/ ；u4#样为样为1.0%/ 。u实验室温度必须控制。实验室温度必须控制。u1#和和2#样为聚酯短纤针刺无纺布；样为聚酯短纤针刺无纺布；u3#样为聚丙烯编织布；样为聚丙烯编织布；u4#样为热熔无纺布。样为热熔无纺布。u不同材料的伸长率不同材料的伸长率 变化规律性不同。变化规律性不同。u1#和和2#随温升下降。随温升下降。u3#和和4#随温升上升。随温升上升。u线性规律不强。线性规律不强。u聚酯短纤针刺无纺布降幅最小，为聚酯短纤针刺无纺布降幅最小，为0.26%/ 。u这类材料的强度：这类材料的强度：u一是取决于纤维本身的强度；一是取决于纤维本身的强度；u二是取决于针刺所成相互缠结程度。二是取决

7、于针刺所成相互缠结程度。u前面说过，合成材料误差大约前面说过，合成材料误差大约0.4%/ 左右。左右。u温度对布强度影响比温度对纤维强度的影响小。温度对布强度影响比温度对纤维强度的影响小。u可推出：温度对缠结的影响比对纤维的影响小；可推出：温度对缠结的影响比对纤维的影响小；这类布的破坏是缠结处的拉开，而并不是纤维的这类布的破坏是缠结处的拉开，而并不是纤维的拉断。拉断。u聚丙烯编织布降幅较大，为聚丙烯编织布降幅较大，为0.50%/。u这类材料的强度：这类材料的强度：u拉伸试验中，因是一根根扁丝平行同时拉拉伸试验中，因是一根根扁丝平行同时拉伸所得强度，所以基本上温度对布强度的伸所得强度，所以基本上

8、温度对布强度的影响就是对纤维强度的影响。影响就是对纤维强度的影响。u推理出：对于这类一根根扁丝或者纤维束推理出：对于这类一根根扁丝或者纤维束组成的材料，温度对其强度的影响，基本组成的材料，温度对其强度的影响，基本上就是温度对纤维本身强度的影响。上就是温度对纤维本身强度的影响。u热熔无纺布降幅最大，为热熔无纺布降幅最大，为1.0 %/ 。u这类材料的强度：这类材料的强度：u一是取决于纤维本身的强度；一是取决于纤维本身的强度；u二是取决于热熔所成熔结点强度。二是取决于热熔所成熔结点强度。u温度对布强度影响比对纤维影响大一倍多。温度对布强度影响比对纤维影响大一倍多。u说明温度对熔结点强度影响比温度对

9、纤维强度影说明温度对熔结点强度影响比温度对纤维强度影响大。响大。u因此，实验室温度必须控制。因此，实验室温度必须控制。u现在再说一下标准温度现在再说一下标准温度20条件。条件。u虽然这一条件看似要求较严，但很有必要。虽然这一条件看似要求较严，但很有必要。u从低限到高限，也有从低限到高限，也有4 之差。之差。u对于热熔无纺布，即使同在标准条件下，高低限对于热熔无纺布，即使同在标准条件下，高低限下检测结果，单温度影响造成的误差就有了下检测结果，单温度影响造成的误差就有了4%。u如果加上试样不均匀性造成的误差，试样尺寸误如果加上试样不均匀性造成的误差，试样尺寸误差，仪器本身的计量误差，夹具合适性带来

10、的误差，仪器本身的计量误差，夹具合适性带来的误差，不同人员操作习惯不同带来的误差等等，综差，不同人员操作习惯不同带来的误差等等，综合起来的误差将不会小。合起来的误差将不会小。u青岛旭域公司专业生产土工格栅。青岛旭域公司专业生产土工格栅。u并有一个条件很好的实验室。并有一个条件很好的实验室。u进行了温度对产品影响的研究。进行了温度对产品影响的研究。u本文引用其资料。感谢旭域公司！本文引用其资料。感谢旭域公司！u结果表明：结果表明：u单向格栅温升力降，伸长率同向增长。单向格栅温升力降，伸长率同向增长。u双向格栅温升力降，伸长率无明显变化。双向格栅温升力降，伸长率无明显变化。u以下说明中以以下说明中

11、以16度时强度和伸长率为计算原点。度时强度和伸长率为计算原点。u双向双向20格栅：强度随温升下降，高低点拉直线简格栅：强度随温升下降，高低点拉直线简单估计，降幅单估计，降幅为为0.80%/；伸长率变化不明显。伸长率变化不明显。u双向双向30格栅：强度随温升下降，高低点拉直线简格栅：强度随温升下降，高低点拉直线简单估计，降幅单估计，降幅为为0.60%/。伸长率变化不明显。伸长率变化不明显。u单向单向65格栅：强度随温升下降，高低点拉直线简格栅：强度随温升下降，高低点拉直线简单估计，降幅单估计，降幅1.54%/；伸长率升幅伸长率升幅0.41%/ 。u单向单向90格栅：强度随温升下降，高低点拉直线简

12、格栅：强度随温升下降，高低点拉直线简单估计，降幅单估计，降幅1.64%/；伸长率升幅伸长率升幅0.68%/ 。u单向单向130格栅：强度随温升下降，高低点拉直线简格栅：强度随温升下降，高低点拉直线简单估计：降幅单估计：降幅1.48%/；伸长率升幅伸长率升幅0.94%/ 。土工合成材料工程应用手册资料土工合成材料工程应用手册资料u（第二版），（第二版），P53之表之表1-13 uSR2型土工格栅型土工格栅u在在-5080 间不同温度下的强度比与温度关系：间不同温度下的强度比与温度关系：u强度随温升下降强度随温升下降u基本线性基本线性u纵向降幅纵向降幅2.93%/u纵向降幅纵向降幅3.89%/ 土

13、工合成材料工程应用手册资料土工合成材料工程应用手册资料u（第二版），（第二版），P53之表之表1-13 uSR2型土工格栅型土工格栅u在在-5080 间不同温度下的伸长率比与温度关系：间不同温度下的伸长率比与温度关系：u强度随温升下降强度随温升下降u纵向基本线性纵向基本线性 升幅升幅0.34%/u横向分段线性横向分段线性 低温段升幅低温段升幅0.45%/ 高温段升幅高温段升幅5.07%/u我们对前面说过的三类四个样品还进行了浸水湿透的湿样我们对前面说过的三类四个样品还进行了浸水湿透的湿样与自然干样进行比对。与自然干样进行比对。u假设假设浸水湿透是湿度对试样的最大影响程度，则可以用浸浸水湿透是湿

14、度对试样的最大影响程度，则可以用浸水湿透样与干样的比对来确定湿度的最大影响程度。水湿透样与干样的比对来确定湿度的最大影响程度。u因为只有两种情况下数据，所以采用数理统计方法，进行因为只有两种情况下数据，所以采用数理统计方法，进行了显著性检验。了显著性检验。u对于针刺型、热粘型和编织型土工布的拉伸强度，干湿强对于针刺型、热粘型和编织型土工布的拉伸强度，干湿强度无显著性差别，针刺型无纺布干湿样的伸长率有显著性度无显著性差别，针刺型无纺布干湿样的伸长率有显著性差别，余两产品无显著性差别。差别，余两产品无显著性差别。u干湿样强度干湿样强度无无显著性差别。显著性差别。u干湿样伸长率干湿样伸长率有有显著性

15、差别。显著性差别。u干湿样强度干湿样强度无无显著性差别。显著性差别。u干湿样伸长率干湿样伸长率无无显著性差别。显著性差别。u干湿样的强度无显著性差别。干湿样的强度无显著性差别。u干湿样的伸长率针刺无纺布有显著性差别。干湿样的伸长率针刺无纺布有显著性差别。u对于纤维的干湿强度不同的，从理论上说应该有也对于纤维的干湿强度不同的，从理论上说应该有也会有影响。会有影响。u有些指标，象单位面积质量，温度肯定会有影响。有些指标，象单位面积质量，温度肯定会有影响。u搜索了一下，这方面的资料极少。搜索了一下，这方面的资料极少。u有条件的检测人员可做一下这方面的工作，确定其有条件的检测人员可做一下这方面的工作，

16、确定其影响的大程度。影响的大程度。 纵向横 向 布置样试向纵置布样试向横 纵向横 向 布置样试向纵置布样试向横 两种不同的夹具对三种不同类型的四个样品两种不同的夹具对三种不同类型的四个样品进行拉伸强度检测进行拉伸强度检测s一种夹具是试验原配的夹持面为正弦波形弯一种夹具是试验原配的夹持面为正弦波形弯曲面夹具。曲面夹具。s另一种夹具是自己加工的夹持平面上有光滑另一种夹具是自己加工的夹持平面上有光滑凸齿的夹具。凸齿的夹具。s纵向试样，数量纵向试样，数量10个，速率个，速率50mm/mins误差估计用误差估计用t分布函数，概率为分布函数，概率为95%拉伸强度结果统计分析（夹具的影响）拉伸强度结果统计分

17、析（夹具的影响）拉伸伸长率结果统计分析（夹具的影响）拉伸伸长率结果统计分析（夹具的影响）两种不同夹具比对结果：两种不同夹具比对结果：s无纺布和长丝热粘布强度基本一样无纺布和长丝热粘布强度基本一样s显著性水平显著性水平5%时都无显著性差别时都无显著性差别s编织布强度有显著性差别编织布强度有显著性差别s无纺布和长丝热粘布伸长率基本一样无纺布和长丝热粘布伸长率基本一样s显著性水平显著性水平5%时都无显著性差别时都无显著性差别s编织布伸长率有显著性差别编织布伸长率有显著性差别s结果表明自制夹具不适用于编织布。虽然看结果表明自制夹具不适用于编织布。虽然看起来起来 试样数量这一内容主要用于研究和比对检测中

18、。试样数量这一内容主要用于研究和比对检测中。更可深度了解检测结果的误差有多少。更可深度了解检测结果的误差有多少。 与检测误差与检测误差 nXXnii11)(12nXXnii%100XCv nCvXXfnX 2 fCvnu从所做大量检测结果来看，对于条带抗拉强度：从所做大量检测结果来看，对于条带抗拉强度：u无纺布均匀性稍差一些的无纺布均匀性稍差一些的Cv值一般在值一般在9.5%左右；左右；u质量上乘的产品质量上乘的产品Cv值可小于值可小于9.5%许多；许多；u如果如果Cv值大于其值大于其9.5%，则，则n值应大于值应大于10，如，如n=10不变，检测误差增大；不变，检测误差增大；u对于有纺织物的对于有纺织物的Cv值，一般远小于值，一般远小于9.5%，在，在6%左左右。右。10个试样已足够。个试样已足够。u已知已知Cv值，可适当减少试样数量以减少工作量。值，可适当减少试样数量以减少工作量。u还可以由这批数据估计这一平均值的