土工合成材料是應(yīng)用于巖土工程和土木工程建設(shè)的、以合成材料為原材料制成的各種產(chǎn)品的統(tǒng)稱。土工合成材料的原材料是高分子聚合物，它們是由煤、石油、天然氣或石灰石中提煉出來(lái)的化學(xué)物質(zhì)制成，經(jīng)進(jìn)一步加工成纖維或合成材料片材，后制成各種產(chǎn)品。土工布的力學(xué)性能比較多，在對(duì)其進(jìn)行材料性能和產(chǎn)品品質(zhì)檢驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)項(xiàng)目主要包括抗拉強(qiáng)度、頂破強(qiáng)度、撕破強(qiáng)度、摩擦性能等。

      GB/T 15788和ISO 10319作為土工布合成材料拉伸試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了采用寬條試樣在調(diào)濕和浸濕兩種情況下測(cè)定土工合成材料（聚合物的、玻璃纖維的和金屬的）拉伸性能的程序，包括強(qiáng)力和伸長(zhǎng)特性的測(cè)定，以及割線模量、單位寬度的大負(fù)荷及大強(qiáng)力時(shí)伸長(zhǎng)率的計(jì)算步驟。下面就根據(jù)GB/T 15788《土工合成材料 寬條拉伸試驗(yàn)方法》來(lái)詳細(xì)介紹一下具體的操作步驟和注意事項(xiàng)。

一、適用范圍

       本方法適用于大多數(shù)土工合成材料，包括機(jī)織土工布、非織造土工布、針織土工布、土工復(fù)合材料、土工網(wǎng)、土工網(wǎng)墊和金屬纖維制品的拉伸試驗(yàn)，也適用于土工格柵和類似的網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)的土工布，但試樣尺寸可能需要調(diào)整；不適用于聚合物或?yàn)r青防滲土工膜，但適用于黏土防滲土工膜。

二、試驗(yàn)設(shè)備與試劑

1、萬(wàn)測(cè)TSE105D TestStar^®新秀^®微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)

      TSE105D微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)單易用等特點(diǎn)，可應(yīng)用于大載荷100kN的拉伸、壓縮、彎曲、剪切、剝離、撕裂等測(cè)力試驗(yàn)。試驗(yàn)解決方案涵蓋醫(yī)療設(shè)備、生物材料、紡織品、彈性體、食品、小型部件、線材、紙、塑料、薄膜等。選配不同量程的載荷傳感器，可以為小到微米級(jí)的纖維，大到滿載的結(jié)構(gòu)件等試樣提供精準(zhǔn)的測(cè)量數(shù)據(jù)。此外，豐富的夾具工裝、變形測(cè)量等附件，幾乎可以滿足客戶所有需求。

①　土工布拉伸夾具（測(cè)試土工布等紡織布料試樣的伸長(zhǎng)特性）

土工布拉伸夾具

       夾具采用雙螺桿鎖緊加波浪齒設(shè)計(jì)，保證試樣夾持牢固、不打滑；單邊夾持設(shè)計(jì)，試樣對(duì)中更方便；夾具鉗口可預(yù)壓緊試樣，使用方便，降低了試驗(yàn)員操作難度。

②　土工布?xì)鈩?dòng)拉伸夾具（適用于測(cè)試土工布等紡織試樣的伸長(zhǎng)特性）

土工布?xì)鈩?dòng)拉伸夾具

      夾具體采用優(yōu)質(zhì)鋁合金加工，降低了夾具整體重量；采用雙氣缸杠桿夾持，雙氣缸通過(guò)調(diào)速閥達(dá)到同步動(dòng)作；鉗口處為磁鐵吸附式，更換鉗口方便。

①　土工布?xì)鈩?dòng)頂破夾具（適用于土工布的頂破、刺破試驗(yàn)）

土工布?xì)鈩?dòng)頂破夾具

      夾具采用四氣缸夾持設(shè)計(jì)，夾持可靠方便，試驗(yàn)操作簡(jiǎn)便，刺破、頂破可隨意切換。

2、引伸計(jì)

      該引伸計(jì)可以重復(fù)進(jìn)行軸向拉伸測(cè)試，主要用于測(cè)試各種不同材料變形量，包括金屬材料、塑料材料、復(fù)合材料等。

3、蒸餾水、非離子潤(rùn)濕劑（體積比為0.05％的通用聚氧乙烯乙二醇烷基醚。）僅為浸濕試樣用。

三、試樣制備

       按GB/T 13760中規(guī)定準(zhǔn)備試樣。

1、試樣數(shù)量：沿縱向（MD）和橫向（CMD）各裁取至少5 塊試樣。

2、試樣尺寸

①　非織造土工布、針織土工布、土工網(wǎng)、土工網(wǎng)墊、黏土防滲土工膜、排水復(fù)合材料及其他產(chǎn)品

      每塊試樣的終寬度為（200±1）mm，試樣長(zhǎng)度滿足夾鉗隔距100mm，其長(zhǎng)度方向與外加載荷的方向平行。

②　機(jī)織土工布

      對(duì)于機(jī)織土工布，將每塊試樣裁剪至約220mm寬，然后從試樣兩邊拆除數(shù)目大致相等的邊紗以得到（200±1）mm的名義試樣寬度。

③　單向、雙向、四向土工格柵

      對(duì)于單向、雙向和四向土工格柵土工格柵，每個(gè)試樣的寬度不小于200mm，并具有足夠的長(zhǎng)度滿足夾鉗隔距不小于100mm。距任意節(jié)點(diǎn)10mm裁剪所有肋條。（對(duì)于節(jié)點(diǎn)間距≤10mm的單向土工格柵產(chǎn)品，準(zhǔn)備試樣的寬度宜比需要的試樣寬度寬2根肋條，當(dāng)試樣被夾入鉗口后將兩端多出的部分切斷。）

      試驗(yàn)結(jié)果（強(qiáng)度）的計(jì)算應(yīng)與單位寬度上完整抗拉肋條的數(shù)量有關(guān)。試樣除被夾鉗握持的節(jié)點(diǎn)或交叉組織外，應(yīng)包含至少一排節(jié)點(diǎn)或交叉組織（如下圖）。當(dāng)產(chǎn)品橫向節(jié)距＜75mm時(shí)（橫向節(jié)距：一根肋條（受力單元）的起點(diǎn)到下一根肋條起點(diǎn)間的距離），在其寬度方向上應(yīng)至少有4個(gè)完整的抗拉單元（抗拉肋條）；75mm≤橫向節(jié)距＜120mm時(shí)，應(yīng)包含至少2個(gè)完整的抗拉單元；橫向節(jié)距＞120mm時(shí)，具有1個(gè)完整的抗拉單元即可滿足測(cè)試要求。 

       用于測(cè)量伸長(zhǎng)的標(biāo)記點(diǎn)應(yīng)標(biāo)在試樣中排抗拉肋條中點(diǎn)上，兩個(gè)標(biāo)記點(diǎn)之間應(yīng)至少間隔 60mm，應(yīng)被至少1個(gè)節(jié)點(diǎn)或交叉組織間隔。必要時(shí)，標(biāo)記點(diǎn)可被多排節(jié)點(diǎn)或交叉組織間隔以獲得60mm的小間距。在這種情況下，在肋條中點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)上標(biāo)標(biāo)記點(diǎn)，隔距長(zhǎng)度應(yīng)為格柵間距的整數(shù)倍。測(cè)量名義隔距長(zhǎng)度，精確至±1mm。

④　三向土工格柵

       對(duì)于三向土工格柵，每個(gè)試樣寬不小于200 mm，并具有足夠的長(zhǎng)度滿足夾鉗隔距不小于100mm。切割試樣并按圖4和圖5測(cè)量試樣的寬度。

       用于測(cè)量伸長(zhǎng)的標(biāo)記點(diǎn)應(yīng)標(biāo)在試樣節(jié)點(diǎn)的中心，同時(shí)應(yīng)被至少1個(gè)節(jié)點(diǎn)或交叉組織間隔。必要時(shí)，標(biāo)記點(diǎn)可被多排節(jié)點(diǎn)或交叉組織間隔以獲得60mm的小間距。在這種情況下，應(yīng)保持在肋條中點(diǎn)標(biāo)標(biāo)記點(diǎn)，隔距長(zhǎng)度應(yīng)為格柵間距的整數(shù)倍。測(cè)量名義隔距長(zhǎng)度精確至±1mm。

⑤　金屬土工織物相關(guān)產(chǎn)品

       對(duì)于大多數(shù)金屬產(chǎn)品可按照已確定的土工格柵的試樣準(zhǔn)備方法準(zhǔn)備試樣。用于測(cè)量伸長(zhǎng)的標(biāo)記點(diǎn)應(yīng)標(biāo)記在絞合線的中點(diǎn)，同時(shí)間距應(yīng)至少為60mm。測(cè)量名義隔距長(zhǎng)度，精確度為±1mm（見(jiàn)圖6）。

圖6 典型雙絞合六邊形鋼絲網(wǎng)參考點(diǎn)示例

⑥　試驗(yàn)用濕態(tài)試樣

       當(dāng)同時(shí)需要濕態(tài)大負(fù)荷和干態(tài)大負(fù)荷時(shí)，則裁取試樣的長(zhǎng)度至少為規(guī)定長(zhǎng)度的2倍，對(duì)樣品進(jìn)行編號(hào)，并從中部裁剪為兩塊試樣，其中一塊用于濕態(tài)試驗(yàn)一塊用于干態(tài)試驗(yàn)。每塊試樣上均需標(biāo)記試樣號(hào)。

       對(duì)于濕態(tài)收縮嚴(yán)重的土工合成材料，抗拉強(qiáng)度應(yīng)根據(jù)濕態(tài)時(shí)大負(fù)荷與調(diào)濕后浸濕前的初始寬度來(lái)測(cè)定，精確至±1mm。

四、調(diào)濕

1、通用

     在GB/T 6529規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下進(jìn)行調(diào)濕和試驗(yàn)。當(dāng)試樣在間隔至少2h的連續(xù)稱重中質(zhì)量變化不超過(guò)試樣質(zhì)量的0.25%時(shí)，可認(rèn)為試樣已經(jīng)調(diào)濕。

2、濕態(tài)測(cè)試條件

     用于進(jìn)行濕態(tài)試驗(yàn)的樣品應(yīng)浸入溫度為（20±2）℃的水中，浸泡時(shí)間應(yīng)至少24h，且足以使試樣*潤(rùn)濕。為使試樣*浸潤(rùn)，可在水中加入不超過(guò) 0.05%的非離子潤(rùn)濕劑。

五、試驗(yàn)步驟

1、設(shè)定試驗(yàn)機(jī)

     試驗(yàn)前，將夾具隔距調(diào)節(jié)到（100±3）mm（使用絞盤(pán)夾具的土工合成材料和土工格柵除外），選擇試驗(yàn)機(jī)的負(fù)荷量程，使力值精確至10N。

     對(duì)于伸長(zhǎng)率ε_m＞5%的土工合成材料，設(shè)定試驗(yàn)機(jī)的拉伸速度，使試樣的伸長(zhǎng)速率為隔距長(zhǎng)度的（20±5）%/min；對(duì)于伸長(zhǎng)率ε_m≤5%的土工合成材料，選擇合適的拉伸速度使所有試樣的平均斷裂時(shí)間為（30±5）s。

    濕態(tài)試樣在取出 3min 內(nèi)完成測(cè)試。

2、夾持試樣

      將試樣對(duì)中地夾持在夾鉗中。注意縱向和橫向試驗(yàn)的試樣長(zhǎng)度方向與載荷方向平行。合適的做法是將預(yù)先畫(huà)好的橫貫試樣寬度的且相隔100mm的兩條標(biāo)記線盡可能與上下夾鉗口的邊緣重合。

3、安裝引伸計(jì)

     在試樣上相距60mm分別設(shè)定標(biāo)記點(diǎn)（分別距試樣中心30mm），并固定引伸計(jì)。

4、測(cè)定拉伸性能

     啟動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，施加預(yù)計(jì)大負(fù)荷1%的預(yù)負(fù)荷以確定初始伸長(zhǎng)率測(cè)試的起點(diǎn)，繼續(xù)施加載荷直到試樣斷裂。停止測(cè)試，夾頭恢復(fù)到初始位置。記錄并報(bào)出大負(fù)荷（精確至10N/m）；記錄伸長(zhǎng)率，精確至一位小數(shù)。

     根據(jù)試驗(yàn)中觀測(cè)的試樣情況、土工合成材料*的變異性和相關(guān)規(guī)定，判斷試驗(yàn)結(jié)果是否應(yīng)剔除。

5、測(cè)定伸長(zhǎng)率

     使用合適的記錄裝置測(cè)量在任一特定負(fù)荷下試樣實(shí)際隔距長(zhǎng)度的增量。

六、試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算

1、抗拉強(qiáng)度

     將從試驗(yàn)機(jī)上獲得的數(shù)據(jù)代入式（1），計(jì)算每個(gè)試樣的抗拉強(qiáng)度T_max。

     對(duì)于機(jī)織土工布、非織造土工布、針織土工布、土工網(wǎng)、土工網(wǎng)墊、黏土防滲土工膜、排水復(fù)合材料和三向工格柵及其他產(chǎn)品：

     對(duì)于復(fù)合產(chǎn)品，根據(jù)主要承載單元選擇式（2）或式（3）。對(duì)于具有雙峰曲線（如圖7）的產(chǎn)品，應(yīng)分別計(jì)算兩個(gè)峰值對(duì)應(yīng)的結(jié)果。

圖7 兩種土工復(fù)合材料的典型負(fù)荷-伸長(zhǎng)率曲線（第二峰值用“′”標(biāo)記）

2、大負(fù)荷下伸長(zhǎng)率

     記錄每個(gè)試樣大負(fù)荷下的伸長(zhǎng)率，用百分率表示（如圖8中的AF），精確至0.1％。可按式（4）計(jì)算大負(fù)荷下伸長(zhǎng)率：

圖8 典型負(fù)荷-伸長(zhǎng)率曲線

3、標(biāo)稱強(qiáng)度下伸長(zhǎng)率

     記錄每塊試樣標(biāo)稱強(qiáng)度下的伸長(zhǎng)率，用百分率表示，精確至0.1％。

4、切割模量

     確定在特定伸長(zhǎng)率（圖8中Z點(diǎn)）下的強(qiáng)力，按式（5）計(jì)算在此特定伸長(zhǎng)率時(shí)的切割模量。

5、平均值和變異系數(shù)

     分別計(jì)算縱向或橫向兩組試樣的抗拉強(qiáng)度、大負(fù)荷下伸長(zhǎng)率及割線模量的平均值和變異系數(shù)。拉伸強(qiáng)度和割線模量精確至三位有效數(shù)字，伸長(zhǎng)率精確至1%，變異系數(shù)精確至 0.1%。