浅谈土工布拉伸强度的影响因素

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摘要：本文通过对短纤针刺无纺土工布用宽条拉伸法做纵向拉伸试验，分析宽度、拉伸速率、隔距与拉伸强度的关系。从宽度来看，大于5cm时，拉伸强度基本维持在一个固定值。从拉伸速率来看，拉伸强度在拉伸速率为20mm/min时最低，在10—20mm/min逐渐降低，在20—500mm/min逐渐增大。从隔距来看，拉伸强度在12Mpa附近摆动，说明拉伸强度与隔距的关系很小或者没有关系。当试验条件受限时，可以采用5cm宽的试样进行拉伸试验，宽度越接近规范值越好。拉伸速率应该使用规范值隔距长度的20%±5% mm/min，而隔距根据扯断伸长率而定，不一定局限于规范值。

关键词：土工布；宽度；拉伸速率；隔距；拉伸强度

中图分类号：TU7文献标识码： A

在新的世纪，土工布的应用越来越广泛。土工布又称土工织物，它是由合成纤维通过针刺或编织而成的透水性土工合成材料。它具有显著的特点：强力高，耐腐蚀，透水性好，抗微生物性好，施工方便。土工布在工程中的主要作用是：反滤，隔离，加筋，防护。主要应用于水利工程，公路铁路航空港工程，电气工程，地铁工程等。

土工布的拉伸性能是土工布性能的一个重要指标，很多单位由于实验仪器的限制用50mm宽试样来测其拉伸强度，对结果有什么样的影响？拉伸速率和隔距对拉伸强度又有什么影响呢？本文对用宽条拉伸法测其拉伸强度做进一步的讨论。

土工合成材料宽条拉伸试验国内外主要参数如下表：

试样宽度（mm） 拉伸速率（mm/min）

国际 200 20%±5%

美国 200 10±3

英国 200 10±3

法国 ≥500 50±5

国标 200 20%±5%

1 实验

（1）不同宽度对拉伸强度的影响：对同一块土工布分别取宽度为1cm、2cm、3cm……20cm 20个宽度各7块，另一方向长度均为20cm。然后在万能试验机上对其进行拉伸，隔距为100mm，拉伸速率为20mm/min。

（2）不同速率对拉伸强度的影响：对同一块土工布分别取5cm×20cm，10mm/min、20 mm/min、50 mm/min、100 mm/min、200 mm/min、300 mm/min、400 mm/min、500 mm/min各取7块。然后在万能试验机上对其进行拉伸，隔距为100mm。

（3）不同隔距对拉伸强度的影响：对同一块土工布分别取隔距为5cm、6cm、7cm……15cm 11个隔距各7块，宽度为5cm。然后在万能试验机上对其进行拉伸，拉伸速率为20mm/min。

注：三个实验不是同一种土工布。

2 实验结果

实验数据如表1、表2、表3所示。

表1不同宽度拉伸试验的最大负荷

表2不同宽度拉伸试验的最大负荷

表3不同隔距拉伸试验的最大负荷

注：表1、表2、表3中每组值从小到大排列，不代表试验顺序。

3 实验结果分析

（1）不同宽度对拉伸强度的影响

从实验数据来看，最大值和最小值相差较大，是由于土工布不是完全均匀所致，而去掉最大值和最小值之后，其余五个值较为集中。因此，笔者认为实验结果不应该是一组实验值全部的平均，而是应该去掉最大值和最小值之后再取平均值来计算。

图4最大负荷与宽度的关系

宽度与最大负荷的关系：采用线性关系来拟合时，如图4，y=0.1079x-0.044，R2 =0.9985。当宽度为21cm时，y=2.223KN，试验实测结果为2.253KN。绝对误差为1.33% 。

宽度与拉伸强度的关系：从图5可以看出，1cm-5cm拉伸强度随着宽度的增加而增加，而5cm-20cm拉伸强度随着宽度的增加在10.5KN/m附近摆动。

图5拉伸强度与宽度的关系

该实验结果说明当宽度达到一定（即5cm）时，拉伸强度不再随着宽度的增加而增加。图中的数据的摆动说明土工布还存在不均匀性。

试验结果表明，采用宽度不小于5cm的试样测定土工布的拉伸强度是合理的。

（2）不同速率对拉伸强度的影响

图6拉伸强度与速率的关系

从数据结果来看，拉伸强率在速度为20mm/min时最低，在10—20mm/min逐渐降低，在20—500mm/min逐渐增大，从图6来看，结果更为明显。

试验结果表明，采用20mm/min(即隔距长度的20%±5% mm/min)的拉伸速率测定土工布的拉伸强度趋于保守，也是合理的。

（3）不同隔距对拉伸轻度的影响

图7拉伸强度与隔距的关系

从实验结果分析，拉伸强度在12KN/m附近摆动，说明拉伸强度与隔距的关系很小或者没有关系。从图7看，结果更加明显。

4 结论

通过以上分析,得出如下结论:

（1）本文提出的新的计算方法即去掉最大值和最小值之后再取平均值来计算土工试验数据，在计算土工布拉伸强度时更加合理。

（2）不同宽度对拉伸强度的影响：当宽度较小时，拉伸强度随宽度增加而增加；当达到一定宽度（即5cm）时，拉伸强度不再随着宽度的增加而增加。

（3）不同拉伸速率对拉伸强度的影响：隔距为100mm时，拉伸强度在拉伸速率为20mm/min时最低，在10—20mm/min逐渐降低，在20—500mm/min逐渐增大。

（4）不同隔距对拉伸强度的影响：拉伸强度在12MPa附近摆动，说明拉伸强度与隔距的关系很小或者没有关系。

（5）当试验条件受限时，可以采用5cm宽的试样进行拉伸试验，宽度越接近规范值越好。拉伸速率应该使用规范值隔距长度的20%±5% mm/min，而隔距根据扯断伸长率而定，不一定局限于规范值。

参考文献

[1] 何朝林,魏取福.非织造土工布的拉伸性能[N]. 安徽机电学院学报:第15卷第4期，2000-12.

[2] JTG E50-2006，公路工程土工合成材料试验规程[S].

常瑞成，男(1988-2-12)。籍贯：山西省昔阳县。学历:硕士，工作单位：广州地铁设计研究院有限公司。