短纖針刺非織造土工布拉伸試驗影響因素分析

黃 鑫

（廈門合誠工程檢測有限公司，福建 廈門 361027）

短纖針刺非織造土工布是一種較為常見的工程材料，能夠充分滿足不同的工程建設需求，例如，在高速公路養(yǎng)護工程中使用短纖針刺非織造土工布，以此提升路基工程的防水抗?jié)B能力，提高道路的排水功能；在建筑工程中使用這一材料，能夠起到防滲、反濾、隔離、加固、密封、防護的作用。由此可見，短纖針刺非織造土工布的材料質(zhì)量對于工程建設而言至關(guān)重要。拉伸性能是短纖針刺非織造土工布的關(guān)鍵性能之一，良好的拉伸性能能夠延長土工布的使用壽命，避免其受到損壞，以此提升土工布材料在工程建設中的有效性。土工合成材料在國內(nèi)應用廣泛，涉及多個行業(yè)領(lǐng)域，但由于檢測影響因素多樣，因此常導致土工合成材料的檢測結(jié)果出現(xiàn)偏差，影響檢測結(jié)果的可信度。文章通過對土工布在不同調(diào)濕時間、溫濕度、裁樣方法、試樣寬度條件下的拉伸性能進行系統(tǒng)分析，得出了一些影響規(guī)律，并提出相關(guān)建議，以供同行參考學習。

1 短纖針刺非織造土工布特點、用途及技術(shù)指標

文章以國道1號楊梅收費站剛性路面整修工程為例進行分析，該工程整修段長度為175m，面積為655m2，施工經(jīng)費為214.5萬元。在該工程整修的過程中，工作人員以短纖針刺非織造土工布作為主要材料之一，分別將其應用于柔性路面加固、道路裂縫修補、碎石邊坡鞏固、排水暗管周邊的防滲水處理、隧洞周邊滲水排除處理等不同的工序環(huán)節(jié)。結(jié)合工程中短纖針刺非織造土工布的使用，對其特點進行分析，可以發(fā)現(xiàn)，其本質(zhì)是非織造及工業(yè)用布的一種，主要由54～64mm的滌綸卷曲短纖維制作而成，需要經(jīng)過開松、梳理、雜亂、鋪網(wǎng)等不同處理工序，將其制成布狀。短纖針刺非織造土工布具有防滲、反濾、排水、隔離、加固、防護、密封等多種功能，能夠滿足不同物理性質(zhì)建筑材料的隔離需求，使兩種材料之間不混合，保證不同材料的整體結(jié)構(gòu)完整，有助于提升公路路面的整體承載力。在實際施工的過程中，工作人員利用短纖針刺非織造土工布的性能特點，讓水流過土工布，有效承載流土顆粒、細沙等材料，從而保證公路路面工程的整體穩(wěn)定。

短纖針刺非織造土工布具有廣泛的應用優(yōu)勢，能夠全面投入路面養(yǎng)護、公路建設、構(gòu)筑物隔離、隧道建設，且不同規(guī)格的短纖針刺非織造土工布在性能方面略有不同（見表1），需要工作人員結(jié)合實際需求進行合理選擇。

表1 短纖針刺非織造土工布技術(shù)指標

2 短纖針刺非織造土工布拉伸試驗影響因素

為了更好地掌握短纖針刺非織造土工布的應用性能，合理使用短纖針刺非織造土工布開展國道1號楊梅收費站剛性路面整修工程，工作人員從多個角度入手，開展短纖針刺非織造土工布性能測試及試驗影響因素分析。

（1）拉伸試驗及短纖針刺非織造土工布性能測試。結(jié)合我國有關(guān)部門發(fā)布的《土工布及其有關(guān)產(chǎn)品寬條拉伸實驗》《土工合成材料測試規(guī)程》《公路工程土工合成材料試驗規(guī)程》等文件內(nèi)容，分別提出調(diào)節(jié)時間、溫度、濕度、取樣方法、寬度、拉伸速率等不同的影響因素，分別從材料上采取縱向與橫向的5塊試驗樣品，制備寬度設置為200～500mm，留出足夠的長度滿足夾鉗的間距，控制距離參數(shù)為100mm。工作人員將短纖針刺非織造土工布樣品放置在夾具上，對樣品進行拉伸，直到樣品斷裂，將試驗過程及信息記錄下來。

此次實驗標準為《土工合成材料 寬條拉伸試驗方法》（GB/T 15788—2017），短纖針刺非織造土工布材料規(guī)格參數(shù)為SNG 300-6，樣品薄厚均勻，不存在明顯外觀缺陷。

（2）短纖針刺非織造土工布拉伸能測試結(jié)果分析。國道1號楊梅收費站剛性路面整修工程位于國道中間位置，其日常交通流量較大，對路面的承載力、滲水與排水能力要求較高，且當?shù)貧夂驕夭钶^大，考慮到種種因素，工作人員需要從多個角度進行影響因素分析，從而測試材料拉伸性能，為之后的材料應用及材料使用方案編制提供重要依據(jù)。

第一，分析調(diào)節(jié)時間因素的影響。工作人員選擇15塊不同梯形裁樣法取下來的樣品材料，設定拉伸速率為20mm/min，設定寬度均為200mm，設定相同的溫度與濕度條件，控制溫度在19～22℃，控制濕度數(shù)值在61%～69%，且在每個樣品取出后在3min之內(nèi)完成實驗操作，以此最大程度上避免不同測試環(huán)境對樣品的影響。通過此次實驗，工作人員分別在24h、36h、48h的時間節(jié)點進行測試，測出橫向拉伸強度分別為10.88kN/m、10.65kN/m、10.37kN/m；可以發(fā)現(xiàn)，若其他因素數(shù)值確定，只有調(diào)節(jié)時間發(fā)生變化，則調(diào)節(jié)時間越長，橫向拉伸強度平均值越小。

第二，分析環(huán)境溫度因素的影響。工作人員設置相同的時間數(shù)值與濕度數(shù)值，確定裁樣方法為梯形裁樣法，控制拉伸速率為20mm/min、寬度均為200mm，確定溫度變化范圍在0～22℃，可以發(fā)現(xiàn)，在2℃、12℃、22℃、32℃、42℃、52℃溫度節(jié)點時，材料的橫向拉伸強度發(fā)生明顯變化，其數(shù)值分別為11.83kN/m、11.45kN/m、10.98kN/m、10.56kN/m、10.02kN/m、9.73kN/m，呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢。由此可見，溫度的變化會改變材料的特性，促使材料的力學性質(zhì)發(fā)生改變，因此在工程中工作人員需要適當控制溫度數(shù)值。

第三，空氣濕度因素的影響。保證上述實驗的溫度、調(diào)節(jié)時間、取樣方法、寬度、拉伸速率不變，分別在29%、49%、69%、89% 4個不同空氣濕度節(jié)點進行試驗，可以發(fā)現(xiàn)橫向拉伸強度分別為10.91kN/m、10.59kN/m、10.75kN/m、10.24kN/；伸長速率數(shù)值分別為68.9%、71.6%、71.1%、70.3%，由這兩組數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，不同的濕度對短纖針刺非織造土工布的拉伸性能沒有明顯影響。

第四，樣品取制方法的影響。在保證上述溫度、濕度、調(diào)節(jié)時間、拉伸速率數(shù)值不變，控制試樣寬度數(shù)值不變的基礎(chǔ)上，分別利用隨即采樣與梯形采樣兩種不同的方法進行取樣，之后進行拉伸測試，可以發(fā)現(xiàn)，通過隨機采樣方法測試出的材料離散性較大，而通過梯形裁樣測試出的樣品離散性較小，因此，在實際工程中，工作人員需要以梯形采樣的方法取樣，以保證檢測結(jié)果的準確性。

第五，寬度因素的影響。保證上述溫度、濕度、調(diào)節(jié)時間、拉伸速率數(shù)值不變，控制寬度分別為200mm、50mm，對兩種規(guī)格的材料進行拉伸測試，可以發(fā)現(xiàn)，縱向抗拉伸強度平均值分別為16.36kN/m、20.16kN/m，縱向伸長率平均值分別為59.7%、66.7%，由此可見，樣品寬度越寬，伸長率越低，樣品越容易受到損壞。因此，在實際工程中，工作人員需要適當控制材料寬度，以此提升材料的拉伸性能。

3 提升短纖針刺非織造土工布拉伸性能的方法

結(jié)合上述短纖針刺非織造土工布拉伸試驗影響因素分析及拉伸性能測試情況，要想充分發(fā)揮短纖針刺非織造土工布的材料應用優(yōu)勢，強化材料的拉伸性能，為工程建設提供助力，就要嚴格控制溫度、樣品取樣方式、寬度等方面因素，避免出現(xiàn)因作業(yè)環(huán)境溫度過高而導致短纖針刺非織造土工布拉伸強度降低的情況，同時結(jié)合實際需求選擇不同寬度的短纖針刺非織造土工布，以此控制拉伸強度與拉伸率。通過研究國道1號楊梅收費站剛性路面整修工程案例，發(fā)現(xiàn)短纖針刺非織造土工布在工程建設中具有極高的應用價值，在建筑建設行業(yè)具有良好的發(fā)展及推廣前景，建議工作人員要全面了解短纖針刺非織造土工布技術(shù)指標，梳理不同工程及作業(yè)場景下的短纖針刺非織造土工布應用需求，以此推廣短纖針刺非織造土工布的應用。

4 結(jié)束語

綜上所述，短纖針刺非織造土工布特定、用途及技術(shù)指標，會受到較多因素的影響，從而干擾其拉伸性能，影響材料的應用效果。為此，工作人員要根據(jù)短纖針刺非織造土工布拉升性能測試結(jié)果，分別從時間、環(huán)境溫度、空氣濕度、樣品取制方法、樣品寬度等多個方面入手，分析不同因素的影響作用，從而推斷出短纖針刺非織造土工布的拉伸性能變化，為進一步將短纖針刺非織造土工布應用于公路工程中提供有力依據(jù)。