摘要：随着土工合成材料的迅速发展和人们对其认识的深入， 土工合成材料在建筑、交通、水利等方面的应用也日益广泛。因为大多数土工材料的原料都是高分子材料， 在大气环境中受阳光、温度、水汽等因素的影响， 随着使用时间的增加， 将产生老化现象， 表现为物理机械性能的衰变， 如强度降低等， 从而丧失或部分丧失使用功能。本文分析了土工合成材料试验检测中拉伸夹具的选择。
关键词：土工合成材料；试验检测；拉伸夹具；选择；
1 夹具的影响
夹具是试样拉伸试验过程中的关键部件，无论宽条还是窄条试样，在检测时都要将整个试样均匀地夹持在夹具内，并要求拉伸时土工合成材料在整个宽度上产生均匀的应力。钳口面要有一定的约束作用，防止试样在钳口内打滑，同时，又要防止试样在钳口内被破坏。当沿宽度方向的夹持力不均匀时，极易造成局部应力集中，使得试样检测强度低于实际值。对土工栅和土工网等材料，由于材料在直接接触刚性夹具时，试样容易受损，在夹持不均匀时，也容易使土工网或格栅局部应力集中而影响测试结果的真实性。因此，在夹持此类材料时，在夹具和土工格栅（网）之间应有柔性衬垫。当宽条试样有效宽度为200mm时，夹具的实际宽度不应小于210mm；当窄条试样有效宽度为50mm时，夹具实际宽度不应小于60mm。为满足某些土工合成材料变形较大的要求，检测时，两夹具间的最大净距要保证不小于300mm。
2 土工合成材料试验检测中拉伸夹具的选择
2.1条带拉伸试验。目前，条带拉伸试验按试样计量宽度分为宽条样法和窄条样法两种。国家标准《公路工程土工合成材料试验规程》采用宽条样法，水利部《土工合成材料测试规程》宽条样法和窄条样法均采用。宽条样法适用于大多数土工合成材料，包括土工布及其复合产品、土工格栅等。一般的土工布及其复合产品，直接裁剪试样宽度200 mm 为计量宽度。但对于机（编） 织型土工布及其复合产品，试样裁剪宽度宜为210mm，在两边抽去大约相同数量的边丝使计量宽度达到200mm。对于土工格栅或土工布与土工格栅复合产品，试样计量宽度至少为200mm，同时对横向节距小于75 mm 的产品至少应有5 个完整的抗拉单元，对于节距大于或等于75mm 的产品应至少有2 个完整的抗拉单元。如果用于接头/接缝强度的对比试验，试样计量宽度应最小为200 mm，且包含至少5 个完整的抗拉单元。窄条样法主要用于机（编） 织型土工布及其复合产品。试样裁剪宽度为60mm，在试样两边抽去大约相同数量的边丝，使试样计量宽度达到50mm。应该注意的是，如果丝的宽度较大，抽去边丝后很难刚好达到50mm 或200mm，应以抽去丝后试样实际宽度为计量宽度。
2.2在土工布的条带拉伸试验中，比较难解决的问题是试样在拉伸过程中会产生打滑抽丝现象。一般的土工布及其复合产品强度在50kN/m 以下，经过相应的抗滑移处理使用窄条样法和宽条样法普遍不会发生打滑抽丝现象。机（编） 织型土工布强度可高达100kN/m 以上甚至200kN/m 以上，市场上已经有高达220kN/m 的长丝机织土工布和200kN/m 的编织土工布。多数工程使用中低强度的土工布，近两年来一些重点工程、大型工程开始使用高强土工布，试验表明用窄条样法测定高强度机（编）织型土工布比用宽条样法测定的强度大，主要原因是高强度机（编） 织型土工布用宽条样法即使经过抗滑移处理也难以避免不发生打滑抽丝现象，用窄条样法可以避免发生打滑抽丝现象。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆广东某码头使用150kN/m 编织土工布和200kN/m 的机织土工布，试样在国内几家知名试验机厂使用多种宽带夹具进行拉伸试验无法避免试样不打滑抽丝，后使用窄条样法进行试验，没有发生打滑抽丝现象。据了解，多数检测单位在进行机（编） 织型土工布的拉伸试验也会用窄条样法，土工布生产厂商也多以窄条样法来监控机（编） 织型土工布产品的拉伸性能。使用夹具进行某150kN/m 长丝机织布的横向宽条拉伸和窄条拉伸试验后样品，当用宽条拉伸时样品约有10 %的丝没有断裂，而且试验中有打滑抽丝现象，用窄条拉伸时样品的丝基本全部断裂，试验中没有打滑抽丝现象，用窄条拉伸测试的每延米断裂强度比用宽条拉伸测试的约高6%，而且宽条拉伸因打滑抽丝造成断裂伸长率比实际值偏大，用宽条拉伸测试的断裂伸长率比用窄条拉伸测试的约大15%。试样的拉伸段长度的变化实质上是通过高径比的改变来影响其单轴拉伸的力学性能，试样拉伸段长度增大时，所对应的高径比也增大，则其抵抗拉伸破坏的能力有所减弱。在变形方面，由于试样在拉伸过程中存在一个均匀拉伸阶段，该阶段变形发生在整个拉伸段长度范围内，故拉伸段长度越大，试样达到抗拉强度时的变形量也越大，即峰值位移就越大。
3 防老化方法
3.1添加防老剂。根据土工合成材料的老化机理， 应从以下四方面来延缓其老化：一是屏蔽紫外线；二是防止发色基团的产生或降低发色基团对紫外光的吸收量；三是制止由于光能或热能在聚合物中形成受激励部分和产生游离基；四是捕获已产生的游离基， 使之不致引起链式反应；五是分解已生成的过氧化氢化合物；六是钝化在聚合物中存在的重金属。因此相应的防老剂也就包括：紫外光屏蔽剂、热稳定剂、紫外线吸收剂、能量猝灭剂、游离基链式反应抑制剂、处由基清除剂、过氧化物分解剂、金属钝化剂、防霉剂等。添加防老剂是防老化的最基本方法。一般情况下， 由于材料在使用过程中受多种环境因素的影响， 因此添加的防老剂往往不止一种， 而是一个多种防老剂组合的体系。在评价一个防老化体系的好坏时， 不仅要考察其直接的保护效果， 还要考察其在使用过程中抗滤取能力， 即是否能够长时间地留在土工合成材料中发挥作用。
3.2改进成型加工和后处理工艺。这种方法是从影响材料老化的内因着手， 通过改进成型工艺和后处理方法， 如优化聚合工艺、原料预处理、定向、改性等尽量减少高聚物中的老化弱点， 从而改善土工合成材料的防老化性能。
3.3物理防护。高聚物的老化首先是从它的表面开始而逐渐往内部深入的。因此可以通过在材料表面涂漆、镀金属、涂布等物理防护方法， 使材料表面附上一层防护层， 从而延缓老化进程。如在长江口航道治理工程中大量使用的聚丙烯复合涤纶土工布， 就是采用了物理防护的方法， 以聚丙烯机织布为底布， 表面针刺防老化(主要是光老化) 性能较好的涤纶纤维， 其中表面的涤纶纤维层就起到了防护层的作用。
通常所说的土体的力学参数主要包括黏聚力、内摩擦角、压缩模量和泊松比，而不包括抗拉强度和峰值拉应变；同时在工程中也常常不考虑土体的抗拉强度，因此研究中土体的抗拉性能常常被忽略。。明确规定各项试验试样尺寸的大小，不能因所用仪器不同而改变试样尺寸。
参考文献
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论文作者:王亮
论文发表刊物:《基层建设》2017年第23期
论文发表时间:2017/11/8
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