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的化學(xué)物質(zhì)制成，經(jīng)進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，在對其進行材料性能和產(chǎn)品品質(zhì)檢驗時，試驗項目主要包括抗拉強度、頂破強度、撕破強度、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，包括強力和伸長特性的測定，以及割線模量、單位寬度的大負(fù)荷及大強力時伸長率的計算步驟。下面就根據(jù)GB/T 15788《土工合成材料 寬條拉伸試驗方法》來詳細(xì)介紹一下具體的操作步驟和注意事項。

一、適用范圍

       本方法適用于大多數(shù)土工合成材料，包括機織土工布、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，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；不適用于聚合物或瀝青防滲土工膜，但適用于黏土防滲土工膜。

二、試驗設(shè)備與試劑

1、萬測TSE105D TestStar^®新秀^®微機控制電子萬能試驗機

      TSE105D微機控制電子萬能試驗機具有結(jié)構(gòu)緊湊、簡單易用等特點，可應(yīng)用于大載荷100kN的拉伸、壓縮、彎曲、剪切、剝離、撕裂等測力試驗。試驗解決方案涵蓋醫(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，可以為小到微米級的纖維，大到滿載的結(jié)構(gòu)件等試樣提供精準(zhǔn)的測量數(shù)據(jù)。此外，豐富的夾具工裝、變形測量等附件，幾乎可以滿足客戶所有需求。

①　土工布拉伸夾具（測試土工布等紡織布料試樣的伸長特性）

土工布拉伸夾具

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

②　土工布?xì)鈩永鞀A具（適用于測試土工布等紡織試樣的伸長特性）

土工布?xì)鈩永鞀A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，雙氣缸通過調(diào)速閥達到同步動作；鉗口處為磁鐵吸附式，更換鉗口方便。

①　土工布?xì)鈩禹斊茒A具（適用于土工布的頂破、刺破試驗）

土工布?xì)鈩禹斊茒A具

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

2、引伸計

      該引伸計可以重復(fù)進行軸向拉伸測試，主要用于測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，試樣長度滿足夾鉗隔距100mm，其長度方向與外加載荷的方向平行。

②　機織土工布

      對于機織土工布，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

      對于單向、雙向和四向土工格柵土工格柵，每個試樣的寬度不小于200mm，并具有足夠的長度滿足夾鉗隔距不小于100mm。距任意節(jié)點10mm裁剪所有肋條。（對于節(jié)點間距≤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。）

      試驗結(jié)果（強度）的計算應(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)點或交叉組織外，應(yīng)包含至少一排節(jié)點或交叉組織（如下圖）。當(dāng)產(chǎn)品橫向節(jié)距＜75mm時（橫向節(jié)距：一根肋條（受力單元）的起點到下一根肋條起點間的距離），在其寬度方向上應(yīng)至少有4個完整的抗拉單元（抗拉肋條）；75mm≤橫向節(jié)距＜120mm時，應(yīng)包含至少2個完整的抗拉單元；橫向節(jié)距＞120mm時，具有1個完整的抗拉單元即可滿足測試要求。 

       用于測量伸長的標(biāo)記點應(yīng)標(biāo)在試樣中排抗拉肋條中點上，兩個標(biāo)記點之間應(yīng)至少間隔 60mm，應(yīng)被至少1個節(jié)點或交叉組織間隔。必要時，標(biāo)記點可被多排節(jié)點或交叉組織間隔以獲得60mm的小間距。在這種情況下，在肋條中點或節(jié)點上標(biāo)標(biāo)記點，隔距長度應(yīng)為格柵間距的整數(shù)倍。測量名義隔距長度，精確至±1mm。

④　三向土工格柵

       對于三向土工格柵，每個試樣寬不小于200 mm，并具有足夠的長度滿足夾鉗隔距不小于100mm。切割試樣并按圖4和圖5測量試樣的寬度。

       用于測量伸長的標(biāo)記點應(yīng)標(biāo)在試樣節(jié)點的中心，同時應(yīng)被至少1個節(jié)點或交叉組織間隔。必要時，標(biāo)記點可被多排節(jié)點或交叉組織間隔以獲得60mm的小間距。在這種情況下，應(yīng)保持在肋條中點標(biāo)標(biāo)記點，隔距長度應(yīng)為格柵間距的整數(shù)倍。測量名義隔距長度精確至±1mm。

⑤　金屬土工織物相關(guān)產(chǎn)品

       對于大多數(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。用于測量伸長的標(biāo)記點應(yīng)標(biāo)記在絞合線的中點，同時間距應(yīng)至少為60mm。測量名義隔距長度，精確度為±1mm（見圖6）。

圖6 典型雙絞合六邊形鋼絲網(wǎng)參考點示例

⑥　試驗用濕態(tài)試樣

       當(dāng)同時需要濕態(tài)大負(fù)荷和干態(tài)大負(fù)荷時，則裁取試樣的長度至少為規(guī)定長度的2倍，對樣品進行編號，并從中部裁剪為兩塊試樣，其中一塊用于濕態(tài)試驗一塊用于干態(tài)試驗。每塊試樣上均需標(biāo)記試樣號。

       對于濕態(tài)收縮嚴(yán)重的土工合成材料，抗拉強度應(yīng)根據(jù)濕態(tài)時大負(fù)荷與調(diào)濕后浸濕前的初始寬度來測定，精確至±1mm。

四、調(diào)濕

1、通用

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

2、濕態(tài)測試條件

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

五、試驗步驟

1、設(shè)定試驗機

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

     對于伸長率ε_m＞5%的土工合成材料，設(shè)定試驗機的拉伸速度，使試樣的伸長速率為隔距長度的（20±5）%/min；對于伸長率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間為（30±5）s。

    濕態(tài)試樣在取出 3min 內(nèi)完成測試。

2、夾持試樣

      將試樣對中地夾持在夾鉗中。注意縱向和橫向試驗的試樣長度方向與載荷方向平行。合適的做法是將預(yù)先畫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

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

4、測定拉伸性能

     啟動試驗機，施加預(yù)計大負(fù)荷1%的預(yù)負(fù)荷以確定初始伸長率測試的起點，繼續(xù)施加載荷直到試樣斷裂。停止測試，夾頭恢復(fù)到初始位置。記錄并報出大負(fù)荷（精確至10N/m）；記錄伸長率，精確至一位小數(shù)。

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

5、測定伸長率

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

六、試驗結(jié)果計算

1、抗拉強度

     將從試驗機上獲得的數(shù)據(jù)代入式（1），計算每個試樣的抗拉強度T_max。

     對于機織土工布、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：

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

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

2、大負(fù)荷下伸長率

     記錄每個試樣大負(fù)荷下的伸長率，用百分率表示（如圖8中的AF），精確至0.1％?？砂词剑?）計算大負(fù)荷下伸長率：

圖8 典型負(fù)荷-伸長率曲線

3、標(biāo)稱強度下伸長率

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

4、切割模量

     確定在特定伸長率（圖8中Z點）下的強力，按式（5）計算在此特定伸長率時的切割模量。

5、平均值和變異系數(shù)

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