■劉齊輝

(福建省交通科學(xué)技術(shù)研究所，福州 350002)

1 概述

鋼塑土工格柵是由縱橫向鋼塑復(fù)合肋條作為受力元件，結(jié)點(diǎn)處用超聲波等特殊工藝加工處理后，形成高抗拉強(qiáng)度、整體性好的網(wǎng)格狀片材，應(yīng)用中與土體共同受力發(fā)揮較強(qiáng)的嵌鎖作用，從而保持良好的整體穩(wěn)定性能(如圖1所示)。由于其抗拉強(qiáng)度大、變形小的特點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于軟基處理和處置路基的不均勻沉降，特別是新舊路基不均勻沉降的處理，鋼塑格柵代替塑料格柵處理的效果更好，是處理路基不均勻沉降的首選材料。生產(chǎn)廠家以山東居多，其它分布在哈爾濱、上海、常州、寧夏、江蘇等地，大小廠家近20個(gè)，年產(chǎn)量近千萬平米。

圖1 單雙向鋼塑土工格柵

近幾年調(diào)研發(fā)現(xiàn)，鋼塑格柵有籠統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，如JT/T480-2002《交通工程土工合成材料 土工格柵》[1]、JTG E50-2006《公路工程土工合成材料試驗(yàn)規(guī)程》[2]等，也有針對(duì)性的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，如JT/T925.1-2014《公路工程土工合成材料 土工格柵 第1部分：鋼塑格柵》[3]，但是，在這些標(biāo)準(zhǔn)中都沒有具體地說明極限抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)用夾具的組織結(jié)構(gòu)，或者是提出的是不切實(shí)際的試驗(yàn)方法，生產(chǎn)廠家及檢測部門缺少統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)測試該技術(shù)指標(biāo)的真實(shí)性，因而標(biāo)準(zhǔn)的制定勢在必行。同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的制定有利于規(guī)范市場秩序，有利于產(chǎn)品市場穩(wěn)步發(fā)展，有利于正確的指導(dǎo)產(chǎn)品生產(chǎn)，從而為產(chǎn)品檢驗(yàn)提出科學(xué)的依據(jù)，為產(chǎn)品質(zhì)量提供可靠保障，為產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)提出合理要求。由于鋼塑土工格柵廣泛用于擋土墻、橋臺(tái)、邊坡以及路基加筋等公路工程，鋼塑土工格柵生產(chǎn)廠家以及各檢測部門迫切要求制定鋼塑土工格柵拉伸夾具交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，明確試驗(yàn)方法，便于廠家生產(chǎn)控制鋼塑土工格柵的極限抗拉強(qiáng)度及檢測部門對(duì)該產(chǎn)品的極限抗拉強(qiáng)度的測試檢驗(yàn)。

2 拉伸試驗(yàn)方法

按照J(rèn)T/T925.1-2014《公路工程土工合成材料 土工格柵 第1部分：鋼塑格柵》[3]6.4款規(guī)定強(qiáng)度、伸長率按JTG E50《公路工程土工合成材料試驗(yàn)規(guī)程》[2]進(jìn)行試驗(yàn)。然而規(guī)范中有兩種試驗(yàn)方法，分別是寬條拉伸試驗(yàn)和單條拉伸試驗(yàn)。

2.1 寬條拉伸試驗(yàn)

每個(gè)試樣至少為200mm寬，并具有足夠長度。試樣的夾持線在節(jié)點(diǎn)處，除被夾鉗夾持住的節(jié)點(diǎn)或交叉組織外，還應(yīng)包含至少1排節(jié)點(diǎn)或交叉組織；對(duì)于橫向節(jié)距大于或等于75mm的產(chǎn)品，其寬度方向上應(yīng)包含至少兩個(gè)完整的抗拉單元。拉伸強(qiáng)度結(jié)果按式(1)計(jì)算。

式中：αf——拉伸強(qiáng)度(kN/m)；

Ff——最大負(fù)荷(kN)；

Nm——試樣1m寬度內(nèi)的拉伸單元數(shù)；

Ns——試樣內(nèi)的拉伸單元數(shù)。

2.2 單條拉伸試驗(yàn)

單筋試樣應(yīng)有足夠的長度，試樣的夾持線在節(jié)點(diǎn)處，除被夾鉗夾持住的節(jié)點(diǎn)或交叉組織外，還應(yīng)包含至少1個(gè)節(jié)點(diǎn)或交叉組織。拉伸強(qiáng)度結(jié)果按式(2)計(jì)算。

式中：αf——拉伸強(qiáng)度(kN/m)；

f——試件的最大拉伸力(kN)；

n——樣品寬度上的筋數(shù)；

L——樣品寬度(m)。

由于鋼塑土工格柵是由高強(qiáng)鋼絲外包裹高分子材料復(fù)合而成的帶狀加筋材料，高強(qiáng)鋼絲為主要受拉元件，筆者認(rèn)為如果采用寬條拉伸試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)試樣夾持難度大，不易操作，所以建議采用單條拉伸試驗(yàn)。

3 鋼塑土工格柵拉伸試驗(yàn)夾具的研制

由于鋼塑土工格柵是由高強(qiáng)鋼絲外包裹高分子材料復(fù)合而成的帶狀加筋材料，高強(qiáng)鋼絲為主要受拉元件，高分子材料與鋼絲協(xié)調(diào)工作并保護(hù)鋼絲免遭銹蝕。如何能準(zhǔn)確地測試出其真實(shí)地極限抗拉強(qiáng)度，是我們將要研究的難題。本文在總結(jié)了多年來進(jìn)行力學(xué)性能檢測工作經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，反復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)，自行研制出一套鋼塑土工格柵拉伸試驗(yàn)專用夾具，此夾具適應(yīng)于單根鋼塑土工格柵的拉伸強(qiáng)度測試試驗(yàn)，夾持試樣的方式如下圖2～5所示：

圖2 單根鋼塑土工格柵的拉伸夾具

圖3 試樣裝到夾具中的形態(tài)

圖4 波浪鉗口夾持試樣

圖5 把試樣按圖示纏繞方式裝入夾具后旋轉(zhuǎn)搬把夾緊試樣

因鋼塑土工格柵強(qiáng)度高，如用手動(dòng)夾具直接夾持方式夾持試樣,這樣很難夾住試樣而造成試驗(yàn)過程中試樣打滑的情況。所以我們的夾具采用了纏繞的方式，試驗(yàn)過程中通過纏繞輪1和纏繞2來分擔(dān)大部分拉力，這樣夾持鉗口處受的力就沒多大，不會(huì)出現(xiàn)試樣打滑現(xiàn)象。因鋼塑土工格柵是多根鋼絲和樹脂組合而成，它們的延伸率又不一樣，同一根格柵中的鋼絲試驗(yàn)過程中會(huì)先后斷，而斷點(diǎn)也不一致。所以這種試樣很難保證它的斷點(diǎn)，有可能會(huì)斷在纏繞輪處。

4 應(yīng)用效果及體會(huì)

本套專用夾具對(duì)鋼塑土工格柵的極限抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)檢測中已成功應(yīng)用了1年多，檢測的鋼塑土工格柵的批次達(dá)100余次。

本文選用規(guī)格型號(hào)為GSGS80-80的鋼塑土工格柵，按JTG E50《公路工程土工合成材料試驗(yàn)規(guī)程》[2]規(guī)定的單條拉伸試驗(yàn)進(jìn)行裁樣、裝載、試驗(yàn)及數(shù)據(jù)處理，如表1所示。

表1 鋼塑土工格柵試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

拉伸強(qiáng)度平均值：

拉伸強(qiáng)度αf的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差：

重復(fù)性引起的相對(duì)不確定度：

從使用本套專用夾具得出的重復(fù)性相對(duì)不確定度，可以看出本套專用夾具的使用穩(wěn)定性良好，結(jié)構(gòu)簡單、裝夾方便靈活，其操作使用過程安全、可靠。

5 結(jié)語

在現(xiàn)行國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中只是對(duì)鋼塑土工格柵的極限抗拉強(qiáng)度提出技術(shù)要求，而對(duì)其試驗(yàn)方法并無具體說明，相關(guān)規(guī)范也沒有專門針對(duì)其特性提出適用的測力夾具。為此，本文作者通過反復(fù)分析、研制、試驗(yàn)，最后終于研制出一套適用的鋼塑土工格柵的極限抗拉強(qiáng)度專用夾具，并通過大量現(xiàn)場試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。該夾具的投入使用,不但提高了萬能材料試驗(yàn)機(jī)的利用率,也進(jìn)一步增強(qiáng)了鋼塑土工格柵的檢測數(shù)據(jù)的真實(shí)性，供同行借鑒學(xué)習(xí)。