[土工布孔徑測(cè)試方法比較分析] 土工布有效孔徑測(cè)定儀

1、土工布孔徑測(cè)試方法比較分析 土工布有效孔徑測(cè)定儀 摘要：土工布的孔徑是工程應(yīng)用的重要技術(shù)指標(biāo)，本文介紹了土工布孔徑測(cè)試的基本原理及國(guó)內(nèi)外測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)情況，并對(duì)方法及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了比較分析。關(guān)鍵詞：土工布；有效孔徑；測(cè)試方法；分析土工布是用合成纖維紡織或經(jīng)膠結(jié)、熱壓針刺等無(wú)紡工藝制成的土木工程用卷材，也稱土工纖維或土工薄膜。土工布根據(jù)加工方法不同可以劃分為機(jī)織土工布、針織土工布、非織造土工布1。最為常用的是非織造土工布，它是使用機(jī)械的、化學(xué)的、熱力的或者其他的方法，使纖維網(wǎng)固結(jié)在一起而形成的纖維結(jié)構(gòu)材料2。非織造土工布獨(dú)特的纖維三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使其具有良好的排水性能和保沙土性能，以此代替?zhèn)鹘y(tǒng)的砂礫滲濾層

2、，不僅可以節(jié)省投資而且還能縮短施工周期。土工布滲濾層設(shè)計(jì)及選用的重要依據(jù)是其透水性能和保土性能，而這兩個(gè)性能的重要特征指標(biāo)為其孔徑。準(zhǔn)確測(cè)定土工布的孔徑有利于工程上更加合理地選用土工材料。本文結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)土工布孔徑測(cè)試方法歸納如下。1 孔徑參數(shù)孔徑參數(shù)主要包括有效孔徑、特征孔徑、平均孔徑、最大孔徑、最小孔徑、泡點(diǎn)孔徑、孔徑分布、孔隙率等 3。1.1 有效孔徑（oe）jtg e50x公路工程土工合成材料試驗(yàn)規(guī)程中的定義如下：能有效通過(guò)土工織物的近似最大顆粒直徑，例如o90表示土工織物中90%的孔徑低于該值4。gbt 2351999土工合成材料測(cè)試規(guī)程中定義如下：以土工織物為篩布對(duì)顆粒料進(jìn)

3、行篩析，當(dāng)一種顆粒料的過(guò)篩率（通過(guò)織物的顆粒料重量與顆粒料總重量之比）為5%時(shí)，則該顆粒粒徑尺寸定為土工織物的等效孔徑6。gb 502901998土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范及slt 0191998公路土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范中定義如下：用于表示織物型土工合成材料孔隙大小的指標(biāo)。采用不同的篩余率標(biāo)準(zhǔn)，可得到不同的等效孔徑值9。1.3 特征孔徑土工布的孔眼尺寸，相當(dāng)于90%的土顆粒通過(guò)土工布時(shí)的最大顆粒尺寸10。該定義適合于土工布及其有關(guān)產(chǎn)品有效孔徑測(cè)定中的濕篩法。1.4 泡點(diǎn)孔徑濾布一側(cè)的氣體穿過(guò)濾布到達(dá)另一側(cè)的水中而產(chǎn)生氣泡，用此方法計(jì)算出濾布孔徑11。1.5 最大泡點(diǎn)孔徑當(dāng)氣體穿過(guò)濾布到達(dá)水中

4、產(chǎn)生第一串氣泡時(shí)的泡點(diǎn)孔徑11。1.6 孔徑分布對(duì)于給定試樣，根據(jù)孔隙直徑分布，計(jì)算某一孔徑所對(duì)應(yīng)孔隙的百分?jǐn)?shù)12，可用來(lái)表征不同孔徑在整個(gè)孔徑分布中所占比例。1.7 孔隙率材料的孔隙體積與總體積的比值，反映土工布空隙程度的指標(biāo)，它是影響土工布滲透性等水力性能的重要因素13。目前，在各標(biāo)準(zhǔn)中，關(guān)于等效孔徑、特征孔徑的定義基本一致，均為用顆粒的尺寸來(lái)表示孔徑的尺寸。泡點(diǎn)孔徑則需要根據(jù)測(cè)量氣泡出現(xiàn)時(shí)的壓力差來(lái)計(jì)算出等效孔徑。2 孔徑測(cè)試方法土工布孔徑測(cè)試方法分為直接法和間接法，直接法包括顯微鏡法、圖像分析法等；間接法主要有干篩法、濕篩法、泡點(diǎn)法、水動(dòng)力法和水銀壓入法等14。關(guān)于各方法的原理及其評(píng)價(jià)

5、如表1所示。直接法例如顯微鏡法。該法直接、直觀和可靠，可以直接得出孔徑的數(shù)量及大小，不會(huì)改變?cè)嚇拥脑紶顟B(tài)，不污染損傷試樣，尤其適用于薄型織物，但投影面上孔隙分布無(wú)法反映織物內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)，因此此法只適合于規(guī)則的織物，且測(cè)試結(jié)果具有一定的隨機(jī)性，代表性不足。對(duì)于孔隙不規(guī)則的土工布測(cè)試一般用間接法。計(jì)算法雖然通過(guò)數(shù)學(xué)模型的建立及推理，具有一定的合理性，但參數(shù)的測(cè)定也不能脫離試驗(yàn)。水銀壓入法水銀有毒且危害環(huán)境，負(fù)壓排水法用水作為測(cè)孔介質(zhì)方便無(wú)污染，但一直存在織物親水性的問(wèn)題難以解決；泡點(diǎn)法可獲得較好的孔徑分布曲線，卻沒(méi)有很好的模擬實(shí)際使用情況；滲透法雖省時(shí)、可靠，卻不能獲得孔隙分布曲線。鑒于各方法各

6、有優(yōu)劣，目前，國(guó)內(nèi)外普遍采用的為篩分法。篩分法分為干篩法、濕篩法和動(dòng)力水篩法。干篩法存在靜電現(xiàn)象，影響結(jié)果的準(zhǔn)確性；濕篩法試驗(yàn)條件接近實(shí)際工作條件，但水流不易控制，操作復(fù)雜；動(dòng)力水篩法則需時(shí)太長(zhǎng)。此3種方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)，干篩法由于方法較成熟，經(jīng)驗(yàn)積累多，是目前國(guó)內(nèi)用得最多的方法。3 孔徑測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)目前，國(guó)內(nèi)外已有的孔徑測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)、試驗(yàn)方法及適用范圍如表2所示。國(guó)內(nèi)關(guān)于孔徑測(cè)試的方法標(biāo)準(zhǔn)一共有4個(gè)，分為干篩法、濕篩法、泡點(diǎn)法、毛管流動(dòng)孔隙儀法。其中g(shù)bt 14799x土工布及其有關(guān)產(chǎn)品 有效孔徑的測(cè)定 干篩法，其次是濕篩法gbt 2351999土工合成材料測(cè)試規(guī)程中應(yīng)用的方法均為標(biāo)準(zhǔn)自帶方法，試驗(yàn)方法為干篩法，基本原理與gbt 14799x 土工布及其有關(guān)產(chǎn)品有效孔徑的測(cè)定 干篩法s.6 slt 2251998水利水電工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范s.9 jtjt 13759x土工合成材料 術(shù)語(yǔ)和定義s.11 gb/t 24219x 機(jī)織過(guò)濾布泡點(diǎn)孔徑的測(cè)定s.12 gtt tm 017x 紡織品 非織造材料孔隙特征測(cè)試方法s.13 魏取福，賀福敏，褚慧芬.針刺土工布?jí)嚎s性能及孔隙率的分析j.非織造布，1995,3：16-18.14 吳正愛(ài).干篩法測(cè)定土工織物孔徑問(wèn)題的探討j.東北水利水電，1989