土工合成材料技术资料.ppt

单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,单击此处编辑母版标题样式,,,膨润土防水毯（,GCL,）测试技术,,,上海勘测设计研究院工程检测中心 王宵,,,Tel,：,(021)65427100-6025,,Fax,：,(021)65427100-6067,膨润土防水毯（,GCL,）测试技术,GCL,简介,,GCL,原材料性能,,GCL,物理力学性能,,,,,GCL,应用,,,GCL,是近十多年来发展起来的一种新型防渗土工复合材料，渗透性能介于压实黏土防渗层和高分子材料之间，逐渐取代传统的压实黏土防渗层广泛用于地铁、隧道、人工湖、垃圾填埋场、机场、水利、路桥、建筑等领域的防水、防渗工程工程上主要采用钠基膨润土防水毯（相比其他类型膨润土有较好的膨胀性）,GCL,简介,GCL,的结构及分类,,按照建筑工业部标准,JG/T 193-2006,的分类,,针刺法钠基膨润土防水毯,,针刺覆膜法钠基膨润土防水毯,,胶粘法钠基膨润土防水毯,,人工钠化膨润土,(,在钙基膨润土中加入,Na,2,CO,3,人工钠化,),,天然钠基膨润土（仅占,10%,）,,,GCL,简介,GCL,原材料性能,GCL,原材料性能要求,,膨润土性能指标,,土工布性能指标（略）,,土工膜性能指标（主要包括：厚度、耐静水压、水蒸气渗透。

GCL,原材料性能要求,根据建筑工业部标准,JG /T 193-2006,对,GCL,原材料的要求：,,4.1,原材料要求,,,4.1.1,产品使用的膨润土应为天然钠基膨润土或人工钠化膨润土，粒径在,0.2mm-2mm,范围内的膨润土颗粒质量应至少占膨润土总质量的,80%,4.1.2,产品使用的聚乙烯土工膜应符合,GB/T 17643,的规定，其他膜材也应符合标准要求4.1.3,产品使用的塑料扁丝编织土工布应符合,GB/T 17690,的要求，并宜使用具有抗紫外线功能的单位面积质量为,120g/m2,的塑料扁丝编织土工布4.1.4,宜使用单位面积质量为,220g/m2,的非织造土工布膨润土膨胀指数,/(ml/2g),,吸蓝量,/(g/100g),,滤失量,/mL,,膨润土耐久性,/(mL/2g),,膨润土性能指标,膨润土膨胀指数,-,原理,原理：通过测试一定量的膨润土充分水化膨胀后的膨胀程度，来判定膨润土的膨胀性能试验器具：,100ml,带刻度量筒、标准筛、天平、烘箱等,膨润土膨胀指数,—,标准方法,膨胀指数,,Free Swell,试样要求,试剂,静置时间,GB/T 20973-2007,2g±0.01g,（未提及过筛）,蒸馏水,24h,JG/T 193-2006,2g,（过,200,目（,0.076mm,）标准筛）,去离子水,24h,ASTM D5890,2g±0.01g,（,100%,过,100,目（,0.154mm,）；,,65%,过,200,目（,0.076mm,）标准筛）,蒸馏水,16h,膨润土膨胀指数,—,试验步骤,取适量膨润土试样研磨过筛，,105℃,下烘干至恒重，在干燥器内冷却至室温。

将,2g,试样分多次加入已加有,90ml,蒸馏水（或去离子水）的,100ml,量筒内添加完毕后，用加水至,100ml,静置,24h,（,16h,）后量测沉淀物界面刻度值，即为膨胀指数膨润土膨胀指数,—,注意事项,取烘干后的膨润土试样放入量筒时，必须小心防止洒落；,,每次添加量不多于,0.1g,，添加过程缓慢，否则膨润土聚集成块，难以充分水化；,,添加膨润土试样时不要使用漏斗，可能会使膨润土与水结合聚集成块；,,不能晃动量筒，让其自行沉降；,,每次加样间隔至少,10,分钟，让试样沉至量筒底部；,,试样全部加完后，用滴液管小心冲洗量筒内壁上的膨润土颗粒；,,测量时应忽略任何低密度的絮状物质膨润土吸蓝量,-,原理,试验意义：通过测定膨润土的吸蓝量，可以估算膨润土中蒙脱石的含量,,原理：用亚甲基蓝的水溶液滴定膨润土的水溶液，发生离子交换反应，当饱和时，溶液中存在的多余亚甲基蓝在中速定量滤纸上会出现浅蓝色晕环试验器具：,1000ml玻璃容量瓶；50ml玻璃滴定管；250ml,锥形烧瓶,；中速定量滤纸,；精度0.0001g天平 ；磁力搅拌器,试剂：,1%,焦磷酸钠溶液,；,亚甲基蓝溶液标准方法：目前国内采用,GB/T 20973-2007,检测。

膨润土吸蓝量,-,试验步骤,取,105℃±3℃,烘干试样,0.2g±0.001g,加入已有,50ml,蒸馏水的锥形瓶中，搅拌使试样充分散开再加入,20ml,焦磷酸钠溶液搅拌，将锥形瓶加热微沸,5,分钟，取下冷却至室温用亚甲基蓝溶液滴定，开始可以快速滴定，快到终点时每次滴加,0.5~1ml,每次滴加后充分搅拌，并用玻璃棒沾一滴试液于中速定量滤纸上记录首次出现浅蓝色晕环的消耗压甲基蓝溶液体积（,V,）,,继续滴加,1~2ml,，若浅蓝色晕环变明显且宽度增大，表示终点判断正确膨润土吸蓝量,-,结果计算,膨润土滤失量,-,原理,膨润土滤失量指膨润土溶液在一定压力下，指定时间内透过滤纸的液体体积滤失量越低表明膨润土保水性、胶体性、粘滞性越强标准方法：,,——GB/T 5005-2001,,——ASTM D5891,,——ISO 13500,膨润土滤失量,-,仪器设备,仪器设备：,,搅拌仪、,,滤失量仪,膨润土滤失量,-,实验步骤,在搅拌器搅拌下，向,350cm,3,士,5cm,3,去离子水中加入,22.5g,士,0.01g,膨润土，搅拌至悬浮液调整悬浮液温度至,25℃,士,1℃,,将悬浮液倒人滤失仪样品杯中，将悬浮液倒至离样品杯顶端,13mm,以内，组装滤失仪样品杯，将滤失仪样品杯安装在支架上，并关闭减压阀，在排液管下放一量筒。

将一个计时器定在,7min30s,士,6s,，而另一个定在,30min,士,6s,，同时启动两个计时器，并将样品杯压力调至,690kPa,士,35kPa,这两步操作应在,15s,内完成在第一个计时器的,7 min30 s,士,6s,时，移开量筒并除去粘附在排液管端的液滴在排液管下放一个干燥的,10 cm,3,的量筒，继续收集滤液至第二个计时器的,30 min,终点，取下量筒并记录收集的滤液体积膨润土滤失量,-,结果计算,原理：,0.1%CaCl,2,溶液中，膨润土中的,Na,+,离子与,Ca,2+,离子发生离子交换，进入溶液中，使得膨润土膨胀指数减小方法标准：,JG/T 193-2006,，测试膨润土在,0.1%CaCl,2,溶液中静置,168h,后的膨胀指数膨润土耐久性,单位面积质量（膨润土防水毯，膨润土）,,拉伸强度及最大负荷伸长率（断裂）,,握持强度及最大负荷伸长率（断裂）,,CBR,顶破强度（略）,,剥离强度（无纺布与编织布，无纺布与,PE,膜）,,渗透系数,,耐静水压,,GCL,物理力学性能,GCL,单位面积质量,标准方法,,——JG/T 163-2006,,——ASTM D5593,,仪器设备,,剪刀、天平、钢尺、烘箱等,,试样制备,,500mm*500mm,，试样数,5,个,,GCL,单位面积质量,GCL,拉伸强度和断裂伸长率,标准方法,,——JG/T 193-2006,（参照,GB/T 15788-2005,）,,——ASTM D6768,,试样制备：沿纵向（机织方向）裁取至少,5,个试样，试样尺寸,200mm,（长）*,100mm,（宽）。

状态调节：温度,20℃±2℃,，相对湿度,65%±5%,，恒重GCL,拉伸强度和断裂伸长率,仪器设备,,万能试验机：一级精度,,夹具：具有足够宽度，以及能够限制试样滑合格损伤的夹面GCL,拉伸强度和断裂伸长率实验步骤,试验机设置：夹具间隔,100mm±3mm,，拉伸速率,300mm/min,将试样对中夹持于夹具中，长度方向于拉伸方向平行手动控制试验机缓慢施加预负荷，使试样伸平启动试验，以规定速度拉伸试样，直至试样断裂，记录最大负荷和伸长变形由于编织土工布断裂伸长率远小于无纺土工织物编织土工布断裂后，,GCL,整体已经破坏因此,GCL,拉伸强度及断裂伸长率取第一个峰值所对应的值GCL,拉伸强度和断裂伸长率结果处理,GCL,握持强度和断裂伸长率,握持强度主要测试土工织物在局部夹持状态下所能提供的强力，包括了被拉伸织物的邻近织物所提供的额外拉伸力标准方法：,,——ASTM D4632,,试验设备：,,万能试验机：一级精度,,夹具 ：夹持面积,50.8mm,（长）*,25.4mm,（宽）,GCL,握持强度和断裂伸长率,试样制备：在纵横向各取,10,个试样，,,尺寸：,101.6mm(,宽,)*203.4mm(,长,),。

状态调节：温度,21℃±2℃,，,,相对湿度,65%±5%,，恒重试验机设置：夹具间隔,75mm±1mm,，拉伸速率,300mm±10m/min,试样对中夹持于夹具中，长度方向与拉伸方向平行手动控制试验机缓慢施加预负荷，使试样伸平启动试验机，以规定速度拉伸试样，直至试样断裂，记录最大负荷和伸长变形GCL,握持强度和断裂伸长率试验步骤,GCL,握持强度和断裂伸长率结果处理,由于编织土工布断裂伸长率远小于无纺土工织物编织土工布断裂后，,GCL,整体已经破坏因此,GCL,握持强度及断裂伸长率取第一个峰值所对应的值GCL,剥离强度,原理：测试无纺布与编织布之间，无纺布与,PE,膜之间的连接强度标准方法：,,——GB/T 2791-1995,,——ASTM D6496,,仪器设备：,,万能试验机 ：一级精度,,夹具：具有足够宽度，,,具有能够限制试样和损伤,,的夹面GCL,剥离强度,试样制备：沿纵向裁取,5,个试样，试样尺寸,200mm*100mm,将试样初始,30mm,上下层剥离状态调节：,,20 ℃ ±2℃,，,,相对湿度,65% ±5%,试验机设置：夹具间隔调至,50mm,左右，拉伸速率,300mm/min,。

将试样上下层分别对中夹持于上下夹具，长度方向与拉伸方向平行手动加预负荷，使试样伸平启动试验，以规定速率剥离试样至少,125mm,GCL,剥离强度实验步骤,GCL,剥离强度结果处理,GCL,剥离强度结果处理,对于每个试样根据剥离试验的力与位移关系曲线估算试样的平均剥离强度计算至少,100mm,剥离长度内的剥离力平均值，计算剥离强度,,原理：试样在围压,550kPa,（,35kpa,），反压,515kPa,（,15kPa,）下饱和,48h,通过提高试样底部压力至,530kPa(30kPa),,在,15kPa,的渗透压力下，渗透液体经过试样从下而上进行渗透性能测试标准方法：,,,,——JG/T 193-2006,附录,A,,——ASTM D5887,,GCL,渗透系数,GCL,渗透系数,仪器设备：,GCL,柔壁渗透仪,,试样制备：随机裁取直径,100,mm,(70,mm,),圆形试样,3,个，裁取试样时，先在试样周围喷少量水，防止裁剪处膨润土散落GCL,渗透系数试验步骤,试样安装，将试验用的透水石和滤纸充分饱和，然后依次将透水石、滤纸、试样、滤纸、透水石安放在压力室底座上，套好橡皮膜，扎橡皮圈。

安装压力室，向室内注水至顶部施加一定围压和小于围压的反压，打开排气管线使各通水管线水流动起来，排除气泡加围压至,550kPa,（,35kPa,）,,,反压至,515kPa,（,15kPa,），保持,48h,，使试样充分饱和、水化、固结将试样底部反压增加至,530kPa(30kPa),,压力稳定后，可以采用常水头或变水头测试测量一定时间内排水管的排水量，可以计算渗透系数常水头渗透,,GCL,渗透系数试验结果处理,变水头渗透,GCL,渗透系数试验结果处理,渗透系数温度修正,GCL,渗透系数试验结果处理,GCL,渗透系数注意事项,气泡影响：管线中气泡影响加压的精度侧壁渗漏：表现为试样中的孔隙水压力无法稳定试样饱和：反压饱和原理在于人为增加试样周围的孔隙水压力，使孔隙中的气体压力下完全溶解于水通过孔隙水压力的变化判断试样是否饱和试样未饱和，测试结果偏小试样厚度的取值，应在试验完成后立即取出试样量测试样厚度试验温度影响：要求渗透仪、试样和渗透用的水箱的温度变化不能超过,±3℃,温度变化引起的容器体积变化所产生的渗水量不能忽略对于覆膜,GCl,渗透系数和耐静水压测试，均只需测试土工膜的渗透系数（水蒸气渗透系数）和耐静水压（试样另寄）。

原理：在膨润土垫防水毯两侧压差达到一定值后，防水毯就会被破坏，逐级增加试样两侧水力压差，并保持一定时间，当出水口有水流出时，表明试样受到破坏，也就获得了试样的耐静水压值标准方法：,,—JG/T 193-2006,附录,B,,,GCL,耐静水压,仪器设备,,南,55,型渗透仪,GCL,耐静水压,试样制备：直径,55mm,，试样数,3,个从仪器底部依次放上透水石、石英砂（压实）、试样、石英砂（压实） 、透水石打开加压阀从底部供水将渗透仪内气体排除关闭加压阀，保持,30min,，使试样充分膨胀每隔,1h,提高,0.1MPa,水压，直至规定压力，测试过程中出水口无水流出，该试样耐静水压性能合格，否则为不合格GCL,耐静水压试验步骤,谢谢！,Thank You !,。