В крупных проектах, таких как гидротехническое строительство, автомагистрали, железные дороги и охрана окружающей среды, геотекстиль выступает в роли «невидимых защитников». Его основные функции — разделение, фильтрация, армирование и дренаж — напрямую определяют структурную устойчивость грунта и долгосрочную инженерную безопасность. Будь то контроль фильтрации при строительстве плотин, армирование дорожного полотна, защита склонов или подземный дренаж, эффективность геотекстиля имеет решающее значение. Точные и всесторонние испытания являются ключевым процессом для обеспечения его оптимальной работы и снижения проектных рисков.

I. Функции геотекстиля

Геотекстиль — это проницаемые геосинтетические материалы, изготовленные из синтетических волокон с помощью таких процессов, как иглопрокалывание или ткачество. Они подразделяются на тканые, нетканые и композитные геотекстили, функции которых напрямую отвечают основным инженерным потребностям:

1. Фильтрация и противофильтрация

Фильтрация — одна из основных задач геотекстиля. Когда вода проникает из мелкозернистых слоев почвы в крупнозернистые, геотекстиль действует как «интеллектуальные фильтры», пропуская воду, но при этом надежно удерживая мелкие частицы почвы. Это предотвращает такие опасности, как эрозия почвы, например, образование суффозии и снос грунта. Функция обратной фильтрации предотвращает потерю насыпного материала в дренажных сооружениях при обратном потоке воды, сохраняя целостность окружающей почвы. Эта способность особенно важна в пластиковых дренажных системах и системах водоотведения плотин. Недостаточная эффективность фильтрации не только засоряет дренажные каналы, но и нарушает структуру почвы, что в конечном итоге приводит к оседанию и обрушению сооружения.

2. Укрепление и разделение

В дорожных полотнах, откосах и аналогичных проектах геотекстиль повышает прочность грунта на растяжение и сопротивление деформации за счет армирования, рассеивая концентрированные напряжения и предотвращая разрушение грунта под воздействием внешних сил. Одновременно с этим, его разделительная функция позволяет отделять строительные материалы с различными физическими свойствами (размер частиц, плотность, консистенция), предотвращая смешивание грунта с заполнителями, бетоном и т. д. Это обеспечивает общую структурную целостность и несущую способность материалов, закладывая основу для устойчивости проекта. Кроме того, геотекстиль выполняет вспомогательные функции, такие как защита, дренаж и защита от проколов, образуя комплексную инженерную систему защиты.

II. Ключевые тестовые задания

Эксплуатационные характеристики геотекстиля должны быть подтверждены многомерными испытаниями, охватывающими четыре основные категории: физические свойства, механические свойства, гидравлические свойства и долговечность. Каждое испытание напрямую соответствует способности материала обеспечивать устойчивость грунта и эффективность фильтрации.

1. Испытание физических свойств

Физические свойства лежат в основе функциональности геотекстиля. Основные испытания включают в себя:

1.1 Плотность материала: Определяется путем взвешивания (в соответствии со стандартом GB/T 13762). Этот показатель напрямую связан с толщиной, прочностью и контролем затрат на геотекстиль. Отклонения должны находиться в пределах ±8% (для разных спецификаций возможны незначительные вариации). Недостаточная плотность материала снижает прочность, а избыточная может ухудшить проницаемость.

1.2 Измерение толщины: Измеряется с помощью толщиномера геотекстиля под заданным давлением (стандарт GB/T 13761). Толщина напрямую влияет на пористость и дренажную способность. Например, геотекстиль с короткими волокнами плотностью 100 г/м² должен иметь толщину не менее 0,9 мм, а для геотекстиля плотностью 600 г/м² минимальная толщина составляет 4,1 мм.

1.3 Визуальный осмотр: Визуально проверьте однородность поверхности, наличие складок, разрывов, примесей или других дефектов. Любой косметический дефект может стать точкой концентрации напряжений, что снизит сопротивление разрыву и проколу во время использования.

2. Испытание механических свойств

Механические свойства определяют эффективность армирования и защиты геотекстиля, выступающего в качестве ключевой защиты от внешних повреждений. Основные параметры испытаний включают:

2.1 Предел прочности и относительное удлинение при разрыве: определяется с помощью испытания на растяжение широкой полосы (GB/T 15788) на универсальной испытательной машине для определения максимального продольного/поперечного напряжения растяжения и скорости деформации. Это обеспечивает достаточную прочность и удлинение как в сухих, так и во влажных условиях. Например, геотекстиль из коротких волокон плотностью 200 г/м² должен обладать пределом прочности при продольном разрыве не менее 6,5 кН/м.

2.2 Прочность на разрыв и сопротивление проколам: Прочность на разрыв проверяется методом трапецеидального разрыва в соответствии с GB/T 13763, а сопротивление проколам оценивается с помощью испытания на прокол CBR (GB/T 14800). Эти методы позволяют оценить способность геотекстиля выдерживать проколы и разрывы во время строительства и эксплуатации, предотвращая катастрофические разрушения от локальных повреждений.

2.3 Износостойкость: Испытания проводились методом шлифовки наждачной бумагой/ползунком (GB/T 17636) для имитации трения с грунтом и гравием в инженерных приложениях. Это обеспечивает долговременную устойчивость к абразивному износу, что особенно подходит для сред с высоким коэффициентом трения, таких как дорожное полотно и склоны.

3. Гидравлические испытания производительности

Гидравлические свойства напрямую определяют эффективность фильтрации и дренажа, являясь ключевым критерием проверки функциональности геотекстиля:

3.1 Коэффициент вертикальной проницаемости: Измеряется с помощью вертикальный тестер проницаемости геосинтетических материалов (согласно стандарту GB/T 17633) для оценки проникновения воды через ткань. Значения должны контролироваться в диапазоне от 1,0×10⁻¹⁰ до 9,9×10⁻¹⁰ см/с для обеспечения беспрепятственного прохождения воды. 3.2 Эффективный размер пор: определяется с использованием методов сухого или влажного просеивания (GB/T 14799), при этом основной показатель составляет O₉₅ (95% пор меньше этого значения). Обычно контролируется в диапазоне 0,07–0,2 мм, этот размер задерживает мелкие частицы почвы, не вызывая закупорки из-за чрезмерной малости, обеспечивая баланс между «удержанием почвы и дренажем».

4. Испытания на долговечность

Инженерные задачи часто решаются десятилетиями, и геотекстиль должен выдерживать сложные условия эрозии окружающей среды. Основные испытания включают:

4.1. Стойкость к старению и коррозии: моделирование воздействия УФ-излучения и колебаний температуры с помощью высокотемпературных камер старения (GB/T 17631) и проверка стабильности в кислых/щелочных почвах и водоемах с использованием тестеры кислотно-щелочной устойчивости (GB/T 17632). Это гарантирует сохранение прочности на растяжение в соответствии с требованиями проекта, например, поддержание заданного сохранения продольной и поперечной прочности после 3 дней погружения в 0,025 моль/л серную кислоту или насыщенный раствор гидроксида кальция.

4.2. Устойчивость к микроорганизмам: Проверяет устойчивость к микроорганизмам и повреждениям насекомыми, чтобы предотвратить деградацию во влажной почвенной среде и сохранить стабильность характеристик.

III. Стандарты и приборы для испытаний

Точные испытания основаны на всеобъемлющей системе стандартов и профессиональных приборах, которые в совокупности обеспечивают достоверность, точность и сопоставимость результатов испытаний.

1. Основные стандарты тестирования

В Китае создана комплексная система стандартов испытаний геотекстиля, охватывающая как стандарты на продукцию, так и стандарты на методы испытаний. Основные стандарты включают:

1.1 Стандарты на продукцию: «Нетканый геотекстиль из коротких волокон, полученный иглопробивным методом» (GB/T 17638-2017), «Нетканый геотекстиль, полученный иглопробивным методом с использованием нитей спанбонда» (GB/T 17639-2008), «Композитная геомембрана» (GB/T 17642-2018) и др., определяющие требования к эксплуатационным характеристикам различных типов геотекстиля.

1.2 Стандарты методов: Испытание на растяжение (GB/T 15788), Испытание на разрыв (GB/T 13763), Определение коэффициента проницаемости (GB/T 17633) и др., стандартизирующие процедуры испытаний и оперативные детали.

1.3 Отраслевые спецификации: Специализированные спецификации для таких отраслей, как дорожное строительство (JT/T 520-2017) и строительное проектирование, определяющие правила отбора проб и требования, специфичные для конкретного проекта.

2. Критическая роль профессиональных инструментов тестирования

Приборы для испытания текстильных материалов служат основными инструментами для получения точных измерений. Для работы с геотекстилем требуется ряд специализированного оборудования, адаптированного под его характеристики:

2.1 Приборы для испытаний механических характеристик: Универсальные испытательные машины и электронные универсальные испытательные машины с компьютерным управлением для испытаний на прочность при растяжении, разрыве и проколе, обеспечивающие точность и прослеживаемость данных.

2.2 Приборы для испытания гидравлических характеристик: вертикальные пермеаметры и анализаторы эффективного размера пор для точного контроля параметров потока, определения коэффициентов проницаемости и распределения размеров пор.

2.3 Приборы для физических испытаний и испытаний на долговечность: Автоматические системы определения массы геотекстиля на единицу площади/толщины, камеры для испытаний на старение при высоких температурах и приборы для определения кислотно-щелочной стойкости позволяют эффективно проводить серийные испытания и моделирование условий окружающей среды.

Профессиональные испытательные приборы не только соответствуют стандартным требованиям, но и обеспечивают интеллектуальный анализ данных. Это позволяет получить точные рекомендации по выбору проекта и контролю качества, снижая инженерные риски, вызванные отклонениями в ходе испытаний.

IV. Заключение

Будучи «невидимым хранителем» инженерных сооружений, геотекстиль требует всестороннего, высококачественного тестирования и контроля для обеспечения стабильности грунта и эффективности фильтрации. От фундаментального контроля физических свойств до точной проверки механических и гидравлических характеристик, а также долгосрочной оценки долговечности, каждое испытание несет в себе важнейшую ответственность за инженерную безопасность. В будущем, по мере роста требований к характеристикам геотекстиля, технологии и приборы для тестирования будут постоянно совершенствоваться. Только придерживаясь фундаментальных принципов научного тестирования, геотекстиль сможет в полной мере реализовать свой потенциал, обеспечивая долгосрочную стабильность и функционирование крупных инженерных проектов.

Электронная почта: hello@utstesters.com

Прямой номер: +86 152 6060 5085

Тел.: +86-596-7686689

Веб: www.uttesters.com