短纤针刺非织造土工布拉伸试验影响因素分析

黄 鑫

（厦门合诚工程检测有限公司，福建 厦门 361027）

短纤针刺非织造土工布是一种较为常见的工程材料，能够充分满足不同的工程建设需求，例如，在高速公路养护工程中使用短纤针刺非织造土工布，以此提升路基工程的防水抗渗能力，提高道路的排水功能；在建筑工程中使用这一材料，能够起到防渗、反滤、隔离、加固、密封、防护的作用。由此可见，短纤针刺非织造土工布的材料质量对于工程建设而言至关重要。拉伸性能是短纤针刺非织造土工布的关键性能之一，良好的拉伸性能能够延长土工布的使用寿命，避免其受到损坏，以此提升土工布材料在工程建设中的有效性。土工合成材料在国内应用广泛，涉及多个行业领域，但由于检测影响因素多样，因此常导致土工合成材料的检测结果出现偏差，影响检测结果的可信度。文章通过对土工布在不同调湿时间、温湿度、裁样方法、试样宽度条件下的拉伸性能进行系统分析，得出了一些影响规律，并提出相关建议，以供同行参考学习。

1 短纤针刺非织造土工布特点、用途及技术指标

文章以国道1号杨梅收费站刚性路面整修工程为例进行分析，该工程整修段长度为175m，面积为655m2，施工经费为214.5万元。在该工程整修的过程中，工作人员以短纤针刺非织造土工布作为主要材料之一，分别将其应用于柔性路面加固、道路裂缝修补、碎石边坡巩固、排水暗管周边的防渗水处理、隧洞周边渗水排除处理等不同的工序环节。结合工程中短纤针刺非织造土工布的使用，对其特点进行分析，可以发现，其本质是非织造及工业用布的一种，主要由54～64mm的涤纶卷曲短纤维制作而成，需要经过开松、梳理、杂乱、铺网等不同处理工序，将其制成布状。短纤针刺非织造土工布具有防渗、反滤、排水、隔离、加固、防护、密封等多种功能，能够满足不同物理性质建筑材料的隔离需求，使两种材料之间不混合，保证不同材料的整体结构完整，有助于提升公路路面的整体承载力。在实际施工的过程中，工作人员利用短纤针刺非织造土工布的性能特点，让水流过土工布，有效承载流土颗粒、细沙等材料，从而保证公路路面工程的整体稳定。

短纤针刺非织造土工布具有广泛的应用优势，能够全面投入路面养护、公路建设、构筑物隔离、隧道建设，且不同规格的短纤针刺非织造土工布在性能方面略有不同（见表1），需要工作人员结合实际需求进行合理选择。

表1 短纤针刺非织造土工布技术指标

2 短纤针刺非织造土工布拉伸试验影响因素

为了更好地掌握短纤针刺非织造土工布的应用性能，合理使用短纤针刺非织造土工布开展国道1号杨梅收费站刚性路面整修工程，工作人员从多个角度入手，开展短纤针刺非织造土工布性能测试及试验影响因素分析。

（1）拉伸试验及短纤针刺非织造土工布性能测试。结合我国有关部门发布的《土工布及其有关产品宽条拉伸实验》《土工合成材料测试规程》《公路工程土工合成材料试验规程》等文件内容，分别提出调节时间、温度、湿度、取样方法、宽度、拉伸速率等不同的影响因素，分别从材料上采取纵向与横向的5块试验样品，制备宽度设置为200～500mm，留出足够的长度满足夹钳的间距，控制距离参数为100mm。工作人员将短纤针刺非织造土工布样品放置在夹具上，对样品进行拉伸，直到样品断裂，将试验过程及信息记录下来。

此次实验标准为《土工合成材料 宽条拉伸试验方法》（GB/T 15788—2017），短纤针刺非织造土工布材料规格参数为SNG 300-6，样品薄厚均匀，不存在明显外观缺陷。

（2）短纤针刺非织造土工布拉伸能测试结果分析。国道1号杨梅收费站刚性路面整修工程位于国道中间位置，其日常交通流量较大，对路面的承载力、渗水与排水能力要求较高，且当地气候温差较大，考虑到种种因素，工作人员需要从多个角度进行影响因素分析，从而测试材料拉伸性能，为之后的材料应用及材料使用方案编制提供重要依据。

第一，分析调节时间因素的影响。工作人员选择15块不同梯形裁样法取下来的样品材料，设定拉伸速率为20mm/min，设定宽度均为200mm，设定相同的温度与湿度条件，控制温度在19～22℃，控制湿度数值在61%～69%，且在每个样品取出后在3min之内完成实验操作，以此最大程度上避免不同测试环境对样品的影响。通过此次实验，工作人员分别在24h、36h、48h的时间节点进行测试，测出横向拉伸强度分别为10.88kN/m、10.65kN/m、10.37kN/m；可以发现，若其他因素数值确定，只有调节时间发生变化，则调节时间越长，横向拉伸强度平均值越小。

第二，分析环境温度因素的影响。工作人员设置相同的时间数值与湿度数值，确定裁样方法为梯形裁样法，控制拉伸速率为20mm/min、宽度均为200mm，确定温度变化范围在0～22℃，可以发现，在2℃、12℃、22℃、32℃、42℃、52℃温度节点时，材料的横向拉伸强度发生明显变化，其数值分别为11.83kN/m、11.45kN/m、10.98kN/m、10.56kN/m、10.02kN/m、9.73kN/m，呈现出逐渐下降的趋势。由此可见，温度的变化会改变材料的特性，促使材料的力学性质发生改变，因此在工程中工作人员需要适当控制温度数值。

第三，空气湿度因素的影响。保证上述实验的温度、调节时间、取样方法、宽度、拉伸速率不变，分别在29%、49%、69%、89% 4个不同空气湿度节点进行试验，可以发现横向拉伸强度分别为10.91kN/m、10.59kN/m、10.75kN/m、10.24kN/；伸长速率数值分别为68.9%、71.6%、71.1%、70.3%，由这两组数据可以发现，不同的湿度对短纤针刺非织造土工布的拉伸性能没有明显影响。

第四，样品取制方法的影响。在保证上述温度、湿度、调节时间、拉伸速率数值不变，控制试样宽度数值不变的基础上，分别利用随即采样与梯形采样两种不同的方法进行取样，之后进行拉伸测试，可以发现，通过随机采样方法测试出的材料离散性较大，而通过梯形裁样测试出的样品离散性较小，因此，在实际工程中，工作人员需要以梯形采样的方法取样，以保证检测结果的准确性。

第五，宽度因素的影响。保证上述温度、湿度、调节时间、拉伸速率数值不变，控制宽度分别为200mm、50mm，对两种规格的材料进行拉伸测试，可以发现，纵向抗拉伸强度平均值分别为16.36kN/m、20.16kN/m，纵向伸长率平均值分别为59.7%、66.7%，由此可见，样品宽度越宽，伸长率越低，样品越容易受到损坏。因此，在实际工程中，工作人员需要适当控制材料宽度，以此提升材料的拉伸性能。

3 提升短纤针刺非织造土工布拉伸性能的方法

结合上述短纤针刺非织造土工布拉伸试验影响因素分析及拉伸性能测试情况，要想充分发挥短纤针刺非织造土工布的材料应用优势，强化材料的拉伸性能，为工程建设提供助力，就要严格控制温度、样品取样方式、宽度等方面因素，避免出现因作业环境温度过高而导致短纤针刺非织造土工布拉伸强度降低的情况，同时结合实际需求选择不同宽度的短纤针刺非织造土工布，以此控制拉伸强度与拉伸率。通过研究国道1号杨梅收费站刚性路面整修工程案例，发现短纤针刺非织造土工布在工程建设中具有极高的应用价值，在建筑建设行业具有良好的发展及推广前景，建议工作人员要全面了解短纤针刺非织造土工布技术指标，梳理不同工程及作业场景下的短纤针刺非织造土工布应用需求，以此推广短纤针刺非织造土工布的应用。

4 结束语

综上所述，短纤针刺非织造土工布特定、用途及技术指标，会受到较多因素的影响，从而干扰其拉伸性能，影响材料的应用效果。为此，工作人员要根据短纤针刺非织造土工布拉升性能测试结果，分别从时间、环境温度、空气湿度、样品取制方法、样品宽度等多个方面入手，分析不同因素的影响作用，从而推断出短纤针刺非织造土工布的拉伸性能变化，为进一步将短纤针刺非织造土工布应用于公路工程中提供有力依据。