(一)等效孔径
1.方法及适用范围
土工织物以及土工复合材料等均具有各种形状和大小不同的孔径,其孔径大小的分布曲线类似于土的颗粒级配曲线。能等效通过土工织物的近似最大颗粒直径,称其为等效孔径,通常以表示,单位为mm,下标e表示织物孔径的分布情况,例如表示织物中90%的孔径低于该值。
土工织物的孔径反映织物的透水性能与保持土颗粒的能力,它是一个重要的特征指标。目前,常用土工织物孔径的测定方法有干筛法和湿筛法,国内主要采用干筛法,适用于有孔隙的土工合成材料。
2.试验设备及用具
①标准筛振筛机:横向振动频率:220次/min±10次/min;回转半径:12 mm±1mm。垂直振动频率:150次/min±10次/min;振幅:10mm±2mm;
②试验筛:直径200mm;
③电子天平:称量200g,精度为0.01g;
④标准颗粒材料:通常可用玻璃珠或圆形砂粒,根据标准筛的孔径分级制备。标准颗粒材料粒径分组如下(单位:mm):0.045~0.063、0.063~0.071、0.071~0.090、0.090~0.125、0.125~0.180、0.180-0.250、0.250~0.280、0.280-0.355、0.355~0.500、0.500~0.710;
⑤计时器、细软刷子、剪刀等。
3.试险步骤
进行等效孔径试验需裁取直径大于试验筛的圆形试样5×n个(n为选取的粒径级数;完成调温调湿及去静电处理后,将试样放入筛网上固定。称量颗粒材料50g,均匀撒布在单个试样表面。将装好试样的试样筛、接收盘和筛盖夹紧装入振筛机上,开启机器,以规定频率、回转半径、振幅振筛10min,停机后,称量通过试样的颗粒材料质量。再用另一级颗粒材料重复试验,以3~4级连续分级颗粒的过筛率绘制孔径分部曲线,在曲线上查找计算对应的等效孔径值。所有试样测试完毕后可计算该样品过筛率平均值、标准差及变异系数。
按下式计算过筛率,
(11-25)式中
B——某组标准颗粒材料通过试样的过筛率,%
mp——某组标准颗粒材料通过试样的过筛量,g
mt——每次试验用的标准颗粒材料量,g
4.试验说明
目前土工织物孔径的测定方法有直接法和间接法两大类,直接法包括显微镜法、投影放大测读法;间接法有干筛法、湿筛法,水动力法等,国内常規测试以干筛法为主,虽然干筛法试验易受静电效应、温湿度影响,有一定的离散性,但相对其他方法而言,其试验操作比较简单,设备较为成熟,并积累了较多的工程测试经验。测试中应注意:如采用同一块土工织物试样对不同级别的颗粒材料进行振筛,试验结果的规律性会更好。但当嵌入试样的颗粒不易清除导致试样不能重复使用的情况,则需要另换试样进行振筛,这时会出现异常情况,如颗粒粒径大的过筛量可能多而颗粒粒径小的过筛量反而少,给数据处理带来困难,可先将各组平行试验各级粒径的过筛率进行平均,由此做出总平均孔径分布曲线。此外目前国内标准对干筛法中的颗位粒径取值存在一定的区别,如2012年水利部标准SL 235—2012提出颗粒粒径以颗粒分组的上下限值和过筛率进行线性内插得到,以减少试验误差,这将是今后相关标准修订的一个方向。
5.相关标准
①《GB/T 14799—2005土工布及其有关产品 有效孔径的测定干筛法》;
②《SL 235—2012土工合成材料测试规程》;
③《JTG E50—2006公路工程土工合成材料试验规程》;
④ASTM D4751—16 Standard Test Methods for Determining Apparent Opening Size of a Geotextile。