ISO 10319

Τα γεωσυνθετικά διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στην πολιτική μηχανική, την αποστράγγιση, την ενίσχυση, τον έλεγχο της διάβρωσης, τα συστήματα υγειονομικής ταφής απορριμμάτων και την οδοποιία. Η μακροπρόθεσμη απόδοσή τους εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την εφελκυστική συμπεριφορά υπό φορτίο. Το ISO 10319 παρέχει μια τυποποιημένη μέθοδο για την αξιολόγηση των εφελκυστικών ιδιοτήτων των γεωσυνθετικών μέσω μιας δοκιμής εφελκυσμού ευρέως πλάτους.

Η μέθοδος ISO 10319 βοηθά τους κατασκευαστές, τα εργαστήρια και τις ομάδες ελέγχου ποιότητας να συγκρίνουν τα προϊόντα υπό σταθερές συνθήκες. Μετράει την αντοχή σε εφελκυσμό, την επιμήκυνση, τη δευτερεύουσα δυσκαμψία και την παραμόρφωση στη μέγιστη δύναμη. Επειδή το πλάτος του δείγματος είναι μεγαλύτερο από το μήκος του μετρητή, η δοκιμή αντικατοπτρίζει καλύτερα τη συμπεριφορά των γεωσυνθετικών σε πραγματικές εφαρμογές.

Τι είναι το ISO 10319;

Το ISO 10319 είναι ένα διεθνές πρότυπο για τον προσδιορισμό των εφελκυστικών ιδιοτήτων των γεωσυνθετικών υλικών με τη χρήση ενός δείγματος λωρίδας μεγάλου πλάτους. Η μέθοδος εφαρμόζεται σε πολλά υλικά, μεταξύ των οποίων:

• Υφαντά γεωυφάσματα
• Μη υφασμένα γεωυφάσματα
• Πλεκτά γεωυφάσματα
• Γεωπλέγματα
• Γεωσύνθετα
• Geonets
• Geomats
• Πήλινα γεωσυνθετικά φράγματα
• Μεταλλικά γεωσυνθετικά προϊόντα
• Προϊόντα υφασμένου χαλύβδινου πλέγματος

Το πρότυπο δεν εφαρμόζεται σε πολυμερή ή ασφαλτικά γεωσυνθετικά φράγματα. Ωστόσο, ισχύει για γεωσυνθετικά φράγματα με βάση την άργιλο.

Δοκιμή εφελκυσμού ευρέος πλάτους για δοκιμή γεωσυνθετικού εφελκυσμού

Το δοκιμή εφελκυσμού ευρέος πλάτους παραμένει μια από τις πιο σημαντικές μεθόδους για τη δοκιμή γεωσυνθετικού εφελκυσμού, επειδή ελαχιστοποιεί τη συστολή των άκρων και κατανέμει τη δύναμη σε μια ευρύτερη περιοχή του δείγματος.

Σε αντίθεση με τις μεθόδους εφελκυσμού σε στενές λωρίδες, το ISO 10319 χρησιμοποιεί δοκίμια που έχουν συνήθως πλάτος 200 mm και μήκος μέτρου 100 mm μεταξύ των σιαγόνων. Αυτή η γεωμετρία παρέχει μια πιο ρεαλιστική αναπαράσταση της απόδοσης στο πεδίο.

Κατά τη διάρκεια της δοκιμής, ο χειριστής σφίγγει το δοκίμιο σε όλο το πλάτος του και εφαρμόζει εφελκυστικό φορτίο με σταθερή ταχύτητα σταυρωτής κεφαλής μέχρι να συμβεί ρήξη. Ένα εκτατόμετρο μετρά τη μεταβολή του μήκους του μετρητή μεταξύ δύο σημείων αναφοράς.

Η δοκιμή παράγει μια καμπύλη δύναμης-παραμόρφωσης εφελκυσμού που επιτρέπει στους χρήστες να προσδιορίσουν:

• Μέγιστη εφελκυστική δύναμη
• Αντοχή σε εφελκυσμό ανά μονάδα πλάτους
• Εφελκυστική παραμόρφωση στη μέγιστη δύναμη
• Δευτερεύουσα εφελκυστική δυσκαμψία
• Επιμήκυνση σε δύναμη προέντασης
• Εφελκυστική παραμόρφωση σε ονομαστική εφελκυστική αντοχή
• Αντοχή σε εφελκυσμό δεύτερης αιχμής για προϊόντα με συμπεριφορά πολλαπλών αιχμών

Δοκιμή γεωσυνθετικής επιμήκυνσης και μέτρηση εφελκυσμού

Το δοκιμή γεωσυνθετικής επιμήκυνσης σύμφωνα με το ISO 10319 επικεντρώνεται στη συμπεριφορά παραμόρφωσης καθώς το δοκίμιο τεντώνεται υπό φορτίο. Η ακριβής μέτρηση της επιμήκυνσης είναι απαραίτητη επειδή πολλά γεωσυνθετικά προϊόντα πρέπει να διατηρούν τη σταθερότητα των διαστάσεων, ενώ παράλληλα παρέχουν ευελιξία.

Το πρότυπο ορίζει ονομαστικό μήκος μετρητή 60 mm μεταξύ δύο σημείων αναφοράς. Πριν από την έναρξη της πραγματικής δοκιμής, ο χειριστής εφαρμόζει δύναμη προέντασης ίση με 1% της αναμενόμενης μέγιστης εφελκυστικής δύναμης. Το βήμα αυτό καθορίζει το πραγματικό μήκος του μετρητή.

Για τα μη υφασμένα γεωυφάσματα, το πρότυπο επιτρέπει δοκιμές χωρίς προένταση, επειδή αυτά τα υλικά συχνά παραμορφώνονται διαφορετικά από τις υφασμένες κατασκευές.

Το ISO 10319 ορίζει επίσης ότι ο ρυθμός παραμόρφωσης πρέπει γενικά να παραμένει εντός 20 ± 5% ανά λεπτό για προϊόντα με επιμήκυνση άνω των 5%. Τα εύθραυστα προϊόντα, όπως τα γεωσυνθετικά με βάση το γυαλί, μπορεί να απαιτούν βραδύτερη ταχύτητα ώστε η θραύση να επέλθει εντός περίπου 30 δευτερολέπτων.

Ιδιότητες εφελκυσμού των γεωσυνθετικών υλικών που μετρώνται με το ISO 10319

Το πρότυπο καλύπτει διάφορες κρίσιμες ιδιότητες εφελκυσμού των γεωσυνθετικών.

Αντοχή σε εφελκυσμό

Η αντοχή σε εφελκυσμό αντιπροσωπεύει τη μέγιστη δύναμη ανά μονάδα πλάτους που μπορεί να αντέξει το δοκίμιο πριν από τη θραύση του. Τα εργαστήρια αναφέρουν την τιμή αυτή σε kN/m.

Για ορισμένα προϊόντα, ιδίως για ορισμένα γεωπλέγματα και υλικά ενίσχυσης, η καμπύλη δύναμης-παραμόρφωσης εφελκυσμού μπορεί να παρουσιάζει μια δεύτερη κορυφή. Σε τέτοιες περιπτώσεις, το ISO 10319 απαιτεί την αναφορά τόσο της πρώτης όσο και της δεύτερης τιμής κορυφής.

Εφελκυστική παραμόρφωση στη μέγιστη δύναμη

Η εφελκυστική παραμόρφωση στη μέγιστη δύναμη δείχνει πόσο τεντώνεται το υλικό όταν φτάνει στο μέγιστο φορτίο του. Αυτή η τιμή βοηθά τους μηχανικούς να καταλάβουν αν ένα προϊόν συμπεριφέρεται ως υλικό ενίσχυσης χαμηλής επιμήκυνσης ή ως πιο εύκαμπτος διαχωριστής ή φίλτρο.

Δευτερεύουσα εφελκυστική δυσκαμψία

Η δευτερεύουσα δυσκαμψία παρέχει πρόσθετες πληροφορίες σχετικά με τη σχέση μεταξύ φορτίου και παραμόρφωσης σε ένα επιλεγμένο σημείο της καμπύλης. Αυτή η τιμή είναι ιδιαίτερα χρήσιμη για το σχεδιασμό οπλισμού, επειδή δείχνει πώς ανταποκρίνεται το υλικό πριν από την αστοχία.

Δοκιμές σε υγρό και κλιματιζόμενο περιβάλλον

Το πρότυπο ISO 10319 περιλαμβάνει διαδικασίες τόσο για ξηρές όσο και για υγρές δοκιμές. Η υγρή δοκιμή απαιτεί εμβάπτιση των δοκιμίων σε νερό στους 20 °C για τουλάχιστον 24 ώρες.

Η απαίτηση αυτή είναι σημαντική για προϊόντα που χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές αποστράγγισης, ελέγχου διάβρωσης ή σε θαμμένες εφαρμογές όπου η έκθεση στην υγρασία επηρεάζει την απόδοση.

Απαιτήσεις προετοιμασίας δειγμάτων στο ISO 10319

Η σωστή προετοιμασία των δειγμάτων επηρεάζει σημαντικά την ακρίβεια των αποτελεσμάτων του ISO 10319.

Τα περισσότερα δείγματα απαιτούν ονομαστικό πλάτος 200 mm και αρκετό μήκος ώστε να διατηρούνται τουλάχιστον 100 mm μεταξύ των σιαγόνων. Ωστόσο, διαφορετικές γεωσυνθετικές δομές μπορεί να απαιτούν ειδική προετοιμασία.

Για παράδειγμα:

• Τα υφαντά γεωυφάσματα συχνά απαιτούν κόψιμο των νημάτων ομοιόμορφα και από τις δύο πλευρές.
• Τα γεωπλέγματα απαιτούν άθικτες νευρώσεις και κόμβους στην περιοχή του μετρητή.
• Τα προϊόντα χαλύβδινων συρματοπλεγμάτων απαιτούν σημάδια εκτατόμετρου στις διπλές συστροφές
• Τα στενά προϊόντα, όπως οι γεωταινίες ή οι λωρίδες γεωκυττάρων, θα πρέπει να δοκιμάζονται σε πλήρες πλάτος προϊόντος.
• Οι δοκιμές ραφής και αρμών πρέπει να χρησιμοποιούν το ίδιο πλάτος δείγματος με το μη ραμμένο δείγμα αναφοράς.

Τα εργαστήρια συνήθως δοκιμάζουν τουλάχιστον πέντε δοκίμια τόσο στην κατεύθυνση της μηχανής (MD) όσο και στην εγκάρσια κατεύθυνση της μηχανής (CMD).

Εξοπλισμός για δοκιμές εφελκυσμού ευρέος πλάτους ISO 10319

Μια αξιόπιστη μηχανή δοκιμής εφελκυσμού είναι απαραίτητη για τη συμμόρφωση με το ISO 10319. Ο εξοπλισμός θα πρέπει να συμμορφώνεται με το ISO 7500-1 Class 1 ή καλύτερα και να παρέχει:

• Σταθερός έλεγχος ταχύτητας εγκάρσιας κεφαλής
• Ακριβής μέτρηση δύναμης
• Ευρείες λαβές ή λαβές με καστάνια
• Ελάχιστη ολίσθηση του δείγματος
• Συμβατότητα με το εκτασιόμετρο
• Ηλεκτρονική συλλογή δεδομένων και ανάλυση καμπυλών

Για ισχυρά ή επιρρεπή σε ολίσθηση υλικά, οι χειρολαβές capstan συχνά βελτιώνουν την απόδοση σύσφιξης. Οι ελεύθερα περιστρεφόμενες σιαγόνες βοηθούν επίσης στην ομοιόμορφη κατανομή του φορτίου σε όλο το πλάτος του δείγματος.

Το Cell Instruments προσφέρει συστήματα δοκιμών εφελκυσμού κατάλληλα για ISO 10319 εφαρμογές. Ένας κατάλληλα διαμορφωμένος καθολικός δοκιμαστής εφελκυσμού με ευρείες λαβές, ενσωμάτωση εκτατόμετρου και προσαρμόσιμα εξαρτήματα μπορεί να υποστηρίξει δοκιμές για υφασμένα γεωυφάσματα, μη υφασμένα γεωυφάσματα, γεωπλέγματα και γεωσύνθετα υλικά.

Συχνές ερωτήσεις