วัสดุสังเคราะห์ทางธรณีมีบทบาทสำคัญในงานวิศวกรรมโยธา การระบายน้ำ การเสริมแรง การควบคุมการกัดเซาะ ระบบหลุมฝังกลบ และการก่อสร้างถนน ประสิทธิภาพในระยะยาวของวัสดุเหล่านี้ขึ้นอยู่กับการแสดงพฤติกรรมแรงดึงภายใต้แรงกดอย่างมาก ISO 10319 เป็นมาตรฐานที่กำหนดวิธีการประเมินคุณสมบัติแรงดึงของวัสดุสังเคราะห์ทางธรณีผ่านการทดสอบแรงดึงแบบกว้าง.
วิธีการ ISO 10319 ช่วยให้ผู้ผลิต ห้องปฏิบัติการ และทีมควบคุมคุณภาพสามารถเปรียบเทียบผลิตภัณฑ์ภายใต้สภาวะที่สม่ำเสมอได้ วิธีการนี้วัดความต้านทานแรงดึง การยืดตัว ความแข็งของเส้นสัมผัส และความเครียดที่แรงสูงสุด เนื่องจากความกว้างของตัวอย่างมากกว่าความยาวของเกจ การทดสอบนี้จึงสะท้อนพฤติกรรมของวัสดุสังเคราะห์ทางธรณีวิทยาได้ดีกว่าการใช้งานจริง.
ISO 10319 คืออะไร?
ISO 10319 เป็นมาตรฐานสากลสำหรับการกำหนดสมบัติการดึงของวัสดุสังเคราะห์ทางธรณีวิทยาโดยใช้ตัวอย่างแถบกว้าง วิธีการนี้ใช้ได้กับวัสดุหลายประเภท รวมถึง:
- ผ้าไม่ทอจากเส้นใยสังเคราะห์
- ผ้าไม่ทอสำหรับงานภูมิสถาปัตยกรรม
- ผ้าไม่ทอถัก
- จีโอริดส์
- จีโอกอมโพสิต
- เครือข่ายธรณี
- แผ่นรองภูมิศาสตร์
- กำแพงกันดินสังเคราะห์จากดินเหนียว
- ผลิตภัณฑ์จีโอซินธิติกโลหะ
- ผลิตภัณฑ์ตาข่ายลวดเหล็กถัก
มาตรฐานนี้ไม่ใช้กับกำแพงกันดินสังเคราะห์ชนิดโพลีเมอร์หรือบิทูมินัส อย่างไรก็ตาม มาตรฐานนี้ใช้กับกำแพงกันดินสังเคราะห์ชนิดดินเหนียว.
การทดสอบแรงดึงแบบกว้างสำหรับวัสดุสังเคราะห์ทางธรณี
The การทดสอบแรงดึงความกว้างกว้าง ยังคงเป็นหนึ่งในวิธีการที่สำคัญที่สุดสำหรับการทดสอบแรงดึงของวัสดุสังเคราะห์ทางธรณี เนื่องจากช่วยลดการหดตัวบริเวณขอบและกระจายแรงไปยังพื้นที่ตัวอย่างที่กว้างขึ้น.
ต่างจากวิธีการทดสอบแรงดึงแบบแถบแคบ ISO 10319 ใช้ตัวอย่างที่มีขนาดกว้างประมาณ 200 มม. โดยมีความยาวช่วงวัด 100 มม. ระหว่างขากรรไกร รูปทรงนี้ให้การแสดงผลที่สมจริงมากขึ้นเมื่อเทียบกับประสิทธิภาพในภาคสนาม.
ระหว่างการทดสอบ ผู้ควบคุมจะจับยึดชิ้นตัวอย่างให้แนบแน่นตลอดความกว้างทั้งหมด และออกแรงดึงในแนวขนานด้วยความเร็วหัวจับคงที่ จนกระทั่งเกิดการแตกหัก เครื่องวัดการยืดจะวัดการเปลี่ยนแปลงของความยาวส่วนวัดระหว่างจุดอ้างอิงสองจุด.
การทดสอบสร้างกราฟแรงดึง-ความเครียดที่ช่วยให้ผู้ใช้สามารถกำหนด:
- แรงดึงสูงสุด
- ความต้านทานแรงดึงต่อหน่วยความกว้าง
- การยืดตัวตามแรงดึงที่แรงสูงสุด
- ความแข็งดึงแบบเซกแรนต์
- การยืดตัวที่แรงดึงก่อน
- การยืดตัวตามแรงดึงที่ความแข็งแรงตามชื่อ
- ค่าความต้านทานแรงดึงสูงสุดช่วงที่สองสำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีพฤติกรรมสูงสุดหลายช่วง
การทดสอบการยืดตัวของวัสดุสังเคราะห์ทางธรณีและการวัดการยืดตัวในแนวดึง
The การทดสอบการยืดตัวของวัสดุสังเคราะห์ทางธรณี ภายใต้มาตรฐาน ISO 10319 มุ่งเน้นที่พฤติกรรมของวัสดุเมื่อตัวอย่างถูกยืดออกภายใต้แรงกด การวัดการยืดตัวที่แม่นยำเป็นสิ่งสำคัญ เนื่องจากผลิตภัณฑ์ทางธรณีสังเคราะห์หลายชนิดต้องรักษาความเสถียรของมิติในขณะที่ยังคงความยืดหยุ่นได้.
มาตรฐานนี้กำหนดความยาวเกจมาตรฐานที่ 60 มิลลิเมตร ระหว่างจุดอ้างอิงสองจุด ก่อนเริ่มการทดสอบจริง ผู้ปฏิบัติงานจะออกแรงดึงล่วงหน้าเท่ากับ 1% ของแรงดึงสูงสุดที่คาดว่าจะเกิดขึ้น ขั้นตอนนี้จะเป็นการกำหนดความยาวเกจที่แท้จริง.
สำหรับผ้าไม่ทอ (geotextiles) มาตรฐานอนุญาตให้ทดสอบโดยไม่ต้องใช้แรงดึงก่อน เนื่องจากวัสดุเหล่านี้มักมีการเปลี่ยนรูปแตกต่างจากโครงสร้างที่ทอ.
ISO 10319 ยังระบุด้วยว่าอัตราการยืดตัวควรอยู่ในช่วง 20 ± 5% ต่อนาทีโดยทั่วไปสำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีการยืดตัวเกิน 5% ผลิตภัณฑ์ที่เปราะบาง เช่น วัสดุสังเคราะห์ทางธรณีวิทยาที่มีฐานเป็นแก้ว อาจต้องใช้ความเร็วที่ช้าลงเพื่อให้การแตกหักเกิดขึ้นภายในประมาณ 30 วินาที.
สมบัติการดึงของวัสดุสังเคราะห์ทางธรณีวิศวกรรมที่วัดตามมาตรฐาน ISO 10319
มาตรฐานนี้ครอบคลุมคุณสมบัติการดึงที่สำคัญหลายประการของวัสดุสังเคราะห์ทางธรณี.
ความต้านทานแรงดึง
ความต้านทานแรงดึงแสดงถึงแรงสูงสุดต่อหน่วยความกว้างที่ตัวอย่างสามารถทนทานได้ก่อนการแตกหัก ห้องปฏิบัติการรายงานค่านี้ในหน่วย kN/ม.
สำหรับผลิตภัณฑ์บางชนิด โดยเฉพาะอย่างยิ่งจีโอgrid และวัสดุเสริมแรงบางชนิด อาจมีเส้นโค้งแรงดึง-ความเครียดที่แสดงยอดสองยอด ในกรณีเช่นนี้ ISO 10319 กำหนดให้รายงานค่ายอดแรกและยอดที่สอง.
การยืดตัวในแนวแรงดึงที่แรงสูงสุด
การยืดตัวในแนวแรงดึงที่แรงสูงสุดแสดงถึงระดับการยืดของวัสดุเมื่อถึงจุดรับน้ำหนักสูงสุด ค่าดังกล่าวช่วยให้นักวิศวกรเข้าใจว่าผลิตภัณฑ์มีพฤติกรรมเป็นวัสดุเสริมแรงที่มีการยืดตัวต่ำ หรือเป็นวัสดุแยกหรือตัวกรองที่มีความยืดหยุ่นมากกว่า.
ความแข็งยืดหยุ่นแบบเซกแรนต์
ความแข็งแบบเซกแรนต์ให้ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างแรงและอัตราความเครียด ณ จุดที่เลือกบนกราฟ ค่านี้มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการออกแบบเหล็กเสริมเนื่องจากแสดงให้เห็นว่าวัสดุตอบสนองอย่างไรก่อนที่จะเกิดความเสียหาย.
การทดสอบแบบเปียกและปรับสภาพ
ISO 10319 ประกอบด้วยขั้นตอนสำหรับการทดสอบทั้งแบบแห้งและแบบเปียก การทดสอบแบบเปียกต้องแช่ตัวอย่างในน้ำที่อุณหภูมิ 20 °C เป็นเวลาอย่างน้อย 24 ชั่วโมง.
ข้อกำหนดนี้มีความสำคัญสำหรับผลิตภัณฑ์ที่ใช้ในระบบระบายน้ำ การควบคุมการกัดเซาะ หรือการฝังในดิน ซึ่งการสัมผัสกับความชื้นจะส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงาน.
ข้อกำหนดการเตรียมตัวอย่างในมาตรฐาน ISO 10319
การเตรียมตัวอย่างอย่างถูกต้องมีอิทธิพลอย่างมากต่อความถูกต้องของผลการทดสอบตามมาตรฐาน ISO 10319.
ตัวอย่างส่วนใหญ่ต้องการความกว้างมาตรฐาน 200 มม. และความยาวเพียงพอที่จะรักษาระยะห่างอย่างน้อย 100 มม. ระหว่างขากรรไกร อย่างไรก็ตาม โครงสร้างภูมิสถาปัตยกรรมสังเคราะห์ที่แตกต่างกันอาจต้องการการเตรียมพิเศษ.
ตัวอย่าง:
- ผ้าไม่ทอที่ทอจากเส้นใยสังเคราะห์มักต้องตัดเส้นด้ายให้เรียบเสมอกันทั้งสองด้าน
- จีโอริดต้องมีซี่โครงและจุดเชื่อมต่อที่สมบูรณ์ในพื้นที่เกจ
- ผลิตภัณฑ์ตาข่ายลวดเหล็กต้องมีรอยเครื่องหมายเอ็กซ์ทensiโอมิเตอร์บนการบิดสองครั้ง
- ผลิตภัณฑ์ที่มีลักษณะแคบ เช่น แถบจีโอสตริปหรือแถบจีโอเซลล์ ควรทดสอบที่ความกว้างเต็มของผลิตภัณฑ์
- การทดสอบรอยต่อและรอยต่อควรใช้ความกว้างของตัวอย่างเดียวกันกับตัวอย่างอ้างอิงที่ไม่มีการต่อ
ห้องปฏิบัติการมักจะทดสอบตัวอย่างอย่างน้อยห้าชิ้นในทิศทางตามเครื่อง (MD) และทิศทางขวางเครื่อง (CMD).
อุปกรณ์สำหรับการทดสอบแรงดึงความกว้างกว้างตามมาตรฐาน ISO 10319
เครื่องทดสอบแรงดึงที่เชื่อถือได้เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการปฏิบัติตามมาตรฐาน ISO 10319 อุปกรณ์ควรเป็นไปตามมาตรฐาน ISO 7500-1 Class 1 หรือดีกว่า และให้:
- การควบคุมความเร็วหัวตัดคงที่
- การวัดแรงที่แม่นยำ
- ด้ามจับกว้างหรือด้ามจับแบบกว้าน
- การลื่นไถลของตัวอย่างน้อยที่สุด
- ความเข้ากันได้ของเครื่องวัดการยืดตัว
- การเก็บข้อมูลและการวิเคราะห์กราฟด้วยระบบคอมพิวเตอร์
สำหรับวัสดุที่มีความแข็งแรงหรือลื่นง่าย การจับยึดด้วยกรามแบบคาปสแตนมักช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการจับยึด กรามที่หมุนได้อิสระยังช่วยกระจายแรงกดให้สม่ำเสมอทั่วความกว้างของชิ้นงานทดสอบ.
Cell Instruments นำเสนอระบบทดสอบแรงดึงที่เหมาะสำหรับ ไอเอสโอ 10319 การใช้งาน เครื่องทดสอบแรงดึงแบบสากลที่ตั้งค่าอย่างถูกต้องพร้อมที่จับกว้าง การรวมตัวขยาย และการติดตั้งที่ปรับแต่งได้ สามารถรองรับการทดสอบสำหรับผ้าไม่ทอแบบทอ, ผ้าไม่ทอ, ตาข่าย และวัสดุผสมทางธรณี.
คำถามที่พบบ่อย
ISO 10319 ให้วิธีการมาตรฐานสำหรับการกำหนดสมบัติการดึงของวัสดุสังเคราะห์ทางธรณีวิทยาผ่านการทดสอบการดึงแบบกว้าง.
มาตรฐานนี้ใช้กับจีโอเท็กซ์ไทล์ที่ทอและที่ไม่ทอ, จีโอริด, จีโอแมตส์, จีโอเน็ตส์, จีโอคอมโพสิต, วัสดุกันซึมดินเหนียว, และผลิตภัณฑ์จีโอซินเธติกส์โลหะ.
ตัวอย่างที่กว้างขึ้นช่วยลดการหดตัวของขอบและแสดงประสิทธิภาพจริงในสนามภายใต้แรงกดได้ดีขึ้น.
ตัวอย่างส่วนใหญ่มีความกว้างตามชื่อ 200 มม. แม้ว่าโครงสร้างพิเศษ เช่น ตาข่ายเสริมดิน อาจต้องการขนาดที่แตกต่างกัน.
มาตรฐานวัดค่าความต้านทานแรงดึง, การยืดตัว, การยืด, ความแข็งของเส้นตรง, และน้ำหนักสูงสุดต่อหน่วยความกว้าง.
ใช่ มาตรฐานนี้รวมถึงขั้นตอนการปรับสภาพเปียกสำหรับตัวอย่างที่ต้องการการประเมินประสิทธิภาพหลังจากการแช่น้ำ.
การทดสอบนี้ต้องการเครื่องทดสอบแรงดึงที่มีการควบคุมความเร็วคงที่ การวัดแรงที่แม่นยำ ที่จับที่เหมาะสม และเครื่องวัดการยืด.