土工布有效孔徑測(cè)定，干篩vs濕篩，選對(duì)方法很重要

土工布作為水利、公路、鐵路、環(huán)保等工程領(lǐng)域的關(guān)鍵土工合成材料，其有效孔徑直接決定了過(guò)濾、排水、反濾等核心功能的實(shí)現(xiàn)效果。準(zhǔn)確測(cè)定有效孔徑是把控土工布質(zhì)量、保障工程應(yīng)用合理性的核心環(huán)節(jié)，對(duì)工程性能、安全與成本控制均具有重要意義。

 

為什么要進(jìn)行土工布有效孔徑檢測(cè)？

土工布的有效孔徑需與工程實(shí)際需求精準(zhǔn)匹配，檢測(cè)的核心目的是驗(yàn)證其孔隙尺寸是否符合設(shè)計(jì)預(yù)期：一方面，若孔徑過(guò)大，無(wú)法阻擋工程土體中的顆粒，易引發(fā)土壤流失、結(jié)構(gòu)空洞等問(wèn)題；另一方面，若孔徑過(guò)小，會(huì)阻礙水流滲透，導(dǎo)致工程內(nèi)部積水，破壞土體穩(wěn)定性。此外，不同工程場(chǎng)景（如干燥路基、潮濕堤壩）對(duì)土工布孔徑要求差異顯著，通過(guò)檢測(cè)可避免因材料選型不當(dāng)導(dǎo)致的功能失效，為工程材料適配提供數(shù)據(jù)支撐。

 

土工布有效孔徑檢測(cè)的重要性

有效孔徑檢測(cè)是工程質(zhì)量與安全的關(guān)鍵保障。精準(zhǔn)的孔徑能讓土工布在過(guò)濾顆粒的同時(shí)維持透水性，避免路基塌陷、堤壩管涌等病害，延長(zhǎng)工程使用壽命；在垃圾填埋場(chǎng)的污染物隔離、鐵路道床的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等場(chǎng)景中，也需通過(guò)孔徑檢測(cè)驗(yàn)證土工布的阻隔能力，防止環(huán)境污染或行車(chē)安全事故。同時(shí)，檢測(cè)可幫助篩選適配材料，避免因材料性能不符導(dǎo)致的返工，降低工程成本損耗，為工程全周期的高效推進(jìn)提供支持。

 

檢測(cè)方法

干篩法 （GB/T 14799-2024）

（一）原理

干篩法的基本原理是將土工布試樣作為篩網(wǎng)，利用振篩機(jī)的振動(dòng)作用，使已知粒徑分布的標(biāo)準(zhǔn)顆粒材料在土工布上進(jìn)行篩分。通過(guò)稱(chēng)量通過(guò)土工布的顆粒質(zhì)量，計(jì)算出不同粒徑顆粒的過(guò)篩率，進(jìn)而分析確定土工布的有效孔徑。該方法模擬了土工布在干燥環(huán)境下對(duì)顆粒的攔截和透過(guò)情況，能夠直觀反映土工布孔隙對(duì)不同粒徑顆粒的過(guò)濾性能。

 

（二）步驟

干篩法測(cè)土工合成材料有效孔徑，試驗(yàn)前把標(biāo)準(zhǔn)顆粒材料和試樣放標(biāo)準(zhǔn)大氣下調(diào)濕平衡，驗(yàn)證顆粒粒徑；對(duì)同組 5 塊試樣測(cè)試，取 1 塊試樣平整固定在支撐網(wǎng)篩，不凹陷拉伸；稱(chēng)（50±0.01）g 較細(xì)粒徑標(biāo)準(zhǔn)顆粒均勻撒試樣表面（可選臨近孔徑顆粒提效率）；把篩框、試樣、接收盤(pán)夾緊在振篩機(jī)，開(kāi)機(jī)振篩 10min；結(jié)束后稱(chēng)接收盤(pán)通過(guò)顆粒質(zhì)量（精確 0.01g ），換試樣測(cè)同組剩余；用下一組較粗顆粒重復(fù)操作，直至取得不少于三組連續(xù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)顆粒材料過(guò)篩率，且一組過(guò)篩率低于 (100 - e)% ；按公式算單個(gè)試樣的過(guò)篩率，取同組 5 個(gè)試樣過(guò)篩率的平均值作為該組標(biāo)準(zhǔn)顆粒材料的過(guò)篩率，修約到小數(shù)點(diǎn)后兩位 。最終以粒徑對(duì)數(shù)為橫坐標(biāo)、過(guò)篩率為縱坐標(biāo)繪曲線繪制曲線，找到曲線上過(guò)篩率為(100-e)% 對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)(粒徑)，即為材料的有效孔徑Oe（如O90或O95）。

 

（三）關(guān)鍵注意事項(xiàng)

試樣需平整無(wú)損傷、充分調(diào)濕，避免孔隙尺寸因濕度或變形改變；顆粒應(yīng)選形狀規(guī)則、硬度高的標(biāo)準(zhǔn)材料，防止篩分中破碎或卡滯；振篩機(jī)振動(dòng)時(shí)間與頻率需按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置，避免影響篩分效果；天平需水平校準(zhǔn)，確保稱(chēng)量精度，減少過(guò)篩率計(jì)算誤差。

濕篩法（GB/T 17634-2019）

（一）原理

濕篩法模擬了土工布在實(shí)際使用中處于濕潤(rùn)狀態(tài)下的工作情況。其原理是在篩分過(guò)程中，向土工布試樣和顆粒材料表面持續(xù)噴水，利用水流的沖刷和潤(rùn)滑作用，使顆粒在水流帶動(dòng)下通過(guò)土工布孔隙。通過(guò)分析通過(guò)土工布的顆粒粒徑分布，確定土工布的有效孔徑。該方法更接近土工布在水利工程、水土保持等潮濕環(huán)境中的實(shí)際工作條件，能更真實(shí)地反映土工布在濕潤(rùn)狀態(tài)下的過(guò)濾性能。

 

（二）步驟

濕篩法測(cè)土工布有效孔徑時(shí)，先測(cè)試樣干重（精確至 0.1g，600s 降重＜0.1% 即達(dá)標(biāo)，溫度影響時(shí)在70℃及以下干燥處理）；隨后將試樣放入含 0.1% 烷基苯磺酸鈉的水中浸潤(rùn)超 12h。取出試樣水平裝到篩儀上，避免顆粒堆積；按（7.0±0.1）kg/m² 準(zhǔn)備顆粒，量不足則補(bǔ)加。接著均勻鋪顆粒、噴水至全濕潤(rùn)（水面不超顆粒），開(kāi)篩分裝置調(diào)振幅 1.5mm，篩分 600s 后關(guān)閉。收集通過(guò)與未通過(guò)的顆粒，測(cè)相關(guān)干重，扣除試樣干重，計(jì)算未通過(guò)顆粒干重，總干重差超 1% 則試驗(yàn)無(wú)效。選 5 塊試樣中的 3 塊做平行試驗(yàn)，若 1 塊偏差超均值 25% 需加測(cè)另外 2 塊；記錄數(shù)據(jù)算通過(guò)率定粒徑分布，通過(guò)量不足時(shí)增投顆粒并按比例加篩分時(shí)間。

 

收集過(guò)篩顆粒，選擇合適套篩進(jìn)行篩分分析，計(jì)算過(guò)篩率，繪粒徑 - 通過(guò)率曲線，取通過(guò)率 90% 對(duì)應(yīng)的粒徑（O90）作為特征孔徑。

 

（三）關(guān)鍵注意事項(xiàng)

需精準(zhǔn)控制水流速度與噴水量，過(guò)快易致大顆粒通過(guò)、孔徑測(cè)定偏大，過(guò)慢則篩分不充分；確保顆粒與土工布充分濕潤(rùn)，避免疏水性物質(zhì)影響顆粒運(yùn)動(dòng)；嚴(yán)格按步驟清洗分級(jí)過(guò)篩顆粒，防止雜質(zhì)殘留或分級(jí)錯(cuò)誤；試驗(yàn)環(huán)境溫度盡量穩(wěn)定，避免低溫增大水黏度，影響水流沖刷效果。

 

結(jié)語(yǔ)

干篩法與濕篩法分別適配干燥、潮濕工程場(chǎng)景，二者均需嚴(yán)格遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)操作，以確保檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。通過(guò)科學(xué)選擇檢測(cè)方法、把控試驗(yàn)細(xì)節(jié)，可為土工布選型與工程質(zhì)量管控提供可靠依據(jù)，推動(dòng)土工合成材料在工程領(lǐng)域的高效、安全應(yīng)用。