鄭愛榮，許家歡，宋盼盼，尹長權(quán)

（1.中交天津港灣工程研究院有限公司，天津 300222；2.港口巖土工程技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300222；3.天津市港口巖土工程技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300222；4.河北大學(xué)建筑工程學(xué)院，河北 保定 071002；5.中國港灣工程有限責(zé)任公司，北京 100027）

0 引言

塑料排水板是由濾膜包覆芯板構(gòu)成的復(fù)合土工合成材料，可以隔離周圍土顆粒并使土中水分沿著芯板和濾膜構(gòu)成的豎向通道排出，具有良好的排水性能，因此被廣泛應(yīng)用于軟基加固工程中[1-3]。作為軟基加固技術(shù)中最重要、應(yīng)用量最大的土工合成材料，塑料排水板的質(zhì)量直接影響排水加固的效果，加強(qiáng)對塑料排水板質(zhì)量的試驗(yàn)檢測具有重要的意義[4-7]。

塑料排水板試驗(yàn)檢測一般采用JTS 206-1—2009《水運(yùn)工程塑料排水板應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》[8]、JTS/T 232—2019《水運(yùn)工程材料試驗(yàn)規(guī)程》、JTGE50—2006《公路工程土工合成材料試驗(yàn)規(guī)程》、SL 235—2012《土工合成材料測試規(guī)程》等標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)對狀態(tài)調(diào)節(jié)和試驗(yàn)溫濕度的規(guī)定具有一定差異，為了確定溫濕度條件對塑料排水板試驗(yàn)檢測結(jié)果的影響程度進(jìn)行了本研究。

1 試驗(yàn)概況

1.1 材料

塑料排水板芯板原材料為聚丙烯，濾膜原材料為丙綸加10%氨綸，熱熔成型。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在一般室內(nèi)溫濕度范圍內(nèi)，采用溫度18℃、21℃、25℃和相對濕度30%、50%、70%進(jìn)行了9個(gè)不同溫濕度條件的正交試驗(yàn)，試驗(yàn)過程中控制試驗(yàn)環(huán)境的溫濕度與狀態(tài)調(diào)節(jié)相同。

對塑料排水板進(jìn)行了復(fù)合體寬度、復(fù)合體拉伸和濾膜拉伸試驗(yàn)，復(fù)合體寬度試驗(yàn)每組10個(gè)試樣，復(fù)合體拉伸試驗(yàn)每組7個(gè)試樣，濾膜拉伸試驗(yàn)每組7個(gè)試樣，為寬5 cm的窄條。為了盡量避免其他因素對試驗(yàn)結(jié)果的影響，試驗(yàn)時(shí)均勻裁樣，并選用統(tǒng)一的試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)員。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析方法

試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，選用算數(shù)平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)和極值相對偏差等參數(shù)，分別反映試驗(yàn)結(jié)果的平均水平與集中趨勢、離散程度與離中趨勢、變異程度以及分布寬度。變異系數(shù)可以消除量綱和測量尺度的影響，既可以進(jìn)行相同參數(shù)測試結(jié)果的比較，也可以進(jìn)行不同參數(shù)測試結(jié)果的離散性比較。極值的相對偏差包括最小值相對偏差和最大值相對偏差，為最小值、最大值絕對偏差與算術(shù)平均值的比值，可以反映測試數(shù)據(jù)的分布寬度和離散程度。

2 結(jié)果與分析

2.1 塑料排水板復(fù)合體

2.1.1 寬度

塑料排水板復(fù)合體寬度約100 mm，不同溫濕度條件下寬度測試值的標(biāo)準(zhǔn)差在0.08~0.18 mm之間，變異系數(shù)在0.1%~0.2%之間，極值相對偏差在-0.3%~0.2%之間，說明塑料排水板復(fù)合體的寬度測定的數(shù)據(jù)離散性極小，具有強(qiáng)烈的趨中性，隨溫濕度條件變化也不明顯。9個(gè)不同溫濕度條件下的塑料排水板復(fù)合體寬度平均值的標(biāo)準(zhǔn)差為0.06 mm，變異系數(shù)為0.1%，極值相對偏差也很小，說明塑料排水板復(fù)合體寬度測定的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性好，離散性小，一般室溫范圍的溫濕度條件變化對其數(shù)值離散性和平均值影響很小，不會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果。

2.1.2 拉伸

塑料排水板芯板和濾膜的抗拉性能有明顯差異，芯板拉伸強(qiáng)度大，伸長率較小，濾膜的拉伸強(qiáng)度較小，伸長率一般相對較大，因此其拉伸性能主要取決于芯板。塑料排水板和其濾膜一般選取應(yīng)變?yōu)?0%時(shí)的拉力F10作為拉伸強(qiáng)度控制指標(biāo)。

1）拉力

塑料排水板復(fù)合體10%應(yīng)變對應(yīng)拉力F10和最大拉力Fmax統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果如表1所示。

表1 塑料排水板拉伸強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)分析Table 1 Statistical analysis of tensile strength of plastic drainage board

溫濕度為（18℃，30%）和（18℃，50%）時(shí)，塑料排水板復(fù)合體最大拉力和10%應(yīng)變對應(yīng)拉力的數(shù)據(jù)離散性和分布寬度相對較大；其余溫濕度條件下的變異系數(shù)在1.0%~2.1%之間，數(shù)據(jù)離散性較小，具有較強(qiáng)的趨中性，且受溫濕度影響不明顯。18℃時(shí)，最大拉力值、10%應(yīng)變對應(yīng)拉力值的變異系數(shù)受濕度影響較大，即18℃時(shí)濕度對其數(shù)據(jù)離散性影響較大，且相對濕度越低離散性越大。10%應(yīng)變對應(yīng)拉力值離散性低于最大拉力Fmax，數(shù)據(jù)穩(wěn)定性相對較好。

18℃時(shí)，相對濕度70%時(shí)的最大拉力明顯大于相對濕度30%和50%時(shí)，其余溫度下數(shù)值變化較小，受濕度影響不明顯。10%應(yīng)變對應(yīng)拉力隨溫濕度變化規(guī)律與最大拉力相似。對不同溫濕度條件下的最大拉力和10%應(yīng)變對應(yīng)拉力的平均值進(jìn)行離散性分析，最大拉力平均值的標(biāo)準(zhǔn)差為0.303，變異系數(shù)為8.8%，從數(shù)據(jù)來看其離散性相對較大。10%應(yīng)變對應(yīng)的拉力平均值的標(biāo)準(zhǔn)差為0.332，變異系數(shù)為9.8%，相對偏差數(shù)值也大于最大拉力，具有更大的離散性。不考慮18℃試驗(yàn)結(jié)果時(shí)，最大拉力和10%應(yīng)變對應(yīng)拉力的平均值變異系數(shù)分別降至1.6%和1.8%，極值相對偏差降至-2.8%~1.8%，離散性明顯減弱，具有較好的趨中性和數(shù)據(jù)穩(wěn)定性。因此（21~25℃、30%~70%）范圍的溫濕度條件變化對塑料排水板復(fù)合體最大拉力值和10%應(yīng)變對應(yīng)拉力值的數(shù)值大小影響很小，可以忽略，（18℃，30%）和（18℃，50%）時(shí)數(shù)值明顯減小，對試驗(yàn)結(jié)果的影響較大。

2）伸長率

塑料排水板伸長率數(shù)據(jù)分析如表2，與拉力值相比，不同點(diǎn)在于前者離散性大于后者，相似點(diǎn)為（18℃，30%）和（18℃，50%）時(shí)數(shù)據(jù)離散性明顯大于其他溫濕度條件。

表2 塑料排水板伸長率統(tǒng)計(jì)分析Table 2 Statistical analysis of elongation of plastic drainage board

不同濕度條件下伸長率的平均值會(huì)隨溫度變化而變化，伸長率隨溫度增高呈上升趨勢，18℃時(shí)隨濕度增大而增大，25℃時(shí)隨濕度增大而略有減小。

對不同溫濕度條件下的伸長率平均值進(jìn)行離散性分析，標(biāo)準(zhǔn)差為1.9%，變異系數(shù)為17.9%，具有明顯的離散性，極值相對偏差為-37.7%和17.9%，數(shù)據(jù)分布寬度大。由于（18℃，30%）和（18℃，50%）時(shí)伸長率明顯較低，不考慮18℃伸長率平均值時(shí)，伸長率平均值的變異系數(shù)降至5.9%，極值相對偏差為-7.3%和6.8%，離散性明顯減弱。

2.2 塑料排水板濾膜

1）拉力

表3 塑料排水板濾膜拉伸強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)分析Table 3 Statistical analysis of tensile strength of plastic drainage board filter membrane

2）伸長率

9個(gè)不同溫濕度條件下，濾膜伸長率統(tǒng)計(jì)分析如表4，變異系數(shù)為9.3%~18.7%，極值相對偏差為-25.6%~28.9%，離散性較大。如表4所示相對濕度30%時(shí)伸長率變異系數(shù)隨溫度升高而增大，相對濕度50%和70%時(shí)最大力對應(yīng)伸長率變異系數(shù)隨溫度升高而減小。

表4 塑料排水板濾膜伸長率統(tǒng)計(jì)分析Table 4 Statistical analysis of elongation of plastic drainage board filter membrane

不同溫濕度條件下伸長率平均值除（18℃，70%）時(shí)較大，其余溫濕度條件下伸長率平均值較為接近。對不同溫濕度條件下伸長率平均值進(jìn)行離散性分析，變異系數(shù)為11.2%，極值相對偏差為-8.0%和27.2%，剔除（18℃，70%）伸長率平均值后，變異系數(shù)降至4.1%，最大值相對偏差降至5.8%，最小值與最大值偏差降至10.2%，離散性明顯減小。

3 結(jié)語

1）塑料排水板復(fù)合體的寬度具有趨中性，溫濕度條件變化對其離散性和數(shù)值大小影響很小。

2）塑料排水板復(fù)合體的拉力和伸長率具有一定離散性，（18℃，30%）和（18℃，50%）時(shí)離散性較大，數(shù)值相對較小，伸長率隨溫度增高呈上升趨勢。

3）濾膜的拉力具有一定離散性，但是一般室內(nèi)溫濕度范圍對其數(shù)據(jù)離散性和數(shù)值大小影響較??；伸長率離散性相對較大，溫濕度條件對數(shù)據(jù)的離散性有一定影響，除（18℃，70%）時(shí)伸長率較大，其余溫濕度條件下伸長率平均值較為接近。