土工布孔径测试仪

土工布的孔径是工程应用的重要技术指标，本文介绍了土工布孔径测试的基本原理及国内外测试标准情况，并对方法及相关标准进行了比较分析。　　土工布是用合成纤维纺织或经胶结、热压针刺等无纺工艺制成的土木工程用卷材，也称土工纤维或土工薄膜。土工布根据加工方法不同可以划分为机织土工布、针织土工布、非织造土工布[1]。最为常用的是非织造土工布，它是使用机械的、化学的、热力的或者其他的方法，使纤维网固结在一起而形成的纤维结构材料[2]。　　非织造土工布独特的纤维三维网络结构使其具有良好的排水性能和保沙土性能，以此代替传统的砂砾渗滤层，不仅可以节省投资而且还能缩短施工周期。土工布渗滤层设计及选用的重要依据是其透水性能和保土性能，而这两个性能的重要特征指标为其孔径。准确测定土工布的孔径有利于工程上更加合理地选用土工材料。本文结合实际工作经验，对土工布孔径测试方法归纳如下。　　　　一、孔径参数　　孔径参数主要包括有效孔径、特征孔径、平均孔径、最大孔径、最小孔径、泡点孔径、孔径分布、孔隙率等 ［3］。　　1.1 有效孔径（Oe）　　JTG E50—2006《公路工程土工合成材料试验规程》中的定义如下：能有效通过土工织物的近似最大颗粒直径，例如O90表示土工织物中90%的孔径低于该值[4]。GB/T 14799—2005《土工布及其有关产品有效孔径的测定》中定义则如下：有效孔径是能有效通过土工布的近似最大颗粒直径，例如O90表示土工布中90%的孔径低于该值[5]。　　1.2 等效孔径EOS（或称表观孔径AOS）　　SL/T 235—1999《土工合成材料测试规程》中定义如下：以土工织物为筛布对颗粒料进行筛析，当一种颗粒料的过筛率（通过织物的颗粒料重量与颗粒料总重量之比）为5%时，则该颗粒粒径尺寸定为土工织物的等效孔径[6]。GB 50290—1998《土工合成材料应用技术规范》及SL/T 225—1998《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》中定义如下：土工织物的最大表观孔径[7-8]。JTJ/T 019—1998《公路土工合成材料应用技术规范》中定义如下：用于表示织物型土工合成材料孔隙大小的指标。采用不同的筛余率标准，可得到不同的等效孔径值[9]。　　1.3 特征孔径　　土工布的孔眼尺寸，相当于90%的土颗粒通过土工布时的最大颗粒尺寸[10]。该定义适合于土工布及其有关产品有效孔径测定中的湿筛法。　　1.4 泡点孔径　　滤布一侧的气体穿过滤布到达另一侧的水中而产生气泡，用此方法计算出滤布孔径[11]。　　1.5 最大泡点孔径　　当气体穿过滤布到达水中产生第一串气泡时的泡点孔径[11]。　　1.6 孔径分布　　对于给定试样，根据孔隙直径分布，计算某一孔径所对应孔隙的百分数[12]，可用来表征不同孔径在整个孔径分布中所占比例。　　1.7 孔隙率　　材料的孔隙体积与总体积的比值，反映土工布空隙程度的指标，它是影响土工布渗透性等水力性能的重要因素[13]。　　目前，在各标准中，关于等效孔径、特征孔径的定义基本一致，均为用颗粒的尺寸来表示孔径的尺寸。泡点孔径则需要根据测量气泡出现时的压力差来计算出等效孔径。　　　　二、孔径测试方法　　土工布孔径测试方法分为直接法和间接法，直接法包括显微镜法、图像分析法等；间接法主要有干筛法、湿筛法、泡点法、水动力法和水银压入法等[14]。关于各方法的原理及其评价如表1所示。　　直接法例如显微镜法。该法直接、直观和可靠，可以直接得出孔径的数量及大小，不会改变试样的原始状态，不污染损伤试样，尤其适用于薄型织物，但投影面上孔隙分布无法反映织物内部孔隙结构，因此此法只适合于规则的织物，且测试结果具有一定的随机性，代表性不足。　　对于孔隙不规则的土工布测试一般用间接法。计算法虽然通过数学模型的建立及推理，具有一定的合理性，但参数的测定也不能脱离试验。水银压入法水银有毒且危害环境，负压排水法用水作为测孔介质方便无污染，但一直存在织物亲水性的问题难以解决；泡点法可获得较好的孔径分布曲线，却没有很好的模拟实际使用情况；渗透法虽省时、可靠，却不能获得孔隙分布曲线。鉴于各方法各有优劣，目前，国内外普遍采用的为筛分法。筛分法分为干筛法、湿筛法和动力水筛法。干筛法存在静电现象，影响结果的准确性；湿筛法试验条件接近实际工作条件，但水流不易控制，操作复杂；动力水筛法则需时太长。此3种方法各有其优缺点，干筛法由于方法较成熟，经验积累多，是目前国内用得最多的方法。　　　　三、孔径测试标准　　目前，国内外已有的孔径测试的标准、试验方法及适用范围如表2所示。　　国内关于孔径测试的方法标准一共有4个，分为干筛法、湿筛法、泡点法、毛管流动孔隙仪法。其中GB/T 24219—2009适用范围限制为机织过滤布，而GTT TM 017—2010毛管流动孔隙仪法的适用范围为孔径为0.013μm～500μm的所有非织造材料，相比之下，干筛法、湿筛法的适用范围比较广泛。国内产品标准采用最多的也为筛分法，各产品标准采用的方法标准情况如表3所示。国内产品标准采用最多的为GB/T 14799—2005《土工布及其有关产品 有效孔径的测定 干筛法》，其次是湿筛法GB/T 17634—1998《土工布及其有关产品 有效孔径的测定 湿筛法》，主要在国标中采用。另外，交通部JTG E50—2006《公路工程土工合成材料试验规程》及水利部SL/T 235—1999《土工合成材料测试规程》中应用的方法均为标准自带方法，试验方法为干筛法，基本原理与GB/T 14799—2005相同。　　　　四、结论　　土工布越来越多地被用作公路、铁路、土木、水利等工程材料。孔径是土工布水力学特性中的一项重要指标，它反映土工织物的过滤性能，既可评价土工织物阻止土颗粒通过的能力，又反映土工织物的透水性，而土工布孔径的测定结果与其所选用的测试方法密切相关。目前国内外土工布孔径大小及分布测试方法各不相同，各有优缺点。因此研究土工布孔径测试方法对进一步推动土工布在工程建设中的应用具有非常重要的意义。　　　　标准集团（香港）有限公司为您提供土工布孔径测试试仪产品的详细参数,价格行情；提供土工布孔径测试试仪配件、维修、校准等各项服务，公司雄厚的实力、合理的价格、优良的服务与多家企业建立了长期的合作关系。织物测试仪机设备物美价廉,欢迎来电咨询。 更多关于 土工布孔径测试试仪：http://www.standard-groups.cn/

2009年7月1日，北京精微高博JW-BK型静态容量法比表面积及孔径分析仪，荣获了中国计量科学研究院的测试证书【见附件】。中国计量科学研究院测试依据是国家标准GB/T21650.2 第二部分 气体吸附法分析介孔和大孔以及GB/T19587 气体吸附BET法测定固体物质比表面积，用国产JW-BK型仪器测定美国特制的孔径标准样品，测试结果充分证明了国产JW-BK型仪器测量精确度高，重复性好，标志着其性能已达到国际先进水平，完全可以代替进口。 在中国，本次检测是对国产孔径分布测试仪器的首例检测，无疑是对JW-BK型比表面积及孔径分析测试仪质量的有力鉴证,也是对那些故意攻击国产比表面积及孔径分布仪技术不过关、不成熟人们的迎头一击。 【附件】测试证书 www.jwgb.cn/Products.Asp

为推动中国国产仪器的发展，了解中国国产仪器厂商的实际情况，促进自主创新，向广大用户介绍一批有特点的优秀国产仪器生产厂商，仪器信息网自2009年1月1日开始，启动“百家国产仪器厂商访问计划”；2009年7月3日，仪器信息网工作人员走访参观了中国氮吸附仪的开拓者、比表面及孔径分布测试仪专业制造商-北京精微高博科学技术有限公司，精微高博公司总经理古艳玲女士、总工钟家湘教授热情接待了仪器信息网到访人员。 　　北京精微高博科学技术有限公司，以北京理工大学为技术背景，是北京科委批准的高新技术企业，专业生产氮吸附比表面仪及孔径分布（孔隙率）分析测试仪。 　　 　　精微高博公司总经理古艳玲女士、总工钟家湘教授 　　钟家湘教授首先介绍到：“中国动态氮吸附仪研制历史要追溯到上世纪70-80年代，如当时中科院化学所与北分厂研制ST-03比表面与孔分析仪、中科院大连化物所研制BC-1比表面仪等代表了我国第一代动态氮吸附仪，但是由于技术上不很成熟、以及没能持续创新，未能在市场上普遍推广应用。”随着超细粉体，特别是纳米材料的发展，对于粉体材料表面特性的表征与测量越来越重要，比表面及孔径分布分析测试仪的需求日益增大，北京精微高博承担起这份重任。 　　早在2000年，精微高博公司学术带头人、北京理工大学知名材料专家钟家湘教授主持完成新型动态氮吸附仪样机的研制，开创了二十一世纪中国氮吸附仪的新局面；历经二年时间的技术积累，2003年，JW-04型氮吸附比表面测试仪成功推向市场； 　　2004年，精微高博研制成功动态BET比表面仪，填补了国内空白，在BET测试方法上开始与国际接轨； 　　2005年，研制成功动态常压单气路孔径分析仪，实现了动态氮吸附仪在技术与应用上的重大突破，至此，精微高博公司形成了具有完全自主知识产权的动态氮吸附仪完整的系列产品。 　　为了追赶国际先进水平，在努力研发动态氮吸附仪的同时，精微高博一直关注国际上静态容量法比表面及孔隙率的发展，经过近两年的努力与千百次实验，2007年中国独有的静态容量法比表面积及孔径分析测试仪JW-BK和JW-RB系列研制成功，其性能已经达到国际先进水平，钟教授评价说：“这标志着中国比表面积及孔隙率分析测试仪的技术水平步入国际先进行列；精微高博的成功，完全是坚持走自主创新道路的结果。” 　　另外，精微高博多年来一直参与中国比表面积和孔隙率分布标准的技术讨论，参加了国家比表面标准物质研制的标定工作，尤其在2008年，精微高博被遴选为参加“国家比表面标准物质标定测试”唯一国内生产厂商。 　　 　　JW-RB系列静态容量法BET比表面仪 　　 　　JW-BK系列静态容量法比表面及孔径分析仪 　　 　　JW-004A型动态氮吸附BET比表面仪 　　 　　JW-K型动态比表面及孔径分析仪 　　 　　仪器调试现场 　　古艳玲总经理充满自信的说：“我们的研发核心技术团队由教授、博士、硕士、高工及各种配套专业人才组成，以富有朝气的年轻人为主，在理论研究深度、自主研发能力、设计制造水平、解决实际问题能力等方面，在中国是首屈一指的。” 　　“另外，我们建立起完善的产品质量控制体系和售后服务体系，在不断完善现有产品同时，根据客户需求反馈，积极研究开发材料物性测试相关新设备，并为我们的用户提供测试整体解决方案。” 　　 　　访谈现场 　　目前，精微高博公司生产的氮吸附仪产品在国内用户数量逐年增长，用户群覆盖国家建筑材料认证中心、北京建筑材料科学院检测中心、北京大学、中国科技大学、华东理工大学、武汉大学、四川泸天化集团有限公司、深圳比亚迪股份有限公司、河北风帆股份有限公司、宁夏东方铝业股份有限公司等国内400余家企事业单位；从2006年底开始，公司新型孔径分布测试仪，已经走出国门，远销波兰、日本、伊朗、南非、巴西、蒙古、朝鲜等国家。 　　附录1：北京精微高博科学技术有限公司 　　http://jwgbcn.instrument.com.cn 　　http://www.jwgb.cn/ 　　附录2：精微高博公司总工程师——钟家湘教授简介 　　钟家湘，北京理工大学材料系教授，历任教研室主任、材料科学研究中心副主任、校学术委员会委员等，曾任中国材料研究学会第一、二届副秘书长； 　　发表专著6册，学术论文70余篇，科研成果曾获中国科学院科技进步二等奖、国家科技进步三等奖、机械委科技进步二等奖、北京理工大学科研成果奖等； 　　从1998年开始，主要从事纳米材料应用开发，先后主持技术研发项目12项，大部分已经实现产业化，并取得发明专利三项。