土工布磨损试验仪

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/

前言： 20世纪90年代，人们认识到超高分子量聚乙烯（UHMWPE）磨屑引起的骨溶解是髋关节假体的主要失效模式，人工关节制造商致力于改善材料性能和优化假体设计，推动了髋关节假体体外磨损试验标准方法的建立和发展。 随着科技的发展，现在的人工骨关节摩擦磨损试验都是用摩擦磨损分析仪完成，但现有的摩擦磨损分析仪中用于固定人工骨关节的结构在使用时极其不便，由于人工骨关节使不规则形状，所以现有的固定结构在进行固定时会出现松动情况，一旦人工骨关节在做摩擦磨损试验时出现晃动或松动，就会导致试验结果不准确，现在急需一种人工骨关节摩擦磨损试验装置来解决上述出现的问题。 2022年6月，凯尔测控试验系统（天津）有限公司推出了一款多功能关节磨损试验系统，基于模拟步行的受力和运动的体外磨损试验标准（ISO14242）可实现测试多种关节置换以及生物关节标本的磨损和寿命耐久性测试，还可以测试多轴载荷条件导致的种植体失效模式。这款设备是一款多功能的关节摩擦磨损试验机设备，可实现垂直轴向加载、水平往复、三轴旋转 的动作，其先进的控制能力和扩展的运动范围，更准确的模拟关节运动。全髋关节的磨损 ISO 14242-1/YY/T 0651.1 、 ISO 14242-2/YY/T 0651.2 、 ISO 14242-3/YY/T 0651.3 全膝关节的磨损 ISO 14243-1/YY/T 1426.1 、 ISO 14243-2/YY/T 1426.2 、 ISO 14243-3/YY/T 1426.3凯尔测控公司介绍 凯尔测控是一家专业从事开发、生产、销售各类力学试验系统的国家高新技术企业，自2008年成立以来一直致力于发展新的测试方法。先后与清华大学、北京大学、中科院金属所、中国工程物理研究院等国内著名高校、科研院所建立密切合作，持续在航空、航天、核电等关键领域进行技术研发与投入。公司拥有各类力学性能试验机四个系列四十余个品种，主导产品电磁式疲劳试验系统、原位力学试验系统、原位双轴力学试验系统、拉扭多轴疲劳试验机等测试系统打破国外设备的垄断。凭借着过硬的技术、性能优良的产品和专业妥善的服务，凯尔测控赢得了众多用户的信赖。 　　在发展过程中，凯尔测控始终坚持以用户需求为导向，以市场发展为指引，以技术创新为动力，力求不断推出实用、好用、易用、耐用的仪器设备，为客户提供成熟的解决方案。近日，凯尔测控新品再度来袭，为医学科研用户带来了新体验。

随着人类社会步入高龄化阶段，骨与关节损伤成为人们生活中常见的疾病之一。各种与高龄有关的关节疾病，如大腿骨骨折、关节炎等病症，将会大量发生，因此对人工关节的需求也会日益增加。目前广泛采用人工关节置换术来解决这一问题，但置换关节的使用寿命有限，而且人工关节材料在运动过程中会产生较大的摩擦磨损，置换关节因摩擦磨损产生的磨屑会引起置换关节的晚期松动，最终导致关节置换失败。因此，研究具有优异摩擦磨损性能的人工关节置换材料具有重要的现实意义，而研制出能够模拟人体关节真实运动的摩擦试验机成为研究的关键。 目前，全球已有约 3000 万人植入了人工关节，每年的置换量约为 200万例，仅在美国，每年大约有 50万人进行关节置换手术。针对全球的这一情况，联合国世界卫生组织将21 世纪第一个十年定为“骨和关节十年"。关节疾病同样是中国人群中的高发病率病种。《中华骨科杂志》6月16日发表一篇题为《关节外科的未来》的论文，提到：2019年我国的人工髋、膝关节置换手术量已经超过了90万例，且仍在以接近每年20%的速度快速增长。目前要求人工髋关节在人体内工作 30年或更长时间[3]，于是新的问题出现了。如同Mallory所言:“所有的人工髋关节最终都会失败，这是一个患者寿命与假体寿命的赛跑。"因此，加强研制人工关节置换技术，提高置换关节的使用寿命，具有现实而深远的意义。 人工关节置换手术的成功与否，与关节置换材料的性能有着不可分割的关系。从临床医学来看，作为人工关节置换用的人工关节作为一种植入器官，其制作材料一般应满足以下几点要求:1)生物相容性好。要求人工关节材料和人体组织接触后，在材料一组织界面发生一系列相互作用后最终被人体组织所接受，且材料对人体的正常生理功能无不良影响，无毒，无排异反应 2)生物力学相容性好。植入材料和所处部位的生物组织弹性形变特性要相匹配，在负载情况下，人工关节假体与其接触的组织所发生的形变要彼此协调 3)生物结合性能好。要求人工关节材料与周围骨组织结合良好，使用过程中不发生相对移动和下沉 4)材料要具有一定的可降解性，可以逐渐被人体再生骨组织所替代:5)优良的生物摩擦学性能。要求材料的摩擦系数低，耐磨损能力强，磨损颗粒生成率低，以保证置换关节有较长的临床寿命 6)良好的耐腐蚀、耐疲劳性能。要求植入假体在体内所发生的组织反应不引起材料的劣化，反复承受交变应力不会引起材料的破损。为了提高人工关节置换手术的成功率、延长置换关节的使用年限，国内外研究人员对于人工关节材料的摩擦磨损性能开展了大量的研究工作。 凯尔测控试验系统（天津）有限公司推出了一款多功能关节磨损试验系统，基于模拟步行的受力和运动的体外磨损试验标准（ISO14242）可实现测试多种关节置换以及生物关节标本的磨损和寿命耐久性测试，还可以测试多轴载荷条件导致的种植体失效模式。这款设备是一款多功能的关节摩擦磨损试验机设备，可实现垂直轴向加载、水平往复、三轴旋转 的动作，其先进的控制能力和扩展的运动范围，更准确的模拟关节运动。全髋关节的磨损 ISO 14242-1/YY/T 0651.1 、 ISO 14242-2/YY/T 0651.2 、 ISO 14242-3/YY/T 0651.3 全膝关节的磨损 ISO 14243-1/YY/T 1426.1 、 ISO 14243-2/YY/T 1426.2 、 ISO 14243-3/YY/T 1426.3凯尔测控公司介绍 凯尔测控是一家专业从事开发、生产、销售各类力学试验系统的国家高新技术企业，自2008年成立以来一直致力于发展新的测试方法。先后与清华大学、北京大学、中科院金属所、中国工程物理研究院等国内著名高校、科研院所建立密切合作，持续在航空、航天、核电等关键领域进行技术研发与投入。公司拥有各类力学性能试验机四个系列四十余个品种，主导产品电磁式疲劳试验系统、原位力学试验系统、原位双轴力学试验系统、拉扭多轴疲劳试验机等测试系统打破国外设备的垄断。凭借着过硬的技术、性能优良的产品和专业妥善的服务，凯尔测控赢得了众多用户的信赖。　　在发展过程中，凯尔测控始终坚持以用户需求为导向，以市场发展为指引，以技术创新为动力，力求不断推出实用、好用、易用、耐用的仪器设备，为客户提供成熟的解决方案。近日，凯尔测控新品再度来袭，为医学科研用户带来了新体验。