水工程地质缺陷处理的国外标准概述

8.1《喷射混凝土试验——用直接拉伸法测定泥芯的粘结强度》简介^[1]

BS EN 14488-4：2005《喷射混凝土试验——用直接拉伸法测定泥芯的粘结强度》标准是英国标准协会（British Standards Institution—BSI）推荐的，可作为水工程地质缺陷锚喷支护相关规范的补充。

该标准主要包括下列内容：

第1部分：抽样新拌硬化混凝土。

第2部分：新浇注喷射混凝土的压强。

第3部分：纤维加筋梁样品的抗挠强度（包括其峰值强度、极限强度及剩余强度）。

第4部分：用直接拉伸法测定的泥芯粘结强度。

第5部分：测定加筋厚板样品的能量吸收能力。

第6部分：地基混凝土厚度。

第7部分：纤维加筋混凝土的纤维含量。

上述内容在欧洲EN 14488喷射混凝土试验标准里都有。

根据CEN/CENLEC国际规定，下列国家要执行这个欧洲标准。这些国家是：奥地利、比利时、塞浦路斯、捷克共和国、丹麦、爱沙尼亚、芬兰、法国、德国、希腊、匈牙利、冰岛、爱尔兰、意大利、拉脱维亚、立陶宛、卢森堡、马耳他、荷兰、挪威、波兰、葡萄牙、斯洛伐克、西班牙、瑞典、瑞士、英国。

EN 14488-4：2005标准由混凝土和混凝土产品技术委员会（CEN/TC 104“Concrete and related products”）编写。

本欧洲标准阐述了一个室内直接拉伸试验的方法。该方法用以测定喷射混凝土与混凝土衬底（或测试岩石）界面间拉伸粘结强度。粘结强度的定义是两层混凝土之间传递张力的能力。粘结强度是按极限拉力除以泥芯受力横断面面积来计算的。泥芯是从带有一部分混凝土（或岩石）衬底的喷射混凝土层中钻取的。

（1）试验原理。一个直径为50～100mm，长为大于2倍直径的泥芯，是从喷射混凝土层和混凝土（或岩石）衬底中钻取的。泥芯的横向截取要求：粘结区在测试样本的中间，其长度为2倍直径；然后将钢帽胶结在泥芯底端表面，给泥芯加压直到它断裂为止。根据试验中取得的数据，可评定泥芯的断裂性质，其断裂可分属为下列两种情况之一：

1）断裂面在粘结区，且该粘结区的实际粘结强度已知。这也包括层面间没有粘结的特例。

2）断裂面不完全在粘结区，即粘结强度大于试验取得的极限应力值。

（2）试验设备。

1）拉伸试验机。二级（或者更好的）拉伸试验机测量应力精度与EN 10002—1中要求的一样，均可以达到±2%的精度，在（0.05±0.01）MPa/s的范围内，可以调控应力的增加。

2）石板锯和平面磨床。

3）钢帽。钢帽直径等于泥芯直径（容许误差为±1mm），厚度至少为0.4倍的钢帽直径。其一面被胶结，表面不平整度要求在±0.05mm的范围内；另外一面安装了可以施加轴向荷载（与钢帽平面垂直）的装置。另一个情况，如果钢帽能够通过一个万向节连接试验机，那么它可用一个钢帽。4）胶结钢板和混凝土的粘结剂。

5）水容器。温度调节装置将水容器内温度控制在20℃±2℃。

（3）试验程序。

1）泥芯钻取。试验样本按照EN 12504—1从喷射混凝土中钻取。

2）试验样本制备。

样本直径（见附图8.1），应该按如下要求选择：

①样本直径至少是喷射混凝土最大颗粒尺寸的4倍；

②样本高度应该等于2倍直径；

③样本直径不大于4倍喷射混凝土层厚度；

④从样本两端中的任一端到胶结面的平均距离至少是0.5倍直径。

泥芯两端表面应当磨平，以达到EN 12390—1所要求的平整度。按照制造厂家说明书，钢帽与泥芯胶结时，两者中心的误差为±1mm。

如果没有其他详细说明，样本应水护，仅在其端部与钢帽配置胶结时才停止养护。在这期间，为了不让样品风干，应该用湿麻布或其他代替品把它养护起来。

3）试验。当喷射混凝土层至少达到28d龄期时，才开始进行试验。除非有其他的说明。

每个样本将按照下面的程序进行试验：试验样本的横断面面积将根据EN 12390—1介绍的测量方法确定下来。轴向加荷时，荷载中心与泥芯中心两者的误差为±1mm。

拉力以（0.05±0.01）MPa/s的速度持续施加。记录最大拉伸荷载。如果裂缝发生在胶结接合处，标注此时的拉力，并将样品按照上面描述的方法重新胶结。

延伸到胶结区的裂缝比例预计达到将近10%。

粘结强度按照最大荷载除以横断面面积来计算。

（4）试验精度。目前没有这个试验的精度，见附图8.1。

附图8.1中，h为泥芯高；d1为钢帽直径（等于d±1mm）；d为泥芯直径；F为轴向荷载（施加在泥芯重心上，偏差±1mm）；1为钢帽；2为粘结面。

（5）该标准参考的相关标准。

附图8.1　试验样品横断面几何尺寸

1）EN 10002—1，金属材料——拉伸试验——第一部分：在常温中的测试方法。

2）EN 12390—1，硬化混凝土测试——第一部分：模型形状、尺寸及其他要求。

3）EN 12504—1，现场混凝土测试——第一部分：泥芯样本——测试、检测、压力试验。

（6）试验结论。如果有80%裂缝穿过粘结区，所对应的拉力会被记录为粘结强度。反之，所对应的拉力被认为是粘结强度的下限。

（7）试验报告内容。

1）试验室名称和地址；

2）报告日期和识别号码；

3）试验样品鉴别；

4）按标准试验得出的偏差；

5）通过研磨的调整细节；

6）试验日期；

7）龄期；

8）最大拉伸荷载（精确到0.01kN）；

9）横断面面积（精确到1mm2）；

10）拉伸粘结强度（精确到0.05MPa）；

11）预计粘结面积（精确到10%），失效模式（衬底、粘结或喷射混凝土）；

12）试验结果、均值和特殊值；

13）影响结果评估的其他信息；

14）公示试验技术责任人，以确保试验能依照本规范来执行。

8.2　水工程地质缺陷防渗的欧洲土工合成材料生产控制标准附录

8.2.1　附件A　规范：工厂生产控制

A.1　工厂生产控制方案

这些与控制系统相关的工厂生产控制手册条文是根据合同条款形成的。工厂生产控制的单一的步骤在检查清单中列出。

注意：制造商在运行符合EN ISO 9001：2000的质量体系时假定满足附件A的要求。

A.1.1　产品设计

A.1.1.1　制造商应描述产品设计要求和标准是如何鉴定、检查、控制和更新的。

A.1.1.2　制造商应描述从产品设计到内部生产，以及外部转包合同商传递、交流的信息。

A.1.2　生产

A.1.2.1　原材料与刚进材料：制造商应规定原材料或刚进材料的接收标准及其用于运行确保满足这些要求的程序。

A.1.2.2　生产过程：工厂及生产过程的相关特点应规定，给出检验、检查、测试的频率及生产过程中设备和工作所要求的标准或准则。当标准及准则没满足要求时所采取的措施应记录。这些记录可供相关人员检查时利用。

A.1.3　成品

A.1.3.1　成品测试：样品尺寸、取样频率、所获的结果都应记录。这些记录可供相关人员检查时利用。

A.1.3.2　替换测试：根据标准测试何处采用替换测试，替换测试的细节、程序及其相对标准测试的校正均应记录并供相关人员检查时利用。

A.1.3.3　设备：对测试结果有影响的测试设备应按可查的国家或国际标准校准。

制造商应有或有可利用的装置、设备和人员，以便进行必要的检验和测试，也可通过与一个或一个以上的拥有这种技能和设备的组织或个体达成转包合同协议以满足这个要求。

为证实产品符合其技术规范的要求，制造商应校准或检验测量或测试设备并保持其处于良好的运行状态，无论这个设备是否属于他。

根据标准或制造商的测试程序，规定的测量或测试装置应进行适当的调整。

设备应用于符合规范所参考的规范或测试参考系统。

A.1.4　适用于A.1，A.2，A.3（在恰当的地方运用）

A.1.4.1　记录：日期、工厂产品控制过程中检验、检查及测试的细节和结果应正确记录。这些记录应保留10年。

产品说明、生产日期、采用的测试方法、测试结果以及接受或否决的准则应在执行这个检验、负责控制的人员的签名下记入。

A.1.4.2　成果评价：决定相应的产品是否符合产品的要求及产品已宣告的标准的特性和变量能统计地解释何处是可允许的和能应用的、检验、检查及测试的结果。

A.1.4.3　跟踪能力：跟踪系统和设计控制，刚进的材料及原料的使用应在手册中给出。成品库存控制应在手册中给出。

A.1.4.4　不合格原料和产品的纠正措施：当刚进原材料或成品不合格时，应立即记录所采取的措施。这些措施包括以下步骤：纠正缺陷，需要时修改手册，识别、隔离有缺陷的原材料或刚进原料、成品以及决定这些有缺陷的原料及成品是否丢弃或在认可的系统下再具体说明。

A.1.4.5　人员：制造商应确保涉及生产过程的人员经过合格的培训。技工的作业说明及其责任应在手册中给出。

A.1.4.6　质量管理：确保以上要求起作用的措施应在手册中给出。

A.2　工厂生产控制系统评价检查清单

注意：这个检查清单开发用于CE标记，但也可用于自愿认证系统。

A.2.1　总则

一个工厂生产控制系统仅仅只能应用于一个生产点。假设儿条生产线在同一地点，所有的生产线都要检查、核对。

可考虑质量管理系统的认证机构审计的结果，但这样的认证不是强制的。

工厂生产控制应涉及同一个生产点生产的指定的产品系列。工厂生产控制的每一个产品应被明确地鉴定。在已涉及的产品系列中增加新的产品，生产者应呈递新产品最初类型的测试，测试结果作为工厂管理系统的附加部分。在下一个跟踪检查中这应被考虑进去。在新的生产过程中制造商应申请新的检查访问。(www.chuimin.cn)

跟踪检查不少于一年一次。

在这个检查清单上的所有的问题在首次检查访问和每一次的跟踪检查中都应被检查。

A.2.2　检查清单

标有“E”的条款被认为是最最重要的，例如，如果这个要求没有实现，须立刻采取纠正措施。

这个评价可得出A型、B型、C型三种注释。

A型：及时纠正措施是需要的；

B型：纠正措施应在三个月内实行；

C型：纠正措施应在下一次检查访问前实行。

如果B型注释在预期的时间内没有得到纠正，就变成A型（见附表A.1）。如果C型注释在预期的时间内没有得到纠正，就变成B型（见附表A.1）。

附表A.1　检查评价

续表

续表

续表

续表

8.2.2　附件B　规范：耐用性方面

B.1　风化

风化在此应用中无重大关系除非用于工程中的土工织物及其相关产品首先露天使用然后再被覆盖。例如：随挖随填结构。

对可能暴露风化的情形，土工织物及其相关产品应根据EN 12224通过加速风化测试，除非这些产品在设置的当天就被覆盖。测试结束后产品所保留的强度及产品具体的应用将决定在某个场所材料可以暴露的时间。最长的暴露时间在附表B.1中给出。长时间暴露的原料有必要进行延时测试。

附表B.1　最长暴露时间

①　根据在欧洲的季节和地点超过4个月的暴露时间也可能允许。

没有进行风化耐力测试的土工织物及其相关产品应在1天内覆盖。

系列产品中，除其单位面积质量不同的同源成品中，最初只有单位面积质量最小的产品应接受这些测试。测试结果可用于本系列的其他产品，除非他们已分别被测试。

产品资料应声明：设置后在（期间）内覆盖。

B.2　要求的使用寿命达5年

土工织物及其相关产品：由聚酯（聚乙烯对苯二酸盐），聚乙烯，聚苯烯，聚酰胺6或聚酰胺6.6，或这些成分的化合物组成。不包含使用后回收利用资料。

可以认为至少有5年有足够耐力的使用期限，假如用于：

·非加固及长期强度不是一个重要参数的应用中。

·pH值介于4～9之间的自然土壤中（按照ISO 10390确定），以及土壤温度小于25℃。

产品资料上应声明：在pH值介于4～9之间且土壤温度小于25℃的自然土壤中，在非加固应用中，预测使用的最短时间是5年。

B.3　要求使用寿命达25年

B.3.1　总则

土工织物或其相关产品：由聚酯（聚乙烯对苯二酸盐），聚乙烯，聚苯烯，聚酰胺6或聚酰胺6.6，或这些成分的化合物组成。不包含使用后回收利用原料。

可以认为至少有25年的使用期限，假如用于：

·pH值介于4～9之间的自然土壤中，（按照ISO 10390确定），以及土壤温度小于25℃以及假定其通过B3.2中相应的测试。

由一种以上的聚合物组成的土工织物或其相关产品应分离成各个组成部分且这些成分应通过B3.2中相应的测试。如不可能，土工织物或其相关产品应通过B3.2中所有的相应的测试或按B.4陈述的那样分别评价。

产品资料上应包括以下内容：在土壤pH值介于4～9之间且土壤温度小于25℃的自然土壤中，预测耐用的最短时间是25年。

附加以下陈述之一：“产品（状态产品如B3.2所描述的）已通过以下测试（状态测试和结果）”，或者“在使用经验的基础上，如在（根据B3.3状态相关文件）中记载的”。

注意：这个附件没有提到由于低土壤温度而造成的力学特性的变化（低于0℃），也没提及冰冻土壤对产品的影响。

系列产品中，除其单位面积的质量不同的同源成品中，最初只有单位面积质量最小的产品应接受B.3.2.1至B.3.2.4中的测试。如果本产品通过了测试，可认为本系列的其他产品也通过了测试。

B.3.2　特定材料的测试

B.3.2.1　聚酯的测试

仅仅由聚酯（聚乙烯对苯二酸盐）组成且不包含使用后回收利用的材料所组成的土工织物或其相关产品应依照ENV12447测试其对内部水解的耐力。最小保留强度的百分比应为50%。

注意：满足这个要求的土工织物或其相关产品估计25年后在饱和土壤中具有以下最小保留强度：

·25℃：95%。

·30℃：90%。

·35℃：80%。

B.3.2.2　聚丙烯的测试

仅仅由聚丙烯组成且不包含使用后回收利用的材料所组成的土工织物或其相关产品应依照ENV ISO 13438测试其对氧化的耐力。最小保留强度的百分比应为50%。

B.3.3　基于使用经验基础上的供选择的程序

如果测试可以省略且在本处有令人满意的经验证明记载，对任何土工织物或其相关产品及B3.2中特别规定的应用条件，25年的使用期限可如下说明：

·处于相似的地皮条件［在B.3.1的准则（评价）内］。

·原材料及生产技术保持不变的土工织物或其相关产品。

·使用相同的纱线和聚合物且采用类似的生产技术的产品。

B.4　其他土工织物、土工织物相关产品或其使用条件

对原材料和使用环境而言，土工织物或其相关产品应根据其计划的使用条件而评价其耐用性。这个测试包括依照EN 12225对微生物耐力的测试并特别可用于以下任何一种情形：

·使用寿命长于25年。

·土壤温度大于25℃。

·用于受污染的土壤中，尤其存在铵盐。

·不同聚合物的化合物且不能按B.3.2进行测试的复合结构。

·使用后再回收或再生的材料。

·暴露于高酸性或碱性环境的土工织物或其相关产品。

处于恶劣的环境或使用期限长于5年的情形，如无长期耐用性的特别验证，建议不要使用后再回收的聚合物。应确保聚合物的成分和来源。暴露于pH＜4或pH＞9的土壤中的土工织物或其相关产品的评价应包括ENV ISO 12960所定的测试。如果pH＜4应采用方法A；如pH＞9应采用方法B。在以上两种情况下，所保留强度的百分比要大于50%。当地地皮条件应能说明测试结果。

注意：对于加固工程的应用，可能需要进一步评价以预测产品在使用年限内其强度的损失，以及获取加固的土壤设计中部分安全因素减小的信息。在产品直接（或可能）与固体或液体废物接触的场合，根据预期的化学和温度环境，其沥出物或气体、耐用性应被评估。依照CR ISO 13434进行进一步的信息核对。

依照这个条文评价的土工织物及其相关产品应如下声明“在耐用性评价的基础上（参考文件）预计在（条件）下耐用时间超过（期限）年。”

注意：附件D展示了耐用性评价过程的流程图。

8.2.3　附件C　增进知识：特定应用中选择恰当标准指南

这一组欧洲标准用于详细说明在特别的应用或工程中与土工织物及其相关产品的使用相关的特性。然而，有时一项应用可被视为另一项应用的一部分。在这样的情况下，不确定采用什么标准。

附表C.1显示了根据应用如何选择恰当的标准。在选择过程中应采用以下步骤：

1）从附表C.1中第1列（垂直方向）选择应用类型；

2）检查第3至第6列的栏1中是否有相应的应用。

如果没有，采用引用于第2列中的标准。

如果有，采用适合应用的最先一栏与适合应用的最先一列的相交处所引用的标准。举例：

·道路内的排水地沟：第2栏及第3列适用，EN 13252应被采用；

·铁路的加固结构：第3栏及第6列适用，EN 13251应被采用；

·运河外部腐蚀控制系统：第5栏及第4列适用，EN 13253应被采用；

·地道内的公路排水：第2栏及第3列适用，EN 13252应被采用而不采用EN 13256（第2栏与第5列的相交处）；

·公路隧道的保护层：第2栏及第5列适用，EN 13256应被采用；

·支撑墙体的排水系统：第6栏及第3列适用，EN 13252应被采用。

附表C.1　根据“应用”选择恰当“标准”

注　H为结构的高度；Hc为道路及其他顾客流量区域：主要的交通荷载量区域的高度；铁路为铁轨底部与路基（地台）之间的高度差。

8.2.4　附件D　耐用性评价过程流程图

【注释】

[1]由刘运飞、部国兰编译。