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2022-01-20
顆粒在線訊：土工格室是一種三維蜂窩立體結(jié)構(gòu)狀土工合成材料，土工格室在加固路面基層、軟基處理、加筋擋墻等工程中應(yīng)用廣泛。目前，商用土工格室原材料多為高密度聚乙烯（HDPE）、聚丙烯（PP）和聚酯（PET）。三者各有利弊，HDPE和PP材料的抗拉及抗蠕變性能較差，PET材料耐堿性差、易水解，適用性受限。國內(nèi)外研究均研發(fā)出不同的節(jié)點形式，用以改進(jìn)土工格室。然而，在服役狀態(tài)下，格室片材的長期變形是決定工程服役年限的關(guān)鍵性因素。
為提高土工格室片材的抗拉及抗蠕變性能，中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所路基工程學(xué)科方向組對HDPE原材料進(jìn)行改性實驗，通過添加工程塑料和相容劑，使用雙螺桿擠出機制作格室片材，研發(fā)出聚合物共混型土工格室（PBG）。在研發(fā)過程中，研究使用SEM對聚合物的相容性進(jìn)行分析，篩選出三種最佳配比。將PBG與HDPE土工格室進(jìn)行抗拉及抗蠕變測試，其中，蠕變實驗采用ASTM D6992的等溫階梯法（SIM），實現(xiàn)了對格室片的加速蠕變實驗，預(yù)測材料壽命至50年以上。實驗結(jié)果表明，這種新型土工格室材料的抗拉性能和抗蠕變性能顯著增強，而其成本僅提高10%~20%。在工程應(yīng)用中，可根據(jù)工程等級選擇合適的聚合物配比，顯著提高加筋土結(jié)構(gòu)的強度及穩(wěn)定性，延長其服役年限。
相關(guān)研究成果發(fā)表在Geotextiles and Geomembranes上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金的資助。
圖1.新型土工格室片材掃描電鏡圖
圖2.新型土工格室片材與高密度聚乙烯抗拉性能對比
圖3.40%荷載水平下SIM蠕變曲線
圖4.40%荷載水平下蠕變主曲線
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