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土工膜在工程项目中的持久性能

文章出处:admin 人气:发表时间:2017-09-25 08:38

    土工合成材料尽管如前述已在库、坝等水利工程上得到广泛的应用,但对土工合成材料在水利工程中的耐久性问题尚有疑虑。土工合成材料的耐久性包括很多方面,主要指对紫外线辐射、温度变化、化学与生物侵蚀、干湿变化、冻融变化和机械磨损等外界因素变化的抵御能力。土工合成材料的耐久性主要与聚合物的类型及添加剂的性质有关。
    土工织物应用于岩土工程,需要可靠的耐久性。而耐久性又与其老化特性直接相关。由高分子聚合物制成的土工合成材料暴露于自然环境下,在日光、水、氧、热等作用下将会产生老化—聚合物发生降解的化学过程。降解的实质是:断链;交联;分子链结构的改变;侧基改变及其综合作用。自由基常是一个活跃的中间产物,作用的结果都是聚合物分子结构发生变化,致使土工合成性能逐渐变差。这是土工合成材料老化的内在原因。
土工织物的耐久性影响土工织物耐久性的外界因素,可分为物理因素、化学因素和生物因素。土工膜主要有日光、氧、臭氧、热、水分、工业有害气体、机械应力和高能辐射的影响及微生物、生物的破坏等等,而其中最重要的是阳光中紫外线辐射的影响。紫外线辐射强度,随太阳辐射强度变化而变化,又因地理位置不同而不同。土工织物的老化速度与日光辐射的强度、温度、湿度、聚合物原材料的种类、颜色、添加剂、外加材料、织物的结构形式及使用的具体环境条件都密切相关。
土工膜
    1、土工织物的老化表现
    (1)外观变化:发粘、变硬、变软、变脆、变形以及变色等;
    (2)物理化学变化:相对密度、导热性、熔点、透光率、分子量、耐热性和耐寒性等变化;
    (3)机械性能变化:抗拉强度、剪切强度、弯曲强度、冲击强度、延伸率、模量以及弹性等改变;
    (4)电性能变化:绝缘电阻、介电常数等变化。
    2、国内外在土工织物老化及耐久性方面的一些试验研究资料
    1958年在美国佛罗里达州大西洋海岸的护岸上首次使用聚氯乙烯机织型土工织物,27年后取样检查,’其性能仍十分良好。1970年在法国修建的法拉克罗斯土坝,所使用的涤纶针刺无纺织物(作护坡垫层))6年后取样检查,·断裂强度仅减少8%。法国修建的一些工程,大部分采用涤纶无纺土工织物,12年后取样检查,绝大部分强度减少不到30%。西德汉诺威大学的试验,在有保护设施的情况下,经过15年,涤纶强度减少不到5%,丙纶不到10%,而且老化的速度随时间有明显的减慢趋势。研究结果认为,在合理使用条件下,土工织物的寿命与传统的
材料一样长。日本Unitika公司将土工织物放入水中,使其承受一5 ^-20℃的温度变化,冻融期为6小时,冻融次数达600次,然后使其在空气中干燥后,再在一5℃及20 "C条件下测定其强度及延伸率。实验结果,强度及延伸率变化不大。将土工织物分别在日光下及埋入约40cm深的地下,经过一段时间后取出,测定其在干燥下的抗拉强度及延伸率。埋在土中的土工织物强度变化很小,在日光下的变化很大。江苏省江都水利工程管理处江都西闸用聚丙烯机织物进行软体排防冲,对水下使用7年取样试验新旧对比,织物强度与新料相差为士0.5%^-1%之间,基本无变化。香港土工织物中心的技术人员将六种无纺织物放在屋顶上,让其直接暴露在大气中,1982年将收集到的土工织物样品放在木制框架上,使其面向南方并倾斜450,经8周在试验的气候状况下,采用握持拉伸试验确定暴露土工织物在强度方面的老化情况,大多数织物在试验期间损失为巧%。辽宁水电科学研究所对涤纶无纺织物和聚丙烯机织物进行老化试验,试验包括室外和现场试验,最长达31个月,并得出如下结论:
(1)暴露在日光下的土工织物老化速度异常快,一般最多只能使用一年,而埋在土内或在水下,即有覆盖保护下的土工织物,土工膜老化速度将缓慢得多,且随时间的增长,有明显减慢趋于稳定的趋势;(2)我国目前应用较广泛的丙纶、涤纶和聚乙烯三种化纤合成材料织物,丙纶老化速度快,涤纶和聚乙烯老化速度慢,相差近一倍;(3)对于同一种化纤的土工合成材料,在相同使用条件下,白色和浅色的老化快,深色和黑色的老化慢;扁丝、薄型的老化快,圆形丝、厚型的老化慢。www.tugongmo.vip
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