武汉岩土所新型土工格室材料研发取得进展

  • 文/武汉岩土所 图/武汉岩土所 (中国科学院武汉岩土力学研究所)
  • 创建于 2022-01-17
  • 177

  土工格室是一种三维蜂窝立体结构状土工合成材料,自上世纪70年代由美国陆军工程兵团研发以来,土工格室在加固路面基层、软基处理、加筋挡墙等工程中得到了广泛应用。目前商用土工格室原材料多为高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)和聚酯(PET)。三者各有利弊,HDPE和PP材料的抗拉及抗蠕变性能较差,PET材料耐碱性差、易水解,适用性受限。目前国内外研究人员均研发出不同的节点形式,用以改进土工格室。但在服役状态下,格室片材的长期变形才是决定工程服役年限的关键性因素。

  因此,为提高土工格室片材的抗拉及抗蠕变性能,中国科学院武汉岩土力学研究所路基工程学科方向组对HDPE原材料进行了改性实验,通过添加工程塑料和相容剂,使用双螺杆挤出机进行格室片材的制作,研发出聚合物共混型土工格室(PBG)。在研发过程中,使用了SEM对聚合物的相容性进行分析,筛选出三种最佳配比。随后,将PBG与HDPE土工格室进行了抗拉及抗蠕变测试,其中,蠕变实验采用了ASTM D6992的等温阶梯法(SIM),实现了对格室片的加速蠕变实验,可成功预测材料寿命至50年以上。实验结果表明,这种新型土工格室材料的抗拉性能和抗蠕变性能显著增强,而其成本仅提高10%~20%。在工程应用中,可根据工程等级选择合适的聚合物配比,显著提高加筋土结构的强度及稳定性,延长其服役年限。

  研究工作得到了国家自然科学基金(42077262, 42077261, 41972294)的资助。相关研究成果均发表在中科院一区Top期刊Geotextiles and Geomembranes上,博士研究生赵阳为论文第一作者,卢正研究员为通讯作者。

  论文链接:

  1、 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0266114421000145

  2、 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0266114421000844 

责任编辑:李暄妍