陸鵬飛，畢瑞奇

（1.安徽省建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)站，安徽 合肥 230000；2.安徽省·水利部淮河水利委員會(huì)水利科學(xué)研究院，安徽 蚌埠 233000）

土工布是土工合成材料的一種，由高分子聚合物合成纖維通過針刺或編織而成，通常置于土體的內(nèi)部、表面或各層土體之間。按照生產(chǎn)方法的不同，土工布分為機(jī)織土工布、針織土工布和非織造土工布。機(jī)織土工布是通過兩組長絲或扁條穿梭成的織物；針織土工布是經(jīng)過經(jīng)編工藝制備的土工布；非織造土工布有紡織針刺土工布、短纖針刺土工布和熱熔粘合土工布。其分類及特性如表1所示。

土工布的分類 表1

根據(jù)表1，機(jī)織、針織和非織造土工布都具有良好的力學(xué)性能、透水性及保土性能等優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛用于鐵路、公路、水利、港口、建筑、礦冶及環(huán)境保護(hù)等工程中，能發(fā)揮過濾、排水、防滲、分隔以及防護(hù)等作用。但是在耐久性能上，如抗老化、抗化學(xué)侵蝕、抗氧化、抗凍性能等指標(biāo)有較大差異，而土工布一般用于永久性工程中，其原料大多為高分子聚合物，在化學(xué)結(jié)構(gòu)上存在易老化的弱點(diǎn)，所以耐久性能尤為重要。本文通過土工布熒光紫外燈老化試驗(yàn)，對(duì)比試驗(yàn)前后試樣在各老化周期的強(qiáng)度，保持率及斷裂伸長保持率，強(qiáng)度保持率為老化后強(qiáng)度與老化前強(qiáng)度之比，斷裂伸長保持率為老化后斷裂伸長率與老化前斷裂伸長率之比，用百分?jǐn)?shù)表示。

1 土工布熒光紫外燈老化試驗(yàn)方法

熒光紫外燈老化試驗(yàn)是通過將試樣放置于老化試驗(yàn)箱，以給定的試驗(yàn)溫度、濕度和照射強(qiáng)度，對(duì)試樣進(jìn)行周期性的光照和冷凝試驗(yàn)，測(cè)試對(duì)比老化試驗(yàn)前后試樣的強(qiáng)度，作為耐久性能的指標(biāo)。

1.1 材料選取

對(duì)水利工程項(xiàng)目不同生產(chǎn)廠家進(jìn)場(chǎng)的土工布進(jìn)行取樣。規(guī)格為200g/m的機(jī)織土工布，針織土工布和針刺土工布（非織造土工布的一種）進(jìn)行試驗(yàn)。（所用材料均為單層未加炭黑等常規(guī)的水利工程項(xiàng)目進(jìn)場(chǎng)的土工布）

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

采用UVA-340型紫外線老化試驗(yàn)箱（自動(dòng)調(diào)光）、土工合成材料萬能試驗(yàn)機(jī)。

1.3 試樣制備

將同種生產(chǎn)工藝的土工布?xì)w類制樣，選取土工布1m作為試驗(yàn)樣品，離大樣邊緣至少整個(gè)幅寬的十分之一的距離，一塊樣裁取縱向，另一塊樣裁取橫向。試樣尺寸為長200mm、寬50mm，數(shù)量為12個(gè)，其中6個(gè)用于老化試驗(yàn)，另外6個(gè)試樣用于老化前的原始強(qiáng)度測(cè)試。對(duì)每一塊試樣進(jìn)行編號(hào)，編號(hào)標(biāo)記在非光照區(qū)域（每組試樣數(shù)為5個(gè)，余下1個(gè)為備用樣品），所有樣品置于溫度為20±2℃，相對(duì)濕度為60%±10%的環(huán)境狀態(tài)中調(diào)節(jié)24h。

1.4 試驗(yàn)環(huán)境及輻照周期

UVA-340燈管在340nm波長光強(qiáng)1.55W/m的條件下，采用8h紫外光照（光照溫度60℃）、4h冷凝（冷凝溫度50℃）的循環(huán)周期，分別持續(xù)運(yùn)行120h、168h、240h和456h。（運(yùn)行周期持續(xù)循環(huán)350h，相當(dāng)于美國佛羅里達(dá)州戶外陽光下1年的曝曬效果）。

2 土工布熒光紫外燈老化試驗(yàn)測(cè)試項(xiàng)目的結(jié)果與分析

2.1 試驗(yàn)結(jié)果及分析

通過室內(nèi)熒光紫外燈老化試驗(yàn)，不同廠家的平均試驗(yàn)結(jié)果見表2至表6。

老化前對(duì)照樣試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果 表2

120h運(yùn)行時(shí)間試樣的保持率 表3

168h運(yùn)行時(shí)間試樣的保持率 表4

240h運(yùn)行時(shí)間試樣的保持率 表5

456h運(yùn)行時(shí)間試樣的保持率 表6

根據(jù)表2試驗(yàn)結(jié)果：同等規(guī)格不同生產(chǎn)工藝的土工布，試驗(yàn)材料的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率有較大差距。非織造針刺土工布的強(qiáng)度和斷裂伸長率性能較好，普通機(jī)織和針織土工布性能差距不大，斷裂伸長率較差，三種材料的抗老化性能見表3、表4、表5、表6。

2.2 數(shù)據(jù)對(duì)比及分析

將三種試樣在不同的試驗(yàn)時(shí)間參數(shù)中得到的橫縱向拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率取平均值，通過計(jì)算得到不同運(yùn)行時(shí)間參數(shù)下的拉伸強(qiáng)度保持率和斷裂伸長保持率，運(yùn)用折線圖綜合對(duì)比，分析三種材料土工布的老化趨勢(shì)，見圖1和圖2所示。

圖1 強(qiáng)度保持率與老化時(shí)間的關(guān)系圖

圖2 斷裂伸長保持率與老化時(shí)間的關(guān)系圖

①同等規(guī)格的土工布試驗(yàn)中，非織造針刺土工布的拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長率稍高，機(jī)織和針織土工布拉伸強(qiáng)度相近，但機(jī)織和針織土工布斷裂伸長率低于非織造針刺土工布。

②三種材料的強(qiáng)度保持率都隨著老化時(shí)間的增加，材料的拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長率隨之降低，強(qiáng)度保持率及斷裂伸長保持率也隨之降低，但三種材料的老化速率不盡相同。

③350h運(yùn)行時(shí)間下，非織造針刺土工布強(qiáng)度保持率強(qiáng)于機(jī)織和針織土工布，約為70%。機(jī)織和針織土工布的保持率和老化趨勢(shì)大體相同，但老化時(shí)間超過240h后老化速率加快，表現(xiàn)出穩(wěn)定性差，抗老化性能弱于非織造針刺土工布。非織造針刺土工布在長時(shí)間光照和冷凝運(yùn)行周期下，強(qiáng)度及斷裂伸長率較穩(wěn)定，抗老化性能良好。

④350h運(yùn)行時(shí)間下，非織造針刺土工布斷裂伸長保持率強(qiáng)于機(jī)織和針織土工布，約為75%。機(jī)織土工布和非織造針刺土工布在運(yùn)行周期168h內(nèi)表現(xiàn)較穩(wěn)定，針織土工布表現(xiàn)一般；運(yùn)行周期在168h～456h內(nèi)，機(jī)織土工布老化速率加快，保持率后期明顯低于針織和非織造針刺土工布；總體針織和非織造針刺土工布保持率較好，抗老化性能強(qiáng)于機(jī)織土工布。

3 結(jié)論

根據(jù)三種土工布的熒光紫外燈老化試驗(yàn)結(jié)果，不同生產(chǎn)工藝的土工布對(duì)其抗老化性能有著一定的影響，非織造針刺土工布抗老化性能強(qiáng)于普通的機(jī)織和針織土工布。