土工合成材料主要是指以高分子聚合物(聚乙烯、聚丙烯等)为原料的土工织物、土工格栅、土工网、土工膜、以及土工复合材料等,可广泛用于交通运输、堤坝水利、岩土工程和环境保护等领域。目前在国际上土工合成材料已被称为继水泥、钢材、木材之后的第四建材,被众多的国家和技术组织收入技术规范之中。 因土工合成材料系由高分子聚合物制成,其性能易随环境因素而变化,它的耐久性能否满足要求是工程界普遍关心的问题。目前土工合成材料的设计预期寿命往往大于50年,但缺乏有力的试验证据,因而如何准确地预测其使用寿命已显得越来越重要。而由于该材料应用历史较短,原始数据极少,只有通过室内加速氧化老化试验,使土工合成材料内部结构和性能都产生衰变,以取得科学数据。可是目前常规的加温氧化降解试验的试验周期长达10年以上,短期内难以得到材料老化数据来进行有效的寿命预测模型分析。 目前在美国GSE衬垫技术公司(GSE Lining Technology,Inc)担任土工合成材料技术经理的李梦佳博士,自2001年以来先后在美国费城的土工合成材料研究所和GSE休斯敦总部的研发试验室进行土工合成材料抗老化研究,成功地将第二加速参数和高压氧气环境引入了氧化降解加速试验,通过与恒温箱环境配合使用,使氧化试验周期从8-10年减少到1-2年,从而积累了大量有效数据。在此基础上,李梦佳博士采用了一种Arrhenius改进模型以模拟环境温度和氧分压对材料氧化降解的交互影响的方法,成功预测了多种土工合成材料抗老化性能和使用寿命。该研究项目进一步的加速降解试验,将探索氧化对土工合成材料聚合物微观结构的直接影响。
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