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土工合成材料的耐久性试验研究

作　者: 郑智能
导　师: 孙家驷；凌天清；高建平
学　校: 重庆交通学院
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 土工合成材料土工布土工加筋带耐久性热氧老化光氧老化耐酸碱性尺寸效应老化指标长期强度
分类号: TU531.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
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内容摘要

论文对土工合成材料的热氧老化、光氧老化和化学耐久性进行了试验研究。研究表明土工合成材料的聚合物类型和抗老化剂为土工合成材料耐久性能的物质基础和主要的决定因素,而环境因素加快或延缓了老化速度。另外本文还创造性的提出了土工合成材料老化的尺寸效应的概念,并创造性的建立了土工合成材料老化的指标——材料的长期强度。土工合成材料在热氧老化过程中强度的改变与质量的变化无关;环境温度和氧浓度增加,材料的老化速度加快;断裂伸长率为材料热氧老化的敏感指标;加入土工合成材料中的抗氧剂的数量多少并不一定与土工合成材料的抗热氧老化性能的高低成正比,有时有相反的结果。光氧化可以使土工合成材料产生降解老化,从而使土工合成材料内部结构和性能都产生了严重的破坏;光氧老化时抗老化剂的作用推迟了材料老化时强度大幅度降低的时间;土工合成材料的结构影响材料的老化性能;土工合成材料光氧老化试验的周期很长,在短期内很难得到土工合成材料的老化完整的规律。土工合成材料的耐化学性研究表明:聚丙烯加筋带具有很强的抗酸碱性能,在酸碱溶液中强度基本不变;聚酯土工布在碱溶液中老化速度大于在酸溶液中的老化速度。土工合成材料在酸碱溶液中老化时强度降低比较慢,材料的质量变化很小,而材料的伸长率、熔体流动速率等性能变化较大。本文提出土工合成材料老化的尺寸效应的概念,并从简单的假设和几何角度出发证明了土工合成材料老化的尺寸效应。材料的尺寸特别是材料的厚度对材料的老化速度有很大的影响。材料的尺寸影响材料老化反应的吸氧速度,从而影响老化速度。在土工合成材料老化指标方面本文首次提出采用土工合成材料的长期强度作为老化指标。文中确定了预测长期强度的方法和步骤,并给出了算例。土工合成材料的长期强度的确定利用了化学动力学理论和与速老化试验数据,因此具有理论严密且不脱离实践的优点。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章绪论  8-12
  1.1 土工合成材料耐久性研究背景  8-9
  1.2 土工合成材料耐久性研究的现状  9-10
  1.3 本课题的研究对象、方法和意义  10-11
  1.4 本课题研究的内容和成果  11-12
第二章土工合成材料产品及其耐久性  12-21
  2.1 土工合成材料产品  12-14
    2.1.1 土工合成材料产品概况  12-13
    2.1.2 土工合成材料产品的原材料  13-14
    2.1.3 土工合成材料中的添加剂  14
  2.2 土工合成材料的耐久性  14-17
    2.2.1 定义  14-15
    2.2.2 影响土工合成材料老化的因素  15-17
  2.3 土工合成材料老化的试验方法  17-18
    2.3.1 土工合成材料老化的试验方法概述  17
    2.3.2 土工合成材料的加速老化试验方法  17-18
    2.3.3 加速老化试验温度的选择  18
  2.4 土工合成材料老化的评定项目  18-20
    2.4.1 一般评定聚合物材料老化的常用项目  18-19
    2.4.2 土工合成材料老化的评定项目  19
    2.4.3 物理或其他性能变化  19-20
  2.5 小结  20-21
第三章土工合成材料的热氧老化试验研究  21-37
  3.1 烘箱热氧老化试验方法  21-22
    3.1.1 烘箱热氧老化试验概述  21
    3.1.2 烘箱热氧老化试验标准  21-22
  3.2 聚丙烯土工加筋带产品的热氧老化试验研究  22-26
    3.2.1 试验试样  22-23
    3.2.2 热氧老化试验和装置  23-24
    3.2.3 试验结果和讨论  24-26
  3.3 聚丙烯扁丝材料的热氧老化研究  26-32
    3.3.1 聚丙烯扁丝试样和试验条件  26-27
    3.3.2 试样出现脆点和1/3 面积脆化的时间  27-28
    3.3.3 试验热氧老化后的强度变化  28-30
    3.3.4 试样热氧老化后的有伸长率变化  30-31
    3.3.5 试样热氧老化后熔体流动速率  31-32
  3.4 高密度聚乙烯土工格栅的热氧老化数据分析  32-35
  3.5 小结  35-37
第四章土工合成材料的光氧老化试验研究  37-52
  4.1 土工合成材料的光氧老化试验方法  37-39
    4.1.1 户外暴露试验方法  37
    4.1.2 人工试验室光老化试验方法  37-38
    4.1.3 户外暴露试验和人工试验室光老化的相关性  38-39
  4.2 土工合成材料的光氧老化试验研究  39-50
    4.2.1 土工膜土工布的紫外线老化试验研究  39-48
    4.2.2 CATT 拉筋带老化的试验研究  48-49
    4.2.3 PP 土工加筋带老化的试验研究  49-50
  4.3 TENAX NETS 产品老化试验分析  50-51
  4.4 小结  51-52
第五章土工合成材料的耐化学性能试验研究  52-61
  5.1 土工合成材料在化学溶液中的老化机理  52-53
  5.2 聚丙烯加筋带在酸碱溶液中老化的试验研究  53-57
    5.2.1 聚丙烯加筋带在常温的酸碱溶液中老化的试验研究  53-55
    5.2.2 聚丙烯加筋带在高温的酸碱溶液中老化的试验研究  55-57
  5.3 聚酯土工布在酸碱溶液中老化的试验分析  57-59
  5.4 结构对聚酯在溶液中老化的影响  59-60
  5.5 小结  60-61
第六章土工合成材料老化的尺寸效应  61-64
  6.1 土工合成材料老化尺寸效应的定义  61
  6.2 土工加筋带老化尺寸效应的试验表现  61-62
  6.3 加筋带热氧老化尺寸效应的简单解释  62-63
  6.4 土工合成材料尺寸效应的其他解释  63
  6.5 小结  63-64
第七章土工合成材料老化指标的讨论和建议  64-72
  7.1 土工合成材料老化指标—强度折减系数  64-66
    7.1.1 土工合成材料老化指标的体系  64-65
    7.1.2 应用强度折减系数可能出现的混淆  65-66
  7.2 土工合成材料的长期强度  66-67
    7.2.1 土工合成材料长期强度的定义  66
    7.2.2 土工合成材料长期强度确定的方法  66-67
  7.3 确定土工合成材料长期强度的动力学理论  67-69
    7.3.1 Arrhenius 定理模型和方程  67-68
    7.3.2 化学反应的动力学基本原理  68-69
  7.4 应用化学反应动力学理论确定长期强度  69-70
  7.5 确定土工合成材料长期强度的算例  70-71
  7.6 小结  71-72
第八章结论及有待进一步解决的问题  72-75
  8.1 结论  72-74
    8.1.1 土工合成材料的热氧老化  72
    8.1.2 土工合成材料的光氧老化  72-73
    8.1.3 土工合成材料在酸碱溶液中的老化  73
    8.1.4 土工合成材料老化的尺寸效应  73
    8.1.5 土工合成材料的老化指标  73-74
  8.2 有待进一步解决的问题  74-75
参考文献  75-77
致谢  77

土工合成材料的耐久性试验研究

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