武汉岩土所新型土工格室材料研发取得进展

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