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土工布實(shí)驗(yàn)室老化試驗(yàn)包括光照老化、濕熱老化、熱風(fēng)老化
作者：hengke 來源：山東華太工程材料有限公司時(shí)間：2019-05-03 15:45:44 訪問量：次
描述：土工布老化的原因有內(nèi)因和外因兩種。內(nèi)因指材料本身的性質(zhì)，主要有：?jiǎn)误w的結(jié)構(gòu)狀態(tài)、高分子體系內(nèi)部性質(zhì)、添加劑等；外因指外界的環(huán)境因素，主要有太陽光、氧氣、熱、水分、pH值、應(yīng)力、工業(yè)氣體、海水、鹽霧、霉菌、細(xì)菌等。影響老化的原因是多種多樣的，通常各種因素共同起作用，但其中太陽光、水、氧氣、熱是最主要的影響因素。
土工布實(shí)驗(yàn)室老化試驗(yàn)包括光照老化、濕熱老化、熱風(fēng)老化
目前土工布的生產(chǎn)和應(yīng)用快速發(fā)展，對(duì)土工布的研究很多，但關(guān)于土工布老化性能的研究相對(duì)較少。土工布作為一種工程材料，其老化性能指標(biāo)直接影響工程的壽命、安全性和可靠性。因此，對(duì)土工布老化性能的研究具有很高的經(jīng)濟(jì)意義和戰(zhàn)略意義。美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)（ASTM）對(duì)土工布的定義為：一切和地基、土壤、巖石、泥土或任何其他土建材料一起使用，并作為人造工程或系統(tǒng)的組成部分的紡織品。土工布和地基、土壤、巖石、泥土或其他建筑材料一起使用，利用土工布對(duì)泥土起加固、保護(hù)、排水、過濾、隔離、防滲等作用。土工布目前已經(jīng)同水泥、鋼材、木材一起被稱為“四大建筑材料”。
土工布根據(jù)加工方法不同可以劃分為機(jī)織土工布、針織土工布和非織造土工布。機(jī)織土工布目前使用較多的是長(zhǎng)絲機(jī)織布和扁絲機(jī)織布，材料以聚丙烯為主。經(jīng)編復(fù)合土工布是以玻璃纖維（或其他合成纖維）為增強(qiáng)材料，通過與短纖針刺非織造土工布復(fù)合而成。非織造土工布主要有短纖維針刺土工布和長(zhǎng)絲紡粘土工布，所選合成纖維原料主要是滌綸、丙綸、錦綸等，其中主要使用滌綸和丙綸。
不論針織土工布、機(jī)織土工布或非織造土工布，在加工、儲(chǔ)存和使用過程中，易受內(nèi)部因素和外部因素的共同作用，其性能逐漸變壞，以致最后喪失使用價(jià)值的現(xiàn)象，稱為老化。這是土工布常見的問題，其本質(zhì)是高分子結(jié)構(gòu)中分子鏈的斷裂、化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化等，宏觀上則表現(xiàn)為土工布強(qiáng)度下降和宏觀結(jié)構(gòu)破壞等，是一種不可逆變化。
土工布老化有多種表現(xiàn)：宏觀表現(xiàn)為外觀變色、脆化、喪失光澤、結(jié)構(gòu)改變、力學(xué)性能下降等；微觀表現(xiàn)為大分子結(jié)構(gòu)改變，大分子量下降等。其中對(duì)工程應(yīng)用影響最大的就是力學(xué)性能的下降和材料結(jié)構(gòu)的改變。
老化的原因有內(nèi)因和外因兩種。內(nèi)因指材料本身的性質(zhì)，主要有：?jiǎn)误w的結(jié)構(gòu)狀態(tài)、高分子體系內(nèi)部性質(zhì)、添加劑等；外因指外界的環(huán)境因素，主要有太陽光、氧氣、熱、水分、pH值、應(yīng)力、工業(yè)氣體、海水、鹽霧、霉菌、細(xì)菌等。影響老化的原因是多種多樣的，通常各種因素共同起作用，但其中太陽光、水、氧氣、熱是最主要的影響因素。
1）人工加速老化試驗(yàn)
將試樣放置在一個(gè)老化箱內(nèi)，根據(jù)樣品實(shí)際使用情況或相關(guān)老化標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置老化箱的參數(shù)，如溫濕度、紫外線強(qiáng)度、雨淋、冷凝等。經(jīng)過一定時(shí)間的加速老化以后，將老化樣和原樣進(jìn)行對(duì)比，由此估計(jì)樣品的耐老化性能。采用儀器加速老化的特點(diǎn)是加速老化條件穩(wěn)定、可比性強(qiáng)、試驗(yàn)周期短、重現(xiàn)性較好。
人工加速老化試驗(yàn)主要包括：人工加速紫外老化試驗(yàn)、人工加速熱老化試驗(yàn)、人工加速氧老化試驗(yàn)、人工加速濕熱老化試驗(yàn)等。
2）自然環(huán)境老化試驗(yàn)
將試樣暴露在自然環(huán)境中，檢測(cè)土工布性能隨時(shí)間的老化情況。自然環(huán)境老化試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是采用真實(shí)的自然環(huán)境進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果真實(shí)可靠。缺點(diǎn)是費(fèi)時(shí)費(fèi)力，一般至少一年，多則幾年，無法對(duì)新材料、新產(chǎn)品的老化性能進(jìn)行快速評(píng)價(jià)。
自然環(huán)境老化試驗(yàn)主要包括：大氣老化試驗(yàn)、地下埋藏試驗(yàn)、海水浸漬試驗(yàn)和水下埋藏試驗(yàn)等。目前進(jìn)行較多的是大氣老化試驗(yàn)和地下埋藏試驗(yàn)。
3）實(shí)際應(yīng)用老化試驗(yàn)
該試驗(yàn)在實(shí)際工程應(yīng)用中進(jìn)行，在工程現(xiàn)場(chǎng)定期取樣，測(cè)試強(qiáng)度損失率及有關(guān)指標(biāo)，了解實(shí)際應(yīng)用中材料的老化程度。實(shí)際應(yīng)用老化試驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)是在具體的施工環(huán)境中取樣試驗(yàn)，數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。缺點(diǎn)是時(shí)間周期長(zhǎng)，普遍適用性較差。
理論研究方面，人工加速老化和自然環(huán)境老化之間的相關(guān)性研究是一個(gè)比較活躍的領(lǐng)域。人們提出老化模型灰色預(yù)測(cè)，通過相關(guān)性研究用人工加速老化試驗(yàn)結(jié)果去預(yù)測(cè)自然老化時(shí)間。老化模型灰色預(yù)測(cè)是基于灰色系統(tǒng)理論的一種預(yù)測(cè)方法，根據(jù)已知數(shù)據(jù)建立一個(gè)由過去引申到將來的灰色模型，從而確定系統(tǒng)未來的發(fā)展變化趨勢(shì)。
不少國(guó)家和組織對(duì)土工布老化現(xiàn)象進(jìn)行研究，規(guī)定了戶外暴露老化標(biāo)準(zhǔn)，如國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的ISO標(biāo)準(zhǔn)、美國(guó)的ASTM和AATCC標(biāo)準(zhǔn)、歐洲的EN標(biāo)準(zhǔn)等。就目前我國(guó)土工布的研究現(xiàn)狀，進(jìn)行老化方面的研究較少，國(guó)內(nèi)土工布老化性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)較少，土工布產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中也缺少對(duì)老化性能標(biāo)準(zhǔn)值的規(guī)定，如GB/T 17642―2008《土工合成材料 非織造布復(fù)合土工膜》；GB/T 17639―2008《土工合成材料 長(zhǎng)絲紡粘針刺非織造土工布》；GB/T 17638―1998《土工合成材料 短纖針刺非織造土工布》等。
目前國(guó)內(nèi)土工布老化標(biāo)準(zhǔn)較少，可適當(dāng)考慮參考采用塑料和紡織品的老化標(biāo)準(zhǔn)。例如GB/T 16422.1―2006、GB/T 16422.2―1999、GB/T 16422.3―1997、GB/T 16422.4―1996《塑料實(shí)驗(yàn)室光源暴露試驗(yàn)方法》；ISO 4892―1:1999、ISO 4892―2:2006、ISO 4892―3:2006、ISO 4892―4:2004《塑料實(shí)驗(yàn)室光源曝曬方法》；ASTM G 154―2006《非金屬材料熒光紫外暴露試驗(yàn)操作標(biāo)準(zhǔn)》。
常見的實(shí)驗(yàn)室老化試驗(yàn)主要有光照老化、濕熱老化、熱風(fēng)老化等。
對(duì)于工程應(yīng)用的土工布而言，老化性能的表征主要包括宏觀和微觀兩個(gè)方面。宏觀方面是一定老化時(shí)間下，土工布的強(qiáng)度保持率（主要有拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、頂破強(qiáng)度）、伸長(zhǎng)率、脆化、宏觀結(jié)構(gòu)形態(tài)變化情況等。微觀方面主要指在老化過程中，大分子結(jié)構(gòu)降解過程和降解產(chǎn)物等。降解過程檢測(cè)可采用差熱分析法、熱分析方法等；降解物質(zhì)分析可采用氣體色譜/質(zhì)譜分析法、紅外光譜法和凝膠分析方法等。
土工布越來越多地被用作公路、鐵路、土木、水利等工程的材料。研究材料的老化性能可以預(yù)測(cè)材料的使用壽命，這對(duì)預(yù)測(cè)整個(gè)工程的穩(wěn)定性和使用壽命具有非常大的意義。因此，老化問題的研究特別重要。通過對(duì)土工布老化性能的測(cè)試研究，認(rèn)識(shí)和掌握其老化規(guī)律，然后可以通過改性或后處理等方法提高土工布的抗老化性能。
目前土工布缺少統(tǒng)一的國(guó)內(nèi)老化試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程，為了加快土工布的發(fā)展和應(yīng)用，應(yīng)盡快制定或修改采用國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)，形成我國(guó)的國(guó)家老化試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。
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