随着土工合成材料在工程领域的广泛应用,对其老化问题的研究,特别是如何准确预测土工合成材料的使用寿命,显得日趋重要。本课题以长江口深水航道治理工程中大量使用的聚丙烯土工织物为研究对象,围绕其使用寿命预测这一问题展开研究工作。 本文对聚丙烯土工织物在不同产外使用环境下的老化行为进行了研究。在上海某地方建立了户外曝晒场,进行了一年的大气自然老化试验,定期对试样的断裂强力进行测试,并对老化过程中各环境因素,包括紫外辐射、温度和降雨量进行了监测。结果表明,在户外曝晒的环境条件下,紫外辐射对聚丙烯土工织物老化起决定性作用,而且紫外辐射能对聚丙烯土工织物的老化有累积效应,即聚丙烯土工织物的强力下降与所接受的累积紫外辐射能呈线性关系。对于温度和降雨量等其他环境因素,所完成的实验并没有明确的迹象表明这些因素影响到紫外辐射所起的作用。同期在曝晒场采取不同的掩埋深度对聚丙烯土工织物进行沙土掩埋试验。试验结果表明,土壤中的温湿度、含氧量、微生物和化学物质等对聚丙烯土工织物老化没有显著影响。在横沙码头2m深的水域进行的水下老化试验结果表明,在无紫外辐射的作用下,水和水下微生物、化学物质等对聚丙烯土工织物老化不产生显著影响。通过以上三种不同的户外老化试验可以看出,光氧老化是聚丙烯土工织物强力下降的主要因素,其他环境因素的影响较小。因此,探索紫外辐射对聚丙烯光氧老化所起的作用,就有可能对其使用寿命有较准确的把握。 在此基础上,采取人工加速老化和大气自然老化试验,对不同老化过程中聚丙烯长丝试样的断裂强力、特性粘度(粘均分子量)、熔点和结晶度进行了测定。结果表明,在两种老化条件下,聚丙烯长丝的熔点随着老化时间的增加而降低,其下降趋势与断裂强力相一致,