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高性能经编土工格栅是以高强涤纶无捻长丝为原料,采用经编衬经衬纬技术生产的网格状织物。因其经纬向纱线相互间无弯曲状态,在交叉点处通过高强涤纶长丝捆绑,形成牢固的结合点,故可充分发挥其力学性能,具有抗拉强度高、延伸率小、抗撕裂强度大,经纬向强度差异小、耐紫外线老化、耐磨损、耐腐蚀、质轻以及与土或碎石嵌锁力强等优点,可明显增强土体的抗剪切性能,提高土体的整体性与荷载能力。因此,该格栅被广泛应用于水利、建筑和公路等工程中,取得了显著的经济和社会效益。
本论文主要对经编涤纶格栅原料工业丝的强伸性能、热收缩性能以及涤纶格栅的拉伸性能、接点强度、耐碱性能等进行了研究。
首先,测试了三种涤纶工业丝试样的拉伸性能、不同拉伸速度对其性能的影响,研究了工业丝的干热收缩性能、湿热收缩及结晶性能,结果表明:原料工业丝的拉伸性能符合典型粘弹性材料拉伸特性,断裂强力随着拉伸速度的增加而增大,断裂伸长率变化趋势则相反;断裂强力基本不受热收缩处理影响,而断裂伸长率和断裂功都随收缩率的增加而提高;其定伸长强度随着处理温度的升高、处理时间的增加而减小,从玻璃化温度到140℃时其强度减少最快,在处理的前5min左右基本减小到平衡状态。干湿收缩相比,湿收缩的速率更快,收缩量也更大。
其次,测试了格栅的单条拉伸性能和宽条拉伸性能,并比较分析了ISO10319-1996、ASTM-D6637-01和GRI-GGI-87等三种测试标准以及涂层率对格栅强伸性能的影响。结果表明:格栅肋条断裂破坏要经过基材涂层分离-涂层开裂-基材破坏的过程,宽条拉伸试验更适合测量格栅强度;捆绑纱线可增加格栅经向断裂强度,涂层可以改善格栅的拉伸性能,拉伸强力和断裂功随涂层率的增加而增大。
第三,对比测试格栅的单接点强度和多接点强度,并通过最小二乘法对不同肋条试样测得的格栅强度进行了线性回归分析,得出了回归方程,认为5接点强度测试是最方便合理的测试方法;并提出单肋条多接点强度的概念,其强度不但与格栅单接点断裂强力有关,也与格栅基材的粘弹性能有关。
最后,研究了格栅的耐碱性能,分析了涂层率、pH值、处理时间和处理温度对格栅拉伸强度的影响。结果表明:未涂层格栅耐碱性最差,PVC涂层工艺对格栅耐碱性能有很好的改善,涂层率越大,格栅耐碱性能就越好;涤纶格栅在pH>12强碱环境下强度损失比较严重,因此不适合在这样的基体上使用;涤纶格栅在高温下的耐碱性能会比低温下差。