功能梯度材料研究现状及应用（新型土工格室材料研究获进展）

土工格室是一种三维蜂窝立体结构状土工合成材料，土工格室在加固路面基层、软基处理、加筋挡墙等工程中应用广泛。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。国内外研究均研发出不同的节点形式，用以改进土工格室。然而，在服役状态下，格室片材的长期变形是决定工程服役年限的关键性因素。

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原材料进行改性实验，通过添加工程塑料和相容剂，使用双螺杆挤出机制作格室片材，研发出聚合物共混型土工格室（PBG）。在研发过程中，研究使用SEM对聚合物的相容性进行分析，筛选出三种最佳配比。将PBG与HDPE土工格室进行抗拉及抗蠕变测试，其中，蠕变实验采用ASTM D6992的等温阶梯法（SIM），实现了对格室片的加速蠕变实验，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。

相关研究成果发表在Geotextiles and Geomembranes上。研究工作得到国家自然科学基金的资助。

图1.新型土工格室片材扫描电镜图

图2.新型土工格室片材与高密度聚乙烯抗拉性能对比

图3.40%荷载水平下SIM蠕变曲线

图4.40%荷载水平下蠕变主曲线

来源：中国科学院武汉岩土力学研究所