土工格室是一種三維蜂窩立體結(jié)構(gòu)狀土工合成材料，自上世紀(jì)70年代由美國陸軍工程兵團研發(fā)以來，土工格室在加固路面基層、軟基處理、加筋擋墻等工程中得到了廣泛應(yīng)用。目前商用土工格室原材料多為高密度聚乙烯（HDPE）、聚丙烯（PP）和聚酯（PET）。三者各有利弊，HDPE和PP材料的抗拉及抗蠕變性能較差，PET材料耐堿性差、易水解，適用性受限。目前國內(nèi)外研究人員均研發(fā)出不同的節(jié)點形式，用以改進土工格室。但在服役狀態(tài)下，格室片材的長期變形才是決定工程服役年限的關(guān)鍵性因素。

　　因此，為提高土工格室片材的抗拉及抗蠕變性能，中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所路基工程學(xué)科方向組對HDPE原材料進行了改性實驗，通過添加工程塑料和相容劑，使用雙螺桿擠出機進行格室片材的制作，研發(fā)出聚合物共混型土工格室（PBG）。在研發(fā)過程中，使用了SEM對聚合物的相容性進行分析，篩選出三種最佳配比。隨后，將PBG與HDPE土工格室進行了抗拉及抗蠕變測試，其中，蠕變實驗采用了ASTM D6992的等溫階梯法（SIM），實現(xiàn)了對格室片的加速蠕變實驗，可成功預(yù)測材料壽命至50年以上。實驗結(jié)果表明，這種新型土工格室材料的抗拉性能和抗蠕變性能顯著增強，而其成本僅提高10%~20%。在工程應(yīng)用中，可根據(jù)工程等級選擇合適的聚合物配比，顯著提高加筋土結(jié)構(gòu)的強度及穩(wěn)定性，延長其服役年限。

　　研究工作得到了國家自然科學(xué)基金（42077262, 42077261, 41972294）的資助。相關(guān)研究成果均發(fā)表在中科院一區(qū)Top期刊Geotextiles and Geomembranes上，博士研究生趙陽為論文第一作者，盧正研究員為通訊作者。

　　論文鏈接：

　　1、 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0266114421000145

　　2、 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0266114421000844　

圖1  新型土工格室片材掃描電鏡圖

圖2  新型土工格室片材與高密度聚乙烯抗拉性能對比　　 

圖3  40%荷載水平下SIM蠕變曲線　

圖4  40%荷載水平下蠕變主曲線　

（文/圖 路基工程組）