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(guó)陸軍工程兵團(tuán)研發(fā)以來(lái)，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(guó)內(nèi)外研究人員均研發(fā)出不同的節(jié)點(diǎn)形式，用以改進(jìn)土工格室。但在服役狀態(tài)下，格室片材的長(zhǎng)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(guó)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(duì)HDPE原材料進(jìn)行了改性實(shí)驗(yàn)，通過添加工程塑料和相容劑，使用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)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(duì)聚合物的相容性進(jìn)行分析，篩選出三種最佳配比。隨后，將PBG與HDPE土工格室進(jìn)行了抗拉及抗蠕變測(cè)試，其中，蠕變實(shí)驗(yàn)采用了ASTM D6992的等溫階梯法（SIM），實(shí)現(xiàn)了對(duì)格室片的加速蠕變實(shí)驗(yàn)，可成功預(yù)測(cè)材料壽命至50年以上。實(shí)驗(yàn)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(qiáng)，而其成本僅提高10%~20%。在工程應(yīng)用中，可根據(jù)工程等級(jí)選擇合適的聚合物配比，顯著提高加筋土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及穩(wěn)定性，延長(zhǎng)其服役年限。

　　研究工作得到了國(guó)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(yáng)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(duì)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）