專業(yè)知識(shí)透露土工膜老化機(jī)理及影響因素
土工膜是一種土工合成材料。在水利工程中，復(fù)合土工膜的抗?jié)B性阻擋了漏水通道。高密度聚乙烯(HDPE) 土工膜滲透性低，廣泛應(yīng)用于垃圾填埋場(chǎng)的底部防滲結(jié)構(gòu)。
一般土工合成材料的老化本質(zhì)是高分子聚合物的老化反應(yīng)過(guò)程。自然環(huán)境中的陽(yáng)光、水、氧氣、熱等會(huì)促使聚合物產(chǎn)生“老化”，即聚合物降解的化學(xué)過(guò)程。聚合物降解的實(shí)質(zhì)是: 斷鏈、交聯(lián)、分子鏈結(jié)構(gòu)改變、側(cè)基改變及其組合效應(yīng)，并經(jīng)歷以下階段: 鏈的引發(fā)、鏈的增加、鏈的支化、鏈的終止，最終變成降解與交聯(lián)并存的惰性產(chǎn)物，導(dǎo)致土工合成材料喪失或部分喪失使用功能。
光氧老化的本質(zhì)是在紫外線作用下，聚合物分子結(jié)構(gòu)的雙鍵首先裂解成自由基，然后迅速與氧結(jié)合形成氫過(guò)氧化物，加速聚合物高分子鏈的裂解和交聯(lián)反應(yīng)，最終得到降解與交聯(lián)共存的惰性產(chǎn)物，使材料的性能大幅下降。
埋藏條件下的土工合成材料的熱氧老化機(jī)理是大分子積蓄足夠的能量引發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，使得分子鍵斷裂，破壞纖維的力學(xué)性能。
應(yīng)力老化分為化學(xué)老化和物理老化。在化學(xué)老化中，應(yīng)力不直接破壞分子鍵，而是通過(guò)改變聚合物的鍵長(zhǎng)或鍵角來(lái)降低鍵段的活化能，提高大分子鍵的活性，從而消耗很少的能量使反應(yīng)發(fā)生。物理老化是指高分子材料在長(zhǎng)期應(yīng)力作用下，其化學(xué)組成和基本結(jié)構(gòu)保持不變，但力學(xué)性能卻發(fā)生明顯變化。
土工膜的氧化降解過(guò)程，主要分為三個(gè)階段: 抗氧化劑消耗過(guò)程。抗氧化劑與自由基和烷基過(guò)氧自由基等物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，或以物理運(yùn)移、萃取、沖洗及蒸發(fā)等方式損耗，土工膜的機(jī)械性能不變。氧化降解誘導(dǎo)過(guò)程。土工膜的分子組成變化顯著，而機(jī)械性能不變。氧化降解期。早期主要發(fā)生物理作用，工程性能變化不明顯，后期轉(zhuǎn)為化學(xué)作用，以斷鏈作用為主，分子量減少，工程性能衰退。
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