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    土工膜的应力松弛的技术研究

      来源:   编辑:梦想土工膜   发布日期:2019-06-18T09:25:18   浏览量:
    土工膜的应力松弛蠕变是指在应力不变的情况下,材料的变形随时间增加的特性。土工膜一种以高分子聚合物为基本原料的防水阻隔型材料,主要分为低密度聚乙烯(LDPE)土工膜、高密度聚乙烯(HDPE)土工膜和EVA土工膜,具有优良的耐环境应力开裂性能及优良的耐化学腐蚀性能,使用于垃圾填埋场、尾矿储存场、渠道防渗、堤坝防渗及地铁工程等。土工膜以塑料薄膜作为防渗基材,与无纺布复合而成的土工防渗材料,新材料土工膜它的防渗性能主要取决于塑料薄膜的防渗性能。国内外防渗应用的塑料薄膜,主要有聚氯乙烯(PVC)和聚乙烯(PE)、EVA(乙烯/醋酸乙烯共聚物),隧道应用中还有设计使用ECB(乙烯乙酸乙烯改性沥青共混土工膜)的,它们是一种高分子化学柔性材料,比重较小,延伸性较强,适应变形能力高,耐腐蚀,耐低温,抗冻性能好。松弛是指在应变不变的情况下,变形物体的应力消失的现象,是由于变形物体中储存的弹性能量逐渐消失所致。虽然从物理角度看,蠕变过程会引起应力松弛过程,但应力松弛过程也会引起蠕变过程,但它们往往被看作是两个独立的过程。根据物理流变学的观点,蠕变和松弛是材料长期力学性能的两个理想化的力学概念,这两个概念本质上是由同一物理力学机制控制的。例如,恒定应力条件下的蠕变与极顶应变条件下的应力松弛的宏观区别在于,蠕变过程具有外力源的能量消耗,这只是由于材料结构的弱化导致了内应力的降低。在弱化过程中,内耗引起的能量消耗是以材料的初始累积变形能力为代价的。应力松弛和蠕变是同一问题的两个方面。具有不同松弛时间的各种运动元件对土工膜上外应力的响应是管片缓慢运动引起的分子间位置调整的结果。当试样中加入初始变形时,由于运动单元的运动(主要是键长和键角,但也包括一些小链段)的运动,使试样产生瞬时弹性变形,可以跟得上外力。此时,由于分子被迫拉伸,内应力发生在分子内部,因此聚合物处于不平衡状态。为了达到新的平衡状态,聚合物的运动单元必须沿着外力方向移动,以减小或消除内应力。随着时间的推移,松弛时间较长的运动单元的链段逐渐开始移动,在链段的热运动后,分子的缠结节点逐渐被解开,这些运动必然对分子的变形做出贡献,使初始的弹性变形逐渐恢复,但由于总变形保持不变,所需的应力逐渐减小。如果样品是线性聚合物,它可以通过分子链之间的滑移流动和变形。在总变形不变的情况下,随着粘性流动的发展,弹性变形所占的比例越来越小。当总变形完全由塑性流动变形贡献时,各分子链的构象状态完全适应试样在平衡状态下的变形,土工膜的弹性变形消失,应力衰减为零。对于交联聚合物,由于不可能产生塑性流动变形,其总变形只能通过弹性变形来维持。然而,在初始阶段,一般弹性变形对应力的贡献很大,随后,随着高弹性变形的发展,一般弹性变形逐渐减小,应力逐渐减小。然而,要保持一定的弹性变形,往往需要一定的应力,交联聚合物的应力不能降到零。


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