网格布-聚脲涂层耦合作用力学破坏机理研究

实际防渗工程中有时会将聚脲材料同网格布组合为复合防渗涂层,但其聚脲材料与网格布的耦合作用机理和破坏模式缺乏研究,而且该种复合涂层在实际应用中亦存在脱落、水解、耐久性差等问题。因此本文基于试验和数值分析,探讨网格布纤维同聚脲材料的耦合作用,考察网格布与聚脲涂层耦合作用的受力变形行为和破坏模式,分析不同纤维-基体材料组合形式下的变形性能和承载性能。研究结果表明:纤维断裂导致聚脲材料出现瞬间应力突变,纤维断裂面及应力突变引发的微裂纹导致整体截面拉断。聚脲材料强度较高,设置网格布后会导致涂层产生损伤缺陷,使得强度及伸长率大幅下降,伸长率降幅达到75%以上,因此网格布对聚脲材料性能起到负面效应。同样研究表明,聚氨酯材料强度相对较低,设置网格布后强度增幅约为14%,网格布对聚氨酯材料起到一定加强效果,但同样会导致伸长率大幅降低。由于网格布的伸长率及强度决定了复合涂层的伸长率及强度,因此在实际工程应用中,出现以下条件之一时不应在聚脲基体材料中设置网格布:(a)对止水防渗涂层伸长率要求高于网格布破坏伸长率;(b)基体材料强度大于网格布强度;(c)基体材料强度大于涂层-基面切向粘接强度。目前现有聚脲的相关标准及规范中的物理力学性能均未使用网格布进行加强,且科学定义的聚脲的相应标准及规范中所提的材料指标也均符合本研究所建议的不应加网格布的相应条件,因此建议工程中使用的聚脲材料不应设置网格布。