超儲(chǔ)期土工合成材料類(lèi)防汛物資可用性研究

劉云鋒，束一鳴，劉前程，崔武虎，王曉娟，顧 克

（1.河海大學(xué)水利水電學(xué)院，江蘇南京 210098；2.南京河川建設(shè)工程有限公司，江蘇南京 211500；3.南京市滁河河道管理處，江蘇南京 210048）

土工合成類(lèi)防汛物料相較于傳統(tǒng)的防汛搶險(xiǎn)物料，強(qiáng)度大、質(zhì)量輕、便于儲(chǔ)存、運(yùn)輸和施工，且價(jià)格低廉，可謂優(yōu)勢(shì)獨(dú)特［1］。無(wú)紡?fù)凉た椢锞哂辛己玫耐杆院瓦^(guò)濾性，在導(dǎo)滲、管涌處理中應(yīng)用廣泛［1］；編織袋質(zhì)量小、強(qiáng)度高，被廣泛用于各種搶險(xiǎn)措施中，砌護(hù)坡速度快且具有不切割壩體、防浪效果好、穩(wěn)定性能較強(qiáng)的特點(diǎn)［2］。1998年5月松花江干流扶余段堤防搶險(xiǎn)，15 h內(nèi)用掉了5萬(wàn)多條土工編織袋，該段堤防搶險(xiǎn)成功，免受經(jīng)濟(jì)損失1.25億元［3］。

近年來(lái)極端天氣增多，各地對(duì)防汛物資的儲(chǔ)備也越來(lái)越重視，加大了如編織袋、復(fù)合土工膜、無(wú)紡?fù)凉げ嫉韧凉ず铣深?lèi)物資的儲(chǔ)備。不少物資的儲(chǔ)存年限達(dá)到10～20 a，較多超過(guò)了《中央防汛抗旱物資儲(chǔ)備管理辦法實(shí)施細(xì)則》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“細(xì)則”）規(guī)定的儲(chǔ)存年限，應(yīng)按照?qǐng)?bào)廢物資處理。實(shí)際上，因各地儲(chǔ)存條件、儲(chǔ)存年限、材料間差異等因素各不相同，經(jīng)過(guò)初步調(diào)研，相當(dāng)多的超儲(chǔ)期土工合成材料仍然具備實(shí)際使用的性能指標(biāo)，如能加以合理使用，不僅可節(jié)省國(guó)家財(cái)政開(kāi)支，而且也符合節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展的國(guó)家戰(zhàn)略。然而，國(guó)內(nèi)鮮見(jiàn)超儲(chǔ)期土工合成材料類(lèi)防汛物資再利用的研究與實(shí)踐。

在土工合成材料老化特性和耐久性方面，王殿武等［4-5］提出了土工織物和土工膜在有巖土等防護(hù)措施的條件下至少可以有30 a以上的安全使用期；包偉國(guó)［6］通過(guò)人工氣候的模擬試驗(yàn)來(lái)尋求加速老化試驗(yàn)與大氣老化試驗(yàn)結(jié)果之間的關(guān)系，研究了聚丙烯土工合成材料的老化特性，提供了一種預(yù)測(cè)土工合成材料壽命的方法；蔣文凱等［7］對(duì)無(wú)紡?fù)凉げ歼M(jìn)行了15個(gè)月的室外試驗(yàn)，得出土工合成材料在前6個(gè)月材料的力學(xué)性能變化不穩(wěn)定，有的樣品力學(xué)性能還有上升的現(xiàn)象，其力學(xué)性能的衰減主要表現(xiàn)在6個(gè)月以后。在袋裝砂土石圍堰的砂袋老化研究方面，黃東海［8］得出了特定條件下聚酯土工布、防老化聚丙烯土工布、土工格柵等土工合成材料的老化折減系數(shù)，對(duì)于目前的研究具有一定參考價(jià)值，對(duì)于不同的施工條件和材料，這種預(yù)測(cè)方法局限性較大。鄭智能［9］利用理論模型和實(shí)驗(yàn)室加速老化試驗(yàn)定性分析土工合成材料力學(xué)性能保持率的預(yù)測(cè)方法，控制材料老化的方向之一，如光氧化、熱氧化等，而實(shí)際工程中材料老化速率受紫外線、溫度、濕度、水中化學(xué)物質(zhì)等復(fù)雜因素影響［10］。A.A.Popov［11-13］和K.Busfield［14］相繼提出，在應(yīng)力的作用下會(huì)改變土工合成材料的結(jié)構(gòu)和形態(tài)，從而影響土工合成材料抗老化的性能；R.K.Rowe［15］通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室測(cè)試總結(jié)了HDPE土工膜耐久性相關(guān)的基本概念和機(jī)制，并討論了影響土工膜工程中使用壽命的因素。

總體來(lái)說(shuō)，目前國(guó)內(nèi)外的研究主要是通過(guò)對(duì)外部環(huán)境的模擬來(lái)加速試驗(yàn)樣品的老化以及通過(guò)自然環(huán)境下的老化情況來(lái)研究其耐久性規(guī)律，但都未對(duì)土工合成材料的老化性能進(jìn)行詳細(xì)的描述和限定。對(duì)于土工合成材料防汛物資的研究?jī)H僅停留于如何信息化管理和儲(chǔ)存方面，對(duì)于經(jīng)倉(cāng)儲(chǔ)后老化的力學(xué)性能等指標(biāo)的研究還比較少，還沒(méi)有對(duì)超儲(chǔ)期儲(chǔ)存土工合成材料再利用方面的研究。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于超儲(chǔ)期土工合成材料防汛物資基本上是以報(bào)廢為主。

為此，研究土工合成材料在超儲(chǔ)期下的物理性能、老化規(guī)律以及實(shí)際工程效能狀況，特別是如何準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)土工合成材料類(lèi)防汛物資的儲(chǔ)存壽命具有較大意義。本文通過(guò)收集江蘇省蘇北地區(qū)各市縣防汛倉(cāng)庫(kù)不同超儲(chǔ)年限的土工合成材料調(diào)研資料，篩選具有代表性的材料樣品，開(kāi)展力學(xué)性能檢測(cè)以及現(xiàn)場(chǎng)防汛搶險(xiǎn)模擬試驗(yàn)來(lái)分析、評(píng)價(jià)其老化程度以及安全再利用的可能性，提出可供參考的合理使用年限以及防汛物資采購(gòu)和儲(chǔ)存方面的有益建議。

1 試驗(yàn)樣本的選擇

1.1 土工合成類(lèi)防汛物資采樣

本次研究的超儲(chǔ)年限土工合成材料類(lèi)防汛物資抽樣樣本來(lái)自江蘇省蘇北地區(qū)的徐州市駱駝山倉(cāng)庫(kù)、邳州倉(cāng)庫(kù)、銅山倉(cāng)庫(kù)、駱運(yùn)倉(cāng)庫(kù)、泗陽(yáng)縣淮沭河倉(cāng)庫(kù)、泗洪縣倉(cāng)庫(kù)、六合倉(cāng)庫(kù)7所防汛倉(cāng)庫(kù)。其中，六合倉(cāng)庫(kù)為省級(jí)倉(cāng)庫(kù)，邳州和駱駝山倉(cāng)庫(kù)為市級(jí)倉(cāng)庫(kù)，其余為縣級(jí)倉(cāng)庫(kù)。材料包括編織袋、彩條布、無(wú)紡?fù)凉げ肌?fù)合土工膜四大類(lèi)。其中，編織袋16個(gè)樣本，彩條布6個(gè)樣本，無(wú)紡?fù)凉げ?個(gè)樣本，復(fù)合土工膜4個(gè)樣本，總計(jì)32個(gè)樣本。儲(chǔ)存年份最早為1992年，最遲為2010年。具體材料的類(lèi)別、規(guī)格及存儲(chǔ)日期參見(jiàn)下文。

1.2 采樣倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存條件

在取樣的同時(shí)對(duì)這些物資的管理情況和倉(cāng)儲(chǔ)情況也作了一些考察，此處對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境、管理水平作簡(jiǎn)單描述。

圖1為江蘇省省級(jí)存儲(chǔ)倉(cāng)庫(kù)六合倉(cāng)庫(kù)，土工合成類(lèi)防汛物資儲(chǔ)備種類(lèi)較為齊全，整體管理水平和防護(hù)措施較好，倉(cāng)庫(kù)密閉性能較好，倉(cāng)庫(kù)窗戶有百葉窗遮光避風(fēng)。材料保存較為完善，土工合成類(lèi)材料有黑色遮陽(yáng)布防護(hù)，避免了紫外線的直接照射。但此倉(cāng)庫(kù)的過(guò)期防汛物資儲(chǔ)備較少，不能很全面地反映歷年來(lái)物資力學(xué)性能的變化。

圖1 江蘇省六合倉(cāng)庫(kù)

圖2（a）邳州倉(cāng)庫(kù)為市級(jí)存儲(chǔ)倉(cāng)庫(kù)，除了有一些包裝袋已有破損外，整體的倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境和管理水平與六合倉(cāng)庫(kù)類(lèi)似。圖2（b）駱駝山倉(cāng)庫(kù)也為徐州市級(jí)存儲(chǔ)倉(cāng)庫(kù)，此倉(cāng)庫(kù)部分窗戶沒(méi)有密封，紫外線可以直接照射進(jìn)來(lái)，不利于防汛物資的儲(chǔ)存。

圖3為縣級(jí)儲(chǔ)備倉(cāng)庫(kù)，從現(xiàn)場(chǎng)可看出這些倉(cāng)庫(kù)窗戶上無(wú)遮陽(yáng)設(shè)備，有些物資表面無(wú)防護(hù)措施直接堆放在窗戶邊，陽(yáng)光直射到防汛物資上，紫外線的照射會(huì)加速土工合成材料的老化。在管理水平上，縣級(jí)倉(cāng)庫(kù)人員配備不足，有的倉(cāng)庫(kù)基本沒(méi)有專(zhuān)業(yè)管理人員。

從前期整體調(diào)研上來(lái)看，省級(jí)防汛倉(cāng)庫(kù)和市級(jí)防汛倉(cāng)庫(kù)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和管理水平較高。而縣級(jí)防汛倉(cāng)庫(kù)設(shè)施在設(shè)計(jì)上存在缺陷，有些破損設(shè)施未得到及時(shí)維護(hù)和修繕，尤其在紫外線的防護(hù)措施上，沒(méi)有按照要求進(jìn)行處理。同時(shí)，人員配備缺乏可能導(dǎo)致倉(cāng)庫(kù)的管理不夠到位。

圖2 市級(jí)倉(cāng)庫(kù)

圖3 縣級(jí)倉(cāng)庫(kù)

2 室內(nèi)測(cè)試內(nèi)容及方法

分別分批次對(duì)所有抽樣的初始倉(cāng)儲(chǔ)取樣和經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)防汛搶險(xiǎn)模擬試驗(yàn)老化30，60 d和90 d后的取樣做物理力學(xué)性能指標(biāo)檢測(cè)，與國(guó)家防汛物資的入庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)比較分析。檢測(cè)的指標(biāo)內(nèi)容為：編織袋的經(jīng)、緯向、接縫的斷裂強(qiáng)度和延伸率，圓柱頂破力；彩條布、無(wú)紡?fù)凉げ?、兩步一膜的?jīng)、緯向斷裂強(qiáng)度及延伸率、圓柱（CBR）頂破力、梯形撕裂強(qiáng)力。

該研究的室內(nèi)測(cè)試試驗(yàn)采用河海大學(xué)水工結(jié)構(gòu)研究所土工合成材料多功能測(cè)試系統(tǒng)（型號(hào)TGH-2B）（見(jiàn)圖4），進(jìn)行了寬條帶拉伸試驗(yàn)、梯形撕裂試驗(yàn)和圓柱（CBR）頂破試驗(yàn)。所有測(cè)試環(huán)境、試樣尺寸、檢測(cè)過(guò)程及力學(xué)性能指標(biāo)計(jì)算均嚴(yán)格按照SL 235-2012《土工合成材料測(cè)試規(guī)程》相應(yīng)試驗(yàn)規(guī)程；同時(shí)每組試樣做5組試驗(yàn)，確保試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確無(wú)誤。

圖4 土工合成材料多功能測(cè)試系統(tǒng)

3 現(xiàn)場(chǎng)防汛搶險(xiǎn)模擬試驗(yàn)及取樣

現(xiàn)場(chǎng)防汛搶險(xiǎn)模擬試驗(yàn)在位于南京市六合區(qū)滁河紅山窯水利樞紐下游的江蘇省防汛搶險(xiǎn)訓(xùn)練場(chǎng)進(jìn)行，該訓(xùn)練場(chǎng)分別建有訓(xùn)練演練區(qū)和訓(xùn)練輔助區(qū)，演練區(qū)可實(shí)現(xiàn)模擬滲流、管涌、漏洞、裂縫滑坡、漫頂、潰壩決口等常見(jiàn)的水利工程堤壩病險(xiǎn)情發(fā)生、發(fā)展過(guò)程。

（1）現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)試樣的編號(hào)。試驗(yàn)前對(duì)試樣按照四大類(lèi)不同倉(cāng)儲(chǔ)分別進(jìn)行了系統(tǒng)編號(hào)，后續(xù)試驗(yàn)鋪設(shè)也按照此編號(hào)一一對(duì)應(yīng)，以便掌握試驗(yàn)過(guò)程每個(gè)部位鋪設(shè)的試樣情況以應(yīng)對(duì)工程模型出現(xiàn)的問(wèn)題并方便后期取樣。

（2）現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的勘測(cè)選址。選擇機(jī)械易于進(jìn)入且方便試驗(yàn)人員施工的地區(qū)，同時(shí)臨滁河河道方便蓄、排水。選址的場(chǎng)地原貌見(jiàn)圖5。

圖5 試驗(yàn)場(chǎng)地原貌

（3）裝袋挖坑同時(shí)進(jìn)行。采用專(zhuān)門(mén)機(jī)械按照施工圖紙進(jìn)行建模水池開(kāi)挖施工。池底15 m×15 m，深2 m，邊坡比為1∶3，池底和邊坡均被整平，詳見(jiàn)圖6（a）。將現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖土裝于編號(hào)的編織袋中，充填率達(dá)50%～60%的用扎帶捆扎，見(jiàn)圖6（b）。

圖6 裝袋挖坑同時(shí)進(jìn)行

（4）試樣的鋪設(shè)和土袋的堆積。開(kāi)挖完畢后，根據(jù)施工圖要求，各倉(cāng)庫(kù)、年份的材料分別鋪設(shè)復(fù)合土工膜及無(wú)紡?fù)凉げ加诔氐准八闹埽鸬阶o(hù)底護(hù)坡、防滲作用，見(jiàn)圖7。

圖7 土袋的堆積和土工膜鋪設(shè)

復(fù)合土工膜沿坡面方向水平鋪設(shè)，其接縫處進(jìn)行焊接處理（由池底向上依次鋪設(shè)），相鄰坡面交接處相互壓實(shí)；坡面鋪設(shè)完畢后進(jìn)行堰底鋪設(shè)，接縫處進(jìn)行焊接。再將裝填土袋從池底開(kāi)始堆壘成高1 m的堤壩體，模擬一側(cè)的擋水?dāng)嗝?，堆砌時(shí)采用縱橫交替的堆砌方式，且按照施工圖中不同倉(cāng)庫(kù)、年份依次堆疊。在堆體上鋪設(shè)彩條布護(hù)堤，模擬實(shí)際防汛堤防中的防沖刷老化。最終施工完成實(shí)際圖見(jiàn)圖8。鋪設(shè)完畢后在堤體的對(duì)面一側(cè)斜坡上標(biāo)設(shè)水尺，水尺最上標(biāo)線離池底2 m，試驗(yàn)過(guò)程中保持蓄水到1.8 m高度處，見(jiàn)圖9。

圖8 蓄水前現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

圖9 給蓄水池設(shè)置水尺

（5）給蓄水池內(nèi)預(yù)設(shè)編織袋取樣。用紅藍(lán)兩色高強(qiáng)度防老化的繩子分別拴在10種編織袋上，分放于堤體的兩側(cè)，以便進(jìn)行30 d和60 d取樣。

（6）蓄水池蓄水。蓄水前在池周邊架設(shè)邊護(hù)欄確保人員安全。用抽水泵從旁邊河流抽水達(dá)水尺上標(biāo)的預(yù)期刻度，詳見(jiàn)圖10。蓄水過(guò)程中出水口應(yīng)有消能防沖刷裝置（套上竹籃）。

（7）取樣室內(nèi)測(cè)試?，F(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)老化，每30 d取樣1次，共取樣3次。1月和2月后將事先預(yù)設(shè)的試樣用繩子拉出；3個(gè)月后將蓄水池內(nèi)水放空，在堤體內(nèi)部取編織袋和彩條布每一種試樣，在池底鋪設(shè)的兩布一膜和無(wú)紡?fù)凉げ忌喜萌∶恳环N試樣。試樣均在室內(nèi)陰暗處晾干。

4 超儲(chǔ)期土工合成材料總體可用性分析

結(jié)合初始出庫(kù)的檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)30，60 d和90 d后材料狀況，評(píng)價(jià)分析力學(xué)性能衰減程度，并提出合理使用的指標(biāo)建議。試樣材料的力學(xué)性能分析參照SL 297-2004《防汛儲(chǔ)備物資驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》和GB 17642-2008《土工合成材料非織造布復(fù)合土工膜》相關(guān)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)?！吨醒敕姥纯购滴镔Y儲(chǔ)備管理辦法實(shí)施細(xì)則》中的儲(chǔ)備年限及報(bào)廢更新第二十條要求：根據(jù)中央物資存儲(chǔ)條件、各類(lèi)物資老化試驗(yàn)結(jié)果，中央物資按照驗(yàn)收入庫(kù)時(shí)間起計(jì)算。儲(chǔ)備年限為：編織袋6 a，復(fù)膜編織布8 a，無(wú)紡?fù)凉げ?、?fù)合土工膜10 a。

圖10 蓄水池完工

4.1 無(wú)紡?fù)凉げ伎捎眯苑治?/h3>

本次抽樣選取的無(wú)紡?fù)凉げ家?guī)格為250 g/m2，測(cè)試試驗(yàn)處理結(jié)果參照SL 297-2004中土工織物物理力學(xué)性能指標(biāo)，見(jiàn)表1。

無(wú)紡?fù)凉げ嫉臄嗔褟?qiáng)度及斷裂延伸率如表1所示，1992年邳州倉(cāng)庫(kù)的無(wú)紡布比其余倉(cāng)庫(kù)的倉(cāng)儲(chǔ)年份長(zhǎng)10 a之多，其初始倉(cāng)儲(chǔ)斷裂強(qiáng)度也相對(duì)較低，經(jīng)向斷裂強(qiáng)度12.23 kN/m，略低于標(biāo)準(zhǔn)，緯向斷裂強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)的82.8%。其余無(wú)紡布初始倉(cāng)儲(chǔ)經(jīng)、緯向強(qiáng)度均滿足防汛物資的入庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)。

表1 無(wú)紡?fù)凉げ汲跏紓}(cāng)儲(chǔ)及老化后斷裂強(qiáng)度及斷裂延伸率

經(jīng)過(guò)3個(gè)月的現(xiàn)場(chǎng)防汛模擬工程試驗(yàn)，無(wú)紡?fù)凉げ颊w在外觀上無(wú)破損現(xiàn)象，工作狀況良好，可以滿足工程應(yīng)用要求。

1992年邳州倉(cāng)庫(kù)的無(wú)紡布經(jīng)、緯向斷裂強(qiáng)度衰減最多，分別衰減為標(biāo)準(zhǔn)的26.17%和52.17%。其余倉(cāng)庫(kù)無(wú)紡布經(jīng)向斷裂強(qiáng)度均在標(biāo)準(zhǔn)之上，緯向斷裂強(qiáng)度除六合倉(cāng)庫(kù)外均略低于標(biāo)準(zhǔn)，最小的2006年銅山倉(cāng)庫(kù)緯向強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)的78.4%，也有較大保持率。2004年六合倉(cāng)庫(kù)為省級(jí)倉(cāng)庫(kù)，初始倉(cāng)儲(chǔ)強(qiáng)度及老化90 d后的強(qiáng)度均遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)，且老化試驗(yàn)過(guò)程中幾乎無(wú)衰減。其余倉(cāng)庫(kù)衰減速率規(guī)律性不明顯，且由于材料采購(gòu)商未知，原材料差異大，因此，衰減速率與年份規(guī)律性不明顯。此外可看出現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)過(guò)程中，緯向強(qiáng)度衰減速率整體大于經(jīng)向強(qiáng)度衰減速率。

除1992年邳州倉(cāng)庫(kù)外，本次出庫(kù)無(wú)紡?fù)凉げ汲跏冀?jīng)、緯向斷裂延伸率均滿足國(guó)家防汛驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。這說(shuō)明，即使在長(zhǎng)時(shí)間的倉(cāng)儲(chǔ)條件下，伸長(zhǎng)率仍可以保持在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

整體上相較于初始力學(xué)性能，無(wú)紡布經(jīng)過(guò)30，60 d和90 d的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)后，其力學(xué)性能逐漸降低；同時(shí)表明儲(chǔ)存年限越長(zhǎng)，其力學(xué)性能下降越快。經(jīng)過(guò)3個(gè)月的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，無(wú)紡?fù)凉げ柬斊茝?qiáng)力整體上依然全部大于2.2 kN，梯形撕破強(qiáng)力整體上全部大于0.35 kN，均滿足國(guó)家防汛驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，且在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)過(guò)程中衰減較小。

4.2 復(fù)合土工膜可用性分析

此次選取的復(fù)合土工膜均為兩布一膜，其規(guī)格均為400 g/m2，其標(biāo)稱(chēng)斷裂強(qiáng)度為12 kN/m，試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果指標(biāo)參照SL 297-2004中短纖針刺非織造復(fù)合土工膜物理力學(xué)性能指標(biāo)，見(jiàn)表2。

六合倉(cāng)庫(kù)屬于省級(jí)倉(cāng)儲(chǔ)，2002年存儲(chǔ)在六合倉(cāng)庫(kù)的復(fù)合土工膜，經(jīng)、緯向斷裂強(qiáng)度相比其余倉(cāng)儲(chǔ)的斷裂強(qiáng)度都高。其余市縣級(jí)倉(cāng)儲(chǔ)的復(fù)合土工膜初始出庫(kù)強(qiáng)度和老化過(guò)程中的力學(xué)性能衰減規(guī)律也相差不大，差異性主要是由縣級(jí)倉(cāng)儲(chǔ)條件不同引起。初始出庫(kù)強(qiáng)度最低的為2008年駱駝山倉(cāng)庫(kù)，緯向斷裂強(qiáng)度10.56 kN/m，為標(biāo)準(zhǔn)的88%，經(jīng)向90 d老化后衰減為標(biāo)準(zhǔn)的74.2%。經(jīng)過(guò)3個(gè)月的現(xiàn)場(chǎng)防汛模擬工程試驗(yàn)，復(fù)合土工膜在外觀方面表現(xiàn)良好，無(wú)破損現(xiàn)象，防滲性能保持良好。

從初始出庫(kù)到老化90 d，本次研究取樣的復(fù)合土工膜的斷裂伸長(zhǎng)率均大于30%，滿足國(guó)家防汛物資驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。說(shuō)明防汛用復(fù)合土工膜在倉(cāng)儲(chǔ)和防汛過(guò)程中衰減不多，仍可滿足斷裂伸長(zhǎng)率指標(biāo)，倉(cāng)儲(chǔ)過(guò)程和防汛過(guò)程中衰減不大。

從頂破強(qiáng)力和梯形撕破強(qiáng)力來(lái)看，經(jīng)3個(gè)月現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)后，復(fù)合土工膜相關(guān)參數(shù)均大于國(guó)家防汛物資的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，即頂破強(qiáng)力大于2.2 kN，梯形撕破強(qiáng)力均大于0.4 kN。

力學(xué)性能經(jīng)試驗(yàn)室檢測(cè)均有較高的保持率，所有試驗(yàn)樣品強(qiáng)度均大于入庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)。復(fù)合土工膜經(jīng)過(guò)30，60 d和90 d的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)后，其力學(xué)性能逐漸降低，儲(chǔ)存年限越長(zhǎng)其力學(xué)性能下降越快。

4.3 彩條布可用性分析

此次抽樣的彩條布規(guī)格均為120 g/m2，7個(gè)試樣分別來(lái)自7個(gè)倉(cāng)庫(kù)，儲(chǔ)存年限為1995～2006年。試驗(yàn)方法參照規(guī)程SL 235-2012，試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果指標(biāo)參照SL297-2004中彩條布的物理力學(xué)性能指標(biāo)，見(jiàn)表3。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，從表觀看，除了銅山倉(cāng)庫(kù)的彩條布有明顯的破損情況外，其余各倉(cāng)庫(kù)彩條布表面均保持良好?，F(xiàn)場(chǎng)防汛模擬試驗(yàn)過(guò)程中，彩條布覆蓋在防汛堤上防浪防沖刷，所以彩條布直接與土袋接觸，相互間有摩擦作用，在淺水中發(fā)生腐蝕老化，在坡面表層薄層水中受太陽(yáng)直射，發(fā)生紫外線老化。因此對(duì)彩條布可用性的檢測(cè)和分析，要著重考慮其初始出庫(kù)力學(xué)特性和老化過(guò)程中的衰減。

表2 復(fù)合土工膜初始倉(cāng)儲(chǔ)及老化后斷裂強(qiáng)度及斷裂延伸率

1999年邳州倉(cāng)庫(kù)和2002年駱駝山倉(cāng)庫(kù)屬于市級(jí)儲(chǔ)備倉(cāng)庫(kù)，倉(cāng)儲(chǔ)條件較好，本次出庫(kù)初始強(qiáng)度相對(duì)較高，雖然年代久一些，其經(jīng)老化試驗(yàn)的強(qiáng)度衰減也較小。2004年六合倉(cāng)庫(kù)屬于省級(jí)倉(cāng)庫(kù)，倉(cāng)儲(chǔ)條件最好，可能因?yàn)槲镔Y入庫(kù)時(shí)強(qiáng)度不高，使初始倉(cāng)儲(chǔ)取樣斷裂強(qiáng)度不高，但是儲(chǔ)存年代相比其他倉(cāng)庫(kù)較短，所以現(xiàn)場(chǎng)老化過(guò)程中抗拉強(qiáng)度衰減速率較小。2006年銅山倉(cāng)庫(kù)，倉(cāng)儲(chǔ)年代最短，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)過(guò)程中老化最小。

通過(guò)以上的數(shù)據(jù)整體來(lái)看，雖然材料的規(guī)格相同，但除了1995年泗洪倉(cāng)庫(kù)的彩條布外，其余倉(cāng)儲(chǔ)試樣的抗拉強(qiáng)度隨著存儲(chǔ)年代的增加未見(jiàn)明顯下降，主要由于這些材料的生產(chǎn)廠家不相同，還有市與縣級(jí)儲(chǔ)存條件的差異。

本次所有取樣的倉(cāng)儲(chǔ)彩條布的斷裂伸長(zhǎng)率從出庫(kù)初始強(qiáng)度到經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)老化90 d之后，均滿足國(guó)家防汛物資驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

從頂破強(qiáng)力、梯形撕破強(qiáng)力看，只有1999年邳州倉(cāng)庫(kù)的彩條布的初始頂破強(qiáng)力（1.65 kN）大于標(biāo)準(zhǔn)（1.6 kN），初始撕裂強(qiáng)力（0.32 kN）大于標(biāo)準(zhǔn)（0.30 kN），其余彩條布均不滿足防汛驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。30 d后所有彩條布均已遠(yuǎn)小于防汛驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，且衰減較快。

表3 編織袋初始倉(cāng)儲(chǔ)及老化后斷裂強(qiáng)度及斷裂延伸率

4.4 編織袋可用性分析

此次抽樣的編織袋規(guī)格為95 cm×55 cm、100 g/條，試驗(yàn)指標(biāo)參照SL 297-2004中防汛編織袋物理力學(xué)性能指標(biāo)，見(jiàn)表4。

本次所取樣的編織袋的倉(cāng)儲(chǔ)初始強(qiáng)度均小于在入庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)，初始延伸率都保持在防汛驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，初始頂破強(qiáng)力和縱向梯形撕裂強(qiáng)力均不滿足標(biāo)準(zhǔn)。在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中，所有力學(xué)性能逐漸降低，儲(chǔ)存年限越長(zhǎng)其力學(xué)性能下降越快。

結(jié)合對(duì)照現(xiàn)場(chǎng)防汛模擬試驗(yàn)過(guò)程工程破壞試樣及相應(yīng)的檢測(cè)分析結(jié)果，只有2004年駱運(yùn)倉(cāng)庫(kù)和2004年六合倉(cāng)庫(kù)的取樣土編織袋完好，依然具有較高的斷裂強(qiáng)度，2004年駱運(yùn)倉(cāng)庫(kù)試樣拉伸斷裂強(qiáng)度為：經(jīng)向14.31 kN/m（標(biāo)準(zhǔn)的79.5%），緯向12.36 kN/m（標(biāo)準(zhǔn)的77.25%）；2004年六合倉(cāng)庫(kù)試樣斷裂強(qiáng)度為：經(jīng)向10.6 kN/m（標(biāo)準(zhǔn)的58.89%），緯向9.36 kN/m（標(biāo)準(zhǔn)的58.5%）。因此這兩種試樣（聚乙烯材料）的倉(cāng)儲(chǔ)斷裂強(qiáng)度及相關(guān)力學(xué)指標(biāo)可作為同類(lèi)材料合理利用的參考使用標(biāo)準(zhǔn)，即經(jīng)向斷裂強(qiáng)度大于15 kN/m（標(biāo)準(zhǔn)的80.56%）、緯向斷裂強(qiáng)度大于16 kN/m（防汛物資驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)）、且儲(chǔ)存年限不超過(guò)11 a的聚乙烯編織袋，經(jīng)檢測(cè)后可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況審慎合理利用。

初始出庫(kù)力學(xué)性能較差的編織袋絕大部分已處于損毀狀態(tài)，對(duì)損毀編織袋的完整部分進(jìn)行取樣，通過(guò)室內(nèi)力學(xué)特性試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其強(qiáng)度保持率較低，有的甚至達(dá)不到入庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)的10%。

表4 編織袋初始倉(cāng)儲(chǔ)及老化后斷裂強(qiáng)度及斷裂延伸率

2004年及2008年駱駝山倉(cāng)庫(kù)的編織袋再經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)后其力學(xué)性能下降最明顯，取樣時(shí)也有部分損壞，這兩種編織袋的儲(chǔ)存年限雖較短，但其力學(xué)性能保持率不高。分析其原因?yàn)椋孩儆捎谑屑?jí)儲(chǔ)存?zhèn)}庫(kù)儲(chǔ)存條件較省級(jí)倉(cāng)庫(kù)來(lái)說(shuō)相對(duì)較差，往往不能保證其在無(wú)紫外線的條件下儲(chǔ)存，導(dǎo)致其老化較快，從其余幾個(gè)非省級(jí)倉(cāng)庫(kù)也可以看到相關(guān)現(xiàn)象；②材料本身就沒(méi)有添加相關(guān)的抗老化材料，抗老化能力弱。比如同樣是省級(jí)倉(cāng)庫(kù)2007年駱運(yùn)倉(cāng)庫(kù)的編織袋拉伸強(qiáng)度小于2004年駱運(yùn)倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存的編織袋強(qiáng)度，因?yàn)?004年編織袋加入了炭黑等防老化材料，在長(zhǎng)期儲(chǔ)存后仍有較高強(qiáng)度，為標(biāo)準(zhǔn)值的90%，這也是2004年編織袋力學(xué)性能保持率最高的原因之一；③在入庫(kù)時(shí)也可能沒(méi)有經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的質(zhì)量檢測(cè)，往往導(dǎo)致其初始的力學(xué)性能無(wú)法達(dá)到要求。

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié) 論

（1）在通常的倉(cāng)儲(chǔ)條件下，抽樣出庫(kù)初始拉伸斷裂強(qiáng)度大于入庫(kù)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)且儲(chǔ)存年限小于16 a的無(wú)紡?fù)凉げ?，可考慮合理使用。

（2）建議出庫(kù)初始拉伸斷裂強(qiáng)度大于或等于入庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)以上且儲(chǔ)存年限不超過(guò)18 a的復(fù)合土工膜，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況考慮合理使用。

（3）不同年限不同倉(cāng)庫(kù)的彩條布樣品力學(xué)差異性較大，從年份上來(lái)看無(wú)明顯的規(guī)律性。但鑒于彩條布在防汛過(guò)程中主要用于防浪防沖刷，基本處于不承重狀態(tài)，建議抽樣檢測(cè)的出庫(kù)初始拉伸斷裂強(qiáng)度在10 kN/m以上的彩條布，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況考慮謹(jǐn)慎使用。

（4）此次試驗(yàn)中的編織袋經(jīng)過(guò)3個(gè)月的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，暴露在淺水表面的編織袋絕大部分處于損壞狀態(tài)，鑒于防汛工作的重要性，對(duì)于普通倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存的編織袋超出儲(chǔ)存年限（即6 a）的未加炭黑的聚丙烯編織袋作報(bào)廢處理；對(duì)于在省級(jí)倉(cāng)庫(kù)（如六合倉(cāng)庫(kù)）條件下存儲(chǔ)11a以?xún)?nèi)的聚乙烯編織袋，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況審慎合理使用。

5.2 建議

由于儲(chǔ)存材料樣品的差異性較大、儲(chǔ)存年分不夠連續(xù)以及樣本的出廠力學(xué)性能無(wú)記錄等因素，本文分析還存在一些不足之處。但通過(guò)分析研究，可獲得以下對(duì)于防汛物資的儲(chǔ)存和采購(gòu)的有益建議：

（1）建議提高防汛倉(cāng)庫(kù)的倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境和管理水平，有助于保證防汛物資在實(shí)際使用時(shí)具有較高的力學(xué)性能，此外可延長(zhǎng)儲(chǔ)存年限。

（2）對(duì)于入庫(kù)防汛物資應(yīng)按批次抽檢其性能指標(biāo)，并保存好入庫(kù)性能指標(biāo)文件。

（3）盡量采購(gòu)添加抗老化劑的土工合成材料防汛物資，尤其如編織袋等，聚丙烯材料需添加炭黑，或者采購(gòu)聚乙烯材料的編織袋。