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高分子聚合物
一、基本概念
土工合成材料是用高分子聚合物为原材料制成的。所以，要了解土工合成材料的种类及工程特性，就必须对高分子聚合物有一个粗略的了解。高分子聚合物是20世纪开始出现，30年代得到蓬勃发展的材料。它是由一种或几种低分子化合物通过化学聚合反应，以共价键结合而形成的高分子化合物。其分子量一般都大于5000。聚合物的力学性能和加工性能都和聚合物的分子量的平均值及其分布有密切关系。
二、聚合物的名称
聚合物的命名惯上主要是根据聚合物的化学组成来命名的。如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯，等等。“聚”字表示是由一个单体聚合而得到的聚合物。聚合物也有以其结构特征来命名的，如聚酯、聚酰胺、聚氨酯，等等。具体品种还有其商品上的名称，例如尼龙(商品名，为聚酰胺中的一大类)。我国还以“纶”字作为合成纤维商品的后缀字，如锦纶(尼龙一6)、腈纶(聚丙烯腈)、氯纶(聚氯乙烯)、丙纶(聚丙烯)、涤纶(聚对苯二甲酸乙二酯)，等等。聚合物还可以采用代号(英文缩写)代表其名称。
三、聚合物的分类
聚合物品种繁多，按其性能，聚合物可分为塑料、纤维和橡胶三大类，此外还有涂料、胶粘剂和离子交换树脂等。
(1) 塑料。在一定条件下具有流动性、可塑性，并能加工成型，当恢复平常条件(如除去压力和降温)，则仍保持加工时形状的聚合物称为塑料。塑料又分为热塑性塑料和热固性塑料两类。热塑性塑料是指在温度升高后能够软化并能流动，当冷却时即变硬并保持高温时的形状的塑料，而且在一定条件下可以反复加工定型，例如聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等;热固性塑料
是指加工成型的塑料在温度升高时不能软化，其形状不变的塑料，例如酚醛树脂、脲醛树脂等。
(2) 纤维。直径很小，并且具备或保持其本身长度大于直径1000倍以上，而又具有一定强度的线条或丝状聚合物称为纤维。人工合成纤维是由聚合物原料(又称为树脂)经纺丝而形成的合成纤维。重要的合成纤维品种有：聚酯纤维，如涤纶;聚酰胺纤维，如尼龙66;烯类纤维，如腈纶、维尼纶等。
(3) 橡胶。在室温下具有高弹性的聚合物材料称为橡胶。在外力作用下，能产生很大的应变(可以达到10006)，外力除去后又能迅速恢复原状。重要的合成橡胶品种有顺丁橡胶、氯丁橡胶、硅橡胶等。以上是从性能上的分类，就其原材料来说可以是相同的，例如聚氯乙烯可以制成塑料产品、纤维和类似于橡胶的软制品。产生这些性能上的差别的原因是这些聚合物的分子间的作用力的差别，其中以橡胶的分子聚集力为弱，纤维的分子间吸引力强，而塑料则介于两者之间。聚合物也可按其分子主键结构分为线形聚合物、支化聚合物和网状聚合物。键结构是指分子本身的结构，即原子在分子中的排列运动情况。根据其主键的几何形状一般分为：
(1) 线形聚合物。它是指每个重复单元仅仅和另外两个单元相连接的聚合物。每一个分子链为一独立的单位，尽管有时也有短的分支，但分子链之间没有任何化学键连结。因此它们柔软，有弹性，分子键之间易于产生相互位移，可以热塑成各种形状的产品，为热塑性聚合物。这一类聚合物很多，如无支化的聚乙烯、定向聚丙烯、聚脂和尼龙等。
(2) 支化聚合物。它是指在主链上带有侧链的聚合物。它可以形成一些较长的支链。如在高温高压下形成的低密度聚乙烯在100个碳原子上含有大约20~30个支链，其中包含少量较长的支链。这时它的性能明显不同于高密度聚乙烯。短支链使得聚合物主链之间跳离增大，有利于活动，流动性较好，而支链过长则反而阻碍聚合物的流动，影响结晶，降低弹性。的说来，支链聚合物密度较低，但穿透性能有所增加。
(3) 网状聚合物。它是指一种相互连接起来(又称交联)的支化聚合物。由于分子链通过支链以化学键与其他分子链相连接，其形状不易改变。因而网状聚合物为热固性聚合物，如环氧树脂、酚醛树脂，等等。这类聚合物的耐热性好，强度高，形态稳定。后还应指出，聚合物的物理力学性能不仅和其化学成分有着密切关系，也与其分子量、支化、交联、结晶、取向、添加剂及其加工工艺程序等有密切关系。相同材料的力学性能又和其试验时的条件，如温度、湿度、加荷条件、加荷速度等有关。因此，在选择土工合成材料时，应对材料的化学成分、加工工艺、力学特性和材料工作环境和荷载情况进行综合的全面的考虑。
针刺土工布的用途
针刺土工布广泛用于水利、电力、矿井、公路和铁路等土工工程，那么针刺土工布是如何处理软弱土地基的?接下来我们一起了解下。
在软弱地基上修筑高填土路基，由于填土中的侧向土压力，使地基表面随水平剪应力移动，导致路基土体向两侧位移，造成土体失稳。这一直是困扰高速公路设计和施工的一个难点，处理起来费工费时，而实际效果难以达到预期效果。随着针刺土工布不断开发利用，近年来利用土工材料加强软弱土地基的工程日益增多，通常是在路基底部铺设单层或多层高模量的土工织物、土工网、土工格栅等土工材料，来限制土体的侧向位移，以提高路基稳定性，减少路基下沉的差异沉降量。处理软土地基使用的土工材料除上面提到的几种外，重点使用了土工格室这种土工材料，它的基本施工工艺如下：将原软土基础挖除，进行片石换填并用碎石填实空隙，换填层上设置高度为20cm的HDPE土工格室，土工格室的抗拉强度≥0.57kN/5cm(1mm厚);焊缝抗撕裂强度≥1KN(20cm)。土工格室内部用砂砾石填筑，其上铺筑50cm碎石垫层，进行压实，并铺设单向土工布将碎石垫层与上层填料隔离。这样处理后的地基，利用土工格室的三维结构限制了填料的侧向位移，提高了路基的稳定性。较之于二维结构的土工格栅，土工格室作为软弱土地基的加固补强材料，使竖向填料之间结合起来，更能承受填料自身载荷及外部载荷的作用力。现经过路基试通车的检验后，由土工格室处理过的这段软弱土高填方路基没有出现任何质量问题。
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