高密度聚乙烯土工膜的屈服及破壞過程分析

    高密度聚乙烯土工膜是一種結晶度高、非極性的熱塑性樹脂，原態HDPE的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明狀。由于優異的環保性、抗震能力、抗腐蝕能力、耐久性及可靠性，從1948年開始得到應用。作為一種新型的材料，要加以應用，必須了解其強度、破壞行為及其對力學加載的響應，要了解其經過多長時間，以什么方式發生破壞。

    近四十年來，研究高分子材料的強度和破壞的各種試驗方法、對強度和破壞現象進行的試驗研究和理論解析均取得了較大的進展，其中包括對以高密度聚乙烯為代表的高分子材料。由于高密度聚乙烯微觀和宏觀水平上的各向異性和不均一性，有必要從微觀和宏觀兩個角度來看待。
    屈服是材料開始破壞的標志。屈服強度是材料在卸載荷后基本上不產生永久變形的最大應力，超過屈服點材料便開始屈服同時發生塑性形變。高密度聚乙烯在載荷作用下會產生微開裂，但這種微開裂并非真正的裂紋，其內部由高度取向的高聚物纖維束和空穴組成，并且有一定的穩定性，稱為銀紋化現象。在實際應用中，材料產生塑性形變就失去了使用價值，對于高密度聚乙烯來說，使用極限是屈服強度。高密度聚乙烯為一種結晶高聚物，其屈服點可由真應力一應變曲線的斜率發生急劇變化的點來確定，或者沿應力一應變曲線的起始部分和最終部分作兩點切線的交點確定，由切線交點求得的屈服點稱為外插屈服點，但外插屈服點的物理意義缺乏力學依據。壓力下聚乙烯的應力應變，壓力對屈服應力的影響很大，壓力越大，屈服應力越大。銀紋是高聚物所特有的一種現象，一些高聚物在低于屈服應力的應力作用或者環境因素的影響下，其表面出現像陶瓷表面那樣的微裂紋，這種微裂紋能反射可見光，使微裂紋所處的材料表面呈銀白色閃光，故這種微裂紋稱為銀紋。高密度聚乙烯在低溫變形下可發生銀紋化現象。
    強度是材料抵抗變形或破壞的能力;破壞現象指材料所產生的斷裂、疲勞和磨損等物理力學性能的失效行為。高密度聚乙烯膜在城市生活垃圾衛生填埋場的使用中，要承受很強的荷載和強堿性滲濾液的腐蝕，還要經受酷暑寒冬的氣候變化，不可避免地要遇到強度、高密度聚乙烯土工膜破壞及使用壽命的問題。