濕熱環境下聚乙烯拉索護套應力-光氧老化性能

姚國文， 劉明旭， 趙 玲， 李世亞， 陳 靜

(1. 重慶交通大學土木工程學院， 重慶 400074； 2. 省部共建山區橋梁及隧道工程國家重點實驗室， 重慶 400074)

高密度聚乙烯(high density polyethylene,HDPE)護套是以乙烯單體為主要材料，加入適當輔助劑，經化工技術形成的一種熱塑性樹脂，具有良好的耐熱性、耐寒性、化學穩定性和較高的剛性與韌性等優點[1-2]，被廣泛應用于橋梁纜索和吊桿結構。在西南地區，服役橋梁的HDPE護套長期受三大因素(濕熱、光照和應力作用)影響發生老化開裂現象，由于環境中的H2O、O2和Cl-等腐蝕物質進入索體內部，造成拉索鋼絲銹蝕，索體和橋梁結構的安全將無法得到保證。

目前，相關學者對服役橋梁的HDPE護套老化行為開展了大量研究。例如，龍躍等[3]通過實際工程案例得出紫外線、應力、雨水和有害氣體是引起拉索護套老化的主要原因。劉山洪等[4]、張適齡等[5]、劉磊等[6]、胡文軒等[7]開展應力-光氧老化試驗研究了HDPE護套的老化開裂行為和力學性能，Li等[8]借助老化儀研究了不同張應力水平下HDPE材料的開裂行為，其結果表明：應力水平是決定護套老化開裂時間和裂紋形態的重要因素；HDPE護套光氧降解不受應力水平單一因素影響；自由基團和分子鏈形式顯著影響著護套老化后的剩余力學性能。Liu等[9]通過連續自核退火技術，在不同單軸拉伸應力下，研究了高密度聚乙烯的光氧老化行為，結果表明：應力對HDPE護套老化有加速和抑制作用。Zhao等[10]對高密度聚乙烯開展紫外加速試驗和拉伸實驗，其結果表明：隨紫外線照射時間延長，聚合物呈現脆性增加和分子鏈段間纏結程度降低的現象。……