目前土工布的生產和應用快速發(fā)展，對土工布的研究很多，但關于土工布老化性能的研究相對較少。土工布作為一種工程材料，其老化性能指標直接影響工程的壽命、安全性和可靠性。因此，對土工布老化性能的研究具有很高的經濟意義和戰(zhàn)略意義。美國材料與試驗協(xié)會（ASTM）對土工布的定義為：一切和地基、土壤、巖石、泥土或任何其他土建材料一起使用，并作為人造工程或系統(tǒng)的組成部分的紡織品。土工布和地基、土壤、巖石、泥土或其他建筑材料一起使用，利用土工布對泥土起加固、保護、排水、過濾、隔離、防滲等作用。土工布目前已經同水泥、鋼材、木材一起被稱為“四大建筑材料”。

　　土工布根據加工方法不同可以劃分為機織土工布、針織土工布和非織造土工布。機織土工布目前使用較多的是長絲機織布和扁絲機織布，材料以聚丙烯為主。經編復合土工布是以玻璃纖維（或其他合成纖維）為增強材料，通過與短纖針刺非織造土工布復合而成。非織造土工布主要有短纖維針刺土工布和長絲紡粘土工布，所選合成纖維原料主要是滌綸、丙綸、錦綸等，其中主要使用滌綸和丙綸。

　　不論針織土工布、機織土工布或非織造土工布，在加工、儲存和使用過程中，易受內部因素和外部因素的共同作用，其性能逐漸變壞，以致最后喪失使用價值的現象，稱為老化。這是土工布常見的問題，其本質是高分子結構中分子鏈的斷裂、化學結構的變化等，宏觀上則表現為土工布強度下降和宏觀結構破壞等，是一種不可逆變化。

　　1老化現象原因

　　土工布老化有多種表現：宏觀表現為外觀變色、脆化、喪失光澤、結構改變、力學性能下降等；微觀表現為大分子結構改變，大分子量下降等。其中對工程應用影響最大的就是力學性能的下降和材料結構的改變。

　　老化的原因有內因和外因兩種。內因指材料本身的性質，主要有：單體的結構狀態(tài)、高分子體系內部性質、添加劑等；外因指外界的環(huán)境因素，主要有太陽光、氧氣、熱、水分、pH值、應力、工業(yè)氣體、海水、鹽霧、霉菌、細菌等。影響老化的原因是多種多樣的，通常各種因素共同起作用，但其中太陽光、水、氧氣、熱是最主要的影響因素，本文主要集中對這幾個因素進行討論。

　　2老化試驗

　　老化試驗是研究土工布在一定環(huán)境下的老化規(guī)律和評價土工布老化性能的手段。通過老化試驗，測試土工布的強度、伸長率、彈性模量和微孔結構等隨時間的老化情況。老化試驗主要有人工加速老化試驗、自然環(huán)境老化試驗和實際應用老化試驗三種。

　　1）人工加速老化試驗

　　將試樣放置在一個老化箱內，根據樣品實際使用情況或相關老化標準，設置老化箱的參數，如溫濕度、紫外線強度、雨淋、冷凝等。經過一定時間的加速老化以后，將老化樣和原樣進行對比，由此估計樣品的耐老化性能。采用儀器加速老化的特點是加速老化條件穩(wěn)定、可比性強、試驗周期短、重現性較好。

　　人工加速老化試驗主要包括：人工加速紫外老化試驗、人工加速熱老化試驗、人工加速氧老化試驗、人工加速濕熱老化試驗等。

　　2）自然環(huán)境老化試驗

　　將試樣暴露在自然環(huán)境中，檢測土工布性能隨時間的老化情況。自然環(huán)境老化試驗的優(yōu)點是采用真實的自然環(huán)境進行試驗，結果真實可靠。缺點是費時費力，一般至少一年，多則幾年，無法對新材料、新產品的老化性能進行快速評價。

　　自然環(huán)境老化試驗主要包括：大氣老化試驗、地下埋藏試驗、海水浸漬試驗和水下埋藏試驗等。目前進行較多的是大氣老化試驗和地下埋藏試驗。

　　3）實際應用老化試驗

　　該試驗在實際工程應用中進行，在工程現場定期取樣，測試強度損失率及有關指標，了解實際應用中材料的老化程度。實際應用老化試驗優(yōu)點是在具體的施工環(huán)境中取樣試驗，數據真實可靠。缺點是時間周期長，普遍適用性較差。

　　在理論研究方面，人工加速老化和自然環(huán)境老化之間的相關性研究是一個比較活躍的領域。人們提出老化模型灰色預測，通過相關性研究用人工加速老化試驗結果去預測自然老化時間。老化模型灰色預測是基于灰色系統(tǒng)理論的一種預測方法，根據已知數據建立一個由過去引伸到將來的灰色模型，從而確定系統(tǒng)未來的發(fā)展變化趨勢。

　　3標準測試

　　不少國家和組織對土工布老化現象進行研究，規(guī)定了戶外暴露老化標準，如國際標準化組織的ISO標準、美國的ASTM和AATCC標準、歐洲的EN標準等。就目前我國土工布的研究現狀，進行老化方面的研究較少，國內土工布老化性能試驗方法標準較少，土工布產品標準中也缺少對老化性能標準值的規(guī)定，如GB/T17642–2008《土工合成材料非織造布復合土工膜》；GB/T17639–2008《土工合成材料長絲紡粘針刺非織造土工布》；GB/T17638–1998《土工合成材料短纖針刺非織造土工布》等。

　　目前國內土工布老化標準較少，可適當考慮參考采用塑料和紡織品的老化標準。例如GB/T16422.1–2006、GB/T16422.2–1999、GB/T16422.3–1997、GB/T16422.4–1996《塑料實驗室光源暴露試驗方法》；ISO4892–1:1999、ISO4892–2:2006、ISO4892–3:2006、ISO4892–4:2004《塑料實驗室光源曝曬方法》；ASTMG154–2006《非金屬材料熒光紫外曝露試驗操作標準》。

　　常見的實驗室老化試驗主要有光照老化、濕熱老化、熱風老化等。目前國內外常用的土工布老化標準如表1所示。

　　4表征

　　對于工程應用的土工布而言，老化性能的表征主要包括宏觀和微觀兩個方面。宏觀方面是一定老化時間下，土工布的強度保持率（主要有拉伸強度、撕裂強度、頂破強度）、伸長率、脆化、宏觀結構形態(tài)變化情況等。微觀方面主要指在老化過程中，大分子結構降解過程和降解產物等。降解過程檢測可采用差熱分析法、熱分析方法等；降解物質分析可采用氣體色譜/質譜分析法、紅外光譜法和凝膠分析方法等。

　　5結論

　　土工布越來越多地被用作公路、鐵路、土木、水利等工程的材料。研究材料的老化性能可以預測材料的使用壽命，這對預測整個工程的穩(wěn)定性和使用壽命具有非常大的意義。因此，老化問題的研究特別重要。通過對土工布老化性能的測試研究，認識和掌握其老化規(guī)律，然后可以通過改性或后處理等方法提高土工布的抗老化性能。

　　目前土工布缺少統(tǒng)一的國內老化試驗標準和規(guī)程，為了加快土工布的發(fā)展和應用，應盡快制定或修改采用國外標準，形成我國的國家老化試驗標準。