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岩土研究院

土工合成材料的分类

297 2022-05-09 09:33:21

土工合成材料是 50年代末兴起的,以合成纤维、塑料、合成橡胶等聚合物为原料制成的用干岩土工程的新型材料。它的用途极为广泛。可用干排水、反滤。隔离,防侵饨。护坡、防海、加筋强化、教层等许多方面。在国外,常以土工织物(Geotextile)和土工膜(Geomembrane)分别作为用于岩土工程的透水性和不透水性合成纤维材料的总称。用于岩土工程的合成纤维材料,还有各种不同的名称,如称作土工纤维、建筑织物、土工布、化纤滤网、塑料网、塑料膜等等。但是,由于定义上的不明确和应用上的交织,尤其是许多新型透水与不透水组合型合成纤维材料的出现,就很难以"土工织物"和"土工膜"来划分或概括。1983年j。E。Fluet 建议使用"土工合成材料"(Geosyntheties)一词来概括各种类型的材料。最近几年,这一名词已被人们接受。合成材料在我国的应用开始于 60年代中期,首先是塑料薄膜在渠道防渗方面的应用,后来推广到水库、水闸和蕾水池等工程。近10 多年来,已在水利、水电、公路、铁路、建筑、港口等工程中成功地得到了应用。

随着使用范围的不断扩大,土工合成材料的生产和应用技术也在迅速提高,使其逐渐形成一门新的边缘性学科。它以岩土力学为基础,与纺织工程、石油化学工程有密切联系,应用于岩土工程的各个领域。

土工合成材料分类随着新材料和新技术的发展,还将有所变化。从现状和分类趋向发展。暂将土工合成材料分为四大类;即土工织物、土工膜、特种土工合成材料和复合型土工合成材料。特种土工合成材料包括。 土工地、土工网、土工格栅、土工格室、土工模袋和土工泡沫塑料等等。复合型土工合成材料则是由上述有关材料复合而成。

各种类型的土工合成材料,如土工垫、土工网、土工格栅、土工格室、土工模袋以及各种规格的土工织物、土工膜等。在国内均能生产。并已在一些工程中应用。但目前在工程实际中使用最多的还是土工织物和土工膜。

土工合成材料由合成纤维制成。合成纤维是以煤、石油、天然气和石灰石等作起始原料,经过化学加工而成聚合物(高分子化合物),再经过机械加工制成纤维、条带、网格和薄膜等。纤维又分短丝、连续长丝(直径一般为0.02~0.04mm)、条丝、单丝、多股丝、纺纤和各种纱线等。

合成纤维的品种主要有锦纶、涤纶、腈纶、维纶、丙纶和氯纶等,但目前国内外用于生产土工纤维者多以丙纶(聚丙烯)、涤纶(聚酯)为主要原料。

各种类型土工合成材料的原材料、制造方法和主要用途,见表15-1。

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土工合成材料的特性

土工合成材料的主要特性是∶质地柔软而重量轻、整体连续性好、抗拉强唐高、耐腐蚀性和抗微生物侵蚀性好、反滤性(土工织物)防涂性(土工膜)好。施工简便。

一、物理特性

物理特性主要是厚度、单位面积重量和开孔尺寸等。

(一)厚度

常用的各种土工合成材料厚度;土工织物一般为0.1~5mm,最厚的可达 10mm 以上;土工膜一般为 0.25~0,75mm,最厚的可达2~4mm∶土工格栅的厚度随部位的不同而异,其肋厚一般为0.5~5mm。

(二)单位面积重量

土工织物和土工膜单位面积的重量取决于原材料的密度,同时受厚度、外加剂和含水量的影响。常用的土工织物和土工膜单位面积重量一般为 50~~1200g/m²的范围内。

(三)开孔尺寸

开孔尺寸亦即等效孔径∶土工织物一般为0.05~1.0mm;土工垫为5~10mm;主工网及土工格栅为5~100mm。

二、力学特性

力学特性主要是抗拉强度、渗透性和界面的剪切摩擦等。

(一)抗拉强度

工合成材料是柔性材料,大多通过其抗拉强度来承受荷载,以发挥工程作用。因此。抗拉强度及其应变是土工合成材料主要的特性指标。

由于土工织物在受力过程中厚度是变化的,故其受力大小一般以单位宽度所承受的力来表示。常用的无纺型土工织物抗拉强度为10~30kN/m,高强度的为 30~100kN/m;常用的有纺型土工织物为 20~50kN/m,高强度的为50~~100kN/m,特高强度的编织物(包括带状织物)为100~1000kN/m;一般的土工格栅为30~200kN/m,高强度的为 200~40kN/m。

(二)渗透性

土工合成材料的涂透性是其重要的水力学特性之一。根据工程应用的需要。常要确定垂直于和平行于织物平面的渗透性。渗透性主要以渗透系数表示。土工织物的渗透系数约

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