新大洲土工格栅
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土工合成材料的发展及种类

澳门太阳集团2007网站:admin  发布时间:2016-08-09  点击:1505

1.2.1   土工合成材料工程应用发展史

土工合成材料是工程建设中应用的土工织物、土工膜、土工复合材料、土工特 种材料的总称,是一种新型的岩土工程材料[7]。它以人工合成的聚合物,如塑料、 化纤、合成橡胶等为原料,制成各种类型的产品,置于土体内部、表面或各层土体之 间,发挥加强或保护土体的作用。目前土工合成材料已经广泛应用于水利、电力、 公路、铁路、建筑、海港、采矿、军工等工程的各个领域。

近代土工合成材料的发展,是建立在合成材料——塑料、合成纤维和合成橡胶 发展基础之上的。1870年美国John WHyatt I S发明的赛骑络,就是用硝化 纤维加人樟脑增塑剂制成的一种塑料。1908Leo Baekland研制了酚醛塑料。 20世纪30年代,聚氯乙烯、低密度聚乙烯、聚酞胺相继出现在市场。20世纪50年 代,聚酯、高密度聚乙烯和聚丙烯相继问世。随着各种塑料的成功研制,不同类型 的合成纤维也陆续投入生产。

20世纪30年代末或40年代初,土工合成材料开始应用于土工建筑中。聚氯 乙烯薄膜首先应用于游泳池防渗,大量塑料防渗薄膜的应用始于灌溉工程。之后 各种土工合成材料产品相继问世,并得到快速发展,被誉为继砖石、木材、钢铁、水 泥之后的第五大工程建筑材料。

现代土工合成材料的应用是以1958Barret R J在美国佛罗里达州利用聚 氯乙稀织物作为海岸块石护坡的垫层工程为开端的。这种土工合成材料主要是以 机织型的有纺织物为主,大部分用于护岸防冲等工程,在美国、欧洲和日本逐渐推 广。但是,由于有纺土工织物具有方向性,且价格较高,限制了它的发展与应用。 到20世纪60年代末无纺土工织物的应用使土工织物的发展有了新的飞跃。无纺 土工织物首先在欧洲开始使用,相继用于英国无路面道路、德国护岸工程、法国土 坝的上游护坡垫层和下游的反滤排水。而随后的整个70年代是土工织物从幼年 成长为壮年的时代,应用范围发展到水利、公路、海港、建筑等各个领域。无纺土工 织物很快从欧洲传播到美洲、非洲和澳洲,最后传播到亚洲。从20世纪70年代末 开始,为了更好地满足不同工程的需要,以合成聚合物为原料的特种土工合成材 料,如土工格栅、土工网、三维土工网垫和土工格室等纷纷问世,同时各种复合型的 土工合成材料也有了长足的发展。

我国在20世纪60年代中期开始应用塑料防渗膜,首先用于渠道防渗,以后推 广到水库、水闸和蓄水池等工程之中。合成pi隹土工织物在我国的应用较晚,但发 展较快。20世纪70年代末,使用聚丙烯织成的编织布软体排可以防止河岸冲刷。 进入80年代,编织布的应用日渐增多,同时开始使用无纺土工织物,如铁路系统开 始利用无纺土工织物防止基床翻浆冒泥,水利系统开始使用针剌型无纺土工织物 用作反滤排水层。80年代中期以后,无纺土工织物逐渐推广到储灰坝、尾矿坝、水 坠坝、港口码头、海岸护坡及地基处理等工程。同时,其他土工合成材料在我国发 展也很快,塑料排水带已广泛地用于高速公路、铁路、飞机场和港口码头等工程的 软基处理中?’化纤土工模袋用于河口护岸、航道护坡等工程;塑料低压输水管道广 泛用于灌区工程;聚丙烯土工带巳大量用于加筋挡土墙和桥台;合成橡胶、泡沫塑 料、土工格栅等均已开始应用。

由于土工合成材料的生产和应用技术的不断发展,其逐渐成为一门新的边缘 科学,有关的学术活动也在不断的深入与扩大。自1977年以来巳先后召开了八届 国际土工合成材料学术会议,第九届也将于2010年在巴西召开。1983年成立了 国际土工织物学会(International Geotextiles Society简称 IGS)1994 年更名为 国际土工合成材料学会(International Geosynthetics Society,仍简称IGS)在我 国,1984年成立了全国性的土工织物科技情报协作网,1986年更名为土工合成材 料技术协作网Chinese Technical Association on Geosynthetics,简称 CTAG)1988年在中国水利学会岩土力学专业委员会下成立了 土工合成材料专门委员会,1989年在中国水力发电工程学会下成立了土工合成材料专业委员会,同年成立了 国际土工织物学会中国委员会(Chinese Chapter of IGS简称CCIGS)1993年成 立了中国土工合成材料工程协会(英文缩写仍沿用CTAG)目前中国土工合成 材料工程协会正在积极筹备测试、加筋、防渗排水和环境土工学四个专业委员会。 1986年至今已先后在天津、沈阳、仪征、上海、宜昌、西安和上海召开了七届全国土 工合成材料学术会议。2012年第八届全国土工合成材料学术会议将在天津召开。 为了进一步推广土工合成材料的应用,《土工合成材料应用技术规范》(GB50290— 98)颁布并实施,水利、铁路、交通等部门相应的行业标准也相继问世[8?1()],极大地 推动了土工合成材料在我国的发展[11]

单向拉伸土工格栅
单向拉伸土工格栅

1.2.2   土工合成材料的种类

1977Giroud J RPerfetti J率先把透水的土工合成材料称为土工织物” Cgeotextile),不透水的称为土工膜”(geomembrane)进入20世纪80年代,为了 更好地满足岩土工程的需要,土工合成材料的应用逐渐增多,以合成聚合物为原料 的其他类型的土工合成材料纷纷问世,巳经超出了织物的范畴,两大类分 法难以包含。国际土工织物学会提出了土工织物、土工膜及其相关产品geotex- tile, geomembranes and related products)的分类体系1983 Giroud等提出的 分类方法就是其中典型的代表[1213]。目前土工合成材料分类方法的趋势是抛弃 以土工织物为分类主线的思路建立便于工程应用的分类方法常将土工合成 材料(geosynthetics)分为四大类[7](如图1. 1所示):工织物geotextiles),属 于透水的土工合成材料,以前叫土工布,所用的原材料一般为丙纶、涤纶或其他合 成纤维。土工膜(geolmembranes),属于相对不透水的土工合成材料,所用的原 材料有沥青和合成聚合物,还要有一定的填充料和外加剂,填充料有矿粉和聚合物 粉末等。为了提高其耐久性和降低造价,外加剂包括增塑剂、抗老化剂、抗菌剂、各 种稳定剂等。复合土工合成材料,是土工织物、土工膜等两种或两种以上材料复 而成的土工合成材料,包括复合土工膜、复合土工织物、复合防排水材料(排水 带、排水管、排水防水材料等)。特种土工合成材料,指土工织物和土工膜以外 的,近十几年来研制的新型土工合成材料,能够更好地满足岩土工程的要求。

1.1 土工合成材料的分类


 

土工合成材料最常用的高分子聚合物有:

1)                                               聚乙烯(polyethylene,缩写为   PE);

2)                                               聚丙烯(polypropylene,缩写为   PP)

3)                                        聚脂(polyester,缩写为 PET)

4)                                               聚酰胺(polyamide,缩写为PA )

5)                            聚乙烯醇(polyvinyl          alcohol,缩写为 PVA);

6)                            聚氯乙烯(polyvinyl          chloride,缩写为 PVC);

7)         聚苯乙烯(polystyrene,缩写为PS)等。

纤维分天然纤维和化学纤维。天然纤维包括棉、毛、丝、麻等;化学纤维是由各 种不同原料经过化学处理和机械加工而成,包括人造纤维和合成纤维。合成纤维


以聚合物为原料,经过溶融或溶解成为黏稠纺丝液,在一定压力下由喷丝头喷丝, 并经加工制成。合成纤维与人造纤维相比,强度较高,吸湿性较小。

商业上把人造纤维的短纤维称为纤、合成纤维的短纤维称为纶、人造纤维和合 成纤维的长丝统称为丝。商业产品名称统一将聚脂纤维称为涤纶、聚乙烯醇纤维 称为维纶、聚丙稀腈纤维称为腈纶、聚乙烯纤维称为氯纶、聚丙烯纤维称为丙纶。 有时在品名后加一个脂字就是指纤维上加了树脂以防缩、防水等;有时为了增加弹 性也添加些塑性树脂。

双向拉伸土工格栅
双向拉伸土工格栅

1.2.3   土工格栅的分类

土工格栅由于其良好的工程特性已广泛应用于加筋土结构工程中,其拉伸特 性、摩擦特性和蠕变特性等工程特性影响着加筋土结构的工作性状。

按照土工格栅的原材料和成型工艺的不同可分为以下几种[14]

(1)整体成型格栅

整体成型格栅主要原材料为聚乙娣或聚丙烯(PEPP)塑料,通过塑料挤 出机挤出成薄片材,冲孔、整体拉伸成网格状,称为整体成型格栅,如图1. 2所示。

横向


 

1.2整体成型土工格栅

(2)        焊接成型格栅

焊接成型格栅主要原材料为聚丙烯(PP)塑料,通过塑料挤出机,挤成高强抗 拉条带,然后纵横组合交叉,焊接成网格状,称为组合式焊接成型格栅,如图1. 3 所示。

(3)        钢塑格栅

钢塑格栅主要原材料为钢丝及包裹的塑料复合成钢塑带然后组合焊接成网格 状,称为钢塑格栅,如图1. 4所示。

(4)        玻纤格栅

玻纤格栅主要原材料为玻璃纤维(或混合化学纤维),纺织成带,精编而成网格 状,称为玻纤格栅,如图1. 5所示。



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1.3组合式焊接格珊

 

1.4钢塑复合焊接格栅

 

 

 

 


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