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土工合成材料 |
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土工合成材料是土木工程應用的合成材料的總稱。作為一種土木工程材料，它是以人工合成的聚合物（如塑料、化纖、合成橡膠等）為原料，製成各種類型的產品，置於土體內部、表面或各種土體之間，發揮加強或保護土體的作用。 《土工合成材料應用技術規範》將土工合成材料分為土工織物、土工膜、土工特種材料和土工複合材料等類型。簡介 土工合成材料是應用於岩土工程和土木工程建設的、以合成材料為原材料製成的各種產品的統稱。因為它們主要用於岩土工程，故冠以“土工”（geo）兩字，稱為“土工合成材料”，以區別於天然材料。 土工合成材料在曾被稱為“土工織物”（geotextile）和“土工膜”（geomembrane）。隨著工程需要，這類材料不斷有新的品種出現，例如土工格柵、土工網和土工模袋、土工網墊、土工帶，複合土工膜，膨潤土防水毯，複合排水網等，原來的名稱已不能準確地函蓋全部產品，這樣，在其後的一段時期內，把它們稱之為“土工織物、土工膜和相關產品（relate pyoduct）”。顯然，這樣的名稱不宜作為一種技術名詞或學術名詞。為此，1994年在新加坡召開的第五屆國際土工合成材料學術會議上，正式確定這類材料的名稱為“土工合成材料”（geosynthetics）。 土工合成材料的原材料是高分子聚合物（polymer）。它們是由煤、石油、天然氣或石灰石中提煉出來的化學物質製成，再進一步加工成纖維或合成材料片材，最後製成各種產品。製造土工合成材料的聚合物主要有聚乙烯（PE）、聚酯（PP）、聚酰胺（PER）、聚丙烯（PP）和聚氯乙烯（PVC）、氯化聚乙烯（CPE）、聚苯乙烯（EPS）等。 產品特性 土工織物 土工織物的另一名稱為土工布。早期產品少，意思為用於岩土工作中的一種布狀材料。 土工織物的製造過程，首先把聚合物原料加工成絲、短纖維、紗或條帶，然後再製成平面結構的土工織物。土工織物按製造方法可分為有紡（織造）土工織物和無紡（非織造）土工織物。有紡土工織物由兩組平行的呈正交或斜交的經線和緯線交織而成。無紡土工織物是把纖維作定向的或隨意的排列，再經過加工而成。按照聯結纖維的方法不同，可分為化學（粘結劑）聯結、熱力聯結和機械聯結三種聯結方式。 土工織物突出的優點是重量輕、整體連續性好（可做成較大面積的整體）、施工方便、抗拉強度較高、耐腐蝕和抗微生物侵蝕性好。缺點是未經特殊處理，抗紫外線能力低，如暴露在外，受紫外線直接照射容易老化，但如不直接暴露，則抗老化及耐久性能仍較高。 土 工 膜 土工膜一般可分為瀝青和聚合物（合成高聚物）兩大類。含瀝青的土工膜，主要為複合型的（含編織型或無紡型的土工織物），瀝青作為浸潤粘結劑。聚合物土工膜，根據不同的主材料分為塑性土工膜、彈性土工膜和組合型土工膜。 大量工程實踐表明，土工膜的不透水性很好，彈性和適應變形的能力很強，能適用於不同的施工條件和工作應力，具有良好的耐老化能力，處於水下和土中的土工膜的耐久性尤為突出。土工膜具有突出的防滲和防水性能。 PE複合土工膜 1、密度：密度取決於其製造材料，即使製造土工膜的聚合物屬於同一類，也往往存在明顯的差異。例如，聚乙烯材質，就可以劃分為超低密度、低密度、中密度和高密度等不同的類別，由此製成的PE土工膜的密度也就存在差別。土工膜聚合物的密度範圍大概在0.85mg/L ~ 1.50mg/L，工程常用的密度一般在0.94mg/L以上。 2、厚度：厚度是指膜在法向壓力20kPa作用下其頂面至底面的距離。對於光面土工膜（表面無壓花或花紋），其厚度的測定方法與土工布厚度的測試方法類似，但應採用精度更高的千分錶測量。每個試樣應至少測量三個不同位置，以平均值作為PE複合土工膜的厚度。 [1] 土工格柵 土工格柵是一種主要的土工合成材料，與其他土工合成材料相比，它具有獨特的性能與功效。土工格柵常用作加筋土結構的筋材或複合材料的筋材等。土工格柵分為玻璃纖維類和聚酯纖維類兩種類型。 （1）塑料類 此類土工格柵是經過拉伸形成的具有方形或矩形的聚合物網材，按其製造時拉伸方向的不同可分為單向拉伸和雙向拉伸兩種。它是在經擠壓制出的聚合物板材（原料多為聚丙烯或高密度聚乙烯）上沖孔，然後在加熱條件下施行定向拉伸。單向拉伸格柵只沿板材長度方向拉伸製成，而雙向拉伸格柵則是繼續將單向拉伸的格柵再在與其長度垂直的方向拉伸製成。 由於土工格柵在製造中聚合物的高分子會隨加熱延伸過程而重新排列定向，加強了分子鏈間的聯結力，達到了提高其強度的目的。其延伸率只有原板材的10%∼15%。如果在土工格柵中加入炭黑等抗老化材料，可使其具有較好的耐酸、耐鹼、耐腐蝕和抗老化等耐久性能。 （2）玻璃纖維類 此類土工格柵是以高強度玻璃纖維為材質，有時配合自粘感壓膠和表面瀝青浸漬處理，使格柵和瀝青路面緊密結合成一體。由於土石料在土工格柵網格內互鎖力增高，它們之間的摩擦係數顯著增大（可達0.8∼1.0），土工格柵埋入土中的抗拔力，由於格柵與土體間的摩擦咬合力較強而顯著增大，因此它是一種很好的加筋材料。 同時土工格柵是一種質量輕，具有一定柔性的平面網材，易於現場裁剪和連接，也可重疊搭接，施工簡便，不需要特殊的施工機械和專業技術人員。 [2] 土工特種材料 1土工膜袋 土工膜袋是一種由雙層聚合化纖織物製成的連續（或單獨）袋狀材料，利用高壓泵把混凝土或砂漿灌入膜袋中，形成板狀或其他形狀結構，常用於護坡或其他地基處理工程。膜袋根據其材質和加工工藝的不同，分為機制和簡易膜袋兩大類。機制膜袋按其有無反濾排水點和充脹後的形狀又可分為反濾排水點膜袋、無反濾排水點膜袋、無排水點混凝土膜袋、鉸鏈塊型膜。 2土 工 網 土工網是由合成材料條帶、粗股條編織或合成樹脂壓制的具有較大孔眼、剛度較大的平面圖12?2 土工格室示意圖結構或三維結構的網狀土工合成材料。用於軟基加固墊層、坡面防護、植草以及用作製造組合土工材料的基材。 3土工網墊和土工格室 |
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