复合土工膜等渠道防渗材料的缺陷二十世纪以来=随着高分子化学工业的不断发展=相继出现了多种不同类型的土工合成材料A复合土工膜料便是其中的一种=它是以土工膜与无纺土工织物热粘后形成的一种土工合成材料A土工膜一般有聚乙烯>01?或聚氯乙烯>0#8?两种A其渗透系数一般在*)F**-’2,3*)F*(-’2,=它还具有适应变形能力强4质量轻4运输量小=施工简便4工期短=耐腐蚀性强等优点=因而近年来被广泛应用于水库大坝及渠道防渗工程中A但是土工膜表面光滑=与接触面的摩擦系数较小=用土作保护层时=其边坡容易失稳滑坡=且易刺破损坏A因此=为提高土工膜的性能=将针刺无纺织物用热粘或胶粘的方法与土工膜复合=制成复合土工膜A目前有一布一膜与两布一膜两种A复合土工膜将单膜的拉伸强度4抗刺破4抗顶破强度提高了(35倍=具有竖向防渗4水平导水的功能=带布的一面还能增大与渠基土或过渡层4保护层之间的摩擦系数=对保护渠体稳定=以及抗冻胀均起到一定的作用A尽管复合土工膜具有上述种种优点=但也有不足之处=一是复合土工膜价格较高=适用于地质条件及水文地质条件差4基土冻胀性较大或标准较高的渠道防渗工程A二是抗老化能力差A化学物质如水4氧4酸4胺等=物
理因素如热4光4高能辐射4机械力4超声波等=都会引起高分子聚合物的降解反应A即分子链的主链断裂生成游离基=引起聚合物分子量下降A化学因素与物理因素同时作用=如光氧化4热氧化同时作用=降解反应发生得最快A单独作用就发生得较慢A因此渠道防渗工程中须在复合土工膜上覆盖砌石!混凝土预制板!或现浇混凝土的保护层"有的地方受材料来源影响#在渠道比降较小!边坡较缓的情况下#采用土料作保护"这些保护层厚度一般多在$%&’()%&’以上"笔者认为这种保护层的缺点有二*一是工程量大#投资增加"二是保护层渗漏的渠水聚积在复合土工膜上#而复合土工膜上未设排水设施#这样便造成保护层下部经常处于水分饱和状态#在气候寒冷地区#容易发生渠道冻胀导致的破坏"
) 关于复合土工膜等渠道防渗材料改性的意见针对以上问题#笔者提出以下几个方面改进意见")+$ 开发一种加糙土膜#可以在其成型过程
中#利用模具将土工膜表面压制出规则的纹理#制造凹凸面#使最凹处厚度满足工程要求的厚度#那么#突出的部分就相当于土工膜上同材质的,筋-"这样#不但增大了糙率#而且提高了膜料的抗拉!抗撕裂!抗顶破的能力"这种加糙土工膜可以单独使用#也可以制作为一布一膜的复合土工膜#其工程效果一定比光膜好"两布一膜的复合土工膜因膜材被土工布盖严#不需要使用加糙膜材")+) 将土工膜的防渗性能与聚苯乙烯泡沫板的防冻胀性能结合起来做成一种复合材料#此材料仍为高分子聚合物#共分为三层#上!下两层为平实的防渗层#中间为保温层#呈多孔隙泡沫状"此材料的价格低廉#可以用于寒冷地区渠道防渗防冻胀工程中")+. 使用回收利用的化纤制作土工布#这样制作出的土工布强度有所降低#但是能够满足要求强度#而且有效孔径及疏松程度加大#纵横向力学指标较为接近#布体柔软#同体积与原土工布相比质量较轻#能降低成本")+/ 为了防止土工膜及复合土工膜老化过快#在产品的生产过程中#添加适量的抗氧剂!光稳定剂"据有关资料显示#可直接暴露于大气中保持十年"在生产土工膜时#可以尝试添加适量的无机材料#如高度细化的粉煤灰#不但可以增加其抗老化性能#还可以为环保事业作出贡献")+0 在土工膜制作过程中#加入适量的物质#改变其单调的颜色#铺设渠道时#根据不同的土壤类型#生物!微生物生长期对光谱的不同需求#选用不同颜色的土工膜#抑害扬利#加强对渠基土的稳固与安全")+1 水泥混凝土用合成纤维及液态聚合物增强后在渠道防渗工程中的应用"在我国东北寒冷地区#已有将纤维掺入混凝土中#以提高水泥混凝土材料的抗拉!抗压强度#特别是抗冲击强度#最为有利的是减少复合土工膜上混凝土保护层的厚度至原厚度的$21($23#而抗冻胀能力比未加纤维时增强许多"关于这种聚合物改性混凝土45678#目前较流行的是孔隙充填和,键桥-理论#即聚合物充填了混凝土孔隙#并形成网絮状键桥横亘于混凝土内部既有的微孔隙上#接受并传递应力#使混凝土的应力得到改善#但造价昂贵#目前尚应用不多"为降低工程造价#可将聚丙烯纤维4558改性#使之具有高强度!高弹性模量!低延伸率等水工材料的特征"并将这一改性材料细化至纳米级#成为,纳米级聚合物-"这种聚合物的微粒平均粒径不大于0%纳米#相比之下#普通聚合物的粒径一般为$%%(.%%纳米#水泥粒径一般为.%%%%(9%%%%纳米"因此用较少的量获得较大的比表面积#大幅度降低了聚合物改性水泥混凝土45678的成本"吉林省纺织研究所试验时用普通55掺量为%+)0:;2’. 和%+<0:;2’.#两者试验结果相差不大#但比起未掺时#各项性能均有改善"他们采用聚酯短纤维与5=膜制成的复合土工膜与高强纤维混凝土薄板在梅河口市渠道防渗中的成功试验#每平方米造价为)<元#比复合土工膜上铺常规混凝土预制板4造价为每平方米/%元8要节省很多"西北大部分地区冬季气候比较寒冷#所以#我们出应开发出适应西北地区气候及经济条件的聚合物改性水泥混凝土#当然#如果能将高科技纳米技术引入复合土工膜混凝土保护层这一防渗形式之中#而又简化施工程序#将会使渠道防渗工作迈上一个新台阶")+3 将土工合成材料中的加筋材料>>土工格栅用于渠道防渗"施工步骤为*4$8开挖渠槽时#比设计渠道原横断面多挖/(9&’?"2(将土工格栅按渠道断面形状铺入渠槽:回填土使其土壤具有最大干密度?"’(夯实并修整出标准的渠道横断面?"!(铺土工膜或复合土工膜?"4(大@中型渠道上铺设保护层;如小型渠道采用抗老化处理:建议采用比原设计膜厚+0.&&的土工膜:最好是适应
当地条件的彩膜:不需要上覆保护层;这样:一条彩色的渠道就修成了;土工格栅单筋抗拉强度大:断裂伸长率均小于.4*:充当了土中的A钢筋B:用于不同渠道时:可向厂家预定不同单筋强度@筋间距@长度@宽度的土工格栅:从而降低渠道防渗工程成本:提高渠系水利用系数;
结语
以上几种关于复合土工膜等渠道防渗材料改性的意见:如能实施:必将更加适用于渠道工程:且能降低造价:节约投资和提高渠道防渗工程的效益:因此:具有广阔的应用前景;
参考文献
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