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      土工材料是当今被广泛应用于岩土工程中的土工合成材料,它是高分子聚合物产品的统称。早在20世纪20年代,化工部门即成功地生产出人工合成材料,但直到50年代后期,这种材料才逐渐地作为一种新型的建筑材料被推广应用于岩土工程。早期的产品主要是透水的有纺及无纺土工织物,后来又生产出不透水的土工膜。随着工程实践的要求和制造工艺的提高,又陆续制造出高强加筋用的土工格栅和其他组合产品。这样,原来的土工织物一词已经远远不能概括各类产品的含义,于是在上出现了许多的替代名称,其中土工材料一词为通用,不过习惯上仍然统称之为土工织物。 土工材料分为几大类材料:土工布、土工膜、土工格栅、排水板,复合土工膜,土工网,土工格室,膨润土防水毯等。
      土工格栅是一种主要的土工合成材料,与其他土工合成材料相比,它具有独特的性能与功效。土工格栅常用作加筋土质结构的筋材或复合材料的筋材等。土工格栅分为玻璃纤维类和聚酯纤维类两种类型。塑料类 GB/T 17689-2008此类土工格栅是经过拉伸形成的具有方形或矩形的聚合物网材,按其制造时拉伸方向的不同可分为单向拉伸和双向拉伸两种。它是在经挤压制出的聚合物板材(原料多为聚丙烯或高密度聚乙烯)上冲孔,然后在加热条件下施行定向拉伸。单 向拉伸格栅只沿板材长度方向拉伸制成,而双向拉伸 格栅则是继续将单向拉伸的格栅再在与其长度垂直的方向拉伸制成。由于土工格栅在制造中聚合物的高分子会随加热延伸过程而重新排列定向,加强了分子链间的联结力,达到了 提 高 其强度的目的。其延伸率只有原板材的10%~15%。如果在土工格栅中加入炭黑等抗老化材料,可使其具有较好的耐酸、耐碱、耐腐蚀和抗老化等耐久性能。
      塑料盲沟是由塑料芯体外包裹滤布组式。塑料芯体是以热可塑性合成树脂为主要原料,经过改性,在热熔状态下,通过喷咀挤压出细的塑料丝条,再通过成型装置将挤出的塑料丝在结点上熔接,形成三维立体网状结构。塑料芯体有矩形、中空矩阵、圆形中空圆形等多种结构形式。该材料克服了传统盲沟的缺点,具有表面开孔率高,集水性好,空隙率大,排水性好,抗压性强,耐压性好,柔性好,适应土体变形,耐久性好,重量轻,施工方便,工人劳动强度大大下降,施工效率高,因而受到工程局的普遍欢迎,并得到广泛的应用。
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      总结分析了土工布的生产工艺类型和原料种类,提出非织造型土工布具有更为广泛的应用领域;介绍了长丝纺粘针刺技术和短纤针刺技术两种非织造型土工布生产工艺,基于土工布的功能分析,指出防渗工程、高铁无砟轨道滑动联、粉煤灰堆场工程、尾矿库堆场工程、矿山堆浸场工程和生态袋边坡防护工程等应用领域对上工布提出了高强度、耐酸碱性、耐腐蚀性和耐霉变性等高标准要求,提出了高强、耐环境型聚丙烯长丝纺粘针刺土工布是土工布行业的重要发展方向。
      土工膜(GB/T 17643-2011、CJ/T193-2006)土工膜一般可分为沥青和聚合物(合成高聚物)两大类。含沥青的土工膜,主要为复合型的(含编织型或无纺型的土工织物),沥青作为浸润粘结剂。聚合物土工膜,根据不同的主材料分为塑性土工膜、弹性土工膜和组合型土工膜。大量工程实践表明,土工膜的不透水性很好,弹性和适应变形的能力很强,能适用于不同的施工条件和工作应力,具有良好的耐老化能力,处于水下和土中的土工膜的耐久性尤为突出。土工膜具有突出的防渗和防水性能。HDPE复合土工膜(GB/T 17642-2008)密度:密度取决于其制造材料,即使制造土工膜的聚合物属于同一类,也往往存在明显的差异。例如,聚乙烯材质,就可以划分为超低密度、低密度、中密度和高密度等不同的类别,由此制成的HDPE土工膜的密度也就存在差别。土工膜聚合物的密度范围大概在0.85mg/L ~ 1.50mg/L,工程常用的密度一般在0.94mg/L以上。
      特点:
      1、塑料盲沟的组成纤维为2mm左右的丝条,相互接点熔结成型,呈立体网状体,其原理与钢结构造物的桁架原理相同。表面开孔庇为95-97%,是有孔管的5倍以上,是树脂网格管的3-4倍,表面吸水率极高。
      2、由于是立体结构,其空隙率为80-95%,构成空间与管理同且轻便,抗压性能比管结构的树脂强10倍以上。因此,即使因超负荷被压,但由于是立体结构,故残余空隙也达50%以上,不存在不通水的问题,无需考虑会被土压力压坏。 执行标准:GB1040-79(塑料拉伸试验方法)HG2-167-65(塑料撕裂强度试验方法)SG245-81(软质聚氯乙烯挤出板材)
      排防型LDPE塑料盲沟已被采用的工程:
      1、京九全线隧道.
      2、横南全线隧道.
      3、湘黔线部分隧道.
      4、广梅山线部分隧道塑料盲沟上称为复合土工排水体。
      国外对土工布的应用早在60年代就已开始,美国是世界上土工布消费量的,它在90年代初对其年用量就在3亿㎡以上,近几年用量达到7亿㎡。欧洲和日本的土工布也得到较快发展,欧洲土工布近几年的年用量也在4亿㎡左右,其中纺粘法非织造布占非织造土工布的60%左右;日本在90年代中期以后对土工布的应用有显著的增长。日本非织造土工布中以纺粘法用量,约占非织造土工布总量的60%,而且主要是PET纺粘布。我国的土工布起步于80年代初,但当时的用量极少,只是试验性的应用。直到1998年特大洪水引起的重视,建筑部门把对土工布的应用列入到设计规范中去,并制定了相关的标准,土工布才真正得到重视和发展。目前我国土工布的用量已超过3亿㎡,非织造土工布占总量比重达到40%左右。我国土木工程建设具有巨大潜在市场,其潜力决不低于美国目前用量的7~8亿㎡。专家测算,我国土工布在今后15年仍将以双位数增长,其中增长速度较快的是PET纺粘长丝土工布。
      在"十五"及至"十一五"计划期间,我国规划在水利、电力、交通、环境保护、江河治理等各项工程上的投资巨大,包括水利建设、南水北调工程、电力投资、公路和铁路建设、环境工程建设,还有港口、机场、垃圾处理、江河湖海治理、治沙等等工程,投资计达上万亿元。在今后10年或更长时间,将会有更多的基础设施工程要建设,对土工布的需求也将会越来越多,将成为世界土工合成材料的营销市场而在"十二五"期间,党也明确的指出了水利等各项工程的的大体计划,全文摘要如下:在工业化、城镇化深入发展中同步推进农业现代化,是"十二五"时期的一项重大任务,必须坚持把解决好农业、农村、农民问题作为全党工作重中之重,统筹城乡发展,坚持工业反哺农业、城市支持农村和多予少取放活方针,加大强农惠农力度,夯实农业农村发展基础,提高农业现代化水平和农民生活水平,建设农民幸福生活的美好家园。
      土工特种材料和土工复合材料近几年的发展速度较快,在特种材料中,市场中应用较多的产品为土工格栅、土工网、超轻型土工合成材料等。以土工格栅为例,根据相关数据,2014 年我国土工格栅产品产量达到 29.8 亿平方米,产量较上年同期增长 6.8%;国内表观消费量为 27.5 亿平方米,需求同比增长 6.6%。2015 年我国土工格栅产品产量达到 32.2 亿平方米,产量较上年同期增长 8.1%;国内表观消费量为 29.6 亿平方米,需求同比增长 7.8%.新型环保合成材料的市场需求是该项目存在和发展的基础,市场需要量是根据分析环保新型土工合成材料市场容量、产品产量及其技术发展来进行预测;目前,我国各行业及各个领域对环保新型土工合成材料需求量很大,由于此类产品具有市场需求多样化、升级换代快的特点,所以环保新型土工合成材料的生产量满足不了市场要求,每年还需大量从外埠调入或国外进口,商品市场需求高于产品制造发展速度,因此,环保新型土工合成材料具有广阔的潜在市场。
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