土工合成材料的发展和应用

宏祥土工合成材料的发展和应用刘好武宏祥新材料股份有限公司总工2014年10月22日(昆山)主要内容一、土工合成材料的发展回顾二、土工合成材料产品的发展三、产品检测与材料性能四、工程应用领域拓展五、行业发展和前景趋势一、土工合成材料的发展回顾1、土工合成材料名称由来土工合成材料---是一种新型的岩土工程材料，是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、表面或各种土体之间，发挥加强或保护土体的作用。1994年在新加坡召开的第5届国际土工合成材料学术讨论会议上正式确定为：土工合成材料。2、土工合成材料分类土工合成材料品种很多，我国GB50290-98《土工合成材料应用技术规范》将土工合成材料分为土工织物、土工膜、土工特种材料和土工复合材料，土工网，玻纤网，土工垫等类型。3、产品类型土工织物（土工布）：按制造方法可分为有纺（织造）土工织物和无纺（非织造）土工织物---织造：编织型、机织型、针织型；非织造----成网方法和加固方法土工膜：按生产工艺分吹塑型、压延型；按材质分聚乙烯土工膜（PE）、聚氯乙烯土工膜（PVC）、氯化聚乙烯土工膜（CPE）；土工特种材料：土工格栅（塑料类、纤维类）、土工网、土工网垫、土工格室、土工模袋、聚苯乙烯泡沫板（EPS）；土工复合材料：复合土工布（编织布/非织造布、机织布/非织造布）、复合土工膜（土工布/PE膜）、复合防排水材料（复合排水网、复合立体防排水板）；4、产品功能及应用：具有隔离、过滤、排水、加筋、防渗、防护功能。应用领域：土工合成材料，不同的产品具有不同的特点，可应用于许多工程领域；已经应用的领域有岩土工程、土木工程、水利工程、环境工程、交通工程、市政工程及围海造地工程等。5、土工合成材料的发展历史土工合成材料是新型的岩土工程和土木工程等工程建设用材料，早在50年代美、欧国家就开始使用。50年代末起开始兴建的、著名的荷兰沿海堤坝已成为全世界土工合成材料成功应用的典型。我国于70年代末也开始了土工合成材料的生产和应用方面的探索，80年代中后期已有工程应用，土工合成材料在中国起步较晚，但发展迅速，特别是1998年我国遭受了特大洪水灾害（长江、嫩江、松花江流域），国家领导人多次批示要在长江防洪抢险和修复堤坝等水利工程中，大量的采用土工合成材料，并取得了良好的效果。极大地推动了我国土工材料行业的快速发展。随着新材料、新技术的推广应用，国内土工材料生产企业的设备、技术、产品种类、产品质量也逐步与国际接轨。土工合成材料的使用，使工程在用料、用工、用时等方面都有所降低，工程质量和寿命得到改善，维修费用减少，从而提高了工程建设的整体投资效益，因此对于土工合成材料的重要性已广为人们所接受。二、土工合成材料产品的发展（一）产品规格提高（克重范围、幅宽、强力）短丝布克重70g/㎡～1500g/㎡幅宽8米长丝布克重70g/㎡～800g/㎡幅宽7米机织布克重100g/㎡～1000g/㎡幅宽6米复合土工膜幅宽8米HDPE土工膜厚度0.2mm～3.0mm幅宽8米单向格栅300kN（PP）260kN（HDPE）幅宽3米；双向格栅60-60kN幅宽6米（二）产品种类更加丰富1、营养土工布复合型营养土工布是一种专门为绿化混凝土（可长草的混凝土）护砌材料研究的功能型土工布。营养土工布可均匀铺设在绿化混凝土板块下，在土工布表层复合了一层可缓慢分解植物所需营养的毛毡，在基本保持土工布的反滤性能的同时，为植物绿化带混凝土上的植物提供长期缓释肥料，解决了因绿化混凝土间隙内空间有限，所造成的充填材料中缓释肥料不足的问题。产品规格：200g/㎡～400g/㎡，幅宽1-4m，卷长50m（按工程设计要求）产品特点：1、织物柔软、丰满、厚实，以达到不同的厚度满足使用要求;2、具有很好的织物间隙，土粒附着能力好；3、纤维柔软抗撕裂能力强，变形适应能力强，具有很好的平面排水能力，可以防止细小颗粒通过阻止了颗粒物的流失同时排除了多余水分，表面松软有很好的保护能力；4、为植物绿化带混凝土上的植物提供长期缓释肥料。应用范围：水环境工程、生态治理工程、生态环境保护、生态边坡防护、生态园林建设等建设项目。在保证堤防安全的同时，有效地为绿化混凝土上植物提供养分，促进植草生长，美化景观。2、橡胶合成纤维土工布产品简介：橡胶合成纤维土工布是由“尼龙、聚酯、芳族聚酰氨”等纤维为原料，采用机织工艺、或经编工艺制成有纺土工布，然后热定型处理，最终与改性橡胶整体复合而成的一种产品。用途：主要用于整治因砟囊、道砟陷槽、道床板结、排水不畅等引起的铁路道床、路基翻浆冒泥等病害。在经过大型清筛机清筛或人工清筛抛床后，作业人员将这种土工布铺垫在道床、路基上，它能够有效地稳定道床、路基，确保线路保持良好的几何状态，确保铁路行车安全。功能：橡胶合成纤维土工布主要用于铁路路基中，起到以下功能：1、隔离地表水；2、隔断粘土细粒；3、过滤基面水；4、均布基面应力与换砂、砂垫层配合使用。3、玄武岩机织布玄武岩纤维，是玄武岩石料在1450℃～1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维。类似于玻璃纤维,其性能介于高强度S玻璃纤维和无碱E玻璃纤维之间，纯天然玄武岩纤维的颜色一般为褐色,有些似金色。玄武岩纤维是一种新出现的新型无机环保绿色高性能纤维材料，它是由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成的玄武岩石料在高温熔融后，通过漏板快速拉制而成的。玄武岩连续纤维不仅稳定性好，而且还具有电绝缘性、抗腐蚀、抗燃烧、耐高温等多种优异性能。此外，玄武岩纤维的生产工艺产生的废弃物少，对环境污染小，产品废弃后可直接转入生态环境中，无任何危害，因而是一种名副其实的绿色、环保材料。我国已把玄武岩纤维列为我国重点发展的四大纤维之一，在我国基本上实现了工业化生产。玄武岩连续纤维已在纤维增强复合材料、摩擦材料、造船材料、隔热材料、汽车行业、高温过滤织物以及防护领域等多个方面得到了广泛的应用。玄武岩长丝机织布---采用玄武岩连续长丝经整经、侵润处理机织成布，产品具有高强、低伸、耐腐蚀、阻燃、耐高温等特点，开始应用于路基加筋增强。4、聚酯玻纤防裂布聚酯玻纤布（Fiberglass-PolyesterPavingMat）是继土工布、土工格栅、条带聚合物之后发展起来的一种新型复合土工合成材料，是采用湿法非织造工艺生产成而的一种纸状非织造布。聚酯玻纤布的特点：◆提供可靠的防水效果聚酯玻纤布在沥青混凝土的高温下不会收缩变形，完全可以避免其它材料的不足，这样就可以在热拌沥青混合料路面下形成一个连续、完整、不变形的可靠的防水层，有效地防止水粉的渗入，避免因为水份渗入而导致的路面层和基础层的损坏。◆抗裂纹聚酯玻纤布具有的低延伸性以及高抗拉强度，特别是和沥青粘结层形成了牢固的增强型复合材料，可以有效地消除路面结合处或裂缝处的应力集中，降低裂纹在路面层中的扩散，从而延长道路的使用寿命，大大降低道路的维护成本。◆可再生聚酯玻纤布的主要原材料是短切玻璃纤维和聚酯纤维，结构是各向同性的，不同于常见的纺织性结构，完全可以便利地被粉碎，从而实现路面材料的再生循环使用，因而材料对环境是友好的。产品规格：克重40g/㎡～250g/㎡，幅宽：1～2m，长度根据客户要求。技术指标：聚酯玻纤布主要技术参数指标性质测试方法单位典型值纵向抗拉强度，ASTMD5035kN/m4.06.07.08.0纵向断裂延伸率，ASTMD5035％＜5＜5＜5＜5抗拉强度，横向ASTMD5035kN/m4.06.07.08.0断裂延伸率，横向ASTMD5035％＜5＜5＜5＜5熔点ASTMD276℃230230230230沥青吸收量ASTMD6140L/㎡0.85-1.30.85-1.30.85-1.30.85-1.3单位重量ASTMD5261g/㎡90-135100-145110-150115-155厚度DIN53855mm≤1.2≤1.2≤1.2≤1.2工程应用：1、沥青混凝土罩面：聚酯玻纤布用于沥青罩面可有效减少铣刨施工时间和深度，沥青罩面的厚度不小于4cm,建议采用改性沥青混凝土。2、水泥混凝土路面改造：聚酯玻纤布可用于水泥混凝土路面改造，在铺设沥青混凝土面层前铺设能有效防治反射裂缝且无需设置基层。尤其适用于标高受限的城市道路。建设采用改性沥青混凝土面层，厚度不小于10cm.3、半刚性基层收缩裂缝处置：半刚性基层收缩裂缝不可避免，为提高使用性能，采用聚酯玻纤布修补裂缝可延缓和防止基层裂缝反射至沥青面层，防止雨水有面层下渗导致基层唧桨而加速路面损坏。建议在封层施工后，沥青下面层摊铺前铺设聚酯玻纤布。4、桥面防水层：聚酯玻纤布用于桥面防水可有效防止雨水由桥面下渗导致钢板或混凝土中钢筋生锈而导致桥面损坏。5、老路扩建工程：聚酯玻纤布在老路扩建中用于新旧半刚性基层和新旧沥青面层纵向拼缝。6、建筑墙体防裂毡：聚酯玻纤布应用于建筑内外墙保温系统中，在系统中起墙体防裂、分散应力的作用。是墙体保温系统必不可少的建材产品。工程场景5、强力交叉层压膜自粘防水卷材产品简介:强力交叉层压膜自粘防水卷材是一种高性能、冷施工的无胎防水卷材。它是以合成橡胶、优质沥青、增粘剂、抗老化剂为基料，以强力交叉层压膜为表面材料，采用防粘隔离纸/膜作为隔离层的自粘防水卷材;具有耐撕裂及尺寸稳定等特点。产品应用:工业与民用建筑的地下室、屋面等部位的防水工程；地铁、隧道和人防工程及地下市政工程的防水防渗；地下车库顶板种植绿化、屋顶花园等防水工程6、聚酯胎基布聚酯胎基布是以100%涤纶短纤维经梳理成网、针刺加固、浸胶定型等工序加工而成的一种无纺布制品，一般宽幅为1020mm,长度为900m—1650m,单位面积质量180、200、220、250、270g，厚度为0.6—1.4mm；该产品用于浸渍改性沥青制成SBS、APP高级防水卷材，广泛用于屋面工程、地下工程、桥面工程、储水池的防水、防潮及建筑物基础的防腐。7、土工席垫土工席垫是一种以乱丝熔融铺网而成的新型土工合成材料，它耐压高、开孔密度大，具有全方位集水、水平排水功能。土工席垫与无纺土工布复合后，能在掩埋的封闭覆盖层之下,将汇集渗透过土壤覆盖层的雨水或堆场本身排放的污水，利用其独特的排水功能，按照工程要求从土工席垫夹层中有序排放，而不会形成淤堵。因此可以避免因土壤覆盖层吸水饱和而产生可能的滑动问题。土工席垫既能排水，同时也可排放土壤（特别是垃圾废弃物）中因发酵产生的沼气，在垃圾填埋场中应用尤其适用。土工席垫与HDPE结合应用时，同时能起到很好地保护HDPE膜不被穿刺的作用。土工席垫规格及性能土工席垫目前宽度为100cm-200cm,厚度为6cm-20cm,抗压强度250~1000kpa。并可根据工程要求订做其它规格和性能的产品。8、加筋麦克垫------比三维网垫更高强力、防冲刷，可广泛应用于边坡表层冲刷防护。产品特点：1、自透水性：加筋麦克垫的孔隙，有利于结构后填土中孔隙水的排出，降低土体中孔隙水压力，保证土体的抗剪强度，有利于整个结构的稳定；同时，节省了传统支挡结构所需的排水设施的相关费用，降低了结构的整体造价。2、可植被性：加筋麦克垫的孔隙水为水体流动创造了条件，实现了水与土体的自然交换，这使植被的自然生长成为现实，一段时间后，结构与自然真正达到和谐统一。3、寿命长：加筋麦克垫的原材料为10%铝锌合金钢丝，优良的工艺基础保证了镀层厚度的均匀性，抗腐蚀性更强，保证其使用寿命。4、经济性：加筋麦克垫防护工程由钢丝网箱加上填充料构成。一般造价低于砼价格，低于或接近浆砌石价格。特别是在土质、地基基础较差地段修建防护工程，可缩减地基处理的大笔费用，更加体现其价格低廉的优越性。5、施工方便：加筋麦克垫可按设计意图，工厂化生产制作出半成品，施工现场则按设计图进行组装定型，操作简便、受气候干扰小，且适宜于机械化操作，既可保证施工质量又可加快工程进度。应用范围：※公路路堤、路基、路堑、桥台※铁路路堤、路基、路堑、桥台※山体滑坡、泥石流治理工程※内河港口码头、海岸防护、