其他土工合成材料介绍及应用

2023-06-20 理论教育版权反馈

【摘要】：（一）土工合成材料膨润土防水毯（垫）1.产品介绍该产品为粉末型钠基膨润土防水毯，选自天津中联格林科技发展有限公司。粉末型GCL现已用于渠道防渗等工程项目中，在水利部科技推广计划项目“土工合成材料膨润土垫在深季节冻土区渠道防渗工程中的推广应用”中得到应用，同时粉末型GCL在环境生态修复中逐渐显现优势。“多功能高强复合土工软体排”是集加筋、反滤及防护等特性为一体的新型土工复合材料，充分发挥各种材料的性能。

（一）土工合成材料膨润土防水毯（垫）

1.产品介绍

该产品为粉末型钠基膨润土防水毯，选自天津中联格林科技发展有限公司。该公司对GCL生产线生产设备进行多次技术革新和升级改造，使其更适合粉末型GCL的生产。原材料为粉末型钠基膨润土（200目）、平织编织布和P P无纺布。产品呈三明治结构，中间的粉末型钠基膨润土，通过针刺工艺固定在两层土工织物之间（见图11-3-32所示）。

图11-3-32 粉末型GCL结构示意图

钠基膨润土防水毯（简称GCL）按照粒径可以分为颗粒型和粉末型两大类，在国内市场上，颗粒型GCL占主导地位，粉末型GCL是颗粒型GCL的改进型产品。

粉末型GCL采用200目粉末型钠基膨润土作为防渗层，遇水后能够即刻发挥防渗作用，具有响应速度快、防渗效果好的特点，一般用于要求较高的防水防渗领域，特别适用于水库及人工湖防渗。以GCL为主防渗层的工程，推荐使用粉末型GCL。

2.产品性能

产品性能见表11-3-27。

表11-3-27 粉末型GCL性能指标表

（1）粉末型GCL特点——响应速度快

粉末型GCL所采用的膨润土粒径通常为200目，较小且均匀的粒径在遇水后形成完整的水化膜防水层，阻止水分的透过，从而在遇水初期就能起到良好的防渗效果，见表11-3-28。

表11-3-28 水化时间与渗透系数的关系

（2）粉末型GCL特点——防渗效果好

粉末型GCL防渗性能是颗粒型GCL的3～6倍。粉末型GCL的耐静水压达到0.5MPa，1h无渗漏，适用的范围更广，见表11-3-29。

表11-3-29 粉末型GCL与颗粒型GCL性能比对

（3）粉末型GCL特点——抗干湿循环和抗冻融循环

经第三方检测，粉末型GCL在经过100次干湿循环和100次冻融循环后，其防渗系数仍在10^-8cm/s量级内，具有优异的抗干湿性能和抗冻融性能，适用于高寒、干旱和多雨地区。

3.产品评价

由于技术上的限制，粉末型GCL只有极少厂家能够生产。天津中联格林科技发展有限公司是国内少数能够大批量生产粉末型GCL的厂家。粉末型GCL经过第三方检测机构的测试，产品遇水响应速度快、防渗性能好、具有抗干湿循环和抗冻融循环后渗透系数不变的特点，粉末型GCL性能达到国内领先、国际一流的水平，产品入选了某国际知名土工材料集团的OEM产品目录，产品多次出口到东南亚市场，产品品质得到客户的高度赞赏。

粉末型GCL现已用于渠道防渗等工程项目中，在水利部科技推广计划项目“土工合成材料膨润土垫在深季节冻土区渠道防渗工程中的推广应用”中得到应用，同时粉末型GCL在环境生态修复中逐渐显现优势。应用工程案例见图11-3-33和图11-3-34所示。

图11-3-33 渠道断面结构图

图11-3-34 粉末型GCL在深季节冻土区渠道防渗工程中的应用

（二）土工复合软体排

1.产品介绍

该产品是“多功能高强复合土工软体排”，由浩珂科技有限公司制造。

“多功能高强复合土工软体排”是集加筋、反滤及防护等特性为一体的新型土工复合材料，充分发挥各种材料的性能。采用三种不同类型和功能的土工材料复合而成，由专业制造机器一次性加工成型，整体由三层构造：

①面层：采用高强度经编涤纶格栅作为加筋锁嵌层；

②中间层：抗冲击防老化中间缓冲保护层；

③底层：采用长丝机织土工布作为加筋反滤层。

产品要求幅宽≥5m，其中经编涤纶格栅幅宽≥5m，长丝机织土工布幅宽≥5m，两者都不允许拼接。

产品制作要求：一次性加工成型，加工时每条缝接线间距25cm。一律采用机械包边工艺，包边宽度≥5cm，边缘需要带有用于整体连接的鸡眼扣，鸡眼扣纵横间距为50cm，用于每幅高强复合土工软体排之间的搭接，搭接由高强扎带或绳索穿过鸡眼扣绑扎连接。

该产品主要在海岸线防护、抛石斜坡堤等堤坝结构的地基处理工程中应用（见图11-3-35所示）。

图11-3-35 高强复合土工软体排现场铺设

2.产品性能

高强复合土工软体排共由三层土工材料复合而成，每层的指标要求见表11-3-30至表11-3-32。

表11-3-30 （第一层）高强加筋锁嵌层性能指标

表11-3-31 （第二层）抗冲击防老化中间缓冲保护层技术指标

表11-3-32 （第三层）加筋反滤层性能指标

3.产品评价

高强复合土工软体排作为一种新型土工材料，具有多向综合受力、纵横向抗拉高强度、抗冲刷、承载力强、摩擦系数大、防滑移锁嵌性能好、耐腐蚀等优点，同时具备加筋、防护、反滤等功能。高强复合土工软体排可以有效防止海水对防波堤结构的冲刷，充分提高地基承载力和结构的抗滑移性，减少基础的不均匀沉降，保证防波堤结构的整体稳定。而且作为复合材料，一次铺设多层土工材料相比单次铺设节省施工成本，具有明显的施工经济效益。

（三）加筋反滤复合土工垫

1.产品介绍

该产品由浩珂科技有限公司制造，由长丝机织土工布和经编涤纶土工格栅两种产品通过多针行缝设备一次缝纫成型。产品幅宽≥5m（不允许搭接），长度不小于50m。其中长丝机织土工布宽幅≥5m，单位面积质量≥300g/m²，不允许拼接；经编涤纶土工格栅幅宽≥5m，纵、横向拉伸极限强度≥120kN/m，不允许拼接。

经编涤纶土工格栅采用高强度、高模量、低蠕变的聚酯纤维长丝（PET）作为基布原料。经编编织方法采用全幅衬纬经平组织和编链组织进行基布加工。通过特殊的涂层处理，实现产品强度增强和满足软基处理的性能要求。长丝机织土工布使用高强度、高相对分子质量、低伸长率、低蠕变性能的聚酯工业长丝（PET）或丙纶长丝（PP）为原料，具有较高的原始强力。经机织后成规律交织结构，综合承载能力进一步提高。

加筋反滤复合土工垫可以充分发挥土工格栅的加筋作用以及机织布的反滤透水功能。高强度，低蠕变的涤经编涤纶土工格栅保证了地基层的稳定，同时加强了地基层。长丝机织土工布的过滤和排水性能可以让水自由流动，加速分散了多余的孔隙水压力，同时阻止了地基层的细小颗粒进入路基层。一次铺设即可完成土工垫的施工，施工简便，最大限度地保证了施工面的平整度并减少了施工损伤。作为一种创新新土工材料，复合土工垫（图11-3-36）广泛应用于陆域形成、堆场、临时围堰等工程的软基处理。

图11-3-36 复合土工垫

2.产品性能

产品整体性能指标见表11-3-33，长丝机织土工布性能指标见表11-3-34，经编涤纶土工格栅性能指标见表11-3-35。

表11-3-33 加筋反滤复合土工垫整体性能指标

表11-3-34 长丝机织土工布性能指标

表11-3-35 经编涤纶土工格栅性能指标

3.产品评价

复合土工垫作为一种集加筋、反滤、防护功能于一体的创新性技术材料，其工程特性与传统的加筋或排水反滤材料相比有着明显的区别，主要体现在以下三个方面：

①复合土工垫在提高了产品强度的同时保证了产品的整体性及平面刚度，产品在低应变下即可发挥其加筋作用，极大的提高地基承载力，约束结构变形，减少不均匀沉降。

②复合土工垫在施工时，材料依然能够保证平整，变形小，使得产品具有良好的垂直反滤及平面渗透双重反滤性能，排水通道能够避免变形、挤压造成的堵塞问题，保证排水通道流畅。

③产品在高荷载及施工过程中不易受损，可长期发挥工程效果。