土工合成材料的分類及功能簡介

賈慧穎,馮勛凱

(1.黑龍江省哈同高等級公路管理處;2.嫩江移民辦)

1 土工合成材料的分類

土工合成材料大體上可分為土工織物、土工膜、特種土工合成材料和復合型土工合成材料四大類,每類材料又都具有各自的相關產品,這使得產品形式紛繁復雜、多種多樣。

1.1 土工織物

土工織物是采用編織技術生產的透水性土工合成材料,根據制作方法的不同又可分為如下幾種：

(1)編織物：采用纏結、纏繞、扎結等工藝制作;

(2)機織物：用機器編織而成的、具有經、緯線的土工織物;

(3)無紡織物：是采用機械固著法、熱粘法、化學粘合法將纖維集成在一起的織物;

(4)復合織物：是采用縫制、針刺等方法將上述產品組合在一起的織物。

土工織物的特點是重量輕、整體連續性好,可做成較大面積的整體,長度可達數百米乃至上千米,并且施工簡便、抗拉強度高、耐腐蝕和抗微生物侵蝕性好。

1.2 土工膜

土工膜是不透水的一類土工合成材料,可分為瀝青土工膜和聚合物土工膜兩類。含瀝青土工膜主要為復合型的(含編織型或無紡型的土工織物)。聚合物土工膜視原材料的不同分為塑性土工膜和組合型土工膜。

土工膜的主要特點是透水性極低,其工程特性隨類別、制作方法、產品類型的不同而發生很大變化。土工膜除具有很好的不透水性外,還有很好的彈性和適應變形能力、良好的耐老化能力,尤其適用于水下工程。

1.3 特種土工合成材料

土工格柵、土工網、土工模袋、土工墊和土工室以及輕型土工合成材料統稱為土工合成材料。土工格柵是經過拉伸工藝形成的具有方形或矩形格柵的聚合物板材,主要用作加筋材料。土工網是合成材料條帶編織或合成樹脂壓制成的具有較大孔眼、剛度較大的網狀合成材料,也是主要用作加筋材料。土工模袋(簡稱模袋)是一種雙層聚合物化纖織物制成的袋狀材料,它可以代替模板成型混凝土或砂漿。土工墊和土工室是合成材料特制的三維結構,前者多為透水聚合物網墊,后者多為蜂窩狀或網狀三維結構,主要用于護坡或植草綠化。輕型土工合成材料主要是泡沫聚苯乙烯塊,用作路基填料,可減輕自重、減小工后沉降;也可用作防凍層。

1.4 復合型土工合成材料

土工織物、土工膜和某些特種土工合成材料,以兩種或多種材料形式相互組合起來,便形成復合型土工合成材料。其特點是將構成材料的不同特性綜合起來,從而具有多種工程性質。復合型土工合成材料主要包括如下幾種產品。

(1)復合土工膜。

土工膜—土工織物組合,稱為復合土工膜,主要用來防滲、加筋和增加與土面之間摩阻力的作用。

(2)土工復合排水材。

土工復合排水材是以無紡土工織物和土工網、土工膜或不同形狀合成材料芯材組成的土工應用的排水材料,常用的如塑料排水板,用于軟土地基處理,可加速排水固結。

2 土工合成材料的功能

土工合成材料的種類雖然很多,但其主要功能綜合起來可歸納為過濾、排水、隔離和加筋四種。

2.1 過濾功能

把土工織物置于土體表面或相臨土層之間,可以有效地阻止土顆粒的通過,從而防止土顆粒過量流失而造成土體的破壞,同時允許土中的水或氣體穿過織物自由排出,以免由于孔隙水壓力的升高造成土體的失穩破壞。

2.2 排水功能

較厚的針刺型無紡織物和具有多孔隙的復合型土工合成材料都可以起到排水作用,在土體中形成排水通道,把土中的水分匯集起來,并沿著材料的平面排出,增強土體的水穩定性和抗凍性。

2.3 隔離作用

土工織物和土工膜都可以起到隔離作用。把兩種不同粒徑的填料(如土、砂、碎石等)與其他結構分隔開來,從而保持材料和結構各自的完整性,或避免發生土質流失現象。這種功能用于公路路基與地基之間、土石混合壩、石籠及砂袋與軟土地基之間的隔離等。

2.4 加筋功能

土工織物、土工格柵、土工網等都具有很強的加筋功能,可以有效地分布土體的應力,增加土體的強度,限制土體的側限位移,提高土體的整體性及穩定性。這方面最好的實例是利用土工格柵加筋粒料墊層處理公路軟土地基,可以有效地控制土基的工后沉降,避免路基不均勻沉降造成路面開裂破壞。

3 結 語

公路工程中應用土工材料不僅能夠保證工程質量,而且許多情況下可以降低工程造價、加快施工進度。在現有技術措施難以解決問題的情況下,應用土工材料可能不僅有利,而且從包括維修養護等綜合成本來看,也有可能更為經濟,當然,這在傳統的經濟比較中是很難準確衡量的,需要積累一定的經驗,更需要作出合理的判斷。因此,嚴格遵守規范的原則性要求,但不拘泥于規范具體條文的束縛(況且有些條文本身就留有很大的靈活余地),進行一定經驗積累之下的適度創新,才能真正實現工程項目的個性化、合理化、優質化。