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15 土工合成材料
15、1 土工合成材料的发展概况
(1)土工合成材料的发展历程
1)古代的原始土工材料
公元前2000~公元前1000年,古巴比伦人曾把织物纤维掺在土中建造庙宇。在我国,远在新石器时代,我们的祖先就利用茅草作为土的加筋材料。
实际上,在独立于人类文明的自然界,许多鸟类和昆虫都本能地利用非土材料(草与树枝等)加固泥土巢穴;树木依靠庞大的根系吸收养料水分,同时也加固了赖以立足的地基。这些都是“以非土材料加固土体”原理在自然界体现。
2)现代的土工合成材料  a 、20世纪60年代末期开始应用于欧洲;  b 、70年代从欧洲传到了世界各地,土工合成材料的应用及其产品的发展达到一个鼎盛时期。  c 、20世纪70年代以后,在国外,织物的应用从马路、铁路路基工程逐步扩展到挡土墙、土坝等大型永久性工程。  d 、20世纪80年代开始,从国外引进的许多生产设备和技术资料推动了我国土工织物的生产与应用。  e 、80年代末,土工模袋首次引入工程应用。  f 、20世纪90年代以来,土工织物由于所具有的功能和特性以及在实际工程中的应用效果,引起全国各行各业的极大兴趣。
(2)土工合成材料的发展特点
纵观近40年我国土工合成材料应用的历史,有以下几个特点:
(1)起步虽晚,但发展很快,使用量大。
(2)使用的广泛性,应用的范围遍及土木建筑工程所有领域的各个角落,目前更扩展到环保这个新领域。
(3)材料产品的多样性,几乎所有品种都有了国内自己的产品,有些品种的质量达到。
(4)应用技术的不断进步,规范和标准的发布与贯彻是应用技术渐趋成熟的一个标志。
(5)有关部门有力的推动和组织,为土工合成材料的应用发展提供了良好的条件,并形成了一个学习和交流的氛围。
15、2 土工合成材料概念、分类
(1) 土工合成材料的概念
土工合成材料是应用于岩土工程的、以人工合成的聚合物(如塑料、化纤、合成橡胶等)为原料,制成的各种类型产品,置于土体内部、表面或各种土体之间,发挥加强或保护土体作用的统称。因为它们主要用于岩土工程,故冠以“土工”两字,称为“土工合成材料”,以区别于天然材料。
(2)土工合成材料的分类 土工合成材料包括:土工垫、土工网、土工格栅、土工格室、土工模袋和土工泡沫塑料等。复合型土工合成材料则是由上述有关材料复合而成。 各种类型的土工合成材料,如土工垫、土工网、土工格栅、土工格室、土工模袋以及各种规格的土工织物、土工膜等,在国内均能生产,并已在一些工程中应用,但目前在工程实际中使用最多的还是土工织物和土工膜。 土工合成材料分类尚无统一的准则,且随着新材料和新技术的发展不断有所变化,目前暂分成四大类:即土工织物、土工膜、特种土工合成材料和复合型土工合成材料。
下面将目前在工程中常见的土工材料作一简单介绍:(一)土工织物 土工织物是以聚合物为原料,把聚合物原料加工成丝、短纤维、纱或条带,然后再制成平面结构透水性的土工合成材料。按照制造方法不同可以分为有纺(又称织造)土工织物和无纺(又称非织造)土工织物。 有纺土工织物是最早的土工织物产品,无纺型土工织物亦称作“无纺布”。织物中纤维的排列是不规则的,与通常的毛毯相似。制造时是先将聚合物原料经过熔融挤压、喷丝、直接铺平成网,然后使网丝联结制成土工织物。联结的方法有热压、针刺和化学黏结等不同处理方法。
(二)土工膜 土工膜()是一种以高分子聚合物为原料,经挤出、压延或加涂料等工艺制成的一种防渗阻隔型材料。 制造土工膜时还需要掺入一定量的添加剂,使在不改变材料基本特性的情况下,改善其某些性能和降低成本。
大量工程实践表明,土工膜有很好的不透水性、很好的弹性和适应变形的能力,能承受不同的施工条件和工作应力,具有良好的耐老化能力。
土工膜
(三)特种土木合成材料1、土工格栅土工格栅是一种应用较多的土工合成材料,常用作加筋土结构的筋材或复合材料的筋材等。土工格栅分为塑料土工格栅、钢塑土工格栅、粘焊土工格栅、玻璃纤维土工格栅和经编土工格栅五大类。(1)塑料土工格栅1)单向拉伸塑料土工格栅 单向土工格栅是由高分子聚合物经挤出压成薄板再冲规则孔网,然后纵向拉伸而成,。
单向拉伸塑料土工格栅
2)双向拉伸塑料土工格栅 双向土工格栅是用高分子聚合物通过挤压、成板、冲孔过程后再纵向、横向拉伸而成。该材料在纵向和横向上都具有很大的拉伸强度,且在土壤中同样也能提供一个更为有效力的承担和扩散的理想连锁系统,。3)多向拉伸塑料土工格栅 以聚丙烯为主要原料,经