1、什么是土工布?
土工布是以聚合物纤维为原料通过热压针刺,胶结、编织而成的透水性土工合成材料,又称土工布,包括织造、非织造等几种类型。
2、土工布的类型
土工布主要分为织造和非织造两种类型。
织造型土工布包括编织法:平织法、圆织法、
机织法:平纹法、斜纹法
针织法:经编法、缝编法。
非织造型土工布包括机械加固法:针刺法、水刺法、
化学粘合法:喷胶法、浸渍法、
热粘合法:热轧法、热空气法。
工程应用上可单独使用土工布,也可与土工格栅、土工膜、土工网等其他土工合成材料复合后使用。
3、土工布的性能特点
织造型土工布出现于上世纪60年代,其特点是强度高、造价高,反滤、排水功能差,在工程应用中具有局限性。
非织造型土工布开始于20世纪60年代末期,我国在80年代初期开始应用该材料于工程实体中。中国的非织造布工业虽然起步较晚,但是发展速度很快,高性能的原料赋予产品高的强.力与耐用性,先进的生产工艺赋予产品良好的功能,使其应用范围不断扩大。
特别是近30年来,随着针刺非织造、纺粘非织造工艺的推广,使非织造型土工布应用领域较织造型土工布更为广泛,得到快速发展,我国已发展成为世界非织造布生产大国,并逐步迈向生产强国。
4、土工布的主要原料
目前土工布原料主要以合成纤维为主。各种合成纤维的选用需结合工程实际情况,既要考虑所使用领域对其物理化学性能的要求,又要考虑产品成本,其中应用很普遍的是聚酯纤维和聚丙烯纤维,其次是聚酰胺纤维和聚乙烯醇缩醛纤维。聚酯纤维物理机械性能良好,具有优良的韧度和蠕变特性,熔点高、耐高温、耐老化,生产工艺成熟、市场占有率高。缺点是疏水性差、用于保温材料时容易积存冷凝水,低温下性能差、易玻璃化、强度降低,对酸、碱的耐抗性较差。聚丙烯纤维弹性好、瞬间弹性恢复优于聚酯纤维;耐酸碱性、耐磨性、耐霉变、耐低温性能优良;具有很好的疏水性和芯吸性能,能使水分沿纤维轴向传递到外层表面;密度小、仅为聚酯纤维的百分之六十六,经多次牵伸可以得到结构紧密、性能优越的细旦纤维,再配合加固过程可使其强度更加优越。缺点是不耐高温、软化点为130 ~ 160 ℃,耐光性差、在日光下易于老化分解,但可以通过添加紫外线吸收剂等助剂使其具备抗紫外线性能。
非织造土工布的原料除采用以上纤维外,还可采用黄麻纤维、聚乙烯纤维、聚乳酸(PLA) 纤维等。天然纤维和特种纤维已逐步进入土工布各个应用领域,如天然纤维(黄麻、椰子壳纤维、竹浆纤维等)在路基、排水、护岸、控制土壤侵蚀等领域都有应用。
5、土工布的主要功能
土工布的用途多种多样,其主要功能包括过滤、排水、隔离、加筋、防护和防渗等。
5.1过滤作用
由于土工布具有良好的透水、透气性,将其置于土体结构中可允许土体内部的液体通过并排出,同时起到保土作用,能有效阻止上游土颗粒、细砂及小石料的流失,防止土体破坏,保持工程的稳定。
土工布用于反滤排水
5.2排水作用
土工布作为一种良好的导水材料,材料本身做为排水通道,可将土体结构内部的水分汇集在土工布内,沿着材料缓慢地排出土体。
5.3隔离作用
隔离作用是指土工布能够把两种具有不同性质的材料隔离开来,以免相互混杂而失去各种材料的整体性和结构完整性。
如铺设于普通铁路道砟与路基之间的土工布可有效隔离碎石道碴与土路基。
土工布应用于路基工程
5.4加筋作用
土工布置于土体内部作为加筋材料,或土工布与土相结合形成一个复合体,加筋复合土体与未加筋土体相比,其强度及变形性能都得到明显的改善。
5.5防渗作用
将土工布和土工膜等复合后具有较低的透水(气)性,可阻止液体或气体流动和扩散,发挥防渗作用或包容作用。
5.6防护作用
通过设置土工布防护措施,可减少由降雨冲击和地表水径流造成的土壤流失。
如将土工布与土工网复合后铺在边坡裸露土体的表面,可以有效地避免或减轻降水和地表径流的侵蚀;
用土工布制成的泥沙栅栏能够滤掉浑浊径流中的悬浮泥土颗粒等。
6、土工布的主要应用
6.1防渗工程
在垃圾填埋场、污染物储存池、污水处理厂、环保及水工结构防渗等领域,土工布与土工膜复合后可实现其防渗功能。
土工布应用于垃圾填埋场工程
6.2高铁无砟轨道滑动层
为了阻断桥梁因温度变化而产生的伸缩变形对纵连轨道结构的影响、减小轨道系统与桥梁间的相互作用,确保轨道结构的稳定和平顺,我国铁路客运专线对桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道系统的重要组成部分——“两布一膜”滑动层,即 2 层土工布中间夹 1 层土工膜(400 g布 + 1.0 HDPE膜 + 200 g布)的下层土工布以及CRTS III型板式无砟轨道隔离层土工布提出了严格要求。
6.3粉煤灰、尾矿库、矿山等堆场工程
为了减少粉煤灰、尾矿库、矿山等堆场的稳定性,减少对周边环境的影响,采用土工布进行加筋、隔离、防渗。
土工布用于尾矿库防渗
6.4生态袋边坡防护工程
生态袋是由以聚丙烯为原料制成的高强度、平面稳定的针刺非织造土工布加工而成的袋子。生态袋具有很强的耐腐蚀性、抗紫外线性能,不降解,可以抵抗虫害的侵蚀,且抗老化、抗酸碱盐侵蚀及微生物分解。其透水不透土的功能既能防止袋内填充物(土壤及营养材料混合物)流失,又能实现水分在土壤中的正常交流,植物生长所需的水分可得到有效的保持和及时的补充,植物能通过袋体自由生长,根系进入工程基础土壤中,形成袋体与土体坡面间的再次稳固作用,是公路铁路边坡绿化防护、荒山矿山修复、河岸护坡和内河整治中重要的施工方法之一。