土工合成材料的分类及功能简介

贾慧颖,冯勋凯

(1.黑龙江省哈同高等级公路管理处;2.嫩江移民办)

1 土工合成材料的分类

土工合成材料大体上可分为土工织物、土工膜、特种土工合成材料和复合型土工合成材料四大类,每类材料又都具有各自的相关产品,这使得产品形式纷繁复杂、多种多样。

1.1 土工织物

土工织物是采用编织技术生产的透水性土工合成材料,根据制作方法的不同又可分为如下几种：

(1)编织物：采用缠结、缠绕、扎结等工艺制作;

(2)机织物：用机器编织而成的、具有经、纬线的土工织物;

(3)无纺织物：是采用机械固着法、热粘法、化学粘合法将纤维集成在一起的织物;

(4)复合织物：是采用缝制、针刺等方法将上述产品组合在一起的织物。

土工织物的特点是重量轻、整体连续性好,可做成较大面积的整体,长度可达数百米乃至上千米,并且施工简便、抗拉强度高、耐腐蚀和抗微生物侵蚀性好。

1.2 土工膜

土工膜是不透水的一类土工合成材料,可分为沥青土工膜和聚合物土工膜两类。含沥青土工膜主要为复合型的(含编织型或无纺型的土工织物)。聚合物土工膜视原材料的不同分为塑性土工膜和组合型土工膜。

土工膜的主要特点是透水性极低,其工程特性随类别、制作方法、产品类型的不同而发生很大变化。土工膜除具有很好的不透水性外,还有很好的弹性和适应变形能力、良好的耐老化能力,尤其适用于水下工程。

1.3 特种土工合成材料

土工格栅、土工网、土工模袋、土工垫和土工室以及轻型土工合成材料统称为土工合成材料。土工格栅是经过拉伸工艺形成的具有方形或矩形格栅的聚合物板材,主要用作加筋材料。土工网是合成材料条带编织或合成树脂压制成的具有较大孔眼、刚度较大的网状合成材料,也是主要用作加筋材料。土工模袋(简称模袋)是一种双层聚合物化纤织物制成的袋状材料,它可以代替模板成型混凝土或砂浆。土工垫和土工室是合成材料特制的三维结构,前者多为透水聚合物网垫,后者多为蜂窝状或网状三维结构,主要用于护坡或植草绿化。轻型土工合成材料主要是泡沫聚苯乙烯块,用作路基填料,可减轻自重、减小工后沉降;也可用作防冻层。

1.4 复合型土工合成材料

土工织物、土工膜和某些特种土工合成材料,以两种或多种材料形式相互组合起来,便形成复合型土工合成材料。其特点是将构成材料的不同特性综合起来,从而具有多种工程性质。复合型土工合成材料主要包括如下几种产品。

(1)复合土工膜。

土工膜—土工织物组合,称为复合土工膜,主要用来防渗、加筋和增加与土面之间摩阻力的作用。

(2)土工复合排水材。

土工复合排水材是以无纺土工织物和土工网、土工膜或不同形状合成材料芯材组成的土工应用的排水材料,常用的如塑料排水板,用于软土地基处理,可加速排水固结。

2 土工合成材料的功能

土工合成材料的种类虽然很多,但其主要功能综合起来可归纳为过滤、排水、隔离和加筋四种。

2.1 过滤功能

把土工织物置于土体表面或相临土层之间,可以有效地阻止土颗粒的通过,从而防止土颗粒过量流失而造成土体的破坏,同时允许土中的水或气体穿过织物自由排出,以免由于孔隙水压力的升高造成土体的失稳破坏。

2.2 排水功能

较厚的针刺型无纺织物和具有多孔隙的复合型土工合成材料都可以起到排水作用,在土体中形成排水通道,把土中的水分汇集起来,并沿着材料的平面排出,增强土体的水稳定性和抗冻性。

2.3 隔离作用

土工织物和土工膜都可以起到隔离作用。把两种不同粒径的填料(如土、砂、碎石等)与其他结构分隔开来,从而保持材料和结构各自的完整性,或避免发生土质流失现象。这种功能用于公路路基与地基之间、土石混合坝、石笼及砂袋与软土地基之间的隔离等。

2.4 加筋功能

土工织物、土工格栅、土工网等都具有很强的加筋功能,可以有效地分布土体的应力,增加土体的强度,限制土体的侧限位移,提高土体的整体性及稳定性。这方面最好的实例是利用土工格栅加筋粒料垫层处理公路软土地基,可以有效地控制土基的工后沉降,避免路基不均匀沉降造成路面开裂破坏。

3 结 语

公路工程中应用土工材料不仅能够保证工程质量,而且许多情况下可以降低工程造价、加快施工进度。在现有技术措施难以解决问题的情况下,应用土工材料可能不仅有利,而且从包括维修养护等综合成本来看,也有可能更为经济,当然,这在传统的经济比较中是很难准确衡量的,需要积累一定的经验,更需要作出合理的判断。因此,严格遵守规范的原则性要求,但不拘泥于规范具体条文的束缚(况且有些条文本身就留有很大的灵活余地),进行一定经验积累之下的适度创新,才能真正实现工程项目的个性化、合理化、优质化。