土工膜的選擇
土工膜的選擇涉及兩個(gè)問題,一是選擇何種原材料的土工膜,二是選用何種形式的土工膜(單膜或復(fù)合膜)。
(1)國內(nèi)外土工膜所用的原材料主要是聚乙烯(PE)和聚氯乙烯(PVC)兩種。工程選料時(shí),主要根據(jù)以下幾個(gè)方面來選定合適的土工膜:
①力學(xué)特性,上述兩種材料制成的土工膜的拉伸強(qiáng)度相差不大。由于土工膜只用于防滲而不作為加筋材料使用,故其拉伸強(qiáng)度不是選材的重要指標(biāo)。但從另一方面來說, PVC膜因添加有塑化劑,使得其伸長率比PE膜的大一些,柔性較好,與砂粒接觸時(shí)可使砂粒嵌入得更深一些而不破裂,從而增加二者之間的摩擦系數(shù)。因此,PVC膜與砂之間的摩擦系數(shù)明顯大于PE膜與砂之間的摩擦系數(shù),摩擦角平均至少大50~60。這是一個(gè)關(guān)鍵性的指標(biāo),會(huì)影響到膜與土體接觸面以及膜與其上保護(hù)層之間的滑動(dòng)穩(wěn)定性。增大PE膜摩擦性能的方法有三種:一是采用復(fù)合膜,因復(fù)合膜外層的土工織物與土料的摩擦系數(shù)較大,接近于PVC膜與土料的摩擦系數(shù)。二是對(duì)PE膜采用加糙措施,例如在土工膜的光滑表面上壓紋或噴涂加糙材料。三是改變水工建筑物的結(jié)構(gòu),如調(diào)整壩坡,加防滑槽或防滑檻等。另外,當(dāng)PE膜的厚度從0.12mm增加到0.24mm時(shí),其與粗砂的摩擦系數(shù)可以增加30%。
②可連接性。土工膜無論出廠時(shí)幅有多寬,在實(shí)際使用時(shí)仍需將其幅與幅之間連接起來,以成為一個(gè)整體的防滲膜體。一般PE膜只能用加熱熔合的方式連接,而PVC膜除此之外,還可以采用特殊的粘合劑進(jìn)行粘接。薄型土工膜由于不能用熱焊方法連接而必須用粘接法連接,因此只能選用PVC膜。
③經(jīng)濟(jì)性。目前兩種材料的價(jià)格大體相當(dāng),一般均在12000元/t左右,而PE的比重小于PVC的比重,所以同樣厚度的情況下每單位面積的價(jià)格PE膜要少一些。另外PVC膜出廠時(shí)的幅寬一般為1.5~ 2.0m, PE膜幅寬可達(dá)4~4.5M,相應(yīng)地PE膜的接縫數(shù)量就比PVC膜的要少,因而搭接的用量就少一些,現(xiàn)場(chǎng)接縫的工作量也少一些。綜合這三個(gè)方面的優(yōu)缺點(diǎn),再結(jié)合工程實(shí)際情況,可以對(duì)膜材作出合理的選擇。
(2)選用單膜還是復(fù)合膜主要是從復(fù)合膜的作用和經(jīng)濟(jì)性兩個(gè)方面綜合考慮來選定。復(fù)合膜的一個(gè)作用已如上述,可以增加與土料之間的摩擦系數(shù),第二個(gè)作用是保護(hù)士工膜不受運(yùn)輸和施工過程中外力的損害。復(fù)合膜的力學(xué)性能比單一膜有很大提高,其破壞應(yīng)變雖不如單膜的大,但仍遠(yuǎn)大于土體的破壞應(yīng)變,因而有較強(qiáng)的適應(yīng)各種情況的能力,例如重物沖擊,臨時(shí)性的局部荷載等等。據(jù)長江科學(xué)院為三峽工程所做的研究表明,復(fù)合土工膜的強(qiáng)度和防滲性能要優(yōu)于單一膜和土工織物兩者簡單疊加的性能,其優(yōu)良的程度與膜和織物之間復(fù)合的緊密程度密切相關(guān),因此復(fù)合膜的設(shè)計(jì)不能簡單地參照膜和織物各別的性能指標(biāo)直接套用。第三個(gè)作用是復(fù)合土工膜具有反濾排水功能。由于土工膜不可避免地總會(huì)有一些缺陷,如生產(chǎn)過程造成的不均勻性,或施工中機(jī)械刺破形成的漏洞等等,此時(shí)膜一側(cè)的土工織物能夠起到反濾排水作用,從而維護(hù)了保護(hù)層的穩(wěn)定。如復(fù)合土工膜是鋪在透水性不強(qiáng)的壩體表層,則膜下的土工織物可以迅速消除庫水位驟降時(shí)在膜后形成的水位差,避免土工膜被水壓力頂起的危險(xiǎn)。要達(dá)到這種排水作用的必要條件是土工織物要與壩后的排水通道相連接。
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