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土工合成材料在风积沙路基中的应用
(锡乌铁路有限责任公司,内蒙古锡林浩特 026000)
摘要: 文章根据笔者多年来的工作经验,提出了利用土工合成材料来解决风积沙路基的施工难题,供同行参考借鉴。
关键词:土工合成材料;风积沙;应用
中图分类号:TU53∶ 文献标识码:A 文章编号:1007—6921(XX)22—0080—03
土工合成材料是土木工程应用合成材料的总称。它是以人工合成的聚合物为原料,制成各种类型的产品,置于土体内部、表面或各种土体之间,发挥加强或保护土体的作用。土工合成材料在土木、水力、交通、铁道和环境工程中得到广泛的应用,起到排水反滤、防渗、加筋、隔离、防护和减载等作用。这些作用是以不同的形式的产品来实现的,例如,土工织物用于滤层、隔离和防护;土工网和三维植被网垫用于排水和坡面的稳定;土工格栅、条带和有纺或编织土工织物用于加筋、土工膜用于防渗等。合理利用土工合成材料的各种特性,可有效地解决各种各样的风积沙路基的施工难题。
1 土工合成材料的种类
土工合成材料种类繁多,根据加工制造工艺的不同,大致可分为4种,即土工织物、土工膜、土工复合材料和土工特种材料。
土工织物
土工织物为透水性土工合成材料。土工织物的制造一般要经过2个步骤:首先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的土工织物。土工织物按制造方法分为针织型、无纺或非织造型和机织或有纺型3类。目前,无纺土工织物在土木工程中应用比较广泛。
土工膜
土工膜是以各种高分子聚合物为原材料而制成的一种基本不透水的膜或薄片。根据原材料不同,可分为聚合物土工膜和沥青土工膜两大类。为了适应工程应用中不同强度和变形的需要,两类中又各有不加筋和加筋两种。
土工复合材料
土工织物、土工膜和某些特种土工合成材料,以其两种或两种以上的土工材料互相结合起来,成为土工复合材料。土工复合材料可将不同构成材料的性质结合起来,更好地满足具体工程的需要,能起到多种功能的作用。
土工特种材料
土工特种材料是为工程特定需要而生产的产品,品种非常多,现选择几种主要产品说明如下。
土工格栅。土工格栅是在聚丙烯或高密度聚乙烯板材上先冲孔,然后进行拉伸而成的带长方形或方形孔的板材。
土工网。土工网是以聚丙烯或聚乙烯为原料,应用热塑挤出法生产的具有较大孔径和较大刚度的平面结构材料。常用于坡面防护、植草、软基加固垫层,或用于制造复合排水材料。
土工模袋。土工模袋是由上下两层土工织物制成的大面积连续袋状材料,袋内充填混凝土或水泥砂浆, 凝固后形成整体混凝土板,可用作护坡。
土工格室。土工格室是由强化的高密度聚乙烯宽带,每隔一定间距以强力焊接而形成的网状格室结构。可用于处理软弱地基,增大其承载力,沙漠地带可用于固沙,还可用于护坡等。
土工管及土工包。土工管、土工包是用经防老化处理的高强土工织物制成的大型管袋及包裹体,可有效地护岸和用于崩岸抢险,或利用其堆筑堤防,解决疏浚弃土的放置难题。
2 土工合成材料的工程特性
土工合成材料的特性是多方面的,主要包括物理特性、力学特性、水力特性和耐久性。
物理特性
厚度。土工合成材料厚度用mm表示,厚度变化对织物的孔隙率、透水性和过滤性等水力特性有很大的影响。
单位面积质量。单位面积质量为单位面积土工合成材料具有的质量,它反映材料多方面的性能,如抗拉强度、顶破强度等力学性能以及孔隙率、渗透性等水力学性能。通常以g/m2表示,是土工合成材料的主要物理性能之一。
力学特性
反映土工合成材料力学特性的指标主要有拉伸特性及抗拉强度、撕裂强度、顶破强度、刺破强度、穿透强度及握持强度等。
拉伸特性及抗拉强度。土工合成材料是柔性材料,大多通过其抗拉强度来承受荷载以发挥工程作用,因此抗拉强度及其应变是土工合成材料的主要特性指标。
握持强度。土工织物承受集中力的现象普遍存在,握持强度是反映其分散集中力的能力。
撕裂强度。土工织物和土工膜在铺设和使用过程中,常常会有不同程度的破损。撕裂强度反映了试样抵抗扩大破损裂口的能力,可评价不同土工织物和土工膜被扩大破损程度的难易,是土工合成材料应用中的重要力学指标。
顶破强度、刺破强度及穿透强度。
顶破强度是反映土工织物及土工膜抵抗垂直织物平面的法向压力的能力;刺破强度是反映土工织物或土工膜抵抗小面积集中荷载的能力;穿透强度是评价土工织物或土工膜抵御穿透的能力。