防滲土工膜的發(fā)展史
HDPE土工膜是土工合成材料中的一大類產(chǎn)品,在不同的場合和時間被稱為“防滲膜”、“防水卷材”。國際上土工膜的應用可追溯到20世紀30年代,首先用于游泳池和灌溉渠道防滲,然后發(fā)展到土石壩、水閘及其他土建工程。至于將合成材料真正用于土建工程,則是從20世紀50年代末期開始的。如今,用土工膜系統(tǒng)作為長期措施替代傳統(tǒng)的襯砌法對大壩等水工建筑物進行防滲處理已被工程界廣泛接受。許多國家還將土工合成材料在某些特殊工程上的應用列為施工標準和重要考察指標。20世紀80年代以后,土工合成材料的應用又有了新的飛躍,產(chǎn)品形式不斷更新,各種復合型、組合型土工合成材料不斷涌現(xiàn)。到1984年,全世界使用土工合成材料的工程超過10萬項,鋪設土工織物面積超過3億平方米。1996年,僅北美地區(qū)的工程項目就消耗了價值8億美元的土工材料,主要是土工膜和土工織物。美國、德國、法國、意大利、日本、加拿大等二十多個國家在堤壩工程中使用了土工膜。美國聯(lián)邦公路局(認可土工織物)和美國洲際公路交通協(xié)會(認可土工合成物加筋技術)都允許在許多公路橋梁建設項目中使用土工材料。
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我們在進行防水工程建設的時候,或者其他相關工程建設需要我們鋪設復合土工膜的時候,一般都會選擇鋪設兩層復合土工膜,這是為什么呢?復合土工膜的鋪設有基底層和支撐層組成,基底層是為了可以給我們的復合土工膜一個很好的保護作用,而支撐層的作用是使土工膜受力均勻,免受局部集中應力的損壞,因此支撐層應取用級配不均的土料,并且要求夯實良好,其大粒徑的選擇與膜的物理性能指標,水源情況和防滲標準有很大關系。復合土工膜鋪化學穩(wěn)定性好,具有較高的剛性和韌性,機械強度好,耐環(huán)境應力開裂與耐撕裂強度性能好,隨著密度的上升,機械性能和阻隔性能會相應提高,耐熱,和抗拉強度也更高;可耐酸、堿、有機溶劑等腐蝕。一般我們選擇兩層都鋪設的情況是針對水資源比較缺乏的地區(qū)還要考慮防水效果,起到第二防線的作用,對于嚴寒地區(qū)還要考慮防凍效果,人工湖由15cm厚粘土層和1cm厚聚苯板組成,其它人工湖均為15cm厚粘土層,根據(jù)實踐經(jīng)驗,土料大粒徑不大于6mm。
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土工膜的防滲系數(shù)
土工膜表面的摩擦特性,根據(jù)多方研究可歸納如下:界面的峰值摩擦力與正應力呈直線關系;界面上的剪應力與位移之間為非線性關系,取決于土的變形特性。如土為應變軟化型,則摩擦特性也是應變軟化型,反之亦然。在峰值點之前,應力與位移關系基本上符合雙曲線關系;摩擦角的大小與接觸材料的特性有關。如砂的摩擦角比黏土的摩擦角大,尖角砂粒的摩擦角比圓角砂粒的摩擦角大等。
土工膜是一種無孔的介質,但當它與水接觸時,水會在膜中擴散和滲透。測定的方法主要有體積測量和放射性跟蹤法。這是一種自擴散現(xiàn)象,因此稱為“白擴散流量”。如果土工膜受到壓力作用,則會產(chǎn)生新的流量,稱為“壓差流量”。由于土工膜的不均勻而產(chǎn)生的水流可包括在“壓差流量”中,這種機理與多孔介質中的滲流機理是不同的,因此嚴格說來達西定律是不適用的,但實用中仍采用滲透系數(shù)來表達土工膜的滲透性能。
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