制造土工膜時(shí)還需要滲入一定量的添加劑,在不改變材料基本特性的情況下,改善其基本力學(xué)性能、抗環(huán)境影響性能和降低成本。瀝青類薄膜常用的添加料主要有填料和纖維,有時(shí)摻入一定的彈性物質(zhì)。填料加細(xì)粒礦粉,常用的有石灰粉、滑石粉、云母、粉煤灰、石墨等。摻量為瀝青與礦粉總重的60%以內(nèi),一般為30%。添料的作用在于增加膜的勁度,還可降低成本;纖維一般用石棉或玻璃絲,其作用是增加膜的強(qiáng)度。彈性物質(zhì)常采用再生橡膠等,摻量一般為5%~15%,其作用是改善膜的物理性質(zhì)或增強(qiáng)抗裂能力。
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聚合物類薄膜的添加料有填料、纖維、改性劑、增塑劑、炭墨、抗氧化劑、穩(wěn)定劑、殺菌劑。填料為上述各種礦粉。常用的纖維有玻璃絲、聚脂或尼龍短纖維等。這兩種摻料的作用與瀝青類相同,其他摻料各有不同的作用。改性劑是在膜的制作過程中使混合料硬化或軟化;增塑劑用于增加膜的柔性;炭黑增加膜的抗紫外線和臭氧等的老化作用,并在制作過程中使混合物保持穩(wěn)定;殺菌劑用于防止菌類微生物對聚合物薄膜的侵蝕。
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力學(xué)性能指標(biāo),針對土工膜在設(shè)計(jì)和施工中所受荷載性質(zhì)不同,其力學(xué)強(qiáng)度指標(biāo)分為下列幾種:抗拉強(qiáng)度、握持強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、脹破強(qiáng)度、CBR頂破強(qiáng)度、圓球頂破強(qiáng)度、刺破強(qiáng)度等。在前3項(xiàng)強(qiáng)度試驗(yàn)中,試樣均為單向受力,其縱向和橫向強(qiáng)度需分別測定;而后4項(xiàng)強(qiáng)度的試驗(yàn)都表示土工膜抵抗外部沖擊荷載的能力,其共同特點(diǎn)是試樣均為圓形,用環(huán)形夾具將試樣夾制住,承受軸對稱荷載,縱橫雙向同時(shí)受力。在上述眾多力學(xué)指標(biāo)中,最基本的是抗拉強(qiáng)度。
①抗拉強(qiáng)度和延伸率,為單向拉伸??v向和橫向抗拉強(qiáng)度表示土工膜在縱向和橫向單位寬度范圍能承受的外部拉力,其對應(yīng)抗拉強(qiáng)度的應(yīng)變?yōu)橥凉つさ难由炻?,用百分?jǐn)?shù)(%)表示??估瓘?qiáng)度是力學(xué)性能中的重要指標(biāo),用于產(chǎn)品質(zhì)量控制。聚合物土工膜拉斷時(shí)的極限延伸率可達(dá)到150%~900%。加筋土工膜的最大抗拉強(qiáng)度高達(dá)10~30KN/m。
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②握持強(qiáng)度,是反映土工膜在挾持情況下分散集中荷載的能力,經(jīng)常用作土工膜的質(zhì)量控制。試驗(yàn)時(shí)僅1/3試樣寬度被夾持,進(jìn)行快速拉伸。土工膜對集中荷載的擴(kuò)散范圍越大,則握持強(qiáng)度越高,單位為N。
③撕裂強(qiáng)度,是土工膜沿某一裂口或切口蔓延過程中的最大拉力,單位為N。
④脹破強(qiáng)度、CBR頂破強(qiáng)度、圓球頂破強(qiáng)度、刺破強(qiáng)度,這四個強(qiáng)度都表示土工膜抵抗外部沖擊荷載的能力。其差別是試驗(yàn)時(shí)試樣尺寸、加荷方式不同,脹破強(qiáng)度單位為kPa,其它3項(xiàng)強(qiáng)度單位為N。水力脹破試驗(yàn)是確定土工膜平鋪在孔洞上的抗拉強(qiáng)度,以模擬實(shí)際情況。圓球頂破試驗(yàn)是量測土工膜的局部頂破強(qiáng)度,是土工膜的基本特性指標(biāo)之一。CBR試驗(yàn)是模擬土工膜鋪設(shè)在軟基和密實(shí)的粗粒料間,土工膜所能承受的應(yīng)力。水力刺破試驗(yàn)是量測土工膜支承在帶有尖銳棱角的支承物上時(shí)的刺破強(qiáng)度。
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土工膜是一種由高聚合物制成的透水性極小的土工合成材料。根據(jù)原材料不同,可分為聚合物和瀝青兩大類。為滿足不同強(qiáng)度和變形需要,又有不加筋和加筋的區(qū)別。聚合物膜在工廠制造,瀝青膜則大多在現(xiàn)場制造。
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國內(nèi)外制造土工膜的基本材料大致可分為如下幾種:
(1)熱塑性材料:如聚氯乙烯(PVC)、耐油聚氯乙烯(PVC-OR)等;
(2)結(jié)晶熱塑性材料:如低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)等;
(3)彈性材料:如二烯一異丁烯橡膠(IIR)、氯丁橡膠(CR)、環(huán)氧丙烷橡膠(CV)等;
(4)熱塑性彈性材料:如氯化聚乙烯(CPE)、氯磺聚乙烯(CSPE)、氯化聚乙烯熔合物(CPE-A)等;
(5)瀝青和樹脂:如瀝青、煤焦油瀝青、改性瀝青、環(huán)氧樹脂和丙烯樹脂等。
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