防滲土工膜

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土工膜或復合土工膜用于堤壩防滲工程，除上述一般優(yōu)點外，在力學上它還能夠改善堤壩本身的結構性能。

（1）復合土工膜對堤壩應力的影響。在土體壓縮變形時，復合土工膜由于是柔性材料蜷曲在堤壩內，當壩體承受拉應力時，由于它有較高的抗拉強度，故可承擔土體的部分拉應力，從而抑制土體的應變。

（2）復合土工膜對堤壩豎向沉降的影響。當考慮復合土工膜與心墻間相對滑移時，壩體豎向沉降類同于未鋪設復合土工膜的沉降等值線分布，其最大沉降量略小些，在復合土工膜處的等值線不連續(xù)。

（3）復合土工膜對堤壩水平位移的影響。復合土工膜采用接觸單元模式，由于考慮相對滑移則上游壩殼向上游位移，比不設復合土工膜時位移要大。當復合土工膜采用線單元模式時，其上游壩殼的位移明顯減小，增加了復合土工膜處的水平位移量，說明復合土工膜抗拉強度起著一定的抑制作用。

（4）滲流場的改變對應力的影響。對于具有滲流條件的堤壩，存在著體積滲透力，鋪設復合土工膜后堤壩內滲流場發(fā)生了變化，壩體內應力應變隨之發(fā)生變化，引起應力的重新調整，使小主應力有較大改變，而大主應力變化較小?？傊瑥秃贤凉つな且环N柔性防滲材料，它與礫質粘土心墻做組合防滲體時，由于其具有較高的抗拉強度，抑制了土體的應變，從而使土體各部位的應力有所調整。另一方面，復合土工膜的滲透系數(shù)相當小，可消剎作用水頭，使壩體內的自由水面降低甚多，滲流量減小，有利于下游壩坡的穩(wěn)定。

國內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，主要根據(jù)以下幾個方面來選定合適的土工膜：

①力學特性，上述兩種材料制成的土工膜的拉伸強度相差不大。由于土工膜只用于防滲而不作為加筋材料使用，故其拉伸強度不是選材的重要指標。但從另一方面來說，PVC膜因添加有塑化劑，使得其拉伸率比PE膜的大一些，柔性較好，與砂粒接觸時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5o ～6o 。這是一個關鍵性的指標，會影響到膜與土體接觸面以及膜與其上保護層之間的抗滑穩(wěn)定性。增大PE膜摩擦性能的方法有三種：一是采用復合土工膜，因復合土工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構，如調整壩坡，加防滑槽或防滑檻等。另外，當PE膜的厚度從0.12mm增加到0.24mm時，其與粗砂的摩擦系數(shù)可以增加30%。

②可連接性。土工膜無論出廠時幅有多寬，在實際使用時仍需將其幅與幅之間連接起來，以成為一個整體的防滲膜體。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經濟性。目前兩種材料的價格大體相當，一般均在1萬元/T左右，而PE膜的比重小于PVC膜的比重，所以同樣厚度的情況下每單位面積的價格PE膜要少一些。另外PVC膜出廠時的幅寬一般為1.5～2.0m，PE膜幅寬可達4～4.5m，相應地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)場接縫的工作量也少一些。

制造土工膜時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，有時摻入一定的彈性物質。填料加細粒礦粉，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，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度。彈性物質常采用再生橡膠等，摻量一般為5%～15%，其作用是改善膜的物理性質或增強抗裂能力。

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。