力學(xué)性能指標(biāo),針對土工膜在設(shè)計和施工中所受荷載性質(zhì)不同,其力學(xué)強度指標(biāo)分為下列幾種:抗拉強度、握持強度、撕裂強度、脹破強度、CBR頂破強度、圓球頂破強度、刺破強度等。在前3項強度試驗中,試樣均為單向受力,其縱向和橫向強度需分別測定;而后4項強度的試驗都表示土工膜抵抗外部沖擊荷載的能力,其共同特點是試樣均為圓形,用環(huán)形夾具將試樣夾制住,承受軸對稱荷載,縱橫雙向同時受力。在上述眾多力學(xué)指標(biāo)中,最基本的是抗拉強度。
①抗拉強度和延伸率,為單向拉伸??v向和橫向抗拉強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)抗拉強度的應(yīng)變?yōu)橥凉つさ难由炻剩冒俜謹(jǐn)?shù)(%)表示??估瓘姸仁橇W(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的極限延伸率可達(dá)到150%~900%。加筋土工膜的最大抗拉強度高達(dá)10~30KN/m。

②握持強度,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。試驗時僅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散范圍越大,則握持強度越高,單位為N。
③撕裂強度,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脹破強度、CBR頂破強度、圓球頂破強度、刺破強度,這四個強度都表示土工膜抵抗外部沖擊荷載的能力。其差別是試驗時試樣尺寸、加荷方式不同,脹破強度單位為kPa,其它3項強度單位為N。水力脹破試驗是確定土工膜平鋪在孔洞上的抗拉強度,以模擬實際情況。圓球頂破試驗是量測土工膜的局部頂破強度,是土工膜的基本特性指標(biāo)之一。CBR試驗是模擬土工膜鋪設(shè)在軟基和密實的粗粒料間,土工膜所能承受的應(yīng)力。水力刺破試驗是量測土工膜支承在帶有尖銳棱角的支承物上時的刺破強度。

聚合物土工膜一般不會因溫度而分解,只有工業(yè)廢水池中襯護(hù)聚合物薄膜會因氧化溫升而起分解作用。許多聚合物對紫外線很敏感,會使聚合物分解(加炭黑后可增強抵抗紫外線分解的能力)。臭氧破壞不飽和主鏈,當(dāng)聚合物薄膜的拉應(yīng)變達(dá)15~25%時,容易受臭氧作用而開裂。在長期應(yīng)力或反復(fù)應(yīng)力作用下,有的聚合物會因蠕變或疲勞而變薄、破裂。聚合物一般能抵抗生物分解,但增塑劑或其他單體成分會在濕空氣中產(chǎn)生生物分解,而變軟或發(fā)脆。

交聯(lián)型聚合物有很好的抵抗化學(xué)分解的能力;結(jié)晶型聚合物成分簡單,含增塑劑和填充料很少,不會因增塑劑容易喪失而很快老化。PVC是熱塑型的,老化快。丁基橡膠薄膜是由異丁烯和小比例的異戊二烯聚合而成的,它主要具有烷族的性質(zhì),允許硫化處理,是緊序高分子,具有很好的抗氧化、化學(xué)、紫外線等侵害的性質(zhì)(但容易被臭氧破壞)。土工膜耐久性指標(biāo)主要有耐磨、抗紫外線、抗生物、抗大氣環(huán)境等多種指標(biāo),但大多沒有可遵循的規(guī)范、規(guī)程,一般根據(jù)工程實際情況,按工程經(jīng)驗來選取。當(dāng)土工膜鋪設(shè)于渠道邊坡和渠底時,上面應(yīng)覆蓋土厚25~30cm,當(dāng)土工膜鋪設(shè)于混凝土或瀝青混凝土面板上時,上面應(yīng)設(shè)置10~20cm厚的防護(hù)層。

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。

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。
