由于土工薄膜在工程中可能遇到以上幾個問題,因此,要正確設(shè)計,精心施工,保證土工膜良好地工作。同時也可根據(jù)不同情況在土工薄膜上面或下面,或者上、下兩面加以保護,將土工薄膜與針刺土工織物通過擠壓、滾壓或噴涂等工藝制成整體結(jié)構(gòu)的復(fù)合土工薄膜,其土工織物能起到排水排氣以及緩沖受力的作用,并能彌補薄膜自身強度之不足,又能改善接觸界面的摩擦特性。它與單一土工薄膜相比具有以下優(yōu)點:①提高了土工薄膜的抗拉、抗撕裂、抗頂破及抗穿刺等力學(xué)強度;②在相同應(yīng)力作用下,伸長率有所減小,模量增大;③趨于各向同性,能避免在物理條件和溫度變化時所產(chǎn)生某個方向上的過量收縮和移動;④易于避免下層土體凍融時土工薄膜的損壞;⑤易于壓力均布,避免應(yīng)力局部集中;⑥易于消散土工薄膜與土體接觸面上的孔隙水應(yīng)力及浮托力;⑦改善土工薄膜的摩擦性能,增加其穩(wěn)定性。因此,復(fù)合土工膜改善了薄膜的工程性能,簡化施工程序,保證施工質(zhì)量。目前工程中大多采用復(fù)合土工膜作防滲材料。
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土工膜是一種柔性防滲材料,具有可靠的防滲功能。防滲是土工合成材料應(yīng)用最早的,也是目前最為廣泛的功能之一。土工膜可用于水庫庫盤防滲、土石壩的直立防滲墻或傾斜防滲層、閘壩的上游防滲鋪蓋、混凝土壩的擋水面防滲層、瀝青混凝土面板或混凝土面板堆石壩的防滲層、尾礦壩的初期壩防滲層、渠道防滲、污水防滲和危險性廢物堆場的封閉等等。土工膜用于水利防滲工程,具有結(jié)構(gòu)簡單,施工方便,防滲效果好,節(jié)省工程造價,加快工期等顯著優(yōu)點。只要正確設(shè)計,精心施工,就可保證安全可靠地運行,宜于在我國大力推廣。
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土工膜最早應(yīng)用可追溯到上世紀(jì)二三十年代,人們曾采用聚氯乙烯PVC土工膜作為游泳池的防滲材料;50年代初,美國墾務(wù)局采用PVC土工膜作防滲襯砌;前蘇聯(lián)以聚乙烯膜進行渠道防滲。我國對土工膜的研究和應(yīng)用起步雖較晚,但發(fā)展很快。60年代中期,塑料薄膜用于渠道防滲,較早的工程有河南人民勝利渠、陜西人民引渭渠、北京東北旺灌區(qū)和山西的幾處灌區(qū),主要原料是聚氯乙烯,個別是聚乙烯,以后推廣到水庫、水閘和蓄水池等工程。70年代中后期利用聚丙烯編織布進行防滲護底處理,1979~1980年寧夏石嘴山市修建了一 座容積為25萬m3 的蓄水池,采用厚度為0.1mm的聚氯乙烯薄膜防滲。1984年陜西西駱峪水庫采用三層厚0.06mm的聚乙烯薄膜作防滲。
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隨著高分子化學(xué)工業(yè)的發(fā)展,自20世紀(jì)以來相繼出現(xiàn)了聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚酰胺、聚酯、聚乙烯、聚丙烯等各種纖維,這些合成材料具有強度高、彈性好、耐磨、耐化學(xué)腐蝕、不會發(fā)霉、不怕蟲蛀及吸濕性小等特點,用于工程又具有施工簡便、易保證質(zhì)量、施工進度快、造價低等優(yōu)點,故被人們所重視,應(yīng)用也日益廣泛。
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選用單膜還是復(fù)合土工膜主要是從復(fù)合土工膜的作用和經(jīng)濟性兩個方面綜合考慮來選定。復(fù)合土工膜的一個作用是可以增加與土料之間的摩擦系數(shù),第二個作用是保護土工膜不受運輸和施工過程中外力的損害。復(fù)合土工膜的力學(xué)性能比單一膜有很大提高,其破壞應(yīng)變雖不如單膜大,但仍遠大于土體的破壞應(yīng)變,因而有較強的適應(yīng)各種情況的能力。復(fù)合土工膜的強度和防滲性能要優(yōu)于單一膜和土工織物兩者疊加的性能,其優(yōu)良的程度與膜和織物之間復(fù)合的緊密程度密切相關(guān),因此復(fù)合土工膜的設(shè)計不能簡單地參照膜和織物個別的性能指標(biāo)直接套用。第三個作用是復(fù)合土工膜具有反濾排水功能。由于土工膜不可避免地總會有一些缺陷發(fā)生滲水,此時膜一側(cè)的土工織物能夠起到反濾排水作用,從而維護了保護層的穩(wěn)定。如復(fù)合土工膜是鋪設(shè)在透水性弱的堤壩臨水面,則膜下的土工織物可以迅速消除庫水位驟降時在膜后形成的孔隙水應(yīng)力,避免土工膜被水應(yīng)力頂起的危險。
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我國的堤壩建設(shè)心墻式垂直防滲大多采用單膜或多層單膜,斜墻式臨水面鋪設(shè)的土工膜大多采用復(fù)合土工膜。從已采用單膜的堤壩防滲效果以及SL/T225-98規(guī)范中對土工膜類型的規(guī)定看,單膜對低水頭的小型水庫防滲效果良好,仍然是一種具有競爭力的膜材。但在經(jīng)濟允許的條件下,復(fù)合土工膜有著更為優(yōu)越的工程特性。
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