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土工布的生产技术和性能要求
来源:中国纤维网 添加人:service4 添加时间:2023-1-5

    

土工布是用产业纺织品中重要的一部分,主要用于与泥土、岩石和水相关连的岩土工程中。文章主要讨论了土工布应用的原料、土工布的生产技术以及土工布应具备的各种性能。

[关键词]土工布 生产技术 性能/TS10668土工布是土工合成材料大家族中的一员,大量用于公路、铁路、水利、大型建筑、电厂灰坝建设、有色金属尾矿处理、环保工程、水土保持等方面。

目前中国有土工布生产能力的企业已有上百家,总生产能力超过10万t。随着我国对基础工业发展的重视和政府对推广应用土工合成材料的大力提倡,今后土工合成材料的发展将会加快。据预测,2005年我国土工布的使用量可能达到5万t,2010年将达10万t。

1.土工布的原料

土工布所用原料不但要考虑其在使用环境中所需的物理化学性能,而且要注意产品成本。在性能方面主要考虑以下几方面:

1.1良好的物理机械性能

土工布的工作环境恶劣,很多情况下是泡在水中或铺于湿度很大的土中,所以必须具有良好的抗水解性能和湿态机械性能。

1.2耐紫外线辐射、抗水解、耐高低温

土工布要暴露于日光下,因此要具有相应的耐紫外线性能;土工布要适应与沥青等材料接触时的温度,要求熔点较高。

1.3耐化学药品、耐腐蚀、耐霉变

水和土质很不相同,有的呈碱性,有的呈酸性,有的含盐份多,有的含各种元素,因此必须具有化学稳定性。

1.4良好的透水性

土工布过滤和排水都需要透水,因此必须具有良好的透水性。

目前土工布原料大多采用高分子聚合物,其中用得最多的是聚丙烯原料(包括纤维),大约占土工布总用量的50%以上,美国已占80%以上。聚酯原料(包括涤纶)占15%-30%,居第2位,日本用得较多。采用聚乙烯和聚酰胺纤维的较少,我国还有采用维纶的。

聚丙烯原料用得最多,价格固然是一个重要因素,但主要是丙纶有优良的耐酸耐碱性、耐腐蚀、耐霉变,不受细菌侵蚀;且有较好的芯吸效应,对水的渗透性能好。其机械性能亦十分优良,尤其是近年来国内已开发出高强丙纶长丝,强度达到8g/D,制作高强度的丙纶机织土工布及袋布都很适合。

丙纶的缺点是抗紫外线性能差,特别对UVB波段的紫外线很敏感,试验表明,春夏季隔玻璃在光照下6个月,其强度即降为0,而涤纶仍能保持78%,尼龙为73%,因此丙纶在抽丝前必须经防老化处理,在使用和运输中必须尽量避免在日光下暴晒。另外,丙纶的熔点较低(在135℃左右),因此在与沥青等密封材料及铺地材料结合时受到一定限制。

涤纶机械物理性能好,熔点比丙纶高,耐紫外线辐射亦比丙纶好得多,因此也是土工布的理想原料。涤纶耐酸性好,亦耐弱碱,但长期与碱性物质如石灰、水泥、混凝土、碱性土壤接触,强力会受损失,其抗水解性能亦较差,在使用时应予以注意。

尼龙和维纶耐碱性好,但耐酸性差。聚酰胺长丝在pH为4,25℃缓冲溶液中经11个月,强度只剩至1%,聚酰胺土工布不宜用于pH<5的土壤中,否则不耐久。维纶耐海水侵蚀,适用于海岸工程。

2.土工布的生产工艺

2.1不同制造方法的土工布的消耗量

图1为1985-1995年织造土工布和非织造土工布在世界上的比例变化情况。由图1可以看出,当前非织造土工布占全部土工布的比例已达到70%左右,织造土工布约占30%。在美国非织造土工布的比例更高,1990年非织造土工布:织造土工布:针织土工布的比例为70∶28∶2。1995年则为85∶14∶1。

美国1992年曾对土工布市场作过分析(图2):短纤、针刺、扁丝织造和纺粘针刺布分别居土工布用量的1、2、3位,三者总和占美国土工布总量的95.7%。当然目前结构已有很大变化。

我国还没有确切的统计数字,但大体上占主导的是短纤针刺土工布和丙纶扁丝织造土工布,二者所占份额达到85%-90%。纺粘长丝针刺土工布1998年实际产量不会超过1500万m2,约3000t,占10%左右,单丝及复丝长丝织造土工布数量不多。

2.2关于织造土工布

织造土工布包括以单丝、复丝、切膜丝、膜裂丝为原料的土工布。

织造土工布的主要特点是:

--抗拉强力及初始模量大、断裂伸长及蠕变小。图3是织造土工布和非织造土工布负荷-伸长曲线的比较。

--依靠经纬纱互相挤压保持结构稳定。

--水力学性能看,织造土工布为平面过滤,孔隙尺寸大,最小为0.05-0.08mm,作反滤时,小砂砾易流失。扁丝织造布还容易淤堵。但单丝织物不易发生淤堵,适于作无粘性土的滤层。

--厚度小,水平排水能力差,不宜用作排水材料。

--弹性伸长小,与硬质材料接触易刺破、顶破,影响反滤功能。

--生产工艺复杂,产量低,成本高。