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1、xx年xx月xx日1 什么是土工合成材料？土工合成材料是土木工程应用的土工合成材料是土木工程应用的合成材料合成材料的总称。合成材料又称人造材的总称。合成材料又称人造材 料，是料，是人为地把不同物质经化学方法或聚合作用加工而成的材料人为地把不同物质经化学方法或聚合作用加工而成的材料，其特质与，其特质与 原料不同，如塑料、玻璃、钢铁等。原料不同，如塑料、玻璃、钢铁等。 现在世界上最主要的现在世界上最主要的三大合成材料三大合成材料分别是分别是合成塑料、合成纤维、合成合成塑料、合成纤维、合成 橡胶橡胶总称三大合成材料。它们是以石油、天然气、煤和农副产品为主要原料总称三大合成材料。它们是以石油、天然气、
2、煤和农副产品为主要原料 ，先制成单体，通过加聚或缩聚反应，生成高聚物（称为合成树脂），再加，先制成单体，通过加聚或缩聚反应，生成高聚物（称为合成树脂），再加 入添加剂（如强固剂、填充剂、增塑剂、发泡剂、稳定剂、色料等）而成。入添加剂（如强固剂、填充剂、增塑剂、发泡剂、稳定剂、色料等）而成。 它们是用人工方法，由低分子化合物合成的高分子化合物，又叫高聚物，相它们是用人工方法，由低分子化合物合成的高分子化合物，又叫高聚物，相 对分子量可在对分子量可在1000010000以上。天然高聚物有淀粉、纤维素、天然橡胶和蛋白以上。天然高聚物有淀粉、纤维素、天然橡胶和蛋白 质等。三大合成材料则是人工合成的高聚
3、物。高聚物正在越来越多地取代金质等。三大合成材料则是人工合成的高聚物。高聚物正在越来越多地取代金 属，成为现代社会使用的重要材料。属，成为现代社会使用的重要材料。土工合成材料作为一种土木工程材料，置于土工合成材料作为一种土木工程材料，置于土体内部、表面或各种土土体内部、表面或各种土 体之间，发挥加强或保护土体的作用。体之间，发挥加强或保护土体的作用。聚氯乙烯聚乙烯聚丙烯：聚苯乙烯酚醛塑料(电木)聚 四 氟 乙 烯 /塑 料 王聚 甲 基 丙 烯 酸 甲 酯 有 机 玻 璃常见的纤维 涤纶:也叫的确良,是一种聚脂纤维 也叫尼龙,是一种聚酰胺纤维 也叫人造羊毛,是一种聚丙烯腈 锦纶: 腈纶:橡 胶
4、 产 品2 土工合成材料分类 土工合成材料应用技术规范将土工合成材料分为：土工 织物、土工膜、土工格栅、土工特种材料和土工复合材料等 类型。 土工织物又称土工布，是应用于土木工程中的纺织品，是土 工合成材料的一种。 土工特种材料包括土工膜袋、土工网、土工网垫、土工格室 、土工织物膨润土垫、聚苯乙烯泡沫塑料（）等。 土工复合材料是由上述各种材料复合而成，如复合土工膜、 复合土工织物、经编复合土工布、复合防排水材料（排水带 、排水管）等。土工合成材料分类复合防、排水材料排水管、排水带等复合土工膜膜与织物或其它材料复合 土工复合材料土工管、土工模袋、三维网垫EPS等土工栅格、土工带、土工格室、土工网
5、土工特种材料土工膜材质、厚薄之分及吹塑、压延、涂敷及 膜于加糙的不同化学粘结热粘结针刺非织造型（长短纤之分）针织（平织）编织织造型（圆扁丝之分）土工织物土工织物土工 合成 材料排水管土工网保鲜膜喷丝（使熔融状态下高聚物转变成纤维）PVCPE尼龙涤纶腈纶纺纶纤维织成 的防弹衣腈纶美国材料试验学会（ASTM）给土工布下的定义 是：“一切和地基、土壤、岩石、泥土或任何其他土建 材料一起使用、并作为人造工程、结构、系统的组成 部分的纺织物，叫做土工布。” uu按原料的种类分类，可分为天然纤维土工按原料的种类分类，可分为天然纤维土工 布和合成纤维土工布。布和合成纤维土工布。 uu按形状分类，可分为平面状
6、、管状、带状按形状分类，可分为平面状、管状、带状 、格栅状（或网状，蜂窝状）、绳索状和其他异、格栅状（或网状，蜂窝状）、绳索状和其他异 形土工布。形土工布。 uu按加工方法分类，可分为机织土工布、编按加工方法分类，可分为机织土工布、编 织土工布和非织造土工布。如纺粘法土工布质地织土工布和非织造土工布。如纺粘法土工布质地 均匀，强力高，伸长率好，门幅宽，生产率高，均匀，强力高，伸长率好，门幅宽，生产率高， 成本最低。成本最低。 uu有时候，单一类型的土工布不能满足工程上的有时候，单一类型的土工布不能满足工程上的 性能要求，由两种或两种以上不同功能、不同种性能要求，由两种或两种以上不同功能、不同种
7、 类的土工布或其他材料复合而成的称为复合土工类的土工布或其他材料复合而成的称为复合土工 布，复合材料可以是经编布与非织造布的复合，布，复合材料可以是经编布与非织造布的复合， 也可以是机织布与非织造布的复合，或者是非织也可以是机织布与非织造布的复合，或者是非织 造布与吹塑膜、压延膜、涂膜等复合。造布与吹塑膜、压延膜、涂膜等复合。3 土工合成材料功能：加固、排水、过滤、 隔离、防护、防渗等作用。l土工合成材料的加固功能是利用土工 布的拉伸性能来改善土壤层的机械性能。 由于土工织物具有较高的抗拉强度，在土 体中可增强地基的承载能力。同时可以改 善土体的整体受力情况,主要用在软弱地基 处理、斜坡、挡土
8、墙等边坡稳定方面。 筋材在拉应变方向，提供拉力，对土体产生压力 ，从而提高土的抗剪强度加筋土 中的土加筋土31c素土3l 隔离作用将土工织物放在两种不同的材料之间或 同一材料不同粒径之间，防止相邻的异质土壤或填充 料的相互混合，使各层结构分离，形成稳定的界面， 按照要求发挥各自的特性及整体作用。主要用在铁路 、机场、公路路基、土石坝工程、软弱基础处理以及 河道整治工程。l 排水是将雨水、地下水或其他流体在土工布 或土工布相关产品平面的收集和传输。土工织物 是良好的透水材料，无论是织物的法向或水平面 ，均具有较好的排水能力，能将土体内的水积聚 到织物内部形成一排水通道排出土体。主要用在 土坝、路
9、基、挡土墙、运动场地下排水及软土基 础排水团结等方面。 排水管排水孔混凝土墙土工织物反滤砂砾石料l 过滤是使流体通过的同时，保持住受液力作 用的土壤或其他颗粒。土工织物不仅有良好的透 水、透气性能，而且有较小的孔径，孔径又可根 据土的颗粒情况在制作时加以调整，因此当水流 垂直织物平面方向流过时，可使大部分土颗粒不 被水流带走，起到了滤层作用。滤层作用是土工 织物的主要功能，主要用在水利、铁路、公路、 挡土墙等各项工程中，特别是水利工程中做堤坝 基础或边坡反滤层已极为普遍。在砂石料紧缺的 地区，用土工织物做反滤层，更显出它的优越性 。l防护作用。土工织物可以将比较集中的应 力扩散开予以减小，也可
10、由一种物体传递到另 一物体，使应力分解、防止土体受外力作用破 坏，起到对材料的防护作用，防护分两种情况 ，一是表面防护；二是内部接触面保护。当一 种材料受集中应力作用时，而不使另一种材料 破坏。主要用于护岸、护坡、河道整治、海岸 防潮等工程方面。 l 防渗作用。主要作用是防止水和有毒液体的渗 漏，这类用途的土工织物一般都采用涂层土工布或 高分子聚合物制成的土工膜。涂层土工布一般在布 上涂一层树脂成橡胶等防水材料，土工膜以薄型非 织造布与薄膜复合较多、非织造布与薄膜厚度按要 求而定。主要应用在水利工程堤坝、水库中起防渗 作用，也可用在渠道、蓄水池、污水池、游泳池等 作为防渗、防漏、防潮材料。处理
11、铁路路基垃圾填埋场电厂工程围海工程防汛抢险xxx防渗工程土工膜防渗渠道防渗4 主要性能与测试 土工织物在各项工程中应用时，虽然由 于应用目的、工程地质条件、工程结构设计 等各种因素不同，对土工织物类型的选择及 技术指标要求有所不同，但总的来说对土工 布的性能要求不外乎以下几个方面： 物理性能与测试 力学性能与测试 水力学性能与测试 其他与使用环境有关的性能 应具有各项同性和均质性，各个方向的强度、 刚度、弹性、弹性伸长率，渗透性能等要基本 相同，其厚度和单位面积重量等要均匀。 (1) 单位面积质量 (2) 厚度 力学性能与测试 土工织物应具有较好的力学性能，其力学性能越好 ，用途就越广。这些性
12、能主要有抗拉强度、撕裂强 度、顶破刺穿强度、抗蠕变、抗磨损等。 (1) 抗拉强度 (2) 梯形撕裂强度 (3) 顶破强度 (4) 刺破强度 (5) 动态穿孔 (6) 接头/接缝强度 (7) 抗磨损性 (8) 抗伸蠕变和拉伸蠕变断裂性能 水力学性能与测试 (1) 土工织物的孔径 (2) 土工布的孔隙率 (3) 土工布的渗透性能 其他与使用环境有关的性能 (1) 老化特性 (2) 抗化学腐蚀测试 (3) 耐热性 (4) 摩擦特性的测定 紫外耐气候试验箱紫外光老化试验箱(1)物理性能指标 1）单位面积质量 单位面积质量指每平方米土 工合成材料所含质量的多少。反映材料的品质，用 g/m2来表示。对于同
13、一种系列来讲，其与材料的力学 强度和单位价格成正比。因此，在选用产品时，它 是必须考虑的技术经济指标。 2）厚度 指土工织物在自然无压状态下，其顶 面与底面之间的距离，一般单位为mm。在一定的压 力作用下，各种材料均有不同的压缩变形。因此， 当设计土工织物的水力特性时，必须考虑其上覆压 力的大小对水力特性的影响。(2) 力学性能指标 1）抗拉强度和拉伸率 抗强强度是指土工合成材料单位 宽度所能承受的拉力，用kN/m表示。可分为纵向和横向两种 情况。拉伸率是指材料对应于达到抗拉强度时的应变，用百 分数表示。在工程应用中，对抗拉强度都有一定的要求，特 别是加筋和隔离功能中，它是主要的设计指标。 2
14、）撕裂强度 撕裂强度表示沿土工织物某一裂口逐步扩 大过程中的最大拉力，单位为N。 3）顶破强度 顶破强度为用50的杆件顶压土工合成材 料试样直至破裂过程中测得的最大顶压力，单位为N。 4）落锥贯入度 测定土工布及其产品抵抗从500mm高度落 下的锥角45，总质量为1000g钢锥穿透的方法，落锥的贯入 度表征了掉下的尖石落在土工布表面造成该产品的损坏程度 ，测量值是在量锥处于垂直位置时的最大可见直径。(3) 水力特性指标 水力特性指标，主要有等效孔径和渗透系数两个反映 反滤和排水功能指标。 1）等效孔径 等效孔径指以土工织物为筛布，取 石英砂通过土工织物的过筛率为5%时所对应的粒径， 用O95表
15、示。单位为mm。 2）渗透系数 渗透系数分为垂直渗透系数和水平 渗透系数。垂直渗透系数指水力梯度为1.0时，水流垂 直通过土工织物的或沿其平面渗透速率，单位为cm/s 。垂直透水时，水位差为1.0时的渗透水量称透水率， 单位为l/s。而水平方向沿土工织物单位宽度内的输水能力称导 水率，单位为cm3/s。(4) 其它特性指标 1）抗渗性 土工膜的抗渗性包括土工膜的耐 静水压的测定及渗透系数的测定。 2）耐久性(老化特性) 土工织物在自然环境 中，不丧失正常使用功能的最小时间。一般耐久 性指标有耐磨，抗紫外线、抗生物、抗化学、抗 大气环境等。不同功能常用土工合成材料品种和设计指标种类表注：1. 为
16、主要指标；为次要指标；为不重要指标。土工膜、复合土工膜 防渗土工模袋防护( 模袋)非织织造土工织织物、 复合非织织造土工织织物反 滤织织造土工织织物、土工 格栅栅、土工带带、复合土加 筋非织造土工织物、复合 非织造土工织物排 水织造土工织物、土工网 复合土工织物隔 离渗透 系数孔径延伸率抗拉 强度厚度单位面 积质量常用土工材料品种土工合成材料性能指标 功 能5 检测依据1.土工合成材料测试规程SL/T23519992.公路土工合成材料试验规程JTG E5020063.土工合成材料应用技术规范GB50290984.公路土工合成材料应用技术规范JTJ019985. 土工合成材料GB/T 17630176
