聚丙烯土工布廣受國外巖土工程青睞
據(jù)國外機(jī)構(gòu)調(diào)查,全球土工織物88%(按產(chǎn)值)為聚丙烯材質(zhì),聚酯僅占4%。根據(jù)NGS(北歐地區(qū)土工材料認(rèn)證機(jī)構(gòu))公示的102款土工合成材料,其中87款為聚丙烯材料,10款為聚酯材料,5款為聚乙烯產(chǎn)品。其中非織造土工布均為聚丙烯材料。
顯然,這與我國聚丙烯材質(zhì)土工布使用比例截然不同。我國絕大多數(shù)非織造土工布材質(zhì)為聚酯,那為什么國外巖土工程絕大部分采用聚丙烯土工布呢?經(jīng)過研究,國外巖土工程使用聚丙烯土工布主要是基于性能、經(jīng)濟(jì)性、耐久性、安全性等方面的考量。
性能
聚丙烯(PP)比重為0.91g/cm3,是常見聚合物中最輕的。而聚酯比重為1.38g/cm3,是聚丙烯的1.5倍。相同克重的織物,聚丙烯土工布單位面積內(nèi)的聚合物,也就是纖維實(shí)際體量更多,相應(yīng)物理性能更好,加筋、防護(hù)、反濾等功能更優(yōu)。
特別是聚丙烯長絲針刺土工布,相同克重條件下,其撕破強(qiáng)力分別是聚酯短纖土工布的2.5-2.6倍,是聚酯長絲土工布的1.5-1.7倍;頂破強(qiáng)力要比聚酯短纖針刺土工布高80-90%,比聚酯長絲針刺土工布高20-30%。
經(jīng)濟(jì)性
國際標(biāo)準(zhǔn)及工程設(shè)計(jì)使用均采用強(qiáng)力規(guī)格,而我國均以土工布克重為規(guī)格。但是,這種局面正在發(fā)生改變。我國2008年修訂的GB/T 17639長絲土工布國家標(biāo)準(zhǔn)以及2017年新修訂的GB/T 17638短纖土工布標(biāo)準(zhǔn)均將土工布規(guī)格型號修改為以強(qiáng)力規(guī)格!
這種情況下,聚丙烯土工布的經(jīng)濟(jì)性就得以顯現(xiàn)。例如:
水利工程常用的400g/㎡土工布,可以選用兩種土工布:
PET 20-6-400
PP 20-6-300
其中,20代表拉伸強(qiáng)力,6代表幅寬,400和300分別代表土工布克重。這樣,一噸聚酯土工布有2500m2,而聚丙烯土工布則有3333 m2,比聚酯多833平(覆蓋面積多33.3%)。
目前,我國部分巖土工程已經(jīng)逐步采用了國際做法,例如,2015年制定的MH 5006-2015《民用機(jī)場飛行區(qū)水泥混凝土道面面層施工技術(shù)規(guī)范》中,隔離層土工布力學(xué)指標(biāo)為固定值≥5.5kN,而對土工布克重的要求則為一個較大的范圍指標(biāo)(100-160g/m2 )。
遺憾的是,我國大多數(shù)工程中仍然習(xí)慣上以土工布克重為準(zhǔn)設(shè)計(jì)和使用土工布,規(guī)范的貫徹和實(shí)施仍待加強(qiáng)。
耐酸堿性
用于巖土工程的土工合成材料首先要滿足不同巖土環(huán)境的酸堿性條件。聚酯材料顯然不具備適應(yīng)多種酸堿環(huán)境的能力。美國聯(lián)邦公路局(FHWA)《加筋擋土墻與加筋土坡設(shè)計(jì)與施工指南》規(guī)定:聚酯(PET)易受水解作用,堿性條件或大量水分存在的條件下會加快水解和纖維分解,僅推薦用于3
然而,實(shí)際工程中絕大多數(shù)情況下都有偏酸堿環(huán)境的存在。
1. 巖土環(huán)境本身的酸堿性
自然條件的酸堿性是首先要考慮的因素。鹽漬土壤、火山灰土壤、海灘、戈壁灘、由巖石(礫石)等天然的酸堿環(huán)境等。鹽漬土壤里面含有大量的氯鹽、硫酸鹽和碳酸鹽,能發(fā)生鹽脹現(xiàn)象,影響工程的質(zhì)量和壽命,通常需要用復(fù)合土工膜隔離,使用聚丙烯復(fù)合土工膜是最好的選擇。
2. 人為構(gòu)造的酸堿性
一方面是使用環(huán)境本身的酸堿性,如環(huán)保工程如垃圾填埋場、尾礦庫等,滲濾液均有較強(qiáng)酸堿性;
另一方面是工程材料如水泥、粉煤灰、石灰等建材均為堿性物質(zhì),因此路基中與水泥或粉煤灰穩(wěn)定碎石層等結(jié)構(gòu)層接觸的環(huán)境均應(yīng)采用聚丙烯材料。
安全性
聚酯本身,但是其水解后的單體對苯二甲酸和乙二醇是具有毒性的物質(zhì)。雖然水解緩慢,毒性有限,但大量使用仍然會對水體安全造成影響。
綜上合以上因素,國外巖土工程中絕大多數(shù)情況采用聚丙烯材質(zhì)的土工布。近年來,我國某些巖土工程也在規(guī)范土工布的材質(zhì),如高鐵無砟軌道隔離層土工布明確采用聚丙烯針刺土工布。隨著規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善,在巖土工程總普遍采用聚丙烯土工布是大勢所趨!!
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