土工织物又称为土工纤维或土工薄膜,是一种专为土木工程而设计的卷状材料。按照国家标准《GB/T 50290—2014土工合成材料应用技术规范》定义为:具有透水性的土工合成材料。
土工织物的宽度通常在1至18米之间,长度不受限制。其厚度则取决于成型方法和具体需求,每平方米的重量范围从16克到900克不等。这使得土工织物能够根据工程需要选择合适的规格和性能。
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分类
按制造方法不同,可分为有纺土工织物和无纺土工织物。其中:有纺土工织物由纤维纱或长丝按一定方向排列机织的土工织物。无纺土工织物由短纤维或长丝按随机或定向排列制成的薄絮垫,经机械结合、热黏或化黏而成的土工织物。
按用途不同,可分为滤水型、不透水型和保温型。滤水型土工织物具有良好的透水性能,能够有效过滤土壤中的杂质和颗粒,防止土层的侵蚀和冲刷。不透水型土工织物则具有较低的透水性,常用于防渗漏和防水工程中,能够有效地防止水的渗透和流失。保温型土工织物则主要用于保温和隔热,能够减少土壤的热量损失和温度变化。
土工织物有纺织土工布、机织土工布、非织造(无纺)土工布、复合土工布及其相关制品。
纺织土工布
纺织土工布是一种由纤维材料通过织造工艺制成的,具有良好的耐久性和抗拉强度。它主要用于土壤的加固和防护工程中,能够有效地防止土壤侵蚀和土壤的流失。
机织土工布
机织土工布是通过机械织造技术将纤维材料编织而成的 。它具有高强度、透水性好、耐化学腐蚀和耐候性强等特点,广泛应用于公路、铁路、水利、环境工程等领域。
非织造(无纺)土工布
非织造土工布是一种将纤维材料通过化学、热力或机械等方法纤维融合或粘结在一起的 。它具有重量轻、透水性好、防腐蚀和抗老化等特点,被广泛应用于土壤的过滤、隔离、增强和保护等工程中。
复合土工布及其相关制品
复合土工布是由不同种类的土工织物通过复合工艺结合而成的 。它能够发挥不同织物的优点,提高整体的强度和稳定性,广泛应用于各类土木工程中。
同时,与复合土工布相关的制品还包括土工袋、土工管等,它们能够在各种土壤环境下起到增强、过滤和排水等作用。
指标
土工织物产品特性的主要指标包括:产品形态、物理性质、力学性质、水理性质、耐久性等。
产品形态
主要是指产品的材质及制造方法、宽度等。由于土工织物的原料都是由聚酰胺纤维(尼龙)、聚酯纤维(绦纶)、聚丙烯腈(腈纶)和聚丙烯纤维(丙纶)等高分子化合物(聚合物)经加工后合成。因此土工织物产品因制造方法和用途不一,宽度和重量规格变化甚大,宽度可从几厘米到十多米或更宽。
物理性质
物理性质的主要指标有单位面积质量、厚度、开孔尺寸及均匀性。单位面积质量通常是指土工织物每平方米的质量,通常每平方米的质量在0.1kg到1.0kg.应用于软土地基处理中一般为数百克。开孔尺寸(等效孔径)无纺型土工织物为0.05~0.5mm,编织型土工织物为0.1~1.0mm.
力学性质
表征力学性质的主要指标有抗拉强度、断裂时延伸率、撕裂强度、穿透强度、握持抗拉强度、顶破强度、疲劳强度、徐变性、聚合物与土体间摩擦系数等。对于抗拉强度大部分常用的无纺型土工织物为10~30kN/m.高强度的为30~100kN/m,最常用的编织型土工织物为20~50kN/m,高强度的为50~100kN/m.个别的编织土工织物可达到100~1000kN/m。
水理性质
土工织物的水理性质主要用土工织物垂直向和水平向透水性来表征(即导水性)。大部分编织与热粘型无纺土工织物的导水性甚小;针刺无纺型土工织物为10-6~10-5m2/s。
耐久性
土工织物的耐久性即抗老化、抗化学侵蚀性、抗生物侵蚀性、抗磨性、抗温度、冻融及干湿变化性。抗老化是指高分子材料加工、贮存和使用过程中,由于受内外因素影响,使其各种性能逐渐蜕化的现象。
抗老化能力
老化是一种不可逆的化学变化。主要表现在:(1)外观变化,发粘、变硬、变脆等;(2)物理化学特征的变化,如比重、熔点、耐寒性和耐热性等;(3)力学性能即抗拉强度、剪切强度、伸长率以及弹性等减小或丧失。
规范
土工织物相关规范及标准
(1)扁丝编织土工布
①塑料扁丝编织土工布(GB/T 17690—1999);
②裂膜丝机织土工布(GB/T 17641—1998);
③有纺土工织物(JT/T 514—2004)。
(2)长丝机织土工布
①长丝机织土工布(GB/T 17640—2008);
②有纺土工织物(JT/T 514—2004)。
(3)短纤针刺非织造土工布
①短纤针刺非织造土工布(GB/T 17638—2017);
②短纤针刺非织造土工布(JT/T 520—2004);
③无纺土工织物(JT/T 667—2006)。
(4)长丝纺黏针刺非织造土工布
①长丝纺黏针刺非织造土工布(GB/T 17639—2008);
②长丝纺黏针刺非织造土工布(JT/T 519—2004);
③无纺土工织物(JT/T 667—2006)。
(5)聚丙烯纺黏针刺土工布
聚丙烯纺黏针刺土工布。
(6)湿法非织造土工布
湿法非织造土工布。
(7)土工模袋
土工模袋(JT/T 515—2004)。
作用
土工织物在土壤改良、土方工程和护坡护堤等方面起着重要的作用。
1. 土工织物可以通过增加土体的内摩擦角和剪切强度,提高土体的稳定性和承载能力。它能够有效地分散并承担荷载,防止土体发生变形和失稳。
2. 土工织物可以将荷载分散到更广泛的区域,减少局部荷载的集中,均匀地分配荷载到更大的土壤体积中,从而降低土体的应力集中,减少土体变形和破坏的风险。
3. 土工织物能够有效地抵抗水流、风力等外界力量对土壤的侵蚀和冲刷。它可以保护土壤的完整性和稳定性,防止土壤被水流剥蚀,减少土壤侵蚀和坡面塌方的风险。
4. 土工织物可以增加土壤的透水性和排水性能。它能够改善土壤的渗透性,促进水分的渗透和排水,防止水分积聚和软化土壤,保持土壤的稳定和排水能力。
5. 土工织物可以减少土方工程的用量,降低工程成本。通过在土方工程中使用土工织物,可以减少土方量的需要,提高工程效率,并达到节约成本的目的。
6. 土工织物具有良好的耐久性和抗老化性能,可以延长工程的使用寿命。它能够抵抗紫外线辐射、化学腐蚀和机械磨损,保持其原有的强度和功能,确保工程长期稳定运行。