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土工布的水力学指标在实际工程中起重要作用。
如以反滤功能为主的土工布,必须具有以下特性:
(1)保土性:防止被保护土的土粒随水流流失;
(2)渗水性:保证渗流水通畅排走;
(3)防堵性:防止材料被细土粒堵塞失效。
这被称为反滤三准则,都与上述土工布的水力学性能密切相关。
3.土工布的耐用性能
土工布的耐久性包括多个方面,主要是抗紫外线辐射、温度变化、化学与生物侵蚀、水解影响、冻融变化、机械磨损及蠕变性能等。
(1)蠕变性能
蠕变性能是聚合物合成材料的重要性能之一,是材料能否耐用的关键。土工布产生蠕变,其厚度会逐渐变薄,各项指标都会变坏。
织造土工布蠕变一般优于非织造土工布,长丝针刺又优于短纤维针刺土工布。这说明在用于增强目的时,织造土工布具有一定的优越性。但是非织造土工布在侧限状态下要比非侧限状态好。
蠕变受聚合物种类影响。将涤纶、丙纶、锦纶进行比较。涤纶的蠕变值小,锦纶次之,丙纶 。其影响之大超过因结构不同而产生的影响。
温度对蠕变性能也有影响,应变超过一定值时,温度愈高,蠕变量明显增大。
因此在实际应用中,应考虑聚合物蠕变的特性,在设计时应采用一定的系数以保证工程的耐久性。
(2)紫外辐射、温度、水份等影响
紫外线辐射是引起合成纤维老化的主要因素,紫外光特别是UVB的能量能引起高分子化学键断裂(聚丙烯对紫外线敏感的波长是300-310μm),聚酯则相对好一些。
温度可直接影响聚合物裂解,温度也可和其它因素结合在一起引起聚合物降解。已有文献阐明:土工布强度的变化,与季节气候有很大关系。秋冬季 节气温低、空气干燥,织物降解较为缓和,而春夏季气温高,雨水多,空气潮湿,促使降解反应加快,一般丙纶在紫外线作用下半年后,其剩余强度为0。
但是,只要土工布表面加以覆盖,避免紫外线直接照射,则其强度和延伸度的变化就甚微,有关试验表明,3年中基本上未有变化。
综上,紫外线直接照射是聚合物老化的主要因素,而水份、温度和紫外线结合将进一步促进老化。涤纶土工布抗老化性能好于丙纶织物,但当紫外线和水份联合作用时,涤纶织物的老化速度将加快,丙纶织物如采用防老化剂及添加炭黑,则能延缓老化。
因此,土工布只要避免紫外线直接照射,埋在土中或水中,其老化速度可变得很小。
短丝土工布应用领域
(1) 作挡土墙回填中的加筋,或用于锚固挡土墙的面板。修筑包裹式挡土墙或桥台。
(2) 加固柔性路面,修补道路上的裂缝,防止路面反射裂缝。
(3) 增加碎石边坡及加筋土的稳定性,防止水土流失和低温时土体的冻害
(4) 路道碴与路基之间的隔离层,或路基与软基之间的隔离层。(5) 人工填土、堆石或材料场与地基的隔离层,不同冻土层之间的隔离。反滤和加固作用。
(6) 储灰坝或尾矿坝的初期上游坝面的滤层,挡土墙回填土中排水系统的滤层。
(7) 排水暗管周边或碎石排水暗沟周边的滤层。
(8) 水利工程中水井、减压井或斜压管的滤层。
(9) 公路、机场、铁路道喳和人工堆石等与地基之间的土工织物的隔离层
(10)土坝内部垂直或水平排水,埋入土体中消散空隙水压力。
(11)土坝或土堤中的防渗土工膜后面或混凝土护面下部的排水。
(12)排除隧洞周边渗水,减轻衬砌所承受的外水压力及各建筑物周围渗水
(13)人工填土地基运动场地基的排水。
(14) 公路(包括临时道路)铁路、堤岸、土石坝、机场、运动场等工程中用以加强软弱地基。
下面介绍一下土工布的性能给朋友们参考:
土工布的性能可分为3类:固有性能即物理机械性能;影响泥土和土工布互相作用的性能;耐用性能。
1.土工布的物理机械性能
土工布的物理性能包括单位面积质量、厚度、比重、挠曲性等。单位面积质量是土工布的一个基本性能,它影响其它很多指标;厚度是在承受一定压力下测试的(2×104Pa),厚度影响水流沿平面流动的性能;比重的大小决定土工布单位重量下体积的大小和在水中的沉浮情况;绝大多数土工布都很容易挠 曲,卷成卷状运输方便。
土工布的机械性能包括抗拉强度、接合强度、抗撕裂强度、顶破强度、刺破强度、抗压缩性能等。 抗拉强度是土工布的一个基本性能,无论在铺设或在起增强作用时,土工布必须具有抗拉强度。其它各项强度也都是在现场实际受力时必须具有的性能,而抗压缩性能直接影响反滤和排水性能。
2.影响土工布和土壤互相作用的性能
土工布是高拉伸强度材料,而泥土是低拉伸强度材料。土壤与土工合成材料结合后可提高承受负载的能力。其强度提高的程度既取决于 铺放土工合成材料的强度,又取决于土工合成材料与泥土间摩擦力的大小。土体中合理加入抗拉材料(土工布)可改变土中的应力分布,约束土体的侧向变形,从而 提高结构的稳定性。据资料介绍,土工布发挥增强作用时有3种不同的形式:
(1)膜片型:发生在土体表面铺设土工布,作临时道路时;
(2)剪切型:发生在土 体受力,土工布与土体界面间产生直接剪切作用时;
(3)锚固型:土工布包住土体,受力后对土工布产生拉拔作用时。其关键都在于土工布与土体接触表面处的摩 擦阻力和相互咬合的情况。因此,对土工布的性能必须模拟实际情况(采用工程中的实际土壤)作直接剪切和拉拔试验,以确定摩擦和咬合情况。一般用于以增强作 用为主的工程可使用机织土工布、土工格栅、土工带等。
土工布的水力学性能同样是土壤和土工布互相作用的重要性能,主要为:土工布的有效孔径和渗透系数。
土工布的有效孔径(EOS)或表观孔径(AOS)表示能有效通过的 颗粒直径。目前具体试验方法有2种:干筛法(GB/T14799- 1993)和湿筛法(GB/T17634-1998)。干筛法相对较简便但振筛时易产生静电,颗粒容易集结。湿筛法是根据ISO标准新制订的,在理论上可 静电的影响,但因喷水后产生表面张力,集结现象并不能完全。2个标准的颗粒准备也不一样,干法标准制备是分档颗粒(从0.05-0.07mm至 0.35-0.4mm分成9档),逐档放于振筛上(以土工布作为筛布)得出一系列不同粒径的筛余率,当某一粒径的筛余率等于总量的90%或95%时,该粒 径即为该土工布的表观孔径或有效孔径,相应用O90或O95表示。至于湿法则采用混合颗粒(按一定的分布)经筛分后再测粒径,并求出有效孔径。目前国内应 用的仍以干法为主。
渗透性表明布在反滤和排水方面的能力,根据工程需要,土工布必须确定垂直于织物平面的渗透特性(垂直渗透系数及透水率)及沿织物平面排 水的特性(平面渗透系数及导水率),这些试验都已纳入 标准。为了满足工程的需要,有时可将国标中的标准测试与现场泥土结合起来作专门的试验。
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