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短丝针刺无纺土工布检测标准

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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1 500万m2,约3 000t,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。
总起来说,织造土工布特别适合增强、加固和隔离之用,对控制侵蚀,进行护底及其它防护的工程,有时必须用强度很高的织造土工布,而一般以反滤和排水作用为主的工程则不宜采用。
2.2.1 长丝(喷丝板法)和扁丝(薄膜法)的差别
薄膜纤维固定资产投资小、技术难度相对较低,而且扁丝强度也是以满足一般水土工程的需要为主,因此无论国内和国外,薄膜丝在土工布方面的用量较长丝要多得多。长丝只是在一些要求较高的织造土工布上应用。
2.2.2 平织机和圆织机的差别
目前,我国用切膜丝和膜裂丝生产的土工布,有的用平织机生产,有的用圆织机生产,圆织机有4梭、6梭、8梭,最宽的幅宽达4m以上。但需用刀割开,然后用热熔等方法予以固定。这样生产出的土工布在质量上与平织机生产的有差距。
由于圆织机无打纬机构,当纬纱进入梭口时没有强制打纬,因此纬纱的密度较低,仅为一般平织机织出土工布的60%-70%,因此强度自然受影响。另外,织物的空隙较大,如用其作为反滤织物则泥土容易流失。
目前国内使用最多的圆织机引纬机构与平织机有根本不同,平织机靠投梭机构或剑杆、喷气、片梭、喷水等引纬机构。而圆织机只靠纱片下的传动机构通过下层纱片摩擦传动梭口中的梭子,由于传动机构必须把纱片嵌入传动梭子,因此纱层强度受损严重,一般在10%以上。
由此可见,圆织机作为加工袋形织物是合适的,但用以加工土工织物,质量必然受限制。
2.3 短纤维针刺土工布
短纤维针刺土工布是目前应用最广泛的非织造土工布之一。纤维经过开松混合、梳理(或气流)成网、铺网、牵伸及针刺固结最后形成成品,针刺形成的缠结强度足 以满足铺放时的抗张应力,不会造成撕破、顶破。由于其厚度较大、结构蓬松,且纤维通道呈三维结构,过滤效率高,排水性能好。其渗透系数达10-1-10- 2,与沙粒滤料的渗透系数相当,但铺起来更方便,价格也不贵,因此用作反滤和排水最为合适。还具有一定增强和隔离功能,也可以和其它土工合成材料复合,具 防护等多种功能。
由于非织造土工布具反滤和排水的特点,因此在水力学性能方面要特别予以重视,一是有效孔径;二是渗透系数。要利用非织造布多孔的性质,使孔隙分布有利于截留细小颗粒泥土又不致于淤堵,这必须结合工程的具体要求,予以满足。
短纤针刺土工布加工技术具有以下几个特点:
-- 适应性强,比较机动灵活:同一加工设备可以加工不同的原料品种,如丙纶、涤纶、锦纶、乙纶,改变品种十分方便。改变纤维的规格也比较容易。
-- 技术容易掌握:设备与传统纺纱设备相似,调整工艺和设备都比较有基础,对工程上提出的要求,如强度、纵横向强度比、各项水力学性能等都容易通过工艺调整得到满足。
-- 国内具有一定机械制造基础:市场上已有国产宽幅设备供应,应用效果较好,且价格低廉。
2.4 长丝纺粘非织造土工布
长丝纺粘技术是非织造布中发展最为迅速的一种工艺,在土工布领域这种工艺也以很快的速度发展。纺粘土工布具有一系列的优点:
-- 各项力学性能十分优异。国内一些试验表明,抗张强度是同克重短纤针刺非织造土工布的1.5-1.9倍。国外的一些资料则表明其相差倍数还要大。撕破、顶破等强度、蠕变性能亦明显优于短纤针刺土工布。
-- 水力学性能大体和短纤针刺土工布相当,渗透系数与短纤针刺土工布同一数量级。只要使用得当,一段时间后渗透系数大体能达到稳定,土粒不再随水流流失。
-- 纺丝速度高,单机产量远高于短纤针刺设备。
-- 当前存在的主要问题是,尚无国产纺粘土工布设备供应,进口设备价格又贵,因而造成纺粘土工比短纤针刺土工布更贵。虽国产厚型的涤纶纺粘设备已基本过关,但在技术上与国外新颖的纺粘设备有差距。
除以上3类目前国际上占有份额最多的土工布外,针织经编土工布尽管用量不大,但近年来发展很快,具有很强的生命力,另外热粘合非织造土工布、化学粘合非织造土工布在国外也有一定数量,我们应充分予以关注。
3.土工布的性能要求
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。




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