农田水利工程中土工合成材料应用

2022-09-21 16:34:41 来源:写作指导

摘要:本文在阐述土工合成材料基本特性和种类的基础上,具体分析了其在工程反滤和排水、防渗、防护、加筋中的应用。

关键词:土工合成材料;应用属性;质量控制

土工合成材料是一种新型建筑材料,是工程中应用的与土、岩石或者是其他材料接触的聚合物材料总称,其中包括土工织物、土工膜、土工格栅、土工特种材料、土工复合材料等。土工合成材料质量轻、强度高、运输管理方便、使用寿命长,被人们广泛地应用到各类工程当中。为了能够更好地促进水利工程建设发展,结合实际就土工合成材料在水利工程中的应用进行探讨。

1土工合成材料的基本种类

1.1土工织物。土工织物又称土工布,是由聚合物纤维组成的透水性良好的合成材料,在液体通过的同时保持渗透力作用的土骨架颗粒不流失的功能。具体分为2个类型:一是有纺土工织物,是由纤维纱或是长丝按一定方向排列机织的土工织物;二是无纺土工织物,是由短纤维或是长丝随机或是定向排列制成的薄絮垫,经过机械结合、热粘结或化学粘合制成的土工织物。

1.2土工膜。土工膜是一种以高分子聚合物为基础原料生产的防水阻隔型的合成性材料,按照所使用原材料的类型主要分为低密度聚乙烯土工膜、高密度聚乙烯土工膜和EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)土工膜。

1.3土工复合材料。土工复合材料是2种或2种以上材料组成的。如复合土工膜:土工膜和土工织物或是其他高分子材料组成的复合制品。复合土工膜能够对土工膜进行加筋处理,从而减少外界环境对土工膜的运输干扰。同时,复合土工膜还能够对膜提供加筋包含,由此达到顺利排水的目的。塑料排水管:塑料排水管由不同截面形状连接形成的塑料芯板包裹非织造土工织物制作形成,在过滤水、土、杂质方面能起到十分重要的作用。

1.4土工格栅。土工格栅是由抗拉条带组合形成的有规则的网格型式的加筋土工合成材料。主要用于补强,可使颗粒填物嵌入网格中,形成稳定整体,防止填料下陷或是分散,增加稳定性。可分为塑料土工格栅、玻纤格栅、聚酯经编格栅和多条复合加筋带连接成的钢塑土工格栅等。

1.5土工网。土工网是二维的,由条带部件在结点连接形成的有规则的网状土工合成材料,主要用于隔离、包裹、排液和排气。

2土工合成材料的基本性能

2.1物理性能。2.1.1单位面积质量一般是指每平方米土工合成材料质量成分的多少,能够充分体现出材料的均匀程度,在具体施工应用时要着重考虑材料的经济指标。2.1.2厚度是在压力作用下土工合成材料的厚度。厚度的变化对织物的孔隙率、透水性等水力特性有着很大的影响。常用材料的厚度:土工膜在0.25~0.75mm,最厚的可达到2~4mm;新型复合材料的土工膜最薄达到0.1mm;土工格栅的部位不同,厚度不同,肋厚一般在0.5mm至几十毫米。2.1.3等效孔径孔隙直径能够反映出土工织物通道大小和基本性能。从实际施工发展情况来看,土工织物的孔径大小是十分不均匀的,且同一个织物也存在大小不一致的孔隙通道,孔隙通道的大小也会承受织物的压力。

2.2力学性能。力学性能反映土工合成材料力学性能的拉伸、握持拉伸、撕裂强度等。2.2.1抗拉强度和拉伸率抗拉强度是土工合成材料最为重要的力学指标,一般是指土工合成材料单位范围内宽度所承受的拉力,包含横向和纵向2个类型。拉伸率是材料对应需要达到拉强度的一个轴向应变。在工程施工中一般对抗拉强度会有一定的要求,特别是在加筋和隔离功能中起重要作用。2.2.2握持强度和撕裂强度握持强度是土工织物分散集中荷载的体现,对集中荷载的扩散范围越大,持握的强度越高。撕裂强度是沿着土工织物的某一裂口将裂口逐渐扩大过程中的最大拉力。除了抗拉强度以外,其他的力学指标主要做参考指标,便于在工程实际情况下对产品进行比较和选择。

2.3耐久性。耐久性是材料在自然状态下保持自身功能的基本性能体现,包含耐磨性、抗紫外线能力、蠕变性、化学稳定性等指标,在具体设计过程中需要根据工程的需求,选择适合的耐久性指标。

3水利工程中土工合成材料的应用

3.1土工合成材料在工程中反滤、排水的应用。在道路的反滤、排水设施,挡墙的排水系统,岸墙后填土排水系统,隧洞、隧道排水系统,地下、道旁沟管排水、减压井、农用井等外包反滤层等工程中均可采用。用作反滤、排水的土工织物应符合反滤准则,具有保土性(织物孔径与土粒粒径相匹配,防止颗粒流失,骨架引起渗透变形)、透水性(有足够的透水性,保证水能通畅排除)、防堵性(在长期使用当中不能因细小的颗粒、生物或是化学等的淤堵失效)。

3.2土工合成材料在防渗漏中的应用。在土工合成材料用于防渗工程时,一般情况下采用土工膜或复合土工膜。要确定工程性质是临时性,还是永久性工程;主防渗或次防渗;土工膜是埋在土内,还是外露;环境的影响;除施工应力外,有无其他的荷载影响。为了能够达到理想的铺设效果,在铺设过程中要加强对焊接操作的关注。首先,将坡面刷好浆液,进行平整处理。其次,在平整好的坡面上铺设复合土工膜。最后,将混凝土浇筑在复合土工膜上。

3.3土工合成材料在路堤和挡土墙加筋中的应用。加筋材料可提高土工结构的稳定和地基的承载力。加筋路堤是使用变形较小、强度较高、老化速度慢的土工合成材料来作为加筋材料修筑形成的路堤。材料强度高的方向需要和公路铺设的中线垂直,加筋材料要尽可能地设置在路堤的底部,具体加筋层数需要经过精细的计算;而加筋挡土墙是将织物水平铺设在填土上,以有效保护上面的填土,且这类材料在使用时能够增强土体施工的稳定性,且织物挡土墙的柔韧性比较强,在使用时对地基的要求不够高,适合应用的范围十分广泛。

3.4土工合成材料在护坡防护中的应用。天气寒冷时,土体冻胀会破坏建筑结构,特别是会让堤坝护坡遭到破坏。使用土工材料可以减少变形、滑脱等问题,修复时需要消耗比较多的人力、物力和财力。

4水利工程中土工合成材料质量控制的对策

在水利工程施工建设过程中,为了能够提升整体工程的施工质量,还需要加强对土工合成材料质量的控制、监督和监测。

4.1土工合成材料的质量控制。各种类型土木合成材料在正式进入到施工场地之前需要由专门的部门按照国家规范来检查材料的质量,特别是材料的力学性能参数要符合国家的要求。

4.2土工合成材料铺设过程中的质量控制。土工合成材料在反滤、隔离、加筋、防护、包裹等方面起到了十分重要的作用,铺设过程中铺设面要平整,杂物需清理干净;要与坡面和结构物连接处结合良好,有损坏应及时修补或更换;接头处应妥善保护,避免人为或机械的破坏等。保证铺设过程中符合要求,确保土工合成材料起到最大限度的作用。

5结束语

土工合成材料在水利工程中的有效应用能够提升水利工程整体施工质量,从而更好地促进水利工程施工建设发展。为此,需要加强对土工合成材料在水利工程施工建设中应用的重视,严格按照规范标准对土工合成材料进行施工,从而更好地促进水利工程长远、稳定、可持续发展。

作者:王丽萍 单位:甘肃科瑞水电工程试验检测有限公司