土工布发展现状及趋势展望

《土工布发展现状及趋势展望》摘要：基土工布功能分析指出防渗工程、高铁无砟轨道滑动层、粉煤灰堆场工程、尾矿库堆场工程、矿山堆浸场工程和生态袋边坡防护工程等应用领域对土工布提出了高强、耐酸碱性、耐腐蚀性和耐霉变性等高标准要提出了高弓氨耐环境型聚丙烯长丝纺粘针刺土工布是土工布行业重要发展方向，土工合成材主要品种有土工织物、土工格栅、土工、土工膜、土工格室、土工复合材、土工合成材膨润土垫GL）、土工管、土工泡沫等， 〈/杨广庆摘要总结分析了土工布生产工艺类型和原种类提出非织造型土工布具有更广泛应用领域；介绍了长丝纺粘针刺技术和短纤针刺技术两种非织造型土工布生产工艺；基土工布功能分析指出防渗工程、高铁无砟轨道滑动层、粉煤灰堆场工程、尾矿库堆场工程、矿山堆浸场工程和生态袋边坡防护工程等应用领域对土工布提出了高强、耐酸碱性、耐腐蚀性和耐霉变性等高标准要提出了高弓氨耐环境型聚丙烯长丝纺粘针刺土工布是土工布行业重要发展方向关键词织造型土工布；非织造型土工布；生产工艺；应用现状；建议图分类76+5献标志码vlqlkGxlbrBlzgrrrrrlrgxlrvgxlvbrrlllrkvgxlrrblbglglgrbllglgblzggxlrrrrlgrvrlglrblllrkgrllrrlgrrlgrlglbgrlrvgrrqrlklrrrrlrgxlrrgvrrlrllblgxlrrkvlgrgxlrKrvgxl；vgxl；rr；ql；gg土工布类型及生产工艺土工合成材作种新型岩土工程材可以天然或人工合成聚合物（塑、化纤、合成橡胶等）原制成各种类型产品置土体部、表面或各层土体发挥加强（加固）或保护土体作用目前土工布己广泛应用公路、铁路、水利、电力、建筑、海港、采矿、军工、环保等工程各领域土工合成材主要品种有土工织物、土工格栅、土工、土工膜、土工格室、土工复合材、土工合成材膨润土垫（GL）、土工管、土工泡沫等土工布类型土工织物是以聚合物纤维原通热压针刺、胶结、编织而成透水性土工合成材又称土工布包括织造、非织造等几种类型织造型土工布包括编织（平织法、圆织法）、机织（平纹法、斜纹法）、针织（编法、缝编法）等生产工艺生产产品非织造型土工布包括机械加固（针刺法、水刺法）、化学粘合（喷胶法、浸渍法）、热粘合（热轧法、热空气法）等生产工艺生产产品工程应用上可单独使用土工布也可与土工格栅、土工膜、土工等其他土工合成材复合使用织造型土工布出现上世纪60年代其特是强高、造价高反滤、排水功能差工程应用具有局限性非织造型土工布开始0世纪60年代末期我国80年代初期开始应用该材工程实体国非织造布工业虽然起步较晚但是发展速很快高性能原赋予产品高强力与耐用性先进生产工艺赋予产品良功能使其应用围不断扩特别是近30年随着针刺非织造、纺粘非织造工艺推广使非织造型土工布应用领域较织造型土工布更广泛得到快速发展我国已发展成世界非织造布生产国并逐步迈向生产强国土工布原目前土工布原主要以合成纤维主各种合成纤维选用结合工程实际情况既要考虑所使用领域对其物理化学性能要又要考虑产品成其应用普遍是聚酯纤维和聚丙烯纤维其次是聚酰胺纤维和聚乙烯醇缩醛纤维聚酯纤维物理机械性能良具有优良韧和蠕变特性熔高、耐高温、耐老化生产工艺成熟、市场占有率高缺是疏水性差、用保温材容易积存冷凝水低温下性能差、易玻璃化、强降低对酸、碱耐抗性较差聚丙烯纤维弹性、瞬弹性恢复优聚酯纤维；耐酸碱性、耐磨性、耐霉变、耐低温性能优良；具有很疏水性和芯吸性能能使水分沿纤维轴向传递到外层表面；密、仅聚酯纤维66%多次牵伸可以得到结构紧密、性能优越细旦纤维再配合加固程可使其强更加优越缺是不耐高温、软化30~60℃耐光性差、日光下易老化分但可以通添加紫外线吸收剂等助剂使其具备抗紫外线性能非织造土工布原除采用以上纤维外还可采用黄麻纤维、聚乙烯纤维、聚乳酸（L）纤维等天然纤维和特种纤维已逐步进入土工布各应用领域如天然纤维（黄麻、椰子壳纤维、竹浆纤维等）路基、排水、护岸、控制土壤侵蚀等领域都有应用随着新材不断开发非织造土工布原选用围不断扩展加生产技术进步越越多功能型土工布展露市场显示出土工布发展蓬勃生机3非织造型土工布生产工艺相对织造土工布非织造土工布生产工序较少生产效率较高、生产成低能制成较宽幅制品因近年非织造土工布发展迅速按成方法不常见非织造型土工布生产工艺包括长丝纺粘针刺技术和短纤针刺技术长丝纺粘针刺技术是将聚合物加热熔融纺成连续长丝束气流牵伸赋予纤维强力不规则地铺放传送带上形成纤当长丝束还完全凝固用针刺法加固步法成形非织造技术这种技术工艺流程短、产量高生产出土工布等规格条件下抗拉强、撕裂强、断裂伸长以及纵横向比等性能比短纤维针刺土工布优越得多适用增强和加固等工程应用但纺粘针刺工艺设备投成匀、产品变换灵活性差不适合批量、多品种生产短纤针刺技术是通聚合物加热熔融、纺丝、牵伸、卷曲定形、切断、打包制成短纤维材以及短纤维开清、梳理、铺、针刺固结成布两步法成形非织造技术该产品厚、密高、结构蓬松吸水和透水性能抗形变能力强尤其适合做反滤材针刺法非织造布工艺流程短运用原品种多设备结构简单次性投少因以短纤针刺加工土工布是我国目前用量非织造土工布土工布主要功能土工布用途多种多样其主要功能包括滤、排水、隔离、加筋、防护和防渗等滤作用由土工布具有良透水、透气性将其置土体结构可允许土体部液体通并排出起到保土作用能有效阻止上游土颗粒、细砂及石流失防止土体破坏保持工程安全稳定如用土工布阻止土粒迁移渗入排水骨或排水管保持排水系统正常工作；海岸和河岸抛石防护层和其它护岸材下面铺设土工布能阻止土壤冲蚀防止河岸塌陷等排水作用土工布作种良导水材材身做排水通道可将土体结构部水分汇集土工布沿着材缓慢地排出土体目前已广泛用土石坝排水、地下排水、路基、挡土墙及软土地基排水等工程如铺设路堤底部垫层土工布可作排水通道排除地下水也可作加筋材提高路堤稳定性3隔离作用隔离作用是指土工布能够把两种具有不性质材隔离开以免相混杂而失各种材整体性和结构完整性如铺设普通铁路道砟与路基土工布可有效隔离碎石道碴与土路基加筋作用土工布置土体部作加筋材或土工布与土相结合形成复合体加筋复合土体与加筋土体相比其强及变形性能都得到明显改善如用土工布加筋可提高土体抗拉强从而能够建造加筋土陡边坡或加筋土挡墙；加筋垫层土工布可提高路堤稳定性等防渗作用将土工布和土工膜等复合具有较低透水（气）性可阻止液体或气体流动和扩散发挥防渗作用或包容作用如水库防渗、土石坝防渗以及垃圾填埋场防渗等防护作用通设置土工布防护措施可减少由降雨冲击和地表水径流造成土壤流失如将土工布与土工复合铺边坡裸露土体表面可以有效地避免或减轻降水和地表径流侵蚀；用土工布制成泥沙栅栏能够滤浑浊径流悬浮泥土颗粒等其他除以外土工布还能发挥其它方面作用如土工布织袋包裹碎石桩可有效提高碎石桩强、减桩体侧向位移土工布也可用作混凝土模袋和沙袋用土工布制成圆柱形土工管袋可以采用水力充填方式构成海岸线堤防等3土工布应用现状分析随着社会发展、应用围扩和使用功能要提高非织造土工布应用程会遇到各种使用环境进而对土工布性能要也越越高3防渗工程垃圾填埋场、污染物储存池、污水处理厂、环保及水工结构防渗等领域土工布与土工膜复合可实现其防渗功能但由垃圾填埋场垃圾成分较复杂垃圾填埋场不区域垃圾渗沥液酸碱性也不尽相复杂酸碱性条件对土工布耐酸碱性能提出了严格要基工程长期性考虑要土工布具有耐环境温、抗腐蚀、高强、耐酸碱性能、耐久性等特3高铁无砟轨道滑动层了阻断桥梁因温变化而产生伸缩变形对纵连轨道结构影响、减轨道系统与桥梁相作用确保轨道结构稳定和平顺我国铁路客运专线对桥上R口型板式无砟轨道系统重要组成部分——“两布膜”滑动层即层土工布夹层土工膜（00g布+0膜+00g布）下层土工布以及R型板式无砟轨道隔离层土工布提出了严格要通胶粘剂将该层土工布粘梁面防水层或梁面上由底座混凝土板呈碱性土工布应具有优良耐酸碱性、耐腐蚀、耐霉变性和耐磨性33粉煤灰堆埸工程粉煤灰是电厂废弃物长期堆放要进行隔离处置粉煤灰遇水值会瞬增加且随着延长值继续增长可达以上呈强碱性因粉煤灰堆场对土工布耐久性要非常严格3尾矿库堆场工程了提高尾矿库坝体稳定性并减少对周围环境影响对尾矿库堆场进行防渗和加筋防护处理而金、铅、铜、氧化铝、汞、镉、铬和钼等金属尾矿库渗沥液基呈碱性甚至呈强碱性土工布及复合土工布耐酸碱性满足耐久性要矿山堆浸场工程国矿产总量丰富但具有品位低、矿石复杂难处理等特堆浸采矿技术是我国矿冶界应用广泛采矿技术但选矿厂浸出液渗漏会对地下水及土壤造成污染破坏环境了有效地阻止呈酸碱性浸出液渗漏选用土工布必须具有良耐酸碱性生态袋边坡防护工程生态袋是由以聚丙烯原制成高强、平面稳定针刺非织造土工布加工而成袋子生态袋具有很强耐腐蚀性、抗紫外线性能不降可以抵抗虫害侵蚀且抗老化、抗酸碱盐侵蚀及微生物分其透水不透土功能既能防止袋填充物（土壤及营养材混合物）流失又能实现水分土壤正常交流植物生长所水分可得到有效保持和及补充植物能通袋体由生长根系进入工程基础土壤形成袋体与土体坡面再次稳固作用是公路铁路边坡绿化防护、荒山矿山修复、河岸护坡和河整治重要施工方法综上所述生态袋也应具备良耐酸碱性能由目前常见聚酯土工布耐酸碱性能较差碱性环境强和延伸率会下降影响其使用性能和耐久性而高强聚丙烯长丝纺粘针刺土工布由强高、延伸率低、抗形变能力强密、施工简便耐腐蚀性优异、适用各种酸碱环境不吸水透水、导水性能良等特已成土工布行业重要发展方向土工布行业发展建议依据《国长期科学和技术发展规划纲要（006—00年）》科技部启动了国重研发计划“重基础材技术提升与产业化”重专项提出进行土工材应用环境条件下役行与失效机理研究以及高强、耐老化土工材研制等系列研究工作该专项目是以提升宗基础材产业科技创新能力和整体竞争力出发以国重工程和战略性新兴产业发展牵引着力重基础材产业面临产品质化、低值化环境荷重等重共性问题推进基础性原材重产业结构调整与产业升级通基础材设计开发、制造流程及工艺优化等关键技术和国产化装备重突破实现重基础材产品高性能和高附加值提升我国基础材产业整体竞争力满足我国高端制造业、战略性新兴产业创新发展急悬我国参与全球新轮产业变革与竞争提供支撑实现我国材产业由变强、材技术由跟跑型主向并行和领跑型变从土工布生产设备、生产工艺和产品质量看我国聚酯土工布已达到了世界先进水平但作行业主要发展方向高强、耐老化土工布生产技术及产品我国尚取得重突破欧美发达国高强聚丙烯长丝纺粘针刺土工布已占土工布行业产量30%~0%有国甚至达到了50%国外生产聚丙烯纺