简介
根据国家标准《GB/T 35752—2017经编复合土工织物》可定义为:是以玻璃纤维纱或合成纤维长丝为主要原料,通过双轴向经编与非织造布缝编而成的经编复合土工织物。
聚丙烯短纤针刺无纺布是短纤维经过不同的设备和工艺铺排成网状,再经过针刺等工艺让不同的纤维相互交织在一起,相互缠绕、固着使织物规格化,让织物柔软、丰满、厚实、硬挺,以达到不同的厚度满足使用要求的土工材料。因此具有一定的抗撕裂能力,同时具有较好的变形适应能力和平面排水能力,可以防止细小颗粒通过,阻止了颗粒物的流失,同时排除了多余水分,表现松软有很好的保护能力。无纺布具有很好的织物间隙,有很好的附着力。但是短纤无纺布也存在延伸率高,拉伸强度低等缺陷。
经编复合土工织物是土工格栅和短纤针刺无纺布的完整结合,既有土工格栅的高抗拉强度,低延伸率的特点,又有针刺非织造布的性能。因此经编复合土工织物是一种可用于加筋增强,隔离防护,并具有三维整体法向及水平均有较好的聚水、导水的作用。
分类
经编复合土工织物按原料不同可分为玻璃纤维经编复合土工织物和合成纤维经编复合土工织物。
目前经编复合土工织物使用较多的衬入纱的原料有玻璃纤维、涤纶、丙纶。其中:涤纶机械性能较理想,熔点高、耐光性好。但长期与碱性物质如石灰、水泥、混凝土、碱性土壤接触,强力会有损失。玻璃纤维耐高温,拉伸模量及强度非常高。但其脆性大,在长期浸水情况下玻璃纤维强力会有所下降。丙纶化学性能、机械性能优良,但熔点较低,抗紫外线性能差。所以选择经编复合土工织物衬入纱时需要结合环境实际选用适当的原料。
目前短纤针刺无纺布纺织品几乎全部以合成聚合物为原料,只有少数天然纤维用在防冲击和保护植被的工程中,使用的聚合物主要有聚丙烯、聚酯、聚乙烯、聚酰胺及聚乙烯醇缩甲醛等,各种原料性能特点不同,作为经编复合土工织物使用时,聚酯纤维的综合性能最好,特别是高强度、高模量和低蠕变在起增强作用时尤为适合。聚丙烯也有很高的强度和模量,但其耐日晒性能差,较易发生蠕变,也可通过添加防老化剂,增加耐日晒能力,延缓材料老化,满足工程需要。因为土工布大多用在地下,对其耐日晒性一般要求不高,不需要添加防老化剂处理,就能满足此工程需要,成本又低,所以目前用得较多,且主要用来生产非织造无纺布。聚乙烯(或聚丙烯)扁丝强度和模量都较高,不易产生伸长变形,主要用来编织成机织土工布起增强作用。锦纶强度和弹性都很好,但因为其初始模量较小,耐日光性较差,成本又较高,所以很少用作织造土工布。若工程特殊需要,锦纶可添加多组分复合防老化剂,增加其耐日晒性能。维纶性能中等,在国外用得很少,而在我国由于价格相对较低,所以也有一部分用在非织造土工布的生产中。
标准
产品的设计经编复合土工织物产品设计应符合《GB/T 35752—2017经编复合土工织物》国家标准要求。
(1)原材料选择
GB/T 35752—2017国家标准规定了经编复合土工织物的增强材料必须是玻璃纤维或合成纤维长丝为主要原料,通过经编与非织造布缝编而成的经编复合土工织物。GB/T 35752—2017标准没有规定非织造布产品的不同品种原材料的技术要求,因此,可以根据用户需要选择非织造布的原材料,使产品满足工程的需要。
(2)产品结构
GB/T 35752—2017国家标准规定了经编复合土工织物以玻璃纤维或合成纤维长丝为主要原料,通过经编与非织造布缝编而成的经编复合土工织物。缝编无纺布是通过经编或者纬编缝编机进行加强加固定型,使产品具有较强的撕拉力,标准没有规定产品不同结构的技术要求,因此,可根据用户需要确定产品结构,使产品满足工程需要。
不同的产品结构可获得不同的产品性能,在产品的性能设计时,要注重技术经济指标,即价格/性能比,使产品既满足工程的需要,又价格便宜。
(3)生产工艺
经编复合土工织物的生产工艺主要是通过工艺条件及工艺参数调整,最终实现产品性能符合GB/T 35752—2017国家标准要求和工程性能要求。
经编复合土工织物的制造工艺对产品性能的主要影响因素是:衬纱、编织纱、组织、短纤针刺无纺布等。经编复合织物的可设计性良好也是它的主要特点之一。可根据工程设计需要选用不同性能的非织造布,改变衬经衬纬纱和地组织的原料、密度、组织等参数,生产方便灵活。因此,在产品的性能设计时,要合理选择衬经纱衬纬纱和地组织的原料、密度、组织等参数,调整生产工艺条件及参数,最终实现产品的最佳性能。
规格
产品规格以纵向和横向标称断裂强度表示,单位面积质量和幅宽为辅助规格,按合同规定和实际需要设计。
玻璃纤维经编复合土工织物用GF表示,纵向和横向标称断裂强度(kN/m):30/30、40/40、50/50、80/80、100/100等。
合成纤维经编复合土工织物用P F表示,纵向和横向标称断裂强度(kN/m):30/30、50/50、60/45、80/80、100/100等。
代号
示例:GF—50/50—350—2表示该产品的纵向和横向断裂强度均为50kN/m,单位面积质量为350g/m2,幅宽为2m的玻璃纤维经编复合土工织物。
质量
经编复合土工织物一般性能要符合《GB/T 35752—2017经编复合土工织物》规定的技术要求,短纤针刺非织造土工布应符合《GB/T 17638—2017土工合成材料短纤针刺非织造土工布》要求。
GB/T 35752—2017技术要求分内在质量和外观质量。
1.内在质量
内在质量又分为基本项和选择项,基本项包括玻璃纤维经编复合土工织物内在质量和合成纤维经编复合土工织物内在质量。
玻璃纤维经编复合土工织物基本项内在质量:
项目 | 指标 | |||||
纵向和横向标称断裂强度/(kN/m) | 30/30 | 40/40 | 50/50 | 80/80 | 100/100 | |
单位面积质量偏差率/%≥ | -5.0 | |||||
幅宽偏差率/%≥ | -1.0 | |||||
断裂强度/(kN/m) | 纵向 | 30 | 40 | 50 | 80 | 100 |
横向 | 30 | 40 | 50 | 80 | 100 | |
标称断裂强度 对应伸长率/%≤ |
纵向 | 4 | ||||
横向 | ||||||
顶破强力/kN | 0.5 | 0.8 | 1.1 | 1.4 | 1.7 | |
垂直渗透系数/(cm/s) | K=10-1~10-3 其中K=1.0~9.9 |
|||||
有效孔径090(095)/mm | 0.07~0.50 |
注:实际规格介于表中相邻规格之间,按线性内插法计算相应考核指标:超出表中范围时,考核指标由供需双方协商确定。
合成纤维经编复合土工织物基本项内在质量:
项目 | 指标 | |||||
纵向和横向标称断裂强度/(kN/m) | 30/30 | 50/50 | 60/45 | 80/80 | 100/100 | |
单位面积质量偏差率/%≥ | -5.0 | |||||
幅宽偏差率/%≥ | -1.0 | |||||
断裂强度/(kN/m)≥ | 纵向 | 30 | 50 | 60 | 80 | 100 |
横向 | 30 | 50 | 45 | 80 | 100 | |
标称断裂强度 | 纵向 | 4 | ||||
对应伸长率/%≤ | 横向 | |||||
顶破强力/kN | 1.5 | 2.0 | 2.0 | 2.5 | 2.5 | |
垂直渗透系数/(cm/s) | Kx10-1~10-3 其中K=1.0~9.9 |
|||||
有效孔径090(095)/mm | 0.07~0.50 |
注:实际规格介于表中相邻规格之间,按线性内插法计算相应考核指标:超出表中范围时,考核指标由供需双方协商确定。选择项包括动态穿孔性能、刺破强力、湿筛孔径、摩擦因数、抗紫外线性能、抗酸碱性能、抗氧化性能、抗磨损性能、蠕变性能等。选择项的标准由供需合同规定。
2.外观质量
外观疵点分为轻缺陷和重缺陷,每一卷经编复合土工织物上不允许存在重缺陷、轻缺陷每100m2应不超过5个,否则外观质量为不合格。
疵点名称 | 轻缺陷 | 重缺陷 | |
断经、断纬、缺经、缺纬 | 单根长度<50mm 两根长度<20mm |
单根长度≥50mm 大于两根长度≥20mm |
|
布面不匀、折痕 | 轻微 | 严重 | |
杂物 | 软质.粗≤5mm | 硬质:软质.粗>5mm | |
边不良 | ≤300cm,每50cm计 处 |
>300cm | |
破损 | ≤0.5cm | >0.5cm破洞 | 以疵点最大长度计 |
其他 | 参照相似疵点评定 |
制造
经编复合土工织物制造原理是:采用编织纱、衬经纱、衬纬纱、短纤针刺无纺布等,利用经编工艺控制编织纱在衬经、衬纬纱和短纤针刺无纺布纤维层间反复穿行,从而将三者固结成一体。上层是衬经纱、衬纬纱各自平直排列,互不交叉,短纤针刺无纺布则垫在经、纬线之下,上下层靠编织纱交织复合在一起。
发展史
国外从1964年开始设计、制造第一种复合土工材料排水板,应用于垂直排水系统,1978年又发明了蜂窝状或华夫饼干式的半硬塑料片状芯层的复合土工布应用于排水。
1996年4月30日,周大纲获得了中华人民共和国“增加复合针刺土工材料”实用新型专利,专利号ZL96229768.0。
1999年,浙江省玉环里墩水库主坝是该省水利围垦局设计的重点工程,地质属于冲击沙土层,要求用特高强(180kN/m)复合土工布,该工程采用锦达的高强经编复合土工布2万m2,使用后工程效果良好。
2000年,浙江锦达土工合成材料有限公司发明“经编复合土工布”实用新型专利,专利号CN2363878;东华大学将经编复合织物成功用于软基处理。
2009年11月,连云港港30万t级航道徐圩港区航道配套的围堤工程,采用玻璃纤维经编复合土工布在徐圩1号围堤做加筋层,12月完成。2011年6月完成吹填至7.8m,从试验段围堤情况看,加筋层的围堤始终保持稳定。
2013年,南京路驰工程材料有限公司发明“一种经编增强型复合土工布”实用新型专利,专利号CN203034436U。
2017年,连云港港徐圩港区防波堤采用玻璃纤维经编复合土工布,可以在低潮露滩人工铺筑,也可采用深水、大风浪条件下船铺,铺筑质量好控制,随着筑堤的加高加载,从未出现过大的不均匀沉降现象,防波堤已趋稳定,使用效果好。