土工布充泥袋的保砂性研究

土工布充泥袋的保砂性研究

填充土工布具有很大的應(yīng)用前景。制備土工布充泥袋技術(shù)的關(guān)鍵是袋體既要有良好的滲透性,又要有良好的保砂性。土工布充泥袋對細顆粒砂土的保砂性研究目前國內(nèi)不是很多。本文從構(gòu)成袋體材料的角度出發(fā),研究如何使袋體在保持良好滲透性的前提下具有最大的保砂性。1包裝材料1.1復(fù)合材料的制備由塑料薄膜纖維材料加工而成的制造方法稱為“膜薄成纖法”或“薄膜原纖化法”。土工織物常用的有切割纖維或扁絲、膜裂纖維或撕裂纖維二大類。切割纖維或扁絲是塑料薄膜經(jīng)縱向切割、拉伸制成窄條。膜裂纖維或撕裂纖維是塑料薄膜經(jīng)拉伸后再用機械或化學方法制成網(wǎng)狀纖維束。人們有時對上述二類纖維織造的織物稱為“膜裂纖維織物”。塑料編織土工織物根據(jù)所用原料性能決定土工織物與其它紡織品的區(qū)別:塑料編織物的斷裂強度高、密度低、不吸水、耐腐蝕、不霉變、耐磨和可回收利用。土工編織物的這種優(yōu)良特性,決定了其性能可廣泛應(yīng)用于那些對強力要求較高的場合,但由于其孔洞單一,不能作為過濾材料。1.2非織造布的強力非織造土工布自20世紀70年代開發(fā)應(yīng)用以來,因其使用帶來的巨大經(jīng)濟與技術(shù)優(yōu)勢,深受工程部門的歡迎。對非織造布來說,經(jīng)梳理而形成的纖網(wǎng)在未經(jīng)加固前幾乎是無強力的,經(jīng)不同加固法加固后才能獲得強力。針刺非織造土工布是用特制的針進行穿刺,使纖維相互穿插纏結(jié)而獲得強力,但這種強力與編織土工織物相比是很低的。經(jīng)研究表明,在土木工程領(lǐng)域非織造土工布的滲透性要優(yōu)于編織土工織物。2實驗2.1聚丙烯編織物的性能編織土工織物的主要工藝參數(shù)是縱橫向的絲數(shù),它在水力學上的直觀反映就是孔徑。所以,選擇不同孔徑的編織物進行滲透實驗,實驗樣品聚丙烯編織物由常州塑料編織廠提供,實驗結(jié)果如表1所示。表1中數(shù)據(jù)表明,編織土工織物的滲透系數(shù)與有效孔徑O90有關(guān),是決定滲透系數(shù)的主要因素,而與厚度、面密度等因素的關(guān)系不是很大。圖1為滲透系數(shù)與孔徑的關(guān)系曲線。從圖1看出,隨孔徑的增大,滲透系數(shù)呈增大趨勢;在孔徑為0.3mm處曲線出現(xiàn)突然下降,可能是由織物孔徑不勻而導(dǎo)致所測得的織物孔徑偏大所致。2.2充填材料組合實驗選擇不同厚度及不同線密度的針刺土工織物進行實驗,試樣由上海市無紡布廠提供,結(jié)果見表2,3。非織造布具有很好的滲透性,但將它應(yīng)用到土工充泥袋后,是否還能保持其良好的性能值得研究。因此選用0.28tex纖維針刺非織造布和浦東國際機場工程部位的床砂進行組合實驗,砂的粒徑d50為0.113mm,實驗結(jié)果如表4所示。從表4中數(shù)據(jù)看出,用了非織造布后,雖然滲透系數(shù)有所減小,但總體來說,變化不大,基本接近床砂的滲透系數(shù),說明非織造布有良好的滲透性,能夠較好滿足土工充泥袋的反濾要求。為驗證結(jié)論的正確性,選用了不同線密度和不同粒徑的床砂進行組合實驗,實驗結(jié)果見表5,6。由表5,6的測試結(jié)果可更加明顯地看出,盡管線密度和床砂粒徑不同,但結(jié)果仍然是滲透系數(shù)基本接近床砂的滲透系數(shù),因此非織造布對土工布充泥袋的滲透性影響不大。3截砂量的測定由于土工布充泥袋要截留大部分砂在袋體中,所以對保砂性要求較高。為了解土工編織物和土工非織造布的保砂性,選用了5種不同孔徑的編織物和3種不同線密度的非織造布,并選用了2種砂樣:細砂和極細砂。實驗所用的土工織物水力性能見表7,8。稱取砂干重0.02kg,土工織物重0.2kg,將砂和水按1∶10制成懸浮液,然后倒入用土工織物制成的袋體,待濾水完畢后,曬干水分稱重,計算所得截砂量。實驗結(jié)果如表9所示。由表9可看出,隨著編織物孔徑的增大,其保砂性能逐漸降低,非織造織物則隨著纖維線密度的增加,同樣面密度的非織造織物,由于單位面積內(nèi)纖維根數(shù)減少,孔隙率增加,導(dǎo)致其保砂性能下降。實際上,土工織物的保砂性與本身的水力特性有關(guān),土工織物的孔眼大小是保砂性的一個重要因素,而織物孔眼大小又與被保護砂的粒徑有關(guān),對于顆粒級配連續(xù)的砂土,織物的作用在于截留最細顆粒,形成反濾層,起保砂作用;對于顆粒均勻且無粘性土或粘性很小的土,只有土工織物的孔徑比砂土顆粒粒徑小才能截留住砂土。同時又與織物的織造方式有關(guān),即砂的通道是否通暢,因此對于編織物來說,由于其孔洞單一且直通,砂則會順利流淌出去,而非織造織物由于其通道曲折,砂粒不易流淌出去,即容易截留砂土,其保砂性能優(yōu)越。4材料的復(fù)合方式對于土工布充泥袋來說,所發(fā)揮的最大作用就是在保持良好滲透性的前提下,袋體要有很好的保砂性,對細顆粒砂土來說,非織造布