論土工合成材料技術(shù)論文

目錄1前言………………12了解土工合成材料…………………22.1土工合成材料發(fā)展歷史及工程應(yīng)用………22.2土工合成材料基本知識(shí)介紹………………32.3土工合成材料基礎(chǔ)材料的…………………33了解術(shù)語、符號(hào)…………………43.1術(shù)語…………………………43.2符號(hào)…………………………44基本規(guī)定…………44.1材料………………………44.2設(shè)計(jì)原則……………………54.3施工檢驗(yàn)……………55反濾及排水………………………55.1一般規(guī)定……………………55.2反濾準(zhǔn)則……………………65.3設(shè)計(jì)方法…………………65.4施工要求…………………65.5軟土地基處理中排水帶設(shè)計(jì)與施工………66防護(hù)………………76.1一般規(guī)定……………………76.2軟體排防沖…………………76.3其它防護(hù)工程………………77總結(jié)………………7參考文獻(xiàn)……………9致謝…………………10論土工合成材料技術(shù)摘要：在我國(guó)建筑業(yè)大發(fā)展的同時(shí)，各類建筑形式正競(jìng)相發(fā)展。這其中也包括土木合成技術(shù)。土工合成材料是土木工程應(yīng)用的合成材料的總稱。作為一種土木工程材料，它是以人工合成的聚合物（如塑料、化纖、合成橡膠等）為原料，制成各種類型的產(chǎn)品，置于土體內(nèi)部、表面或各種土體之間，發(fā)揮加強(qiáng)或保護(hù)土體的作用。《土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》將土工合成材料分為土工織物、土工膜、土工特種材料和土工復(fù)合材料，土工網(wǎng)，玻纖網(wǎng)，土工墊等類型。土木工程歷史悠久早在上古時(shí)代，人類就野處穴居，新石器時(shí)代后期仰韶文化遺址中已發(fā)現(xiàn)用木骨泥墻構(gòu)成的居室，到公元前20世紀(jì)，已發(fā)現(xiàn)有夯土的城墻，商代時(shí)已逐漸采用粘土做成的版筑墻，西周時(shí)期已有燒制的瓦，戰(zhàn)國(guó)墓葬中發(fā)現(xiàn)有燒制的大尺寸空心磚，這些都是土木工程的雛形。隨著文明的不斷進(jìn)步，土木工程也在不斷的發(fā)展，各種橋梁，水利工程建筑應(yīng)運(yùn)而生。我國(guó)著名的萬里長(zhǎng)城，都江堰，故宮建筑群等都是我國(guó)珍貴的土木文化遺產(chǎn)，還有世界的眾多土木建筑，也都別巨匠心，充分體現(xiàn)了土木工程的魅力。其中埃及金字塔，修建過程仍是土木工程中的一個(gè)不解之迷。關(guān)鍵詞：術(shù)語、符號(hào)；反濾及排水；基本規(guī)定1前言土工合成材料是土木工程應(yīng)用的合成材料的總稱。作為一種土木工程材料，它是以人工合成的聚合物（如塑料、化纖、合成橡膠等）為原料，制成各種類型的產(chǎn)品，置于土體內(nèi)部、表面或各種土體之間，發(fā)揮加強(qiáng)或保護(hù)土體的作用?！锻凉ず铣刹牧蠎?yīng)用技術(shù)規(guī)范》將土工合成材料分為土工織物、土工膜、土工特種材料和土工復(fù)合材料，土工網(wǎng)，玻纖網(wǎng)，土工墊等類型。土木工程歷史悠久早在上古時(shí)代，人類就野處穴居，新石器時(shí)代后期仰韶文化遺址中已發(fā)現(xiàn)用木骨泥墻構(gòu)成的居室，到公元前20世紀(jì)，已發(fā)現(xiàn)有夯土的城墻，商代時(shí)已逐漸采用粘土做成的版筑墻，西周時(shí)期已有燒制的瓦，戰(zhàn)國(guó)墓葬中發(fā)現(xiàn)有燒制的大尺寸空心磚，這些都是土木工程的雛形。隨著文明的不斷進(jìn)步，土木工程也在不斷的發(fā)展，各種橋梁，水利工程建筑應(yīng)運(yùn)而生。我國(guó)著名的萬里長(zhǎng)城，都江堰，故宮建筑群等都是我國(guó)珍貴的土木文化遺產(chǎn)，還有世界的眾多土木建筑，也都別巨匠心，充分體現(xiàn)了土木工程的魅力。其中埃及金字塔，修建過程仍是土木工程中的一個(gè)不解之迷。土工合成材料在曾被稱為“土工織物”（geotextile）和“土工膜”（geomembrane）。隨著工程需要，這類材料不斷有新的品種出現(xiàn)，例如土工格柵、土工網(wǎng)和土工模袋、土工網(wǎng)墊、土工帶，復(fù)合土工膜，膨潤(rùn)土防水毯，復(fù)合排水網(wǎng)等，原來的名稱已不能準(zhǔn)確地函蓋全部產(chǎn)品，這樣，在其后的一段時(shí)期內(nèi)，把它們稱之為“土工織物、土工膜和相關(guān)產(chǎn)品（relatepyoduct）”。顯然，這樣的名稱不宜作為一種技術(shù)名詞或?qū)W術(shù)名詞。為此，1994年在新加坡召開的第五屆國(guó)際土工合成材料學(xué)術(shù)會(huì)議上，正式確定這類材料的名稱為“土工合成材料”（geosynthetics）。土工合成材料的原材料是高分子聚合物（polymer）。它們是由煤、石油、天然氣或石灰石中提煉出來的化學(xué)物質(zhì)制成，再進(jìn)一步加工成纖維或合成材料片材，最后制成各種產(chǎn)品。制造土工合成材料的聚合物主要有聚乙烯（PE）、聚酯（PP）、聚酰胺（PER）、聚丙烯（PP）和聚氯乙烯（PVC）、氯化聚乙烯（CPE）、聚苯乙烯（EPS）等。2材料了解土工合成2.1土工合成材料發(fā)展歷史及工程應(yīng)用概況土工材料是當(dāng)今被廣泛應(yīng)用于巖土工程中的土工合成材料，它是高分子聚合物產(chǎn)品的統(tǒng)稱。早在20世紀(jì)20年代，化工部門即成功地生產(chǎn)出人工合成材料，但直到50年代后期，這種材料才逐漸地作為一種新型的建筑材料被推廣應(yīng)用于巖土工程。早期的產(chǎn)品主要是透水的有紡及無紡?fù)凉た椢铮髞碛稚a(chǎn)出不透水的土工膜。隨著工程實(shí)踐的要求和制造工藝的提高，又陸續(xù)制造出高強(qiáng)加筋用的土工格柵和其他組合產(chǎn)品。這樣，原來的土工織物一詞已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能概括各類產(chǎn)品的含義，于是在國(guó)際上出現(xiàn)了許多的替代名稱，其中土工材料一詞最為通用，不過習(xí)慣上仍然統(tǒng)稱之為土工織物。土工材料分為幾大類材料：土工布、土工膜、土工格柵、排水板，復(fù)合土工膜，土工網(wǎng)，土工格室，膨潤(rùn)土防水毯等。在國(guó)外對(duì)土工布的應(yīng)用早在60年代就已開始，美國(guó)是世界上土工布消費(fèi)量最大的國(guó)家，它在90年代初對(duì)其年用量就在3億㎡以上，近幾年用量達(dá)到7億㎡。歐洲和日本的土工布也得到較快發(fā)展，歐洲土工布近幾年的年用量也在4億㎡左右，其中紡粘法非織造布占非織造土工布的60%左右；日本在90年代中期以后對(duì)土工布的應(yīng)用有顯著的增長(zhǎng)。日本非織造土工布中以紡粘法用量最大，約占非織造土工布總量的60%，而且主要是PET紡粘布。我國(guó)的土工布起步于80年代初，但當(dāng)時(shí)的用量極少，只是試驗(yàn)性的應(yīng)用。直到1998年特大洪水引起政府的重視，建筑部門把對(duì)土工布的應(yīng)用列入到設(shè)計(jì)規(guī)范中去，并制定了相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，土工布才真正得到重視和發(fā)展。目前我國(guó)土工布的用量已超過3億㎡，非織造土工布占總量比重達(dá)到40%左右。我國(guó)土木工程建設(shè)具有巨大潛在市場(chǎng)，其潛力決不低于美國(guó)目前用量的7～8億㎡。專家測(cè)算，我國(guó)土工布在今后15年仍將以雙位數(shù)增長(zhǎng)，其中增長(zhǎng)速度較快的是PET紡粘長(zhǎng)絲土工布。在“十五”及至“十一五”計(jì)劃期間，我國(guó)規(guī)劃在水利、電力、交通、環(huán)境保護(hù)、江河治理等各項(xiàng)工程上的投資巨大，包括水利建設(shè)、南水北調(diào)工程、電力投資、公路和鐵路建設(shè)、環(huán)境工程建設(shè)，還有港口、機(jī)場(chǎng)、垃圾處理、江河湖海治理、治沙等等工程，投資計(jì)達(dá)上萬億元。中國(guó)在今后10年或更長(zhǎng)時(shí)間，將會(huì)有更多的基礎(chǔ)設(shè)施工程要建設(shè)，對(duì)土工布的需求也將會(huì)越來越多，中國(guó)將成為世界土工合成材料的最大營(yíng)銷市場(chǎng)而在“十二五”期間，黨中央也明確的指出了水利等各項(xiàng)工程的的大體計(jì)劃。2.2土工合成材料的種類土工合成材料是土木工程應(yīng)用的合成材料的總稱。作為一種土木工程材料，它是以人工合成的聚合物(如塑料、化纖、合成橡膠等)為原料，制成各種類型的產(chǎn)品，置于土體內(nèi)部、表面或各種土體之間，發(fā)揮加強(qiáng)或保護(hù)土體的作用。土工合成材料分為土工織物、土工膜、土工特種材料和土工復(fù)合材料等類型。2.3土工合成材料的作用土工合成材料的應(yīng)用十分廣泛，主要用于巖土工程、環(huán)境土工、水利工程和鐵路與公路交通工程等領(lǐng)域。在實(shí)際工程應(yīng)用中，土工合成材料可以起到過濾、排水、隔離、加筋、防滲和防護(hù)六大基本功能。在特定情況下或?qū)τ谔胤N土工合成材料，還可以發(fā)揮保護(hù)和減壓的作用，如防滲結(jié)構(gòu)層中將土工織物鋪設(shè)在土工膜上面，阻止填土或其他物體對(duì)土工膜的損傷；在軟土地基上使用土工泡沫塊體修筑路堤，可以在不降低路堤高度的情況下有效降低路堤地對(duì)地基的壓力。在一些工程應(yīng)用中，土工織物還能發(fā)揮其它方面的作用。例如，土工織物可以用于瀝青路面的補(bǔ)強(qiáng)；作為緩沖墊層，以防止下層的石頭、施工廢棄物或排水集料造成土工膜穿孔。一方面，同一類土工材料在不同的工程中可以發(fā)揮不同的作用，另一方面，在某些情況下，一種土工合成材料可以同時(shí)發(fā)揮雙重或多重功能。如鋪設(shè)在軟土地基與路堤之間的土工織物，其主要功能是隔離，但同時(shí)可以發(fā)揮加筋和排水的作用。3了解術(shù)語、符號(hào)3.1術(shù)語土工合成材料geosynthetics土工織物geotextile織造土工織物wovengeotextile非織造土工織物nonwovengeotextile土工膜geomembrane土工格柵geogrid土工格室geocell土工網(wǎng)geonet反濾filtration3.2符號(hào)A-系數(shù)H-高度I-水力梯度L-長(zhǎng)度4基本規(guī)定4.1材料土工織物、土工膜、土工格柵和某些特種土工合成材料，將其兩種或兩種以上的材料互相組合起來就成為土工復(fù)合材料。土工復(fù)合材料可將不同材料的性質(zhì)結(jié)合起來，更好地滿足具體工程的需要，能起到多種功能的作用。如復(fù)合土工膜，就是將土工膜和土工織物按一定要求制成的一種土工織物組合物。其中，土工膜主要用來防滲，土工織物起加筋、排水和增加土工膜與土面之間的摩擦力的作用。又如土工復(fù)合排水材料，它是以無紡?fù)凉た椢锖屯凉ぞW(wǎng)、土工膜或不同形狀的土工合成材料芯材組成的排水材料，用于軟基排水固結(jié)處理、路基縱橫排水、建筑地下排水管道、集水井、支擋建筑物的墻后排水、隧道排水、堤壩排水設(shè)施等。路基工程中常用的塑料排水板就是一種土工復(fù)合排水材料。國(guó)外大量用于道路的土工復(fù)合材料是玻纖聚酯防裂布和經(jīng)編復(fù)合增強(qiáng)防裂布。能延長(zhǎng)道路的使用壽命，從而極大地降低修復(fù)與養(yǎng)護(hù)的成本。從長(zhǎng)遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)利益來考慮，是國(guó)內(nèi)應(yīng)該積極采用和提倡土工復(fù)合材料4.2設(shè)計(jì)原則:設(shè)計(jì)應(yīng)從工程整體出發(fā)名和利的確定材料的鋪放位置，范圍和與其他部件的連接等。土工合成材料性狀受荷載，使用時(shí)間，溫度和式樣尺寸等因素影響，應(yīng)按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行測(cè)試。設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)工程需要，確定原位觀測(cè)項(xiàng)目。設(shè)計(jì)安全系數(shù)應(yīng)根據(jù)工程應(yīng)用條件確定。4.3施工檢驗(yàn)施工時(shí)有專人隨時(shí)檢查，沒完成一道工序應(yīng)按設(shè)計(jì)要求及時(shí)驗(yàn)收，合格后方可進(jìn)行下道工序。檢查驗(yàn)收的主要內(nèi)容應(yīng)包括清基，材料鋪放方向，材料的接縫或搭接，材料與結(jié)構(gòu)的鏈接回填料，壓重和防護(hù)層等。應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求埋設(shè)必要的觀測(cè)設(shè)備5反濾及排水5.1一般規(guī)定:可根據(jù)工程反濾、排水需要，合理選用土工織物。鐵路，公路反濾，排水設(shè)施。擋墻后排水系統(tǒng)，岸墻后天都排水胸痛，地基處理塑料排水帶預(yù)壓工程.在滲溝的迎水面設(shè)置粒料反濾層時(shí)，粒料反濾層應(yīng)用顆粒大小均勻的碎、礫石，分層填筑。

2）土工布反濾層采用縫合法施工時(shí)，土工布的搭接寬度應(yīng)大于100mm。鋪設(shè)時(shí)應(yīng)緊貼保護(hù)層，但不宜拉得過緊。土工布破損后應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)，修補(bǔ)面積應(yīng)大于破壞面積的4～5倍。

3）坑壁土質(zhì)為粘性土或粉細(xì)砂土，采用無砂混凝土板作反濾層時(shí)，在無砂混凝土板的外側(cè)，應(yīng)加設(shè)100～150mm厚的中粗砂或滲水土工織物反濾層。5.2反濾準(zhǔn)則無論是作為護(hù)坡濾層，還是作為護(hù)腳、護(hù)底的土工織物軟排都具有反濾要求，即要求土工織物軟排具有滲透性和保土性。隔離作用：對(duì)于護(hù)腳、護(hù)底軟排隔離作用顯得尤為重要，因?yàn)檐浥趴梢允蛊渖系膾伿?、混凝土塊、土枕等單體壓載不致于陷人河底泥沙中而失去保護(hù)作用。保土性，防止被保護(hù)土土粒隨水流失。透水性，保證滲流水通暢排走。防堵型，防止材料被細(xì)土粒堵塞失效。5.3設(shè)計(jì)方法:土工織物反濾材料應(yīng)滿足反濾準(zhǔn)則，并應(yīng)按下列步驟進(jìn)行選擇1確定土工織物的等效孔徑、滲透系數(shù)，和被保護(hù)土的特征粒徑。2按本規(guī)范第4.2.2條、第4.2.3條和第4.2.4條的規(guī)定檢驗(yàn)待選土工織物。5.4施工要求:場(chǎng)地應(yīng)平整，場(chǎng)地上的雜物應(yīng)清除干凈。備料時(shí)，應(yīng)先將窄幅與縫接，并應(yīng)裁剪成要求的尺寸。鋪放應(yīng)平順，松緊適度，并應(yīng)與圖面密貼。有順壞處，應(yīng)不出或者更換，相鄰片可搭接300mm對(duì)可能發(fā)生移處應(yīng)縫接，不平地，軟土和水下鋪設(shè)搭接寬度應(yīng)適當(dāng)增大。坡面上鋪設(shè)自下而上上進(jìn)行。與岸坡和結(jié)構(gòu)物連接處結(jié)合良好。鋪設(shè)人員不應(yīng)穿硬地鞋。土料應(yīng)及時(shí)回填?；靥钔潦瘔K最大落高不得大于300mm，重土石塊不應(yīng)再坡面上滾動(dòng)下滑。5.5軟土地基處理中排水帶設(shè)計(jì)與施工:排水地基設(shè)計(jì)應(yīng)符合以下規(guī)定：1排水帶的平面布置可為正三角形或者正方形2排水帶的間距及插入深度應(yīng)通過計(jì)算確定3排水帶的當(dāng)量井直徑要按公式計(jì)算。4應(yīng)進(jìn)行排水地基的穩(wěn)定分析計(jì)算5采用排水帶應(yīng)符合排水產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。排水帶施工應(yīng)符合以下規(guī)定1插帶機(jī)插帶時(shí)應(yīng)準(zhǔn)確定位2插設(shè)應(yīng)垂直，并應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求深度，應(yīng)采取防治發(fā)生回帶的措施。6防護(hù)6.1一般規(guī)定:根據(jù)地形、地質(zhì)情況，如遇路基下沉或路塹邊坡位移，須設(shè)置護(hù)坡或檔墻等。老路改造工程的路基一般為半填半挖路基，其次是全路塹開挖，路堤邊設(shè)計(jì)主要考慮為護(hù)肩墻和擋土墻或砌石護(hù)坡。6.2軟體排防沖土工織物軟體排是由具有無數(shù)小孔洞的土工織物軟排及其上的拋石、混凝土塊或土枕壓載組成的，這就使得作用于被保護(hù)土體的沖刷水流在經(jīng)過壓載孔隙及土工織物軟體排孔徑時(shí)通過周邊摩擦進(jìn)行了兩次消能，從而提高了被保護(hù)土體的抗沖刷起始流速。土工膜用作沙堤沙基中的防滲體起到防止?jié)B透變形、管涌和流上的發(fā)生，從而提高堤體或基礎(chǔ)的穩(wěn)定性、安全性。用于縫制土袋、土枕可避免細(xì)顆粒的流失而使防護(hù)壓載長(zhǎng)期有效。6.3其它防護(hù)工程:選用土工合成材料建造防止懸崖附近建筑物受落石沖擊或溝谷處泥石流沖泄的障墻時(shí)，應(yīng)在填石塊或者裝土的土物填充袋。箱斷面宜呈梯形，并應(yīng)采用身子捆扎。障墻的結(jié)構(gòu)，障墻底部設(shè)石塊粗面墊層，墻體應(yīng)有足夠抗滑穩(wěn)定性，應(yīng)有足夠的排水能力，必要時(shí)應(yīng)在水出流處設(shè)置消能。在沙漠地帶流沙或還冷風(fēng)雪地帶可采用土工合成材料固沙。并應(yīng)在樁排上固定土工網(wǎng)，形成長(zhǎng)距離的防護(hù)墻。土工網(wǎng)應(yīng)有一定耐久性。7總結(jié)總的來說土木工程學(xué)科是一門古老的學(xué)科，它已經(jīng)取得了巨大的成就，未來的土木工程學(xué)科一定在人們的生活中占據(jù)更重要地位。因?yàn)榈厍颦h(huán)境的日益惡化，人口數(shù)量的不斷增加，人們?yōu)榱松?，為了?zhēng)取更舒適的生存環(huán)境，必將更加重視土木工程。在不久的將來，一些重大項(xiàng)目將會(huì)陸續(xù)興建，插入云霄的摩天大樓，橫跨大洋的橋梁，更加方便的交通將不是夢(mèng)想?？萍嫉陌l(fā)展，以及地球不斷惡化的環(huán)境必將促使土木工程向太空和海洋發(fā)展，為人類提供更廣闊的生存空間。近年來工程材料主要是鋼筋，混凝土，木材和磚材，在未來，傳統(tǒng)材料將得到改觀，一些全新的更加適合建筑的材料將問世，尤其是化學(xué)合成材料將推動(dòng)建筑走向更高點(diǎn)。同時(shí)，設(shè)計(jì)方法的精確化，設(shè)計(jì)工作的自動(dòng)化，信息和智能化技術(shù)的全面引入，將會(huì)使人們有一個(gè)更加舒適的居住環(huán)境。一句話，理論的發(fā)展，新材料的出現(xiàn)，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，高新技術(shù)的引入等都將使土木工程有一個(gè)新的飛躍總的來說土木工學(xué)科是一門古老的學(xué)科，它已經(jīng)取得了巨大的成就，未來的土木工程學(xué)科一定在人們的生活中占據(jù)更重要地位。因?yàn)榈厍颦h(huán)境的日益惡