制造土工膜時(shí)還需要滲入一定量的添加劑,在不改變材料基本特性的情況下,改善其基本力學(xué)性能、抗環(huán)境影響性能和降低成本。瀝青類薄膜常用的添加料主要有填料和纖維,有時(shí)摻入一定的彈性物質(zhì)。填料加細(xì)粒礦粉,常用的有石灰粉、滑石粉、云母、粉煤灰、石墨等。摻量為瀝青與礦粉總重的60%以內(nèi),一般為30%。添料的作用在于增加膜的勁度,還可降低成本;纖維一般用石棉或玻璃絲,其作用是增加膜的強(qiáng)度。彈性物質(zhì)常采用再生橡膠等,摻量一般為5%~15%,其作用是改善膜的物理性質(zhì)或增強(qiáng)抗裂能力。
聚合物類薄膜的添加料有填料、纖維、改性劑、增塑劑、炭墨、抗氧化劑、穩(wěn)定劑、殺菌劑。填料為上述各種礦粉。常用的纖維有玻璃絲、聚脂或尼龍短纖維等。這兩種摻料的作用與瀝青類相同,其他摻料各有不同的作用。改性劑是在膜的制作過程中使混合料硬化或軟化;增塑劑用于增加膜的柔性;炭黑增加膜的抗紫外線和臭氧等的老化作用,并在制作過程中使混合物保持穩(wěn)定;殺菌劑用于防止菌類微生物對(duì)聚合物薄膜的侵蝕。
土工材料在水利防滲工程中應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn):土工膜是一種柔性防滲材料,具有可靠地防滲功能,具有結(jié)構(gòu)簡單,施工方便,防滲效果好,節(jié)省工程造價(jià),加快工期等顯著優(yōu)點(diǎn),土工材料是柔性材料,在力學(xué)上它還能夠改善堤壩本身的結(jié)構(gòu)性能,當(dāng)壩體承受拉應(yīng)力時(shí),由于它有較高的抗拉強(qiáng)度,故可承擔(dān)土體的部分拉應(yīng)力,從而抑制土體的應(yīng)變,對(duì)堤壩的豎向沉降量小,對(duì)堤壩水平位移起著一定的抑制作用,可改變堤壩的滲透路徑,使堤壩內(nèi)應(yīng)力應(yīng)變隨之發(fā)生改變,引起應(yīng)力的重新調(diào)整,使小主應(yīng)力有較大改變,而大主應(yīng)力變化較小。
土工合成材料在我國公路工程中的應(yīng)用雖然只有十幾年的歷史,但由于其施工方便、造價(jià)低廉,效果明顯,技術(shù)可行等優(yōu)點(diǎn),因而得到了迅速的發(fā)展,已大量應(yīng)用于路橋工程的各種場合。但對(duì)土工合成材料在工程中經(jīng)常性檢查、維護(hù)做的不夠,對(duì)工作狀況進(jìn)行原位觀測更為少見,對(duì)使用經(jīng)驗(yàn)性進(jìn)行總結(jié),提高到理性的高度還做的很少,理論大大落后于實(shí)踐的狀況尚未從根本上改變。根據(jù)土工材料的工作機(jī)理、材料的特性、工程的邊界條件和破壞模式,針對(duì)使用土工材料的建筑物的設(shè)計(jì)計(jì)算和分析方法還有待于進(jìn)一步研究。隨著土工合成材料的性能不斷完善和劃等號(hào)需要的不斷增長,土工合成材料將會(huì)更廣泛的應(yīng)用的工程的各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中去,成為工程中不可缺少的材料。
土工膜的類型大體可分為如下幾類:
(1)現(xiàn)場制成的非加筋土工薄膜:現(xiàn)場非加筋土工薄膜即是在工地防滲面現(xiàn)場(土體或混凝土表面)噴涂一層熱的或冷的粘性材料,常用材料是瀝青、瀝青和彈性材料混合物及其他聚合物(如聚氨基甲酸脂)。這種土工薄膜的主要優(yōu)點(diǎn)是不存在拼接的問題,價(jià)格低,但厚度較厚,約3~7.5mm。
(2)現(xiàn)場制成的加筋土工薄膜:現(xiàn)場加筋土工薄膜是在現(xiàn)場將一層織物先鋪設(shè)在需要施工的防滲面上,然后在織物上噴涂一層熱的或冷的粘性材料,使透水性很低的粘性材料浸漬在織物的表層,以形成整體性的防滲薄膜。所用的粘性材料與上述di一種土工薄膜相同。起加筋作用的織物,早期主要為玻璃纖維布,現(xiàn)大多使用針刺無紡?fù)凉た椢铩_@種土工薄膜的典型厚度為3~7.5mm。
(3)工廠預(yù)制非加筋土工薄膜:預(yù)制非加筋土工薄膜使用聚合物、彈性體以及低分子材料通過滾壓和擠壓工藝制成,是一種沒有任何織物加筋的均質(zhì)薄膜。其典型厚度為0.25~4mm(擠壓工藝)和0.25~2mm(滾壓工藝)。
(4)工廠預(yù)制復(fù)合土工膜:預(yù)制復(fù)合土工膜是將土工織物通過滾壓或噴涂使表面浸漬或粘合一層聚合物薄膜,應(yīng)用 較多的是非織造針刺土工織物,其單位面積質(zhì)量一般為200~600g/m2 。復(fù)合土工膜在工廠制造時(shí)可以有兩種方法,一是將織物和膜共同壓成;另外根據(jù)工程的質(zhì)量也可在織物上涂抹聚合物以形成二層(俗稱一布一膜)、三層(二布一膜)、五層(三布二膜)的復(fù)合土工膜。