技术干货 | 土工布的原料、类型及生产工艺

更新日期:2018-04-27 16:46:03 星期五
摘要:

土工合成材料作为一种新型的岩土工程材料,可以天然或人工合成聚合物(塑料、化纤、合成橡胶等)为原料,制成各种类型的产品,置于土体内部、表面或各层土体之间,发挥加强(加固)或保护土体的作用。

 

土工布的应用示例

目前,土工布己经广泛应用于公路、铁路、水利、电力、建筑、海港、采矿、军工、环保等工程的各个领域。土工合成材料的主要品种有土工织物、土工格栅、土工网、土工膜、土工格室、土工复合材料、土工合成材料膨润土垫(GCL)、土工管、土工泡沫等。工程应用上可单独使用土工布,也可与土工格栅、土工膜、土工网等其他土工合成材料复合后使用。

 

土工布用于道路建设

 

土工布用于堤坝防护

 

土工布用于防治水土流失

土工布原料

目前土工布原料主要以合成纤维为主,应用最普遍的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好,具有优良的韧度和蠕变特性,熔点高、耐高温、耐老化,生产工艺成熟、市场占有率高。缺点是疏水性差、用于保温材料时容易积存冷凝水,低温下性能差、易玻璃化、强度降低,对酸、碱的耐抗性较差。

 

聚酯纤维样品

聚丙烯纤维弹性好、瞬间弹性恢复优于聚酯纤维;耐酸碱性、耐磨性、耐霉变、耐低温性能优良;具有很好的疏水性和芯吸性能,能使水分沿纤维轴向传递到外层表面;密度小、仅为聚酯纤维的66%,经多次牵伸可以得到结构紧密、性能优越的细旦纤维,再配合加固过程可使其强度更加优越。缺点是不耐高温、软化点为130~160℃,耐光性差、在日光下易于老化分解,但可以通过添加紫外线吸收剂等助剂使其具备抗紫外线性能。

 

聚丙烯纤维样品

非织造土工布的原料除采用以上纤维外,还可采用黄麻纤维、聚乙烯纤维、聚乳酸(PLA) 纤维等。天然纤维和特种纤维已逐步进入土工布各个应用领域,如天然纤维(黄麻、椰子壳纤维、竹浆纤维等)在路基、排水、护岸、控制土壤侵蚀等领域都有应用。

土工布类型

土工织物是以聚合物纤维为原料通过热压针刺、胶结、编织而成的透水性土工合成材料,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(经编法、缝编法)等生产工艺生产的产品。

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)等生产工艺生产的产品。

织造型土工布最先推出,但是有造价高、功能较差等局限性,20世纪60年代末期非织造型土工布推出,我国在80年代初期开始应用该材料于工程实体中。随着针刺非织造、纺粘非织造工艺的推广,使非织造型土工布应用领域较织造型土工布更为广泛,得到快速发展,我国已发展成为世界非织造布生产大国,并逐步迈向生产强国。

非织造型土工布生产工艺

 

非织造纺粘工艺

相对于织造土工布,非织造土工布生产工序较少,生产效率较高、生产成本低,同时能制成较宽幅制品,因此近年来非织造土工布发展迅速。按成网方法的不同,常见的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。

 

欧瑞康纽马格纺粘生产系统

长丝纺粘针刺技术是将聚合物加热熔融,纺成连续的长丝束,经气流牵伸,赋予纤维强力,不规则地铺放在传送带上形成纤网,当长丝束还未完全凝固时,用针刺法加固后一步法成形的非织造技术。这种技术工艺流程短、产量高,生产出的土工布在同等规格条件下抗拉强度、撕裂强度、断裂伸长以及纵横向比等性能均比短纤维针刺土工布优越得多,适用于增强和加固等工程应用。但纺粘针刺工艺设备投资大,成网均匀度、产品变换的灵活性差,不适合小批量、多品种的生产。

短纤针刺技术是通过聚合物加热熔融、纺丝、牵伸、卷曲定形、切断、打包制成短纤维材料,以及短纤维开清、梳理、铺网、针刺固结成布两步法成形的非织造技术,该产品厚度大、密度高、结构蓬松,吸水和透水性能好,抗形变能力强,尤其适合做反过滤材料。针刺法非织造布工艺流程短,运用原料品种多,设备结构简单,一次性投资少,因此以短纤针刺加工的土工布是我国目前用量最大的非织造土工布。