复合土工膜结构与性能的研究

摘要

复合土工膜是由土工织物或其它材料与土工膜(聚乙烯、聚氯乙烯、氯丁橡胶等膜材)结合而成的不透水材料。随着人类工业化的进程，复合土工膜的应用范围越来越广泛，涉及水利、公路、铁路、桥梁、垃圾填埋场、园林绿化、屋顶绿化及集雨工程。工程应用人员对复合土工膜的研究主要集中在其使用范围及铺设方法上，没有形成精细的产品开发理论，不能制取指定质量的产品。因此加强对其结构与性能的研究是必要的，本作品就是在此背景下提出的。 本课题从材料结构入手，研究复合土工膜的工程使用性能，建立了结构-性能的对应关系。提出了“膜-基复合过渡区”的概念，认为是复合土工膜中重要的结构形式。应用电镜、热分析等技术对复合土工膜的微观结构(横截面结构、平面区域结构、纤维与膜材之间的界面、膜材的结晶结构等)进行研究，阐述了在膜-基复合过渡区中具有的“膜包纤维”微结构。 引入“剥离强度”的概念，比较直观地表征复合土工膜微观结构，反映“膜-基复合过渡区”的优劣。分析影响复合土工膜结构优劣、性能优劣的因素(复合温度、复合压力、复合时间)，建立模型，用来描述其力学性能、抗渗性能，为生产指定质量的复合土工膜打下理论基础。 通过分析三种相同原料、不同生产工艺的复合土工膜的力学性能、抗渗性能，得出复合土工膜结构-剥离强度-性能之间的粗略关系。研究分析基布、膜材、复合土工膜力学性能，设计一个模量公式，初步建立三者之间的力学关系。定义基布、膜材和复合土工膜的重量分数γ，预测一组基布和膜材复合后的最大抗拉载荷；定义膜-基贡献率β，修正预测值与实测值之间的差异，而这种差异来源于复合工艺的不同。复合温度太高、复合压力过大，或是生产的速度太慢致使膜材吸收大量的热量，会导致力学性能下降。 另外，复合工艺对抗渗性能的影响更明显。复合温度越高，剥离强度越大，膜材包埋纤维越多越深，抗渗性能越差；压辊压力越大，剥离强度越大，纤维嵌膜越深，抗渗性能越差；复合时间越长，剥离强度越大，膜材损伤结构越多，抗渗性能越差。并通过权威的水利实验——垂直抗渗实验、胀破实验，印证得到的规律的正确性。 总之，通过本课题能够建立复合土工膜的结构理论，为复合土工膜性能量化提供理论基础，从而指导高质量的复合土工膜的生产，为我国的基本建设(水利、交通、防洪等)做出贡献。

目录

文摘

英文文摘

1绪论

2复合土工膜应用性能的模型

3结构观察与分析

4剥离强度

5复合土工膜力学性能

6复合土工膜的抗渗性能

7结论及展望

参考文献

附录

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