#土工膜#土工膜是一種由高聚物製成的工程防滲材料,已廣泛應用於防滲工程中。它在防洪和應急救援工程中的廣泛應用和有效性引起了工程技術人員的極大關注。固體廢物的填埋一般是利用山體和挖掘出來的礦山進行填埋防滲。垃圾填埋場的防滲層上埋有上千噸的垃圾,一般採用上述厚度的防滲膜,寬度應大於6米,以減少焊縫。實踐證明,填埋場70%的滲漏發生在焊接接頭處。斜坡上可以使用粗糙的土工膜,以增加摩擦係數,最大化可用體積。HDPE土工膜具有抗老化、抗紫外線、抗分解能力,可裸用。該材料的使用壽命可達50-70年,為環境防滲提供了一種良好的材料,保證了對植物根系的抗性——高密度聚乙烯土工膜具有優異的耐穿刺性,能夠抵抗大多數植物根系。
在工程中,土工膜焊接質量和焊縫力學性能是保證整個防滲結構可靠性的關鍵控制點。目前土工膜的接頭連接方式應符合《聚乙烯土工膜防滲工程技術規範》的要求。連接方式如下:搭接,搭接寬度應大於15cm(但防滲效果不是很好);熱焊時,焊縫搭接寬度不得小於5釐米(不建議塗膠,長時間浸泡易開膠,防滲效果差)。因此,工程接頭連接常採用熱焊。
(1)選用0.25mm、0.35mm、0.5mm、0.75mm、1.00mm、1.50mm、2.00mm不同厚度的HDPE土工膜作為試驗材料。
(2)對土工膜焊縫進行充氣試驗,選擇五個試驗組:①充氣壓力為0.1兆帕,充氣時間為3分鐘;②充氣壓力為0.1MPa,充氣時間為10分鐘;③充氣壓力0.2兆帕,充氣時間3分鐘;④充氣壓力為0.2MPa,充氣時間為10分鐘;⑤無通貨膨脹。
(3)對高密度聚乙烯土工膜基材進行拉伸試驗,獲得其屈服強度。對各試驗組的高密度聚乙烯土工膜焊縫進行了剪切試驗和剝離試驗,得到了它們的剪切強度和剝離強度。
(4)焊縫效率定義如下:焊縫效率1=焊縫剪切強度/原材料屈服強度;接頭效率2=焊縫剝離強度/原材料屈服強度。
土工膜拼接採用自動爬焊機熱熔焊接。由於焊接時氣溫會發生變化,所以焊接溫度和焊工的行走速度可以根據氣溫和焊接表面情況隨時調整。本次試驗溫度控制在250~450℃,行走速度控制在2~2.5m/min。焊接過程中和焊後2h內,焊接面不承受任何拉力,防止焊接面移動和錯位。
土工膜焊縫剪切試驗基本等同於拉伸試驗。為了與焊縫強度進行比較,本文還採用寬度為50mm的帶狀拉伸,用長度為100mm的夾具將試樣兩端固定,並繪製應力-應變曲線,分別記錄土工膜焊縫的屈服強度、屈服伸長率、斷裂強度和斷裂伸長率,並製作五組試樣進行平均。與拉伸試驗不同,土工膜焊縫的剪切試驗只是土工膜夾在中間的焊縫。主要區別在於觀察和記錄樣品的失效場景,如原材料斷裂、焊縫滑移等。本試驗由微機控制的電子萬能試驗機操作,按照土工合成材料試驗規範的有關規定進行。
土工膜焊縫剝離試驗是將樣品安裝在試驗機上,以50毫米/分鐘的速度拉伸,直到樣品完全剝離,記錄最大剝離力,觀察並記錄樣品的失效現象,無論材料是否損壞或剝離。本試驗由微機控制的電子萬能試驗機操作,按照土工合成材料試驗規範的有關規定進行。
實驗結論是,在土工膜接縫熱焊條件下,所有試驗組的接縫效率1和接縫效率2均小於1,接縫效率1和接縫效率2隨著土工膜厚度的增加而增加,曲線趨勢相對一致。接頭效率1最高為0.99,最低為0.85。接頭效率2最大為0.86,最小為0.37。熱焊法使土工膜焊縫質量穩定。
土工膜接縫採用熱焊焊接時,接縫效率1在0.25~0.75mm厚度範圍內對抗壓強度影響較大,與此成反比,對時間影響不大,在0.75~2.0mm厚度範圍內相似。
土工膜焊接效率2與充氣時間和充氣壓力成反比,在0.25~1.00mm厚度範圍內影響較大,在1.00~2.00mm厚度範圍內影響不大。