盲溝又稱暗溝、暗渠等,主要作用是集排土中滲水,以減小地下水壓力,防止土體和建筑物因滲透變形而造成破壞( 隨著高分子材料的發(fā)展,國(guó)外在!" 世紀(jì)/" 年代開發(fā)出的塑料盲溝克服了傳統(tǒng)盲溝表面開孔率低、抗壓強(qiáng)度小、耐久性差、施工不便等缺點(diǎn),因而在土木、水利、礦山、環(huán)境保護(hù)等建設(shè)項(xiàng)目的地下集排水工程中得到迅速推廣( 河海大學(xué)于!" 世紀(jì)’" 年代中期在國(guó)內(nèi)率先開展了塑料盲溝的研制工作,并在%" 年代初研制出國(guó)內(nèi)第一代產(chǎn)品( 目前,國(guó)內(nèi)已可批量生產(chǎn)塑料盲溝,產(chǎn)品有十多個(gè)品種( 國(guó)內(nèi)的一些重點(diǎn)工程,如:寧靖鹽高速公路、福寧高速公路、廣州地鐵、上海港地基處理工程等都大量應(yīng)用了塑料盲溝,并取得預(yù)期的效果(
1、塑料盲溝的材料、形式和特性
1.1材料
塑料盲溝由塑料芯體和外包土工布濾膜兩種材料構(gòu)成( 塑料芯體以聚丙烯(00)、聚乙烯(01)為主要原料,經(jīng)過配方改性,由擠塑機(jī)擠壓出細(xì)的塑料絲束,由成型裝置將塑料絲打亂并在結(jié)點(diǎn)上熔接,形成絲瓜絡(luò)式的結(jié)構(gòu)塑料芯體的作用是支撐透水濾膜,以抵抗外力并形成通水空間( 包裹在芯體外的濾膜由土工布制成,一般用短纖針刺土工布或長(zhǎng)絲熱粘土工布,重量為%" 2 !&" 3 4 5!,也可用尼龍絲網(wǎng),這由設(shè)計(jì)人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)情況選用。
1.2形式
目前國(guó)內(nèi)可生產(chǎn)的塑料盲溝有. 種形式:矩形、中空矩形、雙中空矩形、圓形、中空?qǐng)A形、多孔圓形( 一般來說,中空型和多孔型的塑料盲溝空隙率大、排水性較好,而矩形、圓形塑料盲溝的耐壓性能較好,可根據(jù)工程耐壓和排水要求選用。
1.3工程特性
塑料盲溝的材料和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了它具有以下的工程特性:
表面開孔率高,集水性能強(qiáng)( 芯體表面彎曲的塑料絲起到以點(diǎn)支撐透水濾膜的作用,就像用細(xì)棍支撐帳篷一樣,用很少的支點(diǎn)支撐濾膜,將盲溝芯體表面不透水部分減少到最低程度,因而塑料盲溝的表面開孔率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它傳統(tǒng)盲溝,集水性能強(qiáng)??障堵蚀螅潘院? 塑料盲溝芯體外形象絲瓜絡(luò),塑料絲之間空隙較大,芯體中間還可做成多孔狀或中空狀,因空隙率大,所以水流阻力小,排水性好耐壓性好( 塑料盲溝立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)中的桁架結(jié)構(gòu)原理類似,具有良好的耐壓性,可承受各個(gè)方向壓力,即使超載壓力將材料壓扁,也僅減少了通水空間,并不會(huì)使排水功能完全失效!
柔韌性好,適應(yīng)土體變形能力強(qiáng)! 塑料盲溝具有較好的柔韌性,能適應(yīng)周圍土體的變形,不會(huì)因超載、地基變形、不均勻沉降等原因而斷裂,避免了傳統(tǒng)盲溝因上述原因而造成的集排水失效的事故!重量輕、施工方便! 塑料盲溝的主要原料是聚丙烯,密度小,產(chǎn)品空隙率大、重量輕,現(xiàn)場(chǎng)施工安裝十分方便,工人勞動(dòng)強(qiáng)度低,施工效率高!
塑料盲溝的性能指標(biāo)
塑料盲溝是由立體網(wǎng)狀的塑料芯體和外包土工布濾膜復(fù)合而成,其性能指標(biāo)應(yīng)由塑料芯體和土工布濾膜兩部分構(gòu)成! 土工布的性能研究已相對(duì)成熟,試驗(yàn)方法已有相應(yīng)的國(guó)際、國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)可供參照! 塑料盲溝芯體是一種新型結(jié)構(gòu)材料,主要功能是集水、排水,同時(shí)還會(huì)有耐壓、耐久性等要求,因此塑料盲溝芯體的性能指標(biāo)為:?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度質(zhì)量、外形尺寸、表面開孔率、空隙率、通水量、抗壓強(qiáng)度、耐久性等! 單位長(zhǎng)度質(zhì)量、外形尺寸是物理性能指標(biāo),比較簡(jiǎn)單,這里不作介紹!
表面開孔率
表面開孔率是指盲溝材料表面開孔的面積與表面積之比率,是反映塑料盲溝材料集水能力的一項(xiàng)重要水力學(xué)性能指標(biāo)! 一般來說表面開孔率越大,用于支撐土工布濾膜的部分就越少,阻擋進(jìn)水的部分就越少,集水性能越好! 對(duì)于有孔管、網(wǎng)狀樹脂管等比較規(guī)則的材料,表面開孔率容易計(jì)算,將開孔的面積除以表面積即可! 而塑料盲溝表面開孔形狀和位置都不很規(guī)則,因此表面開孔率比較難以得出,目前還沒有統(tǒng)一的試驗(yàn)方法! 對(duì)于矩形塑料盲溝可采用近似的方法:將一定大小的矩形塑料盲溝放在計(jì)算機(jī)掃描儀上掃描,得到一張平面掃描圖,用面積測(cè)量?jī)x測(cè)量出表面開孔部分的面積,用表面開孔部分的面積除以總面積,這樣就近似得到塑料盲溝的表面開孔率!
表1是幾種常見盲溝材料表面開孔率的比較,可見塑料盲溝的表面開孔率在80%~90%之間,是各種盲溝材料中最高的,因而塑料盲溝材料的集水性能最好!
$#$ 空隙率
塑料盲溝的空隙率是指空隙體積與總體積的比率,是反映塑料盲溝集排水性能和抗壓性能的一項(xiàng)指標(biāo),塑料盲溝的空隙率與排水能力、抗壓強(qiáng)度密切相關(guān), 一般來說空隙率大則排水性能好,但抗壓強(qiáng)度要低一些,反之亦然# 目前生產(chǎn)的塑料盲溝主要有普通型、中空型和多孔型3 種,普通型塑料盲溝的空隙率在90%"左右,中空型和多孔型塑料盲溝的空隙率達(dá)到-%"以上# 空隙率可通過稱重試驗(yàn)和計(jì)算求得,空隙率
式中:m———塑料盲溝質(zhì)量,3;g———塑料盲溝原材料密度,3 " .+;(———塑料盲溝的截面積,.*;)———試件長(zhǎng)
度,盲溝質(zhì)量通過稱重試驗(yàn)確定,!可借比重瓶測(cè)定,無測(cè)定值時(shí)可通過查表確定# 從表* 可見國(guó)產(chǎn)塑料盲溝的空隙率$ 在,*" & -*"之間#
2.3通水量
通水量是指塑料盲溝在一定條件下,單位時(shí)間內(nèi)能夠通過的水量,是反映塑料盲溝排水能力的水力學(xué)性能指標(biāo), 塑料盲溝的通水量與其截面尺寸、結(jié)構(gòu)形式、空隙率等有關(guān),每種型號(hào)塑料盲溝的通水能力都各不相同,因此需要根據(jù)通水試驗(yàn)確定,塑料盲溝通水量試驗(yàn)裝置如圖$ 所示# 該裝置由鋼板水庫、試樣安裝部分、平水室、消浪柵、量水堰、回水槽等組成,用銦鋼尺測(cè)量測(cè)壓管水頭,用直角三角形薄壁量水堰測(cè)量塑料盲溝內(nèi)過水流量! 量水堰高!"#$%,寬!"&!%! 堰上水頭用經(jīng)過檢定的測(cè)針測(cè)量,流量" ’ #$( % ),其中# 為量水堰的系數(shù)!根據(jù)該量水堰的特點(diǎn),選用日本沼知、黑川、淵澤經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算該系數(shù):
塑料盲溝的耐久性主要是指對(duì)紫外線("#)輻射、溫度變化、化學(xué)與生物侵蝕、干濕變化、凍融變化等外界因素的抗御能力,主要取決于產(chǎn)品所采用的原料和使用的環(huán)境! 塑料盲溝的原料主要為聚丙烯和各種添加劑,聚丙烯本身抗紫外線輻射能力較差,但通過改變材料的配方,添加抗老化劑,可大大增加塑料盲溝的耐久性! 塑料盲溝一般埋在地下,受紫外線、氣溫變化等的影響通常較小! 因此,配方良好的塑料盲溝在通常的使用環(huán)境下具有較好的耐久性!
結(jié)語
塑料盲溝是國(guó)內(nèi)市場(chǎng)新近出現(xiàn)的一種土工合成材料,由于其具有許多優(yōu)點(diǎn),因而逐漸為大家所認(rèn)識(shí)、接
受,應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大,有取代傳統(tǒng)盲溝的趨勢(shì)! 由于該新材料在國(guó)內(nèi)應(yīng)用的時(shí)間不長(zhǎng),相應(yīng)的研究成果亦不
豐富,筆者認(rèn)為以下一些問題還有待進(jìn)一步研究:表面開孔率的試驗(yàn)方法;抗壓蠕變性能;彎曲性能;耐久性!
參考文獻(xiàn):
《土工合成材料工程應(yīng)用手冊(cè)》編寫委員會(huì)! 土工合成材料工程應(yīng)用手冊(cè)[%]! 第& 版! 北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社
吳福生,張樹奎,劉家豪! 塑料盲溝水力性能試驗(yàn)