復(fù)合土工膜結(jié)構(gòu)與性能的研究.pdf

1、復(fù)合土工膜是由土工織物或其它材料與土工膜(聚乙烯、聚氯乙烯、氯丁橡膠等膜材)結(jié)合而成的不透水材料。隨著人類工業(yè)化的進程，復(fù)合土工膜的應(yīng)用范圍越來越廣泛，涉及水利、公路、鐵路、橋梁、垃圾填埋場、園林綠化、屋頂綠化及集雨工程。工程應(yīng)用人員對復(fù)合土工膜的研究主要集中在其使用范圍及鋪設(shè)方法上，沒有形成精細的產(chǎn)品開發(fā)理論，不能制取指定質(zhì)量的產(chǎn)品。因此加強對其結(jié)構(gòu)與性能的研究是必要的，本作品就是在此背景下提出的。 本課題從材料結(jié)構(gòu)入手，研究

2、復(fù)合土工膜的工程使用性能，建立了結(jié)構(gòu)-性能的對應(yīng)關(guān)系。提出了“膜-基復(fù)合過渡區(qū)”的概念，認為是復(fù)合土工膜中重要的結(jié)構(gòu)形式。應(yīng)用電鏡、熱分析等技術(shù)對復(fù)合土工膜的微觀結(jié)構(gòu)(橫截面結(jié)構(gòu)、平面區(qū)域結(jié)構(gòu)、纖維與膜材之間的界面、膜材的結(jié)晶結(jié)構(gòu)等)進行研究，闡述了在膜-基復(fù)合過渡區(qū)中具有的“膜包纖維”微結(jié)構(gòu)。 引入“剝離強度”的概念，比較直觀地表征復(fù)合土工膜微觀結(jié)構(gòu)，反映“膜-基復(fù)合過渡區(qū)”的優(yōu)劣。分析影響復(fù)合土工膜結(jié)構(gòu)優(yōu)劣、性能優(yōu)劣的因素(

3、復(fù)合溫度、復(fù)合壓力、復(fù)合時間)，建立模型，用來描述其力學(xué)性能、抗?jié)B性能，為生產(chǎn)指定質(zhì)量的復(fù)合土工膜打下理論基礎(chǔ)。 通過分析三種相同原料、不同生產(chǎn)工藝的復(fù)合土工膜的力學(xué)性能、抗?jié)B性能，得出復(fù)合土工膜結(jié)構(gòu)-剝離強度-性能之間的粗略關(guān)系。研究分析基布、膜材、復(fù)合土工膜力學(xué)性能，設(shè)計一個模量公式，初步建立三者之間的力學(xué)關(guān)系。定義基布、膜材和復(fù)合土工膜的重量分數(shù)γ，預(yù)測一組基布和膜材復(fù)合后的最大抗拉載荷；定義膜-基貢獻率β，修正預(yù)測值與實

4、測值之間的差異，而這種差異來源于復(fù)合工藝的不同。復(fù)合溫度太高、復(fù)合壓力過大，或是生產(chǎn)的速度太慢致使膜材吸收大量的熱量，會導(dǎo)致力學(xué)性能下降。 另外，復(fù)合工藝對抗?jié)B性能的影響更明顯。復(fù)合溫度越高，剝離強度越大，膜材包埋纖維越多越深，抗?jié)B性能越差；壓輥壓力越大，剝離強度越大，纖維嵌膜越深，抗?jié)B性能越差；復(fù)合時間越長，剝離強度越大，膜材損傷結(jié)構(gòu)越多，抗?jié)B性能越差。并通過權(quán)威的水利實驗——垂直抗?jié)B實驗、脹破實驗，印證得到的規(guī)律的正確性。