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地工合成材料

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地工布所制的沙袋保护叙尔特岛历史悠久的克利芬德房屋免受暴风雨的侵袭,没有沙袋所保护的两侧堤岸都被风暴给侵蚀。 [1]
地工布沙袋长度约为 20 m,图为昆士兰州人工鱼礁所用的沙袋。 [1]

地工织物是一种多用途的合成产品。通常适用于土木工程的聚合物。其中包括八个主要产品类别:地工布、地工格栅、地工格网、地工膜、地工合成黏土层、地工泡沫块、地工格室和地工复合材料。地工织物的聚合物性质使其适合在需要高耐久性的地面上使用。也可以直接用于暴露的地面上。地工合成材料有多种形式和材料。此产品在土木工程具有广泛的应用,目前用于土木、土力工程交通、地质环境保护、水利和社会开发,包括道路机场铁路路堤挡土结构水库运河水坝侵蚀控制、沉积物控制、垃圾掩埋场采矿业水产养殖业农业

地工合成材料[2]

地工织布

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地工织布是地工合成材料两大类之一。 它们是由聚合物纤维组成的纺织品,而不是棉、羊毛或丝绸等天然纤维。 此种材质不易受到生物降解的影响,不容易被大自然分解。这些合成纤维透过标准纺织机械制成柔性多孔织物,或以随机非织造方式交织在一起。 有的也是针织的。

目前已知地工织物至少运用在100个特定应用领域。但地工织物始终至少具有一下四种功效其中之一:隔离、加固、过滤、排水。

地工格栅

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图为地工格栅用于防止垃圾掩埋场建造时土壤在长而陡的斜坡上滑动。 [1]

地工格栅是地工合成材料中快速崛起的材料。地工格栅与其他使用编织而成的地工合成材料不同,是一种间格较大的聚合性物质。

此产品透过标准的纺织制作方法以聚合物材料制成,或者使用激光或超声波将聚合塑料条黏合在一起。

地工格栅在地工织物中主要负责加固的部分,在土壤受到两个或三个以上的方向受力时可以有良好的抵抗力,使土壤不易变形。

地工格网

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地工格网(Geonets)属于地工合成材料领域的另一个部分。跟先前提到的地工格栅比起来,地工格网的间距通常较小,且编织形状为菱形(与地工格栅的长方形不同)。

此产品是两个或以上聚合塑料条黏合编织而成,形成类似渔网的结构。最常见的类型有双平面或三平面两种。

另外,还有许多不同类型的形状可供选择。例如有表面针状,凹坑或加装塑料尖头的聚合物材料,由聚合物纤维制作的三维地工格网可以用于需要排水的土壤区等。

地工膜

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地工膜属于地工合成材料的另一个领域,其平均销售额甚至大于地工织物。大约1980年代,美国和德国受到当时颁布的固体垃圾掩埋场的政府法规的刺激,而使此产品的销售有大幅度的提升。这些材料本身是相对较薄、不透水的聚合物塑料布,主要用于隔离的材料。例如垃圾掩埋场的地面,为防止垃圾中的有毒物质进入土染造成生态灾害,需要在掩埋处的地面加设地工膜。

地工膜除了用于垃圾掩埋场,也可用于地面蓄水池、运河或其他设施。此产品主要功能也可以作为防止蒸气外漏的屏障(例如用于防止水库蒸发量过大时)。其应用范围很大,除了环境领域外,在土木、交通、水利和私人开发工程(如水厂养殖、农业、采矿等)方面的应用也在迅速增长。

地工皂土毯

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地工皂土毯(缩写为GCL)是聚合物材料和天然土壤的合成。此产品是工厂制造的膨润土,夹在两块地工布之间或黏合在地工膜上。而结合的方法可以透过针刺、缝合或黏合而成。 GCL 常加工于地工膜下。

地工泡沫块

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地工泡棉块是一种聚合物,透过将聚苯乙烯加工成由许多充满闭合孔隙的大型海绵。 地工泡沫块的性质类似未膨胀的聚合材料。 体积大但重量极轻并具有高度的承载力,可以并排或分层堆叠,在许多应用中提供轻质填充,例如使用地工泡沫块代替回填土可以大幅减少运输成本,也不会有开采问题。

地工格室

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地工格室(也称为蜂窝限制系统)是三维蜂窝状蜂窝结构,在填充压实土壤时形成限制系统。由聚合材料挤压成条带,通过超声波串联焊接在一起,条带膨胀形成柔性 3D 蜂窝床垫的坚硬(通常有纹理和穿孔)壁。充满土壤,通过细胞与土壤的相互作用创建了一个新的复合实体。细胞限制减少了土壤颗粒的横向运动,从而保持压实并形成坚硬的床垫,将负载分布在更广泛的区域。由先进聚合物制成的地工格室传统上用于斜坡保护和土保持应用,现在越来越多地采用用于长期道路和铁路荷载支撑。更大的地工格室也由坚硬的地工织物缝制成类似但更大的单元格,用于保护掩体和墙壁。

地工复合材料

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安装地工复合排水管。地工复合排水管通常用于垃圾填埋场封盖系统的陡坡。 [1]

地工复合材料由工厂制造的地工织物、地工格栅、地工网和/或地工膜的组合组成。此外,这四种材料中的任何一种都可以与另一种合成材料(例如变形塑料片或钢缆)甚至与土壤结合。例如,两个表面都有地工织物的地工网或地工间隔物以及由地工织物/膨润土/地工织物夹层组成的 GCL 都是地工复合材料。这一特定类别激发了工程师和制造商的最佳创造性努力。应用领域众多且不断增长。主要功能涵盖了前面讨论的地工合成材料的全部功能:分离、加固、过滤、排水和遏制。

需求与生产

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地工合成材料需求量(百万平方米) [1] ]
地区 2007年 2012年 2017年
北美 923 965 1300
西欧 第668章 615 第725章
亚太 第723章 1200 2330
中美洲和南美洲 124 160 220
东欧洲 248 305 405
非洲/中东 115 155 220
全部的 2801 3400 5200

参考

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  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 Müller, W. W.; Saathoff, F. Geosynthetics in geoenvironmental engineering. Science and Technology of Advanced Materials. 2015, 16 (3): 034605. Bibcode:2015STAdM..16c4605M. PMC 5099829可免费查阅. PMID 27877792. doi:10.1088/1468-6996/16/3/034605. 
  2. ^ Koerner, R. M. Designing With Geosynthetics 6th. Xlibris Publishing Co., 914 pgs. 2012.