土工合成材料的原料、制造技术和市场应用

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土工合成材料的原料、制造技术和市场应用

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一、使用原料篇

1.高强度高模量纤维　聚酯

高强度高模量纤维一般指拉伸断裂强度大于2Gpa、拉伸模量大于100Gpa的纤维。除芳纶纤维外，高强度聚酯纤维及其纱线的密度大于水，具有优异的强度、模量和低蠕变性能，和大多数土壤环境配伍性好。与普通聚酯为原料生产的涤纶长丝不同，高强高模量涤纶工业丝具有较高的结晶度、较大的晶粒尺寸和较高的取向度。

2.可降解高聚物材料　PBST

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PBST共聚酯是聚丁二酸二醇-共-对苯二甲酸丁二醇酯的简称。聚丁二酸丁二醇酯（PBS）具有良好的物理机械性能和生物降解性能，但是熔点较低，较大程度的限制其在纺织领域的应用；对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）物理机械性能优良，熔点较高，已被广泛应用于纺织服装方面，但是其较差的生物降解性能给环境带来了严重污染。PBST是两者优势的结合物。

已有研究表明，水和脂肪酶可分别对PBST产生水解和酶解。在堆埋情况下，PBST在100d碳链降解度大于67%。

3.可降解天然生物质材料　黄麻

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黄麻是最廉价的高强高膜天然纤维，我国是世界第三大黄麻制品生产国。黄麻的自然纤维特性能调节改善土壤温度条件，从而有效的促进植物生长发育。同时，黄麻土工布的覆盖及降解，减少了土壤粘粒流失。应用研究表明，黄麻纤维具有增加土壤团粒结构及土壤肥力的作用，这是人工合成材料所无法比拟的。

4.无机矿物纤维　玻璃纤维

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玻璃纤维土工合成布具有加固土壤、土壤层的分离、过滤土壤、可控制的排放、可控制的服饰、能形成土壤的湿屏障等功能。目前，土工格栅大量用于土壤、堤防的稳定材料，土木工程的支撑材料，抗腐蚀屏障材料以及保护墙体的建设中，但是它们目前还没有广泛应用于建筑材料、地下铺垫材料，如混凝土、沥青公路等。

5.金属纤维　不锈钢纤维

不锈钢纤维属于金属纤维，具有良好的导电性，具备作为EKG点击的条件，而且既可以作为电极又可以作为反滤层。将来或许可以采用“水刺+热轧”的方法提高不锈钢水刺布的导电性。在今后的研究中，可以尝试使用不锈钢纤维长丝，或者通过其他加工方法，例如热轧等来增加纤维之间的接触，增加其导电性。

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二、制造技术篇

1.GCL复合固结技术

GCL是一种环境友好型刚渗透复合材料，由三层材料组成：针刺土工布、钠基膨润土和聚丙烯编织布。固结技术采用针刺法加固，通过刺针将非织造土工布中的纤维穿过钠基膨润土层嵌入到底层的聚丙烯编织布内，形成销钉状的锚固机构，从而将膨润土锁接在两层土工布之间。计算机布针与针刺邢台控制技术，良好固定膨润土颗粒，自愈性好。

2.幅宽膜布热复合技术

目前，国内用的复合土工膜生产设备为红外线热负荷装置，通过红外的作用将其加热到一定温度软化，借助外力作用将薄膜和土工布叠合。如今，防渗透材料的复合土工膜开始向着宽门幅的方向发展。为保证复合质量，要求复合装置横向上的温度偏差小于±1.5℃、恒张力控制技术。

3.纤网均匀度、织物孔径控制技术

非织造加工工艺可以概括为两个工序：成网和加固。成网过程中铺就均匀的纤维网是保证经后道加固后获得高性能的制品的关键。鉴于成网的重要性，有必要通过计算机等技术开发相关应用，控制纤维网的均匀度及牵伸技术。为满足重大工程的需要，通过在生产过程中控制织物孔径，获得不同等效的土工布。该技术国内为空白。

4.压电材料型土工布

具有正压电效应的压电材料可以作为传感传感原件，测量结构的变形或受力；具有逆压电效应的压电材料可以作为驱动材料，在结构中产生变形或应力，可以用于铁路、桥梁、环境工程远程控制与检测。

三、重点应用领域篇

1.高速铁路建设

目前，中国高速铁路是全世界高铁运营里程最长、在建规模最大的国家，同时也是世界上高速铁路发展最快的国家之一。按照国家中长期铁路网规划，到2020年，中国铁路营业里程将达到12万公里以上。其中，新建高速铁路将达到1.6万公里以上，加上其他新建铁路和既有线提速线路，中国铁路快速客运网将达到5万公里以上，链接所有省会城市和50万人口以上城市。

2.垃圾填埋场应用

目前，我国固体生活垃圾、工业固体正以每年8.98%的速度增长，兴建生活垃圾填埋场是处理这一问题最有效的方式。国内最大的垃圾填埋场是广州兴丰垃圾填埋场，日处理生活垃圾约7000吨左右。如今，中国城市化建设进程非常快，每个城市至少需要一个垃圾填埋场。随之而来的就是需要建造大量的垃圾填埋场，土工合成材料的用量是相当可观的。

3.海洋工程

据统计，近20年来，国内海洋中海岛消失的速快非常快：浙江省的海岛减少了200多个，辽宁省减少48个，河北省海岛消失60个，海南省海岛消失51个。可见，海岛的保护工程具有重要的政治和经济必要性。

4.水利建设

水利工程需要修建坝、堤、渠道、渡漕、筏道、鱼道等不同类型的水工建筑物，以实现其目标。自2011年以来，国家高度重视水利工作，投资达4000亿元。重点是大力发展水电，优化发展火电，适当发展核电站，积极发展新能源。

5.农业设施建设

农业基础设施建设一般包括农田水利建设，农产品流通重点设施建设等。随着我国城镇化进程的加快，人口结构发生变化，因而迫切需要提高农村基础设施，尤其是农电水利建设等的使用效率，以保证农业生产。