土工合成材料的发展历史

土工合成材料在路基加固中的运用与技术探讨1土工合成材料的发展与类别1.1土工合成材料的发展史土工合成材料是通过合成纤维、塑料、合成橡胶和其他聚合物经过加工制造而成的新型材料。

它现在被广泛运用于特殊地基处理中。

土工合成材料是工业发展和建筑需求的产物，始于20世纪50年代。

第一个项目是在水利工程中使用塑料薄膜代替防水材料。

到20世纪50年代末，开始用于海防项目。

20世纪70年代末，土工合成材料在促进非线性材料方面发展迅速，在地质工程领域发挥着重要作用。

在1977年的法国巴黎第一届俄罗斯民间社会会议上，JPGroud称它为“土工布”，并于1986年在维也纳举行的第三届国际土工合成会议上举办。

它被称为“工程革命地质”。

从20世纪60年代中期到70年代末，中国开始利用纺织物，对洪水闸门和洪水进行治理和处理，可谓是第一阶段发展；从20世纪80年代初到80年代中期，土工合成材料在我国水利，铁路，公路，军工，港口，建筑，矿山，冶金，电力等领域逐渐普及这也到了中期发展阶段；20世纪90年代以后，特别是1998年的洪水之后，土工合成材料在国家重要部门的直接关注下又迈出了新的一步。

大规模生产土工合成材料的材料已经出现。

各种工业标准和国家标准相互引入，制作几何材料。

随之而来的是法规的应用，并进入了生态学逐渐成熟的阶段。

1.2土工合成材料原料和类别土工合成材料制成的合成纤维。

由煤，石油和天然气制成的合成纤维的原料。

它们已经成为一个化学过程例如高分子聚合物，然后加工成纤维，带网格，和薄膜。

土工合成材料有着广泛的不同种类的产品。

原料，制造方法和使用各种类型的土工合成材料的列于表1中。

表1土工合成材料的制造方法及用途汇总表序号分类制作方法主要用途 1 编制型土工纤维以单股丝或多股丝经纬线交织，有平纹、斜纹排水、反滤、防护、加筋、隔离等2 无纺型土工纤维热粘法、化学粘法3 条带织物以带状条大孔眼制造加筋强化4 土工网垫以粗硬纤维丝在交点处粘接排水、反滤5 土工格栅以聚丙烯或聚乙烯单向或双向拉伸扩展，孔径1~10mm 加筋强化6 土工薄膜以塑料、橡胶或土工纤维加强防水涂料制成防水、防渗、封闭7 土工复合材料以上分类的组合2土工合成材料的特性土工合成材料的优点是重量轻，整体连续性好，根据需要长度从几百米到几千米不等，结构简单，抗拉强度高，耐腐蚀性好，抗菌抗腐蚀性。

古代的原始土工材料据科学考证，数千年前人类就利用芦苇加筋黏土建造房屋，三千多年前，英国人曾在沼泽地带用木排修筑道路。

在我国，远在新石器时代，我们的祖先就利用茅草作为土的加筋材料。

在河南发现的仰韶遗址距今五六千年，有很多简陋住室的墙壁和屋顶就是利用草泥修筑的。

公元前2000～公元前1000年，古巴比伦人曾把织物纤维掺在土中建造庙宇。

实际上，在独立于人类文明的自然界，许多鸟类和昆虫都本能地利用非土材料(草与树枝等)加固泥土巢穴；树木依靠庞大的根系吸收养料水分，同时也加固了赖以立足的地基。

这些都是"以非土材料加固土体"原理的自然体现。

现代的土工合成材料在现代，1930年美国北卡罗来纳州首次使用棉纺织品加固路基土。

在第二次世界大战中，英国曾在路基上铺放梢辊和帆布，供装甲车通行；荷兰曾大量利用柳枝、梢料加固堤坝，防止冲刷。

合成纤维自1913年在欧洲问世以来，至今已有百年历史，但合成材料用于土木工程却开始于20世纪50年代末。

当时，美国人R．J．Barrett在佛罗里达州首次将透水性合成纤维有纺织物铺设在护岸混凝土块下，作为防冲刷保护层，因而他被称为"土工织物之父"。

1957年荷兰首先用尼龙纤维有纺织物制成充砂管袋，应用于护岸防冲和堵口工程。

1958年在美国佛罗里达州大西洋海岸防护工程中，聚氯乙烯有纺织物被置于土与石块之间，作为海岸防冲刷。

经过27年的观察，其状态仍然良好。

1985年，前联邦德国采用合成纤维制成有纺织物砂袋，修筑防波堤。

1959年在日本伊势湾海岸，海堤和围堤因台风遭到灾难性破坏。

在海岸修复工程中，利用有纺织物砂袋和合成材料片成功地修建了堤防；在修复围堤沉排工程时，采用维纶编织布成功代替沉排。

5年后检查，未发现腐蚀现象，强度几乎没有下降。

1960年荷兰采用尼龙有纺织物充砂垫层，防止海岸淘刷。

1962年美国杜邦公司开发纺粘法长纤维无纺布，以取代短纤维无纺布。

土工合成材料在我国的应用和发展土工合成材料，又称“土工布”、“土工织物”，它是以合成纤维、塑料、合成橡胶等为原料制成的不同种类产品，使用过程中具有分离、加固、排水、过滤、防护、防渗六大基本功能。

国外在三十年代就开始了使用，迄今其产品从单一纺织品发展到其它合成材料及其复合材料。

现在土工合成材料已被称作与钢材、水泥、木材齐名的"第四种工程材料"，并广泛的应用于岩土、水利及土木工程等领域中。

1 土工合成材料的种类及应用土工合成材料种类很多，一般按功能及生产方法分为四大类，即土工织物、土工膜、土工复合材料、土工特种材料。

下面概述几种土工合成材料的特点及应用。

1.1 机织土工布是我国使用最早的一种土工布。

现我国使用较多的机织布材料有长丝机织布和扁丝机织布两种，材料以聚丙烯为主，单位重量一般为100～300克/平方米。

它的应用以制作反滤布的土工模袋为多。

机织土工布具有强度高、延伸率低的特点，广泛使用在水利工程中，用做防汛抢险、土坡地基加固、坝体加筋、各种防冲工程及堤坝的软基处理等。

其缺点是过滤性和水平渗透性差，孔隙易变形，孔隙率低，最小孔径在0.05～0.08mm，难以阻隔＜0.05mm 以下的微细土壤颗粒；当机织布局部破损或纤维断裂时，易造成纱线绽开或脱落，出现的孔洞难以补救，因而应用受到一定的限制。

1.2 经编土工布用经编机生产经编土工布的方法较少单独采用，经常与其他方法联合使用，如将经编布与非织造布交织形成纤网型缝编土工布，也可与纸带一起编织成可降解的经编土工布。

经编土工布主要应用于排水沟、水坝或烟筒过滤，无中间层的海岸保护，阻截自流水压，加固垂直地面、倾斜面和堤岸基层等。

1.3 非织造土工布非织造土工布的出现比织造土工布晚，其生产方法主要有纺粘法和针刺法两种，其中针刺法在我国所占比例较大。

采用的原料以涤纶为主，其次是丙纶和维纶，单位重量为100～800克/平方米。

非织造土工布具有较大的延伸率，能适应较大的变形，可以根据需要制成适当大小的孔隙，并在水平与垂直方向均具有较好渗透力。

土工合成材料的工程特性及主要功能摘要：本文从土工合成材料发展和分类出发，详细阐述了土工合成材料的工程特性，结合土工合成材料在实际工程建设中的应用，总结了土工合成材料的主要六大功能，发现土工合成材料在实际工程建设中应用前景广泛。

关键词：土工合成材料；工程特性；主要功能1.土工合成材料的发展土工合成材料是以天然或人工合成的高分子聚合物为原料制成的一种新型工程材料。

最早应用于美国，是通过在棉机织物上铺上沥青，应用于公路建设中。

20世纪60年代初，一些国家开始采用有纺土工织物作为防渗材料，但是，由于有纺土工织物的强度具有较强的方向性，同时造价成本过高，没有得到广泛应用[1]。

60年代末期，欧洲出现了机织土工织物，主要应用于护岸防冲刷等工程中，这极大的促进了土工合成材料的应用和发展。

80年代初，随着科学技术的进步以及应用市场的大量需求，土工合成材料发展迅速，在今后的工程建设中广泛应用，并逐步向全球范围内普及。

相比于发达国家，我国土工合成材料的生产与应用起步较晚，从20世纪80年代开始，经过30余年发展，我国土工合成材料已经完全具备独立研发和制造工艺[2]。

随着我国土工合成材料生产工艺的突飞猛进，生产成本的迅速下降，土工合成材料凭借其优良特性，开始在岩土工程领域广泛应用。

常见的土工合成材料主要有：土工织物（无纺土工织物、有纺土工织物）、土工膜、土工格栅、土工网、复合型土工合成材料等。

2.土工合成材料的工程特性土工合成材料的工程特性包括物理特性、力学特性、水力学特性以及耐久性等内容[3]。

2.1土工合成材料的物理特性土工合成材料的物理特性指标主要有：单位面积质量、厚度、空隙率等。

其中单位面积质量为单位面积土工合成材料具有的质量，它反映了材料多方面的性能。

单位面积质量反映了土工合成材料的均匀程度、抗拉强度、顶破强度等力学性能和孔隙率、渗透系数等水学性能，通常以表示，是土工合成材料物理性质的重要指标之一。

土工膜和土工织物单位面积的质量受原材料密度的影响，同时受厚度、外加剂和含水量的影响。

土工布分类有纺土工布无纺土工布简介土工布具有优秀的过滤、排水、隔离、加筋、防护作用，具有重量轻、抗拉强度高、渗透性好、耐高温、抗冷冻、耐老化、耐腐蚀的特性。

土工合成材料的应用起源于二十世纪五十年代，国内的土工布是国家的八五计划之一，我国于1998年颁布了《土工合成材料短纤针刺非织造土工布》（GB/T17638-1998）标准，目前土工布已经在多个领域得到了广泛应用。

土工布主要有以下三个系列：一、针刺无纺土工布，规格100g/m2-600g/m2之间任意选择，主要原材料是采用涤纶短纤或丙纶短纤，通过针刺法制成，主要用途是：江、海、湖河堤的护坡，围海造田、码头、船闸防汛抢险等工程，是通过返滤起到水土保持和防止管涌的有效途径。

二、针刺无纺布与PE膜复合土工布，规格有一布一膜，二布一膜，最大幅宽4.2米主要原材料是要用涤纶短纤维针刺无纺布，PE膜通过复合而成，主要用途是防渗，适用于铁路，高速公路、隧道、地铁、机场等工程。

三、无纺与有纺复合土工布，品种有无纺与丙纶长丝机织复合，无纺与塑料编织复合，适用于基础加固，调整渗透系数的基础工程设施。

特点：重量轻、成本低、耐腐蚀、具有反滤、排水、隔离、增强等优良性能。

用途：广泛用于水利、电力、矿井、公路和铁路等土工工程：l、土层分离的过滤材料；2、水库、矿山选矿的排水材料，高层建筑地基的排水材料；3、江河堤坝、护坡的防冲刷材料；4、铁路、公路、机场跑道路基的补强材料，沼泽地带修路的加固材料；5、防霜、防冻的保温材料；6、沥青路面的防裂材料。

短纤土工布短纤针刺土工布是以短纤维为原材料，采用梳理铺网设备有针刺设备加工而成。

特性：产品具有耐酸碱、耐腐蚀、耐老化、强度高、尺寸稳定、过滤性好等优良性能。

用途：主要作用为工程的增强、隔离、反滤、排水、广泛用于水利、公路、铁路等领域。

短纤土工布测试指标分类机织土工布适应岩土工程的各种不同特性、要求而形成的一个土工材料的工业品系列。

土工合成材料的分类及在我国的应用和发展分类:土工合成材料，又称“土工布”、“土工织物”，它是以合成纤维、塑料、合成橡胶等为原料制成的不同种类产品，使用过程中具有分离、加固、排水、过滤、防护、防渗六大基本功能。

国外在三十年代就开始了使用，迄今其产品从单一纺织品发展到其它合成材料及其复合材料。

现在土工合成材料已被称作与钢材、水泥、木材齐名的"第四种工程材料"，并广泛的应用于岩土、水利及土木工程等领域中。

土工合成材料的种类土工合成材料种类很多，一般按功能及生产方法分为四大类，即土工织物、土工膜、土工复合材料、土工特种材料。

下面概述几种土工合成材料的特点及应用。

机织土工布是我国使用最早的一种土工布。

现我国使用较多的机织布材料有长丝机织布和扁丝机织布两种，材料以聚丙烯为主，单位重量一般为100～300克/平方米。

它的应用以制作反滤布的土工模袋为多。

机织土工布具有强度高、延伸率低的特点，广泛使用在水利工程中，用做防汛抢险、土坡地基加固、坝体加筋、各种防冲工程及堤坝的软基处理等。

其缺点是过滤性和水平渗透性差，孔隙易变形，孔隙率低，最小孔径在0.05～0.08mm，难以阻隔＜0.05mm 以下的微细土壤颗粒；当机织布局部破损或纤维断裂时，易造成纱线绽开或脱落，出现的孔洞难以补救，因而应用受到一定的限制。

经编土工布用经编机生产经编土工布的方法较少单独采用，经常与其他方法联合使用，如将经编布与非织造布交织形成纤网型缝编土工布，也可与纸带一起编织成可降解的经编土工布。

经编土工布主要应用于排水沟、水坝或烟筒过滤，无中间层的海岸保护，阻截自流水压，加固垂直地面、倾斜面和堤岸基层等。

非织造土工布非织造土工布的出现比织造土工布晚，其生产方法主要有纺粘法和针刺法两种，其中针刺法在我国所占比例较大。

采用的原料以涤纶为主，其次是丙纶和维纶，单位重量为100～800克/平方米。

非织造土工布具有较大的延伸率，能适应较大的变形，可以根据需要制成适当大小的孔隙，并在水平与垂直方向均具有较好渗透力。

土工合成材料的主要性能及在工程中的应用一、国内外土工合成材料的应用概况土工合成材料的开发和使用已有几十年的历史。

1926 年，美国最早用棉织物加固公路路面；20 世纪30 年代末或40 年代初，聚氯乙烯薄膜应用于土工的防渗；50年代末期，R . J . Barrtt 在美国佛罗里达州利用聚氯乙烯织物作为海岸块石护坡的垫层；1956〜1957年著名的荷兰三角洲工程用机织土工织物加固防海潮大坝；20 世纪60 年代，合成纤维土工织物在美国、欧洲和日本逐渐推广，但是其生产技术主要是机织型的，主要用于护岸防冲等工程，机织土工织物的强度高，但价格也较高，反滤、排水功能差，限制了它的发展。

非织造布的应用给土工积物带来了新的生命，它的特点是把纤维做成多方向的或任意排列使得其性能上各向同性，非织造型土工积物在20 世纪60 年代末期开始应用于欧洲，70 年代从欧洲传到了世界各地。

到70 年代土工合成材料的应用及其产品的发展达到一个鼎盛时期。

高性能的原料赋予产品高的强力与耐用性，先进的生产工艺赋予产品良好的功能，使其应用范围不断扩大，特别是近30 年来，由于非织造针刺法、纺粘法工艺的推广，产品成本低，而且具有良好的化学物理性能和水工性能，使非织造土工织物的应用飞速地发展起来。

目前世界上已有 1 00多个国家和地区（包括发达国家和部分发展中国家和地区）在10 万多个工程中采用了土工布。

据统计,全世界目前合成纤维土工布年耗量约40万吨,其中美国最多, 达10万吨, 。

土工合成材料已经成为继钢材、水泥、木材之后的第 4 种新型建筑材料。

目前，发达国家在产品种类、质量、应用范围的广度与深度等方面的发展都比发展中国家快，尤以北美发展最快，欧洲则以德国、法国、荷兰、意大利等西欧国家发展较快，亚洲主要是日本、马来西亚、韩国发展较快，国外产品类型、品种较多，规格齐全，以非织造型、合成型、复合型所占比例较大。

在我国，土工合成材料在岩土工程等领域的应用历史较短。

土工合成材料土工合成材料土工合成材料是土木工程应用的合成材料的总称。

，它是以人工合成的聚合物（如塑料、化纤、合成橡胶等）为原料，制成各种类型的产品，置于土体内部、表面或各种土体之间，发挥加强或保护土体的作用。

（一）土工织物土工织物的制造过程是首先把聚合物原料加工成丝、短纤维、纱或条带，然后再制成平面结构的土工织物。

土工织物按制造方法可分为有纺（织造）土工织物和无纺（非织造）土工织物。

有纺土工织物由两组平行的呈正交或斜交的经线和纬线交织而成。

无纺土工织物是把纤维作定向的或随意的排列，再经过加工而成。

按照联结纤维的方法不同，可分为化学（粘结剂）联结、热力联结和机械联结三种联结方式。

土工合成材料土工织物突出的优点是重量轻，整体连续性好（可做成较大面积的整体），施工方便，抗拉强度较高，耐腐蚀和抗微生物侵蚀性好。

缺点是未经特殊处理，抗紫外线能力低，如暴露在外，受紫外线直接照射容易老化，但如不直接暴露，则抗老化及耐久性能仍较高。

施工方法.3.2土工布铺设施工程序及工艺4.3.2.1储存、运输和处理土工布土工布卷在安装展开前要避免受到损坏。

土工布卷应该堆放于经平整不积水的地方，堆高不超过四卷的高度，并能看到卷的识别片。

土工布卷必须用不透明材料覆盖以防紫外线老化。

在储存过程中，要保持标签的完整和资料的完整。

在运输过程中（包括现场从材料储存地到工作地的运输），土工布卷必须避免受到损坏。

受到物理损坏的土工布卷必须要修复。

受严重磨损的土工布不能使用。

任何接触到泄漏化学试剂的土工布，不允许使用在本工程上。

4.3.2.2土工布的铺设方法：4.3.2.2.1用人工滚铺；布面要平整，并适当留有变形余量。

4.3.2.2.2长丝或短丝土工布的安装通常用搭接、缝合和焊接几种方法。

缝合和焊接的宽度一般为0.1m以上，搭接宽度一般为0.2M以上。

可能长期外露的土工布，则应焊接或缝合。

4.3.2.2.3土工布的缝合所有的缝合必须要连续进行（例如，点缝是不允许的）。

浅谈土工合成材料及其在道路路基加固中的应用土工合成材料兴起于20世纪50年代，近几十年来随着化工产业技术的进步及岩土工程技术的发展而成为岩土工程领域的奇葩，引起了岩土工程领域的一场革命。

1、土工合成材料的应用历史及分类1.1土工合成材料的发展历史土工合成材料是以合成纤维、塑料、合成橡胶等高分子聚合物为原料制成的新型材料。

目前在道路工程中已被广泛地应用于软土地基处理中。

土工合成材料是工业发展的产物，应用于土建工程则是20世纪50年代才开始的。

首先是将塑料薄膜作为防渗材料应用于水利工程。

到50年代末，土工合成材料开始应用于海岸护坡工程。

70年代末，随着无纺织物的推广，土工合成材料才以很快的速度发展起来，从而在岩土工程学科中形成一个重要的分支。

1977年在法国巴黎举行的第一次国际土工合成材料会议上，J.P.Giroud把它命名为土工合成材料（Geotextile），并于1986年在维也纳召开的第三届国际土工合成材料会议上将它称之为岩土工程的一场革命。

我国从60年代中期到70年代末，开始将有纺织物应用于河道、涵闸工程及用于防治路基翻浆冒泥等，属于初期创始阶段；80年代初至80年代中期，土工合成材料逐渐在我国的水利、铁路、公路、军工、港口、建筑、矿冶和电力等领域逐渐推广应用，为中期发展阶段；90年代以后，特别是1998年洪水以后，土工合成材料在国家相关部门的直接关注下上了一个新台阶，土工合成材料生产企业大规模出现，各种行业标准和国标相继出台，使得土工合成材料的应用有规可循，进入了土工合成材料的逐步成熟阶段。

1.2土工合成材料原料及分类土工合成材料由合成纤维制成，合成纤维是以煤、石油、天然气等作为原料，经过化学加工而成为高分子聚合物，再经机械加工制成纤维、条带、网格、薄膜等。

2、土工合成材料的特性土工合成材料的突出优点是：重量轻；整体连续性好，如有需要，长度上可制成数百米到上千米；施工方便、抗拉强度高、耐腐蚀性和抗微生物侵蚀性好。