力学性能指标,针对土工膜在设计和施工中所受荷载性质不同,其力学强度指标分为下列几种:抗拉强度、握持强度、撕裂强度、胀破强度、CBR顶破强度、圆球顶破强度、刺破强度等。在前3项强度试验中,试样均为单向受力,其纵向和横向强度需分别测定;而后4项强度的试验都表示土工膜抵抗外部冲击荷载的能力,其共同特点是试样均为圆形,用环形夹具将试样夹制住,承受轴对称荷载,纵横双向同时受力。在上述众多力学指标中,最基本的是抗拉强度。
①抗拉强度和延伸率,为单向拉伸。纵向和横向抗拉强度表示土工膜在纵向和横向单位宽度范围能承受的外部拉力,其对应抗拉强度的应变为土工膜的延伸率,用百分数(%)表示。抗拉强度是力学性能中的重要指标,用于产品质量控制。聚合物土工膜拉断时的极限延伸率可达到150%~900%。加筋土工膜的最大抗拉强度高达10~30KN/m。
②握持强度,是反映土工膜在挟持情况下分散集中荷载的能力,经常用作土工膜的质量控制。试验时仅1/3试样宽度被夹持,进行快速拉伸。土工膜对集中荷载的扩散范围越大,则握持强度越高,单位为N。
③撕裂强度,是土工膜沿某一裂口或切口蔓延过程中的最大拉力,单位为N。
④胀破强度、CBR顶破强度、圆球顶破强度、刺破强度,这四个强度都表示土工膜抵抗外部冲击荷载的能力。其差别是试验时试样尺寸、加荷方式不同,胀破强度单位为kPa,其它3项强度单位为N。水力胀破试验是确定土工膜平铺在孔洞上的抗拉强度,以模拟实际情况。圆球顶破试验是量测土工膜的局部顶破强度,是土工膜的基本特性指标之一。CBR试验是模拟土工膜铺设在软基和密实的粗粒料间,土工膜所能承受的应力。水力刺破试验是量测土工膜支承在带有尖锐棱角的支承物上时的刺破强度。
4.铺设复合土工膜:
采用坝顶移动式卷扬机牵引复合土工膜卷材,由下而上铺设。复合土工膜卷材运到坝顶后,在复合土工膜卷中心插入钢管,钢管两头装定滑轮,卷扬机的钢丝绳通过定滑轮牵引卷材运动。复合土工膜两幅拼接处留边10cm,中间的膜用自动爬行ZPR-210热合焊机或TH-1热合焊机焊成双道焊缝,每条焊缝宽10mm,用气压针在双焊缝片间充气检查焊缝质量。两面的织物用手提工业缝纫机缝合。根据设计要求,如果复合土工膜与斜墙间的摩擦系数较小,还需要在复合土工膜下面涂刷粘接剂(如乳化沥青),粘接剂一般按上下方向涂刷而不按井字形涂刷是为了不影响水库运行后排水排气。
复合土工膜的铺设不要绷得太紧,应留1.5%左右的富裕度,特别是在与边界连接时,应留有更大一点的伸缩量,以适应气温变化和基础的沉陷。由于膜厚不能打折,可作成波浪形。
注意事项。复合土工膜包装好后,运输途中包装品不能破损,不能接近火源;复合土工膜运到工地要存放在凉爽干燥的仓库内;按包装的编号运到坝顶相对应的编号位置;铺设焊接的工作人员不得穿钉底鞋,应穿软底鞋;工作人员不得在铺设坝面吸烟打火;复合土工膜铺设以后,应在7d内喷射混凝土,如不能在此期间喷射混凝土,则应当用毡布遮盖,以免暴晒老化;施工人员在坝面操作时,须系保险带;卷扬机应配制动装置。
土工膜加强及处理措施:
1)选择断裂强度大、断裂伸长率大性能优良的复合土工膜,但这往往受国内技术水平的限制,只能尽力而为之。
2)在受力大、易出现问题的部位用二层膜或一层厚膜。如果两层复合土工膜间的摩擦系数可达0.533以上,则不粘接;如果摩擦系数小,则要粘接,可网格式粘接,即纵横分条带粘接,横稠纵稀;当局部粘接满足不了要求时,可quan面粘贴。
3)将复合土工膜的表面加糙,提高表面的粗糙度,以增大摩擦系数,需经试验研究解决。
4)复合土工膜上铺一层细砂,上面喷射混凝土,可使保护层与复合土工膜间摩擦系数 达0.533以上,保护层满足抗滑稳定要求。成都科技大学试验得300g/m2 土工织物与细砂的摩擦系数:干砂为0.54,湿砂为0.55,均大于0.53。用中粗砂则不行,一则中粗砂摩擦系数仅为0.43,二则会将膜刺破;用混凝土预制块也不行,因为混凝土预制块与复合土工膜间摩擦系数为0.4。如喷射混凝土与复合土工膜间的摩擦系数达不到要求,或为了砂子的稳定,可使水泥浆少量渗入复合土工膜。用沥青玛帝脂将细砂粘在斜墙上,可使复合土工膜与斜墙间摩擦系数达到设计要求,满足抗滑稳定要求。
5)如果采用的复合土工膜与斜墙间粘接剂凝聚力太大,可考虑采用粘结力较低的粘接剂,如沥青玛帝脂等。粘接剂要有一定粘结力,以保证膜在任何荷载时不下滑,另方面它又不能粘结太死,使膜在即将断裂时能滑移错动。粘接剂的凝聚力约为0.01MPa较适宜。