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土工膜
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新型环保土工合成材料市场需求及行业分析

浏览次数:660     时间:2019-09-16
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环保新型土工合成材料是土木工程应用的合成材料的总称。作为一种土木工程材料,它是以人工加机械 合成的聚合物(如HDPE塑料颗粒、PP塑料颗粒、化学纤维、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、加固或保护土体的作用。环保新型土工合成材料主要用于建筑材料行业,建材工业是国民经济的重要基础产业,是改善人居条件、治理生态环境和发展经济循环的重要支撑。“十二五”期间建材工业持续较快增长,规模以上工业增加值年均增速在 15%以上。2015 年大规模以上建材工业增加值占全部工业比重达 7.3%,比 2010 年提高 1.9 个百分点。随着“十三五”时期,我国基础设施工程的开发建设,市场对建筑材料的需求将越来越大,该项目主要产品为环保新型土工合成材料。

中华人民共和国住建部颁发的:《土工合成材料应用技术规范》(GB 50290-1998)将土工合成材料分为土工织物、土工膜、土工特种材料和土工复核人材料,土工网,玻纤网,土工垫等类型。土工合成材料在曾被称为"土工织物"和"土工膜"。随着工程需要,这类材料不断有新的品种出现,例如土工格栅、土工网和土工膜袋、土工网垫、土工带,复合土工膜,膨润土防水毯,复合排水网等,原来的名称已不能准确地函盖全部产品,这样,在其后的一段时期内,把它们称之为"土工织物、土工膜和相关产品"。显然,这样的名称不宜作为一种技术名词或学术名词。为此,1994年在新加坡召开的第五届国际土工合成材料学术会议上,正式确定这类材料的名称为"土工合成材料"。土工合成材料是应用于岩土工程和土木工程建设的、以合成材料为原材料制成的各种产品的统称。因为它们主要用于岩土工程,故冠以"土工"两字,称为"土工合成材料",以区别于天然材料。土工合成材料的原材料是高分子聚合物。它们是由煤、石油、天然气或石灰石中提炼出来的化学物质制成,再进一步加工成纤维或合成材料片材,然后制成各种产品。制造土工合成材料的聚合物主要有聚乙烯(PE)、聚酯(PET)、聚酰胺PER)、聚丙烯(PP)和聚氯乙烯(PVC)、氯化聚乙烯(CPE)、聚苯乙烯(EPS)等。

以下为详细分类:


土工膜(GB/T 17643-2011、CJ/T193-2006)

土工膜一般可分为沥青和聚合物(合成高聚物)两大类。含沥青的土工膜,主要为复合型的(含编织型或无纺型的土工织物),沥青作为浸润粘结剂。聚合物土工膜,根据不同的主材料分为塑性土工膜、弹性土工膜和组合型土工膜。

大量工程实践表明,土工膜的不透水性很好,弹性和适应变形的能力很强,能适用于不同的施工条件和工作应力,具有良好的耐老化能力,处于水下和土中的土工膜的耐久性尤为突出。土工膜具有突出的防渗和防水性能。

HDPE复合土工膜(GB/T 17642-2008)

1、密度:密度取决于其制造材料,即使制造土工膜的聚合物属于同一类,也往往存在明显的差异。例如,聚乙烯材质,就可以划分为超低密度、低密度、中密度和高密度等不同的类别,由此制成的HDPE土工膜的密度也就存在差别。土工膜聚合物的密度范围大概在0.85mg/L ~ 1.50mg/L,工程常用的密度一般在0.94mg/L以上。

2、厚度:厚度是指膜在法向压力20kPa作用下其顶面至底面的距离。对于光面土工膜(表面无压花或花纹),其厚度的测定方法与土工布厚度的测试方法类似,但应采用精度更高的千分表测量。每个试样应至少测量三个不同位置,以平均值作为HDPE复合土工膜的厚度。

土工织物

短纤针刺非织造土工布GB/T 17638-1998、长丝纺粘针刺非织造土工布GB/T 17639-2008、长丝机织土工布GB/T 17640-2008、裂膜丝机织土工布GB/T 17641-1998

土工织物的另一名称为土工布。早期产品少,意思为用于岩土工作中的一种布状材料。土工织物的制造过程,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。

GCL天然纳基膨润土防水毯(JG/T193-2006)

GCL是一种介于GCL(现场厚压实粘土防渗衬垫)和高分子材料----土工膜之间的一种防渗衬垫,膨润土的矿物学名称为蒙脱石,天然的膨润土按化学成分主要分为钠基和钙基两大类。膨润土具有遇水膨胀的特性,一般天然钙基膨润土膨胀时,其膨胀仅为自身体积的3倍左右,而钠基膨润土遇水时吸附自身重量五倍的水,体积膨胀到原来的15-17倍以上,将钠基膨润土锁在两层土工合成材料中间,起保护和加固的作用,使GCL具有一定的整体抗剪强度。主要应用于环境工程中的废弃物填埋场、地下水库、地下基础设施建设等工程中,解决密封、隔离、防渗漏问题,效果好,抗破坏性强。膨润土防水毯按生产工艺可分为:针刺法钠基膨润土防水毯、针刺覆膜法钠基膨润土防水毯以及胶粘法钠基膨润土防水毯。 针刺覆膜法钠基膨润土防水毯,是在针刺钠基膨润土防水毯的非织造土工布的外表面上复合一层高密度聚乙烯土工膜。 胶粘法钠基膨润土防水毯,是用胶粘剂把膨润土颗粒粘结到高密度聚乙烯板上,压缩生产的一种钠基膨润土.其主要机理是以塑料薄膜的不透水性隔断土坝漏水通道,以其较大的抗拉强度和延伸率承受水压和适应坝体变形;而无纺布亦是一种高分子短纤维化学材料,通过针刺或热粘成形,具有较高的抗拉强度和延伸性,它与塑料薄膜结合后,不仅增大了塑料薄膜的抗拉强度和抗穿刺能力,而且由于无纺布表面粗糙,增大了接触面的摩擦系数,有利于复合土工膜及保护层的稳定。同时,它们对细菌和化学作用有较好的耐侵蚀性,不怕酸、碱、盐类的侵蚀,在避光使用情况下,使用寿命长。

土工格栅

土工格栅是一种主要的土工合成材料,与其他土工合成材料相比,它具有独特的性能与功效。土工格栅常用作加筋土质结构的筋材或复合材料的筋材等。土工格栅分为玻璃纤维类和聚酯纤维类两种类型。

①塑料类 GB/T 17689-2008

此类土工格栅是经过拉伸形成的具有方形或矩形的聚合物网材,按其制造时拉伸方向的不同可分为单向拉伸和双向拉伸两种。它是在经挤压制出的聚合物板材(原料多为聚丙烯或高密度聚乙烯)上冲孔,然后在加热条件下施行定向拉伸。单 向拉伸格栅只沿板材长度方向拉伸制成,而双向拉伸 格栅则是继续将单向拉伸的格栅再在与其长度垂直的方向拉伸制成。

由于土工格栅在制造中聚合物的高分子会随加热延伸过程而重新排列定向,加强了分子链间的联结力,达到了 提 高 其强度的目的。其延伸率只有原板材的10%~15%。如果在土工格栅中加入炭黑等抗老化材料,可使其具有较好的耐酸、耐碱、耐腐蚀和抗老化等耐久性能。

②玻璃纤维类 GB/T21825-2088

此类土工格栅是以高强度玻璃纤维为材质,有时配合自粘感压胶和表面沥青浸渍处理,使格栅和沥青路面紧密结合成一体。由于土石料在土工格栅网格内互锁力增高,它们之间的摩擦系数显著增大(可达0.8~1.0),土工格栅埋入土中的抗拔力,由于格栅与土体间的摩擦咬合力较强而显著增大,因此它是一种很好的加筋材料。

同时土工格栅是一种质量轻,具有一定柔性的平面网材,易于现场裁剪和连接,也可重叠搭接,施工简便,不需要特殊的施工机械和专业技术人员。

土工特殊材料

一、土工网垫和土工格室(GB/T 19274-2003)

土工网垫和土工格室都是用合成材料特制的三维结构。 前者多为长丝结合而成的三维透水聚合物网垫,后者是由土工织物、土工格栅或土工膜、条带聚合物构成的蜂窝状或网格状三维结构,常用作防冲蚀和保土工程,强度大、侧限能力高的土工格室多用于地基加筋垫层、路基基床或道床中。

二、土 工 网(GB/T 19470-2004)

土工网是由合成材料条带、粗股条编织或合成树脂压制的具有较大孔眼、强度较大的平面模具冲压塑型类似于土工格室示结构或三维结构的网状土工合成材料。用于软基加固垫层、坡面防护、植草以及用作制造组合土工材料的基材。

三、土工膜袋

土工膜袋是一种由双层聚合化纤织物制成的连续(或单独)袋状材料,利用高压泵把混凝土或砂浆灌入膜袋中,形成板状或其他形状结构,常用于护坡或其他地基处理工程。膜袋根据其材质和加工工艺的不同,分为机制和简易膜袋两大类。机制膜袋按其有无反滤排水点和充胀后的形状又可分为反滤排水点膜袋、无反滤排水点膜袋、无排水点混凝土膜袋、铰链块型膜。

四、 聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)

聚苯乙烯泡沫塑料(即 EPS)是发展起来的超轻型土工合成材料。它是在聚苯乙烯中添加发泡剂,用所规定的密度预先进行发泡,再把发泡的颗粒放在筒仓中干燥后填充到模具内加热形成的。EPS具有质量轻、耐热、抗压性能好、吸水率低、自立性好等优点,常用作铁路路基的填料。

复合土工材料

土工织物、土工膜、土工格栅和某些特种土工合成材料,将其两种或两种以上的材料互相组合起来就成为土工复合材料。土工复合材料可将不同材料的性质结合起来,更好地满足具体工程的需要,能起到多种功能的作用。如HDPE复合土工膜,就是将土工膜和土工织物按一定要求制成的一种土工织物组合物。

其中,土工膜主要用来防渗,土工织物起加筋、排水和增加土工膜与土面之间的摩擦力的作用。又如土工复合排水材料,它是以无纺土工织物和土工网、土工膜或不同形状的土工合成材料芯材组成的排水材料,用于软基排水固结处理、路基纵横排水、建筑地下排水管道、集水井、支挡建筑物的墙后排水、隧道排水、堤坝排水设施等。路基工程中常用的塑料排水板就是一种土工复合排水材料。

国外大量用于道路的土工复合材料是玻纤聚酯防裂布和经编复合增强防裂布。能延长道路的使用寿命,从而极大地降低修复与养护的成本。 从长远经济利益来考虑,我国内应该积极采用和提倡土工复合材料。

主要应用领域

土工合成材料,不同的产品具有不同的特点,可应用于许多工程领域。

已经应用的领域有基建工程、岩土工程、土木工程、水利工程、环保工程、交通工程、市政工程、民生工程、能建工程及围海造地工程等。

防护方面:

土壤侵蚀是一种由于水力和风力作用所引起的自然过程,其影响因素众多,如土类、植被和地貌等,在特定条件下人类生活活动也会加速这一过程。如果这种侵蚀作用得不到相应的治理,对现有的建筑物和环境可能会造成巨大的破坏。在土壤侵蚀控制方面,土工合成材料可以应用的领域包括坡面保护、输水水渠防护、海岸线防护、滩涂围垦、植被恢复、落石防护网及防洪堤坝建设等。根据工程特点和场地条件,侵蚀控制工程中可能会涉及一种或多种土工合成材料产品。

在坡面防护工程中,除了用一些土工合成材料,有事需要用土钉,甚至用岩石锚杆来保证防护体系的稳定。在有些情况下,也会采用重填灰浆的土工织物袋来固定护面,并在防护结构空隙中插散草籽,培育植被,来防止水土的流失。

土工合成材料是一种新型的岩土工程材料,它是以合成纤维、塑料以及合成橡胶为原材料制成的各种产品,置于土体内部、表面和各层土体之间,发挥加强和保护土体的作用。具有反滤、排水、隔离、防渗、防护、加筋、加固、蓄水等多种功能。土工合成材料的品种很多,我国GB50290-98《土工合成材料应用技术规范》将其分为四大类:土工织物、土工膜、土工复合材料和土工特种材料。其中,土工格栅属于土工特种材料。目前,土工合成材料的应用范围已遍及环保、基建、水利、水电、水运、公路、铁路、海港、建筑、采矿、民生及军工等工程的各个领域。
在我国,土工合成材料在岩土工程等领域的应用历史较短。较早应用的是土工膜,大约在 20 世纪 60 年代初期,用于渠道防渗;70年代中期,在长江护岸和长江堤防中首次用织造型土工织物;80 年代初期,非织造型土工织物开始应用于工程中,如铁路部门利用无纺织物防止基床翻浆冒泥;90 年代后期,土工格栅等特种材料在土建工程中应用,发展很快。纵观土工合成材料 30 多年的发展史,可将其应用历程大致分为三个阶段:80 年代中期以前的初创阶段;80 年代中期至 90 年代中期的发展阶段和 90 年代后期开始的逐渐成熟阶段。
近几年,我国在土工合成材料产品应用方面增长速度也很快,在岩土工程、环保工程、基建工程、路建工程、民生工程、能建工程、水利和交通工程中均不同程度地应用了土工合成材料,并取得了良好的成就和效果。
我国土工材料工程树立具有庞大潜在市场。在“十三五”期间,我国规划在环保、民生、水利、电力、交通、状况维护、江河治理等各项工程上的投资庞大,预计投资计达上万亿元。在今后 10 年或更长时间,将会有更多的基础设备工程立项,对土工建材的需求也将会越来越多。未来,中国将成为世界土工合成材料的较大营销市场。目前,我国土工合成材料产品主要分为土工织物、土工膜、土工特种材料和土工复合材料四种类型。其中,土工织物中非织造土工布是国家规划的重点发展方向之一;土工特种材料和土工复合材料近几年的发展速度较快,在特种材料中,市场中应用较多的产品为土工格栅、土工网、超轻型土工合成材料等。以土工格栅为例,根据相关数据,2014 年我国土工格栅产品产量达到 29.8 亿平方米,产量较上年同期增长 6.8%;国内表观消费量为 27.5 亿平方米,需求同比增长 6.6%。2015 年我国土工格栅产品产量达到 32.2 亿平方米,产量较上年同期增长 8.1%;国内表观消费量为 29.6 亿平方米,需求同比增长 7.8%.新型环保合成材料的市场需求是该项目存在和发展的基础,市场需要量是根据分析环保新型土工合成材料市场容量、产品产量及其技术发展来进行预测;目前,我国各行业及各个领域对环保新型土工合成材料需求量很大,由于此类产品具有市场需求多样化、升级换代快的特点,所以环保新型土工合成材料的生产量满足不了市场要求,每年还需大量从外埠调入或国外进口,商品市场需求高于产品制造发展速度,因此,环保新型土工合成材料具有广阔的潜在市场。


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