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防渗膜的使用年限是多久?

随着土工膜在国内各种工程中,越来越广泛的应用,关于土工膜的寿命问题,也得到了越来越多用户的关注。加拿大索玛国际土工合成材料集团作为国际土工膜行业的领导者,对土工膜在实际应用中的预期寿命进行了大量专业的研究和试验。

土工膜是由聚合材料组成的防止渗漏的薄膜,主要用于减少液体在土壤的渗漏。土工膜作为一系列由工程材料组成的土工合成材料的代表,被专门设计用来加强自然土壤的建筑性能,这些自然土壤从工程的角度来说是有所不足的。土工膜因此被广泛用于提供给自然土壤额外的不透性,以防止地下水受到诸如垃圾填埋,采矿,以及更普遍的危废填埋等工业活动的污染。土工膜由多种聚合物组成,其中聚乙烯对于内在的工程和持久性能起到极为重要的作用,也包括对于多种污染物的抗化学性能。

就像其他建筑材料一样,设计聚乙烯土工膜最重要的步骤之一,是保证他们的预期使用寿命达到或者超过特定项目的预期寿命(就好象一个人不会期望一间普通木屋在特定的气候条件下,在居住期的几年内腐烂,也不会以为自己会活几个世纪)。所以实际上,最常被问到的那个问题,“聚乙烯土工膜能用多久?”,应该改成,“他们需要在某个项目上用多久?”。目前这已成为一个正当的工程问题,并且通过加拿大索玛国际土工合成材料集团的研究,可以得到一个明确的答案。


1是索玛经过大量实验研究得出的土工膜在不同的温度下的寿命预期,可以看出,在30度左右时(普通情况下,渗滤液的温度),HDPE土工膜的预期寿命可以达到220年。

聚乙烯土工膜寿命的预估可从实际加速老化测试中得到,这个测试基本被设计用来加速抗氧化剂的消耗。这个测试通常在一个相比普通应用环境更高的温度和压力下运行,这样可以在一个更快和更易观察的比率下,重现聚合物的长期疲劳性。为此,土工材料研究所(GRI)开发了加速老化试验的协议。事实上,该实验是专为包含了足够种类和数量的抗氧化剂的聚乙烯土工膜设计的,这样可以承受被掩埋在典型的城市固废填埋场地下,并根据线性水平操作的温度,达到至少在100至500年间的使用寿命(一般是20到35摄氏度)。必须指出,在这种情况下,预期寿命或“失败”是定义为材料已经失去了超过原来50%的材料特性,而不是指材料会破裂,使污染物通过其阻隔。考虑到现代技术以指数级发展,200年代表了一段很长的发展时间,特别是当人们考虑到,200年前的世界是缺乏如电力,青霉素,空中旅行,电脑,巴氏杀菌,电信和疫苗的,甚至500年前,地球仍然被认为是平的!

聚乙烯土工膜以它们在多数应用领域里长期的使用寿命而著名,通过加入抗氧化剂和对于多种污染物的抗化学性能,加强了它们优秀的聚合物稳定性,但是暴露在恶劣的环境下会降低土工膜的寿命。对于极端的太阳辐射,GRI加速紫外线测试已经表明,高密度聚乙烯土工膜暴露在亚热带的环境下大约30年时,将达到他们的半衰期。由于降解与厚度有关,这些结果是从符合GRI GM-13标准的1.5毫米厚度的高密度聚乙烯土工膜样品中得到的。虽然聚乙烯土工膜可以在一定的时间内安全地暴露在外,不过最好可以将其进行永久性的覆盖,从而抵抗一些例如因为风力造成散落的碎片对土工膜造成机械损害,延长它们的寿命。

在一些相对环境更恶劣,更极端的环境下,如气候温度、不同的有毒有害物质、辐射都会对土工膜的寿命产生影响。对土工膜的寿命进行预期将需要大量潜在参数的分析和考虑,这本身不是精密科学,但更多的是变量之间复杂的相互关系的猜测,从而快速减低整个过程的不确定性。可靠地建模,比如在恶劣但是具有代表性的环境下做加速试验,如果样品在实验室中没有通过测试,那它在现实环境中也不会通过测试,这样时间更短,这样做对于寿命的预测显然更有指示性。

最后需要强调的是,一个土工膜的“质量保证”不是“预期寿命”的同义词。就如同购买一台电视,电视的质保期及实际使用寿命是两个不同的概念。土工膜的质量保证基本上是针对产品固有的缺陷来保护购买者,因此质量保证期涵盖了一段足够长的时间让任何可能的生产缺陷浮现出来。土工膜行业一般使用5年作为一个质量保证的期限,对于不同的应用,可以根据实际情况,对质量保证进行延长或者缩减。


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