单一土工膜和复合土工膜的介绍和分类

土工膜可分为单一土工膜和复合土工膜。单一土工膜又 可分为单层膜和由多层不同树脂组成的膜。单一性质的膜具 有良好的延展性，但是耐拉性低，容易断裂，并且在与尖锐物 体接触时容易被刺穿。同时，表面不粗糙，摩擦系数低，容易 导致膜两侧的几何体滑动。单一土工膜有着诸多的缺陷，可添 加其它材料来弥补它的不足，从而产生了一种新材料，被称为 复合土工膜。 复合土工膜是指在薄膜的一侧或者两侧贴上土工布，使 其与土工膜通过一定的工艺制作而成的土工膜土工布组合物。 根据其形式可分为一布一膜和两布一膜。复合土工膜是通过 由聚乙烯或聚氯乙烯增强和改性，通过压延机进行一系列加 工，再和土工布通过热粘合聚酯针刺而成。它综合了土工布和 单一土工膜的优点，在抗拉、抗顶破方面性能优异，防渗指数、 变形模量、延展性能等物理指标高，而且重量轻、制作成本低。 在工程中，相比于其它防渗材料性能非常优越，因此，复合土 工膜在工程中被广泛使用。 土工膜因其表面形貌不同，又可分为光面土工膜和糙面土 工膜。膜两侧外观平整光滑没有凸起点的摩擦系数小的土工 膜叫做光面土工膜；膜两侧表面或者一侧表面有着一排排的 凸起点，采用一定的工艺加工制成的摩擦系数较大的土工膜叫 做糙面土工膜。

土工膜的材料组成 土工膜由化学材料和添加剂组成，透水性极低。其不仅要 满足抗腐蚀、耐老化、耐酸等要求，在低温下也要保持良好的 柔韧性，而它的性能一般由膜的材料所决定。因此，薄膜材料 也要满足上述的要求。目前防水材料有两种：沥青和聚合物。 沥青通常是吹制的沥青。沥青土工膜施工工艺简单。它是通 过在地面上喷涂或涂覆一层冷的或热的粘性聚合物而形成的； 由聚合物制成的土工膜可分为塑料膜和橡胶膜。橡胶膜在防 渗性及其它特性相比于塑料膜有所不足，而且塑料薄膜的来 源更为广泛，成本也更低，故在实际中塑料土工膜的应用更为 广泛。 塑料薄膜主要有高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、氯化 聚乙烯和聚氯乙烯；橡胶膜一般为异丁烯橡胶、乙丙共聚物、 氯丁橡胶和丁基橡胶。根据材料组成的不同，土工膜主要可分 为：聚氯乙烯土工膜（PVC）、聚乙烯土工膜（PE）、乙烯 / 醋 酸乙烯共聚物土工膜（EVA）。

土工膜的制作工艺 3.1 单一土工膜的制作工艺 单层土工膜制作工艺与普通塑料膜的制作工艺较为相似， 它有两种制作工艺，一种是借流体压力使其吹胀成型的方法， 即吹塑成型；另一种是通过压延机进行一系列加热压辊制成， 叫做压延法。多层土工膜也有些类似，它采用不同材料进入同 一模具，再按照吹塑成型或者压延法制作。 3.2 复合土工膜的制作工艺 一布一膜是一种典型的复合土工膜，可通过两种复合工艺 制成。第一种是先将塑料树脂切成薄片，薄片即为生产薄膜的 材料，再将薄片放置在压延机进料口进料，通过一系列的加热 压辊制成薄膜，再在薄膜材料冷却之前（薄膜处于熔融粘性流 动状态），与非织造布复合进行轧制制成复合土工膜；第二种 是将成型的塑料薄膜加热熔化，再用非织造布复合进行轧制， 吹塑成型的薄膜大多采用第二种方法［6］。多布多膜的制作方 法也是一样，一布二膜就是在一步一膜的复合工艺中进行改 良，其它的步骤不变，在膜与非织造布复合时变成两次，即两 膜一布复合两次；同理两布一膜即需两层布一张膜复合一次， 按照这种规律类推，便可得到多布多膜。 4 土工膜在实际工程中的应用 4.1 水利工程及农田水渠的防渗 水利枢纽工程作为一种特殊的构筑物，渗流不仅浪费水 源，还会影响堤坝的稳定性。而土工膜作为一种新型的人工合 成高分子材料，拥有良好的韧性和抗变形性能以及延展性能， 能够帮助堤坝承受一定的压应力，起到提升堤坝稳定性的作 用［7］。另外在中国大部分地区，农田灌溉用水紧张，在建造池 塘和灌溉时为了减少引水过程中的水流失，复合土工膜成为最 经济又最行之有效的工程材料。在具体实践中，三峡一期二期 围堰工程、王甫洲水利枢纽工程等重大工程中均大量使用了复 合土工膜。实践证明，王甫洲枢纽工程［8］使用复合土工膜防 渗，防渗性能是可行且可靠的；此外，采用复合土工膜为工程 减少了防渗防污染的费用，经济效益显著。 4.2 垃圾填埋场、污水处理厂等的防污防渗应用 随着社会发展人口增长，环境的污染越来越严重，垃圾的 填埋处理问题日益突出。垃圾在变质、腐烂、发酵、分解的过 程中会产生很多有毒有害的液体，废液会污染地下水及土壤， 对我们的生活带来极大的危害。目前，很多大城市都在建设垃 圾填埋场或是污水处理厂的时候使用了复合土工膜，这种方法 在积极保护地下水及土壤同时也带来较好的经济效益。例如， 2020 年完成的漯河市垃圾卫生填埋场边坡覆盖表明土工膜的 效用显著且十分经济［9］。由于土工膜良好的防污染特性，它 也常常被使用于矿区、海港等污染较严重区域。 4.3 园林绿化、沙漠治理的应用 复合土工膜也广泛应用于园林绿化工程，使用复合土工膜 的优点是能够节省水资源。在沙漠治理方面，陕西李家梁水库 首次在沙漠地区采用复合土工膜，成功解决了沙漠水的防渗问 题［10］，未来在沙漠治理的领域将起着重要的作用。 4.4 道路工程中的应用 由于地域的不同，有些公路铁路的岩层持软，容易发生基 床的翻浆冒泥。使用复合土工膜可以很好地防止这些现象发 生。现在复合土工膜被广泛应用于道路工程中，以兰新线为例 使用复合土工膜的费用仅为换砂投资的 65％左右，且发现底 床干净、基层没有变形，而且使用之中没有再进行重修及病害 的整治［11］。 4.5 房屋建筑中的应用 我国以往采用沥青进行屋面防渗，但沥青存在低温脆化、 高温流动、抗拉强度低、变形适应性差、易老化等缺点，即使 防渗性能优越，但是在防漏方面效果并不显著。后来发现土工 膜可以较好的弥补沥青的不足，现在也被大量使用于屋顶及结 构防漏中。 5 结语 土工膜作为近几十年发展起来的新型土工材料，在许多领 域得到了应用推广，虽然发展迅速，但产品尚未形成体系，不 同商家生产的同一品种土工膜可能存在差异，同时复合土工膜 的设计和施工标准也不够全面和规范，土工膜的产品质量还有 待提高。总之，土工膜有着极好的防渗、防污染的性能，在许 多领域中会逐渐取代其他材料应用于工程中。