土工布是土工合成材料的简称，它以高分子聚合物为原料制成。具有较 高的拉伸强度、延伸性和 整体性，良好的水力特性，能起较好的隔离、过滤、排水、加筋、防渗、保护、封闭等作用 ，所以发展很快，已在堤坝坡岸、公路、铁路、水利、港口、建筑、矿冶、电力、住宅、农 业及环境保护等领域广泛应用。
生产土工布原料主要是聚酯纤维(涤纶)和聚丙烯纤维(丙纶)。目前，世界上以涤纶和丙纶为 主要原料的土工布，年耗用量在10亿m2以上，约40万t，涤纶土工布和丙纶土工布各占50% 左右。其中美国年耗用量在8万～10 万t，涤纶土工布占14%，丙纶土工布占83%；日本涤纶 土 工布占21%，丙纶土工布为73%。预计到2005年世界范围内土工布的需求量年增长率为9%。 我国从20世纪 70年代后期开始应用土工布，20世纪80年代中期，土工布在水利、建筑、电力、矿藏开采和 冶炼等领域逐渐推广。近年来发展很快，目前已在许多工程中应用了土工布，年消耗量达1 亿m 2，约4万t以上，其中非造织布约占60%，丙纶编织布约占40%。我国现有土工布生 产企业230多家，生产能力达到30万t/年以上，而1997年实际用量仅为2.5万t，生产能力 远 远超过工程的实际需求。为确保土工布质量达到国家标准，充分利用现有企业的生产能力， 防止重复建设，国家经贸委会同原4个国家局优选了39家土工布生产企业和13家土工布原料 生产企业公布为重点生产企业。
1 丙纶土工布主要生产工艺
丙纶土工布主要有织造土工布、非织造土工布、土工膜、复合土工布。其中织造土工布又分 为机织土工布和编织土工布。
1.1 丙纶机织土工布
丙纶机织土工布都是在宽幅有梭织机或片梭、剑杆等无梭织机上生产。
丙纶机织土工布比较适宜发挥增强加固的功能，所以作为分离、增强、控制浸蚀应用时，一 般可采用机织土工布。
1.2 非织造丙纶土工布
非织造土工布一般是在连续生产线上制得。聚丙烯非织造土工布按生产工艺主要分为纺粘法 、短纤维针刺法2种。
1.2.1 纺粘法
把聚合物的粒子或粉末进行熔融，然后进入挤出机，通过一个或一系列喷丝头纺成连续的长 丝束。再用旋转喷丝头或控制气流、改变传送带速度、通电流等方法使长丝形成不规则排 列，铺放在传送带上形成纤维网。纤维网的粘合是在长丝还未完全凝固时，用热压或用粘合 剂粘合，或用针刺机械加固，形成连续均匀的 土工布。可用于加固、分离、过滤和排水等各种工程中。
1.2.2 短纤维针剌法
短纤维经梳理机或废棉开松机制成棉网，再以交叉叠铺，或直接由气流成网机制成纤维杂乱 排列的棉网，以达到成布时的各向同性，然后经过大量刺针组成的一组或几组针板，进行针 刺纤维网，使纤维互相纠缠，挤压在一起，形成非织造布。这种方法适合生产厚型土工布， 其特点是密度高、结构蓬松、较厚、吸水和透水性能好，抗形变能力大，特别适用于过滤和 排水工程中。
1.3 土工膜、复合土工布与土工格栅
土工膜是一种防渗透性强的土工布，一般由土工织物表面覆以聚乙烯或橡胶等涂层而得 ，可用以制成各种大小和形状不一的膜袋，经充水膨胀，形成各种屋顶、围墙、水闸等。
复合土工布是由几层不同类型土工布与相关类产品组成，也可以只由其中的一类组成。由于 复合土工布是由各种功能的土工布复合而成，因此它是一种可开发成性能更加完善的土工布 ，它能充分发挥复合土工布中各组分的优势。
土工格栅(网)是一种高强度结构材料，系采用聚丙烯、聚乙烯等热塑性聚合物挤出，经 拉伸(单向、双向)方法制成。可广泛用于道路、机场、停车场、水利、集装箱堆场、临时施 工便道、环保等工程领域，达到加固、增强防护等目的。
2 丙纶土工布生产现状与应用
2.1 生产现状
我国丙纶土工布生产企业规模小而分散，开工率不足，规模效益和综合实力较差，主要生产 企业见表1。
表1 我国主要丙纶土工布生产企业
| 生产企业 |
生产能力/(t/年) |
主要设备生产厂(国)家 |
|
仪征阿莫科织物有限公司
常州塑料编织总厂
青岛麻纺织厂
杭州新丰塑料厂无锡市海浪工业用布有限公司
绍兴新建纺织有限公司
广东佛山塑料八厂
上海新纺织产业用布公司
山东德州丙纶厂
山东齐鲁丙纶厂
上海工业用呢厂
广东新迪无纺布企业公司
杭州华银塑料有限公司
泰安永佳塑料有限公司
泰安塑料一厂 |
3000
2000
1500
1200
1500
1600
2000
500
1000
1000
1200
3000
3000
1500
5000 |
美国阿莫科公司
瑞士苏尔寿公司、德国斯大林格公司、奥地利蓝精公司
瑞士
拉丝机为奥地利蓝精公司
北京纺织科学研究院、瑞士苏尔寿公司的阔片梭机
意大利设备和瑞士苏尔寿公司
国产、进口设备均有
瑞士苏尔寿公司的片梭织机、DONILL的筋杆织机
德国、意大利、国产
德国
奥地利、德国
德国
意大利
韩国
英国 |
以下着重介绍几家有代表性的丙纶扁丝机织土工布、长丝机织土工布、 丙纶非织造土工布企业的情况。
(1)仪征阿莫科织物有限公司是仪征化纤集团和美国阿莫科公司合资经营企业，以生产聚丙 烯扁丝机织土工布为主，主要生产设备从美国阿莫科公司引进，产品已在沪宁高速公路、南 京禄口机场、朔黄铁路(山西朔州市—河北黄骅港)等工程中大量采用。应用结果表明，丙纶 土工布的使用不仅大量减少砂石材料，而且在保证工程质量、缩短工期、降低成本方面显示 了很大的优越性。
(2)常州塑料编织总厂主要生产以聚丙烯为原料的各类土工布，幅宽3.3～6.3 m，产品有： 有纺土工布(包括编织土工布、机织土工布)、无纺土工布、复合土工布(包括针刺复合土工 布、复合土工膜)。产品已在福泉高速公路、上海浦东机场、广东省阳江铁路等工程中大量 应用。
(3)无锡市海浪工业用布有限公司主要生产高强机织土工布、高强机织土工布模袋、反滤布 等填补国内空白的产品，已在深圳河治理、罗湖桥工程、河北沧州黄骅工程等大量应用。
(4)杭州新丰塑料厂生产丙纶扁丝机织土工布，最大宽幅4 m，拉伸强度为50～79 kN/m，主 要用于钱塘江污水处理工程。
(5)广东新迪无纺布企业有限公司、杭州华银塑料有限公司均以纺粘法生产丙纶土工布。前 者是从德国引进设备，以生产民用产品为主，幅宽2.4 m，其土工布产品曾在广深公路上部 分应用。后者的设备是由意大利引进，生产丙纶纺粘土工布，幅宽3.3 m， 主要应用于高速 公路和水利工程。
(6)青岛麻纺织厂主要生产长丝和扁丝机织丙纶土工布，生产设备从瑞士进口。
2.2 应用
土工布具有良好的物理机械性能，在水利和交通等工程中有十分广阔的应用前景。其主要应 用领域如下。
2.2.1 公路建设
目前，国外高等级的公路建设中几乎均使用土工布，我国也在应用。土工布在公路工 程中应用可有效减少车辙变形，防止、抑制反射裂缝，延缓道路的疲劳破坏。我国每年新修 公路30万km以上，在工程基础薄弱地段和高等级公路建设中需要土工布1万t以上。在 沥 青铺面厚度相同的情况下，采用土工布的道路不仅提高了质量，还可延长使用寿命3～6 年，从而降低了维修费用；在同样道路设计标准下，沥青铺面的厚度可减少大约一半，从 而降低造价20%～30%。
在高等级公路建设中，使用土工布可降低碎石垫层的厚度，并使公路的边坡变陡，降低施工 土方量，少占用土地。如沪宁高速公路在软土及沉降地段采用加铺土工布的施工方案，防止 了路面沉降，减少砂石和沥青用量，使工程造价约降低了5%。
2.2.2 铁路建设
我国铁道部门于1981年开始应用土工布处理路基翻浆损坏。在京九铁路建设中，阜阳到九江 段桥头15 000 m软土路基中，大量使用土工布、土工网地基处理和边坡加固。
2.2.3 水利工程建设
在荷兰著名的海防工程中，由于建造庞大堤坝时大量采用土工布，使得世界上最大的可调 式防潮坝在200年内安全使用。美国在土石坝的上游大量用土工布作护坡反滤。 据国家统计局统计，我国每年因水患造成的经济损失在4000亿元左右。如果在筑坝时采用土 工布及土工格网，就可筑起坚固的堤坝，防止水患造成的经济损失。如江苏省采用土工布通 过 舰道护坡、河道护坡等措施，对沿江沿海堤坝进行加固，使其在1998年的特大洪水面前安然 无恙；河北省黄壁庄水库下游减压井冒混水，采用土工布封堵后，使工程在1998年特大洪水 情况下没有出现险情；邢台临城水库1958年兴建，水库建成后渗漏严重，1990年使用7 万多 m2土工布进行加固防渗处理后，至今效果良好；天津北塘水库使用土工布后，工程质量明 显提高，经济效益显著。交通部、江苏省和上海市三方决定，共同对长江深水舰道疏浚工程 投资150亿元，兴建我国最大的水运工程。按照设计要求，决定使用900 万m2土工布构筑 导堤。经5 km试验段测试，土工布在护堤工程中起到了其它材料难以达到的良好效果。
2.2.4 环保工程
昆明电厂灰坝采用宽2 m，质量为600 g/m2的丙纶短纤维针刺土工布5500 m2作反滤层 ，节约工程投资50 万元。
3 结 语
当前我国正在进行铁路、公路、水利工程、市政等大规模基础设施建设，并积极推广土工布 的应用。据测算，以目前丙纶土工布年用量3 万～4 万t为基数，按每年10%～12% 速度 递增，到2010年，用量将达到10 万t/年以上。
收稿日期：2001-05-14
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