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HDPE土工膜的应用现状和光固化HDPE土工膜

HDPE土工膜作为一种历经近百年发展的防渗材料,在实践中积累了丰富的应用经验,其特性包括优异的延展性、高抗变形性、强耐腐蚀性、良好的耐寒性和抗冻性能等优点[1]。按照技术演进历程,HDPE土工膜可以划分为传统HDPE土工膜、改进型HDPE土工膜以及创新型HDPE土工膜三类。

传统的HDPE土工膜主要依托热固化工艺制备,其中涵盖了常规HDPE土工膜和复合HDPE土工膜两大类型,这两种HDPE土工膜均在工厂预先生产后,再经由车辆运抵工地,采用人工拼接并安装,常见的拼接方式包括热熔焊接和粘接技术。然而,传统HDPE土工膜存在的不足之处在于生产和施工过程较为繁琐,成本较高且耗时较长,并且容易遭受穿透损伤和接缝失效问题。

改进型HDPE土工膜通常通过对传统HDPE土工膜进行加肋处理来提升性能,肋材与原有HDPE土工膜材质相同,能够有效增强接口剪切强度等性能指标。尽管如此,此类HDPE土工膜本质上仍是在传统产品基础上进行局部优化,同样需要在工厂预制并在现场完成拼接和安装,故而未能完全克服传统HDPE土工膜所固有的缺陷。

相较于前两者,新型HDPE土工膜则以光固化HDPE土工膜为代表,它融合了当今材料科学与化学领域的前沿制造技术,即将不饱和单体、光引发剂和炭黑粉末按特定比例混配,经过特定波长紫外线照射后即可快速成型为大面积的光固化HDPE土工膜。这种新型HDPE土工膜具备施工简便快捷、环保安全等优势,并从根本上解决了接缝破损的问题,因而成为了当前研究的焦点。

 

当前使用的HDPE土工膜类型涵盖两个主要分支,即基础型HDPE土工膜与复合型HDPE土工膜

1.1 当前主流HDPE土工膜类型概览 1.1.1 基础HDPE土工膜类别 基础HDPE土工膜的核心制造原料主要包括聚合物、沥青以及合成橡胶,其中聚合物材料占据主导地位。这类HDPE土工膜生产工艺多样,主要有以下三种加工技术:吹塑成型法、压延成形法以及挤出成型法。

进一步细分,依据所采用聚合物的不同,基础HDPE土工膜可被归类为多个子类型,最为常见的有聚氯乙烯(PVCHDPE土工膜、聚乙烯(PEHDPE土工膜以及高密度聚乙烯(HDPEHDPE土工膜。这些不同类型的HDPE土工膜在物理力学性能方面存在差异,具体参数对照见下表1所示。

 

在聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)及高密度聚乙烯(HDPE)这三种HDPE土工膜中,HDPEHDPE土工膜的密度和熔点相对较低,抗拉强度处于中等水平,但断裂伸长率却最高。其优势在于,由于密度较低,因此在运输过程中降低了成本并提高了效率;高的断裂伸长率意味着HDPEHDPE土工膜具有出色的塑性和良好的抗冲击性能;较低的熔点使得各片HDPE土工膜之间焊接更为便捷。然而,它的局限性在于熔点最低,无法适用于极高温度的工作环境。值得一提的是,HDPE属于高结晶度、非极性的热塑性树脂,具备优良的耐化学品性,尤其在面对废料场中可能存在未知化学成分的情况下,HDPEHDPE土工膜是一个优先选择。

相比之下,PEHDPE土工膜的密度同样较低,其熔点和断裂伸长率居中,但抗拉强度最弱。其优点体现在便于运输,成本较低且作业效率高,中等的熔点使焊接操作简易且能应对广泛的温度条件,中等的断裂伸长率确保了PEHDPE土工膜具备一定的塑性和抗冲击性。不过,其缺点在于抗拉强度较低,这意味着在施工和使用过程中,PEHDPE土工膜对于拉力的承受能力有限,易于出现损坏情况。

至于复合HDPE土工膜,它是通过特殊生产工艺,如流延或压延工艺,在常规HDPE土工膜表面附着一层或多层土工织物形成的复合结构。常见复合HDPE土工膜形式包括一布一膜和两布一膜结构。

复合HDPE土工膜由于加入了土工织物层,所以相比常规HDPE土工膜,其抗拉强度有了显著提升,同时,土工织物作为保护层极大增强了HDPE土工膜抵抗外界破坏的能力。此外,复合HDPE土工膜的界面剪切性能亦优于常规HDPE土工膜。针对较厚的土工织物层,复合HDPE土工膜还能实现沿织物平面方向的水分和气体传输功能。

 

 


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