[美] 帕特里克 蒂埃贝

用作土工膜的PVC 称为柔性PVC, 是许多成分的聚合物。典型的组成成分包括: PVC 树脂、主增塑剂、稳定剂、色素、填料、杀虫剂和促进剂。可加入其他聚合物制成具有某种增强性能的PVC合金, 或在两层薄膜间夹入纤维织物以增加土工膜的强度和稳定性。大部分土工膜使用无筋的、非合成的柔性PVC。本文集中讨论该类柔性PVC。用作土工膜的PVC 通常在装配线上制成0. 25- 1. 50 mm 厚, 并按PGI( PVC 土工膜协会) 的要求(PGI1197) , 对土工膜的规格、重量、抗拉强度、撕破强度、低温、伸长率、变形模量、尺度、水胀性、挥发损耗、土壤覆盖防腐性, 以及静水抵抗力等进行试验。材料认证随装货一道提供。

一般来说, 成卷的PVC 土工膜不是织成一般现场所需的大幅面, 而是按实际需要在现场缝合。这就胜过在工厂装备受限制的情况下接合大量的接缝。毫无疑问, 在工厂缝合土工薄膜比在户外更容易, 因为户外环境中的风、灰尘和温度变化不定会使缝合很困难。接缝一般也用PGI11 97 试验标准测试剥离和抗剪强度。在工厂里缝合PVC 有许多不同的方法, 包括电解质焊接法、溶剂溶合法、粘胶粘结法和热楔焊接法。所有这些方法生成功能性粘结, 接缝的剥离和抗剪强度满足PGI 要求。除电解质焊接法以外, 现场接缝按同样的方式接合。当使用溶剂熔合法时, 整个接缝的强度随时间的推移而达到其最大强度。事实上, 在缺乏电力的地方,使用PVC 粘胶或溶剂熔合可以缝合或修补PVC,这是一大优点.

1 废渣掩埋场覆盖

由于具有柔性, PVC 易于覆盖在整平的地基上。这正是PVC 在截锥试验中表现良好的原因所在。研究表明, PVC 对刺破不敏感, 具有优良的双向伸长率特性, 易于以非常有限的刺破适应大部分工程的形状。PVC 在很高的温度和pH 值范围内,对大部分水溶液具有优良的抗化学性能。大部分废碴浸出液对PVC 性能的影响微不足道, PVC 已用于许多废碴掩埋场。从莱科明县一个废碴掩埋场污水坑中取出使用了11 a 的PVC 土工膜, 样膜仍然很柔韧, 表明没有明显的老化迹象。由于PVC 是一种无定形聚合物( 非晶质) , 不易受环境应力破坏的影响。PVC 的变形模量较低, 有助于与地面协调变形。低模量PVC 土工膜在现场成功适应大变形的实例很多。在基劳德和绍德曼1997 年的研究中, 测定PVC 土工膜在适应沉降差方面性能最好。选择PVC 的主要原因在于, 与大部分其他类型的薄膜相比, PVC 价格适中。 0. 5 mm的PVC 具有足够的抗拉、延伸和抗刺破性能, 在安装过程中不会破坏。PVC 可迅速制成大幅面, 从而减少现场缝合的数量。PVC 更易于在工厂和现场缝合, 特别是在现场可以刷上溶剂进行接缝, 尽量减少现场特定缝合设备和人员的需要。PVC 很柔韧。薄膜容易适应渠道横断面的形状。大幅面可以折叠和打包, 放置在滑动垫木上, 便于运至施工现场。

2 渠道衬砌

自从1957 年第一次试验性地使用PVC 以来,美国垦务局( USBR) 的许多渠道衬砌工程已经使用PVC。许多年来, PVC 运行良好, 已被选定为USBR 大多数工程的渠道衬砌材料。俄勒冈州一个已经运行了70多年的渠道衬砌示范工程, 证实PVC 具有优良的性能。而且, 使用7 a 后, PVC 土工膜系统的成本效益最佳。此外, USBR 分析了一个覆盖了30 a 的0. 25 mm厚的PVC, 并确认 即使如此薄的土工膜看起来仍在发挥控制渗流的作用。除伸长率已降低至96%以下以外, 该例中0. 25 mm厚的PVC 仍能满足原设计说明书中的全部要求。必须记住这是使用30 a 后0. 25 mm的PVC, 而当前的标准是0. 5~ 1. 0 mm厚的PVC。

在南美, 如今PVC 用于衬砌大型蒸发池, 开采各种盐。地面开挖后, 展开PVC 衬砌并缝合在一起, 池塘竣工后泵满盐水。经过大约1 a 的日光蒸发水份后, 晒制出盐。选择PVC 是因为它可预制为大的幅面, 对盐水具有抗化学性, 提供一个细孔隙的自由柔性屏障。

3 泻湖和池塘衬砌

PVC 也广泛用于泻湖衬砌以及滞洪池塘和盛淤池衬砌。在上述所有场合中, 均将PVC 土工膜覆盖起来。据介绍, 尽管在欧洲常见让PVC 裸露在设置表面, 比如在一些水电站大坝上, 但为了延长使用寿命, 应将柔性PVC 覆盖。在裸露使用情况下, 可加入紫外线吸收体、紫外线稳定剂和色料( 二氧化钛和炭黑) , 以延长PVC 的使用寿命。裸露状态下的使用寿命也是土工膜厚度的函数, 例如, 1 mm 厚的比0. 5 mm厚的寿命更长。加拿大总塔公司生产的泳池衬砌, 0. 5 mm的PVC 在无覆盖使用情况下, 寿命为7~ 20 a, 取决于暴露条件。作者建议所有土工膜, 包括那些不易受日晒和风吹雨打而损坏的产品, 使用时应覆盖起来, 因为不加覆盖, 所有土工膜都会遭到风、洪水、动物和其他机械以及天灾的破坏。这是工业界的通常做法。大约到1993 年, NSF( 国家环境卫生基金会)颁布了NSF54 规定, 包括各种类型土工膜的规范。PGI 考虑了NSF54 的要求, 提出了许多情形下的最小值。第一部PGI 规范于1997 年元月生效, 并迅速被北美的许多部门采纳, 包括美国陆军工程师团。之后, PGI 与北美一流土木工程大学伊利诺斯州大学共同制定了技术合作计划( U IUC) , 进行PVC 土工膜接触面强度和边坡稳定方面的研究。PVC 土工膜在所有土工膜中使用历史最长。经过30 多a 在数千个工程中的成功应用, PVC 仍然是许多工程的首选材料。