防水材料:高密度聚乙烯土工膜

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土工膜作为一种良好的防渗材料，在水利工程中有广泛的应用。它是一种以高分子聚合物为基本原料的防水阻隔型材料，膜材（高分子合成材料）主要有高密度聚乙烯（HDPE）、低压聚乙烯（LDPE）、氯化聚乙烯（CPE）、EVA（乙烯共聚物）、PVC等。它们是高分子化学柔性材料，比重较小，延伸性较强，适应变形能力高，耐腐蚀，耐低温，抗冻性能好。其使用机理是以塑料薄膜的不透水性隔断土坝漏水通道，以其较大的抗拉强度和延伸率承受水压和适应坝体变形。

        土工膜按材料可分为聚乙烯(PE)土工膜、聚氯乙烯(PVC)土工膜、聚丙烯(PP)土工膜等。聚乙烯(PE)土工膜又可分为低密度聚乙烯(LDPE)土工膜、高密度聚乙烯(HDPE)土工膜、氯磺化聚乙烯(CSPE)土工膜、极柔聚乙烯(VFPE土工膜等。目前使用最广泛的是PE材质的土工膜。

        高密度聚乙烯（HDPE）防渗膜选用优质的聚乙烯原生树脂，主要成分为 97.5%的高密度聚乙烯，约2.5%的碳黑、抗老化剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、稳定剂等辅料。它具有良好的抗拉强度，耐冲击、抗撕裂，抗刺穿性优越，但其缺点是质地较硬、施工较为困难，焊接困难。它广泛应用于各类防水防渗工程中：①在垃圾填埋场中作为场底主要防渗材料和封场时的覆盖材料；②在人工湖、引水渠、水利堤坝工程中作为防渗首选材料；③在工业建筑中作为污水调节池或尾矿坝的底部防渗材料；④在房屋建筑工程中作为屋面防水材料、地下防水材料和地面防潮材料；⑤作为公路铁路隧道及地铁地下通道防水防渗材料；⑥在其他工业民用建筑、仓储洞库、人防工程中发挥防渗防潮作用。

        高密度聚乙烯土工膜作为防渗体，其优异防渗性能不仅取决于材料本身的基本力学、化学性能，而且还取决于土工膜连接的整体性及施工工艺。大面积采用高密度聚乙烯土工膜作为防渗材料，在国内尚无先例。北京奥林匹克水上公园防渗工程的建设过程中，采用HDPE防渗膜70万m2，施工中采用了双缝热合焊接、单缝挤压熔焊焊接等先进技术，提高了防渗膜焊接质量，同时采用了充气法、电火花法、偶极子法等先进的检测方法确保了工程成品质量。防渗膜上采用卵石、细砂、方砖等多种材料进行保护，与防渗膜共同形成完整的防渗体系。

1.奥林匹克水上公园防渗工程HDPE防渗膜施工工艺

（1）施工方法

        膜与膜之间的连接主要采用双缝热合焊接和单缝挤压焊接。双缝热合焊接主要适用于直缝焊接；单缝挤压焊接主要适合于阴阳转角及收口部位施工。
        土工膜焊接完后，对所有的焊缝均要打压检验。并且对每条焊缝进行现场编号，对施工班组及操作个人、打压检验员做永久记录。对焊接点的取样采取双倍的试样进行破坏性拉力的试验，确保工程施工过程质量控制。

（2）土工膜的热胀冷缩

        土工膜大面铺设后在环境温度较高时会产生一定的皱褶，环境温度下降较大，如果预留尺寸不够，特别是冬季温度降到零度以下时，土工膜收缩产生内应力，严重时会拉裂土工膜。为解决此问题，在两侧设锚固沟，在沟内预留土工膜收缩余量 (此量通过电脑精确地对不同环境温度情况的施工预留量进行计算)；而且在施工过程中为了保证这个关键质量控制点的落实，设专人并配置专门器材对其进行跟踪检查和记录，确保收缩余量的落实。

（3）土工膜现场检验

        土工膜施工完后，施工单位必须进行自检，检验分为非破坏性检验和破坏性检验。对于双焊缝，常常采用充气法进行正压检验；对于单焊缝，采用真空法进行负压检验；对于复杂部位，采用电火花检漏仪进行电火花检漏试验。上述方法都不会破坏施工成果，因此称之为非破坏性检验。

        施工验收时还应在现场对聚乙烯土工膜焊缝随机取样，在拉伸机上做剪切与剥离强度的测试，因取样时会对成品造成损害，需及时修补，所以称之为破坏性检验。
        池底覆土完成后，需要进行渗漏检测，渗漏检测采用国际上常用的土工膜渗漏探测方法“电测(子)检漏法”。在水上公园防渗工程2万平米的底部范围内探测到1个破损点，其尺寸约为4cm×5cm。经现场模拟渗漏试验，结果表明，5cm大小的孔洞，其渗漏量<4m3/天。经过一年的水位观测，实际日水量损失约为5O0m3，只是设计允许值10O0m3的50%。实践证明土工膜在奥运工程中得到了成功的应用，取得了良好的经济、社会和环境效益。
目前国内应用聚乙烯土工膜作为防渗体的工程，逐年上升，现在年使用量已达到2000~3000t。今后更应以其工程实践，研究探讨施工工艺和先进的铺设方法，进行总结分析，因地制宜的运用此项技术。可以相信，随着环保力度的不断加大，作为绿色环保产品的聚乙烯土工膜，将具有广阔的应用前景。