蔣學(xué)行，李翠玲，李娟，李曉紅

（1.河南省水利科學(xué)研究院，河南 鄭州 450003；2.河南沃特工程材料有限公司，河南 鄭州 450003）

0 引言

聚乙烯復(fù)合土工膜具有質(zhì)量輕、強度高、無毒、價廉等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于各類防滲工程中。在復(fù)合土工膜防滲施工中，接縫處理是施工最為重要的工序。若接縫不當(dāng)，則將成為防滲系統(tǒng)的薄弱區(qū)，接縫質(zhì)量控制是防滲施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵之一，直接影響整體防滲效果和工程質(zhì)量。

復(fù)合土工膜出廠時一般預(yù)留施工接縫，接縫處的聚乙烯膜與無紡布是分離的。目前施工中，接縫大都采用膜與膜雙縫焊接，非織造土工布之間縫合的方法見圖1所示。由于目前使用的PE防滲膜普遍較薄，現(xiàn)場受風(fēng)力、濕度、電壓、塵土、基層平整度、坡度等多種因素的影響，膜焊接后存在燒洞、局部粘接強度過低等現(xiàn)象，尤其是0.3 mm以下的膜焊接質(zhì)量非常差，現(xiàn)場采用熱焊槍修補效果并不理想。接縫處的土工布與防滲膜之間是脫離的、松弛的，試驗測得接縫強度僅為復(fù)合土工膜母材強度的20%～40%，達(dá)不到應(yīng)用技術(shù)規(guī)范SL/T 225—98《水利水電工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)劃》中不低于80%的技術(shù)要求。針對目前復(fù)合土工膜接縫焊接縫合法存在的缺陷，研究接縫的加固方法對于提高防滲工程質(zhì)量具有重要的意義。

圖1 PE膜雙縫焊接，土工布縫合接縫示意圖

1 試驗材料及方法

1.1 試驗材料

試驗選用兩布一膜型PE復(fù)合土工膜，PE膜厚0.30 mm，上下層為長絲非織造土工布，各重150 g/m2。其主要技術(shù)指標(biāo)見表1。

表1 復(fù)合土工膜性能指標(biāo)

接縫加固選用KS熱熔膠黏劑（簡稱KS膠），粘接防滲膜技術(shù)指標(biāo)見表2。

表2 KS熱熔膠黏劑粘接技術(shù)指標(biāo)

1.2 試驗方法

為便于接縫與母材力學(xué)性能對比，評價接縫效果，按照GB/T 15788—2005《土工布及其有關(guān)產(chǎn)品寬條拉伸試驗》的試驗方法測定接縫拉伸斷裂強度。在直徑200 mm抗?jié)B儀上，按GB/T 19979.1—2005《土工合成材料防滲性能第1部分：耐靜水壓的測定》標(biāo)準(zhǔn)測定接縫處耐靜水壓力；以900 ml/min進水速度測定接縫處水脹破壓力。

2 接縫加固方法

1）先將緊鄰預(yù)留接縫處膜與土工布之間結(jié)合不牢固的母材膜布剝離，這是母材的強度薄弱部位（可能是膜與土工布熱合過程中，粘接不牢造成的）。見圖2、圖3中A部位。

2）預(yù)留接縫中膜雙縫焊接后，采用KS熱熔膠黏劑將膜與土工布、土工布與土工布粘合成一體。見圖2、圖3。

圖2 膜焊接，膜與上部土工布、土工布與土工布之間KS膠粘合接縫示意圖

圖3 膜焊接，膜與上下土工布、土工布與土工布之間KS膠粘合接縫示意圖

3 試驗結(jié)果及分析

3.1 接縫強度試驗結(jié)果

按照上述試驗方法測定了接縫、加固后的接縫以及母材的斷裂強度，結(jié)果見表3。

從表3可以看出接縫實施加固措施后，效果是顯著的。膜焊接、膜與上部土工布、土工布與土工布之間采用KS膠粘合的接縫方法比膜焊接、膜上部土工布縫合的接縫法斷裂強度提高159%，達(dá)到母材強度的70%；膜焊接，膜與上下土工布、土工布與土工布之間采用KS膠粘合的接縫方法比膜焊接、膜上部土工布縫合接縫法斷裂強度提高257%，達(dá)到母材強度的97%，斷裂點發(fā)生在A處。接縫強度達(dá)到不低于母材強度80%的技術(shù)要求。

表3 復(fù)合土工膜不同接縫方式接縫斷裂強度

試驗繪出了母材、不同接縫方式拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線，見圖4所示。

圖4 母材及不同接縫方式拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線

圖中：①為母材的拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線；②為膜焊接、上部土工布縫合后接縫拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線；③為膜焊接后、膜與上部土工布、土工布與土工布之間采用KS膠粘合加固后接縫拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線；④為膜焊接后、膜與上下部土工布、土工布與土工布之間采用KS膠粘合加固后接縫拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線。

圖4中曲線②的第一個峰值為防滲膜拉伸屈服點，第二個峰值為防滲膜斷裂點，第三個峰值為縫合土工布斷裂點。在第二個峰值時測定的強度應(yīng)為接縫的斷裂強度，在第二個峰值后，防滲膜已斷裂失去防滲功能，在第三個峰值時測定的極限強度不能為接縫的斷裂強度。

3.2 抗?jié)B性能試驗結(jié)果

按照上述試驗方法測定了接縫、加固后的接縫以及母材的抗?jié)B性能，試驗結(jié)果見表4所示。

從表4中可以看出，不同強度的接縫和母材均可以達(dá)到0.6 MPa靜水壓下不滲漏。在試驗中試件背水面設(shè)置有孔徑3 mm的墊板，細(xì)孔墊板的支撐作用致0.6 MPa靜水壓下抗?jié)B性能表現(xiàn)不出差異，難以反映出真實的抗?jié)B性能。

表4 耐靜水壓力與脹破壓力試驗結(jié)果

表4中脹破壓力是在無墊板無支承情況下測定的，可以真實地反映出復(fù)合土工膜抗?jié)B強度的相對大小。從表4中可以看出目前工程常用的膜焊接、膜上部土工布縫合的接縫方法接縫抗?jié)B強度僅為母材抗?jié)B強度的36%，采用KS膠加固后的接縫抗?jié)B強度超過母材抗?jié)B強度。主要原因：一方面接縫處膜與土工布粘結(jié)成一體，KS膠層又具有一定的厚度，可使接縫抗?jié)B強度大大提高；另一方面預(yù)留接縫處防滲膜厚度高于母材體內(nèi)膜的厚度；工廠在復(fù)合土工膜生產(chǎn)過程中膜沒受高溫老化及輥壓破壞的影響。

4 結(jié)語

1）目前復(fù)合土工膜采用的膜焊接、膜上部土工布縫合的接縫方法，接縫處斷裂強度和抗?jié)B性能與母材相比偏低，接縫成為復(fù)合土工膜防滲系統(tǒng)中最薄弱的部位，接縫存在的問題要引起重視。提高復(fù)合土工膜施工中接縫的強度和抗?jié)B性能，有利于確保防滲工程的系統(tǒng)性和整體性，提高工程質(zhì)量。

2）在試驗研究的基礎(chǔ)上，提出了膜焊接后、膜與土工布、土工布與土工布之間用KS熱熔膠黏劑粘合加固的接縫方法是可行的，接縫強度達(dá)到了《水利水電工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》要求，同時修補了膜焊接后的缺陷，提高了接縫抗?jié)B性能。

3）試驗研究中發(fā)現(xiàn)有些復(fù)合土工膜預(yù)留接邊與母材相鄰部位的強度會遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于母材的強度。建議復(fù)合土工膜生產(chǎn)廠家改進生產(chǎn)工藝，提高該部位膜與布的結(jié)合強度。

4）上述復(fù)合土工膜接縫加固方法已在鄭州市世紀(jì)歡樂園人工湖復(fù)合土工膜防滲施工中推廣應(yīng)用，該人工湖運行8年，收到了較理想的效果，另外在南水北調(diào)中線干渠防滲等工程中得以推廣應(yīng)用。實踐證明該方法易于現(xiàn)場操作，施工速度快，粘接強度高，接縫防滲效果好。

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