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生態(tài)袋的理化性能
作者:admin 發(fā)布日期:2024/3/27 關(guān)注次數: 二維碼分享

生態(tài)袋是邊坡工程中的新型材料,由聚丙烯(PP)或者聚酯纖維(PET)為原材料制成的雙面熨燙無(wú)紡布加工而成的袋子,耐腐蝕性強,抗UV,耐降解,具有透水不透土的過(guò)濾功能,對植物友善。通過(guò)生態(tài)袋在生態(tài)邊坡防護及綠化中的使用情況,從力學(xué)性能(耐斷裂、耐撕破、耐穿刺)、植生性能(透水性能、植生孔徑)及老化性能(抗紫外線(xiàn)性能、凍融性能)幾個(gè)方面著(zhù)手分析生態(tài)袋體物理性能。

成都生態(tài)袋

柔性生態(tài)袋邊坡生態(tài)技術(shù)主要是由生態(tài)袋、排水聯(lián)接扣、加筋格柵及植被等共同構成護坡主體結構。柔性生態(tài)袋邊坡生態(tài)施工流程主要由坡面清理、基層處理、土壤配置與填充、袋體堆砌及植被建植(點(diǎn)播、插播、壓條、噴播等)與后期管養等組成, 施工工藝流程相當簡(jiǎn)單。待整個(gè)生態(tài)護坡工程完成后,植被得到了快速恢復,植物根系很好的完成了防止水土流失的任務(wù)。實(shí)現工程護坡和生態(tài)治理的結合。
在工程應用過(guò)程中,相比作為輔材的排水聯(lián)接扣和加筋格柵,生態(tài)袋袋體本身無(wú)疑是整個(gè)生態(tài)護坡體系重要的組成部分,袋體本身的性能也決定了整個(gè)生態(tài)護坡的工程質(zhì)量。
生態(tài)袋的特點(diǎn)
生態(tài)袋是用高分子材料聚丙烯添加其它添加劑制成的一種新型土工合成材料,耐腐蝕性強,抗UV,耐降解,對植物友善,具有透水不透土的過(guò)濾功能,既能防止填充物 (土壤和營(yíng)養成分混合物) 流失,又能實(shí)現水分在土壤中的正常交流,使植物生長(cháng)所需的水分得到了有效的保持和及時(shí)的補充,使植物穿過(guò)袋體自由生長(cháng),根系進(jìn)入工程基礎土壤中,如無(wú)數根“錨桿”來(lái)實(shí)現袋體與主體(坡體)間的穩固作用,時(shí)間越長(cháng),越加牢固,達到穩定性邊坡,降低后期維護費用。
生態(tài)袋力學(xué)性能
作為土工織物的基本屬性,具有良好的力學(xué)性能是生態(tài)袋需具備的性能,考慮到生態(tài)袋體在護坡功能中所起到的力學(xué)作用和要承擔的荷載負擔,一般在工程應用過(guò)程中選用以下三類(lèi)強度性能指標作為生態(tài)袋的主要控制指標。
拉伸性能
(1) 寬條拉伸強度:可以反映袋體在縱橫向單位寬度范圍內能承受的外部拉力,以及相應方向的延展性。
(2) 握持強度:考察袋體抵抗外來(lái)集中荷載的能力可以選擇測試相應的橫、縱向握持強度,土工織物對集中荷載的擴散范圍越大,則強度越高,在實(shí)際工程使用中就能承受更大的外部集中荷載。
(3)撕裂強度:反映沿袋體某一裂口將裂口逐步擴大過(guò)程中的拉力,可以真實(shí)反映袋體在遭受破損時(shí)的抗破壞能力。
(4)袋體抗沖擊性能:考量袋體抵抗外部沖擊荷載的能力可以選用不同的技術(shù)指標:(a) 脹破強度 (b) CBR頂破強度 (c) 圓球頂破強度,差別是試驗尺寸、頂頭尺寸和加荷方式不同。具體可以根據實(shí)際工程的外部環(huán)境特點(diǎn)甄選。
生態(tài)袋植生性能
根據生態(tài)袋在整個(gè)生態(tài)護坡系統中發(fā)揮的植生作用,袋體需具備透水不透土的過(guò)濾功能,既要能防止袋內的填充物 (植生土、養分等混合物) 流失,又不能完全密封成為封閉結構,要能夠實(shí)現水分在袋體與袋體、袋體與土壤等多層面的高 效流動(dòng),使得植被生長(cháng)所需的水分得到有效保持和及時(shí)補充,而實(shí)現生態(tài)袋上述機能,關(guān)鍵指標就是袋體等效孔徑及透水性能。
(1)生態(tài)袋等效孔徑
如果袋體材料過(guò)薄,孔徑太大,填充物在遭自然雨水或人為流水沖刷時(shí)會(huì )大量流失,造成整個(gè)袋體的單位重量迅速減小,使護坡的力學(xué)結構發(fā)生巨大變化,偏移原有力學(xué)設計,, 容易造成護坡結構的破壞。
相反如果袋體材料過(guò)厚,孔徑太小,會(huì )產(chǎn)生下列不利影響 (a) 會(huì )對植被生長(cháng)以及根系延伸形成阻礙,不利于植被的快速形成,無(wú)法按時(shí)完成綠化效果及護坡目的;(b) 袋體填充物的重量是在邊坡力學(xué)結構設計時(shí)的固定數值,孔徑太小,透水能力降低,當水分逐步滲入袋體時(shí),其單位重量將大大升高,使結構受力增 大,造成結構變形,坍塌;(c) 透水遲緩易造成靜水壓力急增,導致護坡工程易于塌陷。
鑒于以上原因,建議使用ASTM D4751《測定土工織物表觀(guān)露縫尺寸的試驗方法》對袋體的孔徑進(jìn)行測試,目前,國內大部分袋體的等效孔徑檢測結果均在0.07-0.2mm之間,工程試驗證明,這個(gè)尺寸基本可以保證填充物不會(huì )流失,且能夠滿(mǎn)足實(shí)際工程中生態(tài)護坡的質(zhì)量要求。
(2)生態(tài)袋透水性能
對于袋體透水性能的測試,可以依據GB/T15789《土工布及其有關(guān)產(chǎn)品無(wú)負荷時(shí)垂直滲透特性的測定》測定垂直滲透系數、透水率等指標,從而計算出袋體單位面積單位時(shí)間下的透水量,明確袋體的透水能力。就目前國家建筑材料測試中 心對國內的幾家生態(tài)袋體廠(chǎng)家采樣檢測結果 (表2) 分析,袋體等效孔徑在0.15-0.2mm之間時(shí),垂直滲透系數≥0.12cm/s透水能力較好,能夠較好的執行水分自由流通的機能,因此建議實(shí)際工程中盡量使用等效孔徑在該范圍的生態(tài)袋。
生態(tài)袋老化性能
生態(tài)袋體的老化損耗主要有以下四個(gè)方面:(1) 紫外線(xiàn)老化;(2) 酸雨或堿性液體的侵蝕;(3) 冷暖環(huán)境的變化對袋體的損壞;(4) 微生物的降解,其中微生物降解的情況較為復雜, 本文不做討論,重 點(diǎn)探討前三種情況對生態(tài)袋理化性能的影響。
(1) 袋體抗紫外線(xiàn)性能
生態(tài)袋在運輸、施工過(guò)程及植被生長(cháng)的初期往往直接暴露在外,接受陽(yáng)光直曬,如果沒(méi)有良好的抗紫外線(xiàn)性能,將直接導致袋體強度的迅速損失,影響使用,因此生態(tài)袋在使用聚丙烯 (PP) 為原材料的同時(shí),需添加抗氧劑、光穩定劑和深色碳黑等,以增強其抗紫外線(xiàn) (光氧化) 、抗老化 (熱氧化) 能力,在實(shí)際檢測過(guò)程中建議參照ASTM D 4355《在紫外線(xiàn)輻射和水浸下土工紡織品損傷的標準試驗方法》進(jìn)行測試,測試時(shí)間可以根據實(shí)際光照情況進(jìn)行選擇,通常有150小時(shí)、300小時(shí)、500小時(shí)三種情況下,檢測袋體在紫外線(xiàn)輻照下的強度保持率,在某些情況下可以參考JT/T 514《公路工程土工合成材料有紡土工織物》標準進(jìn)行分級。
(2) 袋體耐酸、堿性能
生態(tài)袋的絕大部分工程環(huán)境都在室外,非常容易遭受到酸性雨或堿性液體的侵蝕, 酸、堿液對生態(tài)袋體的破壞或腐蝕,會(huì )降低袋體強度,破壞袋體完整性,對工程安全帶來(lái)較大的隱患,并且施工完成后,袋體被植被所覆蓋,后期不易排查袋體損壞情況,因此,此項指標在護坡設計初期就需進(jìn)行使用環(huán)境考察,建議按照土工合成材料耐酸堿性的測試標準GB/T 17632《土工布及其有關(guān)產(chǎn)品抗酸、堿液性能的試驗方法》對袋體進(jìn)行測試,使用0.025mol/L的硫酸和2.5g/L的Ca (OH) 2溶液進(jìn)行浸漬試驗,考察袋體在以上酸、堿破壞介質(zhì)環(huán)境下的外觀(guān)變化、質(zhì)量損失、強度保持率等。袋體耐酸、堿性能是生態(tài)袋關(guān)鍵指標尤為重要,因為該指標將直接關(guān)系到袋體的使用壽命。
(3) 袋體耐候性能
生態(tài)袋的使用環(huán)境較為復雜,使用溫度基本等同于環(huán)境溫度的變化,且會(huì )經(jīng)受風(fēng)吹、雨淋、浸泡以及高、低溫環(huán)境的考驗,因此,有必要重 點(diǎn)考察生態(tài)袋體在耐候環(huán)境下的力學(xué)性能變化,以保證袋體不會(huì )在 端氣候環(huán)境下發(fā)生嚴重的性能變異。建議根據地域位置和實(shí)際使用環(huán)境狀況,制定具體的凍融循環(huán)等試驗方案,對袋體的耐候性進(jìn)行測試。目前,國內大部分生產(chǎn)廠(chǎng)家都會(huì )采取水融12小時(shí),加-40℃冷凍12小時(shí)為1循環(huán)的測試方法,通常進(jìn)行7~15個(gè)循環(huán)的試驗,就目前試驗結果分析,袋體的凍融循環(huán)強度保持率基本都在90%以上。鑒于目前國內生態(tài)護坡使用年限還不長(cháng),此項試驗結果的適用性還有待實(shí)際工程進(jìn)一步檢驗。
通過(guò)檢測和工程應用論述生態(tài)袋及袋體關(guān)鍵理化性能與生態(tài)邊坡工程質(zhì)量的內在關(guān)系,確立影響生態(tài)袋、生態(tài)袋體及生態(tài)邊坡工程質(zhì)量的關(guān)鍵物理參數、取值范圍和測試方法,為生態(tài)袋在植被坡面恢復中的應用提供更加可靠的技術(shù)支撐。
在礦山、交通、水電、市政等工程建設邊坡柔性生態(tài)防護中選擇生態(tài)袋護坡技術(shù),生態(tài)袋作為核心材料需嚴格按照有關(guān)指標性能進(jìn)行甄選,并且在專(zhuān)業(yè)的技術(shù)指導下開(kāi)展施工。生態(tài)袋能夠有效地保護生態(tài)環(huán)境、提高治理效率,為社會(huì )的可持續發(fā)展做出貢獻。
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