HDPE土工膜施工技術(shù)

1、HDPE 土工膜施工技術(shù)1前言HDPE 土工膜作為一種新型結(jié)構(gòu)的防滲型土工合成材料，由于其抗拉 強(qiáng)度高、防滲性能好、變形能力強(qiáng)、質(zhì)量輕、施工方便、造價(jià)低等優(yōu) 點(diǎn)，被廣泛用于庫區(qū)、壩體、圍堰、渠道、人工湖、蓄水池等水利建 筑物的整體與局部防滲加固中。同時(shí)在電力、冶金、環(huán)保、城建、 鐵路、公路、軍工、農(nóng)業(yè)及礦業(yè)等領(lǐng)域防滲加固工程中亦具有廣泛的 用途。HDPE 土工膜中PE膜系熱塑性非極性材料，在施工中邊角連接及其 與建筑物的連接等采用一般的膠粘劑粘接法很難達(dá)到理想的效果。目前施工中，邊角連接通常是在膜布分離狀態(tài)下采用膜與膜焊接，無紡 布與無紡布縫合的接邊方法。該方法施工速度較快，成本較低。但其 接

2、縫強(qiáng)度過低，試驗(yàn)測(cè)得的接縫強(qiáng)度僅為復(fù)合母材強(qiáng)度的40%左右。當(dāng)遇到復(fù)雜形狀的防滲結(jié)構(gòu)如人工湖、 煤灰廠等，由于復(fù)合土工膜的 工廠預(yù)留接邊是有限的，鋪設(shè)中局部卷材有的過量皺褶，有的張拉過 緊，這樣不僅會(huì)造成材料的大量浪費(fèi)，同時(shí)皺褶處也不利于土的密實(shí) 回填。卷材過于張拉，容易造成懸空，易被水壓和土體變形所張破。 焊接法的焊接質(zhì)量受施工現(xiàn)場(chǎng)條件如膜的厚度、氣溫、風(fēng)力、濕度、 電壓、墊層平整度等諸多因素的影響，且焊接寬度過窄，其強(qiáng)度和止水效果也很難保證，而且HDPE 土工膜與建筑物之間也不能用焊接 法連接。因此HDPE 土工膜施工連接技術(shù)直接影響著 HDPE 土工膜 這一新型土工合成材料的推廣應(yīng)用和應(yīng)

3、用效果。鑒于目前HDPE 土工膜施工中的連接技術(shù)問題，我所結(jié)合工程實(shí)例， 開展了 HDPE 土工膜施工快速粘接技術(shù)的研究。經(jīng)過五年的不斷探 索，開發(fā)了 HDPE 土工膜施工專用膠粘劑（KS膠）及快速粘接技術(shù)， 該技術(shù)已獲得國(guó)家發(fā)明專利及河南省水利科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，并在全國(guó)各類HDPE 土工膜防滲工程中推廣應(yīng)用，取得了較理想的效果。為 HDPE 土工膜的應(yīng)用和推廣提供了可靠的連接技術(shù)。2 HDPE 土工膜粘接技術(shù)2.1焊接法接縫HDPE 土工膜及焊接縫連接方式如圖1、圖2所示：圖1 一布一膜焊接縫合法接縫圖2兩布一膜焊接縫合法接縫試驗(yàn)測(cè)得由0.5mm厚PE膜與300g/m2無紡布復(fù)合而成的一布一膜

4、型 HDPE 土工膜（圖1）自身抗拉強(qiáng)度為17.5kN/m，按圖2焊接縫合后測(cè) 得其接縫抗拉強(qiáng)度為7.0kN/m，接縫強(qiáng)度僅為復(fù)合母材的40%。由上述同樣的膜和無紡布復(fù)合而成的兩布一膜型 HDPE 土工膜（圖3）測(cè)得自身抗拉強(qiáng)度為19.5kN/m，按圖4焊接縫合后測(cè)得其接縫抗拉強(qiáng)度為7.9kN/m，接縫強(qiáng)度僅為復(fù)合母材的41%。由此可以看出，HDPE 土工膜采用焊接縫合法，接縫抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于復(fù)合母材的抗拉強(qiáng)度，不能達(dá)到母材強(qiáng)度 80%的設(shè)計(jì)要求。其原因一方面是PE膜在焊接的過程中膜被加熱熔化、加壓粘合，膜變薄甚至老化，會(huì)造成膜焊接處抗拉強(qiáng)度降低；另一方面為了滿足焊接的需要，接縫處的膜與無紡布

5、分離，接縫焊接縫合后，膜布分離，膜緊布松，拉伸時(shí)膜布變形不一致。接縫處的強(qiáng)度較低，因此接縫成為復(fù)合土工膜防滲系統(tǒng)中的一個(gè)薄弱部位。2.2 KS膠快速膠粘技術(shù)針對(duì)目前接縫焊接法存在的問題，我所經(jīng)多年的努力研制出HDPE土工膜施工專用KS膠粘劑。適用于膜與膜、膜與無紡布、無紡布與無紡布、膜與砼、石、金屬等之間的粘接，具有粘接速度快，強(qiáng)度高，抗?jié)B性能好，施工成本低等優(yōu)點(diǎn)。2.2.1 KS膠粘劑主要技術(shù)指標(biāo)1. 粘接抗剪強(qiáng)度PE膜-PE膜：0.14 MPa母材斷）PE膜-無紡布：0.14 MPa母材斷）PE膜-砼：0.14 MPa母材斷）2. T剝離強(qiáng)度PE膜-PE膜：1.10 kN/m（膠粘劑內(nèi)聚破

6、壞）PE膜-無紡布：1.2 kN/m（膠粘劑內(nèi)聚破壞）無紡布-無紡布：1.2 kN/m（膠粘劑內(nèi)聚破壞）3. 180°剝離強(qiáng)度PE膜-砼：0.92 kN/m （膠粘劑內(nèi)聚破壞）4.抗?jié)B壓力：0.8MPa （PE膜、粘寬 5cm）5. 滲透系數(shù)：3.5X 10-12cm/sec （PE膜、粘寬 5cm）6. 耐水性：水中浸泡168h粘接抗剪強(qiáng)度0.12MPa母材斷）膠粘劑粘接接縫方法2.2.3 KS膠接縫試驗(yàn)結(jié)果采用上述由0.5mm厚PE膜與300g/m2無紡布復(fù)合而成的一布一膜型 和兩布一膜型HDPE 土工膜按圖3至圖8的粘接方法進(jìn)行粘接試驗(yàn)，測(cè)得的粘接抗拉強(qiáng)度依次是 17.5kN/

7、m（母材斷）、16.6kN/m（母材斷）、16.5kN/m（母材斷）、17.0kN/m（母材斷）、15.8kN/m（接縫附近母材斷裂）、17.4 kN/m（接縫附近母材斷裂）。由于一布一膜存在強(qiáng)度的不均勻性， 所以測(cè)出的數(shù)據(jù)波動(dòng)較大，但拉 伸斷裂處均發(fā)生在母材上。兩布一膜接邊附近膜布復(fù)合強(qiáng)度過低， 造 成此處母材強(qiáng)度降低，拉伸時(shí)發(fā)生斷裂，測(cè)得的試件抗拉強(qiáng)度低于對(duì)比試件母材的強(qiáng)度 從圖3、4、5、7接縫試驗(yàn)結(jié)果看出，用KS膠粘接接縫的方法，拉伸 時(shí)斷裂均發(fā)生在接縫附近的母材上，接縫的強(qiáng)度均達(dá)到母材強(qiáng)度的 80%以上。從圖1和圖6,圖2和圖8所示的接縫方法強(qiáng)度測(cè)得的結(jié)果來看，復(fù) 合土工膜施工時(shí)可采

8、用焊接和粘接相結(jié)合的方法。試件中膜與膜粘接寬度5cm,測(cè)得0.8MPa水頭壓力下24小時(shí)無滲漏, 滲透系數(shù)為3.5X 10-12cm/sec與母材基本相同，說明接縫止水效果 比較理想，主要原因是KS膠無揮發(fā)性溶劑，粘接層密實(shí)。接縫粘接施工工藝2.2.5 KS膠用于HDPE 土工膜與砼、石、金屬之間的粘接技術(shù)在應(yīng)用 HDPE 土工膜防滲的工程中，往往遇到復(fù)合土工膜與砼、石頭、金屬 管道等之間的連接問題，如HDPE 土工膜與防滲墻的連接；地下室、 屋面、渠道、蓄水池等砼（包括磚、漿砌石等）墻、面板粘貼PE 土工 膜及HDPE 土工膜；柱、墩、管道穿過 HDPE 土工膜防滲層后的連 接密封等問題。不

9、能用焊接法，目前大都采用砼包裹、錨固的方法， 施工麻煩，止水效果差。KS膠的研制成功，為PE 土工膜及HDPE 土工膜與砼、石、金屬管道等的連接提供較理想的方法，該方法施工 快捷，節(jié)省費(fèi)用，效果好。225.2 HDPE 土工膜與砼粘結(jié)工藝HDPE 土工膜與砼干濕面粘結(jié)可采用以下三種施工工藝：工藝1用鋼刷清除砼表面浮漿，涂刷打底料（干面用30%KS膠甲苯 液或EF膠液打底；濕面用EF水泥膠液打底），打底液表干后，用 KS膠將PE膜面粘合于砼上。工藝2:用鋼刷清除砼表面的浮漿，預(yù)先在 PE膜表面涂一道KS膠, 用EF325水泥膠液將涂膠PE膜粘合于干濕砼面上。工藝3：預(yù)先在PE膜表面涂一道KS膠，

10、邊涂邊撒干凈砂，使表面粘 合一層砂，用107膠拌水泥或砂漿將PE膜面粘合于干濕砼面上，也 可以用快凝水泥砂漿快速粘合。HDPE 土工膜與砼之間采用KS膠粘結(jié)的優(yōu)點(diǎn)是：由于KS膠中沒有 溶劑，粘結(jié)密封效果好；并且KS膠具有較大的斷裂伸長(zhǎng)率（達(dá)到800% 以上），彈性模量較低，當(dāng)砼基層表面產(chǎn)生裂縫時(shí)，可以保護(hù)表面的 HDPE 土工膜不被拉破。3. HDPE 土工膜粘接技術(shù)部分應(yīng)用工程實(shí)例3.1人工湖、蓄水池建造工程鄭州世紀(jì)游樂園人工湖，面積4000平米，湖深1.2米，基礎(chǔ)為黃色粉 土和細(xì)砂，采用一布一膜型 HDPE 土工膜（膜厚0.5mm,無防布 200g/m2）整體防滲。由于湖形復(fù)雜，且湖中有三

11、個(gè)島嶼，湖上有兩座 曲橋，一座直橋，橋墩及進(jìn)排水管均要穿過HDPE 土工膜防滲層，采用焊接法顯然鋪設(shè)困難。本工程施工中復(fù)合土工膜的接邊、 與橋墩 及管道連接，均采用了 KS膠粘劑進(jìn)行粘接，施工速度快，材料無邊 角余料，蓄水后，防滲效果理想。與此施工方法相似的還有鄭州陽光 四季園人工湖、金色港灣人工湖、焦作修武山區(qū)集雨蓄水池等建設(shè)工 程。3.2漿砌石結(jié)構(gòu)防滲處理工程武當(dāng)山水電站引水渠，部分采用漿砌石面板，砂漿抹面防滲。正常運(yùn) 行水深4米，滲漏嚴(yán)重，危及到渠道的安全。采用 KS膠粘劑滿粘 HDPE 土工膜（表面砂漿保護(hù)）的防滲措施，達(dá)到了預(yù)期的效果。我省 一些山區(qū)建有大量的漿砌石結(jié)構(gòu)蓄水池，由于滲

12、漏，基本廢棄。焦作、 鞏義等地部分蓄水池采用了 HDPE 土工膜及KS膠粘劑粘接防滲技術(shù) 進(jìn)行處理，運(yùn)行效果良好。3.3屋面防水工程2000年8月，采用KS膠粘劑滿粘HDPE 土工膜（膜厚0.5mm,無防 布200g/m2）法對(duì)我所新建辦公樓約1000平方米的屋面實(shí)施防水施工 處理。屋面上有各種管道、落水口等，由于KS膠粘劑延伸率可達(dá)1000% 以上，當(dāng)基層開裂時(shí)，確保 HDPE 土工膜不被拉壞，形成兩道防水 層，上面有3cm砂漿保護(hù)。該方法最大的優(yōu)點(diǎn)是接縫少，鋪設(shè)快，防滲效果好，經(jīng)三年的運(yùn)行無滲漏。我省水利廳1#、2#兩棟小高層住宅樓地下室采用 KS膠粘劑粘接HDPE 土工膜（膜厚0.5mm

13、,無防布200g/m2）方案進(jìn)行防水處理。樓 為樁基筏板基礎(chǔ)，基坑深度5米，設(shè)有590根樁，施工條件復(fù)雜，其 中HDPE 土工膜與樁頭連接是防滲技術(shù)關(guān)鍵之一。我們采用“ V”槽 KS膠連接并灌注密封法處理。地下室外墻面復(fù)雜，每棟樓都有50余根過墻管，分兩期防水施工。通過運(yùn)行，無任何滲漏，防水效果理想。 該方法的優(yōu)點(diǎn)是施工快，接縫少，在防水層上施工及基坑回填土?xí)r， 無紡布保護(hù)著PE膜防水層，確保防水質(zhì)量。該方法已在我省中醫(yī)學(xué) 院家屬樓地下室防水及偃師市居民住宅地下室防水工程中推廣應(yīng)用。3.5其它方面HDPE 土工膜及KS膠粘接技術(shù)還用于倒虹吸砼接口處理、渠道砼伸 縮縫的處理、金屬管道防腐襯砌處理

14、、工業(yè)酸堿池防腐處理等方面， 均取得了成功。4結(jié)語4.1 HDPE 土工膜施工時(shí)，接縫可采用KS膠粘接或膜間焊接和膜布間、 布布間膠粘結(jié)相結(jié)合的兩種快速施工方法。后者方法膜布間的粘結(jié)，彌補(bǔ)了膜焊接可能存在 的滲漏缺陷，提高了接縫強(qiáng)度和抗?jié)B能力，確保了施工質(zhì)量。 KS膠 粘接成本低于復(fù)合土工膜應(yīng)用成本的 5%，但使用KS膠粘接，復(fù)合土工膜可以任意拼接，既保證復(fù)雜結(jié)構(gòu)的鋪設(shè)要求，節(jié)省了材料，又 降低了應(yīng)用成本。4.2 KS膠粘劑的研制解決了 HDPE 土工膜與砼、金屬等之間的粘結(jié)技 術(shù)問題。當(dāng) HDPE 土工膜與建筑物砼連接時(shí)，膠粘法比錨固法，施 工簡(jiǎn)便，造價(jià)低，止水效果更好。用 KS 膠及 EF325 膠液可將 HDPE 土工膜粘附于干、潮濕砼、漿砌石等基面上，提高其防滲能力。另外 KS 膠及 HN-2 膠相配合適用于 HDPE 土工膜與 PVC 復(fù)合土工膜之間 的膠接。4.3 KS膠粘劑為非極性材料，不