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          生態袋的理化性能
          作者:admin 發布日期:2024/3/27 關注次數: 二維碼分享

          生態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濾功能,對植物友善。通過生態袋在生態邊坡防護及綠化中的使用情況,從力學性能(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(抗紫外線性能、凍融性能)幾個方面著手分析生態袋體物理性能。

          成都生態袋

          柔性生態袋邊坡生態技術主要是由生態袋、排水聯接扣、加筋格柵及植被等共同構成護坡主體結構。柔性生態袋邊坡生態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單。待整個生態護坡工程完成后,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。實現工程護坡和生態治理的結合。
          在工程應用過程中,相比作為輔材的排水聯接扣和加筋格柵,生態袋袋體本身無疑是整個生態護坡體系重要的組成部分,袋體本身的性能也決定了整個生態護坡的工程質量。
          生態袋的特點
          生態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濾功能,既能防止填充物 (土壤和營養成分混合物) 流失,又能實現水分在土壤中的正常交流,使植物生長所需的水分得到了有效的保持和及時的補充,使植物穿過袋體自由生長,根系進入工程基礎土壤中,如無數根“錨桿”來實現袋體與主體(坡體)間的穩固作用,時間越長,越加牢固,達到穩定性邊坡,降低后期維護費用。
          生態袋力學性能
          作為土工織物的基本屬性,具有良好的力學性能是生態袋需具備的性能,考慮到生態袋體在護坡功能中所起到的力學作用和要承擔的荷載負擔,一般在工程應用過程中選用以下三類強度性能指標作為生態袋的主要控制指標。
          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程中的拉力,可以真實反映袋體在遭受破損時的抗破壞能力。
          (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。具體可以根據實際工程的外部環境特點甄選。
          生態袋植生性能
          根據生態袋在整個生態護坡系統中發揮的植生作用,袋體需具備透水不透土的過濾功能,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,要能夠實現水分在袋體與袋體、袋體與土壤等多層面的高 效流動,使得植被生長所需的水分得到有效保持和及時補充,而實現生態袋上述機能,關鍵指標就是袋體等效孔徑及透水性能。
          (1)生態袋等效孔徑
          如果袋體材料過薄,孔徑太大,填充物在遭自然雨水或人為流水沖刷時會大量流失,造成整個袋體的單位重量迅速減小,使護坡的力學結構發生巨大變化,偏移原有力學設計,, 容易造成護坡結構的破壞。
          相反如果袋體材料過厚,孔徑太小,會產生下列不利影響 (a) 會對植被生長以及根系延伸形成阻礙,不利于植被的快速形成,無法按時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結構設計時的固定數值,孔徑太小,透水能力降低,當水分逐步滲入袋體時,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《測定土工織物表觀露縫尺寸的試驗方法》對袋體的孔徑進行測試,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,這個尺寸基本可以保證填充物不會流失,且能夠滿足實際工程中生態護坡的質量要求。
          (2)生態袋透水性能
          對于袋體透水性能的測試,可以依據GB/T15789《土工布及其有關產品無負荷時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袋體廠家采樣檢測結果 (表2) 分析,袋體等效孔徑在0.15-0.2mm之間時,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,因此建議實際工程中盡量使用等效孔徑在該范圍的生態袋。
          生態袋老化性能
          生態袋體的老化損耗主要有以下四個方面:(1) 紫外線老化;(2) 酸雨或堿性液體的侵蝕;(3) 冷暖環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 點探討前三種情況對生態袋理化性能的影響。
          (1) 袋體抗紫外線性能
          生態袋在運輸、施工過程及植被生長的初期往往直接暴露在外,接受陽光直曬,如果沒有良好的抗紫外線性能,將直接導致袋體強度的迅速損失,影響使用,因此生態袋在使用聚丙烯 (PP) 為原材料的同時,需添加抗氧劑、光穩定劑和深色碳黑等,以增強其抗紫外線 (光氧化) 、抗老化 (熱氧化) 能力,在實際檢測過程中建議參照ASTM D 4355《在紫外線輻射和水浸下土工紡織品損傷的標準試驗方法》進行測試,測試時間可以根據實際光照情況進行選擇,通常有150小時、300小時、500小時三種情況下,檢測袋體在紫外線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》標準進行分級。
          (2) 袋體耐酸、堿性能
          生態袋的絕大部分工程環境都在室外,非常容易遭受到酸性雨或堿性液體的侵蝕, 酸、堿液對生態袋體的破壞或腐蝕,會降低袋體強度,破壞袋體完整性,對工程安全帶來較大的隱患,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行使用環境考察,建議按照土工合成材料耐酸堿性的測試標準GB/T 17632《土工布及其有關產品抗酸、堿液性能的試驗方法》對袋體進行測試,使用0.025mol/L的硫酸和2.5g/L的Ca (OH) 2溶液進行浸漬試驗,考察袋體在以上酸、堿破壞介質環境下的外觀變化、質量損失、強度保持率等。袋體耐酸、堿性能是生態袋關鍵指標尤為重要,因為該指標將直接關系到袋體的使用壽命。
          (3) 袋體耐候性能
          生態袋的使用環境較為復雜,使用溫度基本等同于環境溫度的變化,且會經受風吹、雨淋、浸泡以及高、低溫環境的考驗,因此,有必要重 點考察生態袋體在耐候環境下的力學性能變化,以保證袋體不會在 端氣候環境下發生嚴重的性能變異。建議根據地域位置和實際使用環境狀況,制定具體的凍融循環等試驗方案,對袋體的耐候性進行測試。目前,國內大部分生產廠家都會采取水融12小時,加-40℃冷凍12小時為1循環的測試方法,通常進行7~15個循環的試驗,就目前試驗結果分析,袋體的凍融循環強度保持率基本都在90%以上。鑒于目前國內生態護坡使用年限還不長,此項試驗結果的適用性還有待實際工程進一步檢驗。
          通過檢測和工程應用論述生態袋及袋體關鍵理化性能與生態邊坡工程質量的內在關系,確立影響生態袋、生態袋體及生態邊坡工程質量的關鍵物理參數、取值范圍和測試方法,為生態袋在植被坡面恢復中的應用提供更加可靠的技術支撐。
          在礦山、交通、水電、市政等工程建設邊坡柔性生態防護中選擇生態袋護坡技術,生態袋作為核心材料需嚴格按照有關指標性能進行甄選,并且在專業的技術指導下開展施工。生態袋能夠有效地保護生態環境、提高治理效率,為社會的可持續發展做出貢獻。
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