地工合成材料

地工織物是一種多用途的合成產品。通常適用於土木工程的聚合物。其中包括八個主要產品類別:地工布、地工格柵、地工格網、地工膜、地工合成黏土層、地工泡沫塊、地工格室和地工複合材料。地工織物的聚合物性質使其適合在需要高耐久性的地面上使用。也可以直接用於暴露的地面上。地工合成材料有多種形式和材料。此產品在土木工程具有廣泛的應用,目前用於土木、土力工程交通、地質環境保護、水利和社會開發,包括道路機場鐵路路堤擋土結構水庫運河水壩侵蝕控制、沈積物控制、垃圾掩埋場採礦業水產養殖業農業

地工布所製的沙袋保護敘爾特島歷史悠久的克利芬德房屋免受暴風雨的侵襲,沒有沙袋所保護的兩側堤岸都被風暴給侵蝕。 [1]
地工布沙袋長度約為 20 m,圖為昆士蘭州人工魚礁所用的沙袋。 [1]
地工合成材料[2]

地工織布

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地工織布是地工合成材料兩大類之一。 它們是由聚合物纖維組成的紡織品,而不是棉、羊毛或絲綢等天然纖維。 此種材質不易受到生物降解的影響,不容易被大自然分解。這些合成纖維透過標準紡織機械製成柔性多孔織物,或以隨機非織造方式交織在一起。 有的也是針織的。

目前已知地工織物至少運用在100個特定應用領域。但地工織物始終至少具有一下四種功效其中之一:隔離、加固、過濾、排水。

地工格柵

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圖為地工格柵用於防止垃圾掩埋場建造時土壤在長而陡的斜坡上滑動。 [1]

地工格柵是地工合成材料中快速崛起的材料。地工格柵與其他使用編織而成的地工合成材料不同,是一種間格較大的聚合性物質。

此產品透過標準的紡織製作方法以聚合物材料製成,或者使用雷射或超聲波將聚合塑料條黏合在一起。

地工格柵在地工織物中主要負責加固的部分,在土壤受到兩個或三個以上的方向受力時可以有良好的抵抗力,使土壤不易變形。

地工格網

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地工格網(Geonets)屬於地工合成材料領域的另一個部分。跟先前提到的地工格柵比起來,地工格網的間距通常較小,且編織形狀為菱形(與地工格柵的長方形不同)。

此產品是兩個或以上聚合塑料條黏合編織而成,形成類似漁網的結構。最常見的類型有雙平面或三平面兩種。

另外,還有許多不同類型的形狀可供選擇。例如有表面針狀,凹坑或加裝塑料尖頭的聚合物材料,由聚合物纖維製作的三維地工格網可以用於需要排水的土壤區等。

地工膜

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地工膜屬於地工合成材料的另一個領域,其平均銷售額甚至大於地工織物。大約1980年代,美國和德國受到當時頒佈的固體垃圾掩埋場的政府法規的刺激,而使此產品的銷售有大幅度的提升。這些材料本身是相對較薄、不透水的聚合物塑料布,主要用於隔離的材料。例如垃圾掩埋場的地面,為防止垃圾中的有毒物質進入土染造成生態災害,需要在掩埋處的地面加設地工膜。

地工膜除了用於垃圾掩埋場,也可用於地面蓄水池、運河或其他設施。此產品主要功能也可以作為防止蒸氣外漏的屏障(例如用於防止水庫蒸發量過大時)。其應用範圍很大,除了環境領域外,在土木、交通、水利和私人開發工程(如水廠養殖、農業、採礦等)方面的應用也在迅速增長。

地工皂土毯

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地工皂土毯(縮寫為GCL)是聚合物材料和天然土壤的合成。此產品是工廠製造的膨潤土,夾在兩塊地工布之間或黏合在地工膜上。而結合的方法可以透過針刺、縫合或黏合而成。 GCL 常加工於地工膜下。

地工泡沫塊

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地工泡棉塊是一種聚合物,透過將聚苯乙烯加工成由許多充滿閉合孔隙的大型海綿。 地工泡沫塊的性質類似未膨脹的聚合材料。 體積大但重量極輕並具有高度的承載力,可以並排或分層堆疊,在許多應用中提供輕質填充,例如使用地工泡沫塊代替回填土可以大幅減少運輸成本,也不會有開採問題。

地工格室

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地工格室(也稱為蜂窩限制系統)是三維蜂窩狀蜂窩結構,在填充壓實土壤時形成限制系統。由聚合材料擠壓成條帶,通過超聲波串聯焊接在一起,條帶膨脹形成柔性 3D 蜂窩床墊的堅硬(通常有紋理和穿孔)壁。充滿土壤,通過細胞與土壤的相互作用創建了一個新的複合實體。細胞限制減少了土壤顆粒的橫向運動,從而保持壓實並形成堅硬的床墊,將負載分佈在更廣泛的區域。由先進聚合物製成的地工格室傳統上用於斜坡保護和土保持應用,現在越來越多地採用用於長期道路和鐵路荷載支撐。更大的地工格室也由堅硬的地工織物縫製成類似但更大的單元格,用於保護掩體和牆壁。

地工複合材料

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安裝地工複合排水管。地工複合排水管通常用於垃圾填埋場封蓋系統的陡坡。 [1]

地工複合材料由工廠製造的地工織物、地工格柵、地工網和/或地工膜的組合組成。此外,這四種材料中的任何一種都可以與另一種合成材料(例如變形塑料片或鋼纜)甚至與土壤結合。例如,兩個表面都有地工織物的地工網或地工間隔物以及由地工織物/膨潤土/地工織物夾層組成的 GCL 都是地工複合材料。這一特定類別激發了工程師和製造商的最佳創造性努力。應用領域眾多且不斷增長。主要功能涵蓋了前面討論的地工合成材料的全部功能:分離、加固、過濾、排水和遏制。

需求與生產

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地工合成材料需求量(百萬平方米) [1] ]
地區 2007年 2012年 2017年
北美 923 965 1300
西歐 第668章 615 第725章
亞太 第723章 1200 2330
中美洲和南美洲 124 160 220
東歐洲 248 305 405
非洲/中東 115 155 220
全部的 2801 3400 5200

參考

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  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 Müller, W. W.; Saathoff, F. Geosynthetics in geoenvironmental engineering. Science and Technology of Advanced Materials. 2015, 16 (3): 034605. Bibcode:2015STAdM..16c4605M. PMC 5099829 . PMID 27877792. doi:10.1088/1468-6996/16/3/034605. 
  2. ^ Koerner, R. M. Designing With Geosynthetics 6th. Xlibris Publishing Co., 914 pgs. 2012.