文档介绍：5 防渗材料性能及其环境影响分析
5 防渗材料性能及其环境影响分析
圆明园防渗材料组成及来源
圆明园防渗工程使用的材料是土工合成材料,为非织造复合土工膜(以下简
称复合土工膜)。复合土工膜一般是由聚乙烯薄膜与聚酯纤维织物构成的复合材
料,前者为复合土工膜的基材,主要起防渗作用,一般称为土工膜;后者为基材
的保护层,具有一定厚度,覆盖在聚乙烯薄膜上,防止被穿刺或破裂,一般称为
土工布。
聚乙烯薄膜主要包括高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线性
低密度聚乙烯(LLDPE)、交联聚乙烯等。用于防渗的薄膜主要有高密度聚乙烯、
低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯,但以高密度聚乙烯的使用居多。涤纶(对苯
二甲酸乙二醇酯 PET)是市场上常用的一种聚酯纤维,土工布常用的材料。
圆明园防渗工程使用的复合土工膜来自山东宏祥化纤集团有限公司、山东三
塑集团和山东泰峰塑料土工材料有限公司三个厂家,其基本参数如表 5-1 所示,
基材为高密度聚乙烯,土工布材料为涤纶。
表 5-1 各厂家提供的防渗材料基本参数
基材厚度渗透系数
公司名称基材名称保护层名称平均分子量
(mm) (cm/s)
山东宏祥高密度聚乙烯涤纶 ×1012 7~30×1 04
山东三塑高密度聚乙烯涤纶 ×1012 -
山东泰峰高密度聚乙烯涤纶- 11×104
防渗材料性能满足《土工合成材料非织造复合土工膜》国家标准
(GB/T17642-1998)。
圆明园防渗工程复合土工膜的全部铺设和焊接由北京海淀水利水电工程公
司负责施工,北京燕波水利建设监理有限责任公司负责工程监理。各单元铺设防
渗材料的详细情况见表 2-1 和图 2-1。作业施工遵照《聚乙烯(PE)土工膜防
渗工程技术规范》(行业标准 SL/T231-98)。
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圆明园东部湖底防渗工程环境影响报告书
复合土工膜防渗材料的特性
复合土工膜应用于环境或水利工程时,其可能对环境释放的物质组成和数量
主要取决于制造复合土工膜的原料,即聚乙烯和聚酯纤维的组成、结构以及溶解
和降解特性。以下分别对聚乙烯、聚酯纤维和添加剂的特性进行描述。
聚乙烯(PE)的特性
聚乙烯(PE)属聚烯烃类,是典型的碳氢高聚物,在材料基质中不含有其
他元素。纯晶态聚乙烯呈乳白色,手感似蜡,无味、无嗅、无毒。高密度聚乙烯
(HDPE)是指在每 1000 个碳原子中含有不多于 5 个支链的线性分子所组成的聚
合物,在所有各类聚乙烯中,HDPE模量最高,渗透性最小,同时具有良好的拉
伸强度、耐腐蚀性和稳定性;低密度聚乙烯(LDPE)则是在高压下自由基引发
聚合制得的含有更多支链的聚合物,包括长支链和短支链,其中短支链在每 1000
个主链碳原子中约含有 15~35 个,其结晶度远低于 HDPE。LDPE的熔点低,质
地柔软,清晰度高、手感柔软,并有适度韧性。
聚乙烯对化学品通常具有较高的稳定性,甚至在高温下,也具有良好的耐水
溶特性。通过国内外文献调研,聚乙烯在十分特定的条件下才会缓慢地被氧化剂
侵蚀。例如,用烷烃、芳烃及氯代烃在室温下浸泡 6 个月以上会使其溶涨,此后
在约 70℃开始熔融,继续升温时甚至会溶解。
高密度聚乙烯在无氧条件下抗紫外光和热的作用非常稳定。聚乙烯在热降时
解遵循无规断链及分子内和分子间转移反应的机理,只有在350℃以上的高温下,
才会发生明显的分子链断裂分解,降解产物有乙烯、丙稀、丁烯和分子链更长的
烯烃碎片。在空气中用紫外光大剂量照射聚乙烯膜会引起氧的吸收,羰基、羟基
和烯基的生成,同时释放出丙酮、乙醛、水、一氧化碳和二氧化碳,同时引起脆
性的增加、交联的形成以及聚合物样品力学性能恶化。
聚酯纤维(PET)的特性
PET 化学名称是聚对苯二甲酸乙二醇酯,是一种饱和的热塑性聚合物,由对
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5 防渗材料性能及其环境影响分析
苯二甲酸和乙二醇经酯化反应聚合而成。结晶型 PET 相对密度 ~,相对
较高,在热塑性塑料中,聚酯的强度最高。聚酯纤维制造的织物具有较高的拉伸
强度、延伸性和整体性,良好的水力特性,以及较好的隔离、过滤、排水、加筋、
保护、封闭等作用。
PET 具有很高的稳定性,即使在较高温度下,在水及一般物质的水溶液中的
溶解度通常可以忽略。
在环境温度下,PET 的热氧化稳定性很好,只有在高温下才可能出现聚酯的
热断裂和热氧化断裂或者交联现象。纯 PET 在 250~300℃开始降解,但在 350℃
以上才明显放出挥发性产物。降解