土工膜的可靠性尤為重要尤其減少土工膜的接縫
土工膜的可靠性尤為重要。廣大的科研工作者也在致力于提高土工膜的可靠度，尤其是減少土工膜的接縫破壞。產(chǎn)生接縫破壞的原因是兩塊常規(guī)土工膜在縫合時(shí)，接縫處會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，將造成接縫處的抗拉強(qiáng)度和伸長率下降，最終導(dǎo)致可靠性降低。光固化反應(yīng)提供了一個(gè)完全不同的生成和鋪設(shè)土工膜的方法，避免了接縫這一過程。此外，生成的土工膜具有優(yōu)良的力學(xué)性能，可以適應(yīng)各種地表?xiàng)l件。更重要的是，光固化反應(yīng)以光能為基礎(chǔ)，其能耗是生成現(xiàn)有常規(guī)土工膜能耗的1/5~1/10。具體研究意義和前景如下所述:
(1)無接縫問題:由于加工尺寸的限制，現(xiàn)有的土工膜要在施工現(xiàn)場通過裁剪、鋪設(shè)和焊接，來覆蓋大面積的區(qū)域。盡管各種先進(jìn)的接縫以及檢測技術(shù)均被用于確保接縫的質(zhì)量和耐久性，接縫破壞仍然頻繁發(fā)生，占到了土工膜各種破壞模式總和的20%。如果使用合理，利用噴射的方法，可以形成大面積的連續(xù)土工膜，免除了接縫的繁瑣和破壞的風(fēng)險(xiǎn)。
(2)安全、無環(huán)境污染:實(shí)際上早在上世紀(jì)80年代，研究者就嘗試用現(xiàn)場固化的方法來形成聚合物防滲層，例如，低粘度樹脂，氨基甲酸乙脂，酚醛，聚酯纖維等。在這些運(yùn)用中，常通過催化劑激發(fā)聚合或者交聯(lián)反應(yīng)，生成聚合物防滲層。但是，激發(fā)聚合反應(yīng)的催化劑對(duì)人體有害甚至致癌。在歐洲、美國和日本接連發(fā)生了多次上述化學(xué)反應(yīng)的殘跡物泄露到環(huán)境中，污染水源和土體的事故，各國(包括中國)紛紛明令禁止或者限制這些方法繼續(xù)在大面積的工程中繼續(xù)運(yùn)用。相反的，光固化反應(yīng)的原材料以及反應(yīng)的產(chǎn)物經(jīng)過證明都是安全的，對(duì)人畜環(huán)境不造成任何不良后果。正因?yàn)槿绱?，光固化反?yīng)逐漸被用于醫(yī)學(xué)和制藥中，例如，光固化反應(yīng)被用于牙齒矯正、整形和修補(bǔ)。
(3)施工便捷，容易控制:現(xiàn)有的土工膜寬度在4.6米到10.6米之間，在工地上展開，通過鋪設(shè)、裁減和焊接，連成大面積的土工膜，十分繁瑣。光固化土工膜通過噴射的方法，可以短時(shí)間內(nèi)覆蓋大面積土墊層，避免了鋪設(shè)等工序。且光聚合反應(yīng)的速度，可以通過調(diào)節(jié)光的強(qiáng)度進(jìn)行精確控制，通常可以在十分鐘以內(nèi)完成。更重要的是，噴射可以突破地形和地勢的限制，在施工人員不易涉足和攀爬的地方噴射土工膜覆蓋層。此外，光固化是非常容易控制的化學(xué)反應(yīng)。一種光引發(fā)劑只能吸收特定波長的光。因此施工可以在任何時(shí)間段進(jìn)行，不會(huì)被白天太陽所散發(fā)的紫外線影響。
(4)低能耗:現(xiàn)有的土工膜是通過熱固化(通過提供熱量，激發(fā)和維持聚合反應(yīng))和熱加工來形成的。聚合反應(yīng)以及隨后的加工和冷卻都要消耗大量的能量。而光固化反應(yīng)利用光能，消耗的能量是熱固化的1/5~1/10，是可持續(xù)性發(fā)展中更理想的選擇。
(5)材料長期的穩(wěn)定性:光固化反應(yīng)可以生成高交聯(lián)的聚合物，其分子鏈之間通過共價(jià)鍵連接，分子鏈間的作用力非常強(qiáng)烈，不宜產(chǎn)生蠕變。
此項(xiàng)研究是化學(xué)、材料科學(xué)和巖土工程的交叉學(xué)科，將帶動(dòng)多學(xué)科的交流和進(jìn)步，為土工合成材料的應(yīng)用和發(fā)展提供更廣闊的空間。土工合成材料誕生于上個(gè)百年中葉，得到了飛速的進(jìn)步并得以普及。經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)，土工合成材料雖有諸多改進(jìn)，但是基本上還是建立在熱固化原理的基礎(chǔ)上?，F(xiàn)如今，化學(xué)和材料領(lǐng)域取得了一系列成果，給巖土工程提供了一個(gè)全面革新土工合成材料的機(jī)遇。
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