土工合成材料分类及特性详解

依据土工合成材料的应用及相关标准，可以分为土工织物、土工膜、土工复合材料、土工格栅、土工网、土工格室、土工发泡材料、土工排水材料以及其他土工合成材料九大类。其中，土工织物俗称土工布，是土工合成材料中的重要品类，也是产业用纺织品中除医疗卫生、过滤用纺织品外市场用量最大的产品品类。

5.5.3.1　土工合成材料分类

按照生产工艺，土工用纺织品可分为有纺土工材料、非织造土工材料以及复合土工材料三大类。其中，每一大类又可细分为几个小类，如有纺土工材料可进一步分为机织土工布、针织（经编）土工布和编织土工布三种。其中，非织造土工材料是用量最大的土工用纺织品，占比高达70%。非织造土工材料可分为纺粘土工材料、针刺土工材料和热熔黏合土工材料等，其中纺粘长丝针刺加固非织造材料的综合性能最好。从产品形状来看，有平面状、管状、带状、格栅状、绳索状和其他异形土工布。

非织造成型工艺技术可以将短纤维和长丝制成多种形状的柔性材料，纤维在材料中可杂乱三维分布，产品的厚度和蓬松度可调，用作土工合成材料时，更容易发挥其过滤、排水和防护等功能。土工非织造材料分为薄型和厚型两种，厚型主要用作过滤材料，薄型一般与其他类型的材料复合使用。

除了上述传统分类，随着国际标准化组织对非织造材料的重新定义，土工非织造材料包括的范围变得更广。像土工格栅和土工网等，也可以划为土工非织造材料。图5-35（彩图见插页）是土工格栅产品。

图5-35　土工格栅

纺粘针刺土工非织造材料是将化纤纺丝与非织造成网、针刺加固有机结合的成形工艺技术，纺丝铺网和针刺加固是其关键工艺环节，俗称“一步法”纺粘针刺土工材料，除了用作屋顶防水卷材胎基布外，大量用作土工材料。相对于短纤维针刺土工非织造材料，在同等单位面积质量下，“一步法”土工非织造材料抗拉和撕裂强度大，断裂伸长率小，纵横向强力比更小，适用于增强和加固等工程。但“一步法”土工非织造材料的生产设备投资大、产品品类切换灵活性较差，适用于大批量生产，这也是国内土工合成材料行业集中度较高的原因之一。(www.xing528.com)

纺粘针刺土工非织造材料主要有聚酯和聚丙烯纺粘针刺土工非织造材料两种。其中，聚酯纺粘针刺土工非织造材料具有机械强力高、抗紫外线、抗老化性能好等优点，但缺点是耐酸碱性能较差。聚丙烯纺粘针刺土工非织造材料具有强度较高、耐磨性好、耐低温、耐酸碱性好等优点，缺点是耐光老化性差。但对于长期埋在地下的土工合成材料来说，聚丙烯材质更加适合。

短纤维针刺非织造材料的产品厚度大、结构蓬松、吸水和透水性好，适合做反滤土工材料。其工艺流程短，适用原料品种多，设备结构相对简单，一次性投资少，因此近期内短纤维针刺非织造土工材料也有一定的市场容量。

复合土工非织造材料一般由两种或者两种以上的材料通过特殊方法复合而成。由于所用材料以及复合方式多样，很难进行具体分类。对于复合土工非织造材料来说，它至少包含一层土工非织造材料，与其复合的材料可以是土工膜、土工格栅、土工衬垫等各种不同的土工合成材料。复合方法主要包括机械法和热熔黏合法，其中机械法主要是采用针刺非织造工艺或缝编工艺进行复合，热熔黏合法是用热轧黏合或超声波黏合法进行复合。

5.5.3.2　土工非织造材料所用纤维

涤纶和丙纶在耐酸碱性方面差别很大，而实际工程中绝大多数都有偏酸碱环境存在，如盐渍土壤、火山灰土壤等天然酸性环境。而垃圾填埋场、尾矿库、水泥、粉煤灰等工业废料都呈一定的酸碱性。研究发现，聚丙烯土工材料在产品性能、经济性、耐久性和安全性等方面优于聚酯（涤纶）材料。

目前，欧美等发达国家的土工合成材料多采用丙纶为纤维原料。其中，高强聚丙烯纺粘针刺土工材料作为土工材料的重要组成部分，占行业总产量的30%～40%，有的国家已达到50%。

而我国土工非织造材料使用量最多的则是涤纶，特别是纺粘针刺土工非织造材料。由于技术等方面的原因，2016年前，我国基本只有聚酯纺粘针刺土工非织造一种材料，近两年来，天鼎丰非织造布有限公司等企业相继向市场提供了丙纶纺粘针刺土工非织造材料，极大地丰富了土工非织造材料的规格选型。