高寒区新旧复合土工膜黏结技术分析试验研究*

(新疆水利水电科学研究院，新疆 乌鲁木齐 830049)

1 概 述

复合土工膜是以土工薄膜和土工织物在工厂通过挤压、滚压或喷涂等工艺制成的整体结构，它兼有薄膜防渗和织物排水的功能，起着薄膜加垫层的作用，复合土工膜是水利工程中较常用的防渗材料，在土木工程，尤其是输水工程中大量应用。复合土工膜现场铺设时，接缝是防渗施工最为重要的工序，若接缝不当，接缝将会成为防渗系统最为薄弱部位，影响整体防渗效果。接缝处理一般常用热熔焊接法。

新疆高寒区渠道地处沙漠腹地，渠道冬季长期处于低温环境，底部复合土工膜已使用多年，加之最初施工时技术相对落后，施工人员人为破坏，渠道冻胀等多种自然因素共同作用，渠道供水能力下降严重，影响夏季引水安全，急需对底部复合土工膜进行修补。目前，一般采用热熔机焊接，土工膜焊接质量与焊缝力学性能是整个防渗结构可靠性保障的关键控制点。本文主要探讨焊接机以外的多种黏结工艺，研究高寒区复合土工膜快速黏结技术，为工程提供合适的黏结工艺。

2 研究思路

本次研究主要采用KS热熔胶、万能胶、沥青黏结3种新旧膜黏结工艺(具体材料见图1)，采用相同的搭接长度，通过新旧膜黏结后的拉伸强度、浸水性能、渗透性能、低温弯折试验，对比分析3种黏结工艺的优劣，选择性能优异的黏结材料用于工程实际。

图1 黏结用材料

3 试验步骤

3.1 物理力学性能测试

《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》(SL/T 225—98)5.6.9规定，对于接缝技术指标，通过拉伸试验检测，采取相同的拉伸速率，对比不同连接工艺新旧膜黏结前后力学性能。拉伸试验结果见图2、表1。

图2 拉伸试验

表1 拉伸试验结果

3.2 浸水试验

将3种工艺黏结的样品，分别浸入水中，在20℃浸泡48h之后观察样品状态、不同黏结工艺接缝情况。分析黏结性能。浸水试验后的样品见图3。

图3 浸水试验

3.3 不透水性试验

3种黏结样品按照《建筑防水卷材试验方法》(GB/T 328.10—2007)沥青和高分子防水卷材不透水性要求进行不透水性试验，分别制作直径20cm原型样品，采用防水卷材不透水仪进行试验，压力加至0.45MPa保持24h，观察试件的不透水性情况(试验过程见图4)。

3.4 低温弯折试验

3种黏结样品按照《高分子防水卷材》(GB 18173.1—2012)片材要求进行低温弯折试验，在-30℃保持1h之后迅速压下上平板，达到所规定间距位置，保持1s后将试样取出，观察试样弯折处是否断裂，并用放大镜观察试样弯折处受拉面有无裂纹，比较3种材料的黏结性能(见图5)。

图4 黏结样品不透水性试验

图5 低温弯折试验

4 结果分析

通过试验结果可以看出(见表2)，拉伸强度试验中，KS胶、万能胶、沥青黏结后膜的拉伸强度，FKS胶>F万能胶>F沥青，拉伸强度KS胶和万能胶黏结后接缝处的拉伸强度均接近或者大于母材强度，沥青黏结后膜的强度低于母材强度，且均在接缝处滑脱；接头/接缝效率是ηKS胶>η万能胶>η沥青，说明KS胶的性能优于万能胶和沥青。

表2 试验结果汇总

浸水试验中发现，浸水48h后采用沥青黏结的样品新旧膜分离，而采用KS胶、万能胶的样品接缝均未发现分离，说明KS胶、万能胶在浸水试验中性能要优于沥青。

不透水性试验当中，当加压至规定压力0.45MPa保持24h后，3种材料均未发生渗漏，说明3种材料在能够抵挡规定水压的冲击，但是结合浸水试验，当把压力保持时间延长后，沥青的黏结性能将会减弱，从而达不到耐静水压测试的要求。

低温弯折试验中，均采用-30℃下1h弯折试验，结果发现，采用沥青黏结的样品碎裂，这主要是由于沥青低温状态抗裂性差引起的，温度降低，沥青的低温抗裂性能随之减弱，万能胶黏结的样品没有发生碎裂，但是能够手工剥离，说明低温状态下万能胶的黏结性降低，KS胶黏结的样品没有发生碎裂，也不能手工剥离，说明低温状态下KS胶的黏结性没有降低。

5 结 语

通过试验可以发现，KS胶在新旧膜黏结中较万能胶、沥青都有较好的黏结性能，黏结后的样品在拉伸、浸水、不透水性、低温弯折试验中都能够同时满足相应的技术要求，是高寒区比较适用的新型黏结材料。目前已经在新疆某工程渠道修补中示范应用超过100km，从应用的效果来看，该技术较其他黏结技术使用温度范围大，对防渗膜的形状也没有要求，适合任意形状拼接，黏结速度快，易操作，这种方法能够提高结合部位的抗拉强度，同时避免结合部位出现皱褶的现象，提高了土工膜的防渗性能，建议在渠道新旧防渗膜黏结中广泛应用。