经编双轴向复合土工布的结构与性能
发布时间：2011/9/30 20:26:37作者：阅读次数：次
复合土工布是由两种或两种以上具有不同物理或化学性质的材料复合而成的，通常由非织造布与一种增强织物复合而成。它既保留了复合前各组成材料的优点，又具有其各组成成分所不具有的新的性能。是一种新颖的岩土工程和土木工程材料，已应用于水利、公路、铁路、建筑等领域。
国外在60年代就开始了复合土工布的生产，而我国则起步较晚，大约从80年代末90年代初才开始开发和生产。目前，我国生产复合土工布的复合工艺主要有针刺法、水刺法和粘合法，其中针刺法比较成熟。就国内企业生产的复合土工布的性能，对工程质量有直接影响的项目中，水力学项目全部合格，问题主要突出在织物强伸度方面，包括断裂强力、断裂伸长率、CBR顶破、撕裂强力 。这一方面与原料质量和产品质量管理有关，另一方面也与织物的组织结构和复合方式有关。
非织造布孔隙率高、孔隙分布复杂，因而具有良好的过滤、隔离、防渗和导排水性能。但强度相对较低，断裂伸长率大，尺寸稳定性不好。而经编双轴向结构具有拉伸强度大、模量高、耐蠕变、撕裂强度大等优良的力学性能。将经编双轴向结构与非织造布进行复合可以解决目前复合土工布所面临的问题。
1. 经编双轴向复合土工布的结构
经编双轴向复合土工布是由纵横两向平行伸直的纱线与非织造布（或纤维网）通过经编技术复合而成的一类土工织物。衬纱平行伸直地衬在织物的纵向（衬经0o）和横向（衬纬90o），由编织纱将它们与非织造布（或纤维网）绑缚在一起。衬纱（衬经和衬纬）由地组织的线圈延展线固定在非织造布（或纤维网）的表面，非织造布（或纤维网）一面为圈柱。
经编双轴向复合土工布具有很大的设计灵活性，根据产品的用途以及所需承受的载荷，双轴向结构可设计成网格结构或格栅结构。在保证获得所需力学性能的条件下，网格应尽可能设计得大些，或采用格栅结构。复合土工布可用于公路、铁路路基的建设，起到加筋、隔离、过滤、防渗等作用。
2. 生产工艺
2.1 原料
2.1.1 衬纱
衬纱在织物中主要起承载作用，因此通常采用拉伸性能较好的无捻长丝或低捻度长丝。衬经纱和衬纬纱通常采用相同原料和纱支的纱线，也可以根据设计需要有所不同。
网格结构：衬纱通常使用涤纶长丝或丙纶长丝，纱支280~1670dtex；
格栅结构：衬纱通常使用纱支为2400tex的玻璃纤维粗纱或高强涤纶长丝。
2.1.2 编织纱
编织纱的作用是将衬纱与非织造布（或纤维网）结接在一起，形成一个整体，在某些工程应用中还要承受沿织物厚度方向的应力和载荷。
网格结构：通常采用低收缩涤纶长丝，纱支80dtex；
格栅结构：因为衬纱为格栅结构，而编织纱的缝纫长度是均匀的（通常是满穿或一穿一空），因此大部分编织纱要穿过栅格。为避免编织纱对非织造布（或纤维网）的损伤，编织纱通常采用纱支较低的涤纶变形纱。
2.1.3 非织造布
复合土工布中非织造布主要起过滤、防渗、隔离和导排水作用，面内及面外应力和载荷则主要由经编双轴向结构承担。从织物功能、加工工艺和成本考虑，通常选用聚酯或聚丙烯短纤维针刺非织造布，织物克重20~300g/m2，通常选用150~200g/m2。
2.3 织造
这种织物在德国Karl Mayer公司生产的RS 3 MSU-V-N经编机上生产。这种机型与普通拉舍尔经编机的不同之处在于，这种经编机的机后配备了新型的全幅衬纬机构和纤网喂入机构。全幅衬纬机构包括用于铺放和传送衬纬的机架、引纬器和衬纬纱架等。其中机架的两边各有一条传送链，上面带有钩挂元件。衬纬纱架位于机架的右侧。衬纬由衬纬纱架上的筒子直接供给，衬经则由衬经轴连续供给。在进行编织运动时，衬纬由引纬器从衬纬纱架引到传送链的钩挂元件上（可同时引入24根衬纬纱），再由传送链逐根送到织口。然后由编织纱将其与衬经和非织造布（或纤维网）结接在一起，如图4所示。最后将衬纬从传送链上剪下，坯布经牵拉和卷取卷到卷布辊上。
3. 经编双轴向复合土工布的性能
德累斯顿技术和经济学院（Hochschule für Technik und Wirtschaft）建筑工程系的一项调查研究证明，经编双轴向复合土工布用于隔离、过滤、排水、增强、防护以及联合使用这些功能时，具有非常好的性能[4]。
3.1 水力性能
经编双轴向复合土工布的水力性能主要由织物中的非织造布（或纤维网）的结构来决定，衬纱中长丝纤维的紧密排列只允许颗粒较小的水分子通过。与粘合复合土工布相比，机械结接法可避免粘合剂对织物水力性能的影响。但是值得注意的是，因为编织纱对非织造布（或纤维网）的拉扯在织物上留下的孔洞会允许较大颗粒的砂通过。增大非织造布（或纤维网）的厚度（克重）虽然可以避免或减轻这种破坏，但非织造布（或纤维网）厚度增加，等效孔径减小，可能导致淤堵[3]和增加成本。因此非织造布（或纤维网）的厚度（克重）是影响这种复合土工布水力性能的一个重要因素。
3.2 力学性能
3.2.1 拉伸性能
通常聚合物纺织材料在拉伸过程中都存在弹性变形和塑性变形两个过程。在工程应用中，设计人员选材时考虑的不是织物的屈服强度或断裂强度，而是以织物在弹性变形阶段伸长率为2%和5%时所对应的强度值为依据。因为这两个强度才是能够满足工程长期使用的应用值和参考值。
从理论上讲，经编双轴向复合土工布的拉伸强度与由衬纱形成的双轴向结构的拉伸强度基本相同，只有在伸长率较大时非织造布的强力才有少量贡献。织物在受外力拉伸时，平行伸直的各根衬纱同时承受载荷，能迅速响应拉伸力的变化。衬纱的平行伸直能使织物在低伸长率时就能获得很高的强力值。而不像机织物中的纱线那样，受外力拉伸时先伸直再伸长。因此，与机织复合土工布相比，经编双轴向复合土工布具有更高的初始拉伸模量、较低的断裂伸长率（表1）和很高的纤维力学潜能利用率。
3.2.2 撕裂性能
经编双轴向复合土工布中的衬纱是由编织纱固定在非织造布的表面的，衬纱之间没有相互交织，因此衬纱具有一定的可动性。在织物受到撕裂时，非织造布和编织纱具有较大的弹性而伸长，受撕拉处的几根衬纱则聚束在一起（聚束效应），因此织物具有很高的撕裂强度（表1）。经编双轴向结构的聚束效应、非织造布（或纤维网）中纤维的相互纠缠以及编织纱机械结接使这种织物具有良好的抗撕裂蔓延性能。
４ 结束语
经编双轴向复合土工布集非织造布的水力学优点和经编双轴向结构的力学优点于一体，形成一种既能渗滤、隔离、导排水又能加筋增强的新型复合土工布，可应用于过滤、排水、隔离、垂直向防渗和加筋加固等建筑工程中，是一种具有很大研究、开发和应用价值的土工织物。随着这种复合土工布的推广应用，其力学性能、水力学性能还有待进一步的研究。
南京路恒新材料科技有限公司是国内生产经编复合土工布厂家，本公司研发生产高强涤纶经编复合土工布、玻璃纤维经编复合土工布等现代土工合材料。欲求购了解高强经编复合涤纶土工布价格、玻璃纤维经编复合土工布价格请来电来函咨询。咨询电话：02552645765(温经理)
国外在60年代就开始了复合土工布的生产，而我国则起步较晚，大约从80年代末90年代初才开始开发和生产。目前，我国生产复合土工布的复合工艺主要有针刺法、水刺法和粘合法，其中针刺法比较成熟。就国内企业生产的复合土工布的性能，对工程质量有直接影响的项目中，水力学项目全部合格，问题主要突出在织物强伸度方面，包括断裂强力、断裂伸长率、CBR顶破、撕裂强力 。这一方面与原料质量和产品质量管理有关，另一方面也与织物的组织结构和复合方式有关。
非织造布孔隙率高、孔隙分布复杂，因而具有良好的过滤、隔离、防渗和导排水性能。但强度相对较低，断裂伸长率大，尺寸稳定性不好。而经编双轴向结构具有拉伸强度大、模量高、耐蠕变、撕裂强度大等优良的力学性能。将经编双轴向结构与非织造布进行复合可以解决目前复合土工布所面临的问题。
1. 经编双轴向复合土工布的结构
经编双轴向复合土工布是由纵横两向平行伸直的纱线与非织造布（或纤维网）通过经编技术复合而成的一类土工织物。衬纱平行伸直地衬在织物的纵向（衬经0o）和横向（衬纬90o），由编织纱将它们与非织造布（或纤维网）绑缚在一起。衬纱（衬经和衬纬）由地组织的线圈延展线固定在非织造布（或纤维网）的表面，非织造布（或纤维网）一面为圈柱。
经编双轴向复合土工布具有很大的设计灵活性，根据产品的用途以及所需承受的载荷，双轴向结构可设计成网格结构或格栅结构。在保证获得所需力学性能的条件下，网格应尽可能设计得大些，或采用格栅结构。复合土工布可用于公路、铁路路基的建设，起到加筋、隔离、过滤、防渗等作用。
2. 生产工艺
2.1 原料
2.1.1 衬纱
衬纱在织物中主要起承载作用，因此通常采用拉伸性能较好的无捻长丝或低捻度长丝。衬经纱和衬纬纱通常采用相同原料和纱支的纱线，也可以根据设计需要有所不同。
网格结构：衬纱通常使用涤纶长丝或丙纶长丝，纱支280~1670dtex；
格栅结构：衬纱通常使用纱支为2400tex的玻璃纤维粗纱或高强涤纶长丝。
2.1.2 编织纱
编织纱的作用是将衬纱与非织造布（或纤维网）结接在一起，形成一个整体，在某些工程应用中还要承受沿织物厚度方向的应力和载荷。
网格结构：通常采用低收缩涤纶长丝，纱支80dtex；
格栅结构：因为衬纱为格栅结构，而编织纱的缝纫长度是均匀的（通常是满穿或一穿一空），因此大部分编织纱要穿过栅格。为避免编织纱对非织造布（或纤维网）的损伤，编织纱通常采用纱支较低的涤纶变形纱。
2.1.3 非织造布
复合土工布中非织造布主要起过滤、防渗、隔离和导排水作用，面内及面外应力和载荷则主要由经编双轴向结构承担。从织物功能、加工工艺和成本考虑，通常选用聚酯或聚丙烯短纤维针刺非织造布，织物克重20~300g/m2，通常选用150~200g/m2。
2.3 织造
这种织物在德国Karl Mayer公司生产的RS 3 MSU-V-N经编机上生产。这种机型与普通拉舍尔经编机的不同之处在于，这种经编机的机后配备了新型的全幅衬纬机构和纤网喂入机构。全幅衬纬机构包括用于铺放和传送衬纬的机架、引纬器和衬纬纱架等。其中机架的两边各有一条传送链，上面带有钩挂元件。衬纬纱架位于机架的右侧。衬纬由衬纬纱架上的筒子直接供给，衬经则由衬经轴连续供给。在进行编织运动时，衬纬由引纬器从衬纬纱架引到传送链的钩挂元件上（可同时引入24根衬纬纱），再由传送链逐根送到织口。然后由编织纱将其与衬经和非织造布（或纤维网）结接在一起，如图4所示。最后将衬纬从传送链上剪下，坯布经牵拉和卷取卷到卷布辊上。
3. 经编双轴向复合土工布的性能
德累斯顿技术和经济学院（Hochschule für Technik und Wirtschaft）建筑工程系的一项调查研究证明，经编双轴向复合土工布用于隔离、过滤、排水、增强、防护以及联合使用这些功能时，具有非常好的性能[4]。
3.1 水力性能
经编双轴向复合土工布的水力性能主要由织物中的非织造布（或纤维网）的结构来决定，衬纱中长丝纤维的紧密排列只允许颗粒较小的水分子通过。与粘合复合土工布相比，机械结接法可避免粘合剂对织物水力性能的影响。但是值得注意的是，因为编织纱对非织造布（或纤维网）的拉扯在织物上留下的孔洞会允许较大颗粒的砂通过。增大非织造布（或纤维网）的厚度（克重）虽然可以避免或减轻这种破坏，但非织造布（或纤维网）厚度增加，等效孔径减小，可能导致淤堵[3]和增加成本。因此非织造布（或纤维网）的厚度（克重）是影响这种复合土工布水力性能的一个重要因素。
3.2 力学性能
3.2.1 拉伸性能
通常聚合物纺织材料在拉伸过程中都存在弹性变形和塑性变形两个过程。在工程应用中，设计人员选材时考虑的不是织物的屈服强度或断裂强度，而是以织物在弹性变形阶段伸长率为2%和5%时所对应的强度值为依据。因为这两个强度才是能够满足工程长期使用的应用值和参考值。
从理论上讲，经编双轴向复合土工布的拉伸强度与由衬纱形成的双轴向结构的拉伸强度基本相同，只有在伸长率较大时非织造布的强力才有少量贡献。织物在受外力拉伸时，平行伸直的各根衬纱同时承受载荷，能迅速响应拉伸力的变化。衬纱的平行伸直能使织物在低伸长率时就能获得很高的强力值。而不像机织物中的纱线那样，受外力拉伸时先伸直再伸长。因此，与机织复合土工布相比，经编双轴向复合土工布具有更高的初始拉伸模量、较低的断裂伸长率（表1）和很高的纤维力学潜能利用率。
3.2.2 撕裂性能
经编双轴向复合土工布中的衬纱是由编织纱固定在非织造布的表面的，衬纱之间没有相互交织，因此衬纱具有一定的可动性。在织物受到撕裂时，非织造布和编织纱具有较大的弹性而伸长，受撕拉处的几根衬纱则聚束在一起（聚束效应），因此织物具有很高的撕裂强度（表1）。经编双轴向结构的聚束效应、非织造布（或纤维网）中纤维的相互纠缠以及编织纱机械结接使这种织物具有良好的抗撕裂蔓延性能。
４ 结束语
经编双轴向复合土工布集非织造布的水力学优点和经编双轴向结构的力学优点于一体，形成一种既能渗滤、隔离、导排水又能加筋增强的新型复合土工布，可应用于过滤、排水、隔离、垂直向防渗和加筋加固等建筑工程中，是一种具有很大研究、开发和应用价值的土工织物。随着这种复合土工布的推广应用，其力学性能、水力学性能还有待进一步的研究。
南京路恒新材料科技有限公司是国内生产经编复合土工布厂家，本公司研发生产高强涤纶经编复合土工布、玻璃纤维经编复合土工布等现代土工合材料。欲求购了解高强经编复合涤纶土工布价格、玻璃纤维经编复合土工布价格请来电来函咨询。咨询电话：02552645765(温经理)