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PE复合土工膜施工粘接技术在防渗工程中的应用研究

1前言

PE复合土工膜作为一种新型结构的防渗型土工合成材料，由于其抗拉强度高、防渗性能好、变形能力强、质量轻、施工方便、造价低等优点，被广泛用于库区、坝体、围堰、渠道、人工湖、蓄水池等水利建筑物的整体与局部防渗加固中。同时在电力、冶金、环保、城建、铁路、公路、军工、农业及矿业等领域防渗加固工程中亦具有广泛的用途。

PE复合土工膜中PE膜系热塑性非极性材料，在施工中边角连接及其与建筑物的连接等采用一般的胶粘剂粘接法很难达到理想的效果。目前施工中，边角连接通常是在膜布分离状态下采用膜与膜焊接，无纺布与无纺布缝合的接边方法。该方法施工速度较快，成本较低。但其接缝强度过低，试验测得的接缝强度仅为复合母材强度的40%左右。当遇到复杂形状的防渗结构如人工湖、煤灰厂等，由于复合土工膜的工厂预留接边是有限的，铺设中局部卷材有的过量皱褶，有的张拉过紧，这样不仅会造成材料的大量浪费，同时皱褶处也不利于土的密实回填。卷材过于张拉，容易造成悬空，易被水压和土体变形所张破。焊接法的焊接质量受施工现场条件如膜的厚度、气温、风力、湿度、电压、垫层平整度等诸多因素的影响，且焊接宽度过窄，其强度和止水效果也很难保证，而且PE复合土工膜与建筑物之间也不能用焊接法连接。因此PE复合土工膜施工连接技术直接影响着PE复合土工膜这一新型土工合成材料的推广应用和应用效果。

鉴于目前PE复合土工膜施工中的连接技术问题，我所结合工程实例，开展了PE复合土工膜施工快速粘接技术的研究。经过五年的不断探索，开发了PE复合土工膜施工专用胶粘剂(KS胶)及快速粘接技术，该技术已获得国家发明专利及河南省水利科技进步一等奖，并在全国各类PE复合土工膜防渗工程中推广应用，取得了较理想的效果。为PE复合土工膜的应用和推广提供了可靠的连接技术。

2PE复合土工膜粘接技术

2.1焊接法接缝

PE复合土工膜及焊接缝连接方式如图1、图2所示：

图1一布一膜焊接缝合法接缝

图2两布一膜焊接缝合法接缝

试验测得由0.5mm厚PE膜与300g/m2无纺布复合而成的一布一膜型PE复合土工膜(图1)自身抗拉强度为17.5kN/m，按图2焊接缝合后测得其接缝抗拉强度为7.0kN/m，接缝强度仅为复合母材的40%。由上述同样的膜和无纺布复合而成的两布一膜型PE复合土工膜(图3)测得自身抗拉强度为19.5kN/m，按图4焊接缝合后测得其接缝抗拉强度为7.9kN/m，接缝强度仅为复合母材的41%。

由此可以看出，PE复合土工膜采用焊接缝合法，接缝抗拉强度远远低于复合母材的抗拉强度，不能达到母材强度80%的设计要求。其原因一方面是PE膜在焊接的过程中膜被加热熔化、加压粘合，膜变薄甚至老化，会造成膜焊接处抗拉强度降低；另一方面为了满足焊接的需要，接缝处的膜与无纺布分离，接缝焊接缝合后，膜布分离，膜紧布松，拉伸时膜布变形不一致。接缝处的强度较低，因此接缝成为复合土工膜防渗系统中的一个薄弱部位。

2.2KS胶快速胶粘技术

针对目前接缝焊接法存在的问题，我所经多年的努力研制出PE复合土工膜施工专用KS胶粘剂。适用于膜与膜、膜与无纺布、无纺布与无纺布、膜与砼、石、金属等之间的粘接，具有粘接速度快，强度高，抗渗性能好，施工成本低等优点。

2.2.1KS胶粘剂主要技术指标

1．粘接抗剪强度

PE膜-PE膜：0.14MPa(母材断)PE膜-无纺布：0.14MPa(母材断)

无纺布-无纺布：0.15MPa(母材断)PE膜-砼：0.14MPa(母材断)

2.T剥离强度

PE膜-PE膜：1.10kN/m(胶粘剂内聚破坏)

PE膜-无纺布：1.2kN/m(胶粘剂内聚破坏)无纺布-无纺布：1.2kN/m(胶粘剂内聚破坏)

3．180°剥离强度

PE膜-砼：0.92kN/m(胶粘剂内聚破坏)

4．抗渗压力：≥0.8MPa(PE膜、粘宽5cm)

5．渗透系数：3.5×10-12cm/sec(PE膜、粘宽5cm)

6．耐水性：水中浸泡168h粘接抗剪强度0.12MPa(母材断)

2.2.2KS胶粘剂粘接接缝方法

一布一膜接缝粘接方法：

图3膜与膜、膜与布、布与布KS粘接

图4膜与膜搭接

图5膜与膜平接

图6膜与膜焊接、膜与布、布与布KS粘接两布一膜接缝粘接方法：

图7膜与膜、膜与布、布与布KS粘接

图8膜与膜焊接、膜与布、布与布KS粘接

2.2.3KS胶接缝试验结果

采用上述由0.5mm厚PE