土工膜的长久性能

          现代社会十分重视废弃物和污染物的安全处置，环境保护已经成为了社会各界关注的一个重点话题。城市生活垃圾、工业废弃物、危险废弃物、放射性物质、重金属废渣、尾矿、堆浸、石油石化等污染物，都需要通过合理的方式进行处理，以达到安全处置的目的。

         所以，采用各类土工合成材料构成的一个复杂而有效的防渗系统，是目前最常见也是最有效的处理方法。其中土工膜是防渗系统的最主要材料，其功能是防止污染的液体渗出到土壤中。

         作为防渗系统中最主要的材料，土工膜的质量自然是影响整个防渗系统的关键。作为一种长期作用于各种复杂环境下，防止危害物渗漏的“屏障”，显然，土工膜的长久性能是一项极为重要的性能。

体现土工膜的长久性能，主要有以下几种指标：

1） 碳黑含量

 在土工膜的生产中加入碳黑，其主要作用是抗紫外线。土工膜在施工和部分使用过程中，长期暴露在紫外线下，而紫外线的照

射会加速土工膜的老化，降低其使用寿命。表1列出了碳黑含量的测试方法、测试值和测试频率。

表1 HDPE土工膜碳黑含量的测试方法、测试值和测试频率

 在土工膜的生产中，如果碳黑含量小于2%，将无法起到很好的抗紫外线效果，而一旦碳黑含量超过3%，土工膜的抗紫外线的能力增幅将变得很不明显。因此，土工膜生产中，加入2% ~3%的碳黑含量，既保证了土工膜的抗紫外线性能，又不会由于添加过多的碳黑致使土工膜变得更加脆化。

2）炭黑分散度

测试的时候，每批次HDPE土工膜取10个样品进行，将样品切片（8~15mm厚），在100倍的显微镜下进行观察。碳黑分散度的测试

鉴定方法，是按照其分布的类型分为5类，进行对比。测试结果中第3类应不多于1个，不允许出现第4类和第5类。

参照碳黑含量可以看出，碳黑的分散不均匀会造成土工膜局部由于聚集过多的碳黑导致脆化，而部分区域内含有的碳黑不足，造

成这些区域更容易老化。因此碳黑的均匀分布对HDPE土工膜来说非常重要。

3）OIT氧化诱导时间

       氧化诱导时间是用来测试土工膜的抗氧化能力，其测试是通过加速试验，模拟土工膜在氧化环境下持续的时间。表2是不同厚度的HDPE土工膜的氧化诱导时间指标。

表2 不同厚度HDPE土工膜的氧化诱导时间

HDPE土工膜在施工和使用过程中，长期暴露在氧气环境下，氧气可以让任何事物产生老化，土工膜也不例外。通过测试氧化诱导时间，可以了解土工膜中抗氧化剂的含量水平，从而可以判断出土工膜的长久性能。氧化诱导时间是考量HDPE土工膜长久性能的一个非常重要的技术指标。

4）85℃烘箱老化

      温度是影响土工膜长久性能的又一因素，85℃烘箱老化是用来测试土工膜在高温情况下长久性能的加速试验。表3是不同厚度HDPE    土工膜的85℃烘箱老化指标。

表3 不同厚度HDPE土工膜的85℃烘箱老化指标

       这个实验将HDPE土工膜的样品在85℃烘箱中烘烤90天以后，再测试其氧化诱导时间的剩余百分比。在很多应用中，土工膜所处的环境温度可能回非常高，所以要保证土工膜的长久性能，必须要达到85℃烘箱老化的技术要求。

5）抗紫外线强度

 在土工膜中加入碳黑是为了增加土工膜的抗紫外线能力，同时也要通过专门的测试方法来测试HDPE土工膜的抗紫外线强度。表4

是不同厚度HDPE土工膜的抗紫外线强度。

表4 不同厚度HDPE土工膜的抗紫外线强度

整个测试需要耗时1600小时，在75 ℃温度下测试20小时，然后在60 ℃下缩合作用4个小时，不停循环，直至试验结束。该试验模

拟土工膜在白天和黑夜经受紫外线照射的情况进行测试，以判断土工膜在实际应用中，经受紫外线的照射情况下的寿命。抗紫外线强度的测试，是根据氧化诱导时间的基础上来进行的。抗紫外线强度是用高压氧化诱导时间保留的百分比表示，而不管其初始值的大小。根据国际土工合成材料协会的测试，由于标准氧化诱导时间的高温导致不切实际的结果，所以对于标准氧化诱导时间情况下的抗紫外线性能不作测试。

6）耐环境应力开裂

      HDPE土工膜在实际施工和使用过程中，在坚硬物体或外力的作用下，土工膜表面会产生刮痕或切口。在这种情况下，会对土工膜的长久性能产生一定的影响，从而对整个防渗工程的稳定性也产生不利的影响。耐环境应力开裂的测试就是模拟这种情况下，HDPE土工膜的持久性能。表5是不同厚度HDPE土工膜的耐环境应力开裂技术指标。

表5 不同厚度HDPE土工膜的耐环境应力开裂技术指标

 耐环境应力开裂的测试是在HDPE土工膜取样，然后在厚度上做20%的切口，放入特殊的溶液中浸泡。同时在样品的一段施加重力，

模拟土工膜在实际环境中受力的情形，来计算样品断裂前持续的时间。

 耐环境应力开裂的测试是模拟土工膜在渗滤液浸泡的环境下，受到应力，产生磨损下的持久性能。可以这么说，当土工膜作为大面积防渗屏障时，一旦出现大范围的开裂，就被认为是整个防渗系统失败。而造成土工膜开裂的最主要因素就是应力的作用。图2是一些由于使用劣质土工膜，而造成的耐环境应力开裂的案例，触目惊醒的裂痕对于整个防渗系统造成了致命的危害。