土工布與無紡布是紡紗織布中兩個不同的概念。土工布是根據(jù)用途來分的一種布；無紡布的根據(jù)生產(chǎn)工藝來分的一種布。
自古以來都是紡紗織布，所以凡織物都要先紡后織。但現(xiàn)代技術(shù)飛躍發(fā)展，也有不要紡紗就制造布出來的織物，并且把不要紡紗就生產(chǎn)出來的織物叫做無紡布。
土工布是專門用于土木工程中的織物，它是繼鋼材、水泥、木材之后的第四種新型建筑材料。
土工布中的部分品種是無紡布也有很多是編織布。

因為它是一種不需要紡紗織布而形成的織物，只是將紡織短纖維或者長絲進(jìn)行定向或隨機(jī)撐列，形成纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)，然后采用機(jī)械、熱粘或化學(xué)等方法加固而成。簡單的講就是： 它不是由一根一根的紗線交織、編結(jié)在一起的，而是將纖維直接通過物理的方法粘合在一起的，所以，當(dāng)你拿到你衣服里的粘稱時，就會發(fā)現(xiàn)，是抽不出一根根的線頭的。非織造布突破了傳統(tǒng)的紡織原理，并具有工藝流程短、生產(chǎn)速度快，產(chǎn)量高、成本低、用途廣、原料來源多等特點。
    它的主要用途大致可分為：
    （1）醫(yī)療衛(wèi)生用布：手術(shù)衣、防護(hù)服、消毒包布、口罩、尿片、 婦女衛(wèi)生巾等；
    （2）家庭裝飾用布：貼墻布、臺布、床單、床罩等；
    （3）跟裝用布：襯里、粘合襯、絮片、定型棉、各種合成革底布等；
    （4）工業(yè)用布：過濾材料、絕緣材料、水泥包裝袋、土工布、包覆布等；
    （5）農(nóng)業(yè)用布：作物保護(hù)布、育秧布、灌溉布、保溫幕簾等；
    （6）其它：太空棉、保溫隔音材料、吸油氈、煙過濾嘴、袋包茶葉袋等。

無紡布的分類： 一、 水刺無紡布 水刺工藝是將高壓微細(xì)水流噴射到一層或多層纖維網(wǎng)上，使纖維相互纏結(jié)在一起，從而使纖網(wǎng)得以加固而具備一定強力。 二、熱合無紡布 熱粘合無紡布是指在纖網(wǎng)中加入纖維狀或粉狀熱熔粘合加固材料，纖網(wǎng)再經(jīng)過加熱熔融冷卻加固成布。 三、漿粕氣流成網(wǎng)無紡布 氣流成網(wǎng)無紡布又可稱做無塵紙、干法造紙無紡布。它是采用氣流成網(wǎng)技術(shù)將木漿纖維板開松成單纖維狀態(tài)，然后用氣流方法使纖維凝集在成網(wǎng)簾上，纖網(wǎng)再加固成布。 四、濕法無紡布 濕法無紡布是將置于水介質(zhì)中的纖維原料開松成單纖維，同時使不同纖維原料混合，制成纖維懸浮漿，懸浮漿輸送到成網(wǎng)機(jī)構(gòu)，纖維在濕態(tài)下成網(wǎng)再加固成布。 五、紡粘無紡布 紡粘無紡布是在聚合物已被擠出、拉伸而形成連續(xù)長絲后，長絲鋪設(shè)成網(wǎng)，纖網(wǎng)再經(jīng)過自身粘合、熱粘合、化學(xué)粘合或機(jī)械加固方法，使纖網(wǎng)變成無紡布。 六、熔噴無紡布 熔噴無紡布的工藝過程：聚合物喂入---熔融擠出---纖維形成---纖維冷卻---成網(wǎng)---加固成布。 七、針刺無紡布 針刺無紡布是干法無紡布的一種，針刺無紡布是利用刺針的穿刺作用，將蓬松的纖網(wǎng)加固成布。 八、縫編無紡布 縫編無紡布是干法無紡布的一種，縫編法是利用經(jīng)編線圈結(jié)構(gòu)對纖網(wǎng)、紗線層、非紡織材料（例如塑料薄片、塑料薄金屬箔等）或它們的組合體進(jìn)行加固，以制成無紡布。 　　 土工布 一、土工布功能 1、隔離 2、過濾 3、排水 4、加筋 5、防護(hù) 6、封閉 二、應(yīng)用 　　 由于土工布具有以上六大功能，所以可廣泛應(yīng)用于鐵路、公路、運動場館、堤壩、水工建筑、隧洞、沿海灘途、圍墾、環(huán)保等工程。




[內(nèi)容提要] 土工布是用產(chǎn)業(yè)紡織品中重要的一部分，主要用于與泥土、巖石和水相關(guān)連的巖土工程中。文章主要討論了土工布應(yīng)用的原料、土工布的生產(chǎn)技術(shù)以及土工布應(yīng)具備的各種性能。 [關(guān)鍵詞] 土工布　生產(chǎn)技術(shù)　性能/TS 10668土工布是土工合成材料大家族中的一員，大量用于公路、鐵路、水利、大型建筑、電廠灰壩建設(shè)、有色金屬尾礦處理、環(huán)保工程、水土保持等方面。 目前中國有土工布生產(chǎn)能力的企業(yè)已有上百家，總生產(chǎn)能力超過10萬t。隨著我國對基礎(chǔ)工業(yè)發(fā)展的重視和政府對推廣應(yīng)用土工合成材料的大力提倡，今后土工合成材料的發(fā)展將會加快。據(jù)預(yù)測，2005年我國土工布的使用量可能達(dá)到5萬t，2010年將達(dá)10萬t。 1.土工布的原料 土工布所用原料不但要考慮其在使用環(huán)境中所需的物理化學(xué)性能，而且要注意產(chǎn)品成本。在性能方面主要考慮以下幾方面： 1.1 良好的物理機(jī)械性能 土工布的工作環(huán)境惡劣，很多情況下是泡在水中或鋪于濕度很大的土中，所以必須具有良好的抗水解性能和濕態(tài)機(jī)械性能。 1.2 耐紫外線輻射、抗水解、耐高低溫 土工布要暴露于日光下，因此要具有相應(yīng)的耐紫外線性能；土工布要適應(yīng)與瀝青等材料接觸時的溫度，要求熔點較高。 1.3 耐化學(xué)藥品、耐腐蝕、耐霉變 水和土質(zhì)很不相同，有的呈堿性，有的呈酸性，有的含鹽份多，有的含各種元素，因此必須具有化學(xué)穩(wěn)定性。 1.4 良好的透水性 土工布過濾和排水都需要透水，因此必須具有良好的透水性。 目前土工布原料大多采用高分子聚合物，其中用得多的是聚丙烯原料(包括纖維)，大約占土工布總用量的50%以上，美國已占80%以上。聚酯原料(包括滌綸)占15%-30%，居第2位，日本用得較多。采用聚乙烯和聚酰胺纖維的較少，我國還有采用維綸的。 聚丙烯原料用得多，價格固然是一個重要因素，但主要是丙綸有優(yōu)良的耐酸耐堿性、耐腐蝕、耐霉變，不受細(xì)菌侵蝕；且有較好的芯吸效應(yīng)，對水的滲透性能好。 其機(jī)械性能亦十分優(yōu)良，尤其是近年來國內(nèi)已開發(fā)出高強丙綸長絲，強度達(dá)到8g/D，制作高強度的丙綸機(jī)織土工布及袋布都很適合。 丙綸的缺 點是抗紫外線性能差，特別對UVB波段的紫外線很敏感，試驗表明，春夏季隔玻璃在光照下6個月，其強度即降為0，而滌綸仍能保持78%，尼龍為73%，因 此丙綸在抽絲前必須經(jīng)防老化處理，在使用和運輸中必須盡量避免在日光下暴曬。另外，丙綸的熔點較低(在135℃左右)，因此在與瀝青等密封材料及鋪地材料 結(jié)合時受到一定限制。 滌綸機(jī)械物理性能好，熔點比丙綸高，耐紫外線輻射亦比丙綸好得多，因此也是土工布的理想原料。滌綸耐酸性好，亦耐弱堿，但長期與堿性物質(zhì)如石灰、水泥、混凝土、堿性土壤接觸，強力會受損失，其抗水解性能亦較差，在使用時應(yīng)予以注意。 尼龍和維綸耐堿性好，但耐酸性差。聚酰胺長絲在pH為 4，25℃緩沖溶液中經(jīng)11個月，強度只剩至1%，聚酰胺土工布不宜用于pH< 5的土壤中，否則不耐久。維綸耐海水侵蝕，適用于海岸工程。 2. 土工布的生產(chǎn)工藝 2.1 不同制造方法的土工布的消耗量 圖1為1985-1995年織造土工布和非織造土工布在世界上的比例變化情況。由圖1可以看出，當(dāng)前非織造土工布占全部土工布的比例已達(dá)到70%左右，織 造土工布約占30%。在美國非織造土工布的比例更高，1990年非織造土工布:織造土工布:針織土工布的比例為70∶28∶2。1995年則為 85∶14∶1。 美國1992年曾對土工布市場作過分析(圖2)：短纖、針刺、扁絲織造和紡粘針刺布分別居土工布用量的1、2、3位，三者總和占美國土工布總量的95.7%。當(dāng)然目前結(jié)構(gòu)已有很大變化。 我國還沒有確切的統(tǒng)計數(shù)字，但大體上占主導(dǎo)的是短纖針刺土工布和丙綸扁絲織造土工布，二者所占份額達(dá)到85%-90%。紡粘長絲針刺土工布1998年實際產(chǎn)量不會超過1 500萬m2，約3 000t，占10%左右，單絲及復(fù)絲長絲織造土工布數(shù)量不多。 2.2 關(guān)于織造土工布 織造土工布包括以單絲、復(fù)絲、切膜絲、膜裂絲為原料的土工布。 織造土工布的主要特點是： -- 抗拉強力及初始模量大、斷裂伸長及蠕變小。圖3是織造土工布和非織造土工布負(fù)荷－伸長曲線的比較。 -- 依靠經(jīng)緯紗互相擠壓保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。 -- 水力學(xué)性能看，織造土工布為平面過濾，孔隙尺寸大，小為0.05-0.08mm，作反濾時，小砂礫易流失。扁絲織造布還容易淤堵。但單絲織物不易發(fā)生淤堵，適于作無粘性土的濾層。 -- 厚度小，水平排水能力差，不宜用作排水材料。 -- 彈性伸長小，與硬質(zhì)材料接觸易刺破、頂破，影響反濾功能。 -- 生產(chǎn)工藝復(fù)雜，產(chǎn)量低，成本高。 總起來說，織造土工布特別適合增強、加固和隔離之用，對控制侵蝕，進(jìn)行護(hù)底及其它防護(hù)的工程，有時必須用強度很高的織造土工布，而一般以反濾和排水作用為主的工程則不宜采用。 2.2.1 長絲(噴絲板法)和扁絲(薄膜法)的差別 薄膜纖維固定資產(chǎn)投資小、技術(shù)難度相對較低，而且扁絲強度也是以滿足一般水土工程的需要為主，因此無論國內(nèi)和國外，薄膜絲在土工布方面的用量較長絲要多得多。長絲只是在一些要求較高的織造土工布上應(yīng)用。 2.2.2 平織機(jī)和圓織機(jī)的差別 目前，我國用切膜絲和膜裂絲生產(chǎn)的土工布，有的用平織機(jī)生產(chǎn)，有的用圓織機(jī)生產(chǎn)，圓織機(jī)有4梭、6梭、8梭，寬的幅寬達(dá)4m以上。但需用刀割開，然后用熱熔等方法予以固定。這樣生產(chǎn)出的土工布在質(zhì)量上與平織機(jī)生產(chǎn)的有差距。 由于圓織機(jī)無打緯機(jī)構(gòu)，當(dāng)緯紗進(jìn)入梭口時沒有強制打緯，因此緯紗的密度較低，僅為一般平織機(jī)織出土工布的60%-70%，因此強度自然受影響。另外，織物的空隙較大，如用其作為反濾織物則泥土容易流失。 目前國內(nèi)使用多的圓織機(jī)引緯機(jī)構(gòu)與平織機(jī)有根本不同，平織機(jī)靠投梭機(jī)構(gòu)或劍桿、噴氣、片梭、噴水等引緯機(jī)構(gòu)。而圓織機(jī)只靠紗片下的傳動機(jī)構(gòu)通過下層紗片摩擦傳動梭口中的梭子，由于傳動機(jī)構(gòu)必須把紗片嵌入傳動梭子，因此紗層強度受損嚴(yán)重，一般在10%以上。 由此可見，圓織機(jī)作為加工袋形織物是合適的，但用以加工土工織物，質(zhì)量必然受限制。 2.3　短纖維針刺土工布 短纖維針刺土工布是目前應(yīng)用廣泛的非織造土工布之一。纖維經(jīng)過開松混合、梳理(或氣流)成網(wǎng)、鋪網(wǎng)、牽伸及針刺固結(jié)后形成成品，針刺形成的纏結(jié)強度足 以滿足鋪放時的抗張應(yīng)力，不會造成撕破、頂破。由于其厚度較大、結(jié)構(gòu)蓬松，且纖維通道呈三維結(jié)構(gòu)，過濾效率高，排水性能好。其滲透系數(shù)達(dá)10-1-10- 2，與沙粒濾料的滲透系數(shù)相當(dāng)，但鋪起來更方便，價格也不貴，因此用作反濾和排水為合適。還具有一定增強和隔離功能，也可以和其它土工合成材料復(fù)合，具 防護(hù)等多種功能。 由于非織造土工布具反濾和排水的特點，因此在水力學(xué)性能方面要特別予以重視，一是有效孔徑；二是滲透系數(shù)。要利用非織造布多孔的性質(zhì)，使孔隙分布有利于截留細(xì)小顆粒泥土又不致于淤堵，這必須結(jié)合工程的具體要求，予以滿足。 短纖針刺土工布加工技術(shù)具有以下幾個特點： -- 適應(yīng)性強，比較機(jī)動靈活：同一加工設(shè)備可以加工不同的原料品種，如丙綸、滌綸、錦綸、乙綸，改變品種十分方便。改變纖維的規(guī)格也比較容易。 -- 技術(shù)容易掌握：設(shè)備與傳統(tǒng)紡紗設(shè)備相似，調(diào)整工藝和設(shè)備都比較有基礎(chǔ)，對工程上提出的要求，如強度、縱橫向強度比、各項水力學(xué)性能等都容易通過工藝調(diào)整得到滿足。 -- 國內(nèi)具有一定機(jī)械制造基礎(chǔ)：市場上已有國產(chǎn)寬幅設(shè)備供應(yīng)，應(yīng)用效果較好，且價格低廉。 2.4　長絲紡粘非織造土工布 長絲紡粘技術(shù)是非織造布中發(fā)展為迅速的一種工藝，在土工布領(lǐng)域這種工藝也以很快的速度發(fā)展。紡粘土工布具有一系列的優(yōu)點： -- 各項力學(xué)性能十分優(yōu)異。國內(nèi)一些試驗表明，抗張強度是同克重短纖針刺非織造土工布的1.5-1.9倍。國外的一些資料則表明其相差倍數(shù)還要大。撕破、頂破等強度、蠕變性能亦明顯優(yōu)于短纖針刺土工布。 -- 水力學(xué)性能大體和短纖針刺土工布相當(dāng)，滲透系數(shù)與短纖針刺土工布同一數(shù)量級。只要使用得當(dāng)，一段時間后滲透系數(shù)大體能達(dá)到穩(wěn)定，土粒不再隨水流流失。 -- 紡絲速度高，單機(jī)產(chǎn)量遠(yuǎn)高于短纖針刺設(shè)備。 -- 當(dāng)前存在的主要問題是，尚無國產(chǎn)紡粘土工布設(shè)備供應(yīng)，進(jìn)口設(shè)備價格又貴，因而造成紡粘土工比短纖針刺土工布更貴。雖國產(chǎn)厚型的滌綸紡粘設(shè)備已基本過關(guān)，但在技術(shù)上與國外新穎的紡粘設(shè)備有差距。 除以上3類目前國際上占有份額多的土工布外，針織經(jīng)編土工布盡管用量不大，但近年來發(fā)展很快，具有很強的生命力，另外熱粘合非織造土工布、化學(xué)粘合非織造土工布在國外也有一定數(shù)量，我們應(yīng)充分予以關(guān)注。 3.土工布的性能要求 土工布的性能可分為3類：固有性能即物理機(jī)械性能；影響泥土和土工布互相作用的性能；耐用性能。 3.1　土工布的物理機(jī)械性能 土工布的物理性能包括單位面積質(zhì)量、厚度、比重、撓曲性等。單位面積質(zhì)量是土工布的一個基本性能，它影響其它很多指標(biāo)；厚度是在承受一定壓力下測試的(2 ×104Pa)，厚度影響水流沿平面流動的性能；比重的大小決定土工布單位重量下體積的大小和在水中的沉浮情況；絕大多數(shù)土工布都很容易撓曲，卷成卷狀運 輸方便。 土工布的機(jī)械性能包括抗拉強度、接合強度、抗撕裂強度、頂破強度、刺破強度、抗壓縮性能等。 抗拉強度是土工布的一個基本性能，無論在鋪設(shè)或在起增強作用時，土工布必須具有抗拉強度。其它各項強度也都是在現(xiàn)場實際受力時必須具有的性能，而抗壓縮性能直接影響反濾和排水性能。 3.2　影響土工布和土壤互相作用的性能 3.2.1 　土工布是高拉伸強度材料，而泥土是低拉伸強度材料。土壤與土工合成材料結(jié)合后可提高承受負(fù)載的能力。其強度提高的程度既取決于鋪放土工合成材料的強度， 又取決于土工合成材料與泥土間摩擦力的大小。土體中合理加入抗拉材料(土工布)可改變土中的應(yīng)力分布，約束土體的側(cè)向變形，從而提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。據(jù)資料 介紹，土工布發(fā)揮增強作用時有3種不同的形式：(1)膜片型：發(fā)生在土體表面鋪設(shè)土工布，作臨時道路時；(2)剪切型：發(fā)生在土體受力，土工布與土體界面 間產(chǎn)生直接剪切作用時；(3)錨固型：土工布包住土體，受力后對土工布產(chǎn)生拉拔作用時。其關(guān)鍵都在于土工布與土體接觸表面處的摩擦阻力和相互咬合的情況。 因此，對土工布的性能必須模擬實際情況(采用工程中的實際土壤)作直接剪切和拉拔試驗，以確定摩擦和咬合情況。一般用于以增強作用為主的工程可使用機(jī)織土 工布、土工格柵、土工帶等。 3.2.2　土工布的水力學(xué)性能同樣是土壤和土工布互相作用的重要性能，主要為：土工布的有效孔徑和滲透系數(shù)。 土工布的有效孔徑(EOS)或表觀孔徑(AOS)表示能有效通過的大顆粒直徑。目前具體試驗方法有2種：干篩法(GB/T 14799－1993)和濕篩法(GB/T 17634－1998)。干篩法相對較簡便但振篩時易產(chǎn)生靜電，顆粒容易集結(jié)。濕篩法是根據(jù)ISO標(biāo)準(zhǔn)新制訂的，在理論上可消除靜電的影響，但因噴水后產(chǎn) 生表面張力，集結(jié)現(xiàn)象并不能完全消除。2個標(biāo)準(zhǔn)的顆粒準(zhǔn)備也不一樣，干法標(biāo)準(zhǔn)制備是分檔顆粒(從0.05-0.07mm至0.35-0.4mm分成9 檔)，逐檔放于振篩上(以土工布作為篩布)得出一系列不同粒徑的篩余率，當(dāng)某一粒徑的篩余率等于總量的90%或95%時，該粒徑即為該土工布的表觀孔徑或 有效孔徑，相應(yīng)用O90或O95表示。至于濕法則采用混合顆粒(按一定的分布)經(jīng)篩分后再測粒徑，并求出有效孔徑。目前國內(nèi)應(yīng)用的仍以干法為主。 滲透性表明布在反濾和排水方面的能力，根據(jù)工程需要，土工布必須確定垂直于織物平面的滲透特性(垂直滲透系數(shù)及透水率)及沿織物平面排水的特性(平面滲透 系數(shù)及導(dǎo)水率)，這些試驗都已納入標(biāo)準(zhǔn)。為了滿足工程的需要，有時可將國標(biāo)中的標(biāo)準(zhǔn)測試與現(xiàn)場泥土結(jié)合起來作專門的試驗。 土工布的水力學(xué)指標(biāo)在實際工程中起重要作用。 如以反濾功能為主的土工布，必須具有以下特性： (1)保土性：防止被保護(hù)土的土粒隨水流流失； (2)滲水性：保證滲流水通暢排走； (3)防堵性：防止材料被細(xì)土粒堵塞失效。 這被稱為反濾三準(zhǔn)則，都與上述土工布的水力學(xué)性能密切相關(guān)。 3.3　土工布的耐用性能 土工布的耐久性包括多個方面，主要是抗紫外線輻射、溫度變化、化學(xué)與生物侵蝕、水解影響、凍融變化、機(jī)械磨損及蠕變性能等。 3.3.1　蠕變性能 蠕變性能是聚合物合成材料的重要性能之一，是材料能否耐用的關(guān)鍵。土工布產(chǎn)生蠕變，其厚度會逐漸變薄，各項指標(biāo)都會變壞。 織造土工布蠕變一般優(yōu)于非織造土工布，長絲針刺又優(yōu)于短纖維針刺土工布。這說明在用于增強目的時，織造土工布具有一定的優(yōu)越性。但是非織造土工布在側(cè)限狀態(tài)下要比非側(cè)限狀態(tài)好。 蠕變受聚合物種類影響。將滌綸、丙綸、錦綸進(jìn)行比較。滌綸的蠕變值小，錦綸次之，丙綸大。其影響之大超過因結(jié)構(gòu)不同而產(chǎn)生的影響。 溫度對蠕變性能也有影響，應(yīng)變超過一定值時，溫度愈高，蠕變量明顯增大。 因此在實際應(yīng)用中，應(yīng)考慮聚合物蠕變的特性，在設(shè)計時應(yīng)采用一定的安全系數(shù)以保證工程的耐久性。 3.3.2　紫外輻射、溫度、水份等影響 紫外線輻射是引起合成纖維老化的主要因素，紫外光特別是UVB的能量能引起高分子化學(xué)鍵斷裂(聚丙烯對紫外線敏感的波長是300-310μm)，聚酯則相對好一些。 溫度可直接影響聚合物裂解，溫度也可和其它因素結(jié)合在一起引起聚合物降解。已有文獻(xiàn)闡明：土工布強度的變化，與季節(jié)氣候有很大關(guān)系。秋冬季節(jié)氣溫低、空氣 干燥，織物降解較為緩和，而春夏季氣溫高，雨水多，空氣潮濕，促使降解反應(yīng)加快，一般丙綸在紫外線作用下半年后，其剩余強度為0。 但是只要土工布表面加以覆蓋，避免紫外線直接照射，則其強度和延伸度的變化就甚微，有關(guān)試驗表明，3年中基本上未有變化。 綜上，紫外線直接照射是聚合物老化的主要因素，而水份、溫度和紫外線結(jié)合將進(jìn)一步促進(jìn)老化。滌綸土工布抗老化性能好于丙綸織物，但當(dāng)紫外線和水份聯(lián)合作用時，滌綸織物的老化速度將加快，丙綸織物如采用防老化劑及添加炭黑，則能延緩老化。 因此，土工布只要避免紫外線直接照射，埋在土中或水中，其老化速度可變得很小。

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