高分子聚合物 性能 单位质量 强度 弹性模量 破坏应变 蠕变性 抗紫外线 耐碱性 耐霉、耐虫 聚酯 高 高 高 中 低 高 低 中 聚酰胺 中 中 中 中 中 中 高 中 聚丙烯 低 低 低 高 高 中 高 中 聚乙烯 低 低 低 高 高 低 高 高 高 高 高 聚氯乙 烯 高 低 低 高
这类产品又称无纺土工织物。根据粘合方式的不 同，非织造型土工织物分为热粘合、化学粘合和 机械粘合等三种。 热粘合非织造型土工织物的制造，是将纤维在传送带上成网，让 其通过两个反向转动的热辊之间热压，纤维网受到一定温度后， 部分纤维软化熔融，互相粘连，冷却后得到固化。该法大多数都用在 生产薄型土工织物，厚度一般为O.5～1.0mm。由于纤维是随机分 布的，织物中形成无数大小不一的开孔。再因为无经纬丝之分， 故其强度的各向异性不明显。 机械粘合法是以不同的机械工具将纤维网加固，应用最广的是针 刺法，还有用水刺法的。针刺法利用装在针刺机底板上的许多截 面为三角形或棱形且侧面有钩刺的针，由机器带动，作上下往复 运动，让网内的纤维互相缠结，从而织网得以加固。产品厚度一 般在1mm以上，孔隙率高，渗透性大，反滤排水性能均佳，在水 利工程中应用很广。水刺法是利用高压喷射水流射入纤维网，使 纤维互相缠结加固。其产品较为柔软，主要用作卫生用品，工程 中尚未应用， 化学粘合法土工织物，是通过不同工艺，将粘合剂均匀地施加到纤维 网中，待粘合剂固化，纤维之间便互相粘连，使网得以加固，厚度可 达3mm。常用的粘合剂有聚烯酯、聚酯乙烯等。也可以在施加粘合剂 前加以滚压，得到较薄的和孔径较小的产品。这类产品在工程中的应 用较少。
这类产品又称有纺土工织物，是最 早的土工织物产品。它的制造分两 道工序：先将聚合物原料加工成丝 或纱或带，再借织机制成平面结构 的布状产品。织造时常包括相互垂 直的两组平行丝，如图1-2。沿织机( 长)方向的称经丝，横过织机(宽)方 向的称纬丝。这种织物看来简单， 却有不一样的丝种和不同的织法。 图1-2 土工织物的经纬丝
土工合成材料的最早应用可追溯到本世纪二三十年代。1926年美国南卡罗林拉州公 路部门曾采用过在棉布上洒沥青而制成的材料，其形式类似于土工膜。其后，人们 曾采用聚氯乙烯PVC土工膜作为游泳池的防渗材料。50年代初，美国垦务局采用 PVC土工膜作防渗衬砌。前苏联以聚乙烯膜进行渠道防渗也有较长历史
HDPE 防渗膜选用优质的聚乙烯原生 树脂，主要成分为 97.5% 的高密度 聚乙烯，约 2.5% 的碳黑、抗老化 剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、稳定 剂等辅料，用目前国际上最先进的 意大利全自动土工生产设备，经三 层共挤技术制成。全部的产品均依据 美国 GRI 标准和 ASTM 测试标准执 行生产，规格齐全，光面糙面厚度 0.25mm-3.0mm ，宽幅 4m-12m ，满 足环保环卫、水利、建筑、市政工 程、园林、景观、石化、矿业、盐 业、农业、水产养殖业的应用要 求。 HDPE防渗膜作为一种新型材料，具备优秀能力的防渗、防腐 性能、化学稳定性高，并能够准确的通过实际工程有必要进行加 工的特性和功能，已被大范围的使用在水利工程的堤、坝、水 库的防渗，同时也在渠道、蓄水池、污水池、游泳池、 房屋建筑、地下建筑物、垃圾场、环境工程等方面作为 防渗、防腐、防漏、防潮材料使用。发达国家从上世纪 30 年代起，就开始大范围的应用该项技术，我国也从80 年开 始在各项工程中逐步推广使用HDPE防渗膜。
在1998年夏秋，在长江和松花江、嫩江特大洪灾的防汛抢险工作中，土工合成材料发挥 了及其重要的作用。国务院领导高瞻远瞩，在灾后多次批示和指示，工程界和制造厂商积极响 应，展现了前所未有的应用土工合成材料热潮。能预见，我国的土工合成材料的应用 程度、技术水平、和产品的质量和品种在不远的将来必将迈上一个新台阶。
我国GB50290-98《土工合成材料应用技术规范》将土工合成材 料分为以下四大类：
什么是土工合成材料，概括而言，土工 合成材料是应用于岩土工程的、以合成 材料为原材料制成的各种产品的统称。 因为它们大多数都用在岩土工程，故冠以 “土工”(geo一)两字，称为“土工合成 材料”，以区别于天然材料。 工合成材料在早期曾被称为“土工织 物”(geotextile)和“土工 膜”(geomembrane)。随着工程需要，这 类材料不断有新的品种出现，例如土工 格栅、土工网和土工模袋等，原来的名 称已不能准确地涵盖全部产品，这样， 在其后的一段时期内，把它们称之为“土 工织物、土工膜和相关这类的产品(related product)”。显然，这样的名称不宜作为 一种技术名词或学术名词。。 为此，1994年在新加坡召开的第五届国 际土工合成材料学术会议上，正式确定 这类材料的名称为“土工合成材 料”(geosynthetics) 土工合成材料的原材料是高分子聚合物(polymer)。它 们是由煤、石油、天然气或石灰石中提炼出来的化学 物质制成，再进一步加工成纤维或合成材料片材，最 后制作成各种产品。制造土工合成材料的聚合物主要有 聚乙烯(PE)、聚酯(PER)、聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)和 聚氯乙烯(PVC)等。
早期的土工织物系由单丝织成，后来发展为采 用扁丝。扁丝是由聚合物薄片经利刀切成的薄 条，其厚度比单丝薄得多，且在切片前后都要 牵引拉伸以提高其强度。扁丝宽度约为3mm， 是其厚度的一二十倍。目前的大多数编织土工 织物是由扁丝织成，而圆丝和扁丝结合织成的 织物有较高的渗透性，如图1-3。 另一种特殊的扁丝叫裂膜丝(fabrillated yarn)， 它是将一根扁丝剖成许多根细丝，但仍连在一 起。由裂膜丝织成的织物较为密实，柔软而渗 透性小。多丝和裂膜丝结合织成的编织物厚度 可达1～2mm，比扁丝织成的要厚。
土工复合材料是两种或两种以上的土工 合成材料组合在一起的制品。这类制品 将各组合料的特性相结合，以满足工程 的特定需要。不同的工程有不同的综合 功能要求，故土工复合材料的品种繁 多，可以说土工复合材料是当前和今后 一段时期发展的大方向。 复合土工膜是将土工膜和土工织物（包 括织造和非织造型）复合在一起的产品。 应用较多的是非织造针刺土工织物，其 单位面积质量一般为200～600g/m2。复 合土工膜在工厂制造时可以有两种方法， 一是将织物和膜共同压成；另外也可在 织物上涂抹聚合物以形成二层（俗称一 布一膜）、三层（二布一膜）、五层 （三布二膜）的复合土工膜。
以近代人工聚合物为原料的土工织物的最早应用实例，是50年代初的荷兰三角洲工程。据估计， 用量超过了1000万m2，大大促进了土工合成材料的工程应用。60年代，美国逐渐扩展了采用土工 织物修建护坡下的垫层和反滤以及护岸等，并将土工织物铺在沥青路面中以防止路面反射裂缝。 土工网于1968年在日本开始应用，主要用在填土坡，帮助坡缘填土压实，以增大其强度和稳定能力。 与此同时，土工网也被用在软基上筑堤，以后又发展为在堤底全面铺设。
复合土工膜有许多优点，例如：以织造 型土工织物复合，可以对土工膜加筋， 保护膜不受运输或施工期间的外力损坏； 以非织造型织物复合，不仅对膜提供加 筋和保护，还可起到排水排气的作用， 同时提高膜面的摩擦系数，在水利工程 和交通隧洞工程中有广泛的应用。
丝种包括单丝、多丝及二者的混 合。单丝是单根丝，典型直径约 为图1-2土工织物的经纬丝0.5mm， 它是将聚合物热熔后从模具中挤 压出来的连续长丝。在挤出同时 或刚挤出后将丝拉伸，使其中的 分子定向，以提高丝的强度。多 丝是由若干根单丝组成的，在制 造高强土工织物时常采用多丝。 多丝也有用切割成的短丝(一般长 100mm)搓拧而成的。
织造型土工织物有三种基本的制造型式：平纹、斜纹 和缎纹。平纹是一种最简单、应用最多的织法。其形式 是经、纬丝一上一下，如图1-2、图1-3。斜纹则是经丝 跳越几根纬丝，最简单的形式是经丝二上一下，如图14。缎纹织法是经丝和纬丝长距离的跳越，例如经丝五上 一下，这种织法适用于衣料类产品。
土工膜是一种基本不透水的材料。根据原 材料不同，可分为聚合物和沥青两大类。 为满足多种强度和变形需要，又有不加筋 和加筋的区分。聚合物膜在工厂制造，沥 青膜则大多在现场制造。
工厂制造土工膜的方法主要有挤出、压延或加 涂料等。挤出是将熔化的聚合物通过模具制成 土工膜，厚0.25～4mm。压延则是将热塑性聚 合物通过热辊压成土工膜，厚0.25～2mm。加 涂料是将聚合物均匀涂在纸片上，待冷却后将 土工膜揭下来而成。 制造土工膜的聚合物有热塑塑料(如聚氯乙 烯)、结晶热塑塑料(如高密度聚乙烯)、热 塑弹性体(如氯化聚乙烯)和橡胶(如氯丁橡 胶)等。 现场制造土工膜是在地面喷涂或敷一层 冷或热的粘滞聚合物而成。沥青土工膜 用的是沥青聚合物或合成橡胶。
我国应用土工合成材料开始较晚，但发展速度很快。目前几乎在很多类型的岩土工程和大量的水 利及堤防工程中都得到应用。1974年江苏省江都嘶马用织造型土工织物制作而成的软体排，结合混凝 土块压重，进行长江护岸。稍后江都西闸和湖北省长江堤防也都采用了软体排。非织造土工织物 用作反滤料的工程实例更多，云南麦子河水库用得最早。80年代中期，非织造土工织物在尾矿坝 和灰堤等工程中得到应用。塑料排水带早在80年代初即在天津新港用于加固软基，目前排水带在 高速公路和机场工程已应用得十分广泛。混凝土模袋最早用于江苏南宫河口岸，80年代末已成功 应用于30多项工程。加筋土挡墙已修建不少。近年来我国已能生产土工格栅，其工程需求量很大， 预计会大大促进加筋土技术的快速发展。聚苯乙烯板块在我国寒冷地区早已用于工程防冻。近来 土工格室、植被土工网垫等新技术也已开始应用。根据不完全统计，迄今我们采用土工合成材料 的工程已逾8000项。
在织造时，由于梭子要不断地牵引纬丝从经丝的空 间中穿过，故要求经丝强度比纬丝的高。采用不一样的丝 和纱以及不同的织法，可以使织成的产品具有不一样的特 性。例如平纹织物有明显的各向异性，如图1-5，其经、 纬向的摩擦系数也不一样；圆丝织物的渗透性一般比扁 丝的要高，每厘米长的经丝间穿越的纬丝愈多，织物也 愈密愈强，渗透性则愈低。单丝的表面积较多丝的要小， 其防止生物淤堵的性能要好一些。聚丙烯的老化速度比 聚酯和聚乙烯的要快，等等。由此可见，可以借调整丝( 纱)的材质、品种和织造方式等来得到符合工程要求的强 度、经纬强度比、摩擦系数、等效孔径和耐久性等项指 标。在工程实施中应根据具体实际的要求来优选产品，铺设时 要注意材料的合理铺设方向
制造土工膜时还需要掺入一定量的添加剂，使在不改变材料基本特 性的情况下，改善其某些性能和减少相关成本。例如掺入碳黑能大大的提升 抗日光紫外线能力，延缓老化；掺人铅盐、钡、钙等衍生物以提高 材料的抗热、抗光照稳定性；掺人滑石等润滑剂以改善材料可操作 性；掺入杀菌剂可防止细菌破坏等。对于沥青类土工膜，其主要的 掺人材料是一些填料或纤维。填料可为细矿粉，它能增加膜的强度 且降低其成本；加入纤维，也是为提高膜的强度。
非织造土工合成材料技术可能于1967年在美国、法国、英国开始应用，它是一种较厚的聚酯非织 造土工织物，作为大坝上游抛石护坡下的反滤层，或作为基土与其上覆盖的粗粒料之间的隔离层。 非织造织物的出现为土工织物的应用开辟了较广阔的天地。 80年代后出现了排水带，路堤下用非织造织物作加筋，以及土工织物加筋挡墙等应用实例。
