淺析土工合成材料在道路橋梁工程中的應用

馬永剛

呼和浩特市公路工程局，中國·內蒙古 呼和浩特 010010

隨著中國經濟的發(fā)展，道路橋梁工程建設數量越來越多，道路橋梁工程的快速發(fā)展，使得道路橋梁工程施工的有關材料研發(fā)速度也越來越快。近些年來，各種各樣的新型合成材料在道路橋梁設計工程施工中應用的越來越廣泛，新型材料因為其特性以及價格上所擁有的雙重優(yōu)勢，所以在道路橋梁工程中的應用范圍以及應用覆蓋面越來越廣。論文對土工合成材料在道路橋梁工程施工中的應用進行了論述。

土工合成材料；道路橋梁工程；作用

1 引言

對于道路橋梁工程發(fā)展而言，施工技術以及施工材料的進步是推動道路橋梁工程革新的重要動力。在近幾年來道路橋梁施工過程中，高新技術材料的應用越來越多，尤其是合成材料。合成材料本身具有價格低以及性能優(yōu)的特點，所以在實際施工工程中被越來越多的工程項目所青睞。論文就當下道路橋梁施工過程中對土工合成材料的實際應用進行論述，同時對發(fā)揮作用以及防護保養(yǎng)工作進行深入分析[1]。

2 土工合成材料

2.1 土工合成材料解讀

工程項目建設過程中所應用的土工合成材料本身是應用于巖土工程當中的，同時其本身是通過合成材料作為原材料所生產出的土木工程建設所需原材料。因為其在使用過程中大多數都是在巖土工程中進行應用，所以合成材料前面增加了土工兩字，現如今被越來越多的人稱為土工合成材料。在早期發(fā)展的時候，合成材料本身是伴隨著當下施工設計需要以及技術發(fā)展而不斷更新的，如當時的土工隔柵及土工網和土工模袋等，這些名稱已經逐漸不能適應于當時所有的合成材料和產品，所以在之后的一段時間之內，對于合成材料本身我們將其統(tǒng)稱為土工植物和土工膜相關產品。隨著時間的不斷發(fā)展，這類材料經過第5 屆國際土工合成材料學術會議確定被命名為土工合成材料，這種稱呼一直沿用至今，當下我們也將這類材料統(tǒng)稱為土工合成材料[2]。

2.2 土工合成材料構造

我們所知道的土工合成材料，其組成原材料大多數都是高分子聚合物，在一般情況下，這些高分子聚合物是在煤以及石油和天然氣或者是石灰當中經過提煉出來的一些化學物質，這些化學物質通過更進一步的加工，形成了纖維或者是合成材料，然后再進行制作，形成了最終我們所見到的用于土木工程施工的相關產品。當下常用的土工合成材料當中聚合物主要包括聚乙烯、及聚丙烯以及聚氯乙烯等。

3 土工合成材料的作用

3.1 隔離

所謂的隔離是指在進行材料的放置時，將土工合成材料放置在擁有兩種不同性能以及特性的材料之間或者是擁有同一特性，但粒徑不同的同一材料之間。除此之外，還可以將土工合成材料放置在土體表面和上部建筑物結構之間。通過這樣的方式不能融合在一起，或者是產生直接接觸的物體，即使在外部壓力作用下，材料本身在受力情況下還是會出現相互擠壓的情況，因為土工合成材料在兩個不同材料之間產生隔離作用，所以材料之間不會出現流失或者是混雜的現象，使不同材料的整體結構以及功能都得到保持。在當前的道路橋梁建設過程中，通過土工合成材料本身隔離作用的發(fā)揮，現已經被大量的使用在鐵路以及公路路基建設和石壩工程以及河道整治工程當中。

3.2 防護

相較于隔離來講，普工合成材料本身所擁有的防護作用是將受力進行傳遞，從而使應力得到分解，避免土體遭到外界力作用而被破壞。通過這樣的方式，使與土工合成材料產生接觸或者是具有保護關系的材料不會被破壞。而當下在進行實際防護作用發(fā)揮時，防護作用的發(fā)揮主要可以分為兩種情況來進行：第一，將土工合成材料在土體表面進行放置，通過這樣的方式使土體表面不會受到由外界撞擊或者是重物碾壓等外力影響；第二，將土工合成材料在兩種不同材料之間進行放置，這樣可以保證土工合成材料一側材料受到應力集中作用時，另一側材料不會被破壞。

3.3 過濾

過濾作用對于土工植物來講，在水利工程當中的應用是最為廣泛的，隨著現如今的應用場景不斷變化，在水利、鐵路以及公路和建筑等多種工程項目建設過程中，過濾作用都有所發(fā)揮。但最主要的作用發(fā)揮，還是在水利工程當中進行堤壩基礎建設。對于一些砂石料非常緊缺的地區(qū)來講進行水利工程建設，可以使用土工合成材料來作為過濾層，通過這樣的方式起到過濾的作用。實際作用發(fā)揮是將土工織物在土體表面和相鄰土層之間進行放置，然后土體當中水分可以通過土工織物進行排出，同時土工織物又可以避免土顆粒出現流失現象，使土體的穩(wěn)定性得到了保證。

3.4 排水

因為土工合成材料本身并不是起到阻斷作用的，所以合成材料本身的透水性能是非常好的。對于土體的排水工作來講，利用土工合成材料可以使土地內部所存在的積水匯集到土工織物內部，然后土工織物內部形成排水通道，進而使水分排出體。土工合成材料擁有的排水作用，在當下的土壩建設和路基建設以及黨土墻建設工作當中，土工合成材料的應用都比較廣泛，且土工合成材料本身還可以同其他排水結構進行配合，從而使建筑工程排水體系能夠更加完善，對地表水以及地下水的排除作業(yè)來講是非常有利的[3]。

3.5 加筋

在當下的道路橋梁工程當中，土工合成材料應用越來越多，主要是因為土工合成材料本身的物理性能更好，而這些物理性能當中其中最突出的就是合成材料本身的抗拉強度。將土工合成材料在土體或者是路面結構當中適當位置進行埋放，可以使土體或者是路面所承擔的結構應力以及拉力等進行分散，避免土體或者是路面出現側向位移現象。因為土工合成材料本身和土體或者是路面結構之間材料之間摩擦力也非常大，所以土工合成材料會與土體和路面之間形成復合體，無論是對于土地本身還是對于路面結構來講，其抗拉強度都會大大提升，使土體以及路面結構層本身的不均勻沉降問題和路面結構穩(wěn)定性遭破壞問題，都得到全面的解決。

3.6 防滲漏

對于大型道路橋梁工程來講，實際施工作業(yè)過程中最主要的一道工序就是進行防滲漏作業(yè)，而在過去發(fā)展過程中，因為材料的種類限制，所以防滲漏作業(yè)工作質量提升效果非常的微弱，而當下隨著土工合成材料的不斷涌現，道路橋梁工程當中的防滲漏物工作效果越來越好。

4 土工合成材料的防護保養(yǎng)

4.1 土工合成材料的耐久性

土工合成材料本身其組成結構或者是原材料是高分子聚合物，所以高分子聚合物本身的結構是鏈接結構，對老化的反應非常敏感，因此在實際使用過程中，土工合成材料本身的耐久性，是比較關鍵的一個問題。因為土工合成材料對氧化作用十分敏感，所以也非常容易出現降解反應以及交換反應會使材料本身的結構遭到破壞，因此在實際使用過程中，土工合成材料的使用壽命受到重視程度越來越高。在當下可以對土工合成材料耐久性產生影響的氧化作用主要包括了熱和溫度所引起的熱氧化，還有就是日常環(huán)境當中陽光紫外線所產生的光氧化。后者所產生的氧化作用相比較于前者所產生的氧化作用，破壞效果要更強，因為紫外線本身所具有的能量非常高，所以對于聚合物來講，聚合物本身的分子量會在紫外線的照射下產生破壞，同時引發(fā)光氧化反應[4]。

4.2 土工合成材料的防護保養(yǎng)

因為土工合成材料本身容易老化，進而導致其結構遭到破壞，所以基于這種現狀，雖然老化不能夠完全消除，但是通過合理的措施來進行防治，也可以使土工材料本身的使用壽命大大增加，降低其老化速度。第一，是在原材料當中增加人老化劑，主要作用是為了使外界存在的光以及氧和熱等因素，與土工合成材料產生接觸以及發(fā)生反應過程中，能夠降低反應速度和反應程度。第二，則是在工程建設過程中采取相關防護措施，包括降低材料在陽光下暴曬的時間，以及通過深水以及沿途等對材料進行覆蓋。

5 結語

綜上所述，對于當下的道路橋梁工程建設來講，合成材料的應用是未來道路橋梁工程建設的必然需求，在當下這種趨勢已經非常明顯，隨著土工合成材料的不斷研發(fā)以及性能的不斷提升，道路橋梁工程建設過程中，以及占比將會越來越大。因此，針對土工合成材料在道路橋梁工程中的實際應用，需要加強對其維護與保養(yǎng)工作的力度，充分發(fā)揮土工合成材料的作用[5]。