哪种焊接方式对高密度土工模及复合土工膜焊缝质量有直接影响？

#土工膜#土工膜是一种由高聚物制成的工程防渗材料，已广泛应用于防渗工程中。它在防洪和应急救援工程中的广泛应用和有效性引起了工程技术人员的极大关注。固体废物的填埋一般是利用山体和挖掘出来的矿山进行填埋防渗。垃圾填埋场的防渗层上埋有上千吨的垃圾，一般采用上述厚度的防渗膜，宽度应大于6米，以减少焊缝。实践证明，填埋场70%的渗漏发生在焊接接头处。斜坡上可以使用粗糙的土工膜，以增加摩擦系数，最大化可用体积。HDPE土工膜具有抗老化、抗紫外线、抗分解能力，可裸用。该材料的使用寿命可达50-70年，为环境防渗提供了一种良好的材料，保证了对植物根系的抗性——高密度聚乙烯土工膜具有优异的耐穿刺性，能够抵抗大多数植物根系。


在工程中，土工膜焊接质量和焊缝力学性能是保证整个防渗结构可靠性的关键控制点。目前土工膜的接头连接方式应符合《聚乙烯土工膜防渗工程技术规范》的要求。连接方式如下：搭接，搭接宽度应大于15cm(但防渗效果不是很好)；热焊时，焊缝搭接宽度不得小于5厘米(不建议涂胶，长时间浸泡易开胶，防渗效果差)。因此，工程接头连接常采用热焊。


(1)选用0.25mm、0.35mm、0.5mm、0.75mm、1.00mm、1.50mm、2.00mm不同厚度的HDPE土工膜作为试验材料。


(2)对土工膜焊缝进行充气试验，选择五个试验组：①充气压力为0.1兆帕，充气时间为3分钟；②充气压力为0.1MPa，充气时间为10分钟；③充气压力0.2兆帕，充气时间3分钟；④充气压力为0.2MPa，充气时间为10分钟；⑤无通货膨胀。




(3)对高密度聚乙烯土工膜基材进行拉伸试验，获得其屈服强度。对各试验组的高密度聚乙烯土工膜焊缝进行了剪切试验和剥离试验，得到了它们的剪切强度和剥离强度。

(4)焊缝效率定义如下：焊缝效率1=焊缝剪切强度/原材料屈服强度；接头效率2=焊缝剥离强度/原材料屈服强度。

土工膜拼接采用自动爬焊机热熔焊接。由于焊接时气温会发生变化，所以焊接温度和焊工的行走速度可以根据气温和焊接表面情况随时调整。本次试验温度控制在250~450℃，行走速度控制在2~2.5m/min。焊接过程中和焊后2h内，焊接面不承受任何拉力，防止焊接面移动和错位。

土工膜焊缝剪切试验基本等同于拉伸试验。为了与焊缝强度进行比较，本文还采用宽度为50mm的带状拉伸，用长度为100mm的夹具将试样两端固定，并绘制应力-应变曲线，分别记录土工膜焊缝的屈服强度、屈服伸长率、断裂强度和断裂伸长率，并制作五组试样进行平均。与拉伸试验不同，土工膜焊缝的剪切试验只是土工膜夹在中间的焊缝。主要区别在于观察和记录样品的失效场景，如原材料断裂、焊缝滑移等。本试验由微机控制的电子万能试验机操作，按照土工合成材料试验规范的有关规定进行。

土工膜焊缝剥离试验是将样品安装在试验机上，以50毫米/分钟的速度拉伸，直到样品完全剥离，记录最大剥离力，观察并记录样品的失效现象，无论材料是否损坏或剥离。本试验由微机控制的电子万能试验机操作，按照土工合成材料试验规范的有关规定进行。

实验结论是，在土工膜接缝热焊条件下，所有试验组的接缝效率1和接缝效率2均小于1，接缝效率1和接缝效率2随着土工膜厚度的增加而增加，曲线趋势相对一致。接头效率1最高为0.99，最低为0.85。接头效率2最大为0.86，最小为0.37。热焊法使土工膜焊缝质量稳定。

土工膜接缝采用热焊焊接时，接缝效率1在0.25~0.75mm厚度范围内对抗压强度影响较大，与此成反比，对时间影响不大，在0.75~2.0mm厚度范围内相似。

土工膜焊接效率2与充气时间和充气压力成反比，在0.25~1.00mm厚度范围内影响较大，在1.00~2.00mm厚度范围内影响不大。