隨著我國基礎建設的快速發展，水利大壩、高速公路、高速鐵路、礦山、垃圾填埋場等領域對高性能土工建筑材料的需求激增。“十三五”期間，國家高度重視土木建筑行業，科技部也啟動了重點研發計劃專項項目，提出了土工建筑增強材料制備與應用等研究工作。功能性耐候型土工布具有耐光照、耐溫度、耐老化、使用壽命長等特點，其開發及應用將促進各行業的科技革新，對推動我國土工建筑材料制造技術的發展及我國建筑與工程領域應用水平的提高具有重要意義。和生金公司為土工布生產企業，歡迎提供樣品、標準，來廠實地考察咨詢定制！
1.1 原料
土工布原料選擇要結合工程實際情況，在滿足所應用領域對其物理、化學性能要求的同時，又要兼顧產品的成本。一般情況下，合成纖維與天然纖維相比，在強度、耐酸堿性、耐久性等方面要好，因此土工布原料多采用合成纖維。在合成纖維中，目前全球土工布中最常用的原料是聚丙烯纖維，其次是聚酯纖維，而聚酰胺纖維、聚乙烯醇纖維等在生產中使用較少。其中，聚丙烯纖維價格低廉，具有優良的疏水性能，耐磨性僅次于聚酰胺纖維，在伸長3%時其彈性回復率可達96% ～100%，耐酸、耐霉變、耐低溫性能優良，但其對光、熱穩定性較差，可通過加入抗氧化劑、光穩定劑及采取共聚、交聯等方法來解決，主要用于制備土工布、土工膜和雙向土工格柵。聚酯纖維具有優良的彈性、耐沖擊性、耐熱性，且抗蟲蛀、抗霉菌性能良好，在150 ℃下加熱1 000 h后強度保持率大于50%，但其染色性能較差且僅耐一般的有機溶劑，不耐酸堿，對堿性溶液很敏感，主要用于制造土工布和土工膜。
土工布的原料除采用上述合成纖維外，還可采用黃麻、紅麻等天然纖維，特種纖維以及無機纖維等。隨著高科技纖維在紡織品中的不斷應用，土工布原料的選用范圍不斷增大，再加上加固工藝和生產技術的不斷進步，功能性耐候型土工布展現出蓬勃的市場生機。
1.2 分類
土工布按照加工和生產方式的不同可以分為織造型土工布、非織造型土工布和復合型土工布。織造型土工布是指通過編織、機織、針織等工藝生產的產品；非織造型土工布是指由定向或隨機取向的纖維、長絲、條帶或其他成分，通過機械加固、化學黏合或熱黏合等方法制成的產品；復合型土工布與前兩種類型的土工布相比更具優勢，它是由兩種或兩種以上土工布或土工布有關產品經物理或化學黏合以及機械法復合而成，是一種極具開發和應用前景的土工合成材料。
1.3 主要功能及性能要求
土工布的功能多種多樣，可以綜合歸納為過濾、排水、防滲、隔離、加筋、防護等 6 種基本功能。土工布在不同的應用領域，性能要求也有所不同，隨著技術的進步和應用領域的日趨復雜，逐漸從單功能向多功能方向發展。
1.3.1 過濾功能
表面土層和相鄰土層之間放置土工布作為過濾材料，在水和氣體能夠自由排出的同時能有效阻止土顆粒通過，減少對土體環境造成破壞。如土石壩黏土心墻或斜墻的濾層、水閘下游護坦或護坡下部的濾層、水利工程中水井或測壓管的濾層等。作為過濾材料時，應具有優異的垂直滲透性、保土性、防堵性，同時應具有耐水解、耐酸堿、耐老化等性能。
1.3.2 排水功能
土工布可以在土體中形成排水通道，使水流沿著材料平面排出體外。如土壩內部垂直或水平排水、人工鎮土基或運動場地基的排水等。作為排水材料時，應具有優異的水平滲透性和一定的厚度，同時也應有耐水解、耐酸堿、耐老化等性能。
1.3.3 防滲功能
土工布與土工膜復合后制備的土工復合材料，能有效防止液體大量滲透。如土石壩的防滲斜墻或心墻、水閘上游護坦及護坡防滲、渠道防滲等。要求防滲土工布具有較低的透水性，良好的物理機械性能、耐酸堿、耐氣候、耐霉變等性能。
1.3.4 隔離功能
將不同性能的材料進行有效分離，阻止土工布兩邊的材料混合、滲透，從而使得材料和結構的完整性、系統性得到很好的保留。例如路基與地基的隔離層、鐵路路基與道砟的隔離層、堤身填料和軟土地基的隔離層等。作為隔離材料時，土工布需具有較好的物理機械性能、耐高溫性、耐酸堿性、耐久性、耐霉變性和耐磨性。
1.3.5 加筋功能
土工布埋在土體之中，依靠土工布與周圍土體之間的界面摩擦阻力限制土體側向移動，增加土體承載力，使得土體和建筑穩定性得到改善，提高土體的抗剪強度。如用于加強軟弱地基、加固柔性路面、增加邊坡穩定性等。作為加筋材料時，應具有高抗拉強度和低伸長率，要求其抗拉強度不小于20 kN/m，伸長率應小于10%，同時具有低蠕變性能、耐磨性好、耐久性佳和界面摩擦系數高等特點。
1.3.6 防護功能
土工布可以通過擴散、傳遞以及分解集中應力等方式防止或減小外力作用帶來的損害，從而使土體得到保護。如用于防止水流沖刷堤岸、防止路面反射裂縫、土體防凍等。作為防護材料時，應具有優異的抗拉強度、刺破強度、撕裂強度、頂破強度，同時應具有良好的均勻性、耐磨性、耐溫性、耐久性、耐水洗性和耐酸堿性能等。
2 功能性耐候型土工布重點應用領域
“十三五”期間，隨著國家對土木工程領域的重視和“一帶一路”倡議的實施，土工布行業巨大的市場潛力被發掘出來。功能性耐候型土工布作為土工布中性能優異的典型代表而得到廣泛應用。
2.1 水利工程
水災防治、水資源的充分開發利用成為當代社會經濟發展的重大課題，水利工程的安危關系到國計民生。2016年國家提出了《水利改革發展“十三五”規劃》，規劃到2020年基本建成與經濟社會發展要求相適應的防洪抗旱減災、水資源合理配置和高效利用等利于水利科學發展的制度體系，國家水安全保障綜合能力顯著增強。
為達到上述目標，國家不斷加大對水利建設的投入，2016年全國水利建設完成投資額6 099.6億元，2017為7 132.46億元，2018年為7 934.8億元。隨著政策紅利持續釋放，資金將繼續涌入防洪救災、黃河流域治理、長江堤防、長江口深水航道等水利工程中，這些工程需大量使用土工布為其提供過濾、排水、防護等作用，為土工布行業的市場帶來機遇。
2.2 公路與鐵路工程
我國公路與鐵路的建設與養護已步入高峰期。據統計，截止到2018年末，我國公路總里程已達484.65萬公里，其中高速公路達14.26萬公里，居世界第一，高速公路覆蓋97%的20萬以上人口城市及地級行政中心，全國鐵路營業里程達到13.1萬公里以上，其中高鐵超2.9萬公里。《國家公路網規劃（2013 — 2030年）》提出，未來我國公路總里程將達到580萬公里；《鐵路“十三五”發展規劃》提出，到2020年全國鐵路營業里程將達到15萬公里，其中高速鐵路 3 萬公里。而公路與鐵路的建設與養護均需使用土工布為其提供加筋、隔離、防護等作用，這將為土工布行業帶來巨大的市場空間。
2.3 機場與港口工程
作為連接世界的橋梁和紐帶，我國的機場和港口也迎來全新的發展階段。根據民航發布的《民航科技發展“十三五”規劃》，未來我國大部分地區都將進行機場的建設，未來將有包括新建、續建以及改擴建等在內的234個機場形成，預計到2020年我國機場數量將達到290余個。根據國務院印發的《“十三五”現代綜合交通運輸
體系發展規劃》，“十三五”期間水運交通運輸投資規模將達5 000億元，沿海港口萬噸級及以上泊位數將由2015年的2 207個擴至2 527個。在這些機場和港口的建設中，均需土工布提供過濾、隔離、防護等重要作用。
2.4 海洋工程
健康的海島生態系統是國家生態安全的重要組成部分，是經濟社會可持續發展的重要支撐。然而，從20世紀90年代至今，我國各省份海島數量已減少上千個。“十三五”期間，國家高度重視海島保護工作，頒布了《全國海島保護工作“十三五”規劃》，而海灣以及海岸的護岸、修筑海堤、圍海造陸等工程需要使用大量土工布。
2.5 環保工程
目前，我國垃圾處理的主要方式仍是填埋法，雖然其在無害化處理中所占比例下降，但總處理規模和能力增加，餐廚、建筑、醫療、飼養等垃圾均要求填埋并除臭覆蓋，垃圾填埋場的新建、已建垃圾填埋場的維護等，均需大量使用復合土工布為其提供防滲、防護等作用。除此之外，國家亦加大了對景觀綠化、污水處理、
生態園林建設、生態邊坡防護等環保項目的投入，這些項目的增加也帶動了土工布行業的發展。
3 功能性耐候型土工布技術現狀及發展趨勢
3.1 技術現狀
織造型土工布成形技術主要研究高密度、寬幅、高速、高強機織和經編技術。目前市場上的織造型土工布產品主要包括扁絲織造土工布、長絲機織土工布等。扁絲織造土工布在制造設備、加工技術和材料改性等方面均已很成熟。圓織機已經可以生產出幅寬（即圓周長）為8 ～ 12m、克重為300 ～ 1 000 g/m2、抗拉強度為100 ～ 300 kN/m的扁絲針織土工布，實現了針織土工布的高產、寬幅、高強度。在原材料方面多采用納米材料改性，通常采用添加防老化母粒、色母粒等來提高產品的多功能性和耐候性。
目前我國短纖針刺非織造土工布生產線大多為國產線，少數為進口線。宏祥新材料股份有限公司生產的聚丙烯短纖針刺非織造土工布產品，突破了客運專線鐵路板式無砟軌道（圖 8）用聚丙烯短纖針刺非織造土工布的產品技術指標，打破了高鐵滑動層材料長期依賴進口的局面，填補了國內空白，產品技術指標達到了國內領先和國際先進水平。
長絲紡粘非織造技術生產流程短、生產效率高、產品性能優良、應用范圍廣，迎合了當今世界非織造產品向高性能、薄型化發展的趨勢。我國長絲紡粘法土工布生產能力在全球名列前茅，但技術水平較國外有一定差距，這與國產設備的技術水平有一定關系。聚丙烯長絲紡粘針刺土工布是長絲紡粘針刺非織造土工布的主要分
類產品之一，具有高模量、高延伸、抗撕破、耐刺穿、耐酸堿、耐低溫、耐霉變、成本低等優點，尤其在地下酸、堿、高寒等惡劣環境中具有不可替代的地位。近年來突破了國外技術壟斷，產品斷裂強度和抗酸堿性斷裂強度遠高于國家標準要求。在抗老化方面，直接添加抗UV劑、光穩定劑等方式往往會使原料和助劑混合不勻，且紡絲過程中易發生斷絲，目前主要通過在生產時加入耐候母粒的方式來提高產品的抗老化性能。
復合型土工布的生產和應用相對于已發展五六十年的土工合成材料大家族來說是一個年輕成員，但卻是土工合成材料發展的重點，它兼有各類土工合成材料的優點，可以更好地滿足工程的特殊要求，應用范圍得到大幅拓寬。全球來看，復合土工織物以德國、日本等國家發展水平較高，而國內復合土工布的生產和應用起步較
晚，國產設備相對落后，目前高端生產設備大多采用進口，與國外相比，我國復合土工布的品種、質量以及應用范圍等還存在一定差距。國內復合型土工材料的生產技術主要包括非織造布與土工網格復合技術、非織造布與席墊芯復合技術、非織造布與紗線縫編技術、機織物與非織造布復合技術、復合型經編土工格柵加工技術、防滲復合土工膜加工技術、蜂窩狀塑板芯的復合技術、可降解復合排水板加工技術等。
3.2 發展趨勢
3.2.1 高強高密
織造型土工布未來將向高強高密發展，制造設備向智能化和大型化方向發展。對于扁絲編織土工布，特別是其成套的生產線已經在國內市場占主導地位，進一步向高效高產、超幅寬等方向發展。而長絲機織土工布生產所用的片梭織機設備方面，目前國外設備在國內市場占主導地位，未來將往國產化方向發展。
3.2.2 高強度、短流程、低成本
非織造型土工布的發展與加固工藝的發展緊密相關，隨著針刺法、熱軋法、化學黏合法等加固工藝的不斷改善，該類型土工布不斷向高強度、短流程、低成本方向發展。而采用針刺法與熱軋法、針刺法與化學黏合法、針刺法與熱熔法等復合加固工藝來提高產品的特定性能將是加固技術發展的趨勢。未來，非織造型土工布
生產會朝著更加智能化、產品高端化及多樣化、人機交互更加緊密化發展，更多的高新技術會被引入非織造型土工布生產體系中來。而聚丙烯紡粘針刺土工布憑借在產品性能、經濟性、耐久性、安全性等方面的優勢，將成為我國土工布行業發展的方向之一。
3.2.3 高性能、多功能
隨著應用范圍的不斷擴大，土工布在應用過程中會遇到各種復雜環境，其對土工布的性能要求也越來越高，而復合型土工布既具有高強耐候、可設計性強等優勢，又兼有排水、過濾、隔離、加筋等作用，完美契合了社會發展的需求。因此，復合型土工布將成為我國土工布行業發展的潮流方向之一，且未來將朝著高性能、
多功能方向發展，其制造設備將向智能化和大型化方向發展。
4 結語與展望
功能性耐候型土工布是土工合成材料中的重要一員。隨著國家對基礎設施建設投入的不斷加大，其在水利、交通、環境工程等領域的應用將不斷深入，面臨著巨大的市場機遇與性能挑戰。我國雖是土工布產量大國，但在高性能土工布產品、生產設備、成形技術和應用領域等方面與發達國家相比還有很多差距。未來，功
能性耐候型土工布應朝著高強度、高密度、多功能、低成本等方向發展。
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