pe土工膜在垃圾填埋场的应用综述

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1、PE土工膜在垃圾填埋场的应用综述                --------宋学峰2l世纪初期，城市生活垃圾卫生填埋场在我国得到了快速发展，我国开始将高密度聚乙烯(HDPE)土工膜运用于城市生活垃圾卫生填埋场，大大提高了我国城市生活垃圾卫生填埋处理技术水平。有关建设标准及设计规范相继出台，如《城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准》和《城市生活垃圾卫生填埋技术规范》2001年颁布执行，为城市生活垃圾卫生填埋场设计指明方向。按照《三峡库区及其上游水污染防治规划（2001～2010年）》，在未来l0年内，国家将投入392.2亿元防治三峡库区及其上游的水污染。其中在 2003

2、年前，国家将首批投入88.8亿元用于重庆市库区(包括40个区、县)城镇生活垃圾卫生填埋场(全部使用HDPE土工膜防渗材料)设施的建设，并对渗滤液进行处理达标后排放。我国已建成的数十座大中型城市生活垃圾填埋场，如深圳、北海、昆明、海口、保定、北京六里屯、天津、青岛、泉州等，皆采用了HDPE土工膜。三峡库区首批l3个城市(如开县、奉节、云阳、忠县、万州)等生活垃圾填埋场皆采用了HDPE土工膜。 HDPE土工膜是城市生活垃圾卫生填埋场防渗的核心材料。1HDPE土工膜的特性、设计和施工1.1HDPE土工膜特性土工膜是垃圾填埋场工程常用的三种主要土工合成材料(另有土工网和土工织物)之一

3、，其防渗性能是衡量垃圾卫生填埋场是否达到环保要求的主要指标。土工膜通常由连续的聚合物薄层制成，并不是绝对不透水气，只是相对土工织物或填土甚至粘土而言是不透水气的。其水气渗透试验测得的数据在 0.5×10-10～0.5×10-13cm／s之间。因此垃圾卫生填埋场其土工膜主要功能是用来隔断渗滤液和填埋场气体的外泄，防止有害物质污染周围环境。HDPE土工膜是垃圾卫生填埋场防渗工程中运用最广泛的材料，其运用的部位主要有填埋场底部衬垫、填埋场封场覆盖、渗滤液调节池衬垫等。以前，我国垃圾卫生填埋场中常用的HDPE土工膜皆从国外引进，如美国、德国、韩国等，近几年，随着国内化工产业蓬勃发展，

4、HDPE土工膜大部分实现了国产化，其厚度主要有1.0mm，1.5mm，2.0mm，3.0mm，3.5mm。 HDPE土工膜的结构型式有光面的和加糙的，适用于不同的场地要求。HDPE土工膜的主要特征和优点有：a.强度较高。屈服抗拉强度可达18MPa，断裂抗拉强度可达35MPa，剥离强度31kN／m，剪切强度33kN／m；延展性良好。屈服延伸率为l3％～16％，断裂延伸率为700％～800％，有较好的地表适从性、耐候性，其真正破坏时，应变大约高达1000％。b.防渗能力好。防渗系数小于1×10-13cm／s，可以确保渗滤液不因衬垫而泄漏、污染土地，雨水不会透过封场的覆盖层，增加渗

5、滤液量，填埋气体不会透过衬垫而泄出。c.化学稳定性好。因填埋体的最高温度可达50℃，化学稳定性是填埋场设计过程中最关键的因素。HDPE土工膜是所有土工膜材料中化学稳定性最好的材料，城市生活垃圾卫生填埋场的渗滤液化学成分对HDPE衬垫不构成威胁，HDPE土工膜具有良好的防腐蚀性。HDPE土工膜软化点约121℃，冷脆化点约为-120℃。其对无机酸、有机酸、无机盐、酒精类、醛类、胺类、酯类、油脂有较强抵抗力，能防止这些化学物的直接腐蚀，也能防止因吸收和膨胀而导致性能衰退，对某些碳氧化合物(如苯、苯乙醛、已烷和甲醛)也有一定的抵抗力，仅对卤族碳氧化合物(如氯化苯醛、含溴苯)的抵抗力较

6、差。国外的室外风化试验，结果表明HDPE材料的性能始终良好。跨大西洋的通讯电缆是20世纪40年代铺设的，至今没有损坏，埋在土中和水下HDPE衬垫的耐久性可达50年以上。d.具有良好的抗紫外光老化性。HDPE土工膜中的炭黑加强了其抗紫外光的能力。其中不用增塑剂，因而没有暴露在紫外光下被分解的问题。e.抗啮齿动物和微生物侵袭。各种试验证明，动物和微生物只侵袭那种含有增塑剂的聚合物，并以其为食物，HDPE土工膜不受这种影响。f.施工方便，施工技术成熟，焊接质量高。焊缝强度高于母体材料强度，焊缝的形式有单轨、双轨焊缝，双轨焊缝便于检测。国外常用土工膜还有超低密聚乙烯(VLDPE)土工

7、膜、复合土工膜(如HDPE土工膜和膨润土复合，VLDPE和HDPE复合)等。VLDPE土工膜适应变形能力较强，可用于柔韧性要求较高的填埋场。复合土工膜除具有复合用材的优点之外，另外还有增强抗渗透能力的优点。1.2HDPE土工膜厚度、强度设计HDPE土工膜在水平和坡面铺设时，其厚度设计采用薄膜理论公式： 式中：T为单宽土工膜所受拉力，kN／m；p为膜承受的垂直压力，kPa；b为预计膜下支持层可能产生的裂缝宽度，m；ε为膜的拉应变，％。HDPE土工膜的强度设计满足下式：   式中：Tf为单宽土工膜的极限抗拉