一种用于衬砌防冻胀破坏的智能相变胶囊土工膜的制作方法

本发明涉及水利工程技术领域，具体地说是一种用于衬砌防冻胀破坏的智能相变胶囊土工膜。

背景技术：

土工膜是由防渗膜和无纺布组成的一布一膜或两布一膜的防渗材料，其中防渗膜以塑料薄膜作为防渗基材，其主要机理是以塑料薄膜的不透水性隔断土坝漏水通道，以其较大的抗拉强度和延伸率承受水压和适应坝体变形；而无纺布亦是一种高分子短纤维化学材料，通过针刺或热粘成形，具有较高的抗拉强度和延伸性，它与塑料薄膜结合后，不仅增大了塑料薄膜的抗拉强度和抗穿刺能力，而且由于无纺布表面粗糙，增大了接触面的摩擦系数，有利于土工膜保护层的稳定。广泛应用于水利水电工程、提防渠道工程、水库加固防渗等各类防渗工程中，取得了良好的经济效益和社会效益。

土工膜铺设在渠道衬砌与基土之间，冬季渠道基土由表及里冻结而产生隆起变形，对衬砌产生顶托冻胀力，同时将土工膜与衬砌、基土冻结在一起，由于不协调变形而造成土工膜拉裂。随着土工膜的广泛应用，对膜的要求也越来越高，这就要求提高土工膜的整体性能，以提高防渗工程质量。

如中国专利cn102116015b公开了一种土工膜，上层长纤针刺无纺布，中层为中部设置有均布通孔的pe土工膜和下层长纤针刺无纺布其三者的周边密封固结为一体，在其内部构成封闭的空腔，在上层长纤针刺无纺布和中层pe土工膜之间的缝隙空腔中自上而下依次层叠设置着与缝隙空腔面积相适应的上层网架和高密度聚乙烯膜，在中层pe土工膜与下层长纤针刺无纺布之间的缝隙空腔内设置着与该缝隙空腔面积相适应的下层网架。中国专利申请cn106926531a公开了一种复合材料土工膜，由复合卷材及覆盖在复合卷材上下表面的pet无纺布层构成，复合卷材为连续纤维增强热塑性复合材料卷材，由以下重量百分比的组分制成：连续纤维40～60％，热塑性树脂30～47％，色母3～4％，增容剂6～9％，抗氧剂0.3～0.6％。上述土工膜在冬季使用时均存在冻胀、土工膜与衬砌、基土冻结在一起的问题。

因此，如何提供一种用于衬砌防冻胀破坏的智能相变胶囊土工膜，以解决防冻胀的问题，对其应用具有重要意义。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请的目的在于提供用于衬砌防冻胀破坏的智能相变胶囊土工膜，以使冻胀位置处的土体冰融化，从而消除冻胀，同时消除土工膜、衬砌和基土三者间的冻结作用，保护土工膜不受拉裂。

为了达到上述目的，本申请提供如下技术方案。

一种用于衬砌防冻胀破坏的智能相变胶囊土工膜，包括设置在上层的第一无纺布层、设置在下层的第一塑料膜层、设置在第一无纺布层和第一塑料膜层之间的软格栅、以及设置在软格栅内的胶囊；

所述胶囊内填充有相变溶液，当所述软格栅挤压变形使胶囊受挤压，引起所述相变溶液发生相变，释放热量。

优选地，所述胶囊为密封结构，所述胶囊内填充相变溶液的体积比为70～80％；所述相变溶液为饱和醋酸钠溶液，能够实现受挤压后触发相变而放热的功能。

优选地，所述软格栅为立方体结构，所述胶囊为球体结构，所述胶囊的直径小于软格栅的边长。

优选地，所述软格栅为长方体结构，所述胶囊为圆柱体结构，所述胶囊的直径、长度分别小于软格栅的短边、长边。

优选地，所述胶囊的材料为聚氯乙烯材料。

优选地，所述软格栅为聚硫橡胶材料或记忆金属网，具有良好的弹性和承重能力。

优选地，所述第一无纺布层的厚度为0.8～1.2mm，所述第一塑料膜层的厚度为0.2～0.6mm。

优选地，所述第一塑料膜层的下方设置有第二无纺布层，用于增大土工膜与基土接触面的摩擦系数。

优选地，所述第一无纺布层和软格栅之间设置有第二塑料膜层，用于提高防渗性能。

优选地，所述第一塑料膜层的下方设置有第二无纺布层，所述第一无纺布层和软格栅之间设置有第二塑料膜层。

本发明所获得的有益技术效果：

1)本发明采用软格栅内置胶囊结构，压制在土工膜的无纺布层与塑料膜层之间，软格栅在常温下，能够承受上方衬砌板均匀的面荷载；而当冬季渠道基土局部发生不均匀冻胀变形时，局部产生较大冻胀力导致土工膜内软格栅挤压变形，从而挤压软格栅内胶囊，胶囊内饱和醋酸钠受挤压扰动发生相变，释放大量热量使冻胀位置处的土体冰融化，从而消除冻胀，同时土工膜变热后融化土工膜、衬砌和基土间冰层，消除三者间冻结作用，保护土工膜不受拉裂，同时也使衬砌板可以有效适应土体冻胀变形。

2)本发明采用的饱和醋酸钠溶液相变放热量大，微小体积的胶囊放热即可实现冻土的融化；同时胶囊相变不受温度影响，而是受冻胀变形挤压触发，避免无谓的热量释放散失，具有一定的智能防冻胀作用。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下以本申请的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

根据下文结合附图对本申请具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述及其他目的、优点和特征。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是本公开一种实施例中用于衬砌防冻胀破坏的智能相变胶囊土工膜的结构示意图；

图2是本公开第二种实施例中用于衬砌防冻胀破坏的智能相变胶囊土工膜的结构示意图；

图3是本公开第三种实施例中用于衬砌防冻胀破坏的智能相变胶囊土工膜的结构示意图；

图4是本公开第四种实施例中用于衬砌防冻胀破坏的智能相变胶囊土工膜的结构示意图。

在以上附图中：100、第一无纺布层；200、第一塑料膜层；300、软格栅；400、胶囊；500、相变溶液；600、第二无纺布层；700、第二塑料膜层。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本申请的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本申请的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，实施例中省略了对已知功能和构造的描述。

应该理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“本实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“一个实施例”或“本实施例”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身并不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，单独存在b，同时存在a和b三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，a/和b，可以表示：单独存在a，单独存在a和b两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

本文中术语“至少一种”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和b的至少一种，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含。

实施例1

如附图1所示，一种用于衬砌防冻胀破坏的智能相变胶囊土工膜，包括设置在上层的第一无纺布层100、设置在下层的第一塑料膜层200、设置在第一无纺布层100和第一塑料膜层200之间的软格栅300、以及设置在软格栅300内的胶囊400。

所述胶囊400为密封结构，所述胶囊400内填充有相变溶液500，当所述软格栅300挤压变形使胶囊400受挤压，引起所述相变溶液500发生相变，释放热量。

该土工膜使用时，所述第一无纺布层100与衬砌接触，所述第一塑料膜层200与基土接触。

进一步的，所述胶囊400内填充相变溶液500的体积比70～80％，即填充的相变溶液500体积为胶囊400总体积的70～80％，优选为80％，预留溶液相变结晶后体积膨胀空间。

进一步的，所述相变溶液500为饱和醋酸钠溶液，能够实现受挤压后触发相变而放热的功能；所述饱和醋酸钠溶液的饱和温度为15～25℃，优选为20℃。

进一步的，所述胶囊400的材料为聚氯乙烯材料，厚度为0.5～1.2mm，优选为1mm。

进一步的，所述软格栅300为聚硫橡胶材料或记忆金属网，具有良好的弹性和一定的承重能力，可承受均匀荷载，受集中荷载作用后变形，荷载消除变形恢复。优选为聚硫橡胶材料，性价比高。

进一步的，所述软格栅300为立方体结构，边长尺寸为1～2mm；所述胶囊400的直径小于软格栅300的空间尺寸，所述胶囊400为球体结构，所述胶囊400的直径为0.8～1.5mm。

优选为，所述胶囊400的直径1.0mm，所述软栅格内径为1.1×1.1×1.1mm的立方空间。

可替换的，所述软格栅300为长方体结构，所述胶囊400为圆柱体结构，所述胶囊400的直径、长度分别小于软格栅300的短边、长边。

进一步的，所述胶囊400的尺寸要小于软栅格空间，软栅格空间比胶囊400直径大5％～10％，视实际现场的平均最大冻胀量而定。

所述第一无纺布层100的厚度为0.8～1.2mm，所述第一塑料膜层200的厚度为0.2～0.6mm，所述第一塑料膜层200采用聚乙烯材料，具有防渗性能。

在一个实施例中，如附图2所示，所述第一塑料膜层200的下方设置有第二无纺布层600，用于增大土工膜与基土接触面的摩擦系数。即该土工膜包括2层无纺布层、1层塑料膜层，下方的无纺布层接触基土，塑料膜层靠近下方的无纺布层，提高防渗性能。

优选地，2层无纺布层采用材料和规格尺寸相同。

在一个实施例中，如附图3所示，所述第一无纺布层100和软格栅300之间设置有第二塑料膜层700，用于提高防渗性能。即该土工膜包括1层无纺布层、2层塑料膜层，软格栅300设置在2层塑料膜层之间，2层塑料膜层的结构设置用于进一步提高防渗性能。

优选地，2层塑料膜层采用的材料和规格尺寸相同。

在一个实施例中，如附图4所示，所述第一塑料膜层200的下方设置有第二无纺布层600，所述第一无纺布层100和软格栅300之间设置有第二塑料膜层700。即该土工膜包括2层无纺布层、2层塑料膜层，软格栅300和无纺布之间均设置有塑料膜层，大大提高整体防渗性能。

优选地，2层无纺布层采用材料和规格尺寸相同，2层塑料膜层采用的材料和规格尺寸相同。

上述实施例中，无纺布层、塑料膜层、软格栅300相互之间通过粘接的方式固定连接，所述胶囊400粘接在所述软格栅300的下底面上。

上述用于衬砌防冻胀破坏的智能相变胶囊土工膜采用软格栅300内置胶囊400结构，压制在土工膜的无纺布层与塑料膜层之间，软格栅300在常温下，能够承受上方衬砌板均匀的面荷载；而当冬季渠道基土局部发生不均匀冻胀变形时，局部产生较大冻胀力导致土工膜内软格栅300挤压变形，从而挤压软格栅300内胶囊400，胶囊400内饱和醋酸钠受挤压扰动发生相变，释放大量热量使冻胀位置处的土体冰融化，从而消除冻胀，同时土工膜变热后融化土工膜、衬砌和基土间冰层，消除三者间冻结作用，保护土工膜不受拉裂，同时也使衬砌板可以有效适应土体冻胀变形。

上述用于衬砌防冻胀破坏的智能相变胶囊土工膜采用的饱和醋酸钠溶液相变放热量大，微小体积的胶囊400放热即可实现冻土的融化；同时胶囊400相变不受温度影响，而是受冻胀变形挤压触发，避免无谓的热量释放散失，具有一定的智能防冻胀作用。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，其并非因此限制本发明的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，通过常规的替代或者能够实现相同的功能在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例进行变化、修改、替换、整合和参数变更均落入本发明的保护范围内。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除