土工合成材料 聚乙烯土工膜 編制說(shuō)明

《土工合成材料聚乙烯土工膜》編制說(shuō)明本任務(wù)是國(guó)標(biāo)委發(fā)〔2023〕10號(hào)《國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)關(guān)于下達(dá)2023年第一批推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)外文版計(jì)劃的通知》國(guó)標(biāo)委發(fā)【2023】22號(hào)，計(jì)劃號(hào)：20230287-T-607項(xiàng)目名稱《土工合成材料聚乙烯北京華盾雪花塑料集團(tuán)有限責(zé)任公司/華盾雪花塑料(固安)有限責(zé)任公司、中石在八十年代末九十年代初期，在一些中小型土石壩工程開(kāi)始使用土工膜防滲，防滲、阻隔材料，廣泛應(yīng)用于隧道、公路、屋面、水庫(kù)、水渠、鹽池、養(yǎng)殖、為更好指導(dǎo)企業(yè)生產(chǎn)，提升行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，加強(qiáng)產(chǎn)品的推廣應(yīng)用，急需對(duì)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂，修改及補(bǔ)充完善相關(guān)技術(shù)內(nèi)容，繼續(xù)保持該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)行業(yè)的引查閱相關(guān)資料，檢索整理國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)，對(duì)流通領(lǐng)域的相關(guān)產(chǎn)品及應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行了調(diào)研，分析聚乙烯土工膜的行業(yè)情況及使用情況等。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步掌握了聚乙烯土工膜的發(fā)展趨勢(shì)，應(yīng)用方向和技術(shù)要點(diǎn)，編寫(xiě)出標(biāo)準(zhǔn)草案考慮到本標(biāo)準(zhǔn)為產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，為了標(biāo)準(zhǔn)今后的推廣應(yīng)用，工作組吸納了國(guó)內(nèi)龍頭加標(biāo)準(zhǔn)制定工作，會(huì)議明確了工作重點(diǎn)和進(jìn)程安排。根據(jù)大家的意見(jiàn)，修改了上研討，討論了標(biāo)準(zhǔn)的具體條款，并提出了主要修改意見(jiàn)，確定了標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求，制定并安排了試驗(yàn)驗(yàn)證工作方案。尤其是對(duì)導(dǎo)電土工膜、雙色土工膜是否進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題重點(diǎn)研討征求意見(jiàn)，最后一致認(rèn)為這兩種土工膜是功能土工膜，石化（北京）化工研究院有限公司、三峽上海院工程檢測(cè)部進(jìn)行數(shù)據(jù)驗(yàn)證工作。12日在山東泰安組織召開(kāi)第二次制修訂工作會(huì)議暨征求意見(jiàn)稿討論會(huì)，會(huì)議邀三項(xiàng)指標(biāo)；同意屈服應(yīng)變?yōu)橐粋€(gè)范圍；同意提高GH-2耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性能指標(biāo)；同意修改碳黑含量指標(biāo)；同意提升糙面土工膜拉伸斷裂強(qiáng)度和拉伸屈服應(yīng)變指標(biāo)等重要修訂等。另對(duì)耐紫外線老化性能指標(biāo)更改進(jìn)行重點(diǎn)討論，同意耐選一項(xiàng)不變，具體原因見(jiàn)修訂的主要內(nèi)容說(shuō)明和主要試驗(yàn)驗(yàn)證情況分析。最終部分采納條。并對(duì)標(biāo)準(zhǔn)征求意見(jiàn)稿和編制說(shuō)明進(jìn)行了補(bǔ)充、修改和完善，于本文件由北京華盾雪花塑料集團(tuán)有限責(zé)任公司/華盾雪花塑料(固安)有限責(zé)標(biāo)準(zhǔn)文本及編制說(shuō)明的編寫(xiě)，開(kāi)展驗(yàn)證試驗(yàn)，組織開(kāi)展比料，結(jié)合對(duì)聚乙烯土工膜的工藝了解，制作過(guò)程分析，領(lǐng)域的相關(guān)產(chǎn)品也進(jìn)行了調(diào)研，分析使用情況進(jìn)行總結(jié)和本及編制說(shuō)明的編寫(xiě)，提供本企業(yè)積累數(shù)據(jù)，參加比對(duì)意見(jiàn)或建議；組織開(kāi)本企業(yè)產(chǎn)品積累數(shù)據(jù)，提供待測(cè)樣品，參加比對(duì)試驗(yàn)制定本文件采用的原則為：以國(guó)家相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章、技術(shù)政策和規(guī)本著先進(jìn)性、科學(xué)性、合理性和可操作性以及標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)、統(tǒng)一性、協(xié)調(diào)性、適用性、一致性和規(guī)范性原則來(lái)進(jìn)行本標(biāo)準(zhǔn)的修訂工作，促進(jìn)環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的統(tǒng)一。本文件對(duì)國(guó)標(biāo)GB/T17643-2011《土工合成材料聚乙烯土工膜》的內(nèi)容進(jìn)行修訂。本標(biāo)準(zhǔn)起草過(guò)程中，主要按GB/T1.1－2020《標(biāo)本文件規(guī)定了聚乙烯土工膜的術(shù)語(yǔ)和定義、基礎(chǔ)原料、產(chǎn)品分類代號(hào)與命名、要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則及標(biāo)志、包裝、貯存和運(yùn)輸。本文件適用于以聚乙烯樹(shù)脂為主要基礎(chǔ)原料，加入功能助劑制造的聚乙烯土工膜的生產(chǎn)、檢驗(yàn)本文件與GB/T17643-2011相比，除結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)原料；增加了產(chǎn)品應(yīng)用范圍，本文件規(guī)定的聚乙烯土工膜適用于水利水電、增加了本文件引用的新文件，增加了GB/T3682.1塑料熱塑性塑料熔體質(zhì)更改了土工膜的定義為“以高分子聚合物為基礎(chǔ)原料制造的單層或多層防水防滲阻隔膜或片材”，使更確切具體；增加了聚乙烯土工膜的術(shù)語(yǔ)和定義為“以聚乙烯樹(shù)脂（PE）為基礎(chǔ)原料制造的土工膜”；刪除了高密度聚乙烯土工膜、低密度聚乙烯土工膜、線形低密度聚乙烯土工膜的術(shù)語(yǔ)和定義；刪除了拉伸屈服強(qiáng)度、屈服伸長(zhǎng)率、拉伸斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率的術(shù)語(yǔ)和定義，更改在試驗(yàn)方法中對(duì)指標(biāo)值計(jì)算方法進(jìn)行規(guī)定；刪除了直角撕裂負(fù)荷術(shù)語(yǔ)和定義，QB/T1130中已經(jīng)明確規(guī)定；更改補(bǔ)充完善了氧化誘導(dǎo)時(shí)間的術(shù)語(yǔ)和定義；刪礎(chǔ)原料性能應(yīng)符合SH/T1801《土工膜用中密度聚乙烯樹(shù)脂》要求；更改了回料的使用要求，明確所生產(chǎn)的土工膜應(yīng)符合本文件的要求，不對(duì)其他回料、回3.7.1.1對(duì)長(zhǎng)度下偏差、寬度下偏差均由-1%更改為+1%，目的為適應(yīng)市場(chǎng)需求，有利于保障工程質(zhì)量，減少供需雙方產(chǎn)生高分子材料典型的拉伸應(yīng)力－應(yīng)變曲線見(jiàn)圖1。絕大多數(shù)土工膜產(chǎn)品具有比較良好的韌性，在拉伸試驗(yàn)過(guò)程中形變比較大，其拉伸曲線一般為曲線b、產(chǎn)品因增強(qiáng)材料品種和含量的不同，在拉伸過(guò)程會(huì)呈現(xiàn)不同的曲線類型，但非D點(diǎn)的拉伸應(yīng)變即為拉伸屈服應(yīng)變。拉伸屈服應(yīng)變是聚乙烯土工膜的重要之一，從一定程度上體現(xiàn)了聚乙烯土工膜的強(qiáng)度，因此應(yīng)在一定范圍內(nèi)才能平衡土工膜產(chǎn)品的強(qiáng)度和韌性。強(qiáng)度過(guò)高的土工膜，屈服應(yīng)變較低，材料的彈性變形能力較低，在外界條件發(fā)生較大變形時(shí)無(wú)法產(chǎn)生足夠的彈性形變，導(dǎo)致土工膜產(chǎn)生塑性形變，厚度變薄，降低了局部強(qiáng)度和防滲性能；反之屈服應(yīng)變過(guò)高的土工膜，雖然能滿足外界大變形的需求，但其強(qiáng)度降低，抵抗外力的能力降低，在應(yīng)力作用下易導(dǎo)致斷裂，從而威脅工程安全。因此，屈服應(yīng)變應(yīng)在一定范圍本次驗(yàn)證試驗(yàn)中，無(wú)論是進(jìn)口產(chǎn)聚乙烯土工膜還是國(guó)產(chǎn)聚乙烯土工膜，其需要特別指出的是，國(guó)外部分標(biāo)準(zhǔn)（如GRIGM13）的技術(shù)指標(biāo)為≥12%）；變和拉伸斷裂應(yīng)變的計(jì)算標(biāo)距，主要的原因是該標(biāo)準(zhǔn)制定之初，美國(guó)絕大多數(shù)的土工膜生產(chǎn)企業(yè)所采用的拉力機(jī)未配備大變形引伸計(jì)，因此無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)定25mm標(biāo)距的變化，因此他們做了比對(duì)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)用夾具間距離的變化除以種測(cè)試方法較為粗糙、存在較大偏差，采用國(guó)際主流測(cè)試方法GB/T1040和膜專用料（進(jìn)口TR400隨著石油化工科技的進(jìn)步，綜上所述，本次標(biāo)準(zhǔn)修訂將之前的不合理指標(biāo)(≥11%，≥12%）修訂為3.7.4更改了黑色土工膜碳黑含量技術(shù)性能指標(biāo)。將2011版指標(biāo)2.0%~效提高高分子材料耐紫外老化性能，極大延長(zhǎng)土工膜使用壽命。本標(biāo)準(zhǔn)對(duì)土工膜產(chǎn)品做了碳黑含量的要求，但碳黑作為一種無(wú)機(jī)物，過(guò)度加入時(shí)一方面會(huì)導(dǎo)又不能含量太多時(shí)既能保證高分子制品具有很好的耐紫外老化能力，又最小限≥500小時(shí)。應(yīng)力開(kāi)裂是指聚乙烯制品在洗滌劑﹑水﹑陽(yáng)光﹑油或其它環(huán)境活性介質(zhì)存在下，受到低于其屈服點(diǎn)的應(yīng)力或者說(shuō)低于其短期強(qiáng)度的應(yīng)力（包括內(nèi)應(yīng)力、外應(yīng)力以及兩種應(yīng)力的組合）的長(zhǎng)期作用下發(fā)生開(kāi)裂而破壞的現(xiàn)象。對(duì)于聚乙烯類產(chǎn)品，承受負(fù)載條件下在某種化學(xué)物質(zhì)或含有活性介質(zhì)的環(huán)境中極易發(fā)生這種開(kāi)裂或銀紋化，指標(biāo)提高有利于保障環(huán)保用土工膜在復(fù)雜環(huán)境下氧化誘導(dǎo)時(shí)間（OIT）是評(píng)價(jià)聚烯烴土工合成材料熱氧穩(wěn)定性的重要指標(biāo)品質(zhì)碳黑外，有時(shí)需要加入抗氧劑和光穩(wěn)定劑。常見(jiàn)的主穩(wěn)定劑大致可分為受阻酚和受阻胺（簡(jiǎn)稱HALS）兩類，主要用于材料在使用過(guò)程中的長(zhǎng)期性能的度為0-300℃,但在紫外光照下不穩(wěn)定，降低其抗氧化降解作用；受阻胺類，如Uvasil299，Tinuvin622等，其有效使用溫度為0-150℃,且在紫外光照下結(jié)構(gòu)阻胺光穩(wěn)定劑效果更理想，但受阻胺光穩(wěn)定劑超過(guò)150℃后將失去預(yù)期使用效準(zhǔn)常壓氧化誘導(dǎo)時(shí)間測(cè)試采用的200°C測(cè)試溫度無(wú)法評(píng)價(jià)受阻胺類抗氧劑的土工膜中迅速揮發(fā)，從而在試驗(yàn)溫度下失去其預(yù)期效果，檢測(cè)結(jié)果失真。因此，這些土工膜的長(zhǎng)期性能可能與沒(méi)有受阻胺抗氧劑的土工膜非常相似，甚至更好。膜試樣完全熔融的最低溫度。測(cè)試溫度的降低會(huì)延長(zhǎng)測(cè)試時(shí)間，美標(biāo)ASTMD5885/D5885M規(guī)定了采用低溫高壓的方法測(cè)試OIT，在僅高于聚烯烴熔融溫被延長(zhǎng)，過(guò)長(zhǎng)的測(cè)試時(shí)間會(huì)降低測(cè)試方法的時(shí)效性，通過(guò)增加氧氣壓力，提高氧氣濃度，增加穩(wěn)定劑與氧氣的相互作用幾率，一定程度上彌補(bǔ)了由溫度降低專家組建議：土工合成材料的使用溫度一般都低于60℃,因此降低測(cè)試溫土工膜光老化機(jī)理和防老體系的研究表明，耐紫外老化性能（紫外線照射壓氧化誘導(dǎo)時(shí)間保留率作為評(píng)定指標(biāo)。GL-2因保留率指標(biāo)≥35%較低，本次修但本次驗(yàn)證數(shù)據(jù)：紫外老化后高壓氧化誘導(dǎo)時(shí)間保留率≥50%合格的占比70%，常壓、高壓保留率至少有一項(xiàng)≥50%合格的占比85%。且出現(xiàn)高壓保留率合格但高壓OIT保留率不合格現(xiàn)象。因此本次修為增加土工膜與地基基礎(chǔ)或織物之間等摩擦力，對(duì)土工膜表面加糙處理，目前加糙方式主要有氮?dú)猓òl(fā)泡劑）發(fā)泡、壓花、噴糙等。加糙方式不同增加摩擦力效果有差異，另外毛糙高度越高，增加摩擦力效果越顯著。但同時(shí)，毛糙高度過(guò)高，對(duì)土工膜的力學(xué)性能造成不利影響，降低土工膜使用性能，尤其對(duì)于較薄土工膜不利影響更甚。修標(biāo)組建議參考GRIGM13標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)厚度≤1.25mm的土工膜毛糙高度保持2011版文件不變，仍為≥0.25mm,對(duì)厚度＞0.40的占比較低，因此本次修訂不考慮修改毛糙高度指標(biāo)。考慮適當(dāng)提高毛糙拉伸斷裂強(qiáng)度、拉伸斷裂應(yīng)變性能是土工膜工程應(yīng)用最具價(jià)值的指標(biāo)之一，是衡量材料質(zhì)量的重要指標(biāo)，提升指標(biāo)更有利于土工膜質(zhì)量提高，符合市場(chǎng)需求。隨著近年聚乙烯土工膜加工裝備進(jìn)步、新型原材料樹(shù)脂功能提升及加工工藝的改進(jìn)等技術(shù)水平提升，聚乙烯糙面土工膜拉伸斷裂強(qiáng)度、拉伸斷裂應(yīng)變性），恒定拉伸負(fù)荷法》的檢測(cè)方法；刪除了GB/T17391-1998聚乙烯管材與管件熱穩(wěn)定性試驗(yàn)方法，更改為引用GB/T19466.6塑料差示掃描6部分:氧化誘導(dǎo)時(shí)間（等溫OIT）和氧化誘導(dǎo)溫度（動(dòng)態(tài)OIT）的測(cè)定。三項(xiàng)----刪除了高密度聚乙烯土工膜、低密度聚乙烯土工膜、線形低密度聚乙烯----刪除了拉伸屈服強(qiáng)度、屈服伸長(zhǎng)率、拉伸斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、直角----刪除了分類及代號(hào)表中主要原材料，同時(shí)增加推薦用途描述（見(jiàn)5.1表----更改了糙面土工膜毛糙高度最小值技術(shù)性能指標(biāo)（見(jiàn)表8,2011版的表----更改了GH-2T土工膜拉伸斷裂強(qiáng)度、拉伸斷裂應(yīng)變技術(shù)性能指標(biāo)（見(jiàn)上海院、華盾雪花塑料（固安）有限責(zé)任公司進(jìn)行數(shù)據(jù)驗(yàn)證，驗(yàn)證指標(biāo)主要包12345789量觀察檢測(cè)，尺寸超過(guò)2.0mm的未發(fā)現(xiàn)，0.6mm～2.00mm的每平米數(shù)量在0~黑1黑1黑1黑0黑0黑1黑2黑0黑2黑1黑0黑1黑0黑1黑0黑0黑0黑1黑2黑0黑01黑1黑1黑2黑0黑0黑03黑1黑0011黑2黑11否2否3否4否5否6否7否8否9否否否否否否否否否否否否否否否否否按GB/T1040.3規(guī)定進(jìn)行，試樣形狀為5型,試驗(yàn)速度為50mm/min±5橫縱黑黑9黑87黑89黑8黑8黑7黑9黑8黑8黑99黑黑99黑98黑9橫縱黑黑9黑8黑9黑88橫縱黑79黑9黑黑黑79黑99橫縱黑黑7黑黑9黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑黑200℃、99.5%純度以上的工業(yè)氧一等品（特別干燥99.99%以上純度氮?dú)獗?5%。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明采用紫外老化后常壓氧化誘導(dǎo)時(shí)間和高壓氧化誘導(dǎo)時(shí)間值值>200>200>200值mm黑黑黑黑黑ABCD黑黑黑黑黑黑ABDEmm/min。拉伸斷裂強(qiáng)度以牛頓/毫米（N/mm）為單位,按式（3）計(jì)算。計(jì)算公2.00mm數(shù)據(jù)8組拉伸斷裂強(qiáng)度范圍342%～911%。如果按拉伸斷裂應(yīng)變提高土工膜雖然體量不大，但是防滲系統(tǒng)的核心組成部分，大量應(yīng)用于環(huán)衛(wèi)、污水處理、礦山、市政工程、養(yǎng)殖、鹽業(yè)、石油罐區(qū)、水利等防水防滲工程。隨著“兩新一重”戰(zhàn)略的實(shí)施以及環(huán)保政策的逐漸加嚴(yán)，我國(guó)將繼續(xù)加大工程建設(shè)投資力度，這為聚乙烯土工膜行業(yè)發(fā)展帶來(lái)了新的增長(zhǎng)機(jī)遇，同時(shí)也提出了更高的技術(shù)要求。目前土工膜行業(yè)正處于蓬勃發(fā)展階段。據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)調(diào)研，其他5%。另?yè)?jù)有關(guān)行業(yè)調(diào)研：2022年全球土工