Materiale geosintetice-Temă generală pentru materiale sintetice utilizate în aplicații de inginerie civilă

Materiale geosintetice

------Termen general pentru materialele sintetice utilizate

în aplicații de inginerie civilă

 

Materialele geosintetice sunt un termen general pentru materialele sintetice utilizate în aplicații de inginerie civilă. Ca tip de material de inginerie civilă, este fabricat din polimeri sintetizați artificial (cum ar fi plasticul, fibrele sintetice, cauciucul sintetic etc.) ca materii prime, iar în interior, la suprafață sau între diferite tipuri sunt plasate diferite tipuri de produse. de sol pentru a întări sau proteja solul.

 

Specificația tehnică pentru aplicarea materialelor geosintetice împarte materialele geosintetice în geotextile, geomembrane, materiale speciale geosintetice și materiale compozite geosintetice, precum și tipuri precum geotextile, plasă din fibră de sticlă și tampoane geosintetice.

 

Materialele geosintetice sunt un termen colectiv pentru diferite produse realizate din materiale sintetice utilizate în inginerie geotehnică și construcții de inginerie civilă. Deoarece sunt utilizate în principal în inginerie geotehnică, sunt denumite „geosintetice” pentru a le distinge de materialele naturale. Materialele geosintetice au fost denumite cândva „geotextile” și „geomembrane”. Odată cu nevoile ingineriei, continuă să apară noi varietăți de astfel de materiale, cum ar fi geogrile, geotextile și pungi geotextile, covorașe geotextile, geotextile, geotextile compozite, pături impermeabile bentonite, plase de drenaj compozite etc. Numele originale nu mai pot acoperi cu exactitate. toate produsele. Prin urmare, în perioada următoare, acestea sunt denumite „geotextile, geotextile și produse conexe”. Evident, un astfel de nume nu este potrivit ca termen tehnic sau academic. Prin urmare, la cea de-a 5-a Conferință Internațională privind Materialele Geosintetice desfășurată la Singapore în 1994, denumirea acestui tip de material a fost determinată oficial ca „Materiale Geosintetice”. Materia primă a materialelor geosintetice este polimerul. Sunt fabricate din substanțe chimice extrase din cărbune, petrol, gaze naturale sau calcar, procesate în continuare în fibre sau foi de material sintetic și, în final, transformate în diverse produse. Polimerii utilizați pentru fabricarea materialelor geosintetice includ în principal polietilenă (PE), poliester (PET), poliamidă (PER), polipropilenă (PP) și clorură de polivinil (PVC), polietilenă clorurată (CPE), polistiren (EPS) etc.

Un alt nume pentru geotextil este geotextil. Produsele timpurii erau rare, adică un material asemănător pânzei folosit în lucrările geotehnice.

 

Procesul de fabricație al geotextilelor implică mai întâi prelucrarea materiilor prime polimerice în mătase, fibre scurte, fire sau benzi și apoi realizarea geotextilelor cu structură plană. Geotextilele pot fi împărțite în geotextile țesute și geotextile nețesute în funcție de metodele lor de fabricație. Geotextilele textile sunt compuse din două seturi paralele de fire de urzeală și bătătură ortogonale sau diagonale împletite. Geotextilele nețesute sunt realizate prin direcționarea sau aranjarea aleatorie a fibrelor și apoi prelucrarea acestora. În funcție de diferitele metode de conectare a fibrelor, există trei tipuri de metode de conectare: conexiune chimică (adezivă), conexiune termică și conexiune mecanică.

 

Avantajele remarcabile ale geotextilelor sunt greutatea ușoară, continuitatea generală bună (poate fi realizată în zone mai mari în ansamblu), construcția convenabilă, rezistența ridicată la tracțiune, rezistența bună la coroziune și rezistența la eroziune microbiană. Dezavantajul este că, fără tratament special, capacitatea anti ultravioletă este scăzută. Dacă este expus la exterior, este ușor să îmbătrânești sub radiații ultraviolete directe, dar dacă nu este expus direct, anti-îmbătrânirea și durabilitatea sunt încă ridicate.

 

Geomembranele pot fi în general împărțite în două categorii: asfalt și polimeri (polimeri sintetici). Geomembranele care conțin asfalt sunt în principal compozite (inclusiv geotextile țesute sau nețesute), asfaltul fiind folosit ca liant de umectare. Geomembranele polimerice sunt împărțite în geomembrane plastice, geomembrane elastice și geomembrane compozite bazate pe diferite materiale principale.

 

Un număr mare de practici de inginerie au arătat că geomembranele au impermeabilitate bună, elasticitate puternică și adaptabilitate la deformare, pot fi potrivite pentru diferite condiții de construcție și solicitări de lucru și au o rezistență bună la îmbătrânire. Durabilitatea geomembranelor în mediile subacvatice și în sol este deosebit de proeminentă. Geomembranele au proprietăți remarcabile anti-infiltrații și impermeabile.

 

Densitatea: Densitatea depinde de materialul utilizat pentru fabricarea acesteia și chiar dacă polimerii utilizați pentru fabricarea geomembranelor aparțin aceleiași categorii, există adesea diferențe semnificative. De exemplu, materialele din polietilenă pot fi clasificate în diferite categorii, cum ar fi densitate ultra-scăzută, densitate scăzută, densitate medie și densitate mare, rezultând diferențe în densitatea geomembranelor PE. Intervalul de densitate al polimerilor cu geomembrană este de aproximativ 0,85 mg/L până la 1,50mg/L, iar densitatea utilizată în mod obișnuit în inginerie este în general peste 0,94 mg/L.

Grosimea: Grosimea se referă la distanța dintre partea superioară și inferioară a membranei sub presiunea normală de 20 kPa. Pentru geomembranele netede (fără gofrare sau modele pe suprafață), metoda de măsurare a grosimii este similară cu cea a geotextilelor, dar pentru măsurare trebuie utilizat un micrometru mai precis. Fiecare probă trebuie măsurată în cel puțin trei poziții diferite, iar valoarea medie trebuie luată ca grosimea geomembranei compozite PE.

 

Geogridul este un material geosintetic major, care are performanțe și eficacitate unice în comparație cu alte materiale geosintetice. Geogrilele sunt utilizate în mod obișnuit ca materiale de armare pentru structurile de sol armate sau materiale compozite. Geogrilele sunt împărțite în două tipuri: fibră de sticlă și fibră de poliester.

 

Materiale plastice

 

Acest tip de geogrilă este un material de plasă polimerică cu forme pătrate sau dreptunghiulare formate prin întindere, care poate fi împărțit în două tipuri în funcție de diferitele direcții de întindere în timpul producției: întindere unidirecțională și întindere biaxială. Este perforat pe foi de polimer (mai ales din polipropilenă sau polietilenă de înaltă densitate) care au fost extrudate și apoi supuse întinderii direcționale în condiții de încălzire.

 

Grilele de întindere unidirecționale sunt realizate numai prin întinderea pe direcția lungimii foii, în timp ce grilele de întindere biaxiale sunt realizate prin continuarea întinderii grilei de întindere unidirecțională în direcția perpendiculară pe lungimea acesteia.

 

Datorită rearanjarii și orientării polimerilor polimeri în timpul procesului de încălzire și alungire în fabricarea geogrilelor, forța de legătură dintre lanțurile moleculare este întărită, atingând scopul de a îmbunătăți rezistența acestora. Alungirea sa este de numai 10% până la 15% din placa originală. Dacă la geogrilă sunt adăugate materiale anti-îmbătrânire, cum ar fi negrul de fum, aceasta va avea o durabilitate mai bună, cum ar fi rezistența la acid, rezistența la alcali, rezistența la coroziune și rezistența la îmbătrânire.

 

Clasa fibra de sticla

 

Acest tip de geogrilă este realizat din fibră de sticlă de înaltă rezistență, uneori combinată cu adeziv autoadeziv cu senzor de presiune și tratament de impregnare a suprafeței asfaltului, pentru a integra strâns geogrila și pavajul de asfalt. Datorită forței crescute de interconectare dintre sol și materialele de piatră din cadrul rețelei geogrilei, coeficientul de frecare dintre acestea crește semnificativ (până la 0.8-1.0). Rezistența la tragere a geogrilei încorporate în sol crește semnificativ datorită frecării puternice și forței de mușcare dintre geogrilă și sol, făcându-l un bun material de armare.

 

În același timp, geogrila este un material ușor, flexibil cu plasă plat, care este ușor de tăiat și conectat la fața locului și, de asemenea, se poate suprapune și suprapune. Este ușor de construit și nu necesită mașini speciale de construcție sau personal tehnic profesionist.

 

1 geantă cu geomembrană

 

Geanta cu geomembrană este un material continuu (sau individual) asemănător unei pungi, realizat din țesătură din fibră sintetică polimerizată cu două straturi. Utilizează o pompă de înaltă presiune pentru a turna beton sau mortar în sac, formând o structură asemănătoare plăcii sau altă formă. Este folosit în mod obișnuit în protecția pantelor sau în alte proiecte de tratare a fundațiilor. Sacii cu membrană sunt împărțiți în două categorii în funcție de materialele și tehnicile de prelucrare: pungi mecanice și simple cu membrană. Sacii cu membrană mecanizată pot fi împărțiți în trei tipuri, în funcție de prezența sau absența punctelor de drenaj de filtrare și de forma lor după umflare: saci cu membrană pentru punctul de drenaj cu filtrare, saci cu membrană pentru punctul de drenaj fără filtrare, saci cu membrană din beton fără punctul de drenaj și membrane tip bloc balama. .

 

2. Geonet

 

Geonet este o rețea de materiale geosintetice cu pori mari și rigiditate ridicată într-o structură plană sau tridimensională, țesute din benzi de material sintetic, fire grosiere sau presate cu rășină sintetică. Folosit pentru stratul de pernă de armare moale a fundației, protecția pantelor, plantarea de iarbă și ca substrat pentru fabricarea materialelor geotehnice compozite.

 

3. Covorașe geomesh și camere geogrid

 

Geomesh-urile și geogrilele sunt ambele structuri tridimensionale special realizate din materiale sintetice. Prima este în mare parte o pernă de plasă polimerică permeabilă tridimensională, compusă din fibre lungi, în timp ce cea din urmă este o structură tridimensională tip fagure sau grilă, compusă din geotextile, geogrile sau geomembrane și polimeri în bandă. Este folosit în mod obișnuit pentru prevenirea eroziunii și protecția solului. Geocelulele cu rigiditate ridicată și capacitate de izolare laterală sunt adesea folosite în straturi de perne armate, paturi de drum sau paturi de șenile.

 

4.Spumă de polistiren (EPS)

 

Spuma de polistiren (EPS) este un material geosintetic ultra ușor dezvoltat. Se formează prin adăugarea unui agent de spumă la polistiren, presumare cu o densitate specificată și apoi uscarea particulelor de spumă într-un siloz înainte de a le umple într-o matriță și a le încălzi. EPS are avantajele unei greutăți ușoare, rezistență la căldură, performanțe bune la compresiune, absorbție scăzută a apei și proprietăți bune de auto-susținere și este utilizat în mod obișnuit ca umplutură pentru terasamentele feroviare.

 

Geotextilele, geomembranele, geogrilele și anumite materiale geosintetice speciale sunt formate prin combinarea a două sau mai multe materiale pentru a forma materiale geosintetice. Materialele geocompozite pot combina proprietățile diferitelor materiale pentru a răspunde mai bine nevoilor ingineriei specifice și pot juca o varietate de roluri funcționale. Un geotextil compozit este o combinație de geotextil și geotextil realizată conform anumitor cerințe.

Printre acestea, geotextilul este folosit în principal pentru anti-infiltrații, iar geotextilul joacă un rol în armare, drenaj și creșterea frecării dintre geotextil și suprafața solului. Un alt exemplu este materialele compozite de drenaj geotextile, care sunt materiale de drenaj compuse din geotextile nețesute, plase geotextile, membrane geotextile sau materiale de bază geosintetice de diferite forme. Acestea sunt utilizate pentru tratarea de consolidare a drenajului de fundație moale, drenajul longitudinal și transversal al patului drumului, țevile de drenaj subterane în clădiri, puțurile de colectare, drenajul peretelui clădirilor de susținere, drenajul tunelului, instalațiile de drenaj al terasamentelor etc. este un tip de material compozit de drenaj geosintetic.

 

Materialele compozite geosintetice utilizate pe scară largă pentru drumurile din străinătate sunt țesăturile anti-crăpare din poliester din fibră de sticlă și țesăturile anti-crăpare armate cu compozit urzeală. Poate prelungi durata de viață a drumurilor, reducând foarte mult costul reparațiilor și întreținerii. Din perspectiva beneficiilor economice pe termen lung, este necesar ca China să adopte și să promoveze în mod activ materialele compozite geosintetice.

 

Materialele geosintetice au caracteristici diferite pentru diferite produse și pot fi aplicate în multe domenii de inginerie.

 

Domeniile care au fost aplicate includ inginerie geotehnică, inginerie civilă, inginerie de conservare a apei, ingineria mediului, ingineria transporturilor, inginerie municipală și inginerie de recuperare a terenurilor.

 

În ceea ce privește protecția:

Eroziunea solului este un proces natural cauzat de forțele hidraulice și eoliene, cu numeroși factori de influență, cum ar fi solul, vegetația și topografia. În condiții specifice, și activitățile umane pot accelera acest proces. Dacă acest efect de eroziune nu este tratat corespunzător, poate cauza daune semnificative clădirilor existente și mediului.

 

În ceea ce privește controlul eroziunii solului, geosinteticele pot fi aplicate pentru protecția pantelor, protecția canalului de transport al apei, protecția litoralului, refacerea noroiului, refacerea vegetației, rețelele de protecție împotriva căderilor de pietre și construcția de baraje pentru controlul inundațiilor. În funcție de caracteristicile proiectului și de condițiile amplasamentului, ingineria de control al eroziunii poate implica unul sau mai multe produse din materiale geosintetice.

 

În ingineria de protecție a versanților, pe lângă utilizarea unor materiale geosintetice, sunt necesare cuie de sol și chiar tije de ancorare în rocă pentru a asigura stabilitatea sistemului de protecție. În unele cazuri, saci de geotextil umpluți cu mortar greu sunt, de asemenea, folosiți pentru a fixa suprafața de protecție, iar semințele de iarbă sunt introduse în golurile structurii de protecție pentru a cultiva vegetația și a preveni eroziunea solului.