Geosynteettiset materiaalit-Yleinen tem synteettisille materiaaleille, joita käytetään maanrakennussovelluksissa

Geosynteettiset materiaalit

------Käytettyjen synteettisten materiaalien yleinen termi

maa- ja vesirakentamisen sovelluksissa

 

Geosynteettiset materiaalit ovat yleinen termi synteettisille materiaaleille, joita käytetään maa- ja vesirakennussovelluksissa. Tie- ja vesirakennusmateriaalina se on valmistettu keinotekoisesti syntetisoiduista polymeereistä (kuten muovi, synteettiset kuidut, synteettinen kumi jne.) raaka-aineina ja erilaisia ​​tuotteita sijoitetaan sisälle, pinnalle tai erilaisten väliin. maaperän vahvistamiseksi tai suojelemiseksi.

 

Geosynteettisten materiaalien käytön tekninen eritelmä jakaa geosynteettiset materiaalit geotekstiileihin, geokalvoihin, geosynteettisiin erikoismateriaaleihin ja geosynteettisiin komposiittimateriaaleihin sekä tyyppeihin, kuten geotekstiileihin, lasikuituverkkoon ja geosynteettisiin tyynyihin.

 

Geosynteettiset materiaalit ovat yhteisnimitys erilaisille synteettisistä materiaaleista valmistetuille tuotteille, joita käytetään geoteknisessä suunnittelussa ja maa- ja vesirakentamisessa. Koska niitä käytetään pääasiassa geoteknisessä suunnittelussa, niitä kutsutaan "geosynteettisiksi" niiden erottamiseksi luonnonmateriaaleista. Geosynteettisiä materiaaleja kutsuttiin kerran "geotekstiileiksi" ja "geokalvoiksi". Tekniikan tarpeiden myötä tällaisia ​​materiaaleja tulee jatkuvasti esiin, kuten geoverkkoja, geotekstiilejä ja geotekstiilipusseja, geotekstiilimatot, geotekstiilit, komposiittigeotekstiilit, bentoniittivedenpitävät peitot, komposiittivedenpoistoverkot jne. Alkuperäiset nimet eivät voi enää peittää tarkasti kaikki tuotteet. Siksi niitä kutsutaan seuraavalla kaudella "geotekstiileiksi, geotekstiileiksi ja vastaaviksi tuotteiksi". Sellainen nimi ei tietenkään sovi tekniseksi tai akateemiseksi termiksi. Siksi Singaporessa vuonna 1994 pidetyssä viidennessä kansainvälisessä geosynteettisten materiaalien konferenssissa tämän tyyppisen materiaalin nimi määritettiin virallisesti "geosynteettisiksi materiaaleiksi". Geosynteettisten materiaalien raaka-aine on polymeeri. Ne valmistetaan kivihiilestä, öljystä, maakaasusta tai kalkkikivestä uutetuista kemikaaleista, jalostetaan edelleen kuiduiksi tai synteettisiksi materiaalilevyiksi, ja lopuksi niistä valmistetaan erilaisia ​​tuotteita. Geosynteettisten materiaalien valmistukseen käytettyjä polymeerejä ovat pääasiassa polyeteeni (PE), polyesteri (PET), polyamidi (PER), polypropeeni (PP) ja polyvinyylikloridi (PVC), kloorattu polyeteeni (CPE), polystyreeni (EPS) jne.

Toinen geotekstiilin nimi on geotekstiili. Varhaiset tuotteet olivat niukat, eli geoteknisissä töissä käytetty kangasmainen materiaali.

 

Geotekstiilien valmistusprosessi käsittää ensin polymeeriraaka-aineiden käsittelyn silkkiksi, lyhyiksi kuiduiksi, langaksi tai nauhoiksi ja sitten litteärakenteisten geotekstiilien valmistuksen. Geotekstiilit voidaan jakaa valmistusmenetelmiensä mukaan kudottuihin geotekstiileihin ja kuitukangasgeotekstiileihin. Tekstiiligeotekstiilit koostuvat kahdesta rinnakkaisesta sarjasta ortogonaalisia tai diagonaalisia loimi- ja kudelankoja, jotka on kudottu yhteen. Kuitukangasgeotekstiilit valmistetaan ohjaamalla tai satunnaisesti järjestämällä kuituja ja sitten käsittelemällä niitä. Erilaisten kuitujen yhdistämismenetelmien mukaan liitosmenetelmiä on kolmenlaisia: kemiallinen (liima) liitos, lämpöliitäntä ja mekaaninen liitos.

 

Geotekstiilien merkittäviä etuja ovat keveys, hyvä kokonaisjatkuvuus (voidaan tehdä isommille alueille kokonaisuutena), kätevä rakenne, korkea vetolujuus, hyvä korroosionkestävyys ja mikrobien eroosionkestävyys. Haittana on, että ilman erityiskäsittelyä ultraviolettisäteilyn estokyky on alhainen. Jos se altistuu ulospäin, se on helppo ikääntyä suorassa ultraviolettisäteilyssä, mutta jos ei altistu suoraan, ikääntymisen esto ja kestävyys ovat edelleen korkeat.

 

Geokalvot voidaan yleensä jakaa kahteen luokkaan: asfaltti ja polymeerit (synteettiset polymeerit). Asfalttia sisältävät geokalvot ovat pääosin komposiittimateriaalia (mukaan lukien kudotut tai kuitukangasiset geotekstiilit), ja asfalttia käytetään kostutussideaineena. Polymeerigeokalvot jaetaan erilaisiin päämateriaaleihin perustuviin muovigeokalvoihin, elastisiin geokalvoihin ja komposiittigeokalvoihin.

 

Useat suunnittelukäytännöt ovat osoittaneet, että geokalvoilla on hyvä läpäisemättömyys, vahva elastisuus ja muodonmuutoksille sopeutumiskyky, ne voivat soveltua erilaisiin rakennusolosuhteisiin ja käyttöjännityksiin ja niillä on hyvä vanhenemiskestävyys. Geokalvojen kestävyys vedenalaisessa ja maaperässä on erityisen näkyvää. Geokalvoilla on erinomaiset tihkumisenesto- ja vedenpitävät ominaisuudet.

 

Tiheys: Tiheys riippuu sen valmistukseen käytetystä materiaalista, ja vaikka geokalvojen valmistukseen käytetyt polymeerit kuuluisivat samaan luokkaan, niissä on usein merkittäviä eroja. Esimerkiksi polyeteenimateriaalit voidaan luokitella eri luokkiin, kuten ultramatala, pieni tiheys, keskitiheys ja suuri tiheys, mikä johtaa eroihin PE-geokalvojen tiheydessä. Geomembraanipolymeerien tiheysalue on noin 0,85 mg/l - 1,50 mg/l, ja tekniikassa yleisesti käytetty tiheys on yleensä yli 0,94 mg/l.

Paksuus: Paksuus tarkoittaa kalvon ylä- ja alaosan välistä etäisyyttä normaalipaineessa 20 kPa. Sileillä geokalvoilla (ilman kohokuvioita tai kuvioita pinnalla) paksuusmittausmenetelmä on samanlainen kuin geotekstiileillä, mutta mittaamiseen kannattaa käyttää tarkempaa mikrometriä. Jokainen näyte tulee mitata vähintään kolmesta eri kohdasta ja keskiarvoksi tulee ottaa PE-komposiittigeokalvon paksuus.

 

Geogrid on tärkeä geosynteettinen materiaali, jolla on ainutlaatuinen suorituskyky ja tehokkuus verrattuna muihin geosynteettisiin materiaaleihin. Georistikkoja käytetään yleisesti lujitemateriaalina lujitetuissa maarakenteissa tai komposiittimateriaaleissa. Georistikko on jaettu kahteen tyyppiin: lasikuitu ja polyesterikuitu.

 

Muovit

 

Tämän tyyppinen geoverkko on venyttämällä muodostettu neliön tai suorakaiteen muotoinen polymeeriverkkomateriaali, joka voidaan jakaa kahteen tyyppiin valmistuksen eri venytyssuuntien perusteella: yksisuuntainen venytys ja kaksiakselinen venytys. Se meistetään polymeerilevyille (enimmäkseen polypropeenista tai suuritiheyksistä polyeteenistä), jotka on suulakepuristettu ja sitten alistetaan suuntavenytykseen kuumennusolosuhteissa.

 

Yksisuuntaisia ​​venytysristikkoja tehdään vain venyttämällä arkin pituussuunnassa, kun taas biaksiaaliset venytysverkot tehdään jatkamalla yksisuuntaisen venytysruudukon venyttämistä sen pituuteen nähden kohtisuorassa suunnassa.

 

Polymeeripolymeerien uudelleenjärjestelyn ja orientoitumisen ansiosta geoverkkojen valmistuksessa kuumennus- ja venymisprosessissa molekyyliketjujen välinen sidosvoima vahvistuu, mikä saavuttaa tavoitteen parantaa niiden lujuutta. Sen venymä on vain 10–15 % alkuperäisestä levystä. Jos geoverkkoon lisätään ikääntymistä estäviä materiaaleja, kuten hiilimustaa, sillä on parempi kestävyys, kuten haponkestävyys, alkalinkestävyys, korroosionkestävyys ja ikääntymisenkestävyys.

 

Lasikuituluokka

 

Tämän tyyppinen geoverkko on valmistettu erittäin lujasta lasikuidusta, joskus yhdistettynä itsekiinnittyvään paineentunnistusliimaan ja pinta-asfaltin kyllästyskäsittelyyn geoverkon ja asfalttipäällysteen yhdistämiseksi tiiviisti. Maa- ja kivimateriaalien välisen lisääntyneen lukitusvoiman vuoksi geoverkon sisällä kitkakerroin niiden välillä kasvaa merkittävästi (jopa 0.8-1.0). Maahan upotetun georistikon ulosvetovastus kasvaa merkittävästi georistikon ja maan välisen voimakkaan kitkan ja puremisvoiman ansiosta, mikä tekee siitä hyvän lujitemateriaalin.

 

Samalla geogrid on kevyt, joustava litteä verkkomateriaali, joka on helppo leikata ja liittää paikan päällä ja joka voi myös mennä päällekkäin. Se on helppo rakentaa eikä vaadi erityisiä rakennuskoneita tai ammattitaitoista teknistä henkilökuntaa.

 

1 Geokalvopussi

 

Geomembraanipussi on jatkuva (tai yksittäinen) pussimainen materiaali, joka on valmistettu kaksikerroksisesta polymeroidusta synteettisestä kuitukankaasta. Se käyttää korkeapainepumppua betonin tai laastin kaatamiseen pussiin muodostaen levymäisen tai muun muotoisen rakenteen. Sitä käytetään yleisesti rinteiden suojauksessa tai muissa perustusten käsittelyprojekteissa. Kalvopussit jaetaan kahteen luokkaan niiden materiaalien ja käsittelytekniikoiden perusteella: mekaaniset ja yksinkertaiset kalvopussit. Mekaaniset kalvopussit voidaan jakaa kolmeen tyyppiin niiden olemassaolon tai puuttumisen ja täyttöjen jälkeisen muodon perusteella: suodatuksen tyhjennyspisteen kalvopussit, ei-suodattavat vedenpoistopisteen kalvopussit, ei-suodatuspisteen betonikalvopussit ja saranalohkotyyppiset kalvot .

 

2. Geonet

 

Geonet on geosynteettisten materiaalien verkosto, jossa on suuret huokoset ja korkea jäykkyys tasaisessa tai kolmiulotteisessa rakenteessa, kudottu synteettisistä materiaalinauhoista, karkeista säikeistä tai puristettu synteettisellä hartsilla. Käytetään pehmustekerroksen pehmeän perustan vahvistamiseen, rinteiden suojaamiseen, nurmikon istuttamiseen ja alustana geoteknisten komposiittimateriaalien valmistukseen.

 

3. Geomesh-matot ja geoverkkokammiot

 

Geomesh-tyynyt ja georistikko ovat molemmat kolmiulotteisia rakenteita, jotka on valmistettu erityisesti synteettisistä materiaaleista. Edellinen on enimmäkseen kolmiulotteinen läpäisevä polymeeriverkkotyyny, joka koostuu pitkistä kuiduista, kun taas jälkimmäinen on hunajakenno tai ristikkomainen kolmiulotteinen rakenne, joka koostuu geotekstiileistä, georistikoista tai geomembraaneista ja nauhapolymeereistä. Sitä käytetään yleisesti eroosion ehkäisyyn ja maaperän suojeluun. Korkean jäykkyyden ja sivuttaisrajoituskyvyn omaavia geokennoja käytetään usein vahvistetuissa pehmustekerroksissa, tiepenkissä tai kiskoissa.

 

4. Polystyreenivaahto (EPS)

 

Polystyreenivaahto (EPS) on erittäin kevyt geosynteettinen materiaali, joka on kehitetty. Se muodostetaan lisäämällä vaahdotusainetta polystyreeniin, esivaahdottamalla tietyllä tiheydellä ja kuivaamalla sitten vaahtohiukkaset siilossa ennen niiden täyttämistä muottiin ja lämmittämistä. EPS:n etuna on kevyt paino, lämmönkestävyys, hyvä puristuskyky, alhainen veden imeytyminen ja hyvät itsekantavat ominaisuudet, ja sitä käytetään yleisesti rautateiden penkereiden täyteaineena.

 

Geotekstiilejä, geokalvoja, geoverkkoja ja tiettyjä erityisiä geosynteettisiä materiaaleja muodostetaan yhdistämällä kaksi tai useampia materiaaleja geosynteettisten materiaalien muodostamiseksi. Geokomposiittimateriaalit voivat yhdistää eri materiaalien ominaisuuksia vastaamaan paremmin tietyn suunnittelun tarpeita, ja niillä voi olla useita toiminnallisia rooleja. Komposiittigeotekstiili on geotekstiilin ja geotekstiilin yhdistelmä, joka on valmistettu tiettyjen vaatimusten mukaisesti.

Niistä geotekstiiliä käytetään pääasiassa vuotamisen estoon, ja geotekstiilillä on rooli lujittajana, salaojituksessa sekä geotekstiilin ja maanpinnan välisen kitkan lisäämisessä. Toinen esimerkki on geotekstiilikomposiittivedenpoistomateriaalit, jotka ovat kuivatusmateriaaleja, jotka koostuvat kuitukangasgeotekstiileistä, geotekstiiliverkoista, geotekstiilikalvoista tai erimuotoisista geosynteettisistä ydinmateriaaleista. Niitä käytetään pehmeiden perustusten salaojituskäsittelyyn, tienpohjan pitkittäiseen ja poikittaiseen kuivatukseen, rakennusten maanalaisiin viemäriputkiin, keräyskaivoihin, tukirakennusten seinäkuivaukseen, tunnelivesien viemäriin, penkereiden salaojitustiloihin jne. Tiepohjan suunnittelussa yleisesti käytetty muovinen viemäröintilevy. on eräänlainen geosynteettinen komposiittikuivausmateriaali.

 

Ulkomailla teillä yleisesti käytetyt geosynteettiset komposiittimateriaalit ovat halkeilua estävä lasikuitupolyesterikangas ja loimineulottu komposiittivahvistettu halkeilua estävä kangas. Se voi pidentää teiden käyttöikää ja vähentää huomattavasti korjaus- ja ylläpitokustannuksia. Pitkän aikavälin taloudellisen hyödyn näkökulmasta Kiinan on välttämätöntä ottaa aktiivisesti käyttöön ja edistää geosynteettisiä komposiittimateriaaleja.

 

Geosynteettisillä materiaaleilla on erilaiset ominaisuudet eri tuotteille, ja niitä voidaan soveltaa monilla tekniikan aloilla.

 

Aloja, joita on sovellettu, ovat muun muassa geotekniikka, maa- ja vesirakentaminen, vesirakennustekniikka, ympäristötekniikka, liikennetekniikka, kunnallistekniikka ja maanrakennustekniikka.

 

Suojauksen suhteen:

Maaperän eroosio on luonnollinen hydrauli- ja tuulivoimien aiheuttama prosessi, jossa on lukuisia vaikuttavia tekijöitä, kuten maaperä, kasvillisuus ja topografia. Tietyissä olosuhteissa ihmisen toiminta voi myös nopeuttaa tätä prosessia. Jos tätä eroosiovaikutusta ei käsitellä asianmukaisesti, se voi aiheuttaa merkittäviä vahinkoja olemassa oleville rakennuksille ja ympäristölle.

 

Maaperän eroosion torjuntaan liittyen geosynteettisiä materiaaleja voidaan soveltaa rinteiden suojeluun, vedensiirtokanavien suojeluun, rantaviivan suojeluun, mutatasatojen ennallistamiseen, kasvillisuuden ennallistamiseen, kallionsuojaverkostoon ja tulvapadon rakentamiseen. Hankkeen ominaisuuksien ja työpaikan olosuhteiden mukaan eroosiontorjuntasuunnittelu voi käsittää yhden tai useamman geosynteettisen materiaalin tuotteen.

 

Rinnesuojaustekniikassa tarvitaan joidenkin geosynteettisten materiaalien lisäksi maanauloja ja jopa kiviankkuritankoja suojajärjestelmän vakauden varmistamiseksi. Joissain tapauksissa suojapinnan kiinnittämiseen käytetään myös raskaalla laastilla täytettyjä geotekstiilipusseja ja suojarakenteen rakoihin syötetään ruohonsiemeniä kasvillisuuden kasvattamiseksi ja maaperän eroosion estämiseksi.