Geosünteetilised materjalid – tsiviilehitusrakendustes kasutatavate sünteetiliste materjalide üldnimetus

Geosünteetilised materjalid

------Kasutatud sünteetiliste materjalide üldnimetus

tsiviilehitusrakendustes

 

Geosünteetilised materjalid on üldnimetus tsiviilehituses kasutatavate sünteetiliste materjalide kohta. Tsiviilehitusmaterjalide tüübina valmistatakse see toorainena kunstlikult sünteesitud polümeeridest (nagu plast, sünteetilised kiud, sünteetiline kautšuk jne) ning sisse, pinnale või eri tüüpi vahele asetatakse erinevat tüüpi tooteid. pinnase tugevdamiseks või kaitsmiseks.

 

Geosünteetiliste materjalide kasutamise tehniline spetsifikatsioon jagab geosünteetilised materjalid geotekstiilideks, geomembraanideks, geosünteetilisteks erimaterjalideks ja geosünteetilisteks komposiitmaterjalideks, samuti sellisteks tüüpideks nagu geotekstiilid, klaaskiudvõrk ja geosünteetilised padjad.

 

Geosünteetilised materjalid on koondnimetus erinevatele sünteetilistest materjalidest valmistatud toodetele, mida kasutatakse geotehnilises ja tsiviilehituses. Kuna neid kasutatakse peamiselt geotehnilises inseneritöös, nimetatakse neid looduslikest materjalidest eristamiseks "geosünteetilisteks". Geosünteetilisi materjale nimetati kunagi "geotekstiilideks" ja "geomembraanideks". Seoses insenerivajadustega tekivad jätkuvalt sellised materjalid nagu geovõrgud, geotekstiilid ja geotekstiilkotid, geotekstiilmatid, geotekstiilid, komposiitgeotekstiilid, bentoniidist veekindlad tekid, komposiit drenaaživõrgud jne. Algsed nimetused ei suuda enam täpselt katta kõik tooted. Seetõttu nimetatakse neid järgmisel perioodil "geotekstiilideks, geotekstiilideks ja nendega seotud toodeteks". Ilmselgelt selline nimi ei sobi tehniliseks ega akadeemiliseks terminiks. Seetõttu määrati 1994. aastal Singapuris toimunud 5. rahvusvahelisel geosünteetiliste materjalide konverentsil seda tüüpi materjalide nimetuseks ametlikult "Geosünteetilised materjalid". Geosünteetiliste materjalide tooraineks on polümeer. Need on valmistatud söest, naftast, maagaasist või lubjakivist ekstraheeritud kemikaalidest, mida töödeldakse edasi kiududeks või sünteetilisest materjalist lehtedeks ja lõpuks tehakse sellest erinevaid tooteid. Geosünteetiliste materjalide valmistamiseks kasutatavate polümeeride hulka kuuluvad peamiselt polüetüleen (PE), polüester (PET), polüamiid (PER), polüpropüleen (PP) ja polüvinüülkloriid (PVC), klooritud polüetüleen (CPE), polüstüreen (EPS) jne.

Teine geotekstiili nimetus on geotekstiil. Varaseid tooteid oli vähe, see tähendab riidetaolist materjali, mida kasutati geotehnilistes töödes.

 

Geotekstiilide tootmisprotsess hõlmab esmalt polümeeri tooraine töötlemist siidiks, lühikesteks kiududeks, lõngaks või ribadeks ning seejärel lamedate struktuuridega geotekstiilide valmistamist. Geotekstiilid võib tootmismeetodite järgi jagada kootud geotekstiilideks ja mittekootud geotekstiilideks. Tekstiilgeotekstiilid koosnevad kahest paralleelsest rist- või diagonaallõime- ja koelõngast, mis on omavahel põimitud. Lausriie geotekstiilid valmistatakse kiudude suunamise või juhusliku paigutamise ja seejärel töötlemise teel. Vastavalt erinevatele kiudude ühendamise meetoditele on kolme tüüpi ühendusviise: keemiline (liim)ühendus, termiline ühendus ja mehaaniline ühendus.

 

Geotekstiilide silmapaistvad eelised on kerge kaal, hea üldine järjepidevus (saab teha suuremateks aladeks tervikuna), mugav konstruktsioon, kõrge tõmbetugevus, hea korrosioonikindlus ja mikroobse erosioonikindlus. Puuduseks on see, et ilma eritöötluseta on ultraviolettkiirguse vastane toime madal. Välistingimustes kokkupuutel on see kerge otsese ultraviolettkiirguse käes vananeda, kuid kui see ei puutu otseselt kokku, on vananemisvastane toime ja vastupidavus endiselt kõrge.

 

Geomembraanid võib üldiselt jagada kahte kategooriasse: asfalt ja polümeerid (sünteetilised polümeerid). Asfalti sisaldavad geomembraanid on peamiselt komposiitmaterjalid (sh kootud või mittekootud geotekstiilid), kusjuures asfalti kasutatakse niisutava sideainena. Polümeergeomembraanid jagunevad erinevatel põhimaterjalidel plastgeomembraanideks, elastseteks geomembraanideks ja komposiitgeomembraanideks.

 

Suur hulk inseneripraktikaid on näidanud, et geomembraanidel on hea läbilaskvus, tugev elastsus ja kohanemisvõime deformatsiooniga, need sobivad erinevatele ehitustingimustele ja tööpingetele ning neil on hea vananemiskindlus. Eriti silmapaistev on geomembraanide vastupidavus veealuses ja pinnases keskkonnas. Geomembraanidel on silmapaistvad lekke- ja veekindlad omadused.

 

Tihedus: tihedus sõltub selle valmistamiseks kasutatud materjalist ja isegi kui geomembraanide valmistamiseks kasutatavad polümeerid kuuluvad samasse kategooriasse, on sageli olulisi erinevusi. Näiteks saab polüetüleenmaterjale liigitada erinevatesse kategooriatesse, nagu ülimadala tihedusega, madala tihedusega, keskmise tihedusega ja suure tihedusega, mille tulemuseks on erinevused PE geomembraanide tiheduses. Geomembraansete polümeeride tihedusvahemik on ligikaudu 0,85 mg/l kuni 1,50 mg/l ja tehnikas tavaliselt kasutatav tihedus on üldiselt üle 0,94 mg/l.

Paksus: paksus viitab membraani üla- ja alaosa vahelisele kaugusele normaalrõhul 20 kPa. Siledate geomembraanide puhul (ilma reljeefsete ja mustriteta pinnal) on paksuse mõõtmise meetod sarnane geotekstiilide omaga, kuid mõõtmiseks tuleks kasutada täpsemat mikromeetrit. Iga proovi tuleks mõõta vähemalt kolmes erinevas asendis ja keskmiseks väärtuseks tuleks võtta PE-komposiitgeomembraani paksus.

 

Geovõrk on peamine geosünteetiline materjal, millel on teiste geosünteetiliste materjalidega võrreldes ainulaadne jõudlus ja tõhusus. Geovõrke kasutatakse tavaliselt tugevdatud pinnasestruktuuride või komposiitmaterjalide tugevdusmaterjalina. Geovõrgud jagunevad kahte tüüpi: klaaskiud ja polüesterkiud.

 

Plastid

 

Seda tüüpi geovõrk on venitamisega moodustatud ruudu- või ristkülikukujuline polümeervõrkmaterjal, mille saab tootmisaegsete erinevate venitussuundade alusel jagada kahte tüüpi: ühesuunaline venitus ja kaheteljeline venitus. See stantsitakse polümeerlehtedele (enamasti polüpropüleenist või suure tihedusega polüetüleenist), mis on ekstrudeeritud, ja seejärel allutatakse kuumutamistingimustes suunatud venitamisele.

 

Ühesuunalised venitusvõred tehakse ainult venitades piki lehe pikkussuunda, samas kui kaheteljelised venitusvõred tehakse, jätkates ühesuunalise venitusvõre venitamist selle pikkusega risti olevas suunas.

 

Polümeerpolümeeride ümberpaigutamise ja orientatsiooni tõttu geovõrkude valmistamisel kuumutamise ja pikenemise protsessis tugevdatakse molekulaarahelate vahelist sidejõudu, saavutades eesmärgi parandada nende tugevust. Selle pikenemine on vaid 10% kuni 15% originaalplaadist. Kui geovõrgule lisatakse vananemisvastaseid materjale, näiteks tahma, on sellel parem vastupidavus, nagu happekindlus, leelisekindlus, korrosioonikindlus ja vananemiskindlus.

 

Klaasplast klass

 

Seda tüüpi geovõrk on valmistatud ülitugevast klaaskiust, mida mõnikord kombineeritakse isekleepuva survetundliku liimiga ja pinnaasfaldi immutustöötlusega, et geovõrk ja asfaltkate tihedalt integreerida. Tänu geovõrgus asuva pinnase ja kivimaterjalide vahelise suurenenud blokeerimisjõule suureneb nende vaheline hõõrdetegur oluliselt (kuni 0.8-1.0). Pinnasesse surutud geovõrgu väljatõmbetakistus suureneb oluliselt geovõrgu ja pinnase vahelise tugeva hõõrde- ja hammustusjõu tõttu, mistõttu on see hea tugevdusmaterjal.

 

Samas on geovõrk kerge, painduv lamevõrkmaterjal, mida on lihtne kohapeal lõigata ja ühendada ning mis võib ka kattuda ja kattuda. Seda on lihtne ehitada ega vaja erilisi ehitusmasinaid ega professionaalseid tehnilisi töötajaid.

 

1 Geomembraanist kott

 

Geomembraankott on pidev (või üksik) kotitaoline materjal, mis on valmistatud kahekihilisest polümeriseeritud sünteetilisest kiust kangast. See kasutab kõrgsurvepumpa, et valada kotti betooni või mördi, moodustades plaaditaolise või muu kujuga struktuuri. Seda kasutatakse tavaliselt nõlvade kaitseks või muudes vundamenditöötlusprojektides. Membraankotid jagunevad nende materjalide ja töötlemismeetodite järgi kahte kategooriasse: mehaanilised ja lihtsad membraankotid. Mehhaniseeritud membraankotid võib jaotada kolme tüüpi, lähtudes nende olemasolust või puudumisest filtreerimise äravoolupunktidest ja nende kujust pärast täitmist: filtreerimisega drenaažipunkti membraankotid, mittefiltreeritavad drenaažipunkti membraankotid, ilma äravoolukohaga betoonmembraankotid ja hingeploki tüüpi membraanid. .

 

2.Geonet

 

Geonet on suurte pooride ja suure jäikusega tasapinnalise või kolmemõõtmelise struktuuriga geosünteetiliste materjalide võrgustik, mis on kootud sünteetilisest materjalist ribadest, jämedatest kiududest või pressitud sünteetilise vaiguga. Kasutatakse pehme vundamendi tugevdamiseks polstrikihiks, nõlvade kaitseks, muru istutamiseks ja substraadina komposiitgeotehniliste materjalide valmistamisel.

 

3. Geomesh matid ja geovõrgukambrid

 

Geomeshi padjad ja geovõrgud on mõlemad spetsiaalselt sünteetilistest materjalidest valmistatud kolmemõõtmelised struktuurid. Esimene neist on enamasti kolmemõõtmeline läbilaskev polümeerist võrkpadi, mis koosneb pikkadest kiududest, samas kui teine ​​on kärg- või ruudukujuline kolmemõõtmeline struktuur, mis koosneb geotekstiilidest, geovõrkudest või geomembraanidest ja ribapolümeeridest. Seda kasutatakse tavaliselt erosiooni ennetamiseks ja mullakaitseks. Suure jäikuse ja külgsuunalise piiramisvõimega geoelemente kasutatakse sageli tugevdatud padjakihtides, teepõhjades või rööbastee alustes.

 

4. Vahtpolüstüreen (EPS)

 

Vahtpolüstüreen (EPS) on ülikerge geosünteetiline materjal, mis on välja töötatud. Selle moodustamiseks lisatakse polüstüreenile vahuaine, vahustatakse eelnevalt kindlaksmääratud tihedusega ja kuivatatakse seejärel vahuosakesed silos enne vormi täitmist ja kuumutamist. EPS-i eelisteks on kerge kaal, kuumakindlus, hea survejõud, madal veeimavus ja head isekandvad omadused ning seda kasutatakse tavaliselt raudtee muldkehade täiteainena.

 

Geotekstiilid, geomembraanid, geovõrgud ja teatud spetsiaalsed geosünteetilised materjalid moodustatakse kahe või enama materjali kombineerimisel geosünteetiliste materjalide moodustamiseks. Geokomposiitmaterjalid võivad kombineerida erinevate materjalide omadusi, et need vastaksid paremini konkreetse inseneri vajadustele, ja neil võib olla mitmesuguseid funktsionaalseid rolle. Komposiitgeotekstiil on teatud nõuete järgi valmistatud geotekstiili ja geotekstiili kombinatsioon.

Nende hulgas kasutatakse geotekstiili peamiselt imbumise tõkestamiseks ning geotekstiil mängib rolli tugevdamisel, drenaažil ning geotekstiili ja mullapinna vahelise hõõrdumise suurendamisel. Teine näide on geotekstiilkomposiit drenaažimaterjalid, mis on drenaažimaterjalid, mis koosnevad mittekootud geotekstiilidest, geotekstiilvõrkudest, geotekstiilmembraanidest või erineva kujuga geosünteetilistest südamikumaterjalidest. Neid kasutatakse pehme vundamendi drenaaži tihendamiseks, teepõhja piki- ja põiksuunaliseks drenaažiks, hoonete maa-aluste drenaažitorude, kogumiskaevude, tugihoonete seinadrenaaži, tunneli drenaaži, muldkehade drenaaži jms jaoks. Plastikust drenaažiplaat, mida tavaliselt kasutatakse teepeenarde ehituses. on teatud tüüpi geosünteetiline komposiit drenaažimaterjal.

 

Välismaa teedel laialdaselt kasutatavad geosünteetilised komposiitmaterjalid on pragunemisvastane klaaskiust polüesterkangas ja lõimega silmkoeline komposiit-tugevdatud pragunemisvastane kangas. See võib pikendada teede kasutusiga, vähendades oluliselt remondi- ja hoolduskulusid. Pikaajalise majandusliku kasu seisukohast on vaja, et Hiina võtaks aktiivselt kasutusele ja edendaks geosünteetilisi komposiitmaterjale.

 

Geosünteetilistel materjalidel on erinevate toodete jaoks erinevad omadused ja neid saab kasutada paljudes insenerivaldkondades.

 

Valdkondadest, mida on rakendatud, on geotehnika, tsiviilehitus, veemajandustehnika, keskkonnatehnika, transporditehnika, kommunaaltehnika ja maaparandustehnika.

 

Kaitse mõttes:

Pinnase erosioon on hüdrauliliste ja tuulejõudude põhjustatud loomulik protsess, millel on arvukad mõjutegurid, nagu pinnas, taimestik ja topograafia. Teatud tingimustel võib inimtegevus seda protsessi ka kiirendada. Kui seda erosiooniefekti korralikult ei ravita, võib see olemasolevatele hoonetele ja keskkonnale olulist kahju tekitada.

 

Pinnase erosiooni ohjeldamisel saab geosünteetilisi materjale kasutada nõlvade kaitseks, veetranspordikanalite kaitseks, rannikukaitseks, mudaparandustöödeks, taimestiku taastamiseks, kivivarte kaitsevõrguks ja üleujutustõrjetammi ehitamiseks. Vastavalt projekti omadustele ja asukohatingimustele võib erosioonitõrjetehnika hõlmata ühte või mitut geosünteetilisest materjalist toodet.

 

Kallakukaitsetehnikas on kaitsesüsteemi stabiilsuse tagamiseks vaja lisaks mõningate geosünteetiliste materjalide kasutamisele pinnasnaelu ja isegi kiviankruvardaid. Mõnel juhul kasutatakse kaitsepinna fikseerimiseks ka raske mördiga täidetud geotekstiilist kotte ning muruseemneid torgatakse kaitsekonstruktsiooni vahedesse taimestiku kultiveerimiseks ja pinnase erosiooni vältimiseks.