Geosintetični materiali - Splošni pogoj za sintetične materiale, ki se uporabljajo v gradbeništvu

Geosintetični materiali

------Splošni izraz za uporabljene sintetične materiale

v aplikacijah v gradbeništvu

 

Geosintetični materiali so splošni izraz za sintetične materiale, ki se uporabljajo v gradbeništvu. Kot vrsta gradbenega materiala je izdelan iz umetno sintetiziranih polimerov (kot so plastika, sintetična vlakna, sintetična guma itd.) kot surovine, različne vrste izdelkov pa so nameščene znotraj, na površini ali med različnimi vrstami tal za krepitev ali zaščito tal.

 

Tehnična specifikacija za uporabo geosintetičnih materialov deli geosintetične materiale na geotekstilije, geomembrane, geosintetične posebne materiale in geosintetične kompozitne materiale ter vrste, kot so geotekstilije, mreže iz steklenih vlaken in geosintetične blazinice.

 

Geosintetični materiali so skupni izraz za različne izdelke iz sintetičnih materialov, ki se uporabljajo v geotehničnem inženiringu in nizkih gradnjah. Ker se večinoma uporabljajo v geotehničnem inženiringu, jih imenujemo "geosintetiki", da jih ločimo od naravnih materialov. Geosintetične materiale so včasih imenovali "geotekstil" in "geomembrane". S potrebami inženiringa se še naprej pojavljajo nove sorte takih materialov, kot so geomreže, geotekstilije in geotekstilne vrečke, geotekstilne preproge, geotekstilije, kompozitni geotekstili, bentonitne nepremočljive odeje, kompozitne drenažne mreže itd. Prvotna imena ne morejo več natančno pokrivati vse izdelke. Zato jih v naslednjem obdobju imenujemo »geotekstil, geotekstil in sorodni izdelki«. Očitno tako ime ni primerno kot strokovni ali akademski izraz. Zato je bilo na 5. mednarodni konferenci o geosintetičnih materialih, ki je potekala v Singapurju leta 1994, ime te vrste materiala uradno določeno kot "geosintetični materiali". Surovina geosintetičnih materialov je polimer. Izdelani so iz kemikalij, pridobljenih iz premoga, nafte, zemeljskega plina ali apnenca, nadalje predelanih v vlakna ali plošče iz sintetičnega materiala in na koncu izdelanih v različne izdelke. Polimeri, ki se uporabljajo za izdelavo geosintetičnih materialov, vključujejo predvsem polietilen (PE), poliester (PET), poliamid (PER), polipropilen (PP) in polivinilklorid (PVC), klorirani polietilen (CPE), polistiren (EPS) itd.

Drugo ime za geotekstil je geotekstil. Zgodnji izdelki so bili redki, kar pomeni tkanini podoben material, ki se uporablja pri geotehničnih delih.

 

Postopek izdelave geotekstilija vključuje najprej predelavo polimernih surovin v svilo, kratka vlakna, prejo ali trakove, nato pa izdelavo ravno strukturiranega geotekstilija. Geotekstil lahko razdelimo na tkani geotekstil in netkani geotekstil glede na njihove proizvodne metode. Tekstilni geotekstil je sestavljen iz dveh vzporednih nizov prepletenih pravokotnih ali diagonalnih niti osnove in votka. Netkani geotekstil je izdelan z usmerjanjem ali naključnim razporejanjem vlaken in njihovo nato obdelavo. Glede na različne načine povezovanja vlaken ločimo tri vrste povezav: kemično (lepilno) povezovanje, toplotno povezovanje in mehansko povezovanje.

 

Izjemne prednosti geotekstilija so majhna teža, dobra splošna kontinuiteta (lahko se sestavijo v večje površine kot celota), priročna konstrukcija, visoka natezna trdnost, dobra odpornost proti koroziji in mikrobni eroziji. Pomanjkljivost je, da je brez posebne obdelave odpornost proti ultravijoličnemu sevanju nizka. Če je izpostavljen zunanjim vplivom, se zlahka postara pod neposrednim ultravijoličnim sevanjem, če pa ni neposredno izpostavljen, sta odpornost proti staranju in vzdržljivost še vedno visoka.

 

Geomembrane lahko na splošno razdelimo v dve kategoriji: asfalt in polimere (sintetični polimeri). Geomembrane, ki vsebujejo asfalt, so večinoma kompozitne (vključno s tkanimi ali netkanimi geotekstili), pri čemer se asfalt uporablja kot vlažilno vezivo. Polimerne geomembrane so razdeljene na plastične geomembrane, elastične geomembrane in kompozitne geomembrane, ki temeljijo na različnih glavnih materialih.

 

Veliko število inženirskih praks je pokazalo, da imajo geomembrane dobro neprepustnost, močno elastičnost in prilagodljivost deformacijam, da so lahko primerne za različne konstrukcijske pogoje in delovne napetosti ter imajo dobro odpornost proti staranju. Posebej pomembna je vzdržljivost geomembran v podvodnem in zemeljskem okolju. Geomembrane imajo izjemne lastnosti proti pronicanju in vodoodpornost.

 

Gostota: Gostota je odvisna od materiala, uporabljenega za izdelavo, in tudi če polimeri, uporabljeni za izdelavo geomembran, spadajo v isto kategorijo, so pogosto pomembne razlike. Na primer, polietilenske materiale lahko razvrstimo v različne kategorije, kot so ultra nizka gostota, nizka gostota, srednja gostota in visoka gostota, kar povzroči razlike v gostoti PE geomembran. Razpon gostote geomembranskih polimerov je približno 0,85 mg/L do 1,50mg/L, običajno uporabljena gostota v inženirstvu pa je na splošno nad 0,94 mg/L.

Debelina: Debelina se nanaša na razdaljo med vrhom in dnom membrane pod običajnim tlakom 20 kPa. Pri gladkih geomembranah (brez reliefov ali vzorcev na površini) je metoda merjenja debeline podobna kot pri geotekstilih, vendar je treba za merjenje uporabiti natančnejši mikrometer. Vsak vzorec je treba izmeriti na vsaj treh različnih položajih, povprečno vrednost pa je treba vzeti kot debelino PE kompozitne geomembrane.

 

Geomreža je pomemben geosintetični material, ki ima edinstveno zmogljivost in učinkovitost v primerjavi z drugimi geosintetičnimi materiali. Geomreže se običajno uporabljajo kot ojačitveni materiali za ojačane strukture tal ali kompozitne materiale. Geomreže delimo na dve vrsti: iz steklenih vlaken in iz poliestrskih vlaken.

 

Umetne mase

 

Ta vrsta geomreže je polimerni mrežasti material s kvadratnimi ali pravokotnimi oblikami, oblikovan z raztezanjem, ki ga lahko razdelimo na dve vrsti glede na različne smeri raztezanja med izdelavo: enosmerno raztezanje in dvoosno raztezanje. Izsekano je na polimernih ploščah (večinoma iz polipropilena ali polietilena visoke gostote), ki so bile ekstrudirane in nato izpostavljene usmerjenemu raztezanju v pogojih segrevanja.

 

Enosmerne raztezne mreže izdelamo samo z raztezanjem po dolžinski smeri pločevine, dvoosne raztezne mreže pa z nadaljnjim raztezanjem enosmerne raztezne mreže v smeri, ki je pravokotna na njeno dolžino.

 

Zaradi preureditve in orientacije polimernih polimerov med procesom segrevanja in raztezanja pri izdelavi geomrež se okrepi vezna sila med molekulskimi verigami, s čimer se doseže cilj izboljšanja njihove trdnosti. Njegov raztezek je samo 10% do 15% prvotne plošče. Če geomreži dodamo materiale proti staranju, kot so saje, bo imela boljšo obstojnost, kot so odpornost na kisline, alkalije, odpornost proti koroziji in odpornost proti staranju.

 

Razred steklenih vlaken

 

Ta vrsta geomreže je izdelana iz steklenih vlaken visoke trdnosti, včasih v kombinaciji s samolepilnim lepilom za zaznavanje pritiska in površinsko impregnacijo asfalta, za tesno integracijo geomreže in asfaltnega pločnika. Zaradi povečane prepletene sile med zemljo in kamnitimi materiali znotraj mreže geomreže se koeficient trenja med njimi znatno poveča (do 0.8-1.0). Izvlečni upor geomreže, vgrajene v zemljo, se bistveno poveča zaradi močnega trenja in ugrizne sile med geomrežo in zemljo, zaradi česar je dober ojačitveni material.

 

Hkrati je geomreža lahek, upogljiv ploščat mrežast material, ki ga je enostavno rezati in povezovati na mestu, lahko pa se tudi prekriva in prekriva. Je enostavna za izdelavo in ne zahteva posebnih gradbenih strojev ali strokovnega tehničnega osebja.

 

1 Geomembranska vrečka

 

Geomembranska vreča je neprekinjen (ali posamezen) vrečast material iz dvoslojne polimerizirane tkanine iz sintetičnih vlaken. Uporablja visokotlačno črpalko za vlivanje betona ali malte v vrečo, ki tvori strukturo, podobno plošči ali drugi obliki. Običajno se uporablja pri zaščiti pobočij ali drugih projektih obdelave temeljev. Membranske vrečke so glede na materiale in tehnike obdelave razdeljene v dve kategoriji: mehanske in enostavne membranske vrečke. Mehanizirane membranske vreče lahko razdelimo v tri vrste glede na njihovo prisotnost ali odsotnost filtracijskih drenažnih točk in njihovo obliko po napihovanju: filtrirne membranske vreče z drenažno točko, membranske vreče brez filtracije z drenažnimi točkami, betonske membranske vreče brez drenažne točke in membrane tipa tečajev. .

 

2.Geonet

 

Geonet je mreža geosintetičnih materialov z velikimi porami in visoko togostjo v ravninski ali tridimenzionalni strukturi, stkana iz trakov sintetičnega materiala, grobih pramenov ali stisnjena s sintetično smolo. Uporablja se za blažilni sloj ojačitve mehkih temeljev, zaščito pobočij, zatravitev in kot podlaga za izdelavo kompozitnih geotehničnih materialov.

 

3. Geomreže in geomrežne komore

 

Geomesh blazine in geomreže so tridimenzionalne strukture, izdelane posebej iz sintetičnih materialov. Prva je večinoma tridimenzionalna prepustna polimerna mrežasta blazina, sestavljena iz dolgih vlaken, medtem ko je druga tridimenzionalna struktura v obliki satja ali mreže, sestavljena iz geotekstilija, geomrež ali geomembran in tračnih polimerov. Običajno se uporablja za preprečevanje erozije in inženiring zaščite tal. Geocelice z visoko togostjo in zmogljivostjo bočnega omejevanja se pogosto uporabljajo v ojačanih oblazinjenih plasteh, cestnih podlagah ali tirnih podlagah.

 

4. Polistirenska pena (EPS)

 

Polistirenska pena (EPS) je razvit ultra lahek geosintetični material. Nastane tako, da polistirenu dodamo penilno sredstvo, predhodno spenim z določeno gostoto in nato sušimo delce pene v silosu, preden jih napolnimo v kalup in segrejemo. Prednosti EPS so majhna teža, toplotna odpornost, dobra tlačna zmogljivost, nizka absorpcija vode in dobre samonosne lastnosti ter se pogosto uporablja kot polnilo za železniške nasipe.

 

Geotekstil, geomembrane, geomreže in nekateri posebni geosintetični materiali so oblikovani s kombinacijo dveh ali več materialov, da se tvorijo geosintetični materiali. Geokompozitni materiali lahko združujejo lastnosti različnih materialov za boljše izpolnjevanje potreb specifičnega inženiringa in lahko igrajo različne funkcionalne vloge. Kompozitni geotekstil je kombinacija geotekstila in geotekstila, izdelana po določenih zahtevah.

Med njimi se geotekstil uporablja predvsem za preprečevanje pronicanja, geotekstil pa ima vlogo pri ojačitvi, drenaži in povečanju trenja med geotekstilom in površino tal. Drug primer so geotekstilni kompozitni drenažni materiali, ki so drenažni materiali, sestavljeni iz netkanih geotekstilov, geotekstilnih mrež, geotekstilnih membran ali geosintetičnih jedrnih materialov različnih oblik. Uporabljajo se za utrjevanje drenaže mehkih temeljev, vzdolžno in prečno drenažo cestne podlage, podzemne drenažne cevi v zgradbah, zbirne vodnjake, stensko drenažo podpornih zgradb, drenažo predorov, objekte za drenažo nasipov itd. je vrsta geosintetičnega kompozitnega drenažnega materiala.

 

Geosintetični kompozitni materiali, ki se pogosto uporabljajo za ceste v tujini, so tkanine proti razpokam iz poliestra iz steklenih vlaken in tkanine proti razpokam, ojačane z osnovo pletene kompozite. Lahko podaljša življenjsko dobo cest, kar močno zmanjša stroške popravil in vzdrževanja. Z vidika dolgoročnih gospodarskih koristi mora Kitajska aktivno sprejeti in promovirati geosintetične kompozitne materiale.

 

Geosintetični materiali imajo različne lastnosti za različne izdelke in jih je mogoče uporabiti na številnih inženirskih področjih.

 

Področja, ki so bila uporabljena, vključujejo geotehnično inženirstvo, gradbeništvo, vodno inženirstvo, okoljsko inženirstvo, prometno inženirstvo, komunalno inženirstvo in inženirstvo melioracije.

 

Glede zaščite:

Erozija tal je naravni proces, ki ga povzročajo hidravlične in vetrne sile, na katere vplivajo številni dejavniki, kot so prst, vegetacija in topografija. V določenih pogojih lahko človekove dejavnosti tudi pospešijo ta proces. Če tega učinka erozije ne obravnavamo pravilno, lahko povzroči znatno škodo na obstoječih stavbah in okolju.

 

Kar zadeva nadzor nad erozijo tal, se geosintetiki lahko uporabljajo za zaščito pobočij, zaščito vodnih kanalov, zaščito obale, melioracijo blatnih ravnin, obnovo vegetacije, mrežo za zaščito pred skalnimi podori in gradnjo jezov za nadzor poplav. Glede na značilnosti projekta in pogoje na lokaciji lahko inženiring za nadzor erozije vključuje enega ali več izdelkov iz geosintetičnega materiala.

 

Pri inženiringu za zaščito pobočij so poleg uporabe nekaterih geosintetičnih materialov potrebni zemeljski žeblji in celo sidrne palice za skalo, da se zagotovi stabilnost zaščitnega sistema. V nekaterih primerih se za pritrditev zaščitne površine uporabljajo tudi geotekstilne vreče, napolnjene s težko malto, v reže zaščitne konstrukcije pa se vstavijo semena trave za gojenje vegetacije in preprečevanje erozije tal.