Ģeosintētiskie materiāli — vispārīga zīme sintētiskiem materiāliem, ko izmanto civilās inženierijas lietojumos

Ģeosintētiskie materiāli

------Vispārīgs termins izmantotajiem sintētiskajiem materiāliem

civilās inženierijas lietojumos

 

Ģeosintētiskie materiāli ir vispārīgs termins sintētiskajiem materiāliem, ko izmanto civilās inženierijas lietojumos. Kā inženiertehniskā materiāla veids tas ir izgatavots no mākslīgi sintezētiem polimēriem (piemēram, plastmasas, sintētiskām šķiedrām, sintētiskā kaučuka utt.) kā izejmateriāliem, un dažādu veidu izstrādājumi tiek novietoti iekšpusē, uz virsmas vai starp dažādiem veidiem. augsnes stiprināšanai vai aizsardzībai.

 

Ģeosintētisko materiālu pielietošanas tehniskajā specifikācijā ģeosintētiskie materiāli ir sadalīti ģeotekstilos, ģeomembrānās, ģeosintētiskajos speciālajos materiālos un ģeosintētiskos kompozītmateriālos, kā arī tādos veidos kā ģeotekstilmateriāli, stikla šķiedras sieti un ģeosintētiskie paliktņi.

 

Ģeosintētiskie materiāli ir kolektīvs apzīmējums dažādiem produktiem, kas izgatavoti no sintētiskiem materiāliem, ko izmanto ģeotehniskajā inženierijā un inženierbūvniecībā. Tā kā tos galvenokārt izmanto ģeotehniskajā inženierijā, tos sauc par "ģeosintētiku", lai atšķirtu tos no dabīgiem materiāliem. Ģeosintētiskie materiāli kādreiz tika saukti par "ģeotekstiliem" un "ģeomembranām". Ņemot vērā inženierzinātņu vajadzības, turpina parādīties jaunas šādu materiālu šķirnes, piemēram, ģeorežģi, ģeotekstilmateriāli un ģeotekstila maisiņi, ģeotekstila paklāji, ģeotekstilmateriāli, kompozītmateriālu ģeotekstilmateriāli, bentonīta ūdensnecaurlaidīgas segas, kompozītmateriālu drenāžas tīkli utt. Sākotnējie nosaukumi vairs nevar precīzi nosegt visi produkti. Tāpēc turpmākajā periodā tie tiek dēvēti par "ģeotekstilmateriāliem, ģeotekstiliem un saistītiem izstrādājumiem". Acīmredzot šāds nosaukums nav piemērots kā tehnisks vai akadēmisks termins. Tāpēc 5. starptautiskajā konferencē par ģeosintētiskajiem materiāliem, kas notika Singapūrā 1994. gadā, šāda veida materiālu nosaukums tika oficiāli noteikts kā "Ģeosintētiskie materiāli". Ģeosintētisko materiālu izejviela ir polimērs. Tie ir izgatavoti no ķimikālijām, kas iegūtas no oglēm, naftas, dabasgāzes vai kaļķakmens, tālāk pārstrādātas šķiedrās vai sintētisko materiālu loksnēs un visbeidzot izgatavoti dažādos produktos. Ģeosintētisko materiālu ražošanā izmantotie polimēri galvenokārt ir polietilēns (PE), poliesteris (PET), poliamīds (PER), polipropilēns (PP) un polivinilhlorīds (PVC), hlorēts polietilēns (CPE), polistirols (EPS) utt.

Vēl viens ģeotekstila nosaukums ir ģeotekstils. Agrīnie izstrādājumi bija maz, tas nozīmē, ka audumam līdzīgs materiāls, ko izmantoja ģeotehniskajos darbos.

 

Ģeotekstilmateriālu ražošanas process ietver vispirms polimēru izejvielu pārstrādi zīdā, īsās šķiedrās, dzijā vai sloksnēs un pēc tam plakanu strukturētu ģeotekstilu izgatavošanu. Ģeotekstilmateriālus pēc ražošanas metodēm var iedalīt austos ģeotekstilos un neaustos ģeotekstilos. Tekstilizstrādājumu ģeotekstilmateriāli sastāv no diviem paralēliem ortogonālu vai diagonālu šķēru un audu pavedienu komplektiem, kas savīti. Neaustie ģeotekstilmateriāli tiek izgatavoti, virzot vai nejauši sakārtojot šķiedras un pēc tam tās apstrādājot. Saskaņā ar dažādām šķiedru savienošanas metodēm ir trīs veidu savienošanas metodes: ķīmiskais (līmējošais) savienojums, termiskais savienojums un mehāniskais savienojums.

 

Ģeotekstilmateriālu izcilās priekšrocības ir viegls svars, laba vispārējā nepārtrauktība (var veidot lielākās platībās kopumā), ērta konstrukcija, augsta stiepes izturība, laba izturība pret koroziju un mikrobu erozija. Trūkums ir tāds, ka bez īpašas apstrādes pret ultravioleto starojumu ir zema spēja. Ja tas tiek pakļauts ārējai iedarbībai, tas ir viegli novecojams tiešā ultravioletā starojuma ietekmē, bet, ja tas nav tieši pakļauts, pretnovecošanās un izturība joprojām ir augsta.

 

Ģeomembranas parasti var iedalīt divās kategorijās: asfalts un polimēri (sintētiskie polimēri). Ģeomembranas, kas satur asfaltu, galvenokārt ir kompozītmateriāli (tostarp austi vai neausti ģeotekstilmateriāli), un asfaltu izmanto kā mitrināšanas saistvielu. Polimēru ģeomembrānas iedala plastmasas ģeomembranās, elastīgās ģeomembranās un kompozītmateriālu ģeomembranās, kuru pamatā ir dažādi galvenie materiāli.

 

Liela daļa inženiertehnisko prakšu ir parādījusi, ka ģeomembranām ir laba necaurlaidība, spēcīga elastība un spēja pielāgoties deformācijām, tās var būt piemērotas dažādiem būvniecības apstākļiem un darba spriegumiem, un tām ir laba novecošanās izturība. Ģeomembrānu izturība zemūdens un augsnes vidē ir īpaši svarīga. Ģeomembranām ir izcilas pretsūces un ūdensnecaurlaidīgas īpašības.

 

Blīvums: Blīvums ir atkarīgs no tā ražošanā izmantotā materiāla, un pat tad, ja ģeomembrānu ražošanā izmantotie polimēri pieder vienai kategorijai, bieži vien ir būtiskas atšķirības. Piemēram, polietilēna materiālus var klasificēt dažādās kategorijās, piemēram, īpaši zema blīvuma, zema blīvuma, vidēja blīvuma un augsta blīvuma, kā rezultātā PE ģeomembrānu blīvums atšķiras. Ģeomembrānas polimēru blīvuma diapazons ir aptuveni 0,85 mg/l līdz 1,50mg/l, un inženierzinātnēs parasti izmantotais blīvums parasti pārsniedz 0,94 mg/l.

Biezums: Biezums attiecas uz attālumu starp membrānas augšējo un apakšējo daļu normālā 20 kPa spiedienā. Gludām ģeomembrānām (bez reljefa vai rakstiem uz virsmas) biezuma mērīšanas metode ir līdzīga ģeotekstiliem, taču mērījumiem jāizmanto precīzāks mikrometrs. Katrs paraugs jāmēra vismaz trīs dažādās pozīcijās, un vidējā vērtība ir jāņem kā PE kompozītmateriāla ģeomembranas biezums.

 

Ģeorežģis ir galvenais ģeosintētiskais materiāls, kam ir unikāla veiktspēja un efektivitāte salīdzinājumā ar citiem ģeosintētiskajiem materiāliem. Ģeorežģi parasti izmanto kā stiegrojuma materiālus pastiprinātām augsnes konstrukcijām vai kompozītmateriāliem. Ģeorežģi ir sadalīti divos veidos: stikla šķiedra un poliestera šķiedra.

 

Plastmasas

 

Šis ģeorežģa veids ir polimēra sieta materiāls ar kvadrātveida vai taisnstūrveida formām, kas veidotas stiepjot, ko var iedalīt divos veidos, pamatojoties uz dažādiem stiepes virzieniem ražošanas laikā: vienvirziena stiepšanās un divaksiālā stiepšana. Tas tiek štancēts uz polimēru loksnēm (galvenokārt izgatavotas no polipropilēna vai augsta blīvuma polietilēna), kas ir ekstrudētas, un pēc tam tiek pakļautas virziena izstiepšanai karsēšanas apstākļos.

 

Vienvirziena stiepšanās režģi tiek izgatavoti, tikai stiepjot loksnes garuma virzienā, savukārt biaksiālos stiepšanas režģus veido, turpinot stiept vienvirziena stiepšanas režģi virzienā, kas ir perpendikulārs tā garumam.

 

Sakarā ar polimēru polimēru pārkārtošanos un orientāciju karsēšanas un pagarināšanas procesā ģeorežģu ražošanā, tiek nostiprināts savienojuma spēks starp molekulārajām ķēdēm, sasniedzot mērķi uzlabot to stiprību. Tās pagarinājums ir tikai 10% līdz 15% no sākotnējās plātnes. Ja ģeorežģim tiek pievienoti pretnovecošanās materiāli, piemēram, ogle, tam būs labāka izturība, piemēram, izturība pret skābēm, sārmiem, izturība pret koroziju un novecošanās.

 

Stikla šķiedras klase

 

Šāda veida ģeorežģis ir izgatavots no augstas stiprības stikla šķiedras, dažkārt apvienots ar pašlīmējošu spiediena sensoru līmi un virsmas asfalta impregnēšanas apstrādi, lai cieši integrētu ģeorežģi un asfalta segumu. Sakarā ar paaugstinātu bloķēšanas spēku starp augsni un akmens materiāliem ģeorežģa režģī ievērojami palielinās berzes koeficients starp tiem (līdz 0.8-1.0). Augsnē iestrādātā ģeorežģa izvilkšanas pretestība ievērojami palielinās, pateicoties spēcīgajai berzes un sakošanas spēkam starp ģeorežģi un augsni, padarot to par labu armatūras materiālu.

 

Tajā pašā laikā ģeorežģis ir viegls, elastīgs plakana sieta materiāls, ko ir viegli sagriezt un savienot uz vietas, un tas var arī pārklāties un pārklāties. To ir viegli uzbūvēt, un tai nav nepieciešama īpaša celtniecības tehnika vai profesionāls tehniskais personāls.

 

1 Ģeomembranas maisiņš

 

Ģeomembrānas maisiņš ir nepārtraukts (vai individuāls) maisam līdzīgs materiāls, kas izgatavots no divslāņu polimerizētas sintētiskās šķiedras auduma. Tas izmanto augstspiediena sūkni, lai maisā ielej betonu vai javu, veidojot plāksnei līdzīgu vai citas formas struktūru. To parasti izmanto nogāžu aizsardzībā vai citos pamatu apstrādes projektos. Membrānas maisi ir sadalīti divās kategorijās, pamatojoties uz to materiāliem un apstrādes metodēm: mehāniskie un vienkāršie membrānas maisiņi. Mehāniskos membrānas maisus var iedalīt trīs veidos, pamatojoties uz filtrācijas drenāžas punktu esamību vai neesamību un to formu pēc piepūšanas: filtrācijas drenāžas punktu membrānas maisi, nefiltrācijas drenāžas punktu membrānas maisi, bez drenāžas punkta betona membrānas maisi un viru bloku tipa membrānas. .

 

2.Ģeonē

 

Geonet ir ģeosintētisko materiālu tīkls ar lielām porām un augstu stingrību plakanā vai trīsdimensiju struktūrā, kas austs no sintētiskā materiāla sloksnēm, rupjām dzīslām vai presēts ar sintētiskiem sveķiem. Izmanto mīksto pamatu stiegrojuma spilvenu slānim, nogāžu aizsardzībai, zāles stādīšanai un kā substrātu kompozītmateriālu ģeotehnisko materiālu ražošanai.

 

3. Geomesh paklāji un ģeorežģa kameras

 

Ģeomesh paliktņi un ģeorežģi ir trīsdimensiju struktūras, kas īpaši izgatavotas no sintētiskiem materiāliem. Pirmais galvenokārt ir trīsdimensiju caurlaidīgs polimēra sieta spilvens, kas sastāv no garām šķiedrām, bet otrais ir šūnveida vai režģa līdzīga trīsdimensiju struktūra, kas sastāv no ģeotekstilmateriāliem, ģeorežģiem vai ģeomembranām un sloksnes polimēriem. To parasti izmanto erozijas novēršanai un augsnes aizsardzības inženierijai. Ģeoelementi ar augstu stingrību un sānu ierobežošanas spēju bieži tiek izmantoti pastiprinātos spilvenu slāņos, ceļa gultnēs vai sliežu ceļa gultnēs.

 

4. Putupolistirols (EPS)

 

Putupolistirols (EPS) ir īpaši viegls ģeosintētisks materiāls, kas izstrādāts. To veido, pievienojot putojošo līdzekli polistirolam, iepriekš putojot ar noteiktu blīvumu un pēc tam putu daļiņas žāvējot tvertnē, pirms tās iepilda veidnē un karsē. EPS priekšrocības ir viegls svars, karstumizturība, laba spiedes veiktspēja, zema ūdens absorbcija un labas pašnesošās īpašības, un to parasti izmanto kā pildvielu dzelzceļa uzbērumiem.

 

Ģeotekstilmateriāli, ģeomembranas, ģeorežģi un noteikti īpaši ģeosintētiskie materiāli tiek veidoti, apvienojot divus vai vairākus materiālus, veidojot ģeosintētiskus materiālus. Ģeokompozītmateriāli var apvienot dažādu materiālu īpašības, lai labāk atbilstu konkrētas inženierijas vajadzībām, un tiem var būt dažādas funkcionālas lomas. Kompozītu ģeotekstils ir ģeotekstila un ģeotekstila kombinācija, kas izgatavota saskaņā ar noteiktām prasībām.

Tostarp ģeotekstilu galvenokārt izmanto pretsūces novēršanai, un ģeotekstilam ir nozīme pastiprināšanā, drenāžā un berzes palielināšanā starp ģeotekstilu un augsnes virsmu. Vēl viens piemērs ir ģeotekstila kompozītmateriāli drenāžas materiāli, kas ir drenāžas materiāli, kas sastāv no neaustiem ģeotekstilmateriāliem, ģeotekstila tīkliem, ģeotekstila membrānām vai dažādu formu ģeosintētiskajiem serdes materiāliem. Tos izmanto mīksto pamatu drenāžas nostiprināšanai, ceļa gultnes garenvirziena un šķērsvirziena drenāžai, pazemes drenāžas caurulēm ēkās, savākšanas akām, balsta ēku sienu drenāžai, tuneļu drenāžai, uzbēruma drenāžas iekārtām utt. Plastmasas drenāžas plāksne, ko parasti izmanto ceļa gultņu inženierijā. ir ģeosintētiska kompozītmateriāla veids drenāžas materiālam.

 

Ģeosintētiskie kompozītmateriāli, ko plaši izmanto ceļiem ārzemēs, ir stiklšķiedras poliestera pretplaisāšanas audums un šķēru adīts kompozītmateriāls, kas pastiprināts pret plaisāšanu. Tas var pagarināt ceļu kalpošanas laiku, ievērojami samazinot remonta un uzturēšanas izmaksas. No ilgtermiņa ekonomisko ieguvumu viedokļa Ķīnai ir aktīvi jāpieņem un jāveicina ģeosintētiskie kompozītmateriāli.

 

Ģeosintētiskajiem materiāliem dažādiem izstrādājumiem ir atšķirīgas īpašības, un tos var izmantot daudzās inženierzinātņu jomās.

 

Pielietotās jomas ir ģeotehniskā inženierija, civilā inženierija, ūdenssaimniecības inženierija, vides inženierija, transporta inženierija, komunālā inženierija un meliorācijas inženierija.

 

Aizsardzības ziņā:

Augsnes erozija ir dabisks process, ko izraisa hidrauliskie un vēja spēki, un to ietekmē daudzi faktori, piemēram, augsne, veģetācija un topogrāfija. Konkrētos apstākļos cilvēka darbība var arī paātrināt šo procesu. Ja šis erozijas efekts netiek pienācīgi apstrādāts, tas var radīt būtisku kaitējumu esošajām ēkām un videi.

 

Runājot par augsnes erozijas kontroli, ģeosintētiku var izmantot nogāžu aizsardzībai, ūdens novadīšanas kanālu aizsardzībai, krasta līnijas aizsardzībai, dubļu līdzenumu meliorācijai, veģetācijas atjaunošanai, klinšu nokrišanas aizsardzības tīklam un plūdu kontroles dambju celtniecībai. Atbilstoši projekta īpašībām un vietas apstākļiem erozijas kontroles projektēšanā var izmantot vienu vai vairākus ģeosintētisko materiālu izstrādājumus.

 

Nogāžu aizsardzības inženierijā papildus dažu ģeosintētisko materiālu izmantošanai ir nepieciešamas augsnes naglas un pat klinšu enkurstieņi, lai nodrošinātu aizsardzības sistēmas stabilitāti. Atsevišķos gadījumos aizsargvirsmas nostiprināšanai tiek izmantoti arī ģeotekstila maisi, kas pildīti ar smagu javu, un aizsargkonstrukcijas spraugās tiek ievietotas zāles sēklas, lai kultivētu veģetāciju un novērstu augsnes eroziju.