А. Равал,… С.К. Ананд, в Справочнике по техническому текстилю (второе издание), 2016 г.

4.4 Производство геотекстиля

Большинство геотекстилей производится с использованием классических или традиционных технологий изготовления тканей. Производственные процессы для производства геотекстиля можно в целом разделить на две категории: (1) классический и (2) специальный геотекстиль.11 В классическом геотекстиле продукты текстильной промышленности, такие как тканые, трикотажные, нетканые материалы и т. д. , тогда как специальный геотекстиль, хотя и имеет сходство с классическим геотекстилем, не является прямым продуктом текстильной технологии, т. е. лямки, маты, сетки. Типовая классификация производства геотекстиля изображена на рис. 4.6.11.

Войдите, чтобы скачать полноразмерное изображение

Рис. 4.6. Производство геотекстиля.11 Продукция строчными буквами; процессы пишутся заглавными буквами. В настоящее время используется весь специальный геотекстиль. Примечания: слово «прядение» имеет два значения: экструзия через фильеру для изготовления нити и изготовление пряжи из штапельного волокна; bполоски могут быть изготовлены с использованием любого подходящего процесса, такого как экструзия, каландрирование, ткачество, пряжа, покрытие ткани и т. д.; cнекоторые классические геотекстили (указанные) используются больше других; dгофрированные, вафельные или ячеистые структуры обычно не используются отдельно; они используются для изготовления композитного геотекстиля.

Классический геотекстиль изготавливается в два этапа: производство волокон, филаментов, щелевых пленок (лент) или пряжи с последующим преобразованием этих составляющих материалов в ткань. Составляющие материалы, необходимые для производства геотекстиля, производятся с использованием различных технологий, как описано ниже.11

Нити. Нити производятся различными методами экструзии, т.е. влажной, сухой и расплавленной. Экструзия расплава используется для полимеров, таких как полиэстер и полипропилен, которые широко используются для производства геотекстиля на основе синтетических волокон. Здесь расплавленные полимеры выдавливаются через фильеры или головки, а затем вытягиваются вдоль оси нити, так что ориентация молекул вдоль нити улучшается, что приводит к более высоким свойствам при растяжении. Когда несколько нитей экструдируются одновременно через фильеру, это известно как многоволоконная пряжа.

Короткие (штапельные) волокна. Нити нарезаются на короткие отрезки длиной от 2 до 10 см, которые называются штапельными волокнами. Затем эти штапельные волокна скручивают вместе, образуя пряжу.

Щелевые пленки. Пленки производятся методом экструзии расплава с использованием щелевых головок, которые затем разрезаются острыми лезвиями. Эти пленки могут быть дополнительно фибриллированы и разорваны на волокнистые нити, известные как фибриллированные нити.

Вышеупомянутые линейные элементы, а именно нити, волокна, щелевидные пленки или нити, могут быть преобразованы в несколько типов классического геотекстиля, как кратко обсуждается ниже.

Тканый геотекстиль . Ткань состоит из двух наборов ортогонально переплетенных нитей или нитей из штапельного волокна. Рисунок или узор переплетения определяется способом переплетения нитей или нитей. Нити или нити, расположенные в продольном и поперечном направлениях, известны как основа и уток соответственно. Ожидается, что моноволоконные и щелевидные тканые геотекстили будут тоньше по сравнению с мультифиламентными, прядильными и фибриллированными ткаными геотекстилями .

Нетканый геотекстиль. Нетканые материалы определяются как лист, полотно или прочес из направленно или беспорядочно ориентированных волокон/нитей, связанных либо трением, и/или когезией, и/или адгезией. В целом формирование нетканого материала можно рассматривать как двухэтапный процесс: формирование полотна (выравнивание волокон с определенными ориентационными характеристиками) и соединение этих волокон механическими, термическими или химическими средствами.16 Этот двухэтапный процесс сформировал классификацию нетканых структур, т.е. кардочесание, воздушная укладка, спанлейд, мельтблаун, иглопробивание, гидропереплетение, склеивание, термическое скрепление, скрепление стежком и т. д. Некоторые из важных процессов, которые используются для производства нетканого геотекстиля, обсуждаются ниже.

●Спиннинг. Этот процесс включает в себя различные этапы, например экструзию нити, вытягивание, укладку и склеивание. Первые два этапа можно легко представить из типичного процесса экструзии расплава. Последние этапы включают укладку нитей случайным образом на конвейерную ленту. Следует отметить, что нетканые материалы спанлейд, как правило, самосклеиваются, но, кроме того, они могут быть скреплены с помощью термических, химических или механических средств для улучшения их механических свойств.

●Химическая связь. Связующее, такое как клей, каучук, казеин, латекс, производное целлюлозы или синтетическая смола, используется для соединения нитей или коротких волокон вместе, и эти материалы известны как нетканые геотекстили с химическим или клеевым соединением.

●Механическое склеивание. Это можно разделить на две категории: иглопробивание и гидрозапутывание. Иглопробивание — это физический метод механического соединения волокнистых полотен с помощью зазубренных игл для переориентации некоторых волокон с горизонтального на вертикальное направление. В технике гидропереплетения вместо механических игл используются несколько рядов водяных струй под высоким давлением для переориентации и запутывания рыхлого массива волокон в самоблокирующиеся и связные структуры ткани. Следует отметить, что значительная часть иглопробивных нетканых материалов используется для геотекстиля.

●Термосклеивание. Эти ткани изготавливаются путем приложения тепловой или тепловой энергии к термопластическому компоненту, присутствующему в волокнистом полотне, и полимер течет за счет поверхностного натяжения и капиллярного действия для образования необходимого количества связей в областях пересечения волокон.17 В основном это классифицируется. на две категории: воздушное соединение и календарирование. При воздушном склеивании волокнистое полотно пропускают в нагретую воздушную камеру (печь) для формирования соединений в местах пересечения волокон. Каланирование включает прохождение волокнистого полотна через пару нагретых валков, которые создают высокое давление и температуру для расплавления термопластичных волокон.

Вязаный геотекстиль. Они производятся путем переплетения ряда петель нитей или пряжи, чтобы сформировать плоскую структуру. Петли в трикотажной структуре переплетены по-разному, подобно рисункам переплетения в тканых тканях.

Плетеный геотекстиль. Плетение обычно используется для производства узких веревкообразных материалов путем переплетения по диагонали трех или более нитей нитей или пряжи. Топология переплетений прядей в плетеных структурах аналогична топологии тканых структур. Следовательно, обычная саржа, саржа 2/2 и саржа 3/3 аналогичны ромбовидным, обычным и плетеным структурам соответственно. Кроме того, плетеные конструкции можно разделить на двухосные и трехосные; оба имеют два набора прядей плетения, каждая прядь выровнена в направлении смещения, но последние также имеют дополнительный набор прядей, выровненных параллельно оси плетения.18

Производство специального геотекстиля также кратко обсуждается ниже.12

лямки. Они изготавливаются из полос средней ширины и аналогичны грубым тканым щелевидным пленочным тканям.

Маты. Их изготавливают из грубых и жестких нитей, имеющих извилистую форму, аналогичную формам открытых нетканых материалов.

сети. Они состоят из двух наборов экструдированных нитей, выровненных в направлении смещения и соединенных в местах пересечения, обычно путем частичного расплавления одной или обеих нитей. Эти сетчатые структуры также могут быть получены с использованием процесса экструзии расплава, состоящего из вращающихся головок, которые имеют прорези на их периферии, через которые экструдируется расплавленный полимер.19

Кроме того, композитный геотекстиль также может быть изготовлен путем комбинирования нескольких из перечисленных выше продуктов. Например, сочетание нескольких слоев трикотажного/тканого/нетканого материала может быть получено с помощью сшивания, иглопробивания, термического склеивания и т. д. Точно так же маты/сетки/пластмассовые листы могут быть склеены с различными типами геотекстиля для различных инженерно-геологических работ. Приложения.

Посмотреть главуКупить книгу

Читать всю главу

URL-адрес: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9781782424659000045.

Методы определения структуры, свойств и характеристик нетканого материала.

Н. Мао, Достижения в области технических нетканых материалов, 2016 г.

6.4.2 Нетканый геотекстиль

Нетканый геотекстиль представляет собой водопроницаемый геосинтетический материал161, изготовленный из нетканых материалов, используемых с почвой, камнем или другим геотехническим материалом в качестве неотъемлемой части проекта, сооружения или системы гражданского строительства. Они часто изготавливаются из синтетических полимеров, таких как полипропилен, полиэтилен, полиамид и полиэстер, а также натуральных волокон, таких как джут, сизаль и кокосовое волокно. Европейские стандарты (EN) в отношении технических характеристик и требований к характеристикам геотекстиля в 11 областях применения (дороги и другие зоны с интенсивным движением,162 железные дороги,163 земляные работы, фундамент и подпорные стены,164 дренажные системы,165 борьба с эрозией,166 водохранилища и плотины,167 каналы,168 туннели и подземные сооружения,169 захоронение твердых отходов,170 изоляция жидких отходов,171 и армирование асфальта172). Их основные функции включают фильтрацию (для предотвращения миграции почвы в соседний материал, такой как дренажный заполнитель, при этом позволяя воде течь через систему), дренаж (чтобы вода могла стекать из или через малопроницаемые почвы), разделение (чтобы разделение двух разнородных материалов и предотвращение их смешивания), армирование (для увеличения прочности почвы на сдвиг) и контроль эрозии (для сведения к минимуму движения частиц почвы из-за потока воды). Поэтому существует ряд стандартных методов испытаний, определенных в международных и национальных стандартах для характеристики его свойств в отношении этих пяти аспектов производительности. дренаж (чтобы позволить воде стекать из или через грунты с низкой проницаемостью), разделение (для разделения двух разнородных материалов и предотвращения их смешивания), армирование (для увеличения прочности на сдвиг грунтов) и контроль эрозии (для сведения к минимуму перемещения частицы почвы из-за потока воды). Поэтому существует ряд стандартных методов испытаний, определенных в международных и национальных стандартах для характеристики его свойств в отношении этих пяти аспектов производительности. дренаж (чтобы позволить воде стекать из или через грунты с низкой проницаемостью), разделение (для разделения двух разнородных материалов и предотвращения их смешивания), армирование (для увеличения прочности на сдвиг грунтов) и контроль эрозии (для сведения к минимуму перемещения частицы почвы из-за потока воды). Поэтому существует ряд стандартных методов испытаний, определенных в международных и национальных стандартах для характеристики его свойств в отношении этих пяти аспектов производительности.

Некоторые из свойств геотекстиля (H-свойства), которые непосредственно связаны с функциями и не зависят от применения, устанавливаются Мандатами M/107 и M/386 Европейской комиссии для целей регулирования, а некоторые являются добровольными. природа для использования во всех условиях использования (А-свойства), а остальные свойства – в некоторых условиях использования (S-свойства). H-свойства включают прочность на растяжение173 и относительное удлинение (при разрыве),173 сопротивление статическому проколу (California Bearing Ratio (CBR))174,175 динамическое сопротивление перфорации,176 водопроницаемость (перпендикулярно плоскости),177,178 характерный размер отверстия,179,180 поток воды. грузоподъемность (в самолете)181,182 и различную долговечность183–189 для различных применений. А- и S-свойства (например, прочность на растяжение швов и стыков, 190 ползучесть при растяжении и сжатии191,192 истирание,193 повреждение во время установки,194–196 и трение197) могут различаться в зависимости от области применения и фактических условий использования, которые указаны в отдельных стандартах. Также включены общие положения по опасным веществам и поведению при пожаре (для туннелей и удаления отходов).

Существуют также другие методы испытаний, разработанные специально для нетканых геотекстилей некоторыми исследовательскими институтами и промышленными ассоциациями.198 EDANA и INDA опубликовали набор согласованных стандартов испытаний для характеристики структуры и свойств нетканых геотекстилей;199 удалены из его последних методов испытаний NWSP.200

Выбор методов характеризации зависит от требований применения геотекстиля. Интерпретация значения результатов, полученных для конкретных характеристик и свойств геотекстиля, зависит от используемых методов испытаний и условий их испытаний. Например, размеры пор в геотекстиле можно охарактеризовать с помощью метода определения точки пузырька29, а распределение пор по размерам — с помощью метода капиллярного потока201, методов сухого и мокрого просеивания (AOS)179,180, и значения полученных размеров пор значительно различаются по смыслу. Другим примером является прочность геотекстиля на растяжение; Существует три стандартных метода испытаний геотекстиля на растяжение: испытание на растяжение при отрыве (ASTM D4632), испытание на растяжение по всей ширине173 и испытание на ползучесть при растяжении. 191 Хотя все эти три испытания на прочность на растяжение обеспечивают показатель предела прочности образца при разрушении, их процедуры испытаний различаются по скорости, необходимой для выполнения каждого испытания, размеру образца ткани и характеристике зажима, а также форме результатов испытаний. . Как испытание на захват, так и испытание по ширине характеризуют краткосрочные свойства геотекстиля на растяжение, в то время как испытания на ползучесть и разрыв при растяжении характеризуют свойства геотекстиля на растяжение при долговременной длительной нагрузке и деформации. При испытании на растяжение захватом каждый образец зажимается 1-дюймовыми губками в центре ширины и вытягивается с большей скоростью, а результаты испытаний выражаются в единицах общей силы разрыва (Ньютон), а не в единицах нагрузки на единицу. ширина. Таким образом, это отличный тест на прочность индекса для проверки качества и согласованности продуктов в соответствии со спецификациями производителя. Напротив, каждый образец в испытании на растяжение по всей ширине захватывается по всей его ширине и вытягивается с меньшей скоростью, таким образом, это обеспечивает лучшее измерение истинной прочности на растяжение втканый геотекстиль . В отличие от испытания на растяжение с захватом, результаты прочности по широкой ширине выражаются в виде силы разрыва на единицу ширины, и можно получить модуль Юнга. Однако, поскольку испытываемый образец не ограничен, как это было бы при его конечном использовании, это испытание не дает истинного расчетного значения для нетканого геотекстиля. Испытания на ползучесть при растяжении проводятся путем выдерживания нагрузки на испытуемый образец по всей его ширине до 10 000 ч (417 сут); контролируют деформацию ползучести или удлинение (деформацию) образца в течение периода испытаний и определяют время до разрушения при различных уровнях нагрузки или уровень нагрузки, который вызовет разрыв в данный момент времени.

Для коммерческих геотекстильных изделий не только выбранные методы характеристики имеют решающее значение для их рабочих характеристик, но также надежность и воспроизводимость измеренных свойств имеют решающее значение для обеспечения их качества. Таким образом, статистические значения измеренных свойств и характеристик геотекстиля больших партий, такие как минимальные средние значения прокатки (MARV) и типичные значения, обычно требуются для определенных ключевых свойств партии нетканого геотекстиля;202 оба термина определены основано на предположении, что полученные данные статистически находятся в нормальном распределении.

MARV для геотекстиля определяется как инструмент контроля качества производства, который позволяет производителям устанавливать опубликованные значения, чтобы пользователь/покупатель имел 97,5% уверенность в том, что рассматриваемое свойство будет соответствовать опубликованным значениям.202 Типичная стоимость геотекстильного продукта – это среднее значение средних значений тестовой выборки, и оно определяется как инструмент контроля качества производства, позволяющий производителям устанавливать опубликованные значения, чтобы пользователь/покупатель имел 50-процентную уверенность в том, что рассматриваемое свойство будет соответствовать опубликованным значениям.202

Посмотреть главуКупить книгу

Читать всю главу

URL-адрес: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780081005750000061.

Разработки в области нетканых материалов в качестве геотекстиля

Дж. Р. Аджмери, К. Дж. Аджмери, в Достижениях в области технических нетканых материалов, 2016 г.

12.2.3 Химическая связь

Химическое скрепление является третьим методом, используемым для склеивания нетканых геотекстилей. Химическое связующее, такое как акриловая смола, может быть нанесено путем полного погружения или распыления. После нанесения связующего полотно пропускают через печь или горячие ролики для отверждения химической связи.

В другом методе химической связи используется газообразный хлористый водород. В этом процессе газ проходит по волокнам полотна, которые удерживаются в тесном контакте за счет натяжения. Газ разрывает водородные связи между полимерной цепью и образует комплекс с амидной группой. При десорбции происходит обратный процесс и образуются новые водородные связи между полимерными цепями в разных волокнах. Химическое соединение часто происходит после иглопробивного или термического соединения (Bhatia & Smith, 1996).

Посмотреть главуКупить книгу

Читать всю главу

URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780081005750000127

Дренаж для мелкозаглубленных фундаментов

Ruwan Rajapakse PE, CCM, CCE, AVS, в книге «Геотехнические инженерные расчеты и эмпирические правила» (второе издание), 2016 г.

15.6.3 Гранулированные дрены, обернутые геотекстилем (глинистые окружающие грунты)

Теория:

Для связных грунтов направление потока не имеет значения, так как течение не такое быстрое, как в песчаных грунтах. Большинство инженеров предпочитают использовать нетканый геотекстиль для связных грунтов.

Пример проекта 15.4

Разработайте гранулированный дренажный фильтр, обернутый геотекстилем, для связного грунта с D50 = 0,01 мм.

Решение

Шаг 1:

H50 (геотекстиль) < (от 25 до 37) × D50 (почва) (односторонний и двусторонний поток для глинистых почв)

(Цичер, 1975)

•Уравнение на шаге 1 справедливо для связных окружающих грунтов при любом типе течения.

H50 (геотекстиль) < (от 25 до 37) × 0,01 мм

Так как D50 равен 0,01 мм, H50 должен быть между 0,25 мм и 0,37 мм.

Следовательно, выберите геотекстиль с размером H50, равным 0,30 мм.

Посмотреть главуКупить книгу

Читать всю главу

URL-адрес: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128046982000155.

Использование геосинтетики в качестве фильтров в гражданском строительстве

Фаннин Дж. , Геосинтетика в гражданском строительстве, 2007 г.

Размер пор

Геотекстиль демонстрирует распределение отверстий по размеру пор, при этом изменение размера в значительной степени определяется свойствами полимерной нити и производственным процессом. В отличие от нетканого геотекстиля, см. рис. 6.4 (а), который имеет широкий диапазон размеров отверстий, тканый геотекстиль, как правило, имеет узкий диапазон относительно больших отверстий, см. рис. 6.4 (б). Характерный размер раскрытия ткани устанавливают косвенным путем, как правило, путем просеивания через образец геотекстиля градации стеклянного баллотина или песка и последующего определения кривой гранулометрического состава фракции, проходящей через ткань под заданным нарушение. Возмущающее действие обычно включает либо сухое встряхивание, либо гидродинамическую промывку. Характерный размер отверстия, например O95 (мкм),

Войдите, чтобы скачать полноразмерное изображение

6.4. Размеры пор (а) иглопробивного нетканого геотекстиля: (б) тканого геотекстиля.

Посмотреть главуКупить книгу

Читать всю главу

URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9781855736078500060

Многофункциональное использование геосинтетических материалов в гражданском строительстве

JonesC.JFP, Геосинтетика в гражданском строительстве, 2007 г.

5.2.2 Комбинированное армирование и дренаж

Проектирование усиленных откосов связано с обеспечением достаточного запаса прочности по прочности и контролем осадок до допустимых пределов. В традиционных методах проектирования и строительства используются гранулированные материалы из-за их высокой прочности на сдвиг и хороших дренажных свойств. Исследования и многолетний опыт показали, что связные грунты можно использовать при строительстве укрепленных склонов, если обеспечена адекватная дренажная система.

Когда загружаются низкопроницаемые наполнители, может создаваться избыточное поровое давление воды. Это может привести к снижению доступной прочности на сдвиг когезионной засыпки, а также к уменьшению связи между грунтом и армированием, что потребует дополнительного армирования для обеспечения достаточной длины связи. Рассеивание избыточного порового давления воды приводит к консолидации и оседанию армированной конструкции, что может привести к недопустимым прогибам забоя.

Величина избыточного порового давления воды на склоне зависит как от приложенной нагрузки, так и от способности дренажной системы рассеивать избыточное поровое давление воды. В основании склона без дренажа может образоваться большое избыточное поровое давление воды. Если обеспечен дренаж и полное рассеивание избыточного порового давления воды перед строительством следующего слоя, избыточное поровое давление воды в готовой конструкции будет лишь частью того, что в противном случае присутствует.

Идеальный армирующий материал для связных грунтов требует дренажных характеристик нетканого геотекстиля и прочности более жестких или прочных армирующих геосинтетических материалов . В качестве альтернативы можно комбинировать существующие материалы (например, используя нетканый дренажный геотекстиль вместе с армирующей георешеткой).

Heshmati (1993) изучил влияние сочетания дренажного материала с армирующей сеткой в ​​глинистой почве. Он пришел к выводу, что дренажная и армирующая функции одинаково важны для создания стабильной и эффективной конструкции. Важным наблюдением было то, что метод, используемый для объединения дренажной и армирующей функций, имеет решающее значение. Простое размещение геотекстильного дренажа в сочетании с армированием георешеткой может привести к снижению прочности, поскольку наличие дренажного слоя может смазывать поверхность армирования. Существенным требованием является то, что совмещенные функции армирования и дренажа должны быть выполнены как единое целое.

Был разработан инновационный геосинтетический материал, который соответствует выводам Хешмати относительно армирующего материала, также обеспечивающего дренаж. Многофункциональный геосинтетический материал состоит из высокопрочного полиэстера, заключенного в полиэтиленовую оболочку. Оболочка не только защищает несущие элементы, но и сохраняет форму изделия, профилированного для обеспечения дренажного канала с одной стороны. Профилированная полоса имеет термоскрепленную нетканую геотекстильную полосу, приклеенную к буртикам дренажного канала, выполняющую функцию фильтра. Геотекстиль позволяет рассеивать избыточное поровое давление воды, сохраняя при этом связный грунт (рис. 5.1). Подтверждение эффективности комбинированного армирующего и дренажного материала из георешетки было предоставлено Kempton et al. (2000), которые определили следующее.

Войдите, чтобы скачать полноразмерное изображение

5.1. Интегральный дренаж и армирование.

1.Эффективность рассеивания избыточного порового давления воды при различных ограничивающих напряжениях.

2.опротивление вытягиванию многофункционального материала по сравнению с обычной георешеткой аналогичной конструкции, но без дренажного компонента.

3.Горизонтальные характеристики потока материала при различных гидравлических градиентах и ​​ограничивающих давлениях.

4.Подходящие параметры для использования при проектировании устройства крутых откосов с использованием связных насыпей.

Результаты испытаний показывают, что поровое давление воды снижается до 20% от приложенного давления в течение 36–42 часов при всестороннем давлении как 50, так и 100 кПа. Не наблюдалось заметной разницы в значениях порового давления воды, измеренного над и под испытательным образцом, даже несмотря на то, что дренажный канал находился только на одной стороне комбинированного армирующего и дренажного материала.

Испытания на выдергивание комбинированного материала и традиционной георешетки без дренажного элемента проводились после частичного и полного сброса избыточного порового давления воды (рис. 5.2). Улучшение сопротивления выдергиванию объясняется быстрым рассеиванием избыточного порового давления воды в непосредственной близости от композитного материала, что способствует раннему развитию связи между арматурой и грунтом. Полное рассеивание избыточного порового давления воды предполагается, когда поровое давление воды достигает 10% от приложенного давления вскрышных пород в непосредственной близости от композитного материала.

Войдите, чтобы скачать полноразмерное изображение

5.2. Результаты извлечения для новой геосинтетической и обычной георешетки без дренажного компонента после рассеивания избыточного порового давления воды в течение 12 часов (по Kempton et al., 2000).

Посмотреть главуКупить книгу

Читать всю главу

URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9781855736078500059

Использование геосинтетики в качестве разделителей в гражданском строительстве

В. Уилмерс, Геосинтетика в гражданском строительстве, 2007 г.

7.3.3 Требования к разделительным слоям

Расчет повреждающих воздействий практически невозможен; поэтому в разных странах разрабатываются индивидуальные подходы на основе опыта конкретных приложений. Намечается следующее.

Франция (AFNOR G 38-063)

Согласно AFNOR G 38-063 (Французская ассоциация нормализации, 1993 г.), недра подразделяются на три класса: грунт 1, cu > 60 кПа; почва 2 – 20 кПа < cu < 60 кПа; почва 3, cu < 20 кПа.

Заливка определяется четырьмя свойствами.

1.Проницаемость двух классов: ниже или выше kf = 1 × 10–5 м/с или 100-кратная проницаемость грунта.

2.Форма частиц двух классов: острая или круглая.

3.Размер частиц в двух классах: наибольший размер частиц меньше или больше 250 мкм.

4.Мощность первого слоя в двух классах: средний 0,30–0,50 м; мощность 0,50–1,00 м.

Геотекстиль характеризуется следующими свойствами.

1.Прочность на растяжение и деформация при растяжении.

2.Сопротивление разрыву.

3.Водопроницаемость от вертикали к плоскости.

4.Водопроницаемость в плоскости.

5.Размер открытия.

На экране для различных условий заполнения определяются требуемые свойства геотекстильных разделителей.

Германия

Для сепараторов в дорожном строительстве согласно M Geok E-StB 05 (Forschungsgesellschaft für Strassen- und Verkehrswesen, 2005a) и TL Geok E-StB 05 (Forschungsgesellschaft für Strassen- und Verkehrswesen, 2005b) засыпка характеризуется следующим.

1.Угловатость: острая или круглая

2.Размер частиц и классификация по четырем классам

3.Нагрузки при установке и эксплуатации делятся на пять классов, определяемых глубиной колеи.

На экране эти факторы объединены, чтобы дать пять классов требований к геотекстилю. В соответствии с этим прочность геотекстиля характеризуется пятью классами в зависимости от прочности и массы на единицу площади. Прочность нетканых геотекстилей измеряется статическим испытанием на прокол CBR (EN ISO 12236), тканых геотекстилей – испытанием на растяжение.

Гидравлические свойства следующие.

1.Проницаемость: kV > 1 × 10–4 м/с и kV > kf грунта.

2.Размер отверстия O90; для нетканого геотекстиля 0,06 мм < O90 < 0,20 мм и для тканого геотекстиля 0,06 мм < O90 < 0,40 мм.

Для разделителей между защитными слоями и мелкозернистыми грунтами на железнодорожных путях компания German Rail разработала специальные требования (Eisenbahn-Bundesamt, 2003) (см. Таблицу 7.2).

Скандинавские страны (НорГеоСпец, 2002 г.)

Согласно NorGeoSpec, 2002 (Stiftelsen for Industriell og Teknisk Forskning, 2002), пять профилей спецификаций основаны на следующем.

1.Грунтовые условия (два класса), определяемые по прочности на сдвиг cu.

2.Строительные условия (два класса), основанные на дорожном движении, угловатости насыпного материала, размерах частиц или камней и толщине слоя.

3.Используемый трафик (два класса), автомобилей в сутки.

4.Максимальный размер зерна и классификация (четыре класса).

Для пяти профилей спецификации требования к характеристикам геотекстиля приведены для следующих.

1.Прочность на растяжение и деформация.

2.Диаметр падения конуса.

3.Энергетический индекс (произведение максимальной прочности на растяжение на деформацию при максимальной прочности, деленное на два).

4.Индекс скорости потока воды.

5.Характерный размер отверстия O90 (0,15 мм или 0,20 мм).

6.Допустимые допуски по массе на единицу площади и статической прочности на прокол (CBR).

Швейцария (SN 640 552a)

Согласно SN 640 552a (Vereinigung Schweizer Strassenfachleute, 1997) засыпка характеризуется угловатостью и размером частиц, а также классификацией частиц по трем классам. Несущая способность грунта делится на пять классов по значению CBR или испытанию на несущую способность, а транспортная нагрузка на два класса по добавлению осевых нагрузок в течение периода использования. Для трех толщин несущих слоев требования к геотекстилю определяются по силе растяжения и относительному удлинению. Гидравлические свойства следующие.

1.Проницаемость: четыре класса от kG > 1 × 10–4 м/с до kG > 1 × 10–6 м/с по отношению к грунту.

2.Размер отверстия Ow для нетканого геотекстиля : четыре класса, 0,05 мм < Ow < 0,20 мм, до 0,05 мм < Ow < 0,50 мм по отношению к почве.

Великобритания

При строительстве дорог предъявляются следующие требования (Агентство автомобильных дорог, 2001a, 2001b). Растягивающая нагрузка определяется заказчиком. Водопроницаемость под прямым углом к ​​его главной плоскости должна быть не менее 10 л/м2·с при постоянном напоре воды 100 мм, а раскрытие пор должно быть таким, чтобы среднее раскрытие O90 составляло от 100 до 300 мкм.

British Rail (1996) предъявляет следующие требования к разделительным слоям. Минимальная разрывная нагрузка при растяжении должна составлять 10 кН/м, а сопротивление проколу CBR должно быть более 3000 Н при смещении менее 60 мм. Водопроницаемость должна быть не менее 10 л/м2·с при постоянном напоре воды 100 мм и раскрытии пор таким образом, чтобы среднее раскрытие O90 составляло от 30 до 85 мкм.

Посмотреть главуКупить книгу

Читать всю главу

URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9781855736078500072

Материальные свойства геосинтетики

С. В. Перкинс, Геосинтетика в гражданском строительстве, 2007 г.

2.2 Физические свойства

Физические свойства геосинтетических материалов являются основными свойствами, связанными с составом материалов, используемых для изготовления геосинтетических материалов, и включают тип структуры, удельный вес, массу на единицу площади, толщину и жесткость. Тип структуры геосинтетика описывает физический состав геосинтетика, полученный в результате процесса, используемого для производства материала. Структура геосинтетического материала часто определяет область применения, для которой подходит материал. Например, одноосная георешетка.подходит для применений, где ожидается нагрузка в одном основном направлении материала, например, на длинном склоне или в подпорной стене. Геосинтетическая структура чаще всего описывается для георешеток. Структура георешеток имеет наибольшее значение, связанная с производственным процессом, используемым для формирования соединений георешетки, включая, например, тканые, интегральные и сварные соединения. Структура также может быть описана для геотекстиля, где два основных типа структуры включают тканый и нетканый геотекстиль .

Удельный вес геосинтетика измеряется на основном полимерном материале или материалах, используемых для формирования геосинтетика. Удельный вес обычно определяется как отношение удельного объемного веса материала к весу дистиллированной, деаэрированной воды при стандартной температуре. Диапазоны значений удельного веса обычно используемых геосинтетических полимеров перечислены в таблице 2.1. Удельный вес геосинтетического полимера важен в тех случаях, когда геосинтетический материал будет помещен под воду, где полимеры со значениями удельного веса меньше единицы потребуют утяжеления, чтобы погрузить материал в нужное положение.

Таблица 2.1. Удельный вес обычных геосинтетических полимеров

полимерУдельный вес
Полиамид1.05–1.14
Полиэстер1.22–1.38
полиэтилен0.90–0.96
Полипропилен0.91

Масса на единицу площади описывает массу (обычно в граммах) материала на единицу площади (обычно в квадратных метрах) и должна измеряться без приложения к материалу натяжения. Типичные значения для геотекстиля находятся в пределах от 130 до 700 г/м2, а для георешеток — от 200 до 1000 г/м2.

Толщина геосинтетика измеряется как расстояние между крайней верхней и нижней поверхностями материала. Для геотекстиля это расстояние измеряется при приложении к материалу заданного давления. Толщина геотекстиля колеблется от 0,25 до 7,5 мм. Толщина обычных геомембран, используемых сегодня, составляет 0,5 мм.

Физическое свойство жесткости относится к гибкости материала и не является описанием механического свойства жесткости, которое описывает модуль нагрузки-деформации материала. Гибкость геосинтетика определяется тем, что он позволяет материалу изгибаться под собственным весом, когда он скользит по краю стола. Свойства жесткости на изгиб или жесткости описывают способность материала обеспечивать подходящую рабочую платформу во время установки и являются важным свойством, когда установка выполняется на участках с мягким грунтом.

Посмотреть главуКупить книгу

Читать всю главу

URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9781855736078500023

Австралийский взгляд на модернизацию железнодорожных путей с использованием геосинтетических материалов и амортизаторов

Буддхима Индраратна, Санджай Нимбалкар, в «Историях благоустройства земли», 2015 г.

20.2 Полевое исследование в Bulli

20.2.1 Геология площадки и строительство путей

Было проведено исследование участка для изучения состояния подповерхностных профилей; земляное полотно состояло из жесткой переуплотненной илистой глины, а коренная порода представляла собой сильно выветрившийся песчаник с прочностью от низкой до средней (Чоудхури, 2006).

Участок пути с инструментами располагался между двумя стрелочными переводами в Булли, части пути южного побережья Сиднейского поезда, как показано на рис. 20.1 (а). Инструментированный участок пути имел длину 60 м и был разделен на четыре равных участка (рис. 20.1(б)). Свежий балласт толщиной 300 мм использовался на секциях 1 и 2, а переработанный балласт такой же толщины — на секциях 3 и 4 соответственно. Поверх подбалласта толщиной 150 мм на секциях 2 и 3 уложен слой геокомпозита (рис. 20.2).

Войдите, чтобы скачать полноразмерное изображение

Рисунок 20.1. (а) Расположение экспериментальных участков трассы Булли. (b) Подробная информация об инструментированном треке в Bulli.

Войдите, чтобы скачать полноразмерное изображение

Рисунок 20.2. Укладка геокомпозита поверх подбалласта.

20.2.2 Спецификации материалов

Градация частиц свежего балласта соответствовала Техническим спецификациям Корпорации железнодорожной инфраструктуры (RIC, 2001). Переработанный балласт был получен из складских запасов отвала на заводе по переработке отходов, построенном по заказу Sydney Trains на верфи Чуллора недалеко от Сиднея. Подбалласт представлял собой смесь песка и гравия. Распределение размеров частиц свежего балласта, переработанного балласта и подбалластных материалов показано на рис. 20.3. В Таблице 20.1 показаны характеристики размера зерна этих материалов, используемых на объекте (Indraratna et al., 2010).

Войдите, чтобы скачать полноразмерное изображение

Рисунок 20.3. Гранулометрический состав свежего балласта, переработанного балласта и суббалласта.

(Источник: данные Indraratna et al. (2010)).

Таблица 20.1. Гранулометрические характеристики балласта и суббалласта

Материалdmax (mm)dmin (mm)d50 (mm)CuCc
Свежий балласт7519351.51
Переработанный балласт759.5381.81
Подбалласт (песчано-гравийный)190.050.265.01.2

Источник: данные Indraratna et al. (2010).

Слой геокомпозита состоял из двухосной геосетки, уложенной поверх слоя нетканого полипропиленового геотекстиля. Крупномасштабные трехосные испытания показали, что геокомпозитный слой (сочетание георешетки и нетканого геотекстиля) стабилизировал балласт намного лучше, чем георешетка и геотекстиль (Индраратна и Салим, 2003; Индраратна и Нимбалкар, 2013). Поэтому в этом полевом испытании использовалась комбинация георешетки и геотекстиля. В геокомпозите двухосная георешетка обеспечивает прочное сцепление с угловатыми частицами балласта, что улучшает фрикционные характеристики, тогда как нетканый геотекстиль предотвращает засорение слоя балласта мелкими частицами грунта и обеспечивает частичный дренаж в плоскости. Технические характеристики геосинтетического материала, используемого на этом участке, приведены в таблице 20.2. Значения указаны как MD и TD; где MD — машинное направление (продольное относительно валка), а TD — поперечное направление (поперек валка).

Таблица 20.2. Механические свойства геокомпозита, использованного при полевых испытаниях

ТипГеокомпозит
Двухосная георешеткаНетканый геотекстиль
НаправлениеMDTDMDTD
Пиковая прочность на растяжение (kN/m)3030––
Напряжение при разрыве (%)11101010
Размер апертуры (mm)4027––
Толщина (mm)22
Масса на единицу площади (g/m2)420140

20.2.3 Инструменты трека

Работа экспериментальной секции контролировалась с помощью ряда сложного оборудования. Деформацию балласта измеряли с помощью осадных колышков и датчиков бокового смещения. Использование датчиков смещения является общепринятой практикой измерения вертикального смещения (Grabe and Clayton, 2003). В этом полевом испытании они использовались для измерения горизонтального движения гусеницы. Эти преобразователи были помещены внутри двух трубок длиной 2,5 м, которые могут скользить друг по другу, и снабжены 100-мм квадратными торцевыми крышками в качестве анкеров. Осадочные штифты представляли собой торцевые пластины площадью 100 мм и толщиной 6 мм, прикрепленные к цилиндрическим стержням диаметром 10 мм. Осадочные штифты и датчики перемещений были установлены выше и ниже балластного слоя, как показано на рис. 20.4.

Войдите, чтобы скачать полноразмерное изображение

Рисунок 20.4. Установка осадочных колышков и датчиков перемещений на экспериментальных участках пути в Bulli.

Вертикальные и горизонтальные напряжения, возникающие в основании пути, измерялись быстродействующими ячейками давления грунта, содержащими датчики полупроводникового типа. Эти датчики давления грунта были размещены в слое пути, как показано на рис. 20.5.

Войдите, чтобы скачать полноразмерное изображение

Рисунок 20.5. Установка датчиков давления для измерения напряжений в пути.

20.2.4 Измерения пути

Общий грузопоток составил 90 миллионов брутто-тонн (MGT) за период полевых измерений. Пассажирские и грузовые перевозки осуществлялись четырехосными поездами с грузоподъемностью 20,5 и 25 тонн соответственно. Данные с датчиков давления и датчиков смещения были получены с помощью мобильного блока сбора данных (DAQ) с частотой 40 Гц. Деформация балласта измерялась в полевых условиях в зависимости от времени с использованием простых методов съемки. Соотношение между годовым железнодорожным движением в MGT и нагрузкой на ось (At) использовалось для определения количества циклов нагрузки (Selig and Waters, 1994):

(20.1) N t = 10 6 A t × N c

где

Nt = количество циклов нагрузки на MGT

At = нагрузка на ось в тоннах

Nc = количество осей на цикл нагрузки

Результаты были нанесены на график в зависимости от времени и количества циклов нагрузки, как описано ниже.

Вертикальная деформация

Вертикальная деформация определялась по среднему значению измерений на границах шпала-балласт и балласт-подбалласт. Вертикальные деформации были нанесены в зависимости от количества циклов нагрузки (N) на рис. 20.6.

Войдите, чтобы скачать полноразмерное изображение

Рисунок 20.6. Вертикальные деформации свежего и переработанного балласта с геокомпозитным слоем и без него.

(Источник: данные Indraratna et al. (2010)).

Как и ожидалось, в начале циклов нагружения произошла быстрая вертикальная деформация балласта, но скорость деформации снизилась до контролируемого устойчивого состояния после определенного количества повторений нагрузки (определяемой как стабильная зона). Осадка рельсового пути обычно связана с количеством циклов нагрузки полулогарифмическим соотношением (Джеффс и Марич, 1987; Индраратна и Салим, 2005). На рис. 20.7 показана осадка свежего и переработанного щебня с геосинтетиками и без них в полулогарифмическом масштабе. Осадка балласта при циклической нагрузке может быть представлена ​​простой полулогарифмической зависимостью, предложенной Индраратной и Салимом (2005):

Войдите, чтобы скачать полноразмерное изображение

Рисунок 20.7. Вертикальные деформации свежего и переработанного балласта с геокомпозитным слоем и без него в полулогарифмическом масштабе.

(20.2) SV = a + b ln N

или более сложной взаимосвязью, предложенной Индраратной и Нимбалкаром (2013):

(20.3) SV = SV 1 1 + a ′ ln N + 0,5 b ′ ln N 2

где

SV = вертикальная деформация балласта

SV1 = деформация балласта после первого цикла нагрузки

N = количество циклов нагрузки

a, a′, b и b′ = эмпирические константы, зависящие от типа балласта, типа используемого геосинтетика , начальной плотности и степени насыщения.

Переработанный балласт испытал меньшую вертикальную деформацию, чем очень однородный свежий балласт, благодаря умеренному распределению частиц по размерам. Однако свежий щебень, стабилизированный геокомпозитом, испытал наименьшую вертикальную деформацию (т.е. сокращение на 33% по сравнению с уменьшением на 9% для переработанного щебня). Это может быть связано с тем фактом, что угловатые частицы свежего балласта с высоким коэффициентом трения создают прочное механическое сцепление со слоем георешетки, создавая тем самым усиленное удержание, тогда как характеристики геотекстиля в значительной степени зависят от эффекта натяжной мембраны.

Боковая деформация

При многократном нагружении балластный слой испытывает вертикальное сжатие и расширяется в двух боковых направлениях. Боковая деформация (SL) балласта определялась путем вычитания смещения границы раздела балласт-подбалласт из перемещений на границе шпала-балласт. Эти деформации (SL) нанесены в зависимости от числа циклов нагрузки (N) на рис. 20.8.

Войдите, чтобы скачать полноразмерное изображение

Рисунок 20.8. Боковые деформации свежего и переработанного балласта в нормальном масштабе.

(Источник: данные Indraratna et al. (2010)).

В балласте произошла значительная боковая деформация, при этом на всех участках наблюдались почти одинаковые тенденции изменения SL. Нелинейное изменение SL с увеличением числа циклов нагрузки становится линейным на полулогарифмическом графике (рис. 20.9) и может быть выражено функцией, аналогичной уравнению (20.2) (Индраратна и Салим, 2005 г.):

Войдите, чтобы скачать полноразмерное изображение

Рисунок 20.9. Боковые деформации свежего и переработанного балласта в полулогарифмическом масштабе.

(Источник: данные Indraratna et al. (2010)).

(20.4) SL = c + d ln N

или функцией, аналогичной уравнению (20.3) (Индраратна и Нимбалкар (2013):

(20.5) SL = SL 1 1 + c ′ ln N + 0,5 d ′ ln N 2

где

SL1 = боковая деформация балласта после первого цикла нагрузки

c, c’, d и d’ = эмпирические константы

Переработанный балласт показал меньшую боковую деформацию, потому что углы отдельных частиц ломались не так часто из-за их меньшей угловатости. Геокомпозит уменьшил поперечную деформацию свежего балласта на 49%, а переработанного балласта — на 11%. Это было связано с лучшим сцеплением свежего щебня с георешеткой (размер отверстия 40 мм × 27 мм). Полевые испытания продемонстрировали потенциальные преимущества использования геокомпозита в основании слоя балласта на пути и использования переработанного балласта средней сортности.

Вертикальные напряжения в балласте, вызванные дорожным движением

На рис. 20.10 показаны максимальные вертикальные циклические напряжения (σV), зарегистрированные в секции 1 под рельсом пассажирского поезда, движущегося со скоростью 60 км/ч, и показано, что σV значительно уменьшается с глубиной. Максимальные циклические напряжения (σV) при прохождении угольного поезда также показаны на рис. 20.10. Как и ожидалось, максимальное вертикальное циклическое напряжение (σV), измеренное в слое балласта и подбалласта, было выше для грузового поезда, работающего с углем, чем для пассажирского поезда. Таким образом, большая нагрузка на ось угольного поезда привела к более высокому σV, что привело к большей деформации и деградации балласта, что подразумевает необходимость более раннего ремонта пути.

Войдите, чтобы скачать полноразмерное изображение

Рисунок 20.10. Вертикальные циклические напряжения, измеренные под рельсами (σV) для пассажирского поезда (осевая нагрузка 20,5 т) и для угольного поезда (осевая нагрузка 25 т).

Боковые напряжения в балласте, вызванные дорожным движением

На рис. 20.11 показаны максимальные боковые циклические напряжения (σL) под рельсом от пассажирского поезда (нагрузка на ось 20,5 т) и от поезда с углем (нагрузка на ось 25 т), движущегося со скоростью 60 км/ч. Большие вертикальные напряжения и относительно небольшие боковые (ограничивающие) напряжения вызвали большие деформации сдвига в пути. Соответствующая легкость бокового растекания из-за отсутствия достаточного удержания увеличила вертикальное сжатие балластного слоя, что также подтвердили Селиг и Уотерс (1994). Более того, σL увеличивалась с увеличением числа циклов нагрузки, что еще больше ухудшало состояние основания пути, включая балласт.

Войдите, чтобы скачать полноразмерное изображение

Рисунок 20.11. Боковые циклические напряжения, измеренные под рельсами (σL) для пассажирского поезда (осевая нагрузка 20,5 т) и для угольного поезда (осевая нагрузка 25 т).

Противоударные маты можно использовать для смягчения повреждений, вызванных ударными нагрузками. Эксплуатация этих искусственных включений «в полевых условиях» описана в следующем разделе.

Посмотреть главуКупить книгу

Читать всю главу

URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780081006986000209

Армирование грунта

Анджан Патель, в «Геотехнические исследования и улучшение грунтовых условий», 2019 г.

7.2 Геосинтетические материалы

Согласно определению Американского общества испытаний и материалов (ASTM), геосинтетический материал представляет собой плоский продукт, изготовленный из полимерного материала, который используется с почвой, камнем, землей или другим геотехническим родственным материалом в качестве неотъемлемой части гражданского строительства. проекта, структуры или системы.

Геосинтетический материал может быть классифицирован как геотекстиль, геосетка, геомембрана или геокомпозит (например, геотекстиль- геосетка , геотекстиль-геосетка, геотекстиль-геомембрана, геомембрана- геосетка) ., геотекстильно-полимерные наполнители или трехмерные полимерно-ячеистые конструкции). Геотекстиль представляет собой водопроницаемые синтетические материалы, изготовленные из текстильных материалов, таких как полипропилен, полиэтилен или полиэстер. Кроме того, в зависимости от их подготовки геотекстиль может быть тканым, нетканым или трикотажным, как показано на рис. 7.2. Помимо этих традиционных форм тканого и нетканого геотекстиля, за последние несколько лет на рынке появилось множество форм геотекстиля, как показано на рис. 7.3. Геотекстиль широко применяется в дорожно-строительных и железнодорожных работах (для разделения, фильтрации, дренажа, укрепления грунтов); для борьбы с эрозией в речных каналах и прибрежных работах; в качестве фильтрующего материала для дренажа в земляных плотинах, за подпорными стенами, и в глубоких дренажных траншеях; в строительстве спортивных площадок, таких как игровые поля Caselon и газон Astro; и для борьбы с грязью в сельском хозяйстве.

Войдите, чтобы скачать полноразмерное изображение

Рис. 7.2. Тканый, нетканый и вязаный геотекстиль.

Войдите, чтобы скачать полноразмерное изображение

Рис. 7.3. Различные формы геотекстильных материалов (Франк, 2004 г.).

Георешетки в основном используются для армирования, и они свариваются из полос материала (например, полиэстера, полиэтилена или полипропилена) или изготавливаются путем пробивки отверстий в листах материала, которые затем растягиваются в сетку. Когда на георешетки укладывается засыпка, конструкция сетки фиксирует почву на месте, обеспечивая различные уровни устойчивости в зависимости от типа используемой георешетки. Геосетка может быть одноосной или двухосной, как показано на рис. 7.4, в зависимости от их прочности на растяжение в разных направлениях. Одноосная георешеткаимеет высокую прочность на растяжение в одном направлении и используется для укрепления подпорных стен, крутых склонов и дорожных насыпей, а также для устранения оползней. С другой стороны, двухосная георешетка имеет одинаковую прочность на растяжение в обоих направлениях и полезна для стабилизации дорог. Он распределяет нагрузки по большей площади, уменьшая количество отказов при перекачивании и сдвиге, максимально увеличивая несущую способность грунтового основания.

Войдите, чтобы скачать полноразмерное изображение

Рис. 7.4. Одноосные и двухосные георешетки.

Геомембраны представляют собой геосинтетические материалы с очень низкой проницаемостью, изготовленные из относительно тонких непрерывных полимерных листов (хлорсульфированного полиэтилена (ХСПЭ), полиэтилена высокой плотности (ПЭВП), полиэтилена очень низкой плотности (ПНП), поливинилхлорида (ПВХ) и др.), но они также могут быть изготовлены из пропитки геотекстиля асфальтом, эластомером или полимером. Геомембраны создают непроницаемый барьер, который удерживает загрязняющие вещества и другие опасные химические вещества, чтобы они не могли выйти и нанести ущерб окружающей среде. Геомембраны в основном используются в качестве футеровки для осадков сточных вод, для безопасного останова ядерных установок, для каналов транспортировки воды и различных отходов, в качестве вторичной герметизации подземных резервуаров хранения, в качестве покрытия полигонов ТБО, в качестве гидроизоляционной облицовки в различных сооружениях,

Геокомпозиты изготавливаются путем комбинирования различных геосинтетических материалов или путем комбинирования геосинтетических материалов с несинтетическими материалами, такими как бентонитовая глина, для оптимального решения конкретных задач в полевых условиях с минимальными затратами. Геокомпозитные материалы включают геотекстильные геосети , геотекстильные георешетки, геотекстильные геомембраны, геомембранные геосети , геосинтетические глиняные вкладыши (ГКЛ), геотекстильные полимерные сердцевины или трехмерные полимерные ячеистые структуры. Различные виды геокомпозитных материалов представлены на рис. 7.5.

Войдите, чтобы скачать полноразмерное изображение

Рис. 7.5. Различные формы геокомпозитных материалов.

Таким образом, из вышеприведенной информации можно сделать вывод, что применение геосинтетических материалов охватывает практически все виды строительных конструкций, а его основными функциями являются разделение, фильтрация, дренаж, армирование, защита и гидроизоляция. Применение геосинтетических материалов в дорожном строительстве показано на рис. 7.6.

Войдите, чтобы скачать полноразмерное изображение

Рис. 7.6. Применение геотекстиля в дорожном покрытии (Кёрнер, 1998 г.).

Когда в грунтовую массу необходимо ввести армирование, например, для подпорных стен и насыпей, очень важно добавить материал обратной засыпки (для возведения искусственных сооружений) или вставить армирующий элемент в грунтовую массу (для устойчивости и/или насыпи). или защита естественной обратной засыпки) систематически, следуя соответствующим шагам. Кроме того, необходимо предусмотреть облицовочную стену (либо мягкую, например, с растущей растительностью, либо жесткую, например, закругленного типа, габион, сборную бетонную панель или модульный бетонный блок) для устойчивости и долговечности конструкции. Следовательно, материалы обратной засыпки и облицовочная стена вместе с армирующими элементами теперь становятся неотъемлемой частью армированной стены, как показано на рис. 7.7, где в качестве облицовочной стены использовалась сборная железобетонная панель.

Войдите, чтобы скачать полноразмерное изображение

Рис. 7.7. Типичное изображение армированной подпорной стены (Holtz, 2001).

Использование геосинтетических материалов в различных строительных конструкциях и для обработки грунта чрезвычайно возросло за последние несколько десятилетий. Преимуществами использования этих материалов являются экономичность, удобство при транспортировке и монтаже, меньшие затраты на ремонт и обслуживание, предсказуемость конструкции, быстрота монтажа, применимость к широкому спектру грунтов, экономия места, улучшенные эксплуатационные характеристики и увеличенный срок службы, хорошее качество. контроль за счет однородности по своей природе, меньшей чувствительности к окружающей среде, повышенного запаса прочности и совместимости с полевыми условиями. Однако геосинтетические материалы должны соответствовать определенным требованиям и должны быть проверены и протестированы перед их использованием в полевых условиях. Требуемые свойства сведены в табл. 7.1.

Таблица 7.1. Требование к геосинтетическому материалу

СвойствоПараметры
Общие свойстваТип материала и конструкция, полимер(s), масса, толщина, размеры рулона, удельный вес, абсорбция
Свойства индексаПрочность полосы на растяжение, прочность на захват, сопротивление ползучести, прочность на изгиб, сопротивление резанию – трапециевидному разрыву, модуль сдвига, коэффициент Пуассона, прочность на разрыв, сопротивление проколу, проникновение, гибкость (прочность на изгиб)
Свойства выносливостиУстойчивость к истиранию, устойчивость к УФ-излучению, биологическая стойкость, химическая стойкость, влажная/сухая стабильность, температурная стабильность, долговечность.
Производительность – свойства почвы/тканиНапряжение-деформация, ползучесть, трение/адгезия, динамическая и циклическая нагрузка, удержание грунта, фильтрация
Гидравлические свойстваВидимый размер отверстия, процент открытой площади, пористость, проницаемость/диэлектрическая проницаемость, способность удерживать грунт, сопротивление засорению, пропускная способность в плоскости

Геосинтетические материалы нового поколения включают нановолоконные мембраны с супергидрофобностью и суперолеофильностью для селективного разделения воды и маловязкой нефти, нанокомпозитные электроформованные нановолоконные мембраны (Nanocomposite ENM) для очистки окружающей среды и фильтрации воды и т. д. Основные принципы концепции нановолокна: что при уменьшении диаметра волокна до наномасштаба удельная площадь поверхности значительно увеличивается, порядка примерно 1000 м2/г, и это уменьшение размера и увеличение площади поверхности сильно влияет на химическую/биологическую реакционную способность и электроактивность полимерных волокон.