Geosyntetické materiály - Všeobecný pojem pre syntetické materiály používané v stavebníctve

Geosyntetické materiály

------Všeobecný termín pre použité syntetické materiály

v stavebných aplikáciách

 

Geosyntetické materiály sú všeobecný pojem pre syntetické materiály používané v stavebníctve. Ako typ stavebného materiálu sa vyrába z umelo syntetizovaných polymérov (ako sú plasty, syntetické vlákna, syntetický kaučuk atď.) ako suroviny a rôzne typy výrobkov sú umiestnené vo vnútri, na povrchu alebo medzi rôznymi typmi. pôdy na posilnenie alebo ochranu pôdy.

 

Technická špecifikácia pre aplikáciu geosyntetických materiálov rozdeľuje geosyntetické materiály na geotextílie, geomembrány, geosyntetické špeciálne materiály a geosyntetické kompozitné materiály, ako aj typy ako geotextílie, sklolaminátové pletivo a geosyntetické podložky.

 

Geosyntetické materiály sú súhrnným pojmom pre rôzne výrobky vyrobené zo syntetických materiálov používaných v geotechnike a stavebníctve. Pretože sa používajú najmä v geotechnickom inžinierstve, na odlíšenie od prírodných materiálov sa nazývajú „geosyntetika“. Geosyntetické materiály boli kedysi označované ako „geotextílie“ a „geomembrány“. S potrebami inžinierstva sa stále objavujú nové druhy takýchto materiálov, ako sú geomriežky, geotextílie a geotextilné vrecia, geotextilné rohože, geotextílie, kompozitné geotextílie, bentonitové vodotesné prikrývky, kompozitné drenážne siete atď. Pôvodné názvy už nedokážu presne pokryť všetky produkty. Preto sa v nasledujúcom období označujú ako „geotextílie, geotextílie a súvisiace produkty“. Je zrejmé, že takýto názov nie je vhodný ako technický alebo akademický výraz. Preto na 5. medzinárodnej konferencii o geosyntetických materiáloch, ktorá sa konala v Singapure v roku 1994, bol názov tohto typu materiálu oficiálne určený ako „Geosyntetické materiály“. Surovinou geosyntetických materiálov je polymér. Vyrábajú sa z chemikálií extrahovaných z uhlia, ropy, zemného plynu alebo vápenca, ďalej sa spracovávajú na vlákna alebo dosky zo syntetických materiálov a nakoniec sa z nich vyrábajú rôzne produkty. Polyméry používané na výrobu geosyntetických materiálov zahŕňajú najmä polyetylén (PE), polyester (PET), polyamid (PER), polypropylén (PP) a polyvinylchlorid (PVC), chlórovaný polyetylén (CPE), polystyrén (EPS) atď.

Ďalším názvom geotextílie je geotextília. Skoré výrobky boli vzácne, čo znamená materiál podobný látke používaný pri geotechnických prácach.

 

Výrobný proces geotextílií zahŕňa najskôr spracovanie polymérnych surovín na hodváb, krátke vlákna, priadzu alebo pásy a potom výrobu plochých štruktúrovaných geotextílií. Geotextílie možno rozdeliť na tkané geotextílie a netkané geotextílie podľa spôsobu ich výroby. Textilné geotextílie sa skladajú z dvoch paralelných súprav prepletených ortogonálnych alebo diagonálnych osnovných a útkových nití. Netkané geotextílie sa vyrábajú nasmerovaním alebo náhodným usporiadaním vlákien a ich následným spracovaním. Podľa rôznych spôsobov spájania vlákien existujú tri typy spôsobov spojenia: chemické (adhezívne) spojenie, tepelné spojenie a mechanické spojenie.

 

Vynikajúce výhody geotextílií sú nízka hmotnosť, dobrá celková kontinuita (možno vyrobiť aj väčšie plochy ako celok), pohodlná konštrukcia, vysoká pevnosť v ťahu, dobrá odolnosť proti korózii a odolnosť proti mikrobiálnej erózii. Nevýhodou je, že bez špeciálnej úpravy je anti-ultrafialová schopnosť nízka. Ak je vystavený vonkajšiemu prostrediu, ľahko starne pod priamym ultrafialovým žiarením, ale ak nie je priamo vystavený, ochrana proti starnutiu a odolnosť sú stále vysoké.

 

Geomembrány možno vo všeobecnosti rozdeliť do dvoch kategórií: asfalt a polyméry (syntetické polyméry). Geomembrány obsahujúce asfalt sú prevažne kompozitné (vrátane tkaných alebo netkaných geotextílií), pričom asfalt sa používa ako zmáčacie spojivo. Polymérne geomembrány sa delia na plastové geomembrány, elastické geomembrány a kompozitné geomembrány založené na rôznych hlavných materiáloch.

 

Veľké množstvo inžinierskych postupov ukázalo, že geomembrány majú dobrú nepriepustnosť, silnú elasticitu a prispôsobivosť deformácii, môžu byť vhodné pre rôzne stavebné podmienky a pracovné namáhanie a majú dobrú odolnosť proti starnutiu. Trvanlivosť geomembrán v podvodnom a pôdnom prostredí je obzvlášť dôležitá. Geomembrány majú vynikajúce vlastnosti proti presakovaniu a vode.

 

Hustota: Hustota závisí od materiálu použitého na jej výrobu, a aj keď polyméry používané na výrobu geomembrán patria do rovnakej kategórie, často existujú významné rozdiely. Napríklad polyetylénové materiály možno klasifikovať do rôznych kategórií, ako sú ultranízka hustota, nízka hustota, stredná hustota a vysoká hustota, čo vedie k rozdielom v hustote PE geomembrán. Rozsah hustoty geomembránových polymérov je približne 0,85 mg/l až 1,50 mg/l a hustota bežne používaná v inžinierstve je vo všeobecnosti vyššia ako 0,94 mg/l.

Hrúbka: Hrúbka sa vzťahuje na vzdialenosť medzi hornou a spodnou časťou membrány pri normálnom tlaku 20 kPa. Pri hladkých geomembránach (bez razenia alebo vzorov na povrchu) je metóda merania hrúbky podobná ako pri geotextíliách, ale na meranie by sa mal použiť presnejší mikrometer. Každá vzorka by sa mala merať aspoň v troch rôznych polohách a priemerná hodnota by sa mala brať ako hrúbka PE kompozitnej geomembrány.

 

Geomriežka je hlavný geosyntetický materiál, ktorý má v porovnaní s inými geosyntetickými materiálmi jedinečný výkon a účinnosť. Geomreže sa bežne používajú ako výstužné materiály pre vystužené pôdne konštrukcie alebo kompozitné materiály. Geomreže sa delia na dva typy: sklenené vlákno a polyesterové vlákno.

 

Plasty

 

Tento typ geomriežky je polymérny sieťový materiál so štvorcovými alebo obdĺžnikovými tvarmi vytvorenými naťahovaním, ktorý možno rozdeliť na dva typy na základe rôznych smerov naťahovania počas výroby: jednosmerné naťahovanie a biaxiálne naťahovanie. Je vyrazený na polymérové ​​dosky (väčšinou vyrobené z polypropylénu alebo polyetylénu s vysokou hustotou), ktoré boli vytlačené, a potom podrobené smerovému rozťahovaniu za podmienok zahrievania.

 

Jednosmerné rozťahovacie mriežky sa vyrábajú iba rozťahovaním pozdĺž dĺžkového smeru listu, zatiaľ čo dvojosové rozťahovacie mriežky sa vyrábajú pokračovaním naťahovania jednosmernej rozťahovacej mriežky v smere kolmom na jej dĺžku.

 

V dôsledku preskupenia a orientácie polymérnych polymérov počas procesu zahrievania a predlžovania pri výrobe geomriežok sa posilňuje väzbová sila medzi molekulovými reťazcami, čím sa dosahuje cieľ zlepšenia ich pevnosti. Jeho predĺženie je len 10% až 15% pôvodnej dosky. Ak sa do geomriežky pridajú materiály proti starnutiu, ako sú sadze, bude mať lepšiu trvanlivosť, ako je odolnosť voči kyselinám, zásadám, korózii a starnutiu.

 

Trieda sklenených vlákien

 

Tento typ geomriežky je vyrobený z vysokopevnostného skleneného vlákna, niekedy v kombinácii so samolepiacim lepidlom na snímanie tlaku a povrchovou impregnáciou asfaltu, aby sa geomriežka tesne spojila s asfaltovou vozovkou. V dôsledku zvýšenej vzájomnej sily medzi pôdou a kamennými materiálmi v rámci mriežky geomriežky sa koeficient trenia medzi nimi výrazne zvyšuje (až do 0.8-1.0). Odolnosť proti vytiahnutiu geomriežky uloženej v zemine sa výrazne zvyšuje v dôsledku silného trenia a sily záberu medzi geomriežkou a zeminou, čo z nej robí dobrý výstužný materiál.

 

Geomriežka je zároveň ľahký, flexibilný materiál s plochou sieťovinou, ktorý sa dá na mieste ľahko rezať a spájať a môže sa tiež prekrývať a prekrývať. Je ľahko konštruovateľný a nevyžaduje špeciálne stavebné stroje ani profesionálny technický personál.

 

1 taška s geomembránou

 

Geomembránové vrecko je súvislý (alebo samostatný) materiál podobný vrecúšku vyrobený z dvojvrstvovej polymerizovanej tkaniny zo syntetických vlákien. Používa vysokotlakové čerpadlo na nalievanie betónu alebo malty do vreca, čím sa vytvorí doska alebo inak tvarovaná štruktúra. Bežne sa používa pri ochrane svahov alebo iných projektoch úpravy základov. Membránové vrecká sú rozdelené do dvoch kategórií na základe ich materiálov a techník spracovania: mechanické a jednoduché membránové vrecká. Mechanizované membránové vaky možno rozdeliť do troch typov na základe ich prítomnosti alebo neprítomnosti filtračných drenážnych bodov a ich tvaru po nafúknutí: filtračné membránové vaky s drenážnym bodom, membránové vaky s nefiltračným drenážnym bodovým bodom, betónové membránové vaky bez drenážneho bodu a membrány typu pántových blokov .

 

2.Geonet

 

Geonet je sieť geosyntetických materiálov s veľkými pórmi a vysokou tuhosťou v rovinnej alebo trojrozmernej štruktúre, tkaných z pásov syntetického materiálu, hrubých prameňov, alebo lisovaných syntetickou živicou. Používa sa na vystuženie mäkkých podkladových vrstiev, ochranu svahov, výsadbu trávy a ako substrát na výrobu kompozitných geotechnických materiálov.

 

3. Geosieťové rohože a geomriežkové komory

 

Geomeshové podložky a geomriežky sú trojrozmerné štruktúry špeciálne vyrobené zo syntetických materiálov. Prvý z nich je väčšinou trojrozmerná priepustná polymérna sieťovina zložená z dlhých vlákien, zatiaľ čo druhá je trojrozmerná štruktúra podobná plástu alebo mriežke zložená z geotextílií, geomriežok alebo geomembrán a pásových polymérov. Bežne sa používa na prevenciu erózie a inžinierstvo na ochranu pôdy. Geobunky s vysokou tuhosťou a kapacitou bočného zadržania sa často používajú vo vystužených vankúšových vrstvách, podložiach vozoviek alebo koľajových podložiach.

 

4. Polystyrénová pena (EPS)

 

Polystyrénová pena (EPS) je ultraľahký geosyntetický materiál vyvinutý. Vzniká pridaním penotvorného činidla do polystyrénu, predpenením na špecifikovanú hustotu a následným vysušením penových častíc v sile pred ich plnením do formy a zahriatím. EPS má výhody nízkej hmotnosti, tepelnej odolnosti, dobrého kompresného výkonu, nízkej absorpcie vody a dobrých samonosných vlastností a bežne sa používa ako výplň pre železničné násypy.

 

Geotextílie, geomembrány, geomreže a určité špeciálne geosyntetické materiály vznikajú spojením dvoch alebo viacerých materiálov za vzniku geosyntetických materiálov. Geokompozitné materiály môžu kombinovať vlastnosti rôznych materiálov, aby lepšie vyhovovali potrebám konkrétneho inžinierstva, a môžu hrať rôzne funkčné úlohy. Kompozitná geotextília je kombináciou geotextílie a geotextílie vyrobenej podľa určitých požiadaviek.

Medzi nimi sa geotextília používa hlavne na ochranu proti priesakom a geotextília hrá úlohu pri vystužovaní, odvodňovaní a zvyšovaní trenia medzi geotextíliou a povrchom pôdy. Ďalším príkladom sú geotextilné kompozitné drenážne materiály, čo sú drenážne materiály zložené z netkaných geotextílií, geotextilných sietí, geotextilných membrán alebo geosyntetických jadrových materiálov rôznych tvarov. Používajú sa na spevnenie drenážnej úpravy mäkkého základu, pozdĺžne a priečne odvodnenie podložia vozoviek, podzemné drenážne potrubia v budovách, zberné studne, stenové odvodnenie nosných budov, drenáž tunelov, drenážnych zariadení násypov a pod. Plastová drenážna doska bežne používaná v inžinierstve podloží ciest je typ geosyntetického kompozitného drenážneho materiálu.

 

Geosyntetické kompozitné materiály široko používané na cestách v zahraničí sú sklolaminátová polyesterová tkanina proti praskaniu a osnovná pletená kompozitná tkanina vystužená proti praskaniu. Môže predĺžiť životnosť ciest a výrazne znížiť náklady na opravy a údržbu. Z pohľadu dlhodobých ekonomických výhod je potrebné, aby Čína aktívne prijímala a podporovala geosyntetické kompozitné materiály.

 

Geosyntetické materiály majú rôzne vlastnosti pre rôzne produkty a možno ich použiť v mnohých oblastiach strojárstva.

 

Oblasti, ktoré boli aplikované, zahŕňajú geotechniku, stavebné inžinierstvo, vodohospodárske inžinierstvo, environmentálne inžinierstvo, dopravné inžinierstvo, komunálne inžinierstvo a rekultivačné inžinierstvo.

 

Z hľadiska ochrany:

Pôdna erózia je prirodzený proces spôsobený hydraulickými a veternými silami s mnohými ovplyvňujúcimi faktormi, ako je pôda, vegetácia a topografia. Za špecifických podmienok môžu tento proces urýchliť aj ľudské aktivity. Ak tento efekt erózie nie je správne ošetrený, môže spôsobiť značné škody na existujúcich budovách a životnom prostredí.

 

Pokiaľ ide o kontrolu erózie pôdy, geosyntetika sa môže použiť na ochranu svahov, ochranu kanálov na prepravu vody, ochranu pobrežia, rekultiváciu bahna, obnovu vegetácie, sieť na ochranu pred skalami a výstavbu priehrad na ochranu pred povodňami. Podľa charakteristík projektu a podmienok na mieste môže inžinierstvo proti erózii zahŕňať jeden alebo viac produktov geosyntetického materiálu.

 

V inžinierstve ochrany svahov sú okrem použitia niektorých geosyntetických materiálov potrebné aj zemné klince a dokonca aj skalné kotviace tyče, aby sa zabezpečila stabilita ochranného systému. V niektorých prípadoch sa na upevnenie ochrannej plochy používajú aj geotextilné vrecia plnené ťažkou maltou a do medzier ochrannej konštrukcie sa vkladajú trávne semená na kultiváciu vegetácie a zamedzenie erózie pôdy.