Geosynthetische materialen - Algemene term voor synthetische materialen die worden gebruikt in civieltechnische toepassingen

Geosynthetische materialen

------Algemene term voor gebruikte synthetische materialen

in civieltechnische toepassingen

 

Geosynthetische materialen zijn een algemene term voor synthetische materialen die worden gebruikt in civieltechnische toepassingen. Als een soort civieltechnisch materiaal wordt het gemaakt van kunstmatig gesynthetiseerde polymeren (zoals plastic, synthetische vezels, synthetisch rubber, enz.) als grondstoffen, en worden er verschillende soorten producten binnenin, op het oppervlak of tussen verschillende typen geplaatst. van de bodem om de bodem te versterken of te beschermen.

 

De technische specificatie voor de toepassing van geosynthetische materialen verdeelt geosynthetische materialen in geotextiel, geomembranen, speciale geosynthetische materialen en geosynthetische composietmaterialen, evenals typen zoals geotextiel, glasvezelgaas en geosynthetische pads.

 

Geosynthetische materialen zijn een verzamelnaam voor diverse producten gemaakt van synthetische materialen die worden gebruikt in de geotechniek en civieltechnische bouw. Omdat ze voornamelijk in de geotechniek worden gebruikt, worden ze ‘geosynthetics’ genoemd om ze te onderscheiden van natuurlijke materialen. Geosynthetische materialen werden ooit "geotextiel" en "geomembranen" genoemd. Met de behoeften van de techniek blijven er nieuwe varianten van dergelijke materialen ontstaan, zoals geogrids, geotextiel en geotextielzakken, geotextielmatten, geotextiel, composiet geotextiel, bentoniet waterdichte dekens, composiet drainagenetten, enz. De oorspronkelijke namen kunnen niet langer nauwkeurig dekken alle producten. Daarom worden ze in de volgende periode "geotextiel, geotextiel en aanverwante producten" genoemd. Het is duidelijk dat een dergelijke naam niet geschikt is als technische of academische term. Daarom werd op de 5e Internationale Conferentie over Geosynthetische Materialen, gehouden in Singapore in 1994, de naam van dit type materiaal officieel bepaald als "Geosynthetic Materials". De grondstof van geosynthetische materialen is polymeer. Ze worden gemaakt van chemicaliën die worden gewonnen uit steenkool, olie, aardgas of kalksteen, verder verwerkt tot vezels of platen van synthetisch materiaal en uiteindelijk tot verschillende producten verwerkt. De polymeren die worden gebruikt voor de vervaardiging van geosynthetische materialen omvatten voornamelijk polyethyleen (PE), polyester (PET), polyamide (PER), polypropyleen (PP) en polyvinylchloride (PVC), gechloreerd polyethyleen (CPE), polystyreen (EPS), enz.

Een andere naam voor geotextiel is geotextiel. Vroege producten waren schaars, dat wil zeggen een doekachtig materiaal dat werd gebruikt bij geotechnisch werk.

 

Het productieproces van geotextiel omvat eerst het verwerken van polymere grondstoffen tot zijde, korte vezels, garen of stroken, en vervolgens het maken van plat gestructureerde geotextiel. Geotextiel kan worden onderverdeeld in geweven geotextiel en niet-geweven geotextiel, afhankelijk van hun productiemethoden. Textielgeotextielen zijn samengesteld uit twee parallelle sets orthogonale of diagonale schering- en inslagdraden die met elkaar zijn verweven. Non-woven geotextiel wordt gemaakt door vezels te richten of willekeurig te rangschikken en deze vervolgens te verwerken. Volgens de verschillende methoden voor het verbinden van vezels zijn er drie soorten verbindingsmethoden: chemische (klevende) verbinding, thermische verbinding en mechanische verbinding.

 

De opmerkelijke voordelen van geotextiel zijn licht van gewicht, goede algehele continuïteit (kan in grotere gebieden als geheel worden gemaakt), handige constructie, hoge treksterkte, goede corrosieweerstand en microbiële erosieweerstand. Het nadeel is dat zonder speciale behandeling het anti-ultraviolette vermogen laag is. Bij blootstelling aan de buitenkant is het gemakkelijk te verouderen onder directe ultraviolette straling, maar als het niet direct wordt blootgesteld, zijn de antiveroudering en duurzaamheid nog steeds hoog.

 

Geomembranen kunnen over het algemeen in twee categorieën worden verdeeld: asfalt en polymeren (synthetische polymeren). Geomembranen die asfalt bevatten, zijn voornamelijk samengesteld (inclusief geweven of niet-geweven geotextiel), waarbij asfalt wordt gebruikt als bevochtigend bindmiddel. Polymeergeomembramen zijn onderverdeeld in plastic geomembranen, elastische geomembranen en samengestelde geomembranen op basis van verschillende hoofdmaterialen.

 

Een groot aantal technische praktijken heeft aangetoond dat geomembranen een goede ondoordringbaarheid, sterke elasticiteit en aanpassingsvermogen aan vervorming hebben, geschikt kunnen zijn voor verschillende constructieomstandigheden en werkspanningen, en een goede verouderingsbestendigheid hebben. De duurzaamheid van geomembranen in onderwater- en bodemomgevingen is bijzonder prominent. Geomembranen hebben uitstekende anti-kwel- en waterdichte eigenschappen.

 

Dichtheid: De dichtheid hangt af van het materiaal dat wordt gebruikt om het te vervaardigen, en zelfs als de polymeren die worden gebruikt om geomembranen te vervaardigen tot dezelfde categorie behoren, zijn er vaak aanzienlijke verschillen. Polyethyleenmaterialen kunnen bijvoorbeeld worden ingedeeld in verschillende categorieën, zoals ultralage dichtheid, lage dichtheid, gemiddelde dichtheid en hoge dichtheid, wat resulteert in verschillen in de dichtheid van PE-geomembraan. Het dichtheidsbereik van geomembraanpolymeren bedraagt ​​ongeveer 0,85 mg/l tot 1,50 mg/l, en de algemeen gebruikte dichtheid in de techniek ligt doorgaans boven de 0,94 mg/l.

Dikte: De dikte verwijst naar de afstand tussen de boven- en onderkant van het membraan onder de normale druk van 20 kPa. Voor gladde geomembranen (zonder reliëf of patronen op het oppervlak) is de diktemeetmethode vergelijkbaar met die van geotextiel, maar voor de meting moet een nauwkeurigere micrometer worden gebruikt. Elk monster moet op ten minste drie verschillende posities worden gemeten en de gemiddelde waarde moet worden genomen als de dikte van het PE-composiet-geomembraan.

 

Geogrid is een belangrijk geosynthetisch materiaal, dat unieke prestaties en werkzaamheid heeft in vergelijking met andere geosynthetische materialen. Geogrids worden vaak gebruikt als versterkingsmateriaal voor versterkte grondconstructies of composietmaterialen. Geogrids zijn onderverdeeld in twee typen: glasvezel en polyestervezel.

 

Kunststoffen

 

Dit type geogrid is een polymeer gaasmateriaal met vierkante of rechthoekige vormen gevormd door uitrekken, dat in twee typen kan worden verdeeld op basis van de verschillende rekrichtingen tijdens de productie: unidirectioneel rekken en biaxiaal rekken. Het wordt geponst op polymeerplaten (meestal gemaakt van polypropyleen of polyethyleen met hoge dichtheid) die zijn geëxtrudeerd, en vervolgens onderworpen aan gerichte rek onder verwarmingsomstandigheden.

 

Unidirectionele rekroosters worden alleen gemaakt door het strekken in de lengterichting van de plaat, terwijl biaxiale rekroosters worden gemaakt door het unidirectionele rekrooster verder uit te rekken in de richting loodrecht op de lengte ervan.

 

Door de herschikking en oriëntatie van polymeerpolymeren tijdens het verwarmings- en rekproces bij de productie van geogrids wordt de bindingskracht tussen moleculaire ketens versterkt, waardoor het doel van het verbeteren van hun sterkte wordt bereikt. De rek bedraagt ​​slechts 10% tot 15% van de originele plaat. Als anti-verouderingsmaterialen zoals carbon black aan het geogrid worden toegevoegd, zal het een betere duurzaamheid hebben, zoals zuurbestendigheid, alkalibestendigheid, corrosiebestendigheid en verouderingsbestendigheid.

 

Glasvezel klasse

 

Dit type geogrid is gemaakt van zeer sterke glasvezel, soms gecombineerd met zelfklevende drukgevoelige lijm en impregnatiebehandeling met asfalt aan het oppervlak, om het geogrid en de asfaltverharding nauw te integreren. Als gevolg van de grotere in elkaar grijpende kracht tussen grond en steenmaterialen binnen het geogrid-raster, neemt de wrijvingscoëfficiënt daartussen aanzienlijk toe (tot 0.8-1.0). De uittrekweerstand van het in de grond ingebedde geogrid neemt aanzienlijk toe door de sterke wrijving en bijtkracht tussen het geogrid en de grond, waardoor het een goed versterkingsmateriaal is.

 

Tegelijkertijd is geogrid een lichtgewicht, flexibel vlak gaasmateriaal dat gemakkelijk ter plaatse kan worden gesneden en verbonden, en ook kan overlappen en overlappen. Het is eenvoudig te bouwen en vereist geen speciale bouwmachines of professioneel technisch personeel.

 

1 Geomembraanzak

 

Geomembraanzak is een doorlopend (of individueel) zakachtig materiaal gemaakt van dubbellaags gepolymeriseerd synthetisch vezelweefsel. Er wordt gebruik gemaakt van een hogedrukpomp om beton of mortel in de zak te gieten, waardoor een plaatachtige of ander gevormde structuur ontstaat. Het wordt vaak gebruikt bij hellingbescherming of andere funderingsbehandelingsprojecten. Membraanzakken worden op basis van hun materialen en verwerkingstechnieken in twee categorieën verdeeld: mechanische en eenvoudige membraanzakken. Gemechaniseerde membraanzakken kunnen worden onderverdeeld in drie typen op basis van hun aanwezigheid of afwezigheid van filtratie-drainagepunten en hun vorm na het opblazen: membraanzakken met filtratie-drainagepunt, membraanzakken met niet-filtratie-drainagepunt, betonnen membraanzakken zonder drainagepunt en membranen van het scharnierbloktype. .

 

2. Geonet

 

Geonet is een netwerk van geosynthetische materialen met grote poriën en hoge stijfheid in een vlakke of driedimensionale structuur, geweven uit kunststofstroken, grove strengen of geperst met kunsthars. Gebruikt voor zachte funderingsversterkingskussenlaag, hellingsbescherming, grasbeplanting en als substraat voor de productie van samengestelde geotechnische materialen.

 

3. Geomesh-matten en geogrid-kamers

 

Geomesh-pads en geogrids zijn beide driedimensionale structuren die speciaal zijn gemaakt van synthetische materialen. De eerste is meestal een driedimensionaal permeabel polymeergaaskussen dat is samengesteld uit lange vezels, terwijl de laatste een honingraat- of rasterachtige driedimensionale structuur is die is samengesteld uit geotextiel, geogrids of geomembranen en strippolymeren. Het wordt vaak gebruikt voor erosiepreventie en bodembeschermingstechniek. Geocellen met een hoge stijfheid en laterale opsluitingscapaciteit worden vaak gebruikt in versterkte kussenlagen, ballastbedden of spoorbedden.

 

4. Polystyreenschuim (EPS)

 

Polystyreenschuim (EPS) is een ultralicht geosynthetisch materiaal ontwikkeld. Het wordt gevormd door een schuimmiddel aan polystyreen toe te voegen, voor te schuimen met een gespecificeerde dichtheid en vervolgens de schuimdeeltjes in een silo te drogen voordat ze in een mal worden gevuld en verwarmd. EPS heeft de voordelen van een laag gewicht, hittebestendigheid, goede drukprestaties, lage waterabsorptie en goede zelfdragende eigenschappen, en wordt vaak gebruikt als vulmiddel voor spoordijken.

 

Geotextiel, geomembranen, geogrids en bepaalde speciale geosynthetische materialen worden gevormd door twee of meer materialen te combineren om geosynthetische materialen te vormen. Geocomposietmaterialen kunnen de eigenschappen van verschillende materialen combineren om beter aan de behoeften van specifieke engineering te voldoen, en kunnen verschillende functionele rollen spelen. Een composiet geotextiel is een combinatie van geotextiel en geotextiel gemaakt volgens bepaalde eisen.

Onder hen wordt geotextiel voornamelijk gebruikt om kwel tegen te gaan, en geotextiel speelt een rol bij versterking, drainage en het vergroten van de wrijving tussen geotextiel en het bodemoppervlak. Een ander voorbeeld zijn samengestelde drainagematerialen van geotextiel, dit zijn drainagematerialen die zijn samengesteld uit niet-geweven geotextiel, geotextielnetten, geotextielmembranen of geosynthetische kernmaterialen met verschillende vormen. Ze worden gebruikt voor de consolidatiebehandeling van zachte funderingsdrainage, longitudinale en transversale drainage van ballastbedden, ondergrondse drainagebuizen in gebouwen, verzamelputten, muurdrainage van ondersteunende gebouwen, tunneldrainage, dijkdrainagefaciliteiten, enz. De plastic drainageplaat die gewoonlijk wordt gebruikt in de ballastbedtechniek is een soort geosynthetisch composiet drainagemateriaal.

 

De geosynthetische composietmaterialen die op grote schaal worden gebruikt voor wegen in het buitenland zijn glasvezel-polyester anti-kraakweefsel en kettinggebreide composietversterkte anti-scheurstof. Het kan de levensduur van wegen verlengen, waardoor de kosten van reparatie en onderhoud aanzienlijk worden verlaagd. Vanuit het perspectief van economische voordelen op de lange termijn is het noodzakelijk dat China geosynthetische composietmaterialen actief adopteert en promoot.

 

Geosynthetische materialen hebben verschillende kenmerken voor verschillende producten en kunnen op veel technische gebieden worden toegepast.

 

De velden die zijn toegepast zijn onder meer geotechniek, civiele techniek, waterbeschermingstechniek, milieutechniek, transporttechniek, gemeentelijke techniek en landaanwinningstechniek.

 

Op het gebied van bescherming:

Bodemerosie is een natuurlijk proces dat wordt veroorzaakt door hydraulische en windkrachten, met tal van beïnvloedende factoren zoals bodem, vegetatie en topografie. Onder specifieke omstandigheden kunnen menselijke activiteiten dit proces ook versnellen. Als dit erosie-effect niet op de juiste manier wordt behandeld, kan dit aanzienlijke schade aan bestaande gebouwen en het milieu veroorzaken.

 

In termen van bodemerosiebeheersing kunnen geosynthetica worden toegepast op hellingsbescherming, bescherming van watertransportkanalen, kustlijnbescherming, terugwinning van wadden, herstel van vegetatie, beschermingsnetwerk tegen steenslag en de constructie van dammen voor overstromingsbeheersing. Afhankelijk van de kenmerken van het project en de omstandigheden ter plaatse kan erosiebestrijdingstechniek een of meer geosynthetische materiaalproducten omvatten.

 

Bij de bescherming van hellingen zijn, naast het gebruik van sommige geosynthetische materialen, grondspijkers en zelfs rotsankerstaven nodig om de stabiliteit van het beschermingssysteem te garanderen. In sommige gevallen worden ook geotextielzakken gevuld met zware mortel gebruikt om het beschermende oppervlak te bevestigen, en worden graszaden in de gaten van de beschermende structuur gestoken om vegetatie te cultiveren en bodemerosie te voorkomen.