Geosintetski materijali - Opći pojmovi za sintetičke materijale koji se koriste u građevinarstvu

Geosintetski materijali

------Opći izraz za korištene sintetičke materijale

u primjenama u građevinarstvu

 

Geosintetski materijali opći su naziv za sintetičke materijale koji se koriste u građevinarstvu. Kao vrsta građevinskog materijala, izrađena je od umjetno sintetiziranih polimera (kao što su plastika, sintetička vlakna, sintetička guma itd.) kao sirovina, a razne vrste proizvoda smještene su unutar, na površini ili između različitih vrsta tla za jačanje ili zaštitu tla.

 

Tehnička specifikacija za primjenu geosintetskih materijala dijeli geosintetske materijale na geotekstile, geomembrane, geosintetske specijalne materijale i geosintetske kompozitne materijale, kao i vrste kao što su geotekstili, mreže od stakloplastike i geosintetske podloge.

 

Geosintetski materijali su skupni naziv za različite proizvode izrađene od sintetičkih materijala koji se koriste u geotehničkom inženjerstvu i visokogradnji. Budući da se uglavnom koriste u geotehničkom inženjerstvu, nazvani su "geosintetici" kako bi se razlikovali od prirodnih materijala. Geosintetski materijali nekada su se nazivali "geotekstil" i "geomembrane". S potrebama inženjerstva, nove vrste takvih materijala nastavljaju se pojavljivati, kao što su geomreže, geotekstili i geotekstilne vrećice, geotekstilne prostirke, geotekstili, kompozitni geotekstili, bentonitne vodootporne deke, kompozitne drenažne mreže itd. Izvorni nazivi više ne mogu točno pokriti svi proizvodi. Stoga se u narednom razdoblju nazivaju "geotekstil, geotekstil i srodni proizvodi". Očito, takav naziv nije prikladan kao tehnički ili akademski termin. Stoga je na 5. međunarodnoj konferenciji o geosintetskim materijalima održanoj u Singapuru 1994. godine naziv ove vrste materijala službeno određen kao "Geosintetski materijali". Sirovina geosintetskih materijala je polimer. Izrađuju se od kemikalija izvađenih iz ugljena, nafte, prirodnog plina ili vapnenca, dalje prerađenih u vlakna ili listove sintetičkog materijala i na kraju izrađenih u razne proizvode. Polimeri koji se koriste za proizvodnju geosintetskih materijala uglavnom uključuju polietilen (PE), poliester (PET), poliamid (PER), polipropilen (PP) i polivinil klorid (PVC), klorirani polietilen (CPE), polistiren (EPS), itd.

Drugi naziv za geotekstil je geotekstil. Rani proizvodi bili su rijetki, što znači materijal nalik na tkaninu koji se koristio u geotehničkim radovima.

 

Proces proizvodnje geotekstila uključuje najprije preradu polimernih sirovina u svilu, kratka vlakna, pređu ili trake, a zatim izradu ravno strukturiranog geotekstila. Geotekstil se prema načinu proizvodnje može podijeliti na tkani geotekstil i netkani geotekstil. Tekstilni geotekstil sastoji se od dva paralelna niza isprepletenih ortogonalnih ili dijagonalnih niti osnove i potke. Netkani geotekstil izrađuje se usmjeravanjem ili nasumičnim raspoređivanjem vlakana i zatim njihovom obradom. Prema različitim načinima spajanja vlakana razlikuju se tri vrste načina spajanja: kemijsko (ljepljivo) povezivanje, toplinsko povezivanje i mehaničko povezivanje.

 

Izvanredne prednosti geotekstila su mala težina, dobar ukupni kontinuitet (može se izraditi u veće površine kao cjelina), prikladna konstrukcija, visoka vlačna čvrstoća, dobra otpornost na koroziju i otpornost na mikrobnu eroziju. Nedostatak je što je bez posebnog tretmana, anti-ultraljubičasta sposobnost niska. Ako je izložen vanjskoj sredini, lako stari pod izravnim ultraljubičastim zračenjem, ali ako nije izravno izložen, otpornost na starenje i trajnost su i dalje visoki.

 

Geomembrane se općenito mogu podijeliti u dvije kategorije: asfalt i polimeri (sintetski polimeri). Geomembrane koje sadrže asfalt uglavnom su kompozitne (uključujući tkani ili netkani geotekstil), s asfaltom koji se koristi kao vezivo za vlaženje. Polimerne geomembrane dijele se na plastične geomembrane, elastične geomembrane i kompozitne geomembrane na temelju različitih glavnih materijala.

 

Velik broj inženjerskih praksi pokazao je da geomembrane imaju dobru nepropusnost, jaku elastičnost i prilagodljivost deformacijama, mogu biti prikladne za različite uvjete gradnje i radna naprezanja te imaju dobru otpornost na starenje. Posebno je istaknuta trajnost geomembrana u podvodnim i zemljanim okruženjima. Geomembrane imaju izvanredna svojstva protiv curenja i vodootpornosti.

 

Gustoća: Gustoća ovisi o materijalu koji se koristi za proizvodnju, pa čak i ako polimeri koji se koriste za proizvodnju geomembrana pripadaju istoj kategoriji, često postoje značajne razlike. Na primjer, polietilenski materijali mogu se klasificirati u različite kategorije kao što su ultra-niska gustoća, niska gustoća, srednja gustoća i visoka gustoća, što rezultira razlikama u gustoći PE geomembrana. Raspon gustoće geomembranskih polimera je približno 0.85mg/L do 1.50mg/L, a uobičajeno korištena gustoća u inženjerstvu je općenito iznad 0.94mg/L.

Debljina: Debljina se odnosi na udaljenost između vrha i dna membrane pod normalnim tlakom od 20 kPa. Za glatke geomembrane (bez reljefa ili uzoraka na površini), metoda mjerenja debljine je slična onoj za geotekstil, ali se za mjerenje treba koristiti točniji mikrometar. Svaki uzorak treba izmjeriti na najmanje tri različite pozicije, a prosječnu vrijednost treba uzeti kao debljinu PE kompozitne geomembrane.

 

Geomreža je glavni geosintetski materijal koji ima jedinstvenu izvedbu i učinkovitost u usporedbi s drugim geosintetičkim materijalima. Geomreže se obično koriste kao materijali za pojačanje za ojačane konstrukcije tla ili kompozitne materijale. Geomreže se dijele na dvije vrste: staklena vlakna i poliesterska vlakna.

 

Plastika

 

Ova vrsta geomreže je polimerni mrežasti materijal kvadratnog ili pravokutnog oblika formiran rastezanjem, koji se može podijeliti u dvije vrste na temelju različitih smjerova rastezanja tijekom proizvodnje: jednosmjerno rastezanje i dvoosno istezanje. Buši se na polimernim pločama (uglavnom od polipropilena ili polietilena visoke gustoće) koje su ekstrudirane, a zatim podvrgnute usmjerenom istezanju u uvjetima zagrijavanja.

 

Jednosmjerne rastezljive rešetke izrađuju se samo istezanjem duž smjera dužine lima, dok se dvoosne rastezljive rešetke izrađuju nastavkom razvlačenja jednosmjerne rastezljive rešetke u smjeru okomitom na njezinu duljinu.

 

Zbog preraspodjele i orijentacije polimernih polimera tijekom procesa zagrijavanja i istezanja u proizvodnji geomreža, jača se sila vezivanja između molekulskih lanaca, čime se postiže cilj poboljšanja njihove čvrstoće. Njegovo istezanje je samo 10% do 15% originalne ploče. Ako se geomreži dodaju materijali protiv starenja kao što je čađa, ona će imati bolju izdržljivost kao što je otpornost na kiseline, lužine, otpornost na koroziju i otpornost na starenje.

 

Klasa stakloplastike

 

Ova vrsta geomreže izrađena je od staklenih vlakana visoke čvrstoće, ponekad u kombinaciji sa samoljepljivim ljepilom osjetljivim na pritisak i impregnacijom površinskog asfalta, kako bi se geomreža i asfaltni kolnik čvrsto spojili. Zbog povećane sile međusobnog spajanja između tla i kamenih materijala unutar mreže geomreže, koeficijent trenja između njih značajno se povećava (do 0.8-1.0). Otpor na izvlačenje geomreže ugrađene u tlo znatno se povećava zbog jakog trenja i sile griza između geomreže i tla, što je čini dobrim materijalom za ojačanje.

 

Istodobno, geomreža je lagani, fleksibilni plosnati mrežasti materijal koji se lako reže i spaja na licu mjesta, a također se može preklapati i preklapati. Lako se gradi i ne zahtijeva posebne građevinske strojeve niti stručno tehničko osoblje.

 

1 Geomembranska vrećica

 

Geomembranska vreća je kontinuirani (ili pojedinačni) materijal poput vrećice izrađen od dvoslojne polimerizirane sintetičke vlaknaste tkanine. Koristi visokotlačnu pumpu za ulijevanje betona ili morta u vreću, tvoreći strukturu poput ploče ili drugog oblika. Obično se koristi u zaštiti padina ili drugim projektima obrade temelja. Membranske vrećice dijele se u dvije kategorije na temelju materijala i tehnike obrade: mehaničke i jednostavne membranske vrećice. Mehanizirane membranske vreće mogu se podijeliti u tri vrste na temelju njihove prisutnosti ili odsutnosti filtracijskih drenažnih točaka i njihovog oblika nakon napuhavanja: filtracijske membranske vreće s drenažnom točkom, membranske vreće bez filtracijske drenažne točke, betonske membranske vreće bez drenažne točke i membrane tipa šarki .

 

2.Geonet

 

Geonet je mreža geosintetskih materijala s velikim porama i velikom krutošću u planarnoj ili trodimenzionalnoj strukturi, tkana od traka sintetičkog materijala, grubih niti ili prešanih sintetičkom smolom. Koristi se za sloj jastuka za ojačanje mekih temelja, zaštitu padina, zatravljivanje i kao podloga za izradu kompozitnih geotehničkih materijala.

 

3. Geomesh prostirke i geomrežne komore

 

Geomesh jastučići i geomreže su trodimenzionalne strukture posebno izrađene od sintetičkih materijala. Prvi je uglavnom trodimenzionalni propusni polimerni mrežasti jastuk sastavljen od dugih vlakana, dok je drugi trodimenzionalna struktura poput saća ili rešetke sastavljena od geotekstila, geomreža ili geomembrana i trakastih polimera. Obično se koristi za prevenciju erozije i zaštitu tla. Geoćelije s velikom krutošću i kapacitetom bočnog ograničenja često se koriste u ojačanim slojevima jastuka, podlogama cesta ili podlogama kolosijeka.

 

4. Polistirenska pjena (EPS)

 

Polistirenska pjena (EPS) razvijen je ultra lagani geosintetski materijal. Nastaje dodavanjem sredstva za pjenjenje polistirenu, prethodno pjenjenjem određene gustoće, zatim sušenjem čestica pjene u silosu prije nego što se pune u kalup i zagrijavaju. EPS ima prednosti male težine, otpornosti na toplinu, dobrih tlačnih svojstava, niske apsorpcije vode i dobrih svojstava samonosivosti, a obično se koristi kao punilo za željezničke nasipe.

 

Geotekstil, geomembrane, geomreže i određeni posebni geosintetski materijali nastaju kombiniranjem dvaju ili više materijala kako bi se formirali geosintetski materijali. Geokompozitni materijali mogu kombinirati svojstva različitih materijala kako bi bolje zadovoljili potrebe specifičnog inženjeringa i mogu igrati različite funkcionalne uloge. Kompozitni geotekstil je kombinacija geotekstila i geotekstila izrađena prema određenim zahtjevima.

Među njima, geotekstil se uglavnom koristi za sprječavanje curenja, a geotekstil igra ulogu u ojačanju, drenaži i povećanju trenja između geotekstila i površine tla. Drugi primjer su geotekstilni kompozitni drenažni materijali, koji su drenažni materijali koji se sastoje od netkanog geotekstila, geotekstilne mreže, geotekstilne membrane ili geosintetičkih materijala jezgre različitih oblika. Koriste se za konsolidaciju meke temeljne drenaže, uzdužnu i poprečnu drenažu cestovnog korita, podzemne drenažne cijevi u zgradama, sabirne bunare, zidnu drenažu potpornih zgrada, tunelsku drenažu, objekte za drenažu nasipa, itd. Plastična drenažna ploča koja se obično koristi u inženjeringu cestovnih konstrukcija je vrsta geosintetičkog kompozitnog drenažnog materijala.

 

Geosintetski kompozitni materijali koji se naširoko koriste za ceste u inozemstvu su fiberglas poliesterska tkanina protiv pucanja i pletena kompozitna ojačana tkanina protiv pucanja. Može produžiti životni vijek cesta, uvelike smanjujući troškove popravka i održavanja. Iz perspektive dugoročnih gospodarskih koristi, potrebno je da Kina aktivno usvoji i promovira geosintetske kompozitne materijale.

 

Geosintetski materijali imaju različite karakteristike za različite proizvode i mogu se primijeniti u mnogim područjima inženjerstva.

 

Polja koja su primijenjena uključuju geotehničko inženjerstvo, niskogradnju, inženjerstvo vodoprivrede, inženjerstvo zaštite okoliša, prometno inženjerstvo, komunalno inženjerstvo i inženjerstvo melioracije.

 

Što se tiče zaštite:

Erozija tla prirodni je proces uzrokovan hidrauličkim silama i silama vjetra, s brojnim utjecajnim čimbenicima kao što su tlo, vegetacija i topografija. Pod određenim uvjetima, ljudske aktivnosti također mogu ubrzati ovaj proces. Ako se ovaj učinak erozije ne tretira na odgovarajući način, može uzrokovati značajnu štetu postojećim zgradama i okolišu.

 

Što se tiče kontrole erozije tla, geosintetici se mogu primijeniti za zaštitu padina, zaštitu kanala za dovod vode, zaštitu obale, rekultivaciju muljevitih ravnica, obnovu vegetacije, mrežu za zaštitu od kamenja i izgradnju brana od poplava. U skladu s karakteristikama projekta i uvjetima na gradilištu, inženjerstvo za kontrolu erozije može uključivati ​​jedan ili više proizvoda od geosintetičkih materijala.

 

U inženjerstvu zaštite kosina, uz korištenje nekih geosintetičkih materijala, potrebni su zemljani čavli, pa čak i šipke za sidrenje u stijenama, kako bi se osigurala stabilnost zaštitnog sustava. U nekim slučajevima za učvršćivanje zaštitne površine koriste se i geotekstilne vreće ispunjene teškim mortom, au proreze zaštitne konstrukcije ubacuje se sjeme trave za kultiviranje vegetacije i sprječavanje erozije tla.