Materials geosintètics-Tema general per a materials sintètics utilitzats en aplicacions d'enginyeria civil

Materials geosintètics

------Terme general per als materials sintètics utilitzats

en aplicacions d'enginyeria civil

 

Els materials geosintètics són un terme general per a materials sintètics utilitzats en aplicacions d'enginyeria civil. Com a tipus de material d'enginyeria civil, està fet de polímers sintetitzats artificialment (com ara plàstic, fibres sintètiques, cautxú sintètic, etc.) com a matèries primeres, i es col·loquen diversos tipus de productes a l'interior, a la superfície o entre diferents tipus. del sòl per reforçar o protegir el sòl.

 

L'Especificació tècnica per a l'aplicació de materials geosintètics divideix els materials geosintètics en geotèxtils, geomembranes, materials especials geosintètics i materials compostos geosintètics, així com tipus com ara geotèxtils, malles de fibra de vidre i coixinets geosintètics.

 

Els materials geosintètics són un terme col·lectiu per a diversos productes fets de materials sintètics utilitzats en enginyeria geotècnica i construcció d'enginyeria civil. Com que s'utilitzen principalment en enginyeria geotècnica, reben el nom de "geosintètics" per distingir-los dels materials naturals. Els materials geosintètics abans es van anomenar "geotèxtils" i "geomembranes". Amb les necessitats de l'enginyeria, continuen sorgint noves varietats d'aquests materials, com ara geogrilles, geotèxtils i bosses de geotèxtils, estores geotèxtils, geotèxtils, geotèxtils compostos, mantes impermeables de bentonita, xarxes de drenatge compostes, etc. Els noms originals ja no poden cobrir amb precisió. tots els productes. Per tant, en el període següent se'ls denomina "geotèxtils, geotèxtils i productes relacionats". Òbviament, aquest nom no és adequat com a terme tècnic o acadèmic. Per tant, a la 5a Conferència Internacional sobre Materials Geosintètics celebrada a Singapur l'any 1994, el nom d'aquest tipus de material es va determinar oficialment com a "Materials Geosintètics". La matèria primera dels materials geosintètics és el polímer. Es fabriquen a partir de productes químics extrets del carbó, petroli, gas natural o pedra calcària, es transformen posteriorment en fibres o làmines de material sintètic i, finalment, es transformen en diversos productes. Els polímers utilitzats per fabricar materials geosintètics inclouen principalment polietilè (PE), polièster (PET), poliamida (PER), polipropilè (PP) i clorur de polivinil (PVC), polietilè clorat (CPE), poliestirè (EPS), etc.

Un altre nom del geotèxtil és geotèxtil. Els primers productes eren escassos, és a dir, un material semblant al drap utilitzat en treballs geotècnics.

 

El procés de fabricació de geotèxtils implica primer processar matèries primeres polimèriques en seda, fibres curtes, fils o tires, i després fer geotèxtils estructurats plans. Els geotèxtils es poden dividir en geotèxtils teixits i geotèxtils no teixits segons els seus mètodes de fabricació. Els geotèxtils tèxtils es componen de dos conjunts paral·lels de fils d'ordit i trama ortogonals o diagonals entrellaçats. Els geotèxtils no teixits es fabriquen dirigint o disposant aleatòriament les fibres i després processant-les. Segons els diferents mètodes de connexió de fibres, hi ha tres tipus de mètodes de connexió: connexió química (adhesiva), connexió tèrmica i connexió mecànica.

 

Els avantatges destacats dels geotèxtils són el pes lleuger, una bona continuïtat general (es pot fer en àrees més grans en conjunt), una construcció còmoda, una alta resistència a la tracció, una bona resistència a la corrosió i una resistència a l'erosió microbiana. El desavantatge és que sense tractament especial, la capacitat anti-ultraviolada és baixa. Si s'exposa a l'exterior, és fàcil envellir sota la radiació ultraviolada directa, però si no s'exposa directament, l'anti-envelliment i la durabilitat segueixen sent alts.

 

Les geomembranes generalment es poden dividir en dues categories: asfalt i polímers (polímers sintètics). Les geomembranes que contenen asfalt són principalment compostes (inclosos geotèxtils teixits o no teixits), amb l'asfalt utilitzat com a lligant humectant. Les geomembranes polimèriques es divideixen en geomembranes de plàstic, geomembranes elàstiques i geomembranes compostes basades en diferents materials principals.

 

Un gran nombre de pràctiques d'enginyeria han demostrat que les geomembranes tenen una bona impermeabilitat, una forta elasticitat i adaptabilitat a la deformació, poden ser adequades per a diferents condicions de construcció i tensions de treball, i tenen una bona resistència a l'envelliment. La durabilitat de les geomembranes en entorns submarins i del sòl és especialment destacada. Les geomembranes tenen excel·lents propietats anti-infiltració i impermeables.

 

Densitat: la densitat depèn del material utilitzat per fabricar-la, i encara que els polímers utilitzats per fabricar geomembranes pertanyin a la mateixa categoria, sovint hi ha diferències significatives. Per exemple, els materials de polietilè es poden classificar en diferents categories, com ara densitat ultra baixa, densitat baixa, densitat mitjana i alta densitat, donant lloc a diferències en la densitat de les geomembranes de PE. El rang de densitat dels polímers de geomembrana és d'aproximadament 0,85 mg/L a 1,50mg/L, i la densitat que s'utilitza habitualment en enginyeria és generalment superior a 0,94 mg/L.

Gruix: el gruix es refereix a la distància entre la part superior i inferior de la membrana sota la pressió normal de 20 kPa. Per a geomembranes llises (sense relleu ni patrons a la superfície), el mètode de mesura de gruix és similar al dels geotèxtils, però s'ha d'utilitzar un micròmetre més precís per a la mesura. Cada mostra s'ha de mesurar almenys en tres posicions diferents i el valor mitjà s'ha de prendre com el gruix de la geomembrana composta de PE.

 

Geogrid és un material geosintètic important, que té un rendiment i una eficàcia únics en comparació amb altres materials geosintètics. Les geogrilles s'utilitzen habitualment com a materials de reforç per a estructures de sòl reforçat o materials compostos. Les geogrilles es divideixen en dos tipus: fibra de vidre i fibra de polièster.

 

Plàstics

 

Aquest tipus de geomalla és un material de malla polimèrica amb formes quadrades o rectangulars formades per estirament, que es poden dividir en dos tipus en funció de les diferents direccions d'estirament durant la fabricació: estirament unidireccional i estirament biaxial. Es perfora sobre làmines de polímer (majoritàriament fetes de polipropilè o polietilè d'alta densitat) extruïdes, i després sotmeses a estirament direccional en condicions de calefacció.

 

Les quadrícules d'estirament unidireccionals només es fan estirant al llarg de la direcció de la longitud de la làmina, mentre que les quadrícules d'estirament biaxials es fan continuant estirant la quadrícula d'estirament unidireccional en la direcció perpendicular a la seva longitud.

 

A causa de la reordenació i orientació dels polímers de polímer durant el procés d'escalfament i allargament en la fabricació de geogrilles, la força d'unió entre cadenes moleculars es reforça, aconseguint l'objectiu de millorar la seva resistència. El seu allargament és només del 10% al 15% del tauler original. Si s'afegeixen materials anti-envelliment com el negre de carboni a la geogrid, tindrà una millor durabilitat, com ara resistència a l'àcid, resistència als àlcalis, resistència a la corrosió i resistència a l'envelliment.

 

Classe de fibra de vidre

 

Aquest tipus de geomalla està feta de fibra de vidre d'alta resistència, de vegades combinada amb un adhesiu autoadhesiu de detecció de pressió i un tractament d'impregnació d'asfalt superficial, per integrar estretament la geomalla i el paviment d'asfalt. A causa de l'augment de la força d'enclavament entre el sòl i els materials de pedra dins de la quadrícula de la geomalla, el coeficient de fricció entre ells augmenta significativament (fins a 0.8-1.0). La resistència a l'extracció de la geomalla incrustada al sòl augmenta significativament a causa de la forta fricció i la força de mossegada entre la geomalla i el sòl, el que la converteix en un bon material de reforç.

 

Al mateix temps, la geomalla és un material de malla plana lleuger i flexible que és fàcil de tallar i connectar al lloc, i també es pot solapar i solapar. És fàcil de construir i no requereix maquinària especial de construcció ni personal tècnic professional.

 

1 bossa de geomembrana

 

La bossa de geomembrana és una bossa contínua (o individual) com un material fet de teixit de fibra sintètica polimeritzada de doble capa. Utilitza una bomba d'alta pressió per abocar formigó o morter a la bossa, formant una estructura semblant a una placa o una altra forma. S'utilitza habitualment en la protecció de talussos o en altres projectes de tractament de fonamentació. Les bosses de membrana es divideixen en dues categories segons els seus materials i tècniques de processament: bosses de membrana mecàniques i simples. Les bosses de membrana mecanitzades es poden dividir en tres tipus segons la seva presència o absència de punts de drenatge de filtració i la seva forma després de la inflació: bosses de membrana del punt de drenatge de filtració, bosses de membrana del punt de drenatge sense filtració, bosses de membrana de formigó sense punt de drenatge i membranes tipus bloc de frontissa. .

 

2.Geonet

 

Geonet és una xarxa de materials geosintètics amb porus grans i alta rigidesa en una estructura plana o tridimensional, teixits a partir de tires de material sintètic, fils gruixuts o premsats amb resina sintètica. S'utilitza per a la capa de coixí de reforç de fonamentació suau, protecció de talussos, plantació de gespa i com a substrat per a la fabricació de materials geotècnics compostos.

 

3. Catifes de geomalla i cambres de geomalla

 

Els coixinets de geomalla i les geogrilles són estructures tridimensionals fetes especialment amb materials sintètics. El primer és majoritàriament un coixí de malla de polímer permeable tridimensional compost per fibres llargues, mentre que el segon és una estructura tridimensional com a niu d'abella o quadrícula composta per geotèxtils, geogrilles o geomembranes i polímers de tires. S'utilitza habitualment per a la prevenció de l'erosió i l'enginyeria de protecció del sòl. Les geocèl·lules amb gran rigidesa i capacitat de confinament lateral s'utilitzen sovint en capes de coixí reforçades, llits de carretera o llits de via.

 

4. Escuma de poliestirè (EPS)

 

L'escuma de poliestirè (EPS) és un material geosintètic ultralleuger desenvolupat. Es forma afegint un agent espumant al poliestirè, preespumant amb una densitat especificada i després assecant les partícules d'escuma en una sitja abans d'omplir-les en un motlle i escalfar-les. L'EPS té els avantatges de pes lleuger, resistència a la calor, bon rendiment a la compressió, baixa absorció d'aigua i bones propietats autoportants, i s'utilitza habitualment com a farciment per a terraplens de ferrocarril.

 

Els geotèxtils, les geomembranes, les geogrilles i certs materials geosintètics especials es formen combinant dos o més materials per formar materials geosintètics. Els materials geocomposts poden combinar les propietats de diferents materials per satisfer millor les necessitats d'enginyeria específica i poden tenir una varietat de funcions funcionals. Un geotèxtil compost és una combinació de geotèxtil i geotèxtil feta segons determinats requisits.

Entre ells, el geotèxtil s'utilitza principalment per a l'anti-filtració, i el geotèxtil té un paper en el reforç, el drenatge i l'augment de la fricció entre el geotèxtil i la superfície del sòl. Un altre exemple són els materials de drenatge compostos geotèxtils, que són materials de drenatge composts per geotèxtils no teixits, xarxes geotèxtils, membranes geotèxtils o materials de nucli geosintètics de diferents formes. S'utilitzen per al tractament de consolidació de drenatge de fonamentació suau, drenatge longitudinal i transversal de llit de carreteres, canonades de drenatge subterrànies en edificis, pous de recollida, drenatge de parets d'edificis de suport, drenatge de túnels, instal·lacions de drenatge de terraplès, etc. és un tipus de material de drenatge compost geosintètic.

 

Els materials compostos geosintètics àmpliament utilitzats per a les carreteres a l'estranger són el teixit antiesquerdes de polièster de fibra de vidre i el teixit antiesquerdes reforçat amb teixit de punt deformat. Pot allargar la vida útil de les carreteres, reduint molt el cost de reparació i manteniment. Des de la perspectiva dels beneficis econòmics a llarg termini, és necessari que la Xina adopti i promogui activament els materials compostos geosintètics.

 

Els materials geosintètics tenen diferents característiques per a diferents productes i es poden aplicar en molts camps de l'enginyeria.

 

Els camps que s'han aplicat inclouen enginyeria geotècnica, enginyeria civil, enginyeria de conservació de l'aigua, enginyeria ambiental, enginyeria del transport, enginyeria municipal i enginyeria de recuperació de terres.

 

Pel que fa a la protecció:

L'erosió del sòl és un procés natural causat per forces hidràuliques i eòliques, amb nombrosos factors que influeixen com el sòl, la vegetació i la topografia. En condicions específiques, les activitats humanes també poden accelerar aquest procés. Si aquest efecte d'erosió no es tracta adequadament, pot causar danys importants a les edificacions existents i al medi ambient.

 

Pel que fa al control de l'erosió del sòl, els geosintètics es poden aplicar a la protecció de talussos, la protecció del canal de transport d'aigua, la protecció de la costa, la recuperació de fangs, la restauració de la vegetació, la xarxa de protecció contra la caiguda de roques i la construcció de preses de control d'inundacions. Segons les característiques del projecte i les condicions del lloc, l'enginyeria de control de l'erosió pot implicar un o més productes de material geosintètic.

 

En l'enginyeria de protecció de talussos, a més d'utilitzar alguns materials geosintètics, calen claus de sòl i fins i tot barres d'ancoratge de roca per garantir l'estabilitat del sistema de protecció. En alguns casos, també s'utilitzen bosses de geotèxtil plenes de morter pesat per fixar la superfície protectora, i les llavors d'herba s'insereixen als buits de l'estructura protectora per conrear vegetació i evitar l'erosió del sòl.