Geosünteetilised materjalid kasutatakse inseneriehituses traditsiooniliste geomaterjalide asemel, mille eelised on madal hind, vastupidavus, lihtne ja kerge paigaldus ning lühike tootmistsükkel. Geosünteetidest on kõige levinumad sünteetilised materjalid geovõrk ja geotekstiil. Kas te teate, mis vahe neil on?
Selles artiklis, QIVOC tutvustab üksikasjalikult, millised on geovõrgu ja geotekstiili erinevused.
Ülevaade geosünteetilistest materjalidest
Mis on geosünteetilised materjalid?
Geosünteetika on koondnimetus mitmesuguste sünteetilistest materjalidest valmistatud toodete kohta, mida kasutatakse geotehnilises ja tsiviilehituses. Kuna neid kasutatakse peamiselt geotehnika valdkonnas, nimetatakse neid "geosünteetideks" koos sõnaga "geo", et eristada neid looduslikest materjalidest. Ehitusmaterjalina on see sünteetiline polümeer (näiteks plastid, keemilised kiud, sünteetiline kautšuk jne) kui tooraine, mis on valmistatud erinevatest toodetest, mis on paigutatud pinnase sisse, pinnase pinnale või mitmesuguste pinnaste vahele, et mängida rolli pinnase tugevdamisel või kaitsmisel.
Geosünteetika oli kunagi tuntud kui "geotekstiil" ja "geomembraanid". Projekti vajadustega on sellistel materjalidel jätkuvalt uusi sorte, näiteks geogrids, geonets ja geotehnilised kotid, geovõrgumatt, geobelts, geomembraanid, komposiitgeomembraanid, bentoniidist veekindlad tekid, komposiitvooluvõrk, jne, ei saa algne nimetus katta kõiki tooteid täpselt, nii et järgneval perioodil nimetatakse neid "geotekstiilideks, geomembraanideks ja nendega seotud toodeteks". Selline nimetus ei sobi tehniliseks või akadeemiliseks terminiks. Sel põhjusel määratleti 1994. aastal Singapuris toimunud viiendal rahvusvahelisel geosünteetide konverentsil selliste materjalide nimetus ametlikult kui "geosünteetid" (geosynthetics).
Geosünteetide tooraine on polümeerid (polümeer). Neid valmistatakse kivisöest, naftast, maagaasist või lubjakivist saadud kemikaalidest, mida töödeldakse edasi kiudududeks või sünteetilisteks lehtedeks ja lõpuks mitmesugusteks toodeteks. Peamised polümeerid, mida kasutatakse geosünteetide valmistamisel, on polüetüleen (PE), polüester (PET), polüamiid (PER), polüpropüleen (PP) ja polüvinüülkloriid (PVC), klooritud polüetüleen (CPE) ja polüstüreen (EPS).
Geosünteetide peamised kasutusalad ja funktsioonid
Geosünteetika valdkonnad on geotehnika, tsiviilehitus, veemajandus, keskkonnatehnika, transporditehnika, kommunaalehitus ja merekindlustus.
Nendes valdkondades on geosünteetidel peamiselt pinnase tugevdamise, lekke- ja korrosioonivastase võitluse, isolatsiooni ja parandamise roll.
Suurendada muldkeha tugevust
Geosünteetidel on suur tõmbetugevus ja nihketugevus, mis võivad moodustada muldkeha tugevdava kihi ning parandada muldkeha üldist tugevust ja stabiilsust. Näiteks teedeehituses võib geosünteetide paigaldamine teekatte põhja tõhusalt vastu seista sõidukikoormusele ja vältida teepinna vajumist ja deformeerumist.
Muldkeha insener-tehniliste omaduste parandamine
Geosünteetidel on suurepärased filtreerimis- ja drenaažiomadused, mis võivad parandada pinnase drenaaživõimet ja lekkekindlust. Maa- ja kaljupaisu projektis saab geosünteetide paigaldamisega tammi sisemusse parandada tammi korpuse lekkekindlust, vältides vee lekke ja väljavoolamise tekkimist.
Pinnase läbipõlemiskindluse parandamine
Jõe- ja rannikualade ehituses suudavad geosünteetilised materjalid tõhusalt vastu seista veepuhastusele, takistada pinnase erosiooni ja setete mudastumist ning kaitsta inseneriehitiste stabiilsust ja ohutust.
Mängib isolatsiooni ja korrosioonivastast rolli
Geosünteetide paigaldamine pinnasesse võimaldab maa-aluses ehituses isoleerida veevoolu ja osakeste migratsiooni erinevate pinnasekihtide vahel ning vältida põhjavee reostust ja pinnase vajumist. Keskkonnaprojektides, näiteks prügilates, võivad geosünteedid mängida rolli korrosiooni ja lekke vältimisel, kaitstes ümbritseva keskkonna ohutust ja tervist.
Mulla kättesaadavuse suurendamine
Geosünteetide lisamisega pinnasesse saab muuta pinnase füüsikalisi ja keemilisi omadusi ning parandada pinnase viljakust ja läbilaskvust, mis loob soodsad tingimused põllumajanduslikuks tootmiseks ja taimestiku taastamiseks.
Geovõrk
Mis on geovõrk
Geovõrk on geosünteetiline materjal, millel on ainulaadsed omadused ja tõhusus. Tavaliselt kasutatakse tugevdatud mullastruktuurina ribimaterjali või komposiitmaterjali, näiteks ribimaterjali.
Geovõrk jaguneb nelja kategooriasse: plastist geovõrk, terasest geovõrk, klaaskiust geovõrk ja polüestrist lõimitud polüestrist geovõrk. Võrk on valmistatud polüpropüleenist, polüvinüülkloriidist ja muudest polümeeridest termoplastilise või vormitud kahemõõtmelise võrega või teatud kõrgusega kolmemõõtmelise võrega, kui seda kasutatakse tsiviilehitusena, mida nimetatakse geovõrguks.
Geovõrkude omadused ja struktuur
Geovõrgul on järgmised omadused
1, kõrge tugevus, väike deformatsioon;
2, väike hiilimine;
3, korrosioonikindlus, pikk kasutusiga;
4, mugav ja kiire ehitus, lühike tsükkel, madalad kulud;
Geovõrgu struktuur hõlmab järgmist:
Üheksiaalne
Üheksiaalse tõmbeotstarbelise plastilise geovõrgu tõmbetugevus ja tõmbemoodul on äärmiselt kõrge. Selline plastist geovõrk on valmistatud suure tihedusega polüetüleenist (HDPE), mis on ekstrudeeritud õhukeseks leheks, mis on augustatud korrapärase võrgu moodustamiseks ja seejärel venitatud pikisuunas.
Kahesuunaline
Kahesuunalistel geovõrkudel on märkimisväärne tõmbetugevus nii piki- kui ka põiksuunas. Diaksiaalsed monoliitilised geovõrgud on valmistatud polüpropüleenist (PP) või polüetüleenist (PE), plastifitseeritud, ekstrudeeritud, perforeeritud ja piki- ja põikisuunaliselt venitatud.
Mitmeteljeline
Mitmeteljeline geovõrk paistab silma suurema stabiilsuse ja tõhususe poolest, mis tagab ratsionaalsema pingeseisundi. See ei taga mitte ainult vundamendi stabiilsust, vaid omab ka piisava tõmbe- ja nihketugevuse eeliseid. Sellel plastmassist geovõrgukihil on tasapinnaline võrkstruktuur, mis on moodustatud plastmassist ekstrusiooni, stantsimise ja neljasuunalise venitamise teel.
Geovõrkude peamised rakendusskenaariumid
Teede ja raudteede vundamendi tugevdamine
Maantee- ja raudtee teekatete geovõrkude roll on tugevdada, et taastada selle kandevõime ja tasasus, samuti tugevdada teekatte muldkeha stabiilsust, pikendada kasutusiga ja vähendada rutiinset hooldust.
Geogrid polümeer võib lisada teekatte väga suurt stabiilsust ja parandada muldkeha üldist tugevust, tugevdamine võib oluliselt parandada kruusase pinnase tugevust ja hävitavat tüve ning pinnase hävitamisel on hilinenud mõju. Sama hävitava pinge taseme juures väheneb oluliselt tugevdatud kruusapinnase proovi aksiaalpinge ja külgpinge. Kruusapinnase tugevdav mõju väheneb perimeetrirõhu suurenemisega ning tugevdav mõju on seotud ka kruusaosakeste ilmastikuastme, pehmuse ja kõvadusega.
Seinte ja nõlvade stabiliseerimine
Müürid ja nõlvad on pinnase poolt suure surve all ja geovõrgud võivad seda survet ühtlaselt jaotada kogu tugimüürikonstruktsioonile, suurendades seega tugimüüride üldist stabiilsust. Samal ajal suudavad geovõrgud vältida pinnase libisemist ja erosiooni ning säilitada tugimüüride terviklikkust.
Maavärin on tavaline loodusõnnetus, mis kujutab endast suurt ohtu seinte ja nõlvade stabiilsusele. Geovõrgul on hea painduvus ja plastilisus, mis võib tõhusalt absorbeerida ja hajutada maavärina põhjustatud mõju, vähendada tugimüüride vibratsiooni ja parandada selle seismilist toimivust.
Vee läbilaskvus on seinte ja nõlvade ehitamisel oluline kaalutlus. Kui müüride ja nõlvade veepidavus ei ole hea, põhjustab see veesurve kuhjumist ja suurendab survet, mõjutades seega nende stabiilsust. Geovõrgud seevastu on hea vee läbilaskvusega ja suudavad vett tõhusalt ära juhtida, vähendades veesurve mõju tugimüüridele.
Seinad ja nõlvad peavad sageli pikka aega vastu pidama pinnase survele ja väliskeskkonna mõjule, seega on nende vastupidavus oluline kaalutlus. Geovõrku iseloomustab korrosiooni- ja vananemiskindlus, mis võib tõhusalt pikendada seinte ja nõlvade kasutusiga.
Lisateavet geovõrkude kohta leiate sellest artiklist "Geovõrgustike kangast lahti harutades: Põhjalik juhend ”
Geotekstiil
Mis on geotekstiil
Geotekstiil on sünteetilistest kiududest (nt polüpropüleen-, polüester- või klaaskiududest) nõelamise või kudumise teel valmistatud läbilaskev sünteetiline materjal. Läbilaskva tekstiilina võib see koos pinnasega eraldada, filtreerida, tugevdada, kaitsta või kuivendada. Seetõttu kasutatakse seda laialdaselt tsiviilehituses ja mitmesugustes ehitusprojektides, mille eesmärk on saavutada spetsiifilised funktsioonid geotehnilistes ja keskkonnaalastes rakendustes.
Geotekstiili peamised omadused ja tüübid
Geotekstiili omadused
Kõrge tugevus: Tänu plastkiudude kasutamisele säilib piisav tugevus ja venivus nii niisketes kui ka kuivades tingimustes.
Korrosioonikindlus: Pikaajaline korrosioonikindlus erineva pH-tasemega pinnases ja vees.
Hea vee läbilaskvus: Kiudude vaheliste vahede olemasolu tagab suurepärase vee läbilaskvuse.
Head mikroobivastased omadused: Mikroorganismide ja putukate poolt kahjustamata.
Mugav ehitus: Selle kerge ja pehme olemus teeb selle transportimise, paigaldamise ja ehitamise lihtsaks.
Suurepärased vananemisvastased omadused: Vananemisvastased, sealhulgas ultraviolett-, osooni- ja oksüdatsioonivastased omadused, mis tagavad stabiilse kasutamise erinevates kliimatingimustes.
Keskkonnasõbralik: Koosneb peamiselt sünteetilistest kiududest, mis vähendab loodusvarade kasutamist.
Kerge: Võrreldes traditsiooniliste ehitusmaterjalidega on see kergem ja hõlbustab transporti, paigaldamist ja ehitamist.
Hea isolatsioon: Isoleerib tõhusalt pinnase liivast ja pinnase betoonist, muu hulgas ka muudes rakendustes.
Hea filtreerimine/tagasi filtreerimine: tagab vee ja pinnasetehnika stabiilsuse.
Geotekstiili liigid
Riidest geotekstiil on valmistatud korrapärase mustri järgi keerukalt põimitud lõngadest. Tänu ühtlasele jaotusele on see võrreldes mittekootud geotekstiiliga silmapaistva tugevuse ja mõõtmete stabiilsusega. Neid kangaid kasutatakse peamiselt pinnase liikumise takistamiseks, maa-aluse drenaaži piiramiseks ja tekstuuri kontrolli tugevdamiseks, kuid neid kasutatakse ka raudteerööbaste stabiliseerimiseks.
Mittekootud geotekstiilne kangas:
Mittekootud geotekstiil on valmistatud termiliselt seotud sünteetilistest kiududest, mis pakuvad kergeid ja painduvaid omadusi. Peamiselt kasutatakse mittekootud kangaid eraldamiseks ja filtreerimiseks, tugimüüride tugevdamiseks, pinnase stabiliseerimiseks ja erosioonitõrjeks ning neil on läbilaskvus, suurepärane läbistamiskindlus, mõõdukas tõmbetugevus ja muljetavaldavad venivusomadused.
Polüpropüleenist geotekstiil:
Polüpropüleenist geotekstiil on mittekootud kangas, mis on mõeldud peamiselt eraldamiseks. Kuigi neil on läbilaskevõime ja drenaaživõime, ei paku nad projektide jaoks mingit tugevdust. Polüpropüleenist geotekstiilkangast nimetatakse tavaliselt selle eluea alusel ja seda kasutatakse sageli umbrohutõkkena.
Spunbond geotekstiil:
Kangaste valmistamise valdkonnas peetakse ketrusmeetodit kõige kiiremaks meetodiks lausriide valmistamiseks. Selles protsessis ketratakse ekstrudeeritud filamentkiud lehtedeks ja liimitakse läbi kuumutatud rullide. Sarnaselt polüpropüleenist geotekstiiliga pakuvad spunbondkangad drenaaživõimet, kuid neil puudub tugevdus. Kaalu järgi arvutatuna kasutatakse neid tavaliselt umbrohutõkkeks või drenaažikangastena.
Kootud geotekstiil:
Need tekstiilid on väga paindlikud ja kulutõhusad. Hoolimata nende väiksemast kasutusest kasvab nõudlus "drenaaži- ja erosioonitõrje" järele pidevalt. Kootud geotekstiilide valmistamisel kasutatakse kudumistehnikat ja mõnikord kasutatakse nende valmistamisel ka kudumist.
Komposiitgeotekstiil:
Need luuakse kahe või enama geotekstiilriide ühendamisel, et moodustada unikaalsete omadustega materjal. Näiteks võib komposiitgeotekstiilide puhul kombineerida mittekootud geotekstiiliga ja kootud geotekstiiliga, et saada tugev, vastupidav ja väga läbilaskev materjal.
Polüestrist geotekstiilne kangas:
Polüestergeotekstiil on valmistatud lühikestest polüesterkiududest, mille kiudude peenus on 6-12 deniiri ja pikkus 54-64 millimeetrit. Tootmisprotsess hõlmab avamist, kraasimist, segamist (lühikeste kiudude põimimist), riba asetamist (standardiseeritud sõlme ja kinnitamist) ning nõelapunnimistehnikat, milleks kasutatakse lausriide tootmisseadmeid.
Polüesterfilamentkangas:
Polüesterfilamentkangas on valmistatud polüestrist geotekstiilist kangast ketramise ja nõelaga löömise teel. Sellel on suurepärane kuumakindlus ja valguskindlus.
Pidevad geotekstiilid:
Need geotekstiilid on valmistatud pidevatest kiududest, ilma et oleks vaja üksikuid lõngu või staapelkiude. Pideva kiu geotekstiili kasutatakse rakendustes, kus on oluline suur tõmbetugevus ja filtreerimine.
Biolagunevad geotekstiilid:
Biolagunevad geotekstiilid on kavandatud lagunema aja jooksul, pakkudes ajutist tuge taimestiku väljakujunemise ajaks. Neid geotekstiile kasutatakse tavaliselt keskkonnatundlikel aladel ja need aitavad kontrollida erosiooni, kuni looduslik taimestik võtab selle üle. Näiteks looduslikest kiududest valmistatud geotekstiil.
Geotekstiili peamised rakendusskeemid
Eraldamine ja filtreerimine
Kasutage geotekstiili erinevate füüsikaliste omadustega (osakeste suurus, jaotumine, konsistents ja tihedus jne) ehitusmaterjalide (nt pinnas ja liiv, pinnas ja betoon jne) isoleerimiseks. Et kaks või enam liiki materjale ei läheks kaduma, ei seguneks, et säilitada materjali üldine struktuur ja funktsioon, nii et hoone kandevõime tugevneb.
Kui vesi voolab peenmaterjali pinnasekihist jämeda materjaliga pinnasekihti, kasutatakse geotekstiili hea õhu- ja vee läbilaskvuse tõttu, et vesi saaks läbi voolata, kuid samas püütakse tõhusalt kinni mullaosakesi, peenliiva, väikseid kive jne, et säilitada pinnase ja vee tööde stabiilsus.
Drenaaž ja lekke kontrollimine
Geotekstiilil on head veejuhtimisomadused, see võib moodustada pinnasekeha sees drenaažikanaleid ning juhtida liigse vedeliku ja gaasi pinnasekonstruktsioonist välja.
Geotekstiili lekkimist takistav funktsioon tähendab peamiselt vee või kahjulike vedelike infiltratsiooni vältimist. Selline geotekstiil koosneb peamiselt lausriidest ja geomembraanist. Seda kasutatakse peamiselt tammide, veehoidlate ja prügilate, näiteks tammide, paisude ja kanalite nõlvade seinte, paisude ja kanalite läbilaskmise kontrollimiseks.
Erosioonitõrje
Geotekstiili saab kasutada veevoolu kontrollimiseks ja vahelduvate põudade ja üleujutuste põhjustatud pinnase erosiooni vältimiseks jõekallastel, jõesängides ja randades.
Ehituse ajal võivad geotekstiilid vältida pinnase settimist, mis on tingitud traditsioonilistest tihendusmeetoditest.
Teede, sildade, tunnelite, tornide vundamentide jne puhul saab geotekstiili kasutada pinnase tugevdamiseks või tugevdamiseks, muutes selle tugevamaks ja stabiilsemaks.
Lisateavet geotekstiilide kohta leiate sellest artiklist "Geotekstiilide võimsuse demüstifitseerimine”
Geovõrgu ja geotekstiili erinevus
Geovõrke kasutatakse peamiselt tugevdamiseks ja stabiliseerimiseks.
Geovõrk võib tõhusalt parandada pinnase stabiilsust. Geovõrgu lisamine pinnasesse võib moodustada tugevdatud pinnase efekti, lukustades mullaosakesed võrega, parandades seega oluliselt pinnase nihketugevust ja kandevõimet. See on oluline pinnase erosiooni, maalihete ja vundamendi vajumise vältimiseks.
Geotekstiili kasutatakse peamiselt eraldamiseks, filtreerimiseks ja drenaažiks.
Geotekstiili eraldusmehhanism on järgmine: esiteks, geotekstiil on paigutatud kahe erineva geotehnilise materjali vahele, mis mängib kahe materjali vahel isolatsiooni rolli ja takistab materjalide segunemist erinevate kihtide vahel. Teiseks takistatakse kihtide vahelist reostust ja korrosiooni, et tagada inseneriehituse kõrge tase.
Geotekstiili filtreerimismehhanism on: esiteks, et tagada, et vedelikud ja gaasid ei jääks vabalt välja voolates kinni; teiseks, et tõhusalt hoida väikesi mullaosakesi veevoolu kaudu ja kaitsta pinnast kahjustuste eest.
Geotekstiil võib teostada drenaažifunktsiooni pinnases, sarnaselt drenaažikanaliga. See juhib vett kõikides suundades pinnasesse ning kogub ja transpordib vett või muid vedelikke geotehnilistes töödes.
Erinevused struktuuris ja materjalis
Geovõrkudel on ruudukujuline struktuur
Geovõrgu võrgusilma struktuur hõlmab peamiselt ühe-, kahe- ja mitmeteljelisi struktuure.
Geotekstiil on pidev kiustruktuur
Geotekstiili pideva kiustruktuuri valmistatakse peamiselt kahte tüüpi geotekstiilide nõeltorkamise või kudumise teel.
Üks tüüp on mittekootud, sest mittekootud geotekstiil on korduvalt nõelatud tootmisprotsess, nii et sellel on kolmemõõtmeline pooride struktuur, mida tavaliselt nimetatakse samaväärseks pooride suuruseks.
Teine tüüp on kootud geotekstiil, mis kootakse kangaks, põimides lõime- ja koelõngad kokku erinevate kudumisseadmete ja -protsesside abil.
Erinevus rakenduskeskkonnas
Geovõrgud sobivad suure tugevusega projektide jaoks.
1. Maanteeprojekt
Teeprojektis saab geovõrku kasutada teekatte tugevdamiseks, teekatte kandevõime parandamiseks ja teekatte pragunemise vältimiseks. Maanteede, linnateede ja muude projektide puhul võib geovõrkude kasutamine tugevdamiseks oluliselt parandada teekatte kasutusiga ja sõiduohutust.
2. Raudteeprojekt
Raudteeprojektis saab geovõrku kasutada raudtee teekatte tugevdamiseks ning raudteeliini stabiilsuse ja ohutuse parandamiseks. Raskete raudteede, kiirraudteede ja muude projektide puhul võib geovõrkude kasutamine tugevdamiseks tõhusalt vältida teekatte settimist ja deformeerumist ning parandada raudteeliinide tõhusust ja ohutust.
3. Veekaitseprojekt
Veekaitsetehnikas saab geovõrke kasutada kalda kindlustamiseks, jõe kalda erosiooni vältimiseks, veehoidlate tammide tugevdamiseks jne. Jõgede puhul
juhtimise, veehoidla ehitamise ja muude projektide puhul võib geovõrkude kasutamine tugevdamiseks parandada projekti stabiilsust ja ohutust, et kaitsta inimeste elu ja vara ohutust.
4. Ehitustehnika
Ehitustehnikas saab geovõrku kasutada vundamendi tugevdamiseks, keldri hüdroisolatsiooniks, pinnase nõlva stabiliseerimiseks jne. Kõrghoonetes, keldrites ja muudes projektides võib geovõrkude kasutamine tugevdamiseks parandada vundamendi kandevõimet ja stabiilsust, et tagada hoone ohutus ja stabiilsus.
Geovõrgud sobivad eraldamist ja filtreerimist nõudvate stseenide jaoks.
1. Teede ehitus
Teede ehitamisel kasutatakse sageli kivimaterjali teekattematerjalina. Geotekstiili paigaldamisel kivikihi sisse võib see mängida eraldamise, filtreerimise ja parandamise rolli, et pikendada tee kasutusiga.
2. Veekaitseprojekt
Veekaitselistes projektides võib paisu siseküljele paigaldada geotekstiili, et kaitsta paisu konstruktsiooni. Samal ajal võib seda paigaldada ka kivitammi peale, et suurendada kivitammi stabiilsust ja seista vastu veekogudele.
3. Kaevandusprojekt
Kaevandamisprojektis võib kivitreppide vahele paigaldada geotekstiili, et tugevdada kivitreppide kandevõimet ja vältida kivi lõdvenemist.
Kombineeritud taotlus
Teede ehitamisel võib kasutada geovõrku ja geotekstiili koos.
Näiteks paigaldatakse teekatte põhja geovõrk ja tee parandamisel paigaldatakse asfaldipinnakihi alla filamentne geotekstiil.
Teekattele paigaldatud geovõrk võib suurendada tee kandevõimet ja vältida pehme aluspinna vajumist.
Asfaldi alla paigaldatud geotekstiil võib takistada teekatte pragunemist ja pikendada tee kasutusiga.
Kokkuvõte
Peamine erinevus geovõrkude ja geotekstiilide vahel seisneb peamiselt erinevustes realiseeritud funktsioonides, tüüpides, struktuurilistes omadustes jne. Kuigi nad kuuluvad samasse geosünteetide kategooriasse, on tegemist kahe täiesti erineva geotehnilise tootega.
Viimasena, kuid mitte vähem tähtsana, oleme esitanud näiteid nende kahe toote kombineerimise kohta. Seega tuleb materjalide valikul valida vastavalt projekti vajadustele või kombineerida erinevate materjalide eelised kombineeritud kasutamiseks.
Tulevikus töötatakse välja rohkem geosünteetide liike ning QIVOC uurib aktiivselt parema kvaliteedi ja mitmekülgsusega geosünteetide arendamist.
