Geosyntetické materiály - Obecný termín pro syntetické materiály používané ve stavebnictví

Geosyntetické materiály

------Obecný termín pro použité syntetické materiály

v aplikacích ve stavebnictví

 

Geosyntetické materiály jsou obecné označení pro syntetické materiály používané ve stavebnictví. Jako druh stavebního materiálu se vyrábí z uměle syntetizovaných polymerů (jako jsou plasty, syntetická vlákna, syntetický kaučuk atd.) jako suroviny a různé typy výrobků jsou umístěny uvnitř, na povrchu nebo mezi různé typy. půdy k posílení nebo ochraně půdy.

 

Technická specifikace pro aplikaci geosyntetických materiálů rozděluje geosyntetické materiály na geotextilie, geomembrány, geosyntetické speciální materiály a geosyntetické kompozitní materiály a také na typy jako jsou geotextilie, sklolaminátová síťovina a geosyntetické podložky.

 

Geosyntetické materiály jsou souhrnné označení pro různé výrobky vyrobené ze syntetických materiálů používaných v geotechnice a pozemním stavitelství. Protože se používají hlavně v geotechnice, nazývají se „geosyntetika“, aby se odlišily od přírodních materiálů. Geosyntetické materiály byly kdysi označovány jako „geotextilie“ a „geomembrány“. S potřebami strojírenství se stále objevují nové odrůdy takových materiálů, jako jsou geomříže, geotextilie a geotextilní vaky, geotextilní rohože, geotextilie, kompozitní geotextilie, bentonitové vodotěsné přikrývky, kompozitní drenážní sítě atd. Původní názvy již nemohou přesně pokrýt všechny produkty. Proto jsou v následujícím období označovány jako „geotextilie, geotextilie a příbuzné výrobky“. Je zřejmé, že takový název není vhodný jako technický nebo akademický termín. Proto byl na 5. mezinárodní konferenci o geosyntetických materiálech konané v Singapuru v roce 1994 oficiálně určen název tohoto typu materiálu jako „Geosyntetické materiály“. Surovinou geosyntetických materiálů je polymer. Vyrábějí se z chemikálií extrahovaných z uhlí, ropy, zemního plynu nebo vápence, dále se zpracovávají na vlákna nebo pláty syntetického materiálu a nakonec se z nich vyrábějí různé produkty. Mezi polymery používané k výrobě geosyntetických materiálů patří zejména polyethylen (PE), polyester (PET), polyamid (PER), polypropylen (PP) a polyvinylchlorid (PVC), chlorovaný polyethylen (CPE), polystyren (EPS) atd.

Dalším názvem pro geotextilii je geotextilie. Rané výrobky byly vzácné, což znamenalo látku podobnou materiálu používanému při geotechnických pracích.

 

Výrobní proces geotextilií zahrnuje nejprve zpracování polymerních surovin na hedvábí, krátká vlákna, přízi nebo pásy a poté výrobu plochých strukturovaných geotextilií. Geotextilie lze podle způsobu výroby rozdělit na geotextilie tkané a netkané. Textilní geotextilie jsou složeny ze dvou paralelních sad propletených ortogonálních nebo diagonálních osnovních a útkových nití. Netkané geotextilie se vyrábějí nasměrováním nebo náhodným uspořádáním vláken a jejich následným zpracováním. Podle různých způsobů spojování vláken existují tři typy způsobů připojení: chemické (adhezivní) spojení, tepelné spojení a mechanické spojení.

 

Výjimečné výhody geotextilií jsou nízká hmotnost, dobrá celková kontinuita (lze vyrobit i do větších ploch jako celek), pohodlná konstrukce, vysoká pevnost v tahu, dobrá odolnost proti korozi a odolnost proti mikrobiální erozi. Nevýhodou je, že bez speciální úpravy je anti-ultrafialová schopnost nízká. Pokud je vystavena zvenčí, snadno zestárne pod přímým ultrafialovým zářením, ale pokud není přímo vystavena, ochrana proti stárnutí a trvanlivost jsou stále vysoké.

 

Geomembrány lze obecně rozdělit do dvou kategorií: asfalt a polymery (syntetické polymery). Geomembrány obsahující asfalt jsou převážně kompozitní (včetně tkaných nebo netkaných geotextilií), přičemž asfalt se používá jako smáčecí pojivo. Polymerní geomembrány se dělí na plastové geomembrány, elastické geomembrány a kompozitní geomembrány založené na různých hlavních materiálech.

 

Velké množství inženýrských postupů ukázalo, že geomembrány mají dobrou nepropustnost, silnou elasticitu a přizpůsobivost deformaci, mohou být vhodné pro různé stavební podmínky a pracovní namáhání a mají dobrou odolnost proti stárnutí. Odolnost geomembrán v podmořském a půdním prostředí je obzvláště významná. Geomembrány mají vynikající vlastnosti proti prosakování a vodě.

 

Hustota: Hustota závisí na materiálu použitém k její výrobě, a i když polymery používané k výrobě geomembrán patří do stejné kategorie, často existují významné rozdíly. Například polyethylenové materiály lze klasifikovat do různých kategorií, jako jsou ultranízká hustota, nízká hustota, střední hustota a vysoká hustota, což vede k rozdílům v hustotě PE geomembrán. Rozsah hustoty geomembránových polymerů je přibližně 0,85 mg/l až 1,50 mg/l a běžně používaná hustota ve strojírenství je obecně vyšší než 0,94 mg/l.

Tloušťka: Tloušťka se týká vzdálenosti mezi horní a spodní částí membrány při normálním tlaku 20 kPa. U hladkých geomembrán (bez ražení nebo vzorů na povrchu) je metoda měření tloušťky podobná jako u geotextilií, ale pro měření by měl být použit přesnější mikrometr. Každý vzorek by měl být měřen alespoň ve třech různých polohách a průměrná hodnota by měla být brána jako tloušťka PE kompozitní geomembrány.

 

Geomříž je hlavní geosyntetický materiál, který má ve srovnání s jinými geosyntetickými materiály jedinečný výkon a účinnost. Geomříže se běžně používají jako výztužné materiály pro vyztužené zemní konstrukce nebo kompozitní materiály. Geomříže se dělí na dva typy: skleněné vlákno a polyesterové vlákno.

 

Plasty

 

Tento typ geomříže je polymerní síťový materiál čtvercového nebo obdélníkového tvaru vytvořený protahováním, který lze rozdělit na dva typy na základě různých směrů natahování během výroby: jednosměrné natahování a dvouosé natahování. Je děrován na polymerové desky (většinou vyrobené z polypropylenu nebo vysokohustotního polyethylenu), které byly vytlačeny, a poté podrobeny směrovému roztahování za podmínek zahřívání.

 

Jednosměrné roztahovací mřížky jsou vyrobeny pouze roztahováním podél podélného směru archu, zatímco dvouosé roztahovací mřížky jsou vyráběny pokračujícím roztahováním jednosměrné roztahovací mřížky ve směru kolmém k její délce.

 

V důsledku přeskupení a orientace polymerních polymerů během procesu zahřívání a prodlužování při výrobě geomříží je posílena vazebná síla mezi molekulárními řetězci, čímž je dosaženo cíle zlepšení jejich pevnosti. Jeho tažnost je pouze 10 % až 15 % původní desky. Pokud jsou do geomříže přidány materiály proti stárnutí, jako jsou saze, bude mít geomříž lepší trvanlivost, jako je odolnost proti kyselinám, alkáliím, odolnost proti korozi a odolnost proti stárnutí.

 

Třída sklolaminátu

 

Tento typ geomříže je vyroben z vysoce pevných skelných vláken, někdy v kombinaci se samolepicím lepidlem snímajícím tlak a povrchovou impregnací asfaltu, aby těsně integroval geomříž a asfaltovou vozovku. V důsledku zvýšené vzájemné síly mezi zeminou a kamennými materiály v mřížce geomřížky se koeficient tření mezi nimi výrazně zvyšuje (až 0.8-1.0). Odolnost proti vytažení geomříže zapuštěné v zemině se výrazně zvyšuje díky silnému tření a kousací síle mezi geomříží a zeminou, což z ní dělá dobrý výztužný materiál.

 

Geomříž je zároveň lehký, flexibilní plochý síťovaný materiál, který lze snadno řezat a spojovat na místě a může se také překrývat a překrývat. Snadno se staví a nevyžaduje speciální stavební stroje ani odborný technický personál.

 

1 sáček s geomembránou

 

Geomembránový vak je souvislý (nebo samostatný) materiál podobný sáčku vyrobený z dvouvrstvé polymerované syntetické tkaniny. Využívá vysokotlaké čerpadlo k nalévání betonu nebo malty do pytle a tvoří desku nebo strukturu jiného tvaru. Běžně se používá při ochraně svahů nebo jiných projektech úpravy základů. Membránové sáčky jsou rozděleny do dvou kategorií na základě jejich materiálů a technik zpracování: mechanické a jednoduché membránové sáčky. Mechanizované membránové vaky lze rozdělit do tří typů podle jejich přítomnosti nebo nepřítomnosti filtračních drenážních bodů a jejich tvaru po nafouknutí: filtrační drenážní bodové membránové vaky, nefiltrační drenážní bodové membránové vaky, betonové membránové vaky bez drenážního bodu a membrány typu s pantovým blokem .

 

2. Geonet

 

Geonet je síť geosyntetických materiálů s velkými póry a vysokou tuhostí v rovinné nebo trojrozměrné struktuře, tkaných z pásů syntetického materiálu, hrubých pramenů nebo lisovaných syntetickou pryskyřicí. Používá se pro výztužnou vrstvu měkkého základu, ochranu svahů, výsadbu trávy a jako substrát pro výrobu kompozitních geotechnických materiálů.

 

3. Geosíťové rohože a geomřížkové komory

 

Geosíťové podložky a geomříže jsou trojrozměrné struktury speciálně vyrobené ze syntetických materiálů. První z nich je většinou trojrozměrný propustný polymerní síťový polštář složený z dlouhých vláken, zatímco druhý je trojrozměrná struktura podobná voštiny nebo mřížce složená z geotextilií, geomříží nebo geomembrán a pásových polymerů. Běžně se používá pro prevenci eroze a inženýrství ochrany půdy. Geobuňky s vysokou tuhostí a kapacitou bočního zadržení se často používají ve vrstvách vyztužených polštářů, ložích vozovek nebo ložích kolejí.

 

4. Polystyrenová pěna (EPS)

 

Polystyrenová pěna (EPS) je ultralehký vyvinutý geosyntetický materiál. Vzniká přidáním pěnidla do polystyrenu, předpěněním na stanovenou hustotu a následným sušením částic pěny v sile před jejich naplněním do formy a zahřátím. EPS má výhody nízké hmotnosti, tepelné odolnosti, dobrého kompresního výkonu, nízké nasákavosti a dobrých samonosných vlastností a běžně se používá jako výplň železničních náspů.

 

Geotextilie, geomembrány, geomříže a některé speciální geosyntetické materiály jsou tvořeny kombinací dvou nebo více materiálů za vzniku geosyntetických materiálů. Geokompozitní materiály mohou kombinovat vlastnosti různých materiálů, aby lépe vyhovovaly potřebám konkrétního inženýrství, a mohou hrát různé funkční role. Kompozitní geotextilie je kombinace geotextilie a geotextilie vyrobená podle určitých požadavků.

Mezi nimi se geotextilie používá hlavně k zamezení průsaku a geotextilie hraje roli při zpevnění, odvodnění a zvýšení tření mezi geotextilií a povrchem půdy. Dalším příkladem jsou geotextilní kompozitní drenážní materiály, což jsou drenážní materiály složené z netkaných geotextilií, geotextilních sítí, geotextilních membrán nebo geosyntetických jádrových materiálů různých tvarů. Používají se pro zpevnění drenáže měkkých základů, podélné a příčné odvodnění podloží vozovek, podzemní drenážní potrubí v budovách, sběrné studny, stěnové odvodnění nosných budov, drenáž tunelů, drenážní zařízení násypů atd. Plastová drenážní deska běžně používaná ve stavitelství vozovek je druh geosyntetického kompozitního drenážního materiálu.

 

Geosyntetické kompozitní materiály široce používané pro silnice v zahraničí jsou sklolaminátová polyesterová tkanina proti praskání a osnovní pletená kompozitní vyztužená tkanina proti praskání. Může prodloužit životnost silnic a výrazně snížit náklady na opravy a údržbu. Z hlediska dlouhodobých ekonomických přínosů je nutné, aby Čína aktivně přijala a prosazovala geosyntetické kompozitní materiály.

 

Geosyntetické materiály mají různé vlastnosti pro různé produkty a lze je použít v mnoha oblastech strojírenství.

 

Mezi aplikované obory patří geotechnika, stavebnictví, vodohospodářské inženýrství, environmentální inženýrství, dopravní inženýrství, komunální inženýrství a rekultivační inženýrství.

 

Z hlediska ochrany:

Půdní eroze je přirozený proces způsobený hydraulickými a větrnými silami, s mnoha ovlivňujícími faktory, jako je půda, vegetace a topografie. Za specifických podmínek mohou tento proces urychlit i lidské aktivity. Pokud není tento efekt eroze řádně ošetřen, může způsobit značné škody na stávajících budovách a životním prostředí.

 

Pokud jde o kontrolu půdní eroze, geosyntetika může být aplikována na ochranu svahů, ochranu vodních kanálů, ochranu pobřeží, rekultivaci bahna, obnovu vegetace, síť na ochranu proti padání skal a výstavbu přehrad pro ochranu před povodněmi. Podle vlastností projektu a podmínek na místě může inženýrská činnost proti erozi zahrnovat jeden nebo více produktů z geosyntetického materiálu.

 

Ve technice ochrany svahů jsou kromě použití některých geosyntetických materiálů zapotřebí zemní hřebíky a dokonce i skalní kotevní tyče, aby byla zajištěna stabilita ochranného systému. V některých případech se k upevnění ochranného povrchu používají i geotextilní pytle naplněné těžkou maltou a do mezer ochranné konstrukce se vkládají travní semena pro kultivaci vegetace a zamezení eroze půdy.