Geosynthetische Materialien – Allgemeine Bezeichnung für synthetische Materialien, die im Tiefbau verwendet werden

Geosynthetische Materialien

------Allgemeine Bezeichnung für verwendete synthetische Materialien

in Anwendungen im Tiefbau

 

Geosynthetische Materialien sind eine allgemeine Bezeichnung für synthetische Materialien, die im Tiefbau eingesetzt werden. Als eine Art Tiefbaumaterial wird es aus künstlich synthetisierten Polymeren (wie Kunststoff, synthetischen Fasern, synthetischem Gummi usw.) als Rohstoffen hergestellt, und verschiedene Arten von Produkten werden im Inneren, auf der Oberfläche oder zwischen verschiedenen Arten platziert Boden, um den Boden zu stärken oder zu schützen.

 

Die Technische Spezifikation für die Anwendung von Geokunststoffen unterteilt Geokunststoffe in Geotextilien, Geomembranen, geosynthetische Spezialmaterialien und geosynthetische Verbundmaterialien sowie in Typen wie Geotextilien, Glasfasernetze und Geokunststoffpolster.

 

Geokunststoffe sind ein Sammelbegriff für verschiedene Produkte aus synthetischen Materialien, die in der Geotechnik und im Tiefbau eingesetzt werden. Da sie hauptsächlich in der Geotechnik eingesetzt werden, werden sie zur Unterscheidung von natürlichen Materialien als „Geokunststoffe“ bezeichnet. Geokunststoffe wurden früher als „Geotextilien“ und „Geomembranen“ bezeichnet. Mit den Anforderungen der Technik entstehen immer wieder neue Arten solcher Materialien, wie Geogitter, Geotextilien und Geotextilbeutel, Geotextilmatten, Geotextilien, Verbundgeotextilien, wasserdichte Bentonitdecken, Verbundentwässerungsnetze usw. Die ursprünglichen Namen können nicht mehr genau abgedeckt werden Alle Produkte. Daher werden sie im Folgenden als „Geotextilien, Geotextilien und verwandte Produkte“ bezeichnet. Offensichtlich ist ein solcher Name nicht als technischer oder akademischer Begriff geeignet. Daher wurde auf der 5. Internationalen Konferenz über geosynthetische Materialien 1994 in Singapur der Name dieser Art von Material offiziell als „Geosynthetische Materialien“ festgelegt. Der Rohstoff geosynthetischer Materialien ist Polymer. Sie werden aus Chemikalien hergestellt, die aus Kohle, Erdöl, Erdgas oder Kalkstein gewonnen, zu Fasern oder Kunststoffplatten weiterverarbeitet und schließlich zu verschiedenen Produkten verarbeitet werden. Zu den zur Herstellung von Geokunststoffen verwendeten Polymeren gehören hauptsächlich Polyethylen (PE), Polyester (PET), Polyamid (PER), Polypropylen (PP) und Polyvinylchlorid (PVC), chloriertes Polyethylen (CPE), Polystyrol (EPS) usw.

Ein anderer Name für Geotextil ist Geotextil. Frühe Produkte waren rar, d. h. ein stoffähnliches Material, das bei geotechnischen Arbeiten verwendet wurde.

 

Der Herstellungsprozess von Geotextilien umfasst zunächst die Verarbeitung von Polymerrohstoffen zu Seide, Kurzfasern, Garnen oder Streifen und anschließend die Herstellung flach strukturierter Geotextilien. Geotextilien können entsprechend ihrer Herstellungsmethode in gewebte Geotextilien und nicht gewebte Geotextilien unterteilt werden. Textile Geotextilien bestehen aus zwei parallelen Sätzen orthogonaler oder diagonaler Kett- und Schussfäden, die miteinander verwoben sind. Geotextilien aus Vliesstoffen werden hergestellt, indem Fasern gerichtet oder zufällig angeordnet und anschließend verarbeitet werden. Entsprechend den verschiedenen Methoden zum Verbinden von Fasern gibt es drei Arten von Verbindungsmethoden: chemische (Klebe-)Verbindung, thermische Verbindung und mechanische Verbindung.

 

Die herausragenden Vorteile von Geotextilien sind geringes Gewicht, gute Gesamtkontinuität (kann als Ganzes zu größeren Flächen verarbeitet werden), praktische Konstruktion, hohe Zugfestigkeit, gute Korrosionsbeständigkeit und mikrobielle Erosionsbeständigkeit. Der Nachteil besteht darin, dass ohne spezielle Behandlung die UV-Schutzwirkung gering ist. Wenn es der Außenwelt ausgesetzt wird, kann es unter direkter ultravioletter Strahlung leicht altern, aber wenn es nicht direkt ausgesetzt wird, sind Alterungsschutz und Haltbarkeit immer noch hoch.

 

Geomembranen lassen sich grundsätzlich in zwei Kategorien einteilen: Asphalt und Polymere (synthetische Polymere). Asphalthaltige Geomembranen bestehen hauptsächlich aus Verbundwerkstoffen (einschließlich gewebter oder nicht gewebter Geotextilien), wobei Asphalt als benetzendes Bindemittel verwendet wird. Polymer-Geomembranen werden basierend auf verschiedenen Hauptmaterialien in Kunststoff-Geomembranen, elastische Geomembranen und Verbund-Geomembranen unterteilt.

 

Eine Vielzahl von Ingenieurpraxen hat gezeigt, dass Geomembranen eine gute Undurchlässigkeit, starke Elastizität und Anpassungsfähigkeit an Verformungen aufweisen, für unterschiedliche Baubedingungen und Arbeitsbelastungen geeignet sind und eine gute Alterungsbeständigkeit aufweisen. Besonders hervorzuheben ist die Haltbarkeit von Geomembranen in Unterwasser- und Bodenumgebungen. Geomembranen verfügen über hervorragende Sickerschutz- und Wasserdichtigkeitseigenschaften.

 

Dichte: Die Dichte hängt vom Material ab, aus dem sie hergestellt wird, und selbst wenn die zur Herstellung von Geomembranen verwendeten Polymere derselben Kategorie angehören, gibt es oft erhebliche Unterschiede. Beispielsweise können Polyethylenmaterialien in verschiedene Kategorien eingeteilt werden, z. B. extrem niedrige Dichte, niedrige Dichte, mittlere Dichte und hohe Dichte, was zu Unterschieden in der Dichte von PE-Geomembranen führt. Der Dichtebereich von Geomembranpolymeren liegt bei etwa 0,85 mg/L bis 1,5 0mg/L, und die in der Technik häufig verwendete Dichte liegt im Allgemeinen über 0,94 mg/L.

Dicke: Die Dicke bezieht sich auf den Abstand zwischen der Ober- und Unterseite der Membran unter dem normalen Druck von 20 kPa. Bei glatten Geomembranen (ohne Prägungen oder Muster auf der Oberfläche) ähnelt die Dickenmessmethode der von Geotextilien, für die Messung sollte jedoch ein genaueres Mikrometer verwendet werden. Jede Probe sollte an mindestens drei verschiedenen Positionen gemessen werden, und der Durchschnittswert sollte als Dicke der PE-Verbund-Geomembran verwendet werden.

 

Geogitter sind ein wichtiges geosynthetisches Material, das im Vergleich zu anderen geosynthetischen Materialien eine einzigartige Leistung und Wirksamkeit aufweist. Geogitter werden häufig als Verstärkungsmaterialien für bewehrte Bodenstrukturen oder Verbundmaterialien verwendet. Geogitter werden in zwei Typen unterteilt: Glasfaser und Polyesterfaser.

 

Kunststoffe

 

Bei dieser Art von Geogitter handelt es sich um ein Polymernetzmaterial mit quadratischen oder rechteckigen Formen, das durch Strecken gebildet wird und aufgrund der unterschiedlichen Streckrichtungen bei der Herstellung in zwei Typen unterteilt werden kann: unidirektionales Strecken und biaxiales Strecken. Es wird auf extrudierte Polymerfolien (meist aus Polypropylen oder hochdichtem Polyethylen) gestanzt und anschließend unter Erhitzungsbedingungen einer gerichteten Streckung unterzogen.

 

Unidirektionale Streckgitter werden nur durch Dehnung entlang der Längsrichtung des Blechs hergestellt, während biaxiale Streckgitter dadurch hergestellt werden, dass das unidirektionale Streckgitter weiterhin in der Richtung senkrecht zu seiner Länge gedehnt wird.

 

Durch die Umlagerung und Ausrichtung von Polymerpolymeren während des Erwärmungs- und Dehnungsprozesses bei der Herstellung von Geogittern wird die Bindungskraft zwischen Molekülketten gestärkt und das Ziel einer Verbesserung ihrer Festigkeit erreicht. Seine Dehnung beträgt nur 10 bis 15 % der Originalplatte. Wenn dem Geogitter alterungsbeständige Materialien wie Ruß hinzugefügt werden, weist es eine bessere Haltbarkeit wie Säurebeständigkeit, Alkalibeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Alterungsbeständigkeit auf.

 

Glasfaserkurs

 

Diese Art von Geogitter besteht aus hochfesten Glasfasern, manchmal kombiniert mit selbstklebendem druckempfindlichem Klebstoff und einer Oberflächenasphaltimprägnierung, um das Geogitter und die Asphaltdecke fest zu integrieren. Aufgrund der erhöhten Verzahnungskraft zwischen Boden- und Steinmaterialien innerhalb des Geogitternetzes erhöht sich der Reibungskoeffizient zwischen ihnen erheblich (bis zu 0.8-1.0). Der Auszugswiderstand des im Boden eingebetteten Geogitters erhöht sich durch die starke Reibung und Beißkraft zwischen Geogitter und Boden deutlich und macht es zu einem guten Bewehrungsmaterial.

 

Gleichzeitig ist Geogitter ein leichtes, flexibles Flachmaschenmaterial, das sich vor Ort leicht schneiden und verbinden lässt und sich auch überlappen und überlappen lässt. Der Bau ist einfach und erfordert weder spezielle Baumaschinen noch professionelles technisches Personal.

 

1 Geomembranbeutel

 

Geomembran-Beutel sind durchgehende (oder einzelne) beutelartige Materialien aus doppellagigem, polymerisiertem Kunstfasergewebe. Mithilfe einer Hochdruckpumpe wird Beton oder Mörtel in den Beutel gegossen, wodurch eine plattenartige oder anders geformte Struktur entsteht. Es wird häufig zum Schutz von Böschungen oder anderen Fundamentbehandlungsprojekten verwendet. Membranbeutel werden aufgrund ihrer Materialien und Verarbeitungstechniken in zwei Kategorien eingeteilt: mechanische und einfache Membranbeutel. Mechanisierte Membranbeutel können je nach Vorhandensein oder Fehlen von Entwässerungspunkten für die Filterung und ihrer Form nach dem Aufblasen in drei Typen unterteilt werden: Membranbeutel mit Entwässerungspunkt für die Filterung, Membranbeutel ohne Entwässerungspunkt für die Filterung, Betonmembranbeutel ohne Entwässerungspunkt und Membranen vom Scharnierblocktyp .

 

2.Geonet

 

Geonet ist ein Netzwerk aus Geokunststoffen mit großen Poren und hoher Steifigkeit in flächiger oder dreidimensionaler Struktur, gewebt aus Kunststoffstreifen, groben Strängen oder mit Kunstharz verpresst. Wird für weiche Fundamentverstärkungspolsterschichten, Böschungsschutz, Grasbepflanzung und als Substrat für die Herstellung von geotechnischen Verbundmaterialien verwendet.

 

3. Geomesh-Matten und Geogitterkammern

 

Geomesh-Pads und Geogitter sind dreidimensionale Strukturen, die speziell aus synthetischen Materialien hergestellt werden. Ersteres ist meist ein dreidimensionales, durchlässiges Polymernetzkissen aus langen Fasern, während letzteres eine waben- oder gitterartige dreidimensionale Struktur ist, die aus Geotextilien, Geogittern oder Geomembranen und Streifenpolymeren besteht. Es wird häufig zum Erosionsschutz und zur Bodenschutztechnik eingesetzt. Geozellen mit hoher Steifigkeit und seitlichem Einschlussvermögen werden häufig in verstärkten Polsterschichten, Straßenbetten oder Gleisbetten verwendet.

 

4.Polystyrolschaum (EPS)

 

Polystyrolschaum (EPS) ist ein ultraleichtes geosynthetisches Material, das entwickelt wurde. Es entsteht durch Zugabe eines Schaummittels zu Polystyrol, Vorschäumen mit einer bestimmten Dichte und anschließendes Trocknen der Schaumpartikel in einem Silo, bevor sie in eine Form gefüllt und erhitzt werden. EPS zeichnet sich durch geringes Gewicht, Hitzebeständigkeit, gute Druckleistung, geringe Wasseraufnahme und gute selbsttragende Eigenschaften aus und wird häufig als Füllmaterial für Bahndämme verwendet.

 

Geotextilien, Geomembranen, Geogitter und bestimmte spezielle geosynthetische Materialien werden durch die Kombination von zwei oder mehr Materialien zu geosynthetischen Materialien hergestellt. Geokompositmaterialien können die Eigenschaften verschiedener Materialien kombinieren, um den Anforderungen spezifischer Ingenieurstechniken besser gerecht zu werden, und können eine Vielzahl funktionaler Rollen spielen. Ein Verbundgeotextil ist eine Kombination aus Geotextil und Geotextil, die nach bestimmten Anforderungen hergestellt wird.

Unter diesen werden Geotextilien hauptsächlich zur Verhinderung von Versickerung verwendet, und Geotextilien spielen eine Rolle bei der Verstärkung, Entwässerung und Erhöhung der Reibung zwischen Geotextil und Bodenoberfläche. Ein weiteres Beispiel sind geotextile Verbunddrainagematerialien, bei denen es sich um Drainagematerialien handelt, die aus Geotextilvliesen, Geotextilnetzen, Geotextilmembranen oder geosynthetischen Kernmaterialien unterschiedlicher Form bestehen. Sie werden für die Konsolidierung weicher Fundamententwässerung, Längs- und Querentwässerung von Straßenbetten, unterirdische Entwässerungsrohre in Gebäuden, Sammelbrunnen, Wandentwässerung von Stützgebäuden, Tunnelentwässerung, Böschungsentwässerungsanlagen usw. verwendet. Die Kunststoff-Drainageplatte wird häufig im Straßenbettbau verwendet ist eine Art geosynthetisches Verbunddrainagematerial.

 

Die für Straßen im Ausland weit verbreiteten geosynthetischen Verbundmaterialien sind rissfeste Glasfaser-Polyester-Gewebe und kettengewirkte, mit Verbundwerkstoffen verstärkte rissfeste Gewebe. Es kann die Lebensdauer von Straßen verlängern und die Reparatur- und Wartungskosten erheblich senken. Im Hinblick auf den langfristigen wirtschaftlichen Nutzen ist es für China notwendig, geosynthetische Verbundwerkstoffe aktiv einzuführen und zu fördern.

 

Geokunststoffe haben für unterschiedliche Produkte unterschiedliche Eigenschaften und können in vielen technischen Bereichen eingesetzt werden.

 

Zu den angewandten Bereichen gehören Geotechnik, Bauingenieurwesen, Wasserschutztechnik, Umwelttechnik, Verkehrstechnik, Kommunaltechnik und Landgewinnungstechnik.

 

Zum Thema Schutz:

Bodenerosion ist ein natürlicher Prozess, der durch Wasser- und Windkräfte mit zahlreichen Einflussfaktoren wie Boden, Vegetation und Topographie verursacht wird. Unter bestimmten Bedingungen können auch menschliche Aktivitäten diesen Prozess beschleunigen. Wenn dieser Erosionseffekt nicht ordnungsgemäß behandelt wird, kann er zu erheblichen Schäden an bestehenden Gebäuden und der Umwelt führen.

 

Im Hinblick auf den Bodenerosionsschutz können Geokunststoffe zum Schutz von Böschungen, zum Schutz von Wassertransportkanälen, zum Küstenschutz, zur Wattgewinnung, zur Vegetationswiederherstellung, zum Steinschlagschutznetz und zum Bau von Hochwasserschutzdämmen eingesetzt werden. Abhängig von den Merkmalen des Projekts und den Standortbedingungen kann die Erosionsschutztechnik ein oder mehrere Geokunststoffprodukte umfassen.

 

Im Hangsicherungsbau werden neben der Verwendung einiger Geokunststoffe auch Bodennägel und sogar Felsankerstangen benötigt, um die Stabilität des Sicherungssystems zu gewährleisten. Teilweise werden auch mit schwerem Mörtel gefüllte Geotextilsäcke zur Fixierung der Schutzoberfläche verwendet und in die Lücken der Schutzkonstruktion werden Grassamen eingebracht, um die Vegetation zu kultivieren und Bodenerosion vorzubeugen.