Materiais geossintéticos - Tema geral para materiais sintéticos usados ​​em aplicações de engenharia civil

Materiais geossintéticos

------Termo geral para materiais sintéticos usados

em aplicações de engenharia civil

 

Materiais geossintéticos são um termo geral para materiais sintéticos usados ​​em aplicações de engenharia civil. Como um tipo de material de engenharia civil, é feito de polímeros sintetizados artificialmente (como plástico, fibras sintéticas, borracha sintética, etc.) como matéria-prima, e vários tipos de produtos são colocados no interior, na superfície ou entre diferentes tipos de solo para fortalecer ou proteger o solo.

 

A Especificação Técnica para Aplicação de Materiais Geossintéticos divide os materiais geossintéticos em geotêxteis, geomembranas, materiais geossintéticos especiais e materiais compósitos geossintéticos, bem como tipos como geotêxteis, malha de fibra de vidro e almofadas geossintéticas.

 

Materiais geossintéticos são um termo coletivo para vários produtos feitos de materiais sintéticos utilizados em engenharia geotécnica e construção de engenharia civil. Por serem usados ​​principalmente em engenharia geotécnica, são chamados de "geossintéticos" para distingui-los dos materiais naturais. Os materiais geossintéticos já foram chamados de "geotêxteis" e "geomembranas". Com as necessidades da engenharia, novas variedades de tais materiais continuam a surgir, como geogrelhas, geotêxteis e sacos geotêxteis, esteiras geotêxteis, geotêxteis, geotêxteis compósitos, mantas impermeáveis ​​de bentonita, redes de drenagem compostas, etc. todos os produtos. Portanto, no período seguinte, são denominados “geotêxteis, geotêxteis e produtos afins”. Obviamente, tal nome não é adequado como termo técnico ou acadêmico. Portanto, na 5ª Conferência Internacional sobre Materiais Geossintéticos realizada em Cingapura em 1994, o nome deste tipo de material foi oficialmente determinado como “Materiais Geossintéticos”. A matéria-prima dos materiais geossintéticos é o polímero. Eles são feitos de produtos químicos extraídos do carvão, petróleo, gás natural ou calcário, posteriormente processados ​​em fibras ou folhas de material sintético e, finalmente, transformados em diversos produtos. Os polímeros utilizados para fabricar materiais geossintéticos incluem principalmente polietileno (PE), poliéster (PET), poliamida (PER), polipropileno (PP) e cloreto de polivinila (PVC), polietileno clorado (CPE), poliestireno (EPS), etc.

Outro nome para geotêxtil é geotêxtil. Os primeiros produtos eram escassos, ou seja, um material semelhante a um tecido usado em trabalhos geotécnicos.

 

O processo de fabricação de geotêxteis envolve primeiro o processamento de matérias-primas poliméricas em seda, fibras curtas, fios ou tiras e, em seguida, a fabricação de geotêxteis de estrutura plana. Os geotêxteis podem ser divididos em geotêxteis tecidos e geotêxteis não tecidos de acordo com seus métodos de fabricação. Os geotêxteis têxteis são compostos por dois conjuntos paralelos de fios de urdidura e trama ortogonais ou diagonais entrelaçados. Os geotêxteis não tecidos são feitos direcionando ou organizando aleatoriamente as fibras e depois processando-as. De acordo com os diferentes métodos de conexão de fibras, existem três tipos de métodos de conexão: conexão química (adesiva), conexão térmica e conexão mecânica.

 

As vantagens notáveis ​​dos geotêxteis são leveza, boa continuidade geral (podem ser transformadas em áreas maiores como um todo), construção conveniente, alta resistência à tração, boa resistência à corrosão e resistência à erosão microbiana. A desvantagem é que sem tratamento especial, a capacidade anti-ultravioleta é baixa. Se exposto ao exterior, é fácil envelhecer sob a radiação ultravioleta direta, mas se não for exposto diretamente, o antienvelhecimento e a durabilidade ainda são elevados.

 

As geomembranas geralmente podem ser divididas em duas categorias: asfalto e polímeros (polímeros sintéticos). As geomembranas contendo asfalto são principalmente compostas (incluindo geotêxteis tecidos ou não tecidos), sendo o asfalto usado como aglutinante umectante. As geomembranas poliméricas são divididas em geomembranas plásticas, geomembranas elásticas e geomembranas compostas baseadas em diferentes materiais principais.

 

Um grande número de práticas de engenharia mostrou que as geomembranas têm boa impermeabilidade, forte elasticidade e adaptabilidade à deformação, podem ser adequadas para diferentes condições de construção e tensões de trabalho e têm boa resistência ao envelhecimento. A durabilidade das geomembranas em ambientes subaquáticos e de solo é particularmente proeminente. As geomembranas possuem excelentes propriedades anti-infiltração e à prova d'água.

 

Densidade: A densidade depende do material utilizado para fabricá-la e, mesmo que os polímeros utilizados para fabricar geomembranas pertençam à mesma categoria, muitas vezes existem diferenças significativas. Por exemplo, os materiais de polietileno podem ser classificados em diferentes categorias, como densidade ultrabaixa, baixa densidade, densidade média e alta densidade, resultando em diferenças na densidade das geomembranas de PE. A faixa de densidade dos polímeros de geomembrana é de aproximadamente 00,85mg/L a 1,50mg/L, e a densidade comumente usada em engenharia é geralmente acima de 0,94mg/L.

Espessura: A espessura refere-se à distância entre a parte superior e inferior da membrana sob a pressão normal de 20kPa. Para geomembranas lisas (sem relevos ou padrões na superfície), o método de medição de espessura é semelhante ao dos geotêxteis, mas um micrômetro mais preciso deve ser usado para medição. Cada amostra deve ser medida em pelo menos três posições diferentes, e o valor médio deve ser tomado como a espessura da geomembrana composta de PE.

 

A geogrelha é um importante material geossintético, que possui desempenho e eficácia únicos em comparação com outros materiais geossintéticos. Geogrelhas são comumente usadas como materiais de reforço para estruturas de solo reforçadas ou materiais compósitos. As geogrelhas são divididas em dois tipos: fibra de vidro e fibra de poliéster.

 

Plásticos

 

Este tipo de geogrelha é um material de malha polimérica com formato quadrado ou retangular formado por estiramento, que pode ser dividido em dois tipos com base nas diferentes direções de estiramento durante a fabricação: estiramento unidirecional e estiramento biaxial. É perfurado em folhas de polímero (principalmente feitas de polipropileno ou polietileno de alta densidade) que foram extrudadas e depois submetidas a estiramento direcional sob condições de aquecimento.

 

As grades de estiramento unidirecionais são feitas apenas esticando ao longo da direção do comprimento da folha, enquanto as grades de estiramento biaxiais são feitas continuando a esticar a grade de estiramento unidirecional na direção perpendicular ao seu comprimento.

 

Devido ao rearranjo e orientação dos polímeros poliméricos durante o processo de aquecimento e alongamento na fabricação de geogrelhas, a força de ligação entre as cadeias moleculares é fortalecida, atingindo o objetivo de melhorar sua resistência. Seu alongamento é de apenas 10% a 15% da placa original. Se materiais antienvelhecimento, como negro de fumo, forem adicionados à geogrelha, ela terá melhor durabilidade, como resistência a ácidos, resistência a álcalis, resistência à corrosão e resistência ao envelhecimento.

 

Aula de fibra de vidro

 

Este tipo de geogrelha é feito de fibra de vidro de alta resistência, às vezes combinada com adesivo autoadesivo com sensor de pressão e tratamento de impregnação de asfalto superficial, para integrar firmemente a geogrelha e o pavimento asfáltico. Devido ao aumento da força de interligação entre o solo e os materiais rochosos dentro da grade da geogrelha, o coeficiente de atrito entre eles aumenta significativamente (até 0.8-1.0). A resistência ao arrancamento da geogrelha embutida no solo aumenta significativamente devido ao forte atrito e força de mordida entre a geogrelha e o solo, tornando-a um bom material de reforço.

 

Ao mesmo tempo, a geogrelha é um material de malha plana leve e flexível que é fácil de cortar e conectar no local e também pode se sobrepor e se sobrepor. É fácil de construir e não requer máquinas de construção especiais ou pessoal técnico profissional.

 

1 bolsa de geomembrana

 

O saco de geomembrana é um material semelhante a um saco contínuo (ou individual) feito de tecido de fibra sintética polimerizada de dupla camada. Ele usa uma bomba de alta pressão para despejar concreto ou argamassa no saco, formando uma estrutura semelhante a uma placa ou outro formato. É comumente usado na proteção de encostas ou outros projetos de tratamento de fundações. Os sacos de membrana são divididos em duas categorias com base nos seus materiais e técnicas de processamento: sacos de membrana mecânicos e simples. Os sacos de membrana mecanizados podem ser divididos em três tipos com base na presença ou ausência de pontos de drenagem de filtração e na sua forma após a inflação: sacos de membrana com ponto de drenagem de filtração, sacos de membrana com ponto de drenagem sem filtração, sacos de membrana de concreto sem ponto de drenagem e membranas do tipo bloco de dobradiça .

 

2. Geonet

 

Geonet é uma rede de materiais geossintéticos com grandes poros e alta rigidez em estrutura plana ou tridimensional, tecida a partir de tiras de material sintético, fios grossos ou prensados ​​com resina sintética. Usado para camada de almofada de reforço de fundação macia, proteção de encostas, plantio de grama e como substrato para fabricação de materiais geotécnicos compostos.

 

3. Tapetes Geomesh e câmaras de geogrelha

 

As almofadas Geomesh e geogrelhas são estruturas tridimensionais especialmente feitas de materiais sintéticos. O primeiro é principalmente uma almofada de malha de polímero permeável tridimensional composta por fibras longas, enquanto o último é uma estrutura tridimensional em forma de favo de mel ou grade composta por geotêxteis, geogrelhas ou geomembranas e polímeros de tira. É comumente usado para prevenção de erosão e engenharia de proteção do solo. Geocélulas com alta rigidez e capacidade de confinamento lateral são frequentemente usadas em camadas de amortecimento reforçadas, leitos de estradas ou leitos de trilhos.

 

4. Espuma de poliestireno (EPS)

 

A espuma de poliestireno (EPS) é um material geossintético ultraleve desenvolvido. É formado pela adição de um agente espumante ao poliestireno, pré-espumando com uma densidade especificada e depois secando as partículas de espuma em um silo antes de preenchê-las em um molde e aquecê-las. EPS tem as vantagens de peso leve, resistência ao calor, bom desempenho de compressão, baixa absorção de água e boas propriedades autossustentáveis, e é comumente usado como enchimento para aterros ferroviários.

 

Geotêxteis, geomembranas, geogrelhas e certos materiais geossintéticos especiais são formados pela combinação de dois ou mais materiais para formar materiais geossintéticos. Os materiais geocompósitos podem combinar as propriedades de diferentes materiais para melhor atender às necessidades de engenharia específica e podem desempenhar uma variedade de funções funcionais. Um geotêxtil composto é uma combinação de geotêxtil e geotêxtil feita de acordo com certos requisitos.

Entre eles, o geotêxtil é usado principalmente para anti-infiltração, e o geotêxtil desempenha um papel no reforço, na drenagem e no aumento do atrito entre o geotêxtil e a superfície do solo. Outro exemplo são os materiais de drenagem compostos geotêxteis, que são materiais de drenagem compostos por geotêxteis não tecidos, redes geotêxteis, membranas geotêxteis ou materiais de núcleo geossintético de diferentes formatos. Eles são usados ​​para tratamento de consolidação de drenagem de fundações macias, drenagem longitudinal e transversal de leitos de estradas, tubos de drenagem subterrânea em edifícios, poços de coleta, drenagem de paredes de edifícios de apoio, drenagem de túneis, instalações de drenagem de aterros, etc. é um tipo de material de drenagem composto geossintético.

 

Os materiais compósitos geossintéticos amplamente utilizados para estradas no exterior são tecido anti-fissuração de poliéster de fibra de vidro e tecido anti-fissura reforçado com composto de malha de urdidura. Pode prolongar a vida útil das estradas, reduzindo significativamente os custos de reparação e manutenção. Do ponto de vista dos benefícios económicos a longo prazo, é necessário que a China adopte e promova activamente materiais compósitos geossintéticos.

 

Os materiais geossintéticos possuem características diferentes para diferentes produtos e podem ser aplicados em diversas áreas da engenharia.

 

Os campos aplicados incluem engenharia geotécnica, engenharia civil, engenharia de conservação de água, engenharia ambiental, engenharia de transporte, engenharia municipal e engenharia de recuperação de terras.

 

Em termos de proteção:

A erosão do solo é um processo natural causado por forças hidráulicas e eólicas, com numerosos fatores de influência, como solo, vegetação e topografia. Sob condições específicas, as atividades humanas também podem acelerar este processo. Se este efeito de erosão não for devidamente tratado, poderá causar danos significativos aos edifícios existentes e ao ambiente.

 

Em termos de controle da erosão do solo, os geossintéticos podem ser aplicados à proteção de encostas, proteção de canais de transporte de água, proteção costeira, recuperação de lodaçais, restauração de vegetação, rede de proteção contra queda de rochas e construção de barragens para controle de enchentes. De acordo com as características do projeto e das condições do local, a engenharia de controle de erosão pode envolver um ou mais produtos de materiais geossintéticos.

 

Na engenharia de proteção de taludes, além da utilização de alguns materiais geossintéticos, são necessários pregos de solo e até hastes de ancoragem rochosa para garantir a estabilidade do sistema de proteção. Em alguns casos, sacos geotêxteis preenchidos com argamassa pesada também são usados ​​para fixar a superfície protetora, e sementes de grama são inseridas nas lacunas da estrutura protetora para cultivar a vegetação e evitar a erosão do solo.