Nghiên cứu thực nghiệm về tính chất cơ học của thép-Lưới địa kỹ thuật hai chiều bằng nhựa

Tổng quan về thép-Lưới địa kỹ thuật hai chiều bằng nhựa

Khái niệm và phạm vi ứng dụng

• Dựa trên nghiên cứu thông thườnglưới địa kỹ thuật nhựa, dây thép cường độ cao-được xử lý đặc biệt được kết hợp với polyetylen (PE) và các chất phụ gia được thêm vào để tạo ra các dải kéo có độ bền-cao. Bề mặt sau đó được làm nhám để tạo ra dải vải địa kỹ thuật được gia cố bằng composite với các đặc tính cơ học tuyệt vời. Các dải vải địa kỹ thuật được gia cố bằng hỗn hợp này được sắp xếp và dệt theo các khoảng cố định theo cả hướng dọc và hướng ngang, đồng thời các mối nối của chúng được hàn bằng công nghệ hàn nhiệt hạch để cuối cùng tạo ra lưới địa kỹ thuật hai chiều bằng thép{4}}nhựa.
• Bằng cách thay đổi đường kính và số lượng dây thép, độ bền kéo của dải gia cố sẽ thay đổi. Điều này không chỉ tăng cường độ bền kéo và khả năng chống rão của lưới địa kỹ thuật mà còn kéo dài tuổi thọ sử dụng của nó. Nó phù hợp cho hầu hết các dự án xây dựng kỹ thuật, bao gồm mỏ than, đường cao tốc, đường sắt, sân bay, giếng thủy lợi và các công trình dân dụng.

Các chỉ số hiệu suất cơ học

Trong quá trình thiết kế và xây dựng kỹ thuật, các chỉ số đánh giá hiệu suất cơ học của lưới địa kỹ thuật hai chiều bằng nhựa-bằng thép thay đổi tùy thuộc vào tải trọng mà nó chịu. Các đặc tính cơ học của lưới địa kỹ thuật hai chiều bằng thép{2}}nhựa chủ yếu bao gồm độ bền kéo, cường độ kiểm tra ma sát, cường độ kiểm tra kéo ra và tương tác với vật liệu lấp đầy.

Phân tích thực nghiệm

Trong quá trình xây dựng kỹ thuật, hiệu suất kéo của lưới địa kỹ thuật hai chiều bằng nhựa-bằng thép thay đổi do nhiệt độ, tải trọng và điều kiện vật liệu lấp đầy khác nhau. Do đó, các thử nghiệm so sánh độ bền kéo, độ võng và từ biến đã được tiến hành trên lưới địa kỹ thuật thép-nhựa đơn- và hai chiều để nghiên cứu các tính chất cơ học của chúng.

Kiểm tra độ bền kéo

• Lưới địa kỹ thuật hai chiều bằng nhựa-bằng thép là vật liệu tổng hợp linh hoạt, thường chịu tải trọng từ môi trường bên ngoài thông qua độ bền kéo. Độ bền kéo là một chỉ số đặc tính cơ học quan trọng của vật liệu địa kỹ thuật tổng hợp. Các thông số hiệu suất chính của bốn nhóm lưới địa kỹ thuật hai chiều bằng nhựa-bằng thép có cùng thông số kỹ thuật đã được thử nghiệm là: độ bền kéo dọc và ngang lớn hơn nhiều so với 50 kN/m, tốc độ giãn dài dọc và ngang không vượt quá 13% và độ bền kéo lớn hơn nhiều so với 35 kN/m ở độ giãn dài 5%.
• Kết quả thử nghiệm độ bền kéo đồng đều của lưới địa kỹ thuật hai chiều bằng thép{0}}nhựa được thể hiện trong Hình 1. Như được minh họa trong Hình 1, quá trình kéo giãn của bốn bộ lưới thép-nhựa có thể được chia đại khái thành ba giai đoạn: tải trọng thấp với giai đoạn biến dạng lớn, tải trọng cao với giai đoạn biến dạng nhỏ và giai đoạn đứt gãy.

• Trong giai đoạn tải ban đầu của thử nghiệm, tức là giai đoạn tải-thấp, biến dạng lớn-, tải trọng kéo nhỏ nhưng độ dịch chuyển biến dạng khi kéo lớn, với cả bốn nhóm thử nghiệm cuối cùng đều đạt khoảng 19 mm.
• Trong giai đoạn thứ hai, tức là giai đoạn tải trọng-cao, biến dạng{3} nhỏ, khi tải trọng thử nghiệm tăng lên thì chuyển vị biến dạng của lưới địa kỹ thuật thép{4}}nhựa cũng tăng dần. Như thể hiện trên Hình 1, đường cong kéo có mức tăng lớn, nhưng trong cùng một tải trọng chênh lệch, sự thay đổi chuyển vị ở giai đoạn thứ hai nhỏ hơn so với giai đoạn thứ nhất, với chiều dài kéo tối đa của nhóm thứ nhất chỉ là 6 mm.
• Ở giai đoạn thứ ba, giai đoạn đứt gãy, sau khi tải trọng thử nghiệm vượt quá 11 kN, cả bốn nhóm lưới địa kỹ thuật thép{1}}nhựa lần lượt bước vào giai đoạn đứt gãy. Trong quá trình thử nghiệm giai đoạn đứt gãy, các dây thép trong dải vải địa kỹ thuật bên trong lưới địa kỹ thuật hai chiều bằng nhựa-bằng thép bắt đầu đứt từng sợi một, khiến cho đường cong kéo trong Hình 1 giảm mạnh và cường độ kéo của lưới địa kỹ thuật hai chiều bằng nhựa-bằng thép nhanh chóng giảm xuống 0.
• Tóm lại, độ bền kéo của lưới địa kỹ thuật hai chiều bằng nhựa-bị ảnh hưởng bởi các dây thép trong dải vải địa kỹ thuật; sau khi dây thép bị đứt, độ bền kéo của lưới địa kỹ thuật hai chiều bằng nhựa-bằng thép giảm nhanh chóng xuống 0.

Kiểm tra độ lệch

• Do tính linh hoạt cao củalưới địa kỹ thuật hai trục bằng thép{0}}nhựa, độ lệch của nó không thể đo được trực tiếp. Do đó, lưới địa kỹ thuật hai trục bằng nhựa-bằng thép đã được sửa đổi bằng cách đặt nó bên trong một tấm bê tông và sau đó độ võng của tấm gia cố đã được kiểm tra.
• Để đảm bảo độ tin cậy của dữ liệu thử nghiệm, sáu tấm đã được thử nghiệm, xem xét tất cả các yếu tố ảnh hưởng.
• Hai loại tấm bê tông đã được chế tạo, một loại có lưới địa kỹ thuật hai trục bằng nhựa-bằng thép và loại còn lại có lưới kim loại Q235. Kích thước tấm bê tông là 1000mm × 1000mm × 100mm. Để đảm bảo độ tin cậy của dữ liệu thử nghiệm, ba tấm mỗi loại đã được chế tạo. Kết quả thử nghiệm độ võng được thể hiện trên Hình 2.

(1) Hai tấm lưới địa kỹ thuật hai trục bằng nhựa-bằng nhựa đúc-tại-giống hệt nhau, GSW-1 và GSW-2, cho thấy những thay đổi ứng suất tương tự. Từ khi tác dụng tải ban đầu cho đến 10 giây sau khi tác dụng tải, áp suất mà GSW-1 có thể chịu được thay đổi tương đối chậm, chỉ tăng lên 1 kN và hầu như không có sự thay đổi về độ dịch chuyển. Sau 20 giây tác dụng tải trọng, ứng suất bắt đầu tăng, chuyển vị tăng và các vết nứt bắt đầu xuất hiện trên tấm dẫn đến ứng suất giảm. Khi các vết nứt mở rộng, lưới địa kỹ thuật trong tấm bắt đầu hoạt động và ứng suất lại tăng lên. Khi thời gian tác dụng tải đạt 45 giây, ứng suất đạt giá trị cực đại là 34,1 kN và độ dịch chuyển cũng đạt giá trị cực đại là 44,2 mm. Cả hai giá trị đều ngừng tăng và tấm bị thu hồi.

(2) Do tấm nghiêng nên ứng suất lên tấm không đồng đều khiến ứng suất trong GSW-2 tăng nhanh sau 10 giây nén nhưng không xảy ra sự thay đổi về chuyển vị. Khi tải trọng tác dụng đạt đến 40 giây, các vết nứt xuất hiện ở GSW-2, ứng suất bắt đầu giảm và chuyển vị bắt đầu tăng. Khi các vết nứt mở rộng, lưới bên trong tấm bắt đầu hoạt động, khiến ứng suất lại tăng lên 27,5 kN. Lưới bên trong tấm sau đó có hiện tượng đứt dây và ứng suất giảm nhanh chóng.

Kiểm tra leo

• Đặc tính từ biến của lưới đề cập đến đặc tính của lưới bị biến dạng theo thời gian dưới tải trọng bên ngoài không đổi.
• Lưới là cấu trúc dạng lưới được tạo từ các polyme phân tử{{0} cao thông qua một loạt quy trình phức tạp. Hiệu suất từ ​​biến của chúng ảnh hưởng trực tiếp đến độ ổn định lâu dài-của các kết cấu được gia cố. Hiệu ứng từ biến của kết cấu gia cố dẫn đến thay đổi trạng thái ứng suất, dẫn đến mất ổn định tổng thể của tòa nhà, biến dạng quá mức và các thảm họa khác. Do đó, hiệu suất từ ​​biến của lưới là rất quan trọng để duy trì-sự ổn định lâu dài của độ bền kéo của lưới.
• Trong các ứng dụng kỹ thuật thực tế, dưới các nhiệt độ và tải trọng khác nhau, lưới điện sẽ bị biến dạng từ biến, làm suy yếu đáng kể chức năng gia cố của nó và thậm chí khiến tòa nhà mất đi sự ổn định tổng thể.
• Hình 3 cho thấy đường cong rão của lưới địa kỹ thuật hai chiều bằng nhựa-theo thời gian dưới cùng một lực kéo (50kN/m) và hai nhiệt độ môi trường khác nhau là 20 độ và 40 độ, thu được thông qua các phép đo thực nghiệm.

Như trong Hình 3, khi nhiệt độ môi trường là 20 độ, phải mất khoảng 100 giờ để biến dạng đạt 20%; khi nhiệt độ môi trường là 40 độ, chỉ mất khoảng 0,5 giờ để biến dạng đạt 20%. Điều này cho thấy nhiệt độ có tác động đáng kể đến lưới địa kỹ thuật hai trục nhựa-bằng thép và giá trị biến dạng tăng dần khi nhiệt độ tăng.

Kết luận

• Lưới địa kỹ thuật hai trục bằng nhựa-bằng thép có khả năng chống biến dạng cấu trúc, hiện tượng xoắn nút và độ lún biến dạng tốt. Nó có tính linh hoạt và độ đàn hồi cao, các nút không dễ bị rách. Nó có thể chịu được tải trọng đa hướng và phân phối tải một cách hiệu quả.
• Quá trình kéo của lưới địa kỹ thuật hai trục nhựa-bằng thép bao gồm ba giai đoạn: tải trọng thấp với biến dạng lớn, tải trọng cao với biến dạng nhỏ và đứt gãy. Độ bền của lưới địa kỹ thuật hai trục nhựa-bằng thép tăng lên khi tốc độ kéo tăng.
• Biến dạng võng của tấm bê tông hai trục-tại{1}}đúc tại chỗ với lưới địa kỹ thuật hai trục nhựa-thép được chia thành ba giai đoạn: giai đoạn đàn hồi tuyến tính, giai đoạn phi tuyến và giai đoạn chảy dẻo. Trong giai đoạn đàn hồi tuyến tính của tấm bê tông-chiều, độ võng có tương quan dương với tải trọng. Khi xuất hiện các vết nứt, tấm cốt thép bước vào giai đoạn phi tuyến, độ cứng của nó giảm và biến dạng võng trở nên phi tuyến liên quan đến tải trọng; tấm bê tông mất khả năng chịu tải-trong giai đoạn này. Ở giai đoạn chảy dẻo, lưới nhựa-thép có biểu hiện kéo dây, với các thanh cốt thép riêng lẻ bị đứt và lưới bị đứt.
• Mối quan hệ về thời gian biến dạng- từ thử nghiệm độ rão của cách tử cho thấy nhiệt độ ảnh hưởng đến độ rão của cách tử: ở nhiệt độ thấp hơn, độ rão nhỏ hơn; ở nhiệt độ cao hơn, độ rão thay đổi đáng kể hơn và tăng nhanh hơn.