鋼-プラスチック双方向ジオグリッドの機械的特性に関する実験的研究

スチール-プラスチック双方向ジオグリッドの概要

コンセプトと適用範囲

• 普通の研究に基づいてプラスチックジオグリッド特別に処理された高強度鋼線がポリエチレン (PE) と融着され、添加剤が添加されて高強度の引張ストリップが作成されます。-その後、表面を粗面化して、優れた機械的特性を備えた複合強化ジオテキスタイル ストリップを製造します。これらの複合強化ジオテキスタイル ストリップは、縦方向と横方向の両方に一定の間隔で配置および織り込まれ、その接合部は溶融溶接技術を使用して溶接され、最終的にスチール-プラスチックの双方向ジオグリッドが生成されます。
• スチールワイヤーロープの径や本数を変えることで、補強帯の引張強度が変わります。これにより、ジオグリッドの引張強度と耐クリープ性が向上するだけでなく、耐用年数も延長されます。炭鉱、高速道路、鉄道、空港、井戸灌漑、土木建築物など、ほとんどの土木建設プロジェクトに適しています。

機械的性能指標

工学設計と建設中、スチール{0}プラスチックの双方向ジオグリッドの機械的性能評価指標は、それに耐える荷重に応じて変化します。鋼-プラスチック双方向ジオグリッドの機械的特性には、主に引張強度、摩擦試験強度、引き抜き試験強度、充填材料との相互作用が含まれます。-

実験分析

土木建設中、鋼-プラスチックの双方向ジオグリッドの引張性能は、温度、荷重、充填材料の状態の違いにより変化します。したがって、機械的特性を研究するために、鋼-プラスチックの単一-および双方向ジオグリッドに対して引張、たわみ、クリープの比較試験が実施されました。

引張試験

• スチール-プラスチックの双方向ジオグリッドは柔軟な複合材料であり、通常は引張強度を通じて外部環境からの荷重に耐えます。引張強度は、ジオシンセティック材料の重要な機械的特性の指標です。テストされた同じ仕様の鋼-プラスチック双方向ジオグリッドの 4 つのグループの主な性能パラメータは、縦方向および横方向の引張強度が 50 kN/m をはるかに上回っており、縦方向および横方向の伸び率が 13% を超えず、引張強度が 5% の伸びで 35 kN/m をはるかに上回っています。
• 鋼-プラスチック双方向ジオグリッドの一様引張試験の結果を図 1 に示します。図 1 に示すように、4 セットの鋼-プラスチック グレーチングの伸張プロセスは、大きな変形段階を伴う低荷重段階、小さな変形段階を伴う高荷重段階、破壊段階の 3 つの段階に大別できます。

• 試験の初期荷重段階、つまり低荷重、大きな変形段階では、引張荷重は小さかったものの、引張変形変位は大きく、4 つのグループの試験すべてが最終的に約 19 mm に達しました。
• 第 2 段階、つまり高荷重、小さな変形段階では、試験荷重が増加するにつれて、鋼-プラスチック ジオグリッドの変形変位も徐々に増加しました。図1に示すように、引張曲線は大幅な増加を示しましたが、同じ荷重差内で、第2段階の変位変化は第1段階に比べて小さく、第1グループの最大引張長さはわずか6 mmでした。
• 第 3 段階である破壊段階では、試験荷重が 11 kN を超えた後、鋼-プラスチック ジオグリッドの 4 つのグループすべてが順番に破壊段階に入りました。破壊段階試験中に、鋼-プラスチック製の双方向ジオグリッド内のジオテキスタイル ストリップの鋼線が 1 つずつ破断し始め、図 1 の引張曲線が急激に低下し、鋼製-プラスチック製の双方向ジオグリッドの引張強度が急速に 0 まで低下しました。
• 要約すると、スチール-プラスチックの双方向ジオグリッドの引張強度は、ジオテキスタイル ストリップのスチール ワイヤーの影響を受けます。鋼線が破断すると、鋼-プラスチックの双方向ジオグリッドの引張強さは急速に 0 まで減少します。

たわみ試験

• 柔軟性が高いため、スチール-プラスチック二軸ジオグリッド、そのたわみを直接測定することはできません。したがって、鋼-プラスチック二軸ジオグリッドをコンクリート スラブ内に配置して修正し、補強スラブのたわみをテストしました。
• テストデータの信頼性を確保するために、影響を与えるすべての要因を考慮して 6 つのスラブがテストされました。
• 2 種類のコンクリート スラブが製造されました。1 つはスチール-プラスチックの二軸ジオグリッドを使用し、もう 1 つは Q235 金属メッシュを使用しました。コンクリートスラブの寸法は 1000mm × 1000mm × 100mm であった。テストデータの信頼性を確保するために、各タイプの 3 つのスラブが製造されました。たわみ試験結果を図2に示します。

(1) 2 つの同一の鋼-プラスチック二軸ジオグリッド現場鋳造--スラブ、GSW-1 と GSW-2 は同様の応力変化を示しました。 GSW-1の耐荷重は、荷重初期から荷重後10秒まで比較的緩やかに変化し、変位量はほとんど変化せず、1kNまでしか増加しませんでした。 20秒間荷重を加えた後、応力が増加し始め、変位が増加し、スラブに亀裂が発生し始め、応力が減少しました。亀裂が広がるにつれて、スラブ内のジオグリッドが機能し始め、応力が再び増加しました。荷重印加時間が４５秒に達すると、応力は最大値３４．１ｋＮに達し、変位量も最大値４４．２ｍｍに達した。両方の値の増加が止まり、スラブが降伏しました。

(2) スラブの傾きによりスラブにかかる応力が不均一となり、GSW-2 では 10 秒間圧縮後に応力が急激に増加しましたが、変位には変化がありませんでした。負荷荷重が 40 秒に達すると、GSW-2 に亀裂が発生し、応力が減少し始め、変位が増加し始めます。亀裂が広がるにつれて、スラブ内のグリッドが機能し始め、応力が再び 27.5 kN まで上昇しました。その後、スラブ内のグリッドに断線が発生し、応力が急速に減少しました。

クリープ試験

• グリッドのクリープ特性とは、一定の外部荷重下で時間の経過とともに変形するグリッドの特性を指します。
• グリッドは、高分子ポリマーから一連の複雑なプロセスを経て作られたメッシュ構造です。{0}クリープ性能は、強化構造の長期安定性に直接影響します。-強化構造のクリープ効果は応力状態の変化をもたらし、その結果、建物全体の安定性の喪失、過度の変形、その他の災害が発生します。したがって、グリッドのクリープ性能は、引張強さの長期安定性を維持するために非常に重要です。-
• 実際の工学用途では、さまざまな温度や荷重の下でグリッドがクリープ変形し、その補強機能が大幅に弱まり、さらには建物全体の安定性が失われることがあります。
• 図 3 は、実験測定によって得られた、同じ引張力 (50kN/m) および 20 度および 40 度の 2 つの異なる周囲温度下での鋼-プラスチックの双方向ジオグリッドひずみと時間のクリープ曲線を示しています。

図 3 に示すように、周囲温度が 20 度の場合、ひずみが 20% に達するまでに約 100 時間かかります。周囲温度が 40 度の場合、ひずみが 20% に達するまでにわずか約 0.5 時間かかります。これは、温度が鋼-プラスチックの二軸ジオグリッドに大きな影響を及ぼし、温度の上昇とともにひずみ値が徐々に増加することを示しています。

結論

• スチール-プラスチックの二軸ジオグリッドは、構造変形、節点のねじれ破壊、変形​​沈下に対して優れた耐性を備えています。柔軟性と弾力性に富み、節が破れにくいです。多方向の荷重に耐え、効果的に荷重を分散します。-
• 鋼-プラスチックの二軸ジオグリッドの引張プロセスには、大きな変形を伴う低荷重、小さな変形を伴う高荷重、および破壊の 3 つの段階が含まれます。スチール-プラスチック二軸ジオグリッドの強度は、引張速度が増加すると増加します。
• 鋼-プラスチック二軸ジオグリッドを備えた現場打ちコンクリート二軸スラブのたわみ変形は、線形弾性段階、非線形段階、降伏段階の 3 つの段階に分かれています。{0}{1}二方向コンクリートスラブの線形弾性段階では、たわみは荷重と正の相関があります。-亀裂が発生すると、強化スラブは非線形段階に入り、剛性が低下し、たわみ変形が荷重に対して非線形に関係するようになります。この段階でコンクリート スラブは耐荷重能力を失います。{6}}降伏段階では、鋼-プラスチック格子がワイヤの引っ張りを示し、個々の鉄筋が破損し、格子が降伏します。
• 格子クリープ試験からのひずみ-時間の関係は、温度が格子のクリープに影響を与えることを示しています。温度が低いとクリープは小さくなります。温度が高くなると、クリープはより大きく変化し、より急速に増加します。