ジオシンセティック材料 - 土木用途に使用される合成材料の総称

ジオシンセティック材料

------使用される合成材料の総称

土木用途での

 

ジオシンセティック材料は、土木用途に使用される合成材料の総称です。 土木資材の一種で、人工的に合成された高分子（プラスチック、合成繊維、合成ゴムなど）を原料として作られ、内部、表面、異種間に様々な製品が配置されます。土壌を強化または保護するための土壌。

 

ジオシンセティック材料の適用に関する技術仕様では、ジオシンセティック材料をジオテキスタイル、ジオメンブレン、ジオシンセティック特殊材料、ジオシンセティック複合材料に加え、ジオテキスタイル、グラスファイバーメッシュ、ジオシンセティックパッドなどのタイプに分類しています。

 

地質合成材料とは、地盤工学や土木建築に使用される合成材料から作られたさまざまな製品の総称です。 主に地盤工学で使用されるため、天然素材と区別するために「ジオシンセティックス」と呼ばれています。 ジオシンセティック材料は、かつては「ジオテキスタイル」や「ジオメンブレン」と呼ばれていました。 エンジニアリングのニーズに伴い、ジオグリッド、ジオテキスタイルおよびジオテキスタイル バッグ、ジオテキスタイル マット、ジオテキスタイル、複合ジオテキスタイル、ベントナイト防水ブランケット、複合排水ネットなど、そのような材料の新しい種類が次々と登場しています。元の名前はもはや正確にカバーできません。すべての製品。 したがって、次の期間では、これらは「ジオテキスタイル、ジオテキスタイルおよび関連製品」と呼ばれます。 明らかに、そのような名前は専門用語や学術用語としては適切ではありません。 そこで、1994年にシンガポールで開催された第5回ジオシンセティック材料国際会議において、この種の材料の名称は「ジオシンセティック材料」と正式に決定されました。 ジオシンセティック材料の原料はポリマーです。 石炭、石油、天然ガス、石灰石から抽出された化学物質から作られ、さらに繊維や合成材料シートに加工され、最終的にさまざまな製品が作られます。 ジオシンセティック材料の製造に使用されるポリマーには、主にポリエチレン (PE)、ポリエステル (PET)、ポリアミド (PER)、ポリプロピレン (PP)、ポリ塩化ビニル (PVC)、塩素化ポリエチレン (CPE)、ポリスチレン (EPS) などが含まれます。

ジオテキスタイルの別名はジオテキスタイルです。 初期の製品は希少で、地盤工学の作業で使用される布のような素材を意味していました。

 

ジオテキスタイルの製造プロセスには、まずポリマー原料をシルク、短繊維、糸、またはストリップに加工し、次に平らな構造のジオテキスタイルを作成することが含まれます。 ジオテキスタイルは、その製造方法に応じて織ジオテキスタイルと不織ジオテキスタイルに分類できます。 テキスタイル ジオテキスタイルは、織り交ぜられた直交または斜めの縦糸と横糸の 2 つの平行なセットで構成されます。 不織布ジオテキスタイルは、繊維を方向付けまたはランダムに配置してから加工することによって作られます。 ファイバの接続方法の違いにより、化学的（接着）接続、熱的接続、機械的接続の3種類があります。

 

ジオテキスタイルの優れた利点は、軽量、良好な全体的な連続性 (全体としてより大きな領域に作ることができる)、便利な構造、高い引張強度、良好な耐食性および耐微生物浸食性です。 特別な処理をしないと抗紫外線力が低いのが欠点です。 屋外にさらされると直射紫外線により老化しやすくなりますが、直接曝されない場合でも老化防止性と耐久性は高いです。

 

ジオメンブレンは一般に、アスファルトとポリマー（合成ポリマー）の 2 つのカテゴリに分類できます。 アスファルトを含むジオメンブレンは主に複合材料 (織布または不織ジオテキスタイルを含む) であり、アスファルトは湿潤バインダーとして使用されます。 ポリマージオメンブレンは、主材料の違いにより、プラスチックジオメンブレン、弾性ジオメンブレン、複合ジオメンブレンに分類されます。

 

多くの工学的実践により、ジオメンブレンは良好な不透過性、強い弾性、変形への適応性を備え、さまざまな建設条件や作業応力に適しており、優れた耐老化性を備えていることが示されています。 水中および土壌環境におけるジオメンブレンの耐久性は特に顕著です。 ジオメンブレンは優れた耐浸透性と防水性を備えています。

 

密度: 密度は製造に使用される材料によって異なり、ジオメンブレンの製造に使用されるポリマーが同じカテゴリに属していても、多くの場合大きな違いがあります。 たとえば、ポリエチレン材料は、超低密度、低密度、中密度、高密度などのさまざまなカテゴリに分類でき、その結果、PE ジオメンブレンの密度が異なります。 ジオメンブレン ポリマーの密度範囲は約 0.85mg/L ～ 1.50 mg/L で、​​工学で一般的に使用される密度は一般に 0.94mg/L 以上です。

厚さ： 厚さは、常圧20kPa下での膜の上部と下部の間の距離を指します。 滑らかなジオメンブレン（表面にエンボス加工や模様がないもの）の場合、厚さの測定方法はジオテキスタイルの場合と同様ですが、測定にはより正確なマイクロメーターを使用する必要があります。 各サンプルを少なくとも 3 つの異なる位置で測定し、その平均値を PE 複合ジオメンブレンの厚さとして採用する必要があります。

 

ジオグリッドは主要なジオシンセティック材料であり、他のジオシンセティック材料と比較して独自の性能と有効性を備えています。 ジオグリッドは、強化土構造または複合材料の補強材として一般的に使用されます。 ジオグリッドは、グラスファイバーとポリエステルファイバーの 2 種類に分けられます。

 

プラスチック

 

このタイプのジオグリッドは、延伸によって形成された正方形または長方形の形状のポリマーメッシュ素材であり、製造時の延伸方向の違いにより、一方向延伸と二軸延伸の2種類に分類されます。 押し出されたポリマーシート（主にポリプロピレンや高密度ポリエチレン製）に打ち抜き、加熱条件下で一方向に延伸します。

 

一方向延伸グリッドはシートの長さ方向に沿って延伸するだけで作られますが、二軸延伸グリッドは一方向延伸グリッドを長さに対して垂直な方向に延伸し続けることによって作られます。

 

ジオグリッド製造時の加熱・伸長過程で高分子ポリマーの再配列・配向により分子鎖間の結合力が強化され、強度の向上が図られます。 伸び率はオリジナルボードのわずか10%～15%です。 ジオグリッドにカーボンブラックなどの老化防止材を添加すると、耐酸性、耐アルカリ性、耐食性、耐老化性などの耐久性が向上します。

 

グラスファイバークラス

 

このタイプのジオグリッドは高強度ガラス繊維でできており、場合によっては粘着性感圧接着剤や表面アスファルト含浸処理と組み合わせて、ジオグリッドとアスファルト舗装をしっかりと統合します。 ジオグリッド グリッド内の土壌と石材の間の結合力が増加するため、それらの間の摩擦係数が大幅に増加します (最大 0.8-1.0)。 地盤に埋め込んだジオグリッドは、地盤との強い摩擦力と食い込み力により引き抜き抵抗が大幅に向上し、優れた補強材となります。

 

同時に、ジオグリッドは軽量で柔軟なフラットメッシュ素材であり、現場での切断や接続が容易で、重ね合わせも可能です。 特殊な建設機械や専門技術者を必要とせず、施工が簡単です。

 

1 ジオメンブレンバッグ

 

ジオメンブレンバッグは、二層の重合合成繊維織物で作られた連続した（または個別の）袋状素材です。 高圧ポンプを使用してコンクリートまたはモルタルをバッグに注入し、板状またはその他の形状の構造物を形成します。 これは、斜面保護やその他の基礎処理プロジェクトで一般的に使用されます。 メンブレンバッグは、その材料と加工技術に基づいて、機械式バッグと単純なメンブレンバッグの 2 つのカテゴリに分類されます。 機械式膜バッグは、濾過排水点の有無と膨張後の形状により、濾過排水点膜バッグ、非濾過排水点膜バッグ、無排水点コンクリート膜バッグ、ヒンジブロック型膜の3種類に分類されます。 。

 

2.ジオネット

 

Geonet は、合成材料のストリップや粗いストランドから織られるか、合成樹脂でプレスされた、大きな細孔と高い剛性を備えた平面または三次元構造のジオシンセティック材料のネットワークです。 軟弱地盤補強クッション層、法面保護、芝生植栽、複合地盤材料製造用の下地として使用されます。

 

3. ジオメッシュマットとジオグリッドチャンバー

 

ジオメッシュ パッドとジオグリッドはどちらも、合成材料で特別に作られた 3 次元構造です。 前者は主に長繊維で構成される三次元の透過性ポリマーメッシュクッションであり、後者はジオテキスタイル、ジオグリッドまたはジオメンブレン、およびストリップポリマーで構成されるハニカムまたはグリッドのような三次元構造です。 侵食防止や土壌保護工学によく使用されます。 高い剛性と横方向の閉じ込め能力を備えたジオセルは、強化クッション層、路盤床、または道床によく使用されます。

 

4.発泡ポリスチレン(EPS)

 

ポリスチレンフォーム (EPS) は、開発された超軽量ジオシンセティック材料です。 ポリスチレンに発泡剤を添加し、所定の密度で予備発泡させた後、サイロ内で発泡粒子を乾燥させた後、型に充填して加熱することにより形成されます。 EPSは、軽量、耐熱性、優れた圧縮性能、低吸水性、優れた自立性などの利点を有し、鉄道盛土の充填材として広く使用されています。

 

ジオテキスタイル、ジオメンブレン、ジオグリッド、および特定の特殊なジオシンセティック材料は、2 つ以上の材料を組み合わせてジオシンセティック材料を形成することによって形成されます。 ジオコンポジット材料は、さまざまな材料の特性を組み合わせて特定のエンジニアリングのニーズをより適切に満たし、さまざまな機能的役割を果たすことができます。 複合ジオテキスタイルは、特定の要件に従って作成されたジオテキスタイルとジオテキスタイルの組み合わせです。

その中で、ジオテキスタイルは主に浸透防止に使用され、ジオテキスタイルは補強、排水、ジオテキスタイルと土壌表面の間の摩擦の増加などの役割を果たします。 別の例は、ジオテキスタイル複合排水材料であり、これは、不織ジオテキスタイル、ジオテキスタイルネット、ジオテキスタイル膜、または異なる形状のジオ合成コア材料で構成される排水材料である。 軟弱地盤の排水圧密処理、路床の縦横排水、建物地下排水管、集合井戸、支持建物の壁排水、トンネル排水、盛土排水施設などに使用されます。 路床工学で一般的に使用されるプラスチック排水板ジオシンセティック複合排水材の一種です。

 

海外の道路に広く使用されているジオシンセティック複合材料は、グラスファイバーポリエステル耐ひび割れ生地と経編複合強化耐ひび割れ生地です。 道路の耐用年数を延ばし、修理やメンテナンスのコストを大幅に削減できます。 長期的な経済利益の観点から、中国はジオシンセティック複合材料を積極的に採用・促進する必要がある。

 

ジオシンセティック材料は製品ごとに異なる特性を持っており、多くの工学分野に適用できます。

 

応用分野としては、地盤工学、土木工学、水利工学、環境工学、交通工学、都市工学、埋立工学などがあります。

 

保護の観点から:

土壌浸食は、水力と風力によって引き起こされる自然なプロセスであり、土壌、植生、地形などの多数の影響要因があります。 特定の条件下では、人間の活動によってこのプロセスが加速されることもあります。 この浸食効果が適切に処理されないと、既存の建物や環境に重大な損害を引き起こす可能性があります。

 

土壌侵食制御の観点からは、ジオシンセティックスは、斜面保護、導水路保護、海岸線保護、干潟埋め立て、植生回復、落石防止網、治水ダム建設などに応用できます。 プロジェクトの特性や現場の状況に応じて、侵食制御エンジニアリングには 1 つまたは複数のジオシンセティック材料製品が含まれる場合があります。

 

斜面保護工学では、保護システムの安定性を確保するために、一部のジオシンセティック材料の使用に加えて、ソイルネイル、さらにはロックアンカーロッドも必要となります。 場合によっては、重いモルタルを詰めたジオテキスタイルバッグを保護面の固定に使用したり、保護構造の隙間に草の種を挿入して植生を育て、土壌浸食を防ぐこともあります。