用于负载支承应用的土工格室制造技术

本发明专利技术公开了一种具有高的强度和刚度的土工格室，从而使得所述土工格室具有下列性能：当采用动态机械分析(DMA)在1Hz的频率下沿纵向测量时，其在23℃下的储能模量为500MPa或更高；其在63℃下的储能模量为150MPa或更高；其在23℃的12％应变下的拉伸应力为14.5MPa或更高；其在25℃下的热膨胀系数为120×10-6/℃或更低；和/或其长期设计应力为2.6MPa或更高。所述土工格室适用于负载支承应用，特别是用于加固公路、人行道、存储区域以及铁路的基层和/或底基层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于负载支承应用的土工格室
技术介绍
本专利技术涉及一种格室加固体系(也称为CCS或土工格室)，所述格室加固体系适用于支承载荷，如在公路、铁路、停车场和人行道(pavement)上所存在的载荷。特别是，本专利技术的土工格室在经过大量的负载循环和温度循环后仍能保持其尺寸，从而使得在土工格室的整个设计寿命期内，仍然能够保持所需的填料加固作用。格室加固体系(CCS)是一种类似于“蜂窝”状结构的加固格室阵列，其中填充有颗粒填料，所述颗粒填料可为无粘性土、沙、砂砾、道渣、碎石或任何一种其它类型的颗粒状聚集体(aggregate)。CCS(也称为土工格室)主要应用于需要较低机械强度和刚度的土木工程应用中，例如坡面防护(以防止侵蚀)，或为斜坡提供侧向支承。CCS与其它的土工合成材料(例如土工格栅或土工布)的不同之处在于，所述土工格栅/土工布为平(即二维)的，并且用于平面加固。所述土工格栅/土工布仅在非常有限的垂直距离上(通常为颗粒材料平均尺寸的1-2倍)提供加固作用，并且局限于平均尺寸为大于约20mm的颗粒材料。这就使得二维土工合成材料的选材局限于相对贵重的颗粒材料(道渣、碎石和砂砾)，因为它们几乎不能对较低质量的颗粒材料(如再生浙青、混凝土碎料、粉煤灰和采石场废料)提供任何加固或加强作用。与此形成对比的是，CCS为在所有方向(即沿着各格室的整个横截面)上提供加固作用的三维结构。此外，多格室的几何形状提供了被动抗力，其提高了承载能力。与二维土工合成材料不同，土工格室可为平均粒度小于约20mm的颗粒材料(在某些情况下，为平均粒度小于或等于约IOmm的材料)提供加固和加强作用。在世界范围内，土工格室由一些公司(包括I^resto公司)制造。Presto的土工格室以及其大多数仿造者的土工格室由聚乙烯(PE)制成。聚乙烯(PE)可为高密度聚乙烯 (HDPE)或中密度聚乙烯(MDPE)。在下文中，术语“HDPE”是指特征在于其密度大于0. 940g/ cm3的聚乙烯。术语“中密度聚乙烯(MDPE) ”是指特征在于其密度大于0.925g/cm3但不大于0.940g/cm3的聚乙烯。术语“低密度聚乙烯(LDP^”是指特征在于其密度为0.91g/cm3 至0. 925g/cm3的聚乙烯。由HDPE和MDPE制成的土工格室为光滑或带纹理的。市场上最常见的是带纹理的土工格室，因为纹理可使得土工格室壁与填料间具有额外的摩擦力。虽然理论上HDPE可具有大于15兆帕(MPa)的抗拉强度(屈服拉伸应力或断裂拉伸应力)，但在实践中，当从土工格室壁取出样本并根据ASTM D638进行测试时，其强度不足以用于负载支承应用(例如公路和铁路)，即使在150% /分钟的高应变率下其强度仅能达到14MPa。当根据ASTM D4065通过动态机械分析(DMA)进行分析时，可清楚地观察到HDPE 和MDPE的较差性能其在23°C下的储能模量低于约400MPa。随着温度升高，其储能模量急剧下降，并在约75°C的温度下低于可用的水平，从而限制了其作为负载支承加固物的用途。 这些中等的机械性能足以实现坡面防护，但不适用于使用期被设计为超过五年的长期负载支承应用。用于预测聚合物的长期蠕变相关行为的另一种方法为，根据ASTM 6992通过分级等温法(SIM)进行加速蠕变试验。在此方法中，在分级升温过程中对聚合物样品施加恒定载荷。升温步骤加速了蠕变。该方法能够推断样品的长期(甚至超过100年)性能。通常， 当对PE和PP进行测试时，将导致10%的塑性变形的载荷称为“长期设计强度”，并且在土工合成材料中用作设计容许强度(allowed strength for designs)。由于PE和PP在超过 10%塑性变形时会发生二次蠕变，因此避免使用导致大于10%的塑性变形的载荷。二次蠕变是不可预测的，并且PE和PP在此模式下具有“裂纹”的倾向。对于诸如公路、铁路、重载仓库和停车场等应用，仅仅14MPa的强度是不够的。特别是，具有这些中等机械性能的土工格室倾向于具有相对较低的刚度，并且在低至8%的应变下就倾向于塑性变形。塑性变形可导致格室在短时间后或是少量车辆通行(少量的循环负载)后即失去其加固潜能(基本上主要的加固机理)。例如，当根据ASTM D638，以 20% /分钟的应变率或者甚至以150% /分钟的应变率测试在典型土工格室的纵向(垂直于焊缝平面)上取下的带材时，其在6%应变下的应力小于13MPa，在8%应变下的应力小于 13. 5MPa，并且在12%应变下的应力小于14MPa。结果，HDPE 土工格室仅限于下述应用土工格室处于低载荷下，以及不强制对承重填料进行加固(例如，土壤加固应用)。由于土工格室在低应变下具有高的塑性变形的倾向，因此其在诸如公路、铁路、停车场或重型集装箱存储区等负载支承应用中并没有被广泛使用。当在颗粒材料的基板上施加垂直载荷时，该垂直载荷的一部分转换为水平载荷或压力。水平载荷的数值等于垂直载荷与颗粒材料的水平土压力系数(也称为侧向土压力系数或LEPC)的乘积。LEPC可在0.2(对诸如砂砾和碎石等优质材料而言，所述优质材料通常为分级差的硬质颗粒，因此其压缩性非常好，并且塑性最低)至约0. 3-0. 4 (对诸如采石场废料或再生浙青等更多塑性材料而言，所述塑性材料为具有高细粒含量和高塑性的材料) 的范围内。当颗粒材料为湿态时(例如，雨水或洪水浸透公路的基层和底基层时)，其塑性增加，并且产生更高的水平载荷，从而提高了格室壁上的环向应力。当用土工格室加固颗粒材料，并通过静态或动态应力(如汽车车轮或火车轨道提供的压力)从上部施加垂直载荷时，水平压力转换为土工格室壁上的环向应力。环向应力与水平压力以及格室平均半径成正比，并与格室壁的厚度成反比。本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种由聚合物带材形成的土工格室，当根据ＡＳＴＭ　Ｄ４０６５通过动态机械分析（ＤＭＡ）在２３℃和１Ｈｚ的频率下沿纵向测量时，至少一个所述聚合物带材的储能模量为５００ＭＰａ或更高。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种由聚合物带材形成的土工格室，当根据ASTM D4065通过动态机械分析(DMA) 在23°C和IHz的频率下沿纵向测量时，至少一个所述聚合物带材的储能模量为500MPa或更高。2.权利要求1所述的土工格室，其中，所述至少一个聚合物带材的储能模量为700MPa或更高。3.权利要求1所述的土工格室，其中，所述至少一个聚合物带材的储能模量为IOOOMPa或更高。4.权利要求1所述的土工格室，其中，当根据Izhar方法在23°C下进行测量时，所述至少一个聚合物带材在12%应变下的应力为14. 5MPa或更高。5.权利要求1所述的土工格室，其中，当根据Izhar方法在23°C下进行测量时，所述至少一个聚合物带材在12%应变下的应力为16MPa或更高。6.权利要求1所述的土工格室，其中，当根据Izhar方法在23°C下进行测量时，所述至少一个聚合物带材在12%应变下的应力为18MPa或更高。7.权利要求1所述的土工格室，其中，根据ASTMD696在25°C下测量时，所述至少一个聚合物带材的热膨胀系数为120X10_6/°C或更低。8.一种人行道、公路、铁路或停车场，包括至少一个层，该层含有权利要求1所述的土工格室。9.权利要求8所述的人行道、公路、铁路或停车场，其中所述的土工格室填充有颗粒材料，所述颗粒材料选自由下列材料组成的组中沙、砂砾、碎石、道渣、采石场废料、混凝土碎料、再生浙青、碎砖、建筑碎料和瓦砾、碎玻璃、电厂灰、粉煤灰、煤灰、化铁高炉渣、水泥制造渣、钢渣以及它们的混合物。10.一种由聚合物带材形成的土工格室，当根据ASTM D4065通过动态机械分析(DMA) 在63°C和IHz的频率下沿纵向测量时，至少一个所述聚合物带材的储能模量为150MI^或更尚ο11.权利要求10所述的土工格室，其中，所述至少一个聚合物带材的储能模量为 250MPa或更高。12.权利要求10所述的土工格室，其中，所述至少一个聚合物带材的储能模量为 400MPa或更高。13.权利要求10所述的土工格室，其中，当根据Izhar方法在23°C下进行测量时，所述至少一个聚合物带材在12%应变下的应力为14. 5MPa或更高。14.权利要求10所述的土工格室，其中，当根据Izhar方法在23°C下进行测量时，所述至少一个聚合物带材在12%应变下的应力为16MPa或更高。15.权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊扎尔·哈拉米，奥德艾德·埃雷兹，阿迪·埃雷兹，
申请(专利权)人：PRS地中海有限公司，
类型：发明
国别省市：IL