دراسة تجريبية عن الخواص الميكانيكية للصلب-الشبكة البلاستيكية ثنائية الاتجاه

نظرة عامة على الشبكة الجغرافية الفولاذية-البلاستيكية ثنائية الاتجاه

المفهوم ونطاق التطبيق

• بناء على البحث في العاديشبكات جغرافية بلاستيكية، ويتم دمج الأسلاك الفولاذية عالية القوة- المعالجة خصيصًا مع البولي إيثيلين (PE)، ويتم إضافة المواد المضافة لإنشاء-شرائط شد عالية القوة. يتم بعد ذلك خشونة السطح لإنتاج شريط تكسية أرضية معزز مركب ذو خصائص ميكانيكية ممتازة. يتم ترتيب هذه الشرائط الجيوتكستيل المعززة المركبة ونسجها على فترات زمنية ثابتة في كلا الاتجاهين الطولي والعرضي، ويتم لحام مفاصلها باستخدام تقنية اللحام بالانصهار لإنتاج شبكة جغرافية بلاستيكية ثنائية الاتجاه من الصلب- في نهاية المطاف.
• من خلال تغيير قطر وعدد حبال الأسلاك الفولاذية، يتم تغيير قوة الشد لشرائط التسليح. وهذا لا يعزز فقط قوة الشد ومقاومة الزحف للشبكة الجغرافية ولكن أيضًا يطيل عمر الخدمة. إنها مناسبة لمعظم مشاريع البناء الهندسية، بما في ذلك مناجم الفحم والطرق السريعة والسكك الحديدية والمطارات وري الآبار والمباني المدنية.

مؤشرات الأداء الميكانيكية

أثناء التصميم الهندسي والبناء، تختلف مؤشرات تقييم الأداء الميكانيكي للشبكة الجغرافية البلاستيكية ثنائية الاتجاه-الفولاذية اعتمادًا على الحمل الذي تتحمله. تشتمل الخواص الميكانيكية للشبكات الجغرافية الفولاذية-البلاستيكية ثنائية الاتجاه بشكل أساسي على قوة الشد، وقوة اختبار الاحتكاك، وقوة اختبار السحب-، والتفاعل مع مادة التعبئة.

التحليل التجريبي

أثناء الإنشاءات الهندسية، يختلف أداء الشد للشبكات الجغرافية الفولاذية-البلاستيكية ثنائية الاتجاه نظرًا لاختلاف درجات الحرارة والأحمال وظروف مواد التعبئة. لذلك، تم إجراء اختبارات مقارنة الشد والانحراف والزحف على الشبكات الأرضية الفولاذية -البلاستيكية المفردة- والشبكات الجغرافية ثنائية الاتجاه لدراسة خواصها الميكانيكية.

اختبار الشد

• الشبكات الجغرافية الفولاذية- البلاستيكية ثنائية الاتجاه عبارة عن مواد مرنة مركبة، وعادةً ما تتحمل الأحمال من البيئة الخارجية من خلال قوة الشد. تعد قوة الشد مؤشرًا رئيسيًا للخصائص الميكانيكية للمواد الاصطناعية الأرضية. كانت معلمات الأداء الرئيسية للمجموعات الأربع من الشبكات الجغرافية البلاستيكية ثنائية الاتجاه المصنوعة من الفولاذ - بنفس المواصفات التي تم اختبارها هي: قوة الشد الطولية والعرضية أكبر بكثير من 50 كيلو نيوتن/م، ومعدلات الاستطالة الطولية والعرضية لا تتجاوز 13%، وقوة الشد أكبر بكثير من 35 كيلو نيوتن/م عند استطالة 5%.
• تظهر نتائج اختبار الشد الموحد للشبكة الجغرافية البلاستيكية ثنائية الاتجاه -الفولاذية في الشكل 1. كما هو موضح في الشكل 1، يمكن تقسيم عملية التمدد للمجموعات الأربع من الشبكات البلاستيكية الفولاذية- تقريبًا إلى ثلاث مراحل: حمل منخفض مع مرحلة تشوه كبيرة، وحمل مرتفع مع مرحلة تشوه صغير، ومرحلة كسر.

• أثناء مرحلة التحميل الأولية للاختبار، أي مرحلة التشوه-المنخفضة، ومرحلة التشوه الكبيرة-، كان حمل الشد صغيرًا، ولكن إزاحة تشوه الشد كانت كبيرة، حيث وصلت جميع مجموعات الاختبارات الأربع في النهاية إلى 19 ملم تقريبًا.
• في المرحلة الثانية، على سبيل المثال، الحمل العالي-، ومرحلة التشوه-الصغيرة، ومع زيادة حمل الاختبار، زادت أيضًا إزاحة التشوه للشبكة الجغرافية البلاستيكية الفولاذية- تدريجيًا. كما هو مبين في الشكل 1، أظهر منحنى الشد زيادة كبيرة، ولكن ضمن نفس فرق الحمل، كان تغير الإزاحة في المرحلة الثانية أصغر مقارنة بالمرحلة الأولى، حيث كان الحد الأقصى لطول الشد للمجموعة الأولى 6 مم فقط.
• في المرحلة الثالثة، مرحلة الكسر، بعد أن تجاوز حمل الاختبار 11 كيلو نيوتن، دخلت جميع المجموعات الأربع من الشبكات الجغرافية البلاستيكية الفولاذية - بالتتابع إلى مرحلة الكسر. أثناء اختبار مرحلة الكسر، بدأت الأسلاك الفولاذية في شرائح النسيج الأرضي داخل الشبكة الجغرافية ثنائية الاتجاه البلاستيكية - الفولاذية في التكسر واحدًا تلو الآخر، مما تسبب في انخفاض منحنى الشد في الشكل 1 بشكل حاد، وانخفاض قوة الشد للشبكة الجغرافية البلاستيكية ثنائية الاتجاه - الفولاذية بسرعة إلى 0.
• باختصار، تتأثر قوة الشد للشبكة الجغرافية الفولاذية-البلاستيكية ثنائية الاتجاه بالأسلاك الفولاذية الموجودة في شرائح النسيج الأرضي؛ بعد كسر الأسلاك الفولاذية، تنخفض قوة الشد للشبكة الجغرافية البلاستيكية ثنائية الاتجاه -الفولاذية بسرعة إلى 0.

اختبار الانحراف

• بسبب المرونة العالية للفولاذ-شبكة جغرافية بلاستيكية ثنائية المحور، لا يمكن قياس انحرافه بشكل مباشر. لذلك، تم تعديل الشبكة الجغرافية البلاستيكية ثنائية المحور - الفولاذية عن طريق وضعها داخل بلاطة خرسانية، ثم تم اختبار انحراف اللوحة المسلحة.
• للتأكد من موثوقية بيانات الاختبار، تم اختبار ستة ألواح مع الأخذ في الاعتبار جميع العوامل المؤثرة.
• تم تصنيع نوعين من الألواح الخرسانية، أحدهما بشبكة جغرافية ثنائية المحور من البلاستيك -فولاذية والآخر بشبكة معدنية Q235. وكانت أبعاد البلاطة الخرسانية 1000 مم × 1000 مم × 100 مم. للتأكد من موثوقية بيانات الاختبار، تم تصنيع ثلاث ألواح من كل نوع. تظهر نتائج اختبار الانحراف في الشكل 2.

(1) أظهر اللوحين المتطابقين من الفولاذ-البلاستيكي المصبوب ثنائي المحور-في-الألواح، GSW-1 وGSW-2، تغيرات إجهاد مماثلة. منذ التطبيق الأولي للحمل وحتى 10 ثوانٍ بعد تطبيق الحمل، تغير الضغط الذي يمكن أن يتحمله GSW-1 ببطء نسبيًا، حيث زاد فقط إلى 1 كيلو نيوتن، مع عدم وجود أي تغيير تقريبًا في الإزاحة. بعد 20 ثانية من تطبيق الحمل، بدأ الإجهاد في الزيادة، وزادت الإزاحة، وبدأت الشقوق في الظهور في البلاطة، مما أدى إلى انخفاض الإجهاد. ومع اتساع الشقوق، بدأت الشبكة الجغرافية الموجودة في البلاطة في العمل، وزاد الضغط مرة أخرى. عندما يصل زمن تطبيق الحمل إلى 45 ثانية، يصل الضغط إلى قيمته القصوى البالغة 34.1 كيلو نيوتن، كما يصل الإزاحة أيضًا إلى قيمته القصوى البالغة 44.2 ملم. توقفت كلتا القيمتين عن الزيادة، واستسلمت اللوحة.

(2) نظرًا لميل البلاطة، كان الضغط على البلاطة غير متساوٍ، مما تسبب في زيادة الضغط في GSW-2 بسرعة بعد 10 ثوانٍ من الضغط، ولكن لم يحدث أي تغيير في الإزاحة. عندما وصل الحمل المطبق إلى 40 ثانية، ظهرت الشقوق في GSW-2، وبدأ الضغط في الانخفاض، وبدأ الإزاحة في الزيادة. ومع اتساع الشقوق، بدأت الشبكة الموجودة داخل البلاطة في العمل، مما أدى إلى ارتفاع الضغط مرة أخرى إلى 27.5 كيلو نيوتن. ثم أظهرت الشبكة داخل البلاطة كسرًا في الأسلاك، وانخفض الضغط بسرعة.

اختبار الزحف

• تشير خصائص زحف الشبكة إلى خاصية تشوه الشبكة بمرور الوقت تحت الحمل الخارجي الثابت.
• الشبكات عبارة عن هياكل شبكية مصنوعة من -بوليمرات عالية الجزيئات من خلال سلسلة من العمليات المعقدة. ويؤثر أداء الزحف الخاص بها بشكل مباشر على الاستقرار طويل المدى-للهياكل المعززة. يؤدي تأثير الزحف للهياكل المسلحة إلى تغيرات في حالة الإجهاد، مما يؤدي إلى فقدان الاستقرار العام للمبنى، والتشوه المفرط، وغيرها من الكوارث. ولذلك، يعد أداء الزحف للشبكة أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على الاستقرار طويل المدى-لقوة الشد الخاصة بها.
• في التطبيقات الهندسية العملية، وفي ظل درجات حرارة وأحمال مختلفة، تتعرض الشبكة لتشوه زحف، مما يضعف بشكل كبير وظيفة التعزيز وحتى يتسبب في فقدان المبنى للاستقرار العام.
• يوضح الشكل 3 منحنيات الزحف لسلالة الشبكة الجغرافية البلاستيكية ثنائية الاتجاه - مقابل الوقت تحت نفس قوة الشد (50 كيلو نيوتن / م) ودرجتي حرارة محيطة مختلفتين تبلغ 20 درجة و 40 درجة، تم الحصول عليها من خلال القياسات التجريبية.

كما هو مبين في الشكل 3، عندما تكون درجة الحرارة المحيطة 20 درجة، يستغرق الأمر حوالي 100 ساعة حتى يصل الضغط إلى 20%؛ عندما تكون درجة الحرارة المحيطة 40 درجة، يستغرق الأمر حوالي 0.5 ساعة فقط حتى يصل الضغط إلى 20%. يشير هذا إلى أن درجة الحرارة لها تأثير كبير على الشبكة الجغرافية ثنائية المحور البلاستيكية -الصلبة، وتزداد قيمة الانفعال تدريجيًا مع زيادة درجة الحرارة.

الاستنتاجات

• تتمتع الشبكة الجغرافية البلاستيكية ثنائية المحور- الفولاذية بمقاومة جيدة للتشوه الهيكلي، وفشل التواء العقدة، وتسوية التشوه. تتميز بمرونة ومرونة عالية، ولا تتمزق العقد بسهولة. يمكنه تحمل الأحمال متعددة الاتجاهات-وتوزيع الحمل بشكل فعال.
• تشتمل عملية الشد للشبكة الجغرافية البلاستيكية ثنائية المحور- على ثلاث مراحل: حمل منخفض مع تشوه كبير، وحمل مرتفع مع تشوه صغير، والكسر. تزداد قوة الشبكة الأرضية البلاستيكية ثنائية المحور - الفولاذية مع زيادة معدل الشد.
• ينقسم تشوه الانحراف للمصبوب-في-بلاطة خرسانية ثنائية المحور مع شبكة جغرافية ثنائية المحور من الفولاذ- إلى ثلاث مراحل: المرحلة المرنة الخطية، والمرحلة غير الخطية، ومرحلة الخضوع. في المرحلة المرنة الخطية للبلاطة الخرسانية ذات الاتجاهين-، يرتبط الانحراف بشكل إيجابي بالحمل. مع ظهور الشقوق، يدخل البلاطة المسلحة إلى مرحلة غير خطية، وتقل صلابتها، ويصبح تشوه الانحراف مرتبطًا بشكل غير خطي بالحمل؛ تفقد البلاطة الخرسانية قدرتها على التحمل-في هذه المرحلة. في مرحلة الإنتاج، تعرض الشبكة البلاستيكية الفولاذية- سحبًا للأسلاك، مع كسر قضبان التسليح الفردية، وإنتاجية الشبكة.
• توضح العلاقة الزمنية للإجهاد-من اختبار زحف الشبكة أن درجة الحرارة تؤثر على زحف الشبكة: في درجات الحرارة المنخفضة، يكون الزحف أصغر؛ وفي درجات الحرارة المرتفعة، يتغير الزحف بشكل ملحوظ ويزداد بسرعة أكبر.