Matériaux géosynthétiques - Modèle général pour les matériaux synthétiques utilisés dans les applications de génie civil

Matériaux géosynthétiques

------Terme général désignant les matériaux synthétiques utilisés

dans les applications de génie civil

 

Les matériaux géosynthétiques sont un terme général désignant les matériaux synthétiques utilisés dans les applications de génie civil. En tant que type de matériau de génie civil, il est fabriqué à partir de polymères synthétisés artificiellement (tels que le plastique, les fibres synthétiques, le caoutchouc synthétique, etc.) comme matières premières, et divers types de produits sont placés à l'intérieur, en surface ou entre différents types. de sol pour renforcer ou protéger le sol.

 

Les spécifications techniques pour l'application des matériaux géosynthétiques divisent les matériaux géosynthétiques en géotextiles, géomembranes, matériaux géosynthétiques spéciaux et matériaux composites géosynthétiques, ainsi qu'en types tels que géotextiles, treillis en fibre de verre et coussinets géosynthétiques.

 

Les matériaux géosynthétiques sont un terme collectif désignant divers produits fabriqués à partir de matériaux synthétiques utilisés en génie géotechnique et en génie civil. Parce qu’ils sont principalement utilisés en géotechnique, ils sont appelés « géosynthétiques » pour les distinguer des matériaux naturels. Les matériaux géosynthétiques étaient autrefois appelés « géotextiles » et « géomembranes ». Avec les besoins de l'ingénierie, de nouvelles variétés de ces matériaux continuent d'émerger, tels que les géogrilles, les géotextiles et les sacs géotextiles, les tapis géotextiles, les géotextiles, les géotextiles composites, les couvertures imperméables en bentonite, les filets de drainage composites, etc. Les noms originaux ne peuvent plus couvrir avec précision tous les produits. Par conséquent, dans la période suivante, ils sont appelés « géotextiles, géotextiles et produits connexes ». Évidemment, un tel nom ne convient pas comme terme technique ou académique. Par conséquent, lors de la 5ème Conférence internationale sur les matériaux géosynthétiques tenue à Singapour en 1994, le nom de ce type de matériau a été officiellement déterminé comme « Matériaux géosynthétiques ». La matière première des matériaux géosynthétiques est le polymère. Ils sont fabriqués à partir de produits chimiques extraits du charbon, du pétrole, du gaz naturel ou du calcaire, transformés ensuite en fibres ou en feuilles de matériaux synthétiques, et enfin transformés en divers produits. Les polymères utilisés pour fabriquer des matériaux géosynthétiques comprennent principalement le polyéthylène (PE), le polyester (PET), le polyamide (PER), le polypropylène (PP) et le polychlorure de vinyle (PVC), le polyéthylène chloré (CPE), le polystyrène (EPS), etc.

Un autre nom pour le géotextile est géotextile. Les premiers produits étaient rares, c'est-à-dire un matériau semblable à un tissu utilisé dans les travaux géotechniques.

 

Le processus de fabrication des géotextiles implique d’abord la transformation de matières premières polymères en soie, fibres courtes, fils ou bandes, puis la fabrication de géotextiles à structure plate. Les géotextiles peuvent être divisés en géotextiles tissés et géotextiles non tissés selon leurs méthodes de fabrication. Les géotextiles textiles sont composés de deux ensembles parallèles de fils de chaîne et de trame orthogonaux ou diagonaux entrelacés. Les géotextiles non tissés sont fabriqués en dirigeant ou en disposant de manière aléatoire des fibres, puis en les traitant. Selon les différentes méthodes de connexion des fibres, il existe trois types de méthodes de connexion : la connexion chimique (adhésive), la connexion thermique et la connexion mécanique.

 

Les avantages exceptionnels des géotextiles sont la légèreté, une bonne continuité globale (peut être transformé en zones plus grandes dans leur ensemble), une construction pratique, une résistance élevée à la traction, une bonne résistance à la corrosion et une résistance à l'érosion microbienne. L’inconvénient est que sans traitement spécial, la capacité anti-ultraviolet est faible. S'il est exposé à l'extérieur, il est facile de vieillir sous un rayonnement ultraviolet direct, mais s'il n'est pas directement exposé, l'anti-âge et la durabilité sont toujours élevés.

 

Les géomembranes peuvent généralement être divisées en deux catégories : les asphaltes et les polymères (polymères synthétiques). Les géomembranes contenant de l'asphalte sont principalement composites (y compris les géotextiles tissés ou non tissés), l'asphalte étant utilisé comme liant mouillant. Les géomembranes polymères sont divisées en géomembranes plastiques, géomembranes élastiques et géomembranes composites basées sur différents matériaux principaux.

 

Un grand nombre de pratiques d'ingénierie ont montré que les géomembranes ont une bonne imperméabilité, une forte élasticité et une adaptabilité à la déformation, peuvent être adaptées à différentes conditions de construction et contraintes de travail et ont une bonne résistance au vieillissement. La durabilité des géomembranes dans les environnements sous-marins et terrestres est particulièrement importante. Les géomembranes possèdent des propriétés anti-infiltration et imperméables exceptionnelles.

 

Densité : La densité dépend du matériau utilisé pour la fabriquer, et même si les polymères utilisés pour fabriquer les géomembranes appartiennent à la même catégorie, il existe souvent des différences importantes. Par exemple, les matériaux en polyéthylène peuvent être classés en différentes catégories telles que l'ultra-basse densité, la faible densité, la densité moyenne et la haute densité, ce qui entraîne des différences dans la densité des géomembranes PE. La plage de densité des polymères géomembranaires est d'environ 0,85 mg/L à 1,50 mg/L, et la densité couramment utilisée en ingénierie est généralement supérieure à 0,94 mg/L.

Épaisseur : L'épaisseur fait référence à la distance entre le haut et le bas de la membrane sous la pression normale de 20 kPa. Pour les géomembranes lisses (sans gaufrages ni motifs en surface), la méthode de mesure de l'épaisseur est similaire à celle des géotextiles, mais il convient d'utiliser un micromètre plus précis pour la mesure. Chaque échantillon doit être mesuré à au moins trois positions différentes et la valeur moyenne doit être considérée comme l'épaisseur de la géomembrane composite PE.

 

La géogrille est un matériau géosynthétique majeur, qui présente des performances et une efficacité uniques par rapport aux autres matériaux géosynthétiques. Les géogrilles sont couramment utilisées comme matériaux de renforcement pour les structures de sol renforcées ou les matériaux composites. Les géogrilles sont divisées en deux types : la fibre de verre et la fibre de polyester.

 

Plastiques

 

Ce type de géogrille est un matériau en maille polymère de formes carrées ou rectangulaires formé par étirement, qui peut être divisé en deux types en fonction des différentes directions d'étirement lors de la fabrication : l'étirement unidirectionnel et l'étirement biaxial. Il est poinçonné sur des feuilles de polymère (principalement en polypropylène ou en polyéthylène haute densité) qui ont été extrudées, puis soumises à un étirement directionnel dans des conditions de chauffage.

 

Les grilles d'étirement unidirectionnelles sont réalisées uniquement en s'étirant dans le sens de la longueur de la feuille, tandis que les grilles d'étirement biaxial sont réalisées en continuant à étirer la grille d'étirement unidirectionnelle dans la direction perpendiculaire à sa longueur.

 

En raison du réarrangement et de l'orientation des polymères polymères pendant le processus de chauffage et d'allongement lors de la fabrication des géogrilles, la force de liaison entre les chaînes moléculaires est renforcée, atteignant ainsi l'objectif d'améliorer leur résistance. Son allongement n'est que de 10 à 15 % de celui de la planche d'origine. Si des matériaux anti-vieillissement tels que le noir de carbone sont ajoutés à la géogrille, elle aura une meilleure durabilité telle que la résistance aux acides, la résistance aux alcalis, la résistance à la corrosion et la résistance au vieillissement.

 

Classe de fibre de verre

 

Ce type de géogrille est constitué de fibre de verre à haute résistance, parfois combinée à un adhésif auto-adhésif à détection de pression et à un traitement d'imprégnation d'asphalte de surface, pour intégrer étroitement la géogrille et la chaussée en asphalte. En raison de la force de verrouillage accrue entre les matériaux du sol et de la pierre au sein de la grille de géogrille, le coefficient de frottement entre eux augmente considérablement (jusqu'à 0.8-1.0). La résistance à l'arrachement de la géogrille encastrée dans le sol augmente considérablement en raison de la forte friction et de la force de morsure entre la géogrille et le sol, ce qui en fait un bon matériau de renforcement.

 

En même temps, la géogrille est un matériau à mailles plates léger et flexible, facile à couper et à connecter sur place, et qui peut également se chevaucher et se chevaucher. Il est facile à construire et ne nécessite pas de machines de construction spéciales ni de personnel technique professionnel.

 

1 sac géomembrane

 

Le sac géomembrane est un matériau semblable à un sac continu (ou individuel) fabriqué à partir de tissu de fibres synthétiques polymérisées à double couche. Il utilise une pompe à haute pression pour verser du béton ou du mortier dans le sac, formant ainsi une structure semblable à une plaque ou une autre structure. Il est couramment utilisé dans la protection des pentes ou dans d’autres projets de traitement de fondations. Les sacs à membrane sont divisés en deux catégories en fonction de leurs matériaux et de leurs techniques de traitement : les sacs à membrane mécaniques et simples. Les sacs à membrane mécanisés peuvent être divisés en trois types en fonction de leur présence ou non de points de drainage par filtration et de leur forme après gonflage : sacs à membrane pour point de drainage par filtration, sacs à membrane pour point de drainage sans filtration, sacs à membrane en béton sans point de drainage et membranes de type bloc charnière. .

 

2.Géonet

 

Geonet est un réseau de matériaux géosynthétiques à larges pores et à haute rigidité dans une structure planaire ou tridimensionnelle, tissés à partir de bandes de matériaux synthétiques, de brins grossiers ou pressés avec de la résine synthétique. Utilisé pour la couche de coussin de renforcement des fondations souples, la protection des pentes, la plantation d'herbe et comme substrat pour la fabrication de matériaux géotechniques composites.

 

3. Tapis Geomesh et chambres de géogrille

 

Les coussins Geomesh et les géogrilles sont tous deux des structures tridimensionnelles spécialement constituées de matériaux synthétiques. Le premier est principalement un coussin en maille polymère perméable tridimensionnelle composé de fibres longues, tandis que le second est une structure tridimensionnelle en nid d'abeille ou en grille composée de géotextiles, de géogrilles ou de géomembranes et de polymères en bandes. Il est couramment utilisé pour la prévention de l’érosion et l’ingénierie de protection des sols. Les géocellules à haute rigidité et capacité de confinement latéral sont souvent utilisées dans les couches de coussin renforcées, les plates-formes routières ou les plates-formes de voies.

 

4.Mousse de polystyrène (EPS)

 

La mousse de polystyrène (EPS) est un matériau géosynthétique ultra léger développé. Il est formé en ajoutant un agent moussant au polystyrène, en pré-moussant avec une densité spécifiée, puis en séchant les particules de mousse dans un silo avant de les remplir dans un moule et de les chauffer. Le PSE présente les avantages d'un poids léger, d'une résistance à la chaleur, de bonnes performances en compression, d'une faible absorption d'eau et de bonnes propriétés autoportantes, et est couramment utilisé comme matériau de remplissage pour les remblais ferroviaires.

 

Les géotextiles, géomembranes, géogrilles et certains matériaux géosynthétiques spéciaux sont formés en combinant deux ou plusieurs matériaux pour former des matériaux géosynthétiques. Les matériaux géocomposites peuvent combiner les propriétés de différents matériaux pour mieux répondre aux besoins d'ingénierie spécifiques et peuvent jouer divers rôles fonctionnels. Un géotextile composite est une combinaison de géotextile et de géotextile réalisé selon certaines exigences.

Parmi eux, le géotextile est principalement utilisé pour l'anti-infiltration, et le géotextile joue un rôle dans le renforcement, le drainage et l'augmentation de la friction entre le géotextile et la surface du sol. Un autre exemple est celui des matériaux de drainage composites géotextiles, qui sont des matériaux de drainage composés de géotextiles non tissés, de filets géotextiles, de membranes géotextiles ou de matériaux géosynthétiques de différentes formes. Ils sont utilisés pour le traitement de consolidation du drainage des fondations souples, le drainage longitudinal et transversal de l'assiette de la route, les tuyaux de drainage souterrains dans les bâtiments, les puits de collecte, le drainage des murs des bâtiments porteurs, le drainage des tunnels, les installations de drainage des remblais, etc. Le panneau de drainage en plastique couramment utilisé dans l'ingénierie de l'assiette routière est un type de matériau de drainage composite géosynthétique.

 

Les matériaux composites géosynthétiques largement utilisés pour les routes à l'étranger sont le tissu anti-fissuration en polyester en fibre de verre et le tissu anti-fissuration renforcé en composite tricoté en chaîne. Cela peut prolonger la durée de vie des routes, réduisant ainsi considérablement les coûts de réparation et d’entretien. Du point de vue des avantages économiques à long terme, il est nécessaire que la Chine adopte et promeuve activement les matériaux composites géosynthétiques.

 

Les matériaux géosynthétiques ont des caractéristiques différentes selon les produits et peuvent être appliqués dans de nombreux domaines d'ingénierie.

 

Les domaines appliqués comprennent le génie géotechnique, le génie civil, l'ingénierie de conservation de l'eau, l'ingénierie environnementale, l'ingénierie des transports, l'ingénierie municipale et l'ingénierie de remise en état des terres.

 

En termes de protection :

L'érosion des sols est un processus naturel provoqué par les forces hydrauliques et éoliennes, avec de nombreux facteurs d'influence tels que le sol, la végétation et la topographie. Dans des conditions spécifiques, les activités humaines peuvent également accélérer ce processus. Si cet effet d’érosion n’est pas correctement traité, il peut causer des dommages importants aux bâtiments existants et à l’environnement.

 

En termes de contrôle de l'érosion des sols, les géosynthétiques peuvent être appliqués à la protection des pentes, à la protection des canaux d'adduction d'eau, à la protection du littoral, à la remise en état des vasières, à la restauration de la végétation, aux réseaux de protection contre les chutes de pierres et à la construction de barrages anti-inondations. Selon les caractéristiques du projet et les conditions du site, l'ingénierie de contrôle de l'érosion peut faire appel à un ou plusieurs produits en matériaux géosynthétiques.

 

Dans l’ingénierie de protection des pentes, en plus de l’utilisation de certains matériaux géosynthétiques, des clous de sol et même des tiges d’ancrage rocheux sont nécessaires pour assurer la stabilité du système de protection. Dans certains cas, des sacs géotextiles remplis de mortier épais sont également utilisés pour fixer la surface protectrice, et des graines de gazon sont insérées dans les interstices de la structure protectrice pour cultiver la végétation et prévenir l'érosion des sols.