ГЕОРЕШЕТКА АРМИРОВАННАЯ

Полезнаям модель относится к области средств для укрепления оснований сооружений, дорожных конструкций, откосов или насыпей.
Известна георешетка, образованная армированными лентами, каждая из которых выполнена в виде гибкой полосы из термопластичного полимерного материала, в теле которой параллельно ее продольной оси и со смещением от нее к наиболее удаленным сторонам расположены продольные армирующие элементы в виде, по крайней мере, пары нитей или стержней из материала, более прочного на растяжение, и/или с большей изгибной жесткостью, чем полимерный материал полосы, при этом, в зонах, свободных от армирующих элементов, в ленте образованы сквозные отверстия или прорези, оси которых ориентированы параллельно продольной оси ленты или под острым углом к ней (RU №106905 U1, 27.07.2011).
Наиболее близкой из известных является армированная георешетка, выполненная из гибких полимерных полос, расположенных рядами и соединенных между собой в шахматном порядке по длине с образованием при растяжении в нормальном к их поверхности направлении объемной ячеистой конструкции, при этом полосы снабжены дренажными отверстиями, а также армированы в продольном направлении нитями, отличающаяся тем, что армирующие нити состоят из по меньшей мере двух волокнистых элементов, скрученных по всей своей длине. Такая армированная георешетка изготовлена способом, включающим экструдирование расплавленного материала с получением полимерного полотна, укладку армирующих нитей на полотно, каландрирование полотна при его нагреве до 120-200°С с обеспечением вдавливания армирующих нитей в полотно, разрезание армированного полотна на листы, перфорирование листов с получением дренажных отверстий, раскрой листов на полосы, и соединение полимерных полос в шахматном порядке с образованием объемной ячеистой конструкции, причем используют армирующие нити, состоящие из по меньшей мере двух волокнистых элементов, скрученных по всей своей длине. Использование крученых нитей, состоящих из двух или более волокнистых элементов обеспечивает их удержание в полосах (лентах) георешетки, повышение прочности георешетки на разрыв при растяжении и сдвиговых нагрузках, при которых происходит изгиб полос георешетки и самих армирующих элементов, и, как следствие, позволяет повысить сопротивление основания (грунта), армированного георешеткой, продавливанию (RU №2625058 Al, 11.07.2017).
Однако, крученая нить, как показано на фиг. 2б к патенту RU №2625058, особенно при увеличении числа нитей-элементов, из которых она формируется, удерживается в основном материале полос георешетки за счет сформированного негладкого (периодического) профиля и, когда под воздействием нагрузок растяжения при монтаже и эксплуатации (когда георешетка загружается заполнителем - грунтом, песком, ПГС, щебнем и др.), происходит увеличение длины полос, а каждая армирующая крученая нить, имея меньшую податливость (больший модуль упругости при растяжении и меньшее относительное удлинение) будет стремиться к продольному проскальзыванию в материале полос георешетки. Со временем за счет эффекта ползучести выскальзывание армирующей нити будет нарастать, что в конце концов приведет к потере несущей способности полос, а, поскольку армированную георешетку при прочих равных условиях загрузят большим количеством заполнителя, чем неармированную, то велик риск разрушения поверхности объекта, где применены армированные таким образом георешетки.
Задачей настоящего технического решения является создание георешетки, образованной полосами, соединенными между собой сваркой и имеющими надежное продольное армирование.
Техническим результатом является повышение прочности георешетки за счет обеспечения надежности соединения, как при изготовлении полос, так и при их сварке, продольно расположенного в ее полосах армирующего элемента с материалом полосы, поскольку форма и выбор материала используемого армирующего элемента обеспечивают равномерно распределенную по длине полосы адгезию (когезию) без снижения прочности соединения в зоне сварки полос.
Достигается это тем, что георешетка армированная содержит армированные в продольном направлении полосы из гибкого полимерного материала, установленные на ребро и расположенные параллельными рядами, причем соседние полосы соединены между собой в шахматном порядке с возможностью образования при растяжении в нормальном к их поверхности направлении объемной ячеистой конструкции, полосы которой армированы фибриллированными мононитями из материала, прочность которого при растяжении и предел текучести превышают, соответственно, прочность при растяжении и предел текучести материала полос, адгезионно соединенных с полимерным материалом полос при его термопластичном состоянии. Полосы могут быть снабжены дополнительными армирующими мононитями, расположенными параллельно основной. При этом, полосы с армированием могут быть расположены в параллельных рядах с чередованием относительно не армированных полос. Для армирования полос используют мононить, выполненную в виде экструдированной ленты (фибриллированные нити) и размещенную в полосе так, что продольные кромки мононити охватывает полимерный материал полос, при этом внешняя поверхность мононити может быть расположена в уровне соответствующей поверхности полосы. Полосы георешетки выполнены из полиэтилена низкого давления (ПНД) или содержат его, а в качестве материала армирования использована нить из полипропилена по форме ленты с модулем Юнга 1300-1400 МПа, шириной от 2,0 до 5,0 мм. А фибриллированная нить, выполненная по форме ленты, может иметь рельеф и дополнительно соединена с полосой за счет проникновения в ее неровности материала полосы в его термопластичном состоянии в процессе совместного каландрирования. Кроме того, полосы могут быть выполнены с дренажными отверстиями, образованными вне материала мононитей, оси которых, предпочтительно, смещены относительно осей дренажных отверстий смежных полос.
Причинно-следственная связь признаков георешетки армированной с техническим результатом обеспечивается тем, что полосы, образующие георешетку, армированы в продольном направлении фибрилированными мононитями из материала, прочность которого при растяжении и предел текучести превышают, соответственно, прочность при растяжении и предел текучести материала полос, чем обеспечивается возможность сохранять напряженное состояние без нарушения целостности полос. Фибрилированная мононить может иметь форму (сечение) полосы, преимущественно прямоугольной или подобной, например со скругленными кромками, ширина которой превышает ее толщину. Такая армирующая мононить получена, предпочтительно, экструзией полимерного термопластичного материала. Соединение полос сваркой включает сплошную, либо дискретную зону проварки по ширине соединения, в том числе и включая расположенный в плоскости полос материал армирующих мононитей. При таком соединении образуется равнопрочное по длине зоны сварки соединение, усиленное в зоне расположения армирующих мононитей за счет адгезии (когезии) их термопластичных материалов. Предпочтительная форма ячейки георешетки - ромбовидная, но возможно выполнение ячейки георешетки шестиугольной в плане формы при выполнении дополнительных сварных швов. Снабжение полос георешетки дополнительными армирующими мононитями, расположенными параллельно основной, повышает надежность соединения. Возможно выполнение георешетки с чередованием армированных и не армированных полос, при этом, полосы с армированием могут быть расположены в параллельных рядах относительно не армированных полос. Основную эксплуатационную нагрузку при этом воспринимают армированные полосы георешетки. Для армирования полос используют мононить, выполненную в виде экструдированной ленты (мононити) и размещенную в полосе так, что продольные кромки мононити охватывают полимерный материал полос, при этом внешняя поверхность мононити может быть расположена в уровне соответствующей поверхности полосы. Полосы георешетки выполнены из полиэтилена низкого давления (ПНД) или содержат его, а в качестве материала армирования использована мононить из полипропилена по форме ленты с модулем Юнга 1300-1400 МПа, шириной от 2,0 до 5,0 мм. А нить, выполненная, например, по форме ленты, может иметь рельеф и дополнительно соединена с полосой за счет проникновения в ее неровности (впадины рельефа) материала полосы в его термопластичном состоянии в процессе совместного каландрирования. Кроме того, полосы могут быть выполнены с дренажными отверстиями, образованными (для исключения ослабления армированных полос) вне материала мононитей, оси которых, предпочтительно, смещены (фиг. 1) на величины «б», имеющие от полосы к полосе либо постоянное, либо изменяющееся значение относительно осей дренажных отверстий смежных полос для предотвращения организованного протока дождевых или талых вод на склонах, в которые уложена георешетка и выноса размещенного в ее ячейках материала.
Предлагаемое техническое решение поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена ромбовидная ячейка в качестве элемента георешетки.
Георешетка армированная содержит полосы 1 из гибкого полимерного материала, предпочтительно ПНД или ПНД в смеси с другим известным полимерным материалом. Полосы 1 установлены на ребро и расположены до образования ячеек параллельными рядами. Соседние полосы соединены между собой в шахматном порядке с возможностью образования при растяжении в нормальном к их поверхности направлении объемной ячеистой конструкции (фиг. 1). Полосы 1 армированы в продольном направлении мононитями 2 из материала, прочность которого при растяжении и предел текучести превышают, соответственно, прочность при растяжении и предел текучести материала полос, адгезионно соединенных с полимерным материалом полос 1 при его термопластичном состоянии. В качестве такого материала может быть использован полипропилен и/или его сополимеры. Основным отличием блок-сополимеров (Polypropylene Block Copolymer или тип 2 полипропилена) от гомополимера полипропилена является значительно более
высокая ударопрочность при пониженных температурах. Отметим и более высокую морозоустойчивость блок-сополимеров полипропилена РР-В. Молекулы блок-сополимера состоят из молекул не мономера, а из целых полипропиленовых блоков, чередующихся с полиэтиленовыми вставками, и такое чередование может быть как регулярным, так и нерегулярным. РРН - блок-сополимер полипропилена с наибольшим содержанием полиэтилена в молекулах материала, PPU - блок-сополимер полипропилена с высоким содержанием полиэтилена в молекулах материала, PPR- блок-сополимер полипропилена со средним содержанием полиэтилена в молекулах материала, РРМ - блок-сополимер полипропилена с небольшим содержанием полиэтилена в молекулах материала. Полосы 1 могут быть снабжены дополнительными армирующими мононитями 2, расположенными параллельно основной. При этом, полосы с армированием могут быть расположены в параллельных рядах с чередованием относительно не армированных полос, что существенно не снижает надежность армирования. Для армирования полос используют мононить 2 выполненную в виде экструдированной ленты или фибриллированной мононити и размещенную в полосе так, что продольные кромки мононити охватывает полимерный материал полос, при этом внешняя поверхность мононити может быть расположена в уровне соответствующей поверхности полосы. При этом мононить 2 может быть полностью или частично втоплена в полосу 1. Полосы 1 георешетки выполнены из полиэтилена низкого давления (ПНД) или содержат его.
В качестве примера выбора материала армирования использована мононить из полипропилена по форме ленты с модулем Юнга 1300-1400 МПа, шириной от 2,0 до 5,0 мм, для которой сравнительные данные по полиэтилену (ПНД) полосы и армирующей полипропиленовой мононити приведены в таблице 1:
Из анализа представленных материалов следует, что выбор полипропилена обеспечивает надежное армирование полос из ПНД.
Мононить 2 может иметь перфорацию (или рельеф) и дополнительно соединена с полосой за счет проникновения в ее неровности материала полосы в его термопластичном состоянии в процессе совместного каландрирования. Кроме того, полосы 1 могут быть выполнены с дренажными отверстиями 3, образованными вне материала мононити 2, оси которых, предпочтительно, смещены (на величины «б») относительно осей дренажных отверстий смежных лент. Сварные швы 4 могут включать как материал полосы 1, так и материал мононити 2 в диффузионном их сочетании.
Полоса из ПНД производится следующим образом. Сырье в виде гранулята, прошедшее входной контроль, загружается в миксер для смешивания согласно заданию технологической службы и далее в загрузочный бункер, где за счет сушки происходит удаление излишней влаги. Подготовленное сырье автоматически пересыпается в бункер экструдера. В экструдере под воздействием температуры и механического воздействия шнека происходит расплав гранулята. Рабочая температура экструдера на выходе листа с фильеры - от 200 до 250°С. При выходе из плоскощелевой фильеры формируется базовый лист. После чего лист подвергается каландрированию (нанесению тиснения), охлаждению и разрезанию на полосы. В процессе каландрирования в каландры подается фибриллированная мононить по форме ленты из полипропилена, которая под давлением и при температуре каландрирования втапливается в полосы. Далее осуществляется ультразвуковая сварка полос. Партию полос со склада полуфабрикатов передают на участок ультразвуковой сварки. На станке ультразвуковой сварки устанавливают режимы сварки, соответствующие параметрам производимой георешетки, выставляются упоры, размеры ячеек. Производится сварка партии на ультразвуковом станке.