СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛИМЕРНОЙ ГЕОРЕШЕТКИ
METHOD FOR MANUFACTURING POLYMER GEOGRID

Область техники
Изобретение относится к области строительства, более точно, к георешеткам, предназначенным для применения в качестве армирующей и разделяющей прослойки в конструкциях земляного полотна линейных транспортных (автомобильных, железнодорожных, трубопроводных) и геотехнических сооружений.
Предшествующий уровень техники
Заявленное изобретение относится к двухосно-вытянутым сетчатым структурам (георешеткам), получаемым из листа полимерного материала. Георешетки, в частности полимерные георешетки, используются для механической стабилизации грунта, в котором частицы щебня удерживаются георешеткой. При правильно подобранной структуре решетки происходит эффект заклинивания частиц щебня в георешетке, при этом предотвращается горизонтальное движение щебня. Вероятность эффекта заклинивания зависит от соотношения размеров ячейки и фракции щебня и формы ячейки, поскольку чем ближе форма ячейки к кругу, тем больше вероятность заклинивания асимметричных частиц щебня.
Известен способ изготовления полимерной георешетки, раскрытый в патенте US 6423394, опубликованном 23.07.2002, включающий перфорирование и последующее вытягивание листа из полимерного материала сначала вдоль, а затем поперек. Недостатком этого известного способа является то, что не предусматривается получение георешетки с шестиугольными ячейками.
Известен также способ изготовления полимерной георешетки, раскрытый в патенте US 3386876, опубликованном 04.06.1968, включающий перфорирование и последующее вытягивание листа из полимерного материала сначала вдоль, а затем поперек, при перфорировании перфорационные отверстия, в частности круглые, выполняют рядами поперек листа из полимерного материала с одинаковыми расстояниями между соседними отверстиями в ряду и одинаковым шагом между соседними рядами вдоль листа из полимерного материала. Этот известный способ является наиболее близким аналогом. Недостатком этого известного способа является также то, что не предусматривается получение георешетки с шестиугольными ячейками.
Раскрытие изобретения
Заявленное изобретение направлено на решение технической проблемы, заключающейся в улучшении механической стабилизации грунта.
Технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в получении георешетки с шестиугольными ячейками. При использовании георешетки с шестиугольными ячейками обеспечивают эффект заклинивания частиц щебня с большей вероятностью.
Техническим результатом также является снижение площади «нерабочих зон» георешетки, т.е. областей георешетки, которые не влияют на эффект заклинивания частиц щебня. «Нерабочие зоны» - это области, примыкающие к узлам решетки. В георешетке с треугольными ячейками в узле решетки соединяются 6 ребер и угол между ними 60°. В георешетке с квадратными ячейками в узле решетки соединяются 4 ребра и угол между ними 90°. А в георешетке с шестиугольными ячейками в узле решетки соединяются 3 ребра и угол между ними 120°. Чем больше угол, тем ближе к узлу может оказаться частица щебня, заклинившаяся в георешетке.
Указанные технические результаты достигается в способе изготовления полимерной георешетки, включающем:
перфорирование, при этом располагают перфорационные отверстия рядами поперек листа (полотна) из полимерного материала с одинаковым расстоянием между соседними отверстиями (шагом) в ряду и одинаковым интервалом между соседними рядами вдоль листа из полимерного материала, а каждый ряд перфорационных отверстий выполняют со смещением вдоль ряда (поперек листа из полимерного материала) на половину шага (расстояния между соседними отверстиями в ряду) относительно перфорационных отверстий соседних рядов, и
последующее вытягивание листа из полимерного материала:
сначала вдоль, при этом растягивают перфорационные отверстия в ромбовидные ячейки, каждая из которых образована четырьмя узлами и четырьмя ребрами, соединяющими узлы, а
затем поперек, при этом растягивают узлы и образуют ячейки в виде шестиугольников.
Размеры всех перфорационных отверстий могут быть равны.
Перфорационные отверстия могут выполняться круглыми.
Вытягивая лист из полимерного материала с ромбовидными ячейками поперек и растягивая узлы, можно сохранять неизменным максимальный размер ячеек в продольном направлении, при этом дополнительно растягивают полученные при продольном вытягивании ребра ромбовидных ячеек так, чтобы их длина была равна длине ребер, образуемых при растягивании узлов.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показана структура перфорированного листа полимерного материала.
На фиг. 2 показана фотография перфорированного листа полимерного материала.
На фиг. 3 показана структура продольно вытянутого перфорированного листа полимерного материала.
На фиг. 4 показана фотография продольно вытянутого перфорированного листа полимерного материала.
На фиг. 5 показана структура полимерной георешетки.
На фиг. 6 показана фотография полимерной георешетки.
Осуществление изобретения
Ниже приводится описание производства заявленной полимерной георешетки.
Полимерная георешетка изготавливается из полотна (листа) полипропилена методом экструзии с последующим перфорированием и ориентированием. Сформированное на каландрах полотно толщиной 4,0-9,0 мм и шириной 1000-1350 мм поступает на электромеханический перфоратор, где происходит просечка отверстий одного диаметра на всей площади полотна рядами поперек полотна, как показано на фиг. 1 и фиг. 2. Диаметр отверстия просечки d от 4 мм до 7 мм, шаг просечки в ряду a составляет от 3 мм до 10 мм. Каждый ряд перфорационных отверстий выполняют со смещением вдоль ряда (поперек листа из полимерного материала) на половину шага (расстояния между соседними отверстиями в ряду) относительно перфорационных отверстий соседних рядов. Расстояние между рядами отверстий вдоль полотна одинаково, зависит от диаметра отверстий просечки и шага просечки в ряду и регулируется протяжным устройством.
Перфорированное полотно поступает в камеру продольной ориентации, где происходит его нагрев до температуры 90-150°C и продольное вытягивание (машинное направление). Полотно нагревают при прохождении через группу медленных и группу быстрых валов, нагреваемых до заданной температуры. Параметры ленты после камеры продольной ориентации следующие: ширина ленты - 950-1150 мм, размер ромбовидной ячейки в длину b=50-70 мм, размер ромбовидной ячейки в ширину c=5-15 мм, как показано на фиг. 3 и фиг. 4.
После продольного ориентирования полотно заправляют в установку поперечной ориентации. Установка представляет собой камеру, в которую полуфабрикат подают с помощью двух клупповых цепей. Установка поперечной ориентации разделена на пять секций по ходу движения решетки: секция зажима, секция предварительного нагревания, секция поперечного растяжения, секция стабилизации, секция охлаждения и обрезки по ширине. Камера установки поперечной ориентации имеет четыре зоны нагрева, которые обогреваются циркулирующим горячим воздухом. Температура в секции предварительного нагревания и секции поперечного растяжения 120-160°C. Зажатая между двумя клупповыми цепями одноосно-ориентированная решетка (полуфабрикат) подается в камеру установки поперечной ориентации. В секции предварительного нагревания происходит разогрев решетки до пластичного состояния, в секции поперечного растяжения происходит поперечное ориентирование решетки, в секции стабилизации происходит релаксация решетки, в секции охлаждения решетка остывает и тянущими валами подается к узлу намотки, при этом идет обрезка кромок решетки пластинчатыми или дисковыми ножами. Получаемая в результате георешетка показана на фиг. 5 и фиг. 6. Длина каждого ребра l=25-40 мм.
Наибольший технический результат достигается при использовании заявленной полимерной георешетки с ячейками в виде правильных шестиугольников. Для получения таких ячеек в секции поперечного растяжения, во-первых, сохраняют натяг вдоль полотна, не давая ячейкам сжаться при поперечном растягивании. Во-вторых, подбирают опытным путем параметры ромбовидной ячейки, чтобы при поперечном растяжении длина ребер ромбовидных ячеек, полученных при продольном вытягивании, в результате дополнительного растяжения была равна длине ребер, полученных при растягивании узлов.