Estudio experimental sobre las propiedades mecánicas de la geomalla bidireccional de acero-plástico

Descripción general de la geomalla bidireccional de acero-plástico

Concepto y ámbito de aplicación

• Basado en investigaciones sobre ordinarias.geomallas de plastico, alambres de acero de alta-resistencia especialmente tratados se fusionan con polietileno (PE) y se agregan aditivos para crear tiras de tracción de alta-resistencia. Luego, la superficie se hace rugosa para producir una tira geotextil reforzada compuesta con excelentes propiedades mecánicas. Estas tiras de geotextil reforzado compuesto están dispuestas y tejidas a intervalos fijos en direcciones longitudinales y transversales, y sus uniones se sueldan utilizando tecnología de soldadura por fusión para producir en última instancia una geomalla bidireccional de acero-plástico.
• Al cambiar el diámetro y el número de cables de acero, se modifica la resistencia a la tracción de las tiras de refuerzo. Esto no sólo mejora la resistencia a la tracción y la resistencia a la fluencia de la geomalla, sino que también extiende su vida útil. Es adecuado para la mayoría de los proyectos de construcción de ingeniería, incluidas minas de carbón, carreteras, ferrocarriles, aeropuertos, riego de pozos y edificios civiles.

Indicadores de rendimiento mecánico

Durante el diseño de ingeniería y la construcción, los indicadores de evaluación del rendimiento mecánico de la geomalla bidireccional de acero-plástico varían dependiendo de la carga que soporta. Las propiedades mecánicas de las geomallas bidireccionales de acero-plástico incluyen principalmente resistencia a la tracción, resistencia a la prueba de fricción, resistencia a la prueba de extracción-e interacción con el material de relleno.

Análisis experimental

Durante la construcción de ingeniería, el rendimiento de tracción de las geomallas bidireccionales de acero-plástico varía debido a las diferentes temperaturas, cargas y condiciones del material de relleno. Por lo tanto, se realizaron pruebas comparativas de tracción, deflexión y fluencia en geomallas de acero-plástico simple- y bidireccionales para estudiar sus propiedades mecánicas.

Prueba de tracción

• Las geomallas bidireccionales de acero-plástico son materiales compuestos flexibles que normalmente soportan cargas del entorno externo a través de su resistencia a la tracción. La resistencia a la tracción es un indicador clave de propiedad mecánica de los materiales geosintéticos. Los principales parámetros de rendimiento de los cuatro grupos de geomallas bidireccionales de acero-plástico de las mismas especificaciones probadas fueron: resistencias a la tracción longitudinal y transversal muy superiores a 50 kN/m, tasas de alargamiento longitudinal y transversal que no superan el 13% y resistencia a la tracción muy superiores a 35 kN/m con un alargamiento del 5%.
• Los resultados de la prueba de tracción uniforme de la geomalla bidireccional de acero-plástico se muestran en la Figura 1. Como se muestra en la Figura 1, el proceso de estiramiento de los cuatro conjuntos de rejillas de acero-plástico se puede dividir aproximadamente en tres etapas: carga baja con etapa de deformación grande, carga alta con etapa de deformación pequeña y etapa de fractura.

• Durante la fase de carga inicial de la prueba, es decir, la etapa de baja-carga, gran-deformación, la carga de tracción fue pequeña, pero el desplazamiento de deformación por tracción fue grande, y los cuatro grupos de pruebas finalmente alcanzaron aproximadamente 19 mm.
• En la segunda etapa, es decir, la etapa de alta-carga, pequeña-deformación, a medida que aumentaba la carga de prueba, el desplazamiento de deformación de la geomalla de acero-plástico también aumentaba gradualmente. Como se muestra en la Figura 1, la curva de tracción mostró un gran aumento, pero dentro de la misma diferencia de carga, el cambio de desplazamiento en la segunda etapa fue menor en comparación con la primera etapa, siendo la longitud máxima de tracción del primer grupo de solo 6 mm.
• En la tercera etapa, la etapa de fractura, después de que la carga de prueba superó los 11 kN, los cuatro grupos de geomallas de acero-plástico entraron secuencialmente en la etapa de fractura. Durante la prueba de la etapa de fractura, los alambres de acero en las tiras de geotextil dentro de la geomalla bidireccional de acero-plástico comenzaron a romperse uno por uno, lo que provocó que la curva de tracción en la Figura 1 cayera bruscamente y la resistencia a la tracción de la geomalla bidireccional de acero-plástico disminuyera rápidamente a 0.
• En resumen, la resistencia a la tracción de la geomalla bidireccional de acero-plástico se ve afectada por los alambres de acero en las tiras geotextiles; Después de que los alambres de acero se rompen, la resistencia a la tracción de la geomalla bidireccional de acero-plástico disminuye rápidamente a 0.

Prueba de deflexión

• Debido a la alta flexibilidad delgeomalla biaxial de acero-plástico, su deflexión no se puede medir directamente. Por lo tanto, se modificó la geomalla biaxial de acero-plástico colocándola dentro de una losa de concreto y luego se probó la deflexión de la losa reforzada.
• Para garantizar la fiabilidad de los datos de la prueba, se probaron seis losas, considerando todos los factores que influyen.
• Se fabricaron dos tipos de losas de concreto, una con geomalla biaxial de acero-plástico y otra con malla metálica Q235. Las dimensiones de la losa de hormigón fueron 1000 mm × 1000 mm × 100 mm. Para garantizar la confiabilidad de los datos de la prueba, se fabricaron tres losas de cada tipo. Los resultados de la prueba de deflexión se muestran en la Figura 2.

(1) Las dos losas idénticas de acero-geomalla biaxial plástica-fundidas en-el sitio, GSW-1 y GSW-2, exhibieron cambios de tensión similares. Desde la aplicación inicial de la carga hasta 10 segundos después de que se aplicó la carga, la presión que GSW-1 podía soportar cambió relativamente lentamente, aumentando solo a 1 kN, casi sin cambios en el desplazamiento. Después de 20 segundos de aplicación de carga, la tensión comenzó a aumentar, el desplazamiento aumentó y comenzaron a aparecer grietas en la losa, lo que provocó una disminución de la tensión. A medida que las grietas se ampliaron, la geomalla de la losa comenzó a funcionar y la tensión volvió a aumentar. Cuando el tiempo de aplicación de la carga alcanzó los 45 segundos, la tensión alcanzó su valor máximo de 34,1 kN y el desplazamiento también alcanzó su valor máximo de 44,2 mm. Ambos valores dejaron de aumentar y la losa cedió.

(2) Debido a la inclinación de la losa, la tensión sobre la losa fue desigual, lo que provocó que la tensión en GSW-2 aumentara rápidamente después de 10 segundos de compresión, pero no se produjo ningún cambio en el desplazamiento. Cuando la carga aplicada alcanzó los 40 segundos, aparecieron grietas en GSW-2, la tensión comenzó a disminuir y el desplazamiento comenzó a aumentar. A medida que las grietas se ampliaron, la rejilla dentro de la losa comenzó a funcionar, lo que provocó que la tensión aumentara nuevamente a 27,5 kN. La rejilla dentro de la losa mostró entonces rotura de alambre y la tensión disminuyó rápidamente.

Prueba de fluencia

• Las características de fluencia de la red se refieren a la propiedad de una red que se deforma con el tiempo bajo una carga externa constante.
• Las rejillas son estructuras de malla hechas de polímeros de alto-molecularismo mediante una serie de procesos complejos. Su comportamiento de fluencia afecta directamente la estabilidad a largo plazo-de las estructuras reforzadas. El efecto de fluencia de las estructuras reforzadas provoca cambios en el estado de tensión, lo que provoca pérdidas de estabilidad general del edificio, deformación excesiva y otros desastres. Por lo tanto, el comportamiento de fluencia de la rejilla es crucial para mantener la estabilidad a largo plazo-de su resistencia a la tracción.
• En aplicaciones prácticas de ingeniería, bajo diferentes temperaturas y cargas, la rejilla sufre una deformación por fluencia, debilitando significativamente su función de refuerzo e incluso provocando que el edificio pierda su estabilidad general.
• La Figura 3 muestra las curvas de fluencia de la deformación de la geomalla bidireccional de acero-plástico frente al tiempo bajo la misma fuerza de tracción (50 kN/m) y dos temperaturas ambiente diferentes de 20 grados y 40 grados, obtenidas a través de mediciones experimentales.

Como se muestra en la Figura 3, cuando la temperatura ambiente es de 20 grados, la tensión tarda aproximadamente 100 horas en alcanzar el 20%; Cuando la temperatura ambiente es de 40 grados, solo se necesitan aproximadamente 0,5 horas para que la cepa alcance el 20%. Esto indica que la temperatura tiene un impacto significativo en la geomalla biaxial de acero-plástico y el valor de deformación aumenta gradualmente con el aumento de la temperatura.

Conclusiones

• La geomalla biaxial de acero-plástico tiene buena resistencia a la deformación estructural, falla por torsión de nodos y asentamiento por deformación. Tiene alta flexibilidad y elasticidad y los nudos no se rompen fácilmente. Puede soportar cargas multi-direccionales y distribuir la carga de manera efectiva.
• El proceso de tracción de la geomalla biaxial de acero-plástico incluye tres etapas: carga baja con gran deformación, carga alta con pequeña deformación y fractura. La resistencia de la geomalla biaxial de acero-plástico aumenta al aumentar la tasa de tracción.
• La deformación por deflexión de la losa biaxial de concreto-in-moldeada en su lugar con geomalla biaxial de acero-plástico se divide en tres etapas: etapa elástica lineal, etapa no lineal y etapa de fluencia. En la etapa elástica lineal de una losa de concreto bidireccional-, la deflexión está correlacionada positivamente con la carga. Con la aparición de grietas, la losa reforzada entra en una etapa no lineal, su rigidez disminuye y la deformación por deflexión se vuelve no lineal relacionada con la carga; la losa de concreto pierde su capacidad de carga-en esta etapa. En la etapa de fluencia, la rejilla de acero-plástico presenta tracción de alambre, con barras de refuerzo individuales que se rompen y la rejilla cede.
• La relación de deformación-tiempo de la prueba de fluencia de la rejilla muestra que la temperatura afecta la fluencia de la rejilla: a temperaturas más bajas, la fluencia es menor; a temperaturas más altas, la fluencia cambia de manera más significativa y aumenta más rápidamente.