Степень влияния толщины полосы на физико-механические характеристики пространственных полимерных решеток (геоячеек)

28.08.15 Статьи

Автор статьи: Руководитель проектов отдела маркетинга ООО «ПРЕСТОРУСЬ» А.В. Крупник

Согласно исследованию рынка пространственных полимерных решеток (геоячеек), проведенному специалистами группы компаний «ПРЕСТОРУСЬ», в нормативной документации (СТО или ТУ) большинства производителей содержится неверное утверждение о том, что « Толщина полосы может изменяться без ухудшения физико-механических показателей геоячеек ».

С целью получения достоверной информации сотрудники компании провели испытания на краткосрочную нагрузку полос геоячеек с разной толщиной в диапазоне от 1,2 до 1,8 мм, изготовленных по одинаковой рецептуре сырья, на разрывной машине «Instron» (рис. 1) в одинаковых условиях со скоростью растяжения 50 мм/мин.

Рис. 1 Испытательная машина «Instron»

Рис. 2 График процесса испытания геополос при растяжении

На рис. 2 графически изображен процесс деформации материала, который состоит из трех этапов:

1 этап – достижение максимума нагрузки (верхняя точка графика);

2 этап – пластическая деформация (удлинение);

3 этап – разрыв геополосы.

Все образцы с 1 по 6 имеют разные толщины:

• 1,2 мм (образцы №3 и 5),
• 1,25 мм (образцы №1 и 2),
• 1,3 мм (образцы №4 и 6).

Судя по графику, образцы №3 и 5 (с наименьшей толщиной ленты) быстрее остальных достигли максимума нагрузки (примерно 1600 Н) и перешли в фазу удлинения (пластической деформации).

Образцы с большей толщиной полосы показали более высокие значения максимальной нагрузки (1,25 мм – 1700 Н; 1,3 мм – 1800 Н). При изменении толщины ленты всего на 0,1 мм разница максимально выдерживаемой образцом нагрузки изменяется на 12,5%.

Обобщенные результаты упорядочены в таблице 1 в зависимости от толщины полосы, из которой изготовлены геоячейки.

Таблица 1

Показатель	Ед. изм.	Значение для толщины полосы
		1,3 мм	1,5 мм	1,8 мм
Прочность неперфорированной геополосы при растяжении при максимальной нагрузке	кН/м	18	25	32
Прочность перфорированной геополосы при растяжении при максимальной нагрузке	кН/м	12	18	24

Как показали результаты исследований, толщина полосы напрямую влияет на физико-механические показатели пространственных полимерных решеток. В результате снижения толщины полосы с 1,5 до 1,3 мм прочностные показатели снижаются на 25-30%. Другими словами, производители вводят клиентов в заблуждение, когда указывают в нормативной документации, что «толщина полосы может изменяться от 1,2 мм до 1,8 мм без ухудшения физико-механических показателей».

С точки зрения производителей это несоответствие можно обосновать желанием сэкономить на материале и выиграть в конкурентной борьбе. Точка зрения заказчика такова, что ни один заказчик не станет в этом разбираться, если получены все необходимые разрешительные документы. Следовательно, существует пробел именно в области нормативного регулирования и контроля, поскольку некоторые из таких стандартов даже прошли согласование в Росавтодоре.

Единственный вариант, при котором возможно уменьшить толщину полосы без ухудшения физико-механических показателей, – это внести в полосу качественно новые элементы. Это может быть улучшение состава сырья, разработка инновационных сплавов, применение новых материалов, включение добавок, либо введение в полосу сверхпрочных армирующих нитей, как это сделали разработчики инновационной пространственной полимерной решетки (ИППР) «ГЕОКОРД» (рис. 3). Результаты испытаний нового материала показали, что даже при толщине полосы 1,3 мм ИППР «ГЕОКОРД» обладает более высокими показателями, чем обычные геоячейки с толщиной полосы 1,6 мм без армирования.

Рис. 3 Внешний вид ИППР «ГЕОКОРД»

Максимальный положительный эффект от армирования достигается для георешетки, ослабленной выполнением перфорации (преимущественное большинство объемных георешеток, используемых в проектах – именно перфорированные) . Прочность перфорированной ИППР «ГЕОКОРД» возросла на 50% по сравнению со стандартной георешеткой.

Преимущества армирования полосы дают возможность снижать ее толщину без ущерба для физико-механических показателей пространственных полимерных решеток. Другими словами, разработчики компании «ПРЕСТОРУСЬ» получили инновационный материал с высокими характеристиками и сниженной ценой (на 15-20% за счет экономии сырья при уменьшении толщины полосы).