06 geotekstylia trwałość

TRWAŁOŚĆ

WYKŁAD:

Geosyntetyki w budownictwie

eosyntetyki w budownictwie

GEOTEKSTYLIÓW I WYROBÓW POKREWNYCH

dr inż. Angelika Duszyńska

Zastosowanie geotekstyliów i wyrobów pokrewnych
wymaga, aby materiały te spełniały określone
funkcje przez minimalny oczekiwany okres, zwany

okresem użytkowania.

Okres użytkowania

Podział konstrukcji ziemnych z zastosowaniem

Podział konstrukcji ziemnych z zastosowaniem
geosyntetyków ze względu na okres eksploatacji:

⇒

tymczasowe – 5

÷10 lat,

⇒

średnio-okresowe – 10

÷30 lat,

⇒

trwałe – min 60

÷120 lat w zależności od

rodzaju konstrukcji i uregulowań krajowych.

Głównym

zadaniem oceny trwałości jest oszacowanie

zmian właściwości

geotekstyliów w trakcie projektowanego

okresu użytkowania.

Właściwości funkcjonalne

Każda z funkcji geotekstyliów uwarunkowana jest jedną
lub

więcej

właściwościami

tzw.

właściwościami

“znaczącymi” lub “funkcjonalnymi”.

Właściwości funkcjonalne

Analiza trwałości geotekstyliów

wyszczególnienie istotnych czynników środowiskowych,

określenie możliwych mechanizmów degradacji w

odniesieniu do wybranego materiału i środowiska,

oszacowanie właściwości osiągalnych w funkcji czasu,

określenie odpowiednich współczynników redukcyjnych lub

określenie odpowiednich współczynników redukcyjnych lub
właściwości osiągalnych pod koniec projektowanego okresu
użytkowania,

sprawdzenie czy oszacowane właściwości osiągalne pod
koniec projektowanego okresu użytkowania są większe od
właściwości wymaganych.

Trwałość geotekstyliów

Na trwałość geotekstyliów wpływ mają:

skład geotekstyliów:

polimerowa struktura wyrobu

(termoplasty amorficzne i skrytokrystaliczne)

(termoplasty amorficzne i skrytokrystaliczne),

rodzaj zastosowanego polimeru (PP, PE, PET, PVC, PA),

dodatki (antyutleniaczne, stabilizatory UV).

środowisko fizyczne i chemiczne,

warunki przechowywania i instalacji,

obciążenia przekazywane na geotekstylia.

Czynniki wpływające na trwałość

geotekstyliów

nieprzekrytych gruntem:

ultrafioletowa składowa promieniowania
słonecznego,

ciepło i utlenianie,

wilgotność i opady atmosferyczne,

tlenek azotu i siarki, ozon, itp.

Czynniki wpływające na trwałość

geotekstyliów

przekrytych

przekrytych gruntem

gruntem::

uziarnienie i ostrokrawędzistość,

kwasowość / zasadowość (pH),

jony metali zawartość związków organicznych

jony metali, zawartość związków organicznych,

obecność tlenu,

wilgotność i temperatura,

mikroorganizmy (grzyby, bakterie),

korzenie roślin, gryzonie.

Cechy związane z trwałością

odporność na starzenie się w warunkach
atmosferycznych,

odporność na degradację mikrobiologiczną,

odporność na ciecze (odcieki),

(

odporność na hydrolizę,

odporność na utlenianie termiczne,

odporność na uszkodzenie w trakcie wbudowywania.

W normach (PN-EN 13249

÷ 13267) szczegółowo określono

badania jakie należy przeprowadzić dla geotekstyliów i

wyrobów pokrewnych w zależności od ich przewidywanej

funkcji i zastosowania:

w konstrukcjach zbiorników wodnych zapór i kanałów

Zakres badań trwałości

geotekstyliów

w konstrukcjach zbiorników wodnych, zapór i kanałów,

w budownictwie komunikacyjnym,

w zastosowaniach przeciwerozyjnych,

w robotach ziemnych, fundamentach i konstrukcjach
oporowych,

na składowiskach odpadów stałych i ciekłych.

Ocena trwałości

Geotekstylia i wyroby pokrewne, które:

zostały wytworzone z poliestru, polietylenu, poli-
propylenu, poliamidu 6 (6.6) i

nie zawierają surowców wtórnych,

Okres eksploatacji

Okres eksploatacji ≤≤ 5 lat

5 lat

mogą być uważane za zachowujące dostateczną trwałość
co najmniej przez 5 lat okresu użytkowania, pod
warunkiem, że stosuje się je:

nie

funkcji

zbrojenia

jeżeli

wytrzymałość

długoterminowa nie jest istotnym parametrem, oraz

w gruntach naturalnych o pH pomiędzy 4 i 9,

w gruncie o temperaturze < 25

°C.

Ocena trwałości

Geotekstylia,

które

zostały

wytworzone

poliestru,

polietylenu, polipropylenu, poliamidu 6 (6.6) i nie zawierają
surowców wtórnych, mogą być uważane za zachowujące
d

t t

ł ść

i j

25 l t

Okres eksploatacji

Okres eksploatacji 55÷÷25 lat

25 lat

dostateczną trwałość co najmniej przez 25 lat okresu
użytkowania, pod warunkiem że stosuje się je:

w gruntach naturalnych o pH pomiędzy 4 i 9,

w gruncie o temperaturze < 25

°C,

oraz jeżeli pomyślnie przeszły odpowiednie badania
odporności

czynniki

chemiczne

(utlenianie,

hydroliza, oddziaływanie kwasów i zasad).

badania wymagane przez normę zharmonizowaną
(zależnie od dziedziny i funkcji),

Okres eksploatacji

Okres eksploatacji > 25 lat,

> 25 lat,

trudne warunki środowiskowe

Ocena trwałości

dodatkowe badania - głównie próby eksploatacyjne,

bezpośrednia ocena rozmiarów degradacji w terenie,

wydobycie geotekstyliów bezpośrednio po ich
wbudowaniu, po pewnym okresie eksploatacji i
po upływie projektowanego okresu użytkowania.

Starzenie się w warunkach atmosferycznych

Ocena trwałości

Starzenie

się

geotekstyliów

powyżej

poziomu

terenu

powodowane

jest

głównie

przez

oddziaływanie

ultrafioletowej składowej promieniowania słonecznego.
Zwykle geotekstylia są wystawione na działanie promieni UV
tylko przez określony czas podczas składowania transportu i

tylko przez określony czas podczas składowania, transportu i
wbudowywania, a później są chronione przez warstwę gruntu.

Przy dłuższym przetrzymywaniu wyrobu powyżej poziomu
terenu, oddziaływanie promieni słonecznych powoduje rozkład
polimerów i utratę właściwości. Proces ten może być
dodatkowo przyśpieszany przez zanieczyszczenia atmosfery i
kwaśne deszcze.

Konsekwencjami starzenie się wyrobów polimerowych są:

pogorszenie się jakości wyrobu:

właściwości fizyczne:

- wygląd, gęstość, integralność (struktura),

Starzenie się w warunkach atmosferycznych

Ocena trwałości

właściwości mechaniczne:

- wytrzymałość na rozciąganie, odporność na pełzanie

degradacja polimeru:

- rozkład cząsteczkowy (zrywanie łańcuchów),
- zmniejszenie masy cząsteczkowej,
- formowanie się grup z wolnych rodników.

Starzenie się

w warunkach

atmosferycznych

Ocena trwałości

Wpływ sadzy na odporność na UV

100

t o

dpor

ści

[

]

Polyethylene

Polypropylene

Sposoby zabezpieczania
wyrobów polimerowych przed
starzeniem:

Poliolefiny (PP, PE):

zawartośc sadzy (%)

y (

)

dodatki sadzy

i/lub

stabilizatory UV
(absorbery nadfioletu),

Poliestery (PET):

stabilizatory UV

lub

pokrycie ochronne ze
stabilizatorami UV.

Odporność na

starzenie się

w warunkach

atmosferycznych

Badania

trwałości

Jeżeli dopuszcza się, że się geosyntetyk nie zostanie
przykryty gruntem w dniu wbudowania, powinien on zostać
wcześniej poddany badaniu na starzenie się w warunkach
atmosferycznych.

Wadą badania naświetlania w czasie rzeczywistym jest długi
okres badania w niekontrolowanych, zmiennych warunkach.

Alternatywnym sposobem badania jest zastosowanie metody
przyspieszonej

PN-EN

12224.

Wymaga

kontrolowanego środowiska, w którym próbki są wystawione
na działanie naprzemiennie naświetlania ultrafioletowego oraz

Odporność na starzenie się

w warunkach atmosferycznych

Badania trwałości

zraszania wodą.

Najważniejszymi zmiennymi, w badaniach zgodnie z
PN-EN 12224, są:

długość fali (zwykle od 300nm do 400nm) oraz energia
emitowana przez lampy;

temperatura na powierzchni próbki (zwykle 50

°C do 75°C);

Odporność na starzenie się

w warunkach atmosferycznych

Badania trwałości

temperatura na powierzchni próbki (zwykle 50

°C do 75°C);

częstotliwość cykli naświetlanie UV/ zraszanie wodą
(standardowo 5 h na sucho/1 h zraszania);

całkowity czas naświetlania UV (min 320 godzin) i całkowity
czas badania.

Po cyklu wystawiania próbki na w/w oddziaływanie określa

się pogorszenie właściwości wyrobów zgodnie z normą PN-
EN 12226.

W celu

prognozy

prognozy trwałości

trwałości

czyli określenia zmian

właściwości geotekstyliów wskutek poddania ich badaniom
starzenia, dokonuje się, zgodnie z normą PN-EN 12226, oceny
wizualnej próbek wystawionych na działanie czynników

Odporność na starzenie się

w warunkach atmosferycznych

Badania trwałości

wizualnej próbek wystawionych na działanie czynników
atmosferycznych i porównuje je z próbkami kontrolnymi.
Ocenia się:

zmiany w wymiarach i masie powierzchniowej

zmiany właściwości mechanicznych:

procentową zmianę wytrzymałości

zmianę odkształcenia przy maksymalnym obciążeniu.

Maksymalny czas poddawania

geotekstyliów oddziaływaniu czynników

atmosferycznych

Z a s t o s o w a n i e

W y t r z y m a ł o ś ć

s z c z ą t k o w a

M a k s y m a l n y c z a s

p o d d a w a n i a

g e o t e k s t y l i ó w

c z y n n i k o m

a t m o s f e r y c z n y m

> 8 0 %

÷ 4 m i e s i ę c y *

6 0

÷ 8 0 %

2 t y g o d n i e

z b r o j e n i e l u b i n n e
z a s t o s o w a n i a , w

Ocena trwałości

6 0

8 0 %

y g

k t ó r y c h w y t r z y m a ł o ś ć
d ł u g o t e r m i n o w a
j e s t i s t o t n y m
p a r a m e t r e m

< 6 0 %

p o k r y ć w d n i u

i n s t a l a c j i

> 6 0 %

÷ 4 m i e s i ę c y *

2 0

÷ 6 0 %

2 t y g o d n i e

i n n e z a s t o s o w a n i a

< 2 0 %

p o k r y ć w d n i u

i n s t a l a c j i

* w z a l e ż n o ś c i o d p o r y r o k u i p o ł o ż e n i a w E u r o p i e

Wytrzymałość szczątkowa wyraża stosunek wytrzymałości na rozciąganie
próbki poddanej oddziaływaniu do wytrzymałości na rozciąganie próbki
kontrolnej (nie poddanej oddziaływaniu czynników degradujących).

Badania trwałości

Odporność na czynniki chemiczne

utlenianie,

wewnętrzna hydroliza,

oddziaływanie kwasów i zasad,

badania dla specyficznych warunków środowiskowych.

poliestry

– odporność na hydrolizę zgodnie z

PN-EN 12447,

poliolefiny (polipropyleny i polietyleny)

– odporność na

utlenianie zgodnie z PN-EN ISO 13438,

poliamidy

– odporność na hydrolizę oraz na utlenianie.

Badania specjalne w zależności od polimeru

Degradacja polimeru na skutek jego reakcji z tlenem,

Polimery stosowane do produkcji geosyntetyków
szczególnie podatne na utlenianie:

poliolefiny: PP i PE.

Utlenianie

Ocena trwałości

Sposoby zabezpieczania

wyrobów polimerowych

przed utlenianiem:

przeciwutleniacze,

określona konfiguracja polimerów i wyrobów

Utlenianie

Badania trwałości

badaniach

utlenianie

zgodnie

normą

PN-EN ISO 13348 próbki geosyntetyków poddawane są w
określonym czasie działaniu roztworu wodnego wzbogaconego
tlenem

pod

ciśnieniem

barów

podwyższonej

temperaturze °C

temperaturze °C.

Po cyklu wystawiania próbki na w/w oddziaływanie określa się
pogorszenie

właściwości

wyrobów

zgodnie

normą

PN-EN 12226. Określa się zmianę wytrzymałości na
rozciąganie oraz wydłużenie przy maksymalnym obciążeniu w
stosunku do wyników otrzymanych dla próbki nie poddanej
oddziaływaniu.

Utlenianie

Badania trwałości

Badanie odporności na utlenianie zgodnie z EN ISO 13438

Zastosowanie

Rodzaj

polimeru

Temp.

Czas

Wytrzym.

szczątkowa

Zbrojenie lub inne

zastosowania, w których
wytrzymałość

długoterminowa jest
istotnym parametrem

Polipropylen

Polietylen

110°C
100°C

28 dni
56 dni

Polipropylen 110°C 14

dni

Wszystkie inne zastosowania

Polietylen

100°C 56

dni

≥ 50%

Hydroliza wewnętrzna

Ocena trwałości

Rozkład cząsteczkowy spowodowany reakcją
specyficznych chemicznych struktur
monomerowych z wodą lub parą wodną,

Podatność jest zależna od:

ciężaru cząsteczkowego,

końcowej grupy karboksylowej,

Polimery stosowane do produkcji geosyntetyków
szczególnie podatne na hydrolizę:

Poliestry (PET).

Hydroliza wewnętrzna

Ocena trwałości

Hydroliza wewnętrzna występuje w roztworach wodnych lub
gruntach wilgotnych, bez względu na wskaźnik pH.
Efekt tego procesu może być dodatkowo wzmocniony przez
temperaturę i kationy w roztworze alkalicznym

temperaturę i kationy w roztworze alkalicznym.

Włókna podatne na hydrolizę wewnętrzną (głównie poliestry)
nie powinny być narażone na oddziaływanie wody przy
średnich temperaturach powyżej 20

°C.

Hydroliza wewnętrzna

Badania trwałości

Aby zapewnić

zadowalającą

odporność na hydrolizę

wewnętrzną, geotekstylia powinny charakteryzować się
wytrzymałością szczątkową ponad 50% po badaniu zgodnie
z normą PN-EN 12447 w którym wyrób zanurza się w

z normą PN-EN 12447, w którym wyrób zanurza się w
roztworze wodnym o podwyższonej temperaturze na
przynajmniej 90 dni.

Szacuje się, że geotekstylia, które spełniają wymogi normy
PN-EN 12447 charakteryzują po 25 latach w gruncie
nasyconym,

temperaturze

°C

wytrzymałością

szczątkową powyżej 95%.

Oddziaływanie kwasów i zasad

Badania trwałości

Geotekstylia wbudowywane w grunty o pH innym niż 4

÷9

należy poddać badaniom oddziaływania kwasów i zasad wg
PN-EN 14030.

Metoda A - badanie odporności na działanie kwasów dla

geotekstyliów stosowanych w gruntach o pH < 4 w warunkach

geotekstyliów stosowanych w gruntach o pH < 4 w warunkach
tlenowych.

Metoda B - badanie zanurzenia w zasadach dla

geotekstyliów stosowanych w gruntach o pH > 9,
uzdatnionych gruntach wapiennych, cemencie i betonie.

W obu przypadkach procentowa wytrzymałość określona pod
koniec badania powinna być większa niż 50% wytrzymałości
na początku badania.

Geosyntetyki stosowane na składowiskach odpadów płynnych i
stałych powinny być badane zgodnie z normą EN 14414 na
odcieki (syntetyczne i specyficzne dla danej lokalizacji).
Próbkę zanurza się w roztworze chemicznym o temperaturze
50

°C na 56 dni, a następnie dokonuje pomiaru zmian

podstawowych cech wytrzymałoścowych

Oddziaływanie odcieków

Badania trwałości

podstawowych cech wytrzymałoścowych.

Oddziaływania mikro

Oddziaływania mikro-- i makrobiologiczne

i makrobiologiczne

Badania trwałości

Oddziaływania mikrobiologiczne dotyczą „działalności”:

bakterii,

grzybów,

glonów,

które atakują i trawią” głównie dodatki stosowane do

które atakują i „trawią głównie dodatki stosowane do
uplastycznienia niektórych podstawowych polimerów.
Może powodować to degradację fizyczną i pogorszenie
struktury cząsteczkowej polimerów.

Oddziaływania makrobiologiczne dotyczą:

uszkodzeń przez owady i gryzonie,

penetracji przez korzenie roślin.

które powodują degradację fizyczną geosyntetyków.

Odporność na wpływy mikrobiologiczne

Badania trwałości

Polimery syntetyczne o wysokim ciężarze molekularnym,
które zwykle stosowane są w geosyntetykach generalnie są
niepodatne na wpływy oddziaływania grzybów i bakterii.
W przypadku wyrobów „niepewnych”(złożonych z różnych
polimerów, zawierających surowce wtórne lub o obniżonej
jakości), należy wyznaczyć odporność na mikroorganizmy
przez umieszczenie w gruncie aktywnym mikrobiologicznie,
zgodnie z normą PN-EN 12225.
Wyroby badane zgodnie z normą PN-EN 12225 powinny
utrzymywać właściwości mechaniczne przy rozciąganiu,
które odpowiadają kryteriom dopuszczalnej odchyłki, która
nie może przekraczać 25% początkowej wytrzymałości na
rozciąganie i wydłużenia przy zerwaniu.

Odporność na uszkodzenia mechaniczne

Badania trwałości

Badania laboratoryjne symulujące uszkodzenia mechaniczne:

zniszczenie geotekstyliów podczas wbudowywania
zgodnie z PN-EN ISO 10722,

przebicie dynamiczne metodą opadającego stożka wg

przebicie dynamiczne metodą opadającego stożka wg
PN-EN ISO 13433,

przebicie statyczne metodą CBR wg PN-EN ISO 12236,

pełzanie przy rozciąganiu zgodnie z PN-EN ISO 13431,
ew. pełzanie przy ściskaniu PN-EN 1897.

Wydobywanie geotekstyliów

Badania trwałości

W celu bezpośredniej oceny rozmiarów degradacji w
terenie, pożądane jest wydobycie geotekstyliów
bezpośrednio po ich wbudowaniu, po pewnym okresie
eksploatacji lub po upływie projektowanego czasu

eksploatacji lub po upływie projektowanego czasu
użytkowania.

Sposób wydobywania geotekstyliów określa norma
PN-EN ISO 13437. W celu kontroli warunków
wydobywania geotekstyliów zaleca się, oprócz badań
standardowych, metody analizy fizycznej i chemicznej.

Koniec

części nr 6

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
04 geotekstylia trwałość
04 geotekstylia trwałość
06 Ocena trwalosci zmeczeniowej kratownicowego mostu stalowego po awarii
MT st w 06
Kosci, kregoslup 28[1][1][1] 10 06 dla studentow
06 Kwestia potencjalności Aid 6191 ppt
06 Podstawy syntezy polimerówid 6357 ppt
06
06 Psych zaburz z somatoformiczne i dysocjacyjne
GbpUsd analysis for July 06 Part 1
Probl inter i kard 06'03
06 K6Z4
06 pamięć proceduralna schematy, skrypty, ramyid 6150 ppt

więcej podobnych podstron