Étude expérimentale sur les propriétés mécaniques de l'acier-Géogrille bidirectionnelle en plastique - Blog

Basé sur des recherches sur l'ordinairegéogrilles en plastique, des fils d'acier à haute résistance-particulièrement traités sont fusionnés avec du polyéthylène (PE) et des additifs sont ajoutés pour créer des bandes de traction à haute-résistance. La surface est ensuite rendue rugueuse pour produire une bande géotextile renforcée composite présentant d'excellentes propriétés mécaniques. Ces bandes géotextiles renforcées composites sont disposées et tissées à intervalles fixes dans les directions longitudinale et transversale, et leurs joints sont soudés à l'aide de la technologie de soudage par fusion pour produire finalement une géogrille bidirectionnelle en acier-plastique.
En modifiant le diamètre et le nombre de câbles en acier, la résistance à la traction des bandes de renfort est modifiée. Cela améliore non seulement la résistance à la traction et au fluage de la géogrille, mais prolonge également sa durée de vie. Il convient à la plupart des projets de construction technique, notamment les mines de charbon, les autoroutes, les chemins de fer, les aéroports, l'irrigation des puits et les bâtiments civils.

Lors de la conception technique et de la construction, les indicateurs d'évaluation des performances mécaniques de la géogrille bidirectionnelle en acier-plastique varient en fonction de la charge qu'elle supporte. Les propriétés mécaniques des géogrilles bidirectionnelles en acier-plastique incluent principalement la résistance à la traction, la résistance aux tests de frottement, la résistance aux tests d'arrachement-et l'interaction avec le matériau de remplissage.

Au cours de la construction technique, les performances de traction des géogrilles bidirectionnelles en acier-plastique varient en raison des différentes températures, charges et conditions des matériaux de remplissage. Par conséquent, des tests comparatifs de traction, de flèche et de fluage ont été menés sur des géogrilles en acier-plastique simple- et bidirectionnelles pour étudier leurs propriétés mécaniques.

Les géogrilles bidirectionnelles en acier-plastique sont des matériaux composites flexibles, supportant généralement les charges de l'environnement externe grâce à leur résistance à la traction. La résistance à la traction est un indicateur clé des propriétés mécaniques des matériaux géosynthétiques. Les principaux paramètres de performance des quatre groupes de géogrilles bidirectionnelles en acier-plastique de mêmes spécifications testées étaient : des résistances à la traction longitudinale et transversale bien supérieures à 50 kN/m, des taux d'allongement longitudinal et transversal ne dépassant pas 13 % et une résistance à la traction bien supérieure à 35 kN/m à un allongement de 5 %.
Les résultats de l'essai de traction uniforme de la géogrille bidirectionnelle en acier-plastique sont présentés dans la figure 1. Comme le montre la figure 1, le processus d'étirement des quatre ensembles de caillebotis en acier-plastique peut être grossièrement divisé en trois étapes : faible charge avec étape de déformation importante, charge élevée avec étape de petite déformation et étape de fracture.

Steel-plastic bidirectional geogrids

Au cours de la phase de chargement initiale de l'essai, c'est-à-dire l'étape de faible-charge et de grande-déformation, la charge de traction était faible, mais le déplacement de déformation en traction était important, les quatre groupes d'essais atteignant finalement environ 19 mm.
Dans la deuxième étape, c'est-à-dire l'étape de charge élevée-et de faible-déformation, à mesure que la charge d'essai augmentait, le déplacement de déformation de la géogrille en acier-plastique augmentait également progressivement. Comme le montre la figure 1, la courbe de traction a montré une forte augmentation, mais au sein de la même différence de charge, le changement de déplacement dans la deuxième étape était plus faible que dans la première étape, la longueur de traction maximale du premier groupe n'étant que de 6 mm.
Au cours de la troisième étape, l'étape de fracture, une fois que la charge d'essai a dépassé 11 kN, les quatre groupes de géogrilles en acier-plastique sont entrés séquentiellement dans l'étape de fracture. Au cours de l'essai de fracture, les fils d'acier dans les bandes géotextiles à l'intérieur de la géogrille bidirectionnelle en acier-plastique ont commencé à se briser un par un, provoquant une forte baisse de la courbe de traction de la figure 1 et une diminution rapide de la résistance à la traction de la géogrille bidirectionnelle en acier-plastique jusqu'à 0.
En résumé, la résistance à la traction de la géogrille bidirectionnelle en acier-plastique est affectée par les fils d'acier dans les bandes géotextiles ; après la rupture des fils d'acier, la résistance à la traction de la géogrille bidirectionnelle en acier-plastique diminue rapidement jusqu'à 0.

En raison de la grande flexibilité dugéogrille biaxiale en acier-plastique, sa déflexion ne peut pas être mesurée directement. Par conséquent, la géogrille biaxiale en acier-plastique a été modifiée en la plaçant dans une dalle de béton, et la déflexion de la dalle renforcée a ensuite été testée.
Pour garantir la fiabilité des données de test, six dalles ont été testées en tenant compte de tous les facteurs d'influence.
Deux types de dalles de béton ont été fabriqués, l'une avec une géogrille biaxiale en acier-plastique et l'autre avec un treillis métallique Q235. Les dimensions de la dalle en béton étaient de 1 000 mm × 1 000 mm × 100 mm. Pour garantir la fiabilité des données de test, trois dalles de chaque type ont été fabriquées. Les résultats des tests de déflexion sont présentés à la figure 2.

Deflection Test

(1) Les deux dalles identiques en acier-géogrille biaxiale en plastique coulées-sur place-, GSW-1 et GSW-2, ont présenté des changements de contraintes similaires. Depuis l'application initiale de la charge jusqu'à 10 secondes après l'application de la charge, la pression à laquelle le GSW-1 pouvait résister a changé relativement lentement, augmentant seulement jusqu'à 1 kN, avec presque aucun changement de déplacement. Après 20 secondes d'application de la charge, la contrainte a commencé à augmenter, le déplacement a augmenté et des fissures ont commencé à apparaître dans la dalle, entraînant une diminution de la contrainte. À mesure que les fissures se sont élargies, la géogrille de la dalle a commencé à fonctionner et les contraintes ont de nouveau augmenté. Lorsque le temps d'application de la charge a atteint 45 secondes, la contrainte a atteint sa valeur maximale de 34,1 kN et le déplacement a également atteint sa valeur maximale de 44,2 mm. Les deux valeurs ont cessé d’augmenter et la dalle a cédé.

(2) En raison de l'inclinaison de la dalle, la contrainte sur la dalle était inégale, provoquant une augmentation rapide de la contrainte dans le GSW-2 après 10 secondes de compression, mais aucun changement de déplacement ne s'est produit. Lorsque la charge appliquée a atteint 40 secondes, des fissures sont apparues dans le GSW-2, la contrainte a commencé à diminuer et le déplacement a commencé à augmenter. À mesure que les fissures s'élargissaient, la grille à l'intérieur de la dalle a commencé à fonctionner, provoquant une nouvelle augmentation de la contrainte jusqu'à 27,5 kN. La grille à l’intérieur de la dalle présentait alors une rupture de fil et la contrainte diminuait rapidement.

Les caractéristiques de fluage de la grille font référence à la propriété d'une grille se déformant au fil du temps sous une charge externe constante.
Les grilles sont des structures maillées fabriquées à partir de polymères-de poids moléculaire élevé grâce à une série de processus complexes. Leurs performances en fluage affectent directement la stabilité à long terme des structures renforcées. L'effet de fluage des structures renforcées entraîne des changements dans l'état de contrainte, entraînant des pertes de stabilité globale du bâtiment, des déformations excessives et d'autres catastrophes. Par conséquent, les performances de fluage de la grille sont cruciales pour maintenir la stabilité à long terme de sa résistance à la traction.
Dans les applications techniques pratiques, sous différentes températures et charges, la grille subit une déformation par fluage, affaiblissant considérablement sa fonction de renforcement et entraînant même une perte de stabilité globale du bâtiment.
La figure 3 montre les courbes de fluage de la déformation de la géogrille bidirectionnelle en acier-plastique en fonction du temps sous la même force de traction (50 kN/m) et deux températures ambiantes différentes de 20 degrés et 40 degrés, obtenues grâce à des mesures expérimentales.

Creep Test

Comme le montre la figure 3, lorsque la température ambiante est de 20 degrés, il faut environ 100 heures pour que la contrainte atteigne 20 % ; lorsque la température ambiante est de 40 degrés, il ne faut que 0,5 heure environ pour que la contrainte atteigne 20 %. Cela indique que la température a un impact significatif sur la géogrille biaxiale en acier-plastique et que la valeur de déformation augmente progressivement avec l'augmentation de la température.

La géogrille biaxiale en acier-plastique présente une bonne résistance à la déformation structurelle, à la rupture par torsion des nœuds et au tassement par déformation. Il a une grande flexibilité et élasticité et les nœuds ne se déchirent pas facilement. Il peut résister à des charges multi-directionnelles et répartir efficacement la charge.
Le processus de traction de la géogrille biaxiale en acier-plastique comprend trois étapes : faible charge avec déformation importante, charge élevée avec faible déformation et rupture. La résistance de la géogrille biaxiale en acier-plastique augmente avec l'augmentation du taux de traction.
La déformation par flexion de la dalle biaxiale en béton coulée sur place-avec une géogrille biaxiale en plastique-en acier-est divisée en trois étapes : l'étape élastique linéaire, l'étape non linéaire et l'étape d'élasticité. Dans l'étape élastique linéaire d'une dalle en béton bidirectionnelle-, la flèche est positivement corrélée à la charge. Avec l'apparition de fissures, la dalle renforcée entre dans une phase non linéaire, sa rigidité diminue et la déformation par flexion devient liée de manière non linéaire à la charge ; la dalle en béton perd sa capacité portante-à ce stade. Au stade de l'élasticité, la grille en acier -plastique présente une traction sur fil, avec des barres d'armature individuelles se brisant, et la grille cède.
La relation déformation-temps issue du test de fluage du réseau montre que la température affecte le fluage du réseau : à des températures plus basses, le fluage est plus petit ; à des températures plus élevées, le fluage change de manière plus significative et augmente plus rapidement.

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