Trong các công trình xây dựng cầu đường, nhằm mục đích gia cường nền đường tại những vùng đất có kết cấu yếu hoặc không ổn định, vải địa kỹ thuật được đặt tại bề mặt phân chia giữa lớp cốt đường và lớp vật liệu đắp mới, nó có chức năng ngăn cách chống không cho hai lớp vật liệu trộn với nhau.
Đối với kết cấu đường hình 1.17a không sử dụng vải địa kỹ thuật, sau một thời gian sử dụng lớp vật liệu đắp mới thường bằng đá di chuyển tự do vào nền đất cũ do nền đất cũ yếu. Sự di chuyển của lớp vật liệu nền đường mới làm cho đường bị lún sụt giảm khả năng chịu tải trọng và giảm tuổi thọ của đường.
Để xử lý hiện tượng này, kết cấu đường hình 1.17b sử dụng các lớp vải địa kỹ thuật làm vật liệu ngăn cách lớp đất nền đường cũ và lớp vật liệu nền đường mới. Khi đó không xảy ra hiện tượng di chuyển các lớp vật liệu vào nhau, lớp nền đường mới có kết cấu vững chắc và ổn định trong quá trình sử dụng.
Nước Đất cát
Vải địa kỹ thuật Thoát nước
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn thạc sĩ khoa học
Hình 1.17. Vải địa kỹ thuật gia cường nền đường
1.6.4. Vải địa kỹ thuật trong nông nghiệp
Vải địa kỹ thuật được sử dụng trong nông nghiệp với chức năng thoát nước và cung cấp nước tưới cho cây trồng.
Hình 1.18. Vải địa kỹ thuật trong nông nghiệp
Vải địa kỹ thuật
Đất nền đường Đất nền đường B è dà y lớ p vậ t li ệu làm đườ ng a b
Vật liệu địa kỹ thuật dạng ống Vật liệu địa kỹ thuật dạng ống
Vải địa kỹ thuật Vải địa kỹ thuật
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn thạc sĩ khoa học
Kết cấu hệ thống thoát nước hoặc cung cấp nước cho cây trồng gồm một hộp hình trụ vật liệu địa kỹ thuật dạng ống được bọc bên ngoài từ 1-3 lớp vải địa kỹ thuật. Kết cấu này được thiết kế lắp đặt từ 1-2 dãy ống song song với hàng cây. Ống địa kỹ thuật làm tăng khả năng thoát nước nhanh hoặc tăng năng lực chứa nước trong ống để cung cấp cho cây.
Đối với hệ thống thoát nước (hình 1.18a), trong trường hợp đất đã bão hòa khả năng thấm nước, khi đó cây có thể bị thối rễ và chết trong vài ngày, nhờ hệ thống thoát nước dọc theo hàng cây, nước sẽ thấm qua lớp vải địa di chuyển vào ống địa kỹ thuật hình trụ, sau đó được dẫn ra khu vực tập trung.
Đối với hệ thống cung cấp nước cho cây trồng (hình 1.18b), trong điều kiện môi trường nắng khô, nước từ trong ống địa kỹ thuật hình trụ thấm qua các lớp vải địa kỹ thuật, sau đó thấm vào đất, thông qua hệ rễ cây cung cấp nước cho cây trồng.
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn thạc sĩ khoa học
KẾT LUẬN CHƢƠNG 1
Vải địa kỹ thuật ngày nay được sử dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng cầu đường với ba chủng loại chủ yếu: vải địa kỹ thuật không dệt, vải địa kỹ thuật dệt thoi và vải địa kỹ thuật phức hợp, trong đó vải địa kỹ thuật không dệt được sử dụng nhiều nhất do công nghệ sản xuất đơn giản, năng suất cao và giá thành thấp.
Nguyên liệu sản xuất vải địa kỹ thuật chủ yếu là xơ tổng hợp như xơ polypropylen, xơ polyeste, xơ polyetylen và xơ polyamit ở dạng cắt ngắn hoặc dạng philamăng.
Vải địa kỹ thuật có các chức năng chính bao gồm: thoát nước, lọc, ngăn cách và gia cường.
Độ bền, tuổi thọ và chất lượng của các công trình phụ thuộc vào các tính chất cơ lý của vải địa kỹ thuật, do vậy nghiên cứu các tính chất cơ lý của vải địa kỹ thuật đang sử dụng tại Việt Nam là vấn đề cần thiết nhằm giúp các nhà sử dụng lựa chọn và kiểm định các loại vải trước khi sử dụng để đảm bảo chất lượng và tuổi thọ cho các công trình xây dựng có sử dụng vải địa kỹ thuật.
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn thạc sĩ khoa học
CHƢƠNG 2
ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu
Chương 1 đã phân tích các loại vải địa kỹ thuật đang được sử dụng bao gồm vải địa kỹ thuật dạng vải địa kỹ thuật phức hợp, vải địa kỹ thuật dạng vải không dệt và vải địa kỹ thuật dạng vải dệt thoi. Hiện nay vải địa kỹ thuật dạng vải không dệt và dạng vải dệt thoi được sử dụng phổ biến cho các công trình xây dựng tại Việt Nam.
Đối tượng nghiên cứu của luận văn là vải địa kỹ thuật dạng vải không dệt do Công ty cổ phần dệt công nghiệp Hà Nội Haicatex, Công ty cổ phần vải địa kỹ thuật Aritex sản xuất.
Vải địa kỹ thuật của Công ty cổ phần dệt công nghiệp Hà Nội Haicatex được sản xuất từ nguyên liệu xơ polypropylen (PP) gồm 5 loại mẫu khác nhau về khối lượng, ký hiệu các mẫu vải: H1, H2, H3, H4, H5 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Ký hiệu H1 H2 H3 H4 H5
Khối lượng vải (g/m2)
130 170 200 240 320
Vải địa kỹ thuật của Công ty cổ phần vải địa kỹ thuật Aritex được sản xuất từ nguyên liệu xơ polypropylen (PP) gồm 4 loại mẫu khác nhau về khối lượng, ký hiệu các mẫu vải A1, A2, A3, A4:
Ký hiệu A1 A2 A3 A4
Khối lượng vải (g/m2
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn thạc sĩ khoa học
2.2. Nội dung nghiên cứu
Luận văn khảo sát và nghiên cứu thực nghiệm xác định các đặc trưng cơ lý của vải địa kỹ thuật được sản xuất và sử dụng tại Việt Nam bao gồm:
- Nghiên cứu xác định khối lượng của vải địa kỹ thuật.
- Nghiên cứu xác định độ bền kéo giãn của vải địa kỹ thuật theo chiều dọc và theo chiều ngang của vải.
- Nghiên cứu xác định độ bền xuyên thủng của vải địa kỹ thuật.
- Nghiên cứu xác định độ bền xé rách của vải địa kỹ thuật theo chiều dọc và theo chiều ngang của vải.
Vải địa kỹ thuật được sản xuất và cung ứng trên thị trường thường được xác định theo tiêu chí khối lượng vải (g/m2), do vậy luận văn định hướng nghiên cứu xây dựng mối quan hệ giữa thông số khối lượng vải được sản xuất với các thông số đặc trưng cơ lý của vải địa kỹ thuật.
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu
Luận văn sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau:
- Khảo sát thực tế các công ty lớn sản xuất và cung ứng vải địa kỹ thuật trên thị trường miền Bắc.
- Phương pháp thu thập mẫu thí nghiệm
- Phương pháp xác định các đặc trưng cơ lý vải địa kỹ thuật 2.3.1. Phương pháp thu thập mẫu thí nghiệm
Các mẫu vải địa kỹ thuật nghiên cứu nhận từ hai công ty đang sản xuất kinh doanh phục vụ cho nhu cầu thị trường: Công ty cổ phần dệt công nghiệp Hà Nội Haicatex và Công ty cổ phần vải địa kỹ thuật Aritex. Các mẫu vải địa kỹ thuật được bảo quản cẩn thận trong các bao bì nhằm tránh bị kéo giãn ngoại lệ do vận chuyển, và tránh các yếu tố môi trường tác động như bụi bẩn, hóa chất…
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn thạc sĩ khoa học
2.3.2. Phương pháp xác định các đặc trưng cơ lý của vải địa kỹ thuật
Các đặc trưng cơ lý của vải địa kỹ thuật mà luận văn nghiên cứu gồm 4 đặc trưng cơ bản:
- Xác định khối lượng của vải địa kỹ thuật.
- Xác định độ bền kéo giãn của vải địa kỹ thuật theo chiều dọc và theo chiều ngang của vải.
- Xác định độ bền xuyên thủng của vải địa kỹ thuật.
- Xác định độ bền xé rách của vải địa kỹ thuật theo chiều dọc và theo chiều ngang của vải.
2.3.3.Phương pháp xác định khối lượng của vải địa kỹ thuật Khối lượng 1m2 Khối lượng 1m2
vải địa kỹ thuật được xác định theo tiêu chuẩn Mỹ ASTM D3776-96 và thực nghiệm được tiến hành trên thiết bị cân điện tử SHIMAZU BL 3200S, Nhật Bản (hình 2.1), thang đo 0,1-3200 gram. Quy định về lấy mẫu, thử mẫu và xử lý thống kê thực hiện theo tiêu chuẩn TCVN 8222:2009.
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn thạc sĩ khoa học (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
a- Số lượng mẫu thử:
Số lượng mẫu thử xác định khối lượng vải địa kỹ thuật bao gồm 10 mẫu. b- Kích thước mẫu vải:
Kích thước mẫu vải có dạng hình chữ vuông 100 mm x 100 mm, hoặc hình tròn có đường kính lớn hơn 112,8 mm (hình 2.2).
Hình 2.2. Kích thước mẫu thử khối lượng vải
c- Tính toán khối lượng vải Khối lượng 1m2
vải địa kỹ thuật được xác định theo công thức : m = Ms x1.000.000/A [g/ m2]
Trong đó :
m – Khối lượng trên đơn vị diện tích mẫu thử, tính bằng g/m2. Ms – Khối lượng mẫu thử, tính bằng g.
A-Diện tích mẫu thử, tính bằng mm2
.
2.3.4. Phương pháp xác định độ bền kéo giãn của vải địa kỹ thuật
Độ bền kéo giãn vải địa kỹ thuật được xác định theo tiêu chuẩn Mỹ ASTM D 4595-86 và thực nghiệm được tiến hành trên máy kéo giãn vải AUTOGRAPH Cộng hòa liên bang Đức, thang đo 0-50kN- hình 2.3. Quy định về lấy mẫu, thử mẫu và xử lý thống kê thực hiện theo tiêu chuẩn TCVN 8222:2009.
Mẫu vải địa kỹ thuật
100
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn thạc sĩ khoa học
Hình 2.3. Thiết bị kéo giãn vải a- Số lượng mẫu thử:
Số lượng mẫu thử độ bền kéo giãn bao gồm 5 mẫu lấy theo chiều dọc vải (MD) và 5 mẫu lấy theo chiều ngang vải (CD).
b- Kích thước mẫu vải:
Kích thước mẫu vải có dạng hình chữ nhật chiều dài D và chiều rộng R, kích thước và cách chế tạo mẫu được chọn theo từng loại vải địa kỹ thuật.
Hình 2.4. Kích thước mẫu thử kéo giãn vải Mẫu vải địa kỹ thuật
D
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn thạc sĩ khoa học
Kích thước vải địa kỹ thuật dạng không dệt: Chiều rộng mẫu thử: 200 mm ± 1 mm
Chiều dài mẫu thử: 100 mm + 2L ± 1 mm, trong đó L là chiều dài ngàm kẹp. Ngàm kẹp dạng ép bằng bu lông hoặc thủy lực L 50 mm.
Kích thước vải địa kỹ thuật dạng dệt:
Cắt chiều rộng mẫu thử 220 mm, sau đó bỏ dọc hai bên rìa mẫu những sợi bị rối, bị lẹm hoặc đứt trong quá trình cắt cho tới khi chiều rộng đạt 200 mm ± 1 mm.
Cắt chiều dài mẫu thử 120 mm + 2L mm, sau đó bỏ ngang hai bên rìa mẫu những sợi bị rối, bị lẹm hoặc bị đứt trong quá trình cắt cho tới khi chiều dài đạt (100+2L) mm ± 1 mm, trong đó L là chiều dài ngàm kẹp.
c- Cách tiến hành
- Điều chỉnh khoảng cách giữa hai ngàm kẹp 100 mm ± 3 mm. - Chọn thang lực trong khoảng 30%-90% của thang lực đo. - Đặt tốc độ kéo 20% ± 5% trên phút của thang đo chiều dài. Cách lắp mẫu thử vào ngàm kẹp được biểu diễn trên hình 2.5
Hình 2.5. Ngàm kẹp và mẫu thử 200 mm 100 mm Mẫu thử L L Hướng lực kéo Ngàm kẹp Hướng lực kéo (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn thạc sĩ khoa học
d- Tính toán kết quả
Cường độ chịu kéo của mẫu thử tính theo công thức:
T = F/W Trong đó:
T: Cường độ chịu kéo của mẫu thử (kN/m) F: Lực kéo đứt lớn nhất (kN)
W: Chiều rộng mẫu thử (m)
Độ giãn dài của mẫu thử tính theo công thức:
ε 100 x ΔL/L0
ΔL Lf – L0
Trong đó:
ε : Độ giãn dài của mẫu thử (%) L0: Chiều dài mẫu vải ban đầu (mm)
Lf: Chiều dài mẫu vải tại thời điểm lực kéo f (mm)
2.3.5. Phương pháp xác định độ bền xuyên thủng của vải địa kỹ thuật
Độ bền xuyên thủng vải địa kỹ thuật được xác định theo tiêu chuẩn Anh- Châu Âu BS-EN-918-1996 và thực nghiệm được tiến hành trên máy DEMGEN KVF 500- hình 2.6. Quy định về lấy mẫu, thử mẫu và xử lý thống kê thực hiện theo tiêu chuẩn TCVN 8222:2009.
Độ bền xuyên thủng của vải địa kỹ thuật là khả năng chống lại sự xuyên thủng của các loại vật liệu rắn khi rơi tự do xuống bề mặt vải.
Độ bền xuyên thủng của mẫu thử được đánh giá bởi số đo đường kính lỗ thủng do côn thử gây ra khi nó rơi tự do từ độ cao tiêu chuẩn xuống tâm mẫu thử hình tròn, kẹp nằm ngang.
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn thạc sĩ khoa học
Hình 2.6. Thiết bị đo độ bền xuyên thủng vải
a- Số lượng mẫu thử:
Số lượng mẫu thử độ bền xuyên thủng bao gồm 10 mẫu. b- Kích thước mẫu vải:
Kích thước mẫu vải có dạng hình tròn đường kính 200 mm ± 0,5 mm. Xác định và đánh dấu tâm mẫu bằng bút màu.
c- Cách tiến hành
- Lắp mẫu thử vào ngàm kẹp
- Kiểm tra điểm tiếp xúc giữa mũi côn và tâm thử bằng con dọi - Chọn độ cao côn rơi theo bảng
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn thạc sĩ khoa học
- Xác định khối lượng đơn vị diện tích của vải địa kỹ thuật - Thả côn rơi tự do
- Đo lỗ thủng trên mẫu thử
Hình 2.7. Kích thước mẫu thử độ bền xuyên thủng vải
Bảng 2.1 Chiều cao côn rơi
Loại vải Khối lượng đơn vị diện tích (g/m2) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Chiều cao rơi côn (mm) Vải không dệt Nhỏ hơn 105 Từ 105 đến 800 Từ 800 đến 1200 Lớn hơn 1200 250 500 750 100
Vải dệt Nhỏ hơn hoặc bằng 300 Lớn hơn 300
500 750
Nguyên lý đo độ bền xuyên thủng vải địa kỹ thuật được mô tả trên hình 2.8
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn thạc sĩ khoa học
Hình 2.8 Nguyên lý đo độ bền xuyên thủng vải địa kỹ thuật
1- Mặt bích cố định 2- Trụ đỡ 3- Trục vít 4- Núm giữ và thả côn 5- Mặt bích di chuyển 6- Côn thử 7- Hộp bảo vệ côn trên 8- Ngàm kẹp mẫu phía trên
9- Ốc xiết ngàm kẹp 10- Ngàm kẹp dưới
11- Mẫu thử 12 Hộp bảo vệ côn dưới 13- Chân đỡ
d- Tính toán kết quả
- Đối với những mẫu thử ở độ cao ngoài tiêu chuẩn (500 mm ± 2 mm) kết quả phải quy đổi về độ cao tiêu chuẩn theo công thức sau:
D500 = 1,60 D250 D500 = 0,76 D750 D500 = 0,62 D1000
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn thạc sĩ khoa học
Trong đó:
D250 : Đường kính lỗ thủng đo bằng mm ở độ cao côn rơi 250 mm. D500 : Đường kính lỗ thủng đo bằng mm ở độ cao côn rơi 500 mm. D750 : Đường kính lỗ thủng đo bằng mm ở độ cao côn rơi 750 mm. D1000 : Đường kính lỗ thủng đo bằng mm ở độ cao côn rơi 1000 mm. - Tính giá trị trung bình D500 chính xác đến 1 mm.
2.3.6. Phương pháp xác định độ bền xé rách của vải địa kỹ thuật
Độ bền xé rách vải địa kỹ thuật được xác định theo tiêu chuẩn ISO 9073-4:1997 và thực nghiệm được tiến hành trên máy kéo giãn vải AUTOGRAPH Cộng hòa liên bang Đức, thang đo 0-50kN, hình 2.9. Quy định về lấy mẫu, thử mẫu và xử lý thống kê thực hiện theo tiêu chuẩn ISO 186:1994.
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn thạc sĩ khoa học
a- Số lượng mẫu thử: Số lượng mẫu thử độ bền xé rách vải gồm 5 mẫu thử
b- Kích thước mẫu thử
Mẫu thử có dạng hình tứ giác như hình 2.10
Hình 2.10 Mẫu thử độ bền xé rách vải
2.4. Phương pháp xử lý số liệu
2.4.1. Xác định các đại lượng thực nghiệm
Các đại lượng được xác định bằng toán thống kê bao gồm: - Tính giá trị trung bình
- Tính độ lệch chuẩn - Tính hệ số biến thiên
2.4.2. Xây dựng mối quan hệ toán học của các đại lượng