BG2798U1 - Устройство за захващане на тън­ костенен обработван детайл - Google Patents

Abstract

Настоящият обект представлява геоклетка, която има висока якост и твърдост, и има динамичен модул на еластичност 500 МРа или по-висок при 23оС; динамичен модул на еластичност 150 МРа или по-висок от 150 МРа или по-висок при 63oС, когато се измерва по направление на дължината чрез Динамичен Механичен Анализ (DМА) при честота 1 Hz; напрежение при разтягане при 12% деформация 14.5 МРа или по-високо при 23oС; коефициент на термично разширение от 120 х 10-6/oС или по-малко при 25oС, и/или дългосрочно проектно напрежение 2.6 МРа или повече.

Description

(54) ГЕОКЛЕТКА ЗА ПРИЛОЖЕНИЯ, СВЪРЗАНИ С ПОДДЪРЖАНЕ НА НАТОВАРВАНИЯ

BG 2798 UI (57) Настоящият обект представлява геоклетка, която има висока якост и твърдост, и има динамичен модул на еластичност 500 МРа или по-висок при 23°С; динамичен модул на еластичност 150 МРа или по-висок от 150 МРа или по-висок при 63°С, когато се измерва по направление на дължината чрез Динамичен Механичен Анализ (DMA) при честота 1 Hz; напрежение при разтягане при 12% деформация 14.5 МРа или по-високо при 23 °C; коефициент на термично разширение от 120 х Ю'^б/°С или по-малко при 25°С, и/или дългосрочно проектно напрежение 2.6 МРа или повече.

претенции, 9 фигури

2798 UI (54) ГЕОКЛЕТКА ЗА ПРИЛОЖЕНИЯ, СВЪРЗАНИ С ПОДДЪРЖАНЕ НА НАТОВАРВАНИЯ

Област на техниката

Настоящият обект представлява геоклетка, която е подходяща за използване за поддържане на натоварвания, по-специално за укрепването на подстилащи слоеве на пътно покритие и/или подстилащи слоеве на пътища, пътна настилка, площи за съхранение, железопътни линии.

Предшестващо състояние на техниката

Настоящото разкритие се отнася до клетъчна ограничаваща система, също известна като CCS или геоклетка, която е подходяща за използване за поддържане на натоварвания, като тези, налични на пътища, железопътни линии, площи за паркиране, и пътни покрития. По-конкретно, геоклетките от настоящото разкритие съхраняват размерите си след голям брой цикли на натоварвания и температурни цикли; по такъв начин изискваното ограничаване на насипването се запазва по времето на проектния жизнен цикъл на геоклетката.

Клетъчна ограничаваща система (CCS) е масив от ограничаващи клетки, наподобяващи структурата на „медена пита“, която е запълнена със зърнесто насипване, което може да бъде несвързана почва, пясък, чакъл, ситен чакъл, надробен камък, или всеки друг тип зърнест пълнител. Също известни като геоклетки, CCSs предимно се използват в приложения в строителството, които изискват малка механична здравина и твърдост, такива като укрепване на откоси (за да се предотврати ерозия) или за осигуряване на странична опора на откосите.

CCSs се различават от други геосинтетични материали, такива като георешетки или геотекстилни материали по това, че георешетки / геотекстилни материали са плоски (т.е., двумерни) и се използват като плоски укрепвания. Георешетки / геотекстилни материали осигуряват ограничение само за много ограничени вертикални междинни пространства (обикновено 1-2 пъти повече от средния размер на зърнестия материал) и са ограничени до зърнести материали, имащи среден размер, по-голям от около 20 mm. Това ограничава използването на такива двумерни геосинтетични материали до относително скъпи зърнести материали (ситен чакъл, надробен камък и чакъл), защото те почти не осигуряват ограничение или укрепване за по-нискокачествени зърнести материали, такива като рециклиран асфалт, раздробен бетон, летлива пепел и отпадъци от кариери. За разлика от тях, CCSs са тримерни структури, които осигуряват ограничение във всички посоки (т.е. по продължение на цялото напречно сечение на всяка клетка). Още повече, многоклетъчната геометрия осигурява пасивно съпротивление, което увеличава товароносимостта. За разлика от двумерни геосинтетични материали, геоклетката осигурява ограничение и укрепване на зърнести материали, имащи среден размер на частица, по-малък от около 20 mm, и в някои случаи материали, имащи среден размер на частица от около 10 mm или по-малко.

Геоклетки се правят от няколко компании, в света, включително Presto. Геоклетките на Presto, както тези на повечето от нейните имитатори, се правят от полиетилен (РЕ). Полиетиленът (РЕ) може да бъде полиетилен е висока плътност (HDPE) или полиетилен със средна плътност (MDPE). Терминът „HDPE“ се отнася по-нататък в този документ до полиетилен, характеризиращ се с плътност, по-голяма от 0.940 g/cm³, полиетилен със средна плътност (MDPE) се отнася до полиетилен, характеризиращ се с плътност, поголяма от 0.925 g/cm³ до 0.940 g/cm³. Терминът полиетилен с ниска плътност (LDPE) се отнася до полиетилен, характеризиращ се е плътност от 0.91 до 0.925 g/cm³.

Геоклетки, направени от HDPE и MDPE са или гладки или текстурирани. Текстурирани геоклетки са най-често срещани на пазара, тъй като текстурата може да предостави известно допълнително триене между стените на геоклетката и насипването. Въпреки че HDPE теоретично може да има граница на якостта на опън (опъващо напрежение на границата на пълзене или при счупване), по-голяма от 15 мегапаскала (МРа), на практика, когато проба се взема от стена на геоклетка и се изпитва съгласно ASTM 0638, якостта е недостатъчна за приложения с поддържане на натоварвания, такива като пътища и железопътни линии, и даже при висока скорост на деформация от 150%/min, ще достига едва 14 МРа.

Лошите свойства на HDPE и MDPE се виждат ясно когато се изследват чрез Динамичен Механичен Анализ (ОМА) съгласно ASTM

2798 UI

04065: динамичният модул на еластичността при 23°С е по-нисък от около 400 МРа. Динамичният модул на еластичността се влошава значително при увеличаване на температурата, и намалява под практически използваните нива при температури от около 75 °C, ограничавайки по този начин приложения като укрепвания, поддържащи натоварвания. Тези умерени механични свойства са достатъчни за защита на откоси, а не за дългосрочни приложения с поддържане на натоварвания, които се проектират да работят повече от пет години.

Друг метод за прогнозиране на дългосрочно, свързано с пълзене (протичане) поведение на полимери се състои в ускореното изпитване за пълзене чрез стъпаловиден изотермичен метод (SIM) съгласно ASTM 6992. В този метод, полимерен образец се подлага на постоянно натоварване по програма за стъпаловидно изменение на температурата. Етапите на повишена температура ускоряват пълзенето. Методът осигурява екстраполация на свойствата на образеца в продължение на дълги периоди от време, даже в продължение на 100 години. Обикновено, когато РЕ и РР се изпитват, натоварването, което предизвиква пластична деформация от 10% се нарича, дългосрочен проектен предел на якостта“ и се използва в геосинтетични материали като допустима якост за конструкциите. Натоварвания, които предизвикват пластична деформация, по- голяма от 10% се избягват, защото РЕ и РР са обект на пълзене от втори ред над 10% пластична деформация. Пълзене от втори ред е непредсказуемо и РЕ и РР имат тенденция да се „покриват с тънки пукнатини“ в този режим.

За приложения, такива като при пътища, железници и хранилища и паркинги с тежки натоварвания, дадената якост от само 14 МРа е недостатъчна. По-конкретно, геоклетки с такива умерени механични свойства проявяват тенденция към относително ниска якост и тенденция да се деформират пластично при деформации, по-ниски от 8%. Пластичната деформация предизвиква клетката да загуби своя потенциал за задържане, който по същество е главният механизъм за укрепване, след къси периоди от време или малък брой преминавания на транспортни средства (малък брой циклични натоварвания). Например, когато лента от типична геоклетка по направление на дължината (перпендикулярно на плоскостта на шевовете) се изпитва съгласно ASTM 0638 със скорост на деформация 20%/ min или даже със 150%/min, напрежението при 6% деформация е по-малко от 13 МРа, при 8% деформация е по-малко от 13.5 МРа, и при 12% деформация е по-малко от 14 МРа. В резултат, HDPE геоклетки са ограничени до приложения, когато геоклетката е под ниско натоварване и когато ограничение за носещо натоварване на насипването не е задължително (например, при стабилизиране на почва). Геоклетките не са широко разпространени при приложения с поддържане на натоварвания, такива като пътища, железопътни линии, площи за паркиране, или при площадки за съхранение на тежки контейнери, поради силната тенденция към пластична деформация при ниски напрежения.

Когато вертикалното натоварване е приложено към подложка от зърнест материал, част от това вертикално натоварване се транслира в хоризонтално натоварване или налягане. Големината на хоризонталното натоварване е равна на вертикалното натоварване, умножено с коефициента на хоризонтално налягане на грунта (също известна като коефициент на странично налягане на грунта или LEPC) на зърнестия материал. LEPC може да се изменя от около 0.2 за добри материали като чакъл и надробен камък (като правило твърди частици, слабо раздробени, така че уплътнението е много добро и пластичността е минимална) до около 0.3 до 0.4 за по-пластични материали, подобни на отпадъци от кариери или рециклиран асфалт (материали, които имат високо съдържание на малки частици и висока пластичност). Когато зърнестият материал е влажен (например, при просмукване от дъжд или заливане на основата на пътното покритие и земната основа на пътя), неговата пластичност нараства, и се развиват повишени хоризонтални натоварвания, осигуряващи повишено кръгово напрежение в стената на клетката.

Когато зърнестият материал е ограничен от геоклетка, и вертикалното натоварване е приложено отгоре за сметка на статично и динамично напрежение (такова като налягане, предизвикано от колело на транспортно средство или влакова релса), хоризонталното налягане се транслира в кръгово напрежение в стената на геоклетка. Кръговото напрежение е пропорционално на хоризонталното налягане и на средния радиус

2798 UI на клетката, и е обратно пропорционално на дебелината на клетъчната стена.

___ VP*LEPC*r по —--------d където HS е средното кръгово напрежение в стената на геоклетката, VP е вертикалното налягане, приложено отвън на зърнестия материал от натоварване, LEPC е коефициента на странично налягане на грунта, г е средният радиус на клетката и d е номиналната дебелина на стената на клетката.

Например, геоклетка, направена от HDPE или MDPE, имащи дебелина на стената на клетката 1.5 mm (включително текстурата, и терминът „дебелина на стена“ се отнася по-нататък в този документ до разстоянието от крайна точка до крайна точка на напречното сечение на клетъчната стена), среден диаметър (при насипването със зърнест материал) 230 mm, височина 200 mm, при запълване с пясък или отпадъци от кариери (LEPC 0.3), и вертикално натоварване 700 килопаскала (kPa), ще изпитва кръгово напрежение от около 16 мегапаскала (МРа). Както се вижда от уравнението на кръговото напрежение, по-големият диаметър или по-тънките стени - което е преимущество от гледна точка на икономичността на производството - се подлагат на значително по-високи кръгови напрежения, и по този начин не действа добре като укрепване, когато се прави от HDPE или MDPE.

Вертикални натоварвания от 550 kPa са обикновени за непавирани пътища. Значително повисоки натоварвания, като 700 kPa или повече, могат да бъдат подложени при пътища (павирани и непавирани) за тежки камиони, пътища за промишлено използване, или площи за паркиране.

Тъй като приложения с поддържане на натоварвания, особено пътища и железопътни линии, се подлагат обикновено на милиони циклични натоварвания, стената на геоклетка трябва да съхрани първоначалните си размери при циклични натоварвания с много ниска пластична деформация. Търговското използване на HDPE геоклетки се ограничава не от приложения, носещи натоварване, тъй като HDPE типично достига предела на своя предел на пластичност при около 8% деформация, и при напрежения под обикновените напрежения, налични в повечето случаи при приложения с поддържане на натоварвания.

Би било желателно да се предостави геоклетка, която има повишена твърдост и якост, понижена тенденция към деформация при повишени температури, по-добро запазване на нейната еластичност при температури над околната (23°С), понижена тенденция да претърпява пластична деформация при повтарящи се и непрекъснати натоварвания, и/или продължителни периоди на работа.

Кратко описание

Във варианти на изпълнения са разкрити геоклетки, които осигуряват значителна твърдост и могат да приемат високи напрежения без пластична деформация. Такива геоклетки са подходящи за приложения с поддържане на натоварвания, такива като пътни покрития, пътища, железопътни линии, площи за паркиране, самолетни писти, и площадки за съхранение. Методи за получаване и използване на такива геоклетки също са разкрити.

В някои варианти на изпълнения се разкрива геоклетка, образувана от полимерни ленти, поне една полимерна лента има динамичен модул на еластичност 500 МРа или повече при измерване по направление на дължината чрез Динамичен Механичен Анализ (DMA) съгласно ASTM D4065 при 23°С и с честота 1 Hz.

Поне една полимерна лента може да има динамичен модул на еластичност 700 МРа или повече, включително динамичен модул на еластичност 1000 МРа или повече.

Поне една полимерна лента има напрежение при 12% деформация от 14.5 Мра или повече при измерване съгласно процедура Izhar при 23°С, включително напрежение при 12% деформация от 16 МРа или повече или напрежение при 12% деформация от 18 МРа или повече.

Поне една полимерна лента има коефициент на термично разширение 120 х 10’⁶/°С или помалко при 25°С съгласно ASTM D696.

Геоклетката може да бъде използвана в слой от пътна настилка, път, железопътна линия, или площадка за паркиране. Геоклетката може да бъде запълнена със зърнест материал, избран от групата, съдържаща пясък, чакъл, надробен камък, ситен чакъл, отпадъци от кариери, раздробен бетон, рециклиран асфалт, натрошени тухли, строителни отпадъци и баластра, натрошени

2798 UI стъкла, пепел от електростанции, летлива пепел, въглищна пепел, шлака от доменни пещи, шлака от производство на цимент, шлака, съдържаща метал, и техни смеси.

В други варианти на изпълнения се разкрива геоклетка, образувана от полимерни ленти, поне една полимерна лента, имаща динамичен модул на еластичност 150 МРа или повече при измерване в направление по дължина с Динамичен Механичен Анализ (DMA) съгласно ASTM D4065 при 63°С и с честота 1 Hz.

Поне една полимерна лента може да има динамичен модул на еластичност 250 МРа или повече, включително динамичен модул на еластичност 400 МРа или повече.

В още други варианти на изпълнения се разкрива геоклетка, образувана от полимерни ленти, поне една полимерна лента, имаща дългосрочно проектно напрежение 2.6 МРа или повече, когато се измерва съгласно процедура PRS SIM.

Поне една полимерна лента може да има дългосрочно проектно напрежение 3 МРа или повече, включително дългосрочно проектно напрежение 4 МРа или повече.

Тези и други варианти на изпълнения са описани по-подробно по-долу.

Пояснение на приложените фигури

По-нататък следва кратко описание на чертежите, които са представени с цел да се илюстрират примерните варианти на изпълнения, разкрити тук, а не с цел да бъдат ограничавани.

Фигура 1 е перспективно изображение на геоклетка.

Фигура 2 е диаграма, показваща илюстративен вариант на изпълнение на полимерна лента, използвана в геоклетките от настоящото разкритие.

Фигура 3 е диаграма, показваща друг илюстративен вариант на изпълнение на полимерна лента, използвана в геоклетките от настоящото разкритие.

Фигура 4 е диаграма, показваща друг илюстративен вариант на изпълнение на полимерна лента, използвана в геоклетките от настоящото разкритие.

Фигура 5 е графика, сравняваща резултати за напрежение-деформация на различни клетки от настоящото разкритие със сравнителен пример.

Фигура 6 е графика, показваща диаграма напрежение-деформация за геоклетките от настоящото разкритие.

Фигура 7 е графика, показваща резултатите от изпитване на вертикално натоварване на илюстративна клетка от настоящото разкритие в сравнение със сравнителен пример.

Фигура 8 е графика на динамичния модул на еластичността и Tan Delta спрямо температура за контролна лента.

Фигура 9 е графика на динамичния модул на еластичността и Tan Delta в зависимост от температурата за полимерна лента, използвана в геоклетките от настоящото разкритие.

Подробно описание

Следващото подробно описание е предоставено за да осигури възможност на специалист в областта на техниката да създава и да използва вариантите на изпълнения, разкрити тук и излага най-добрите начини, предполагащи осъществяване на тези варианти на изпълнения. Различни модификации, обаче, ще станат очевидни на специалистите в областта на техниката и трябва да се разглеждат в рамките на това разкритие.

По-пълното разбиране на компонентите, процесите и устройствата, разкрити тук, може да бъде получено с позоваване на приложените чертежи. Тези фигури са само схематично представяне, основано на удобството и лесната демонстрация на настоящото разкритие, и следователно не са предназначени да показват относителния размер и параметрите на устройствата или техните компоненти и/или да определят или ограничават рамките на илюстративните варианти на изпълнения.

Фигура 1 е перспективно изображение на еднослойна геоклетка. Геоклетката 10 включва множество полимерни ленти 14. Разположените в съседство ленти са съединени заедно с отделни физически връзки 16. Съединението може да бъде изпълнено посредством свързване, пришиване или заваряване, но обикновено се изпълнява чрез заваряване. Участък от всяка лента между две връзки 16 образува стена на клетка 18 на отделна клетка 20. Всяка клетка 20 има стени на клетка, направени от две различни полимерни ленти. Лентите 14 са свързани заедно, за да образуват структура медена пита от множество ленти. Например, външна лента 22 и вътрешна лента 24 се свързват заедно с физически връзки

2798 UI

16, които са разделени с равномерни промеждутъци по дължината на ленти 22 и 24. Двойка вътрешни ленти 24 се свързва заедно с физически връзки 32. Всяка връзка 32 се намира между две връзки 16. В резултат, когато множество ленти 14 се опъват в направление, перпендикулярно на повърхностите на лентите, лентите се огъват синусоидално, за да образуват геоклетката 10. На края на геоклетката, където краищата на две полимерни ленти 22, 24 се допират, крайният заваръчен шев 26 (също считащ се връзка) е направен на късо разстояние от края 28, за да образува къса опашка 30, която стабилизира двете полимерни ленти 22, 24.

Геоклетките от настоящото разкритие са направени от полимерни ленти, които имат определени физични свойства. По-конкретно, полимерната лента има напрежение на границата на пълзене, или при 12% деформация, когато полимерната лента няма граница на пълзене, от 14.5 МРа или повече при измерване в направление по дължина (перпендикулярно на плоскостта на шевовете в клетката на геоклетката) при скорост на деформация 20%/min или 150%/min. В други варианти на изпълнения, полимерната лента има деформация 10% или по-малко при напрежение 14.5 МРа, когато се измерва, както е описано. С други думи, полимерната лента може да издържа напрежения от 14 МРа или повече, без да достига границата си на пълзене. Други синоними за границата на пълзене включват напрежението на границата на пълзене, границата на еластичност, или границата на пластичност. Когато полимерната лента няма граница на пълзене, се счита, че напрежението съответства на 12% деформация. Тези измервания се отнасят до механическите свойства на полимерната лента в направление по дължина, при 23 °C, а не до нейните свойства при огъване.

Тъй като много геоклетки са перфорирани, измерване на напрежение и деформация съгласно стандартите ASTM 0638 или ISO 527 по принцип е невъзможно. По този начин, измерванията се провеждат съгласно следната процедура, която е модифицирана версия на споменатите стандарти и се споменава тук като „процедура на Izhar“. Лента 50 mm дълга и 10 mm широка се взема в направление, успоредно на нивото на земята и перпендикулярно на плоскостта на шевовете на клетката (т.е. в направление по дължина).

Лентата се закрепва така, че разстоянието между крепежните детайли е 30 mm. Лентата след това се опъва чрез преместване на крепежните детайли настрани един от друг със скорост 45 милиметра (mm) на минута, равно на 150%/min, при 23°С. Натоварването, осигурявано от лентата в отговор на споменатата деформация се измерва чрез динамометричен датчик. Напрежението (N/ mm²) се изчислява при различни деформации (деформацията е нарастване по дължина, разделено на първоначалната дължина). Напрежението се изчислява чрез деление на натоварването при определена деформация на първоначалното номинално напречно сечение (ширината на лентата, умножена по дебелината на лентата). Тъй като повърхността на лентата на геоклетката е обикновено текстурирана, дебелината на образеца се измерва като разстояние „крайна точка до крайна точка“, усреднено между три точки на лентата. (Например, счита се, че лента, имаща релефна ромбообразна текстура, и имаща разстояние между най-горната текстура на горната страна и най-долната текстура на долната страна 1.5 mm, има 1.5 mm дебелина). Тази скорост на деформация от 150%/min е по-характерна за пътни покрития и железопътни линии, където всеки цикъл на натоварване е много кратък.

В други варианти на изпълнения, полимерната лента може да се характеризира с:

деформация от най-много 1.9% при напрежение 8 МРа;

деформация от най-много 3.7% при напрежение 10.8 МРа;

деформация от най-много 5.5% при напрежение 12.5 МРа;

деформация от най-много 7.5% при напрежение 13.7 МРа;

деформация от най-много 10% при напрежение 14.5 МРа;

деформация от най-много 11 % при напрежение 15.2 МРа; и деформация от най-много 12.5% при напрежение 15.8 МРа.

Полимерната лента може също да има, по избор, деформация от най-много 14% при напрежение 16.5 МРа; и/или деформация от най-много 17% при напрежение 17.3 МРа.

В други варианти на изпълнения, полимерната лента може да бъде характеризирана като имаща напрежение поне 14.5 МРа при дефор

2798 UI мация 12%; напрежение поне 15.5 MPa при деформация 12%; и/или напрежение поне 16.5 МРа при деформация 12%.

В други варианти на изпълнения, полимерната лента може да бъде характеризирана като имаща динамичен модул на еластичност 500 МРа или повече при 23 °C, измерен в направление по дължина чрез Динамичен Механичен Анализ (DMA) при честота 1 Hz. Както при измерване на напрежение-деформация при деформация, дебелината за анализа DMA се взема като разстояние от „крайна точка до крайна точка“, усреднено между три точки. DMA измерванията, описани в настоящото разкритие се правят съгласно ASTM D4065.

В други варианти на изпълнения, полимерната лента може да бъде характеризирана като имаща динамичен модул на еластичност 250 МРа или повече при 50°С, измерен в направление по дължина чрез Динамичен Механичен Анализ (DMA) при честота 1 Hz.

В други варианти на изпълнения, полимерната лента може да бъде характеризирана като имаща динамичен модул на еластичност 150 МРа или повече при 63°С, измерен в направление по дължина чрез Динамичен Механичен Анализ (DMA) при честота 1 Hz.

В други варианти на изпълнения, полимерната лента може да бъде характеризирана като имаща Tan Delta 0.32 или по-малко при 75°С, измерено в направление по дължина чрез Динамичен Механичен Анализ (DMA) при честота 1 Hz. Тези нови свойства са извън границите на свойствата на типични HDPE или MDPE геоклетки.

Динамичен Механичен Анализ (DMA) е методика, използвана да изследва и да характеризира вискозо-еластичната природа на полимери. Като правило, осцилираща сила се прилага към образец от материал и се измерва полученото циклично отместване на образеца в зависимост от цикличното натоварване. Колкото е по-висока еластичността, толкова по-малък е промеждутъка от време (фазата) между натоварването и отместването. От това, може да бъде определена точната твърдост (динамичен модул на еластичност) на образеца, също както механизма на разсейване (динамичен модул на механични загуби) и съотношението между тях (Tan Delta). DMA също се обсъжда в ASTM.

Друг аспект на геоклетката от настоящото разкритие е нейният понижен коефициент на термично разширение (СТЕ) по отношение на настоящите HDPE или MDPE. СТЕ е важен заради това, че разширение/свиване по време на цикличното термично въздействие е друг механизъм, който също осигурява допълнителни кръгови напрежения. HDPE и MDPE имат СТЕ от около 200 х 10'⁶/°С при околна температура (23°С), и този СТЕ е даже по-висок при температури, повисоки от околната температура. Геоклетката от настоящото разкритие има СТЕ от около 150 х 10'⁶/°С или по-малко при 23°С, и в конкретни варианти на изпълнения около 120 х 10'⁶/°С или по- малко при 23°С, когато се измерва съгласно ASTM 0696. СТЕ на геоклетката от настоящото разкритие има по-ниска тенденция към увеличение при повишени температури.

Друг аспект на геоклетката от настоящото разкритие е нейната по-ниска тенденция към пълзене при постоянно натоварване. По-ниска тенденция към пълзене се измерва съгласно ускорено изпитване на пълзене чрез стъпаловиден изотермичен метод (SIM), както е описан в ASTM 6992. В този метод, полимерен образец се подлага на постоянно натоварване по програма за стъпаловидно изменение на температурата (т.е. температурата се повишава и се задържа постоянна за предварително определен период). На етапите с повишена температура пълзенето се ускорява. Процедурата за изпитване SIM се прилага към образец със 100 mm ширина и чиста дължина 50 mm (разстояние между крепежни детайли). Образецът се натоварва със статично натоварване и се нагрява съгласно процедура, включваща етапите:

Етап	Т	време
	По Целзий	часа
0	23	0
1	30	3
2	37	3
3	44	3
4	51	3
5	58	3
6	65	3
7	72	3

2798 UI

Тази процедура SIM е наречена тук „PRS SIM процедура“. Измерва се пластичната деформация (необратимо увеличение на дължината, разделено на началната дължина) в края на процедурата. Пластичната деформация се измерва при различни натоварвания, и натоварването, което причинява пластична деформация 10% или по-малко се нарича „дългосрочно проектно натоварване“. Напрежението, отнесено към дългосрочното проектно натоварване (споменатото натоварване, разделено на (началната ширина, умножена на началната)) е „дългосрочното проектно натоварване“ и осигурява допустимото кръгово напрежение, което геоклетката може да издържи в продължение на дълъг период при статично натоварване.

Типичната геоклетка от HDPE, когато се подложи на процедурата PRS SIM, може да осигури дългосрочно проектно напрежение 2.2 МРа.

В някои варианти на изпълнения, полимерната лента съгласно настоящото разкритие се характеризира с дългосрочно проектно напрежение 2.6 МРа или повече, включително дългосрочно проектно напрежение 3 МРа или повече, или даже 4 МРа или повече.

За разлика от геоклетките от HDPE, геоклетката от настоящото разкритие може да осигури значително по-добри свойства до 16% деформация и в някои варианти на изпълнения до 22% деформация. По-конкретно, геоклетката може да реагира еластично на напрежения, по-големи от 14.5 МРа, по такъв начин, осигурявайки необходимите свойства за приложения с поддържане на натоварвания. Еластичната реакция гарантира пълното възстановяване на първоначалните размери, когато натоварването се отстрани. Геоклетката ще осигури насипване с повишено допустимо натоварване и повишено възстановяване на нейния първоначален диаметър при повтарящи се натоварвания (т.е. циклични натоварвания). Още повече, геоклетката от настоящото разкритие може да бъде използвана със зърнести материали, които като правило не могат да бъдат използвани в основни слоеве на пътно покритие и в основни грунтове, както са описани по-нататък тук. Геоклетката от настоящото разкритие също осигурява възможност за по-добро носещо натоварване и съпротивление на умора при влажни условия, особено когато фино раздробени зърнести материали се използват.

Полимерната лента може да включва полиетиленов (РЕ) полимер, такъв като HDPE, MDPE или LDPE, който е бил модифициран, както се описва допълнително по-долу.

Полимерната лента може също да съдържа полипропиленов (РР) полимер. Въпреки че повечето РР хомополимери са твърде крехки и повечето РР кополимери са твърде меки за приложения с поддържане на натоварвания, някои видове РР полимери са полезни. Такива РР полимери могат да бъдат достатъчно твърди за приложения с издържане на натоварване, и все още достатъчно меки, така че геоклетката може да бъде нагъната. Илюстративни полипропиленови полимери, подходящи за настоящото разкритие съдържат полипропиленови неподредени кополимери, полипропиленови удароустойчиви кополимери, смеси от полипропилен или с етилен-пропилен-диен-мономер (EPDM) или с еластомер, на основата на етилен алфа-олефин кополимер, и полипропиленови блок кополимери. Такива РР полимери са търговски достъпни като R338-02N от Dow Chemical Company; РР 71EK71PS марка удароустойчив кополимер от SAB1C Innovative Plastics; и РР RA1E10 неподреден кополимер от SABIC Innovative Plastics. Илюстративни еластомери на основата на етилен алфа-олефинов кополимер съдържат Exact® еластомери, произведени от Exxon Mobil и Tafmer®, еластомери, произведени от Mitsui. Тъй като РР полимери са крехки при ниски температури (по-ниски от около минус 20°С) и имат тенденция към пълзене при статични или циклични натоварвания, геоклетки от настоящото разкритие, които включват РР могат да носят по-малко натоварване и да бъдат по-ограничени по отношение на своите работни температури, отколкото геоклетки от настоящото разкритие, които включват HDPE.

РР и/или РЕ полимерите или всеки друг полимерен състав съгласно настоящото разкритие са като правило модифицирани чрез различни процеси на обработване и/или добавки, за достигане на необходимите физични свойства. Най-ефективното обработване е след-екструзионното обработване, или след излизането от екструзионната машина, или като отделен процес впоследствие. Като правило, полимери с по-ниска кристалност, такива като LDPE, MDPE, и някои РР полимери ще изискват след-екстру

2798 UI зионно обработване, такова като ориентиране, омрежване, и/или термично отгряване, докато полимери с по-висока кристалност могат да бъдат екструдирани като ленти и заварени заедно, за да образуват геоклетка без необходимост от след-екструзионно обработване.

В някои варианти на изпълнения, полимерната лента съдържа смес (обикновено като съвместима сплав) на (i) висококачествен полимер и (ii) полиетилен или полипропиленов полимер. Сместа като правило е смес, неподдаваща се на смесване (сплав), където висококачественият полимер е диспергиран в матрица, образувана от полиетиленовия или полипропиленовия полимер. Висококачественият полимер е полимер, имащ (1) динамичен модул на еластичност 1400 МРа или повече при 23°С, измерен в направление по дължина чрез Динамичен Механичен Анализ (DMA) при честота 1 Hz, съгласно ASTM 04065; или (2) максимален предел на якост на опън поне 25 МРа. Илюстративни висококачествени полимери включват полиамидни смоли, полиестерни смоли, и полиуретанови смоли. Особено подходящи висококачествени полимери включват полиетилен терефталат (РЕТ), полиамид 6, полиамид 66, полиамид 6/66, полиамид 12, и техни кополимери. Полимерната лента типично съдържа от около 5 до около 85 тегловни процента висококачествен полимер. В отделни варианти на изпълнения, висококачественият полимер е от около 5 до около 30 тегловни процента от полимерната лента, включително от около 7 до около 25 тегловни процента.

Свойствата на полимерните ленти могат да бъдат модифицирани или преди образуването на геоклетката (чрез заварка на лентите) или след образуването на геоклетката. Полимерните ленти като правило се правят чрез екструдиране на лист от полимерен материал и отрязване на ленти от споменатия лист полимерен материал, и модифицирането като правило се провежда на листа за ефективност. Модифицирането може да бъде направено едновременно с екструзионния процес, след като стопилката се оформи като лист и листът се охлади до температура, по-ниска от температурата на топене, или като вторичен процес след като листът се отдели от екструзионната глава. Модифицирането може да бъде направено чрез обработване на листа, лентите, и/или геоклетката чрез омрежване, кристализиране, отгряване, ориентиране, и техни комбинации.

Например, лист, който е 5 до 500 cm широк, може да бъде разтеглен (т.е. ориентиран) при температурен диапазон от около 25°С до около 10°С по-ниско от максималната температура на топене (Тт) на полимерната смола, използвана за получаването на листа. Процесът на ориентиране изменя дължина на лентата, така че лентата може да се увеличи по дължина от 2% до 500% спрямо първоначалната си дължина. След разтегляне, листът може да бъде отгрят. Отгряването може да се проведе при температура, която е от 2 до 60°С по-ниска от максималната температура на топене (Тт) на полимерната смола, използвана за получаването на листа. Например, ако лист от HDPE, MDPE или РР е получен, разтеглянето и/ или отгряването се провежда при температура от около 24°С до 150°С. Ако полимерна сплав се отгрява, отгряващата температура е 2 до 60°С по-ниска от максималната температура на топене (Тт) на фазата на HOPE, MDPE, или РР.

В някои отделни варианти на изпълнения, полимерният лист или лента се разтяга, за да увеличи дължината си с 50% (т.е. така че крайната дължина е 150% от първоначалната дължина). Разтеглянето се провежда при температура от около 100-125°С на повърхността на полимерния лист или лентата. Вследствие на разтеглянето дебелината се намалява с 10% до 20%.

В други варианти на изпълнения, полимерният лист или лента се омрежва чрез облъчване с електронен сноп след екструзия или чрез добавяне на източник на свободни радикали към полимерния състав преди стопяване или по време на смесването на стопилката в екструдера.

В други варианти на изпълнения, необходимите свойства на геоклетката могат да бъдат получени чрез осигуряване на многослойни полимерни ленти. В някои варианти на изпълнения, полимерните ленти имат поне два, три, четири или пет слоя.

В някои варианти на изпълнения както е показано на фиг. 2, полимерната лента 100 има поне два слоя 110,120, където два от слоевете се правят от същия или от различни състави и поне един слой се прави от висококачествен полимер или полимерен композит, имащи (1) динамичен модул на еластичност 1400 МРа или повече при 23 °C, измерван в направление по дължина чрез Динамичен Механичен Анализ (DMA)

2798 UI при честота 1 Hz съгласно ASTM 04065; или (2) максимален предел на якост при разтягане поне 25 МРа. Във варианти на изпълнения, един слой съдържа висококачествен полимер и друг слой съдържа полиетилен или полипропиленов полимер, който може да бъде смес или сплав от полиетилен или полипропиленов полимер с други полимери, пълнители, добавки, влакна и еластомери. Илюстративни висококачествени смоли включват полиамиди, полиестери, полиуретани; сплави от (1) полиамиди, полиестери или полиуретани с (2) LDPE, MDPE, HDPE, или РР; и кополимери, блок кополимери, смеси или комбинации на всеки два от три полимери (полиамиди, полиестери, полиуретани).

В други варианти на изпълнения, както е показано на фиг. 3, полимерната лента 200 има пет слоя. Два от слоевете са външни слоеве 210, един слой е сърцевинен слой 230, и двата междинни слоя 220 свързват сърцевинния слой към всеки външен слой (т.е. така междинните слоеве служат като свързващи слоеве). Тази петслойна лента може да бъде образувана чрез ко-екструзия.

В други варианти на изпълнения, полимерната лента 200 има само три слоя. Два от слоевете са външни слоеве 210, и третият слой е сърцевинен слой 230. В този вариант на изпълнение, междинните слоеве 220 липсват. Тази трислойна лента може да бъде образувана чрез ко-екструзия.

Външните слоеве могат да осигуряват устойчивост срещу разграждането от ултравиолетовата светлина и хидролиза и имат добра заваряемост. Външният слой може да бъде направен от полимер, избран от групата, състояща се от HDPE, MDPE, LDPE, полипропилен, техни смеси, и сплави с други композити и полимери. Тези полимери могат да бъдат смесени с еластомери, особено EPDM и етилен-алфа олефинови кополимери. Сърцевинният и/или външният слой също могат да бъдат направени от сплави от (1) HDPE, MDPE, LDPE, или РР с (2) полиамид или полиестер. Всеки външен слой може да има дебелина от около 50 до около 1500 цт (микрона).

Междинните (свързващи) слоеве могат да бъдат направени от функционализирани HDPE кополимери или терполимери, функционализирани РР кополимери или терполимери, полярен етиленов кополимер, или полярен етиленов терполимер. Като правило, HDPE и РР кополимери / терполимери съдържат функционални крайни групи и/или странични групи, които осигуряват възможност за образуване на химически връзки между междинни слоеве (свързващи слоеве) и външния слой. Илюстративни реактивоспособни странични групи включват карбоксилова, анхидридна, оксиранова, амино, амидо, естерна, оксазолинова, изоцианатна групи или техни комбинации. Всеки междинен слой може да има дебелина от около 5 до около 500 pm. Илюстративен междинен слой от смоли, включващи Lotader® смоли, произведени от Arkema и Elvaloy®, Fusabond®, или Surlyn® смоли, произведени от DuPont.

Сърцевинният и/или външният слой може да съдържа полиестер и негови сплави с РЕ или РР, полиамид и негови сплави с РЕ или РР, и смеси от полиестер и полиамид и техни сплави с РЕ или РР. Илюстративни полиамиди съдържат полиамид 6, полиамид 66, и полиамид 12. Илюстративни полиестери съдържат полиетиленов терефталат (РЕТ) и полибутиленов терефталат (РВТ). Сърцевинният и/или външният слой може да има дебелина от около 50 до около 2000 pm.

В други варианти на изпълнения, както е показано на фиг. 4, полимерната лента има три слоя: горен слой 310, среден слой 320, и долен слой 330. Горният слой е същият като външният слой, описан по-горе, средният слой е същият като междинният слой, описан по-горе; и долният слой е същият като сърцевинният слой, описан по-горе.

Геоклетките са като правило релефни (текстурирани чрез пресоване на полутвърда маса след екструзия с текстуриран барабан), за да се увеличи триенето със зърнесто насипване или с пръст. Геоклетките също могат да бъдат перфорирани, за да се подобри триенето със зърнестото насипване и водния дренаж. Обаче, както релефността, така и перфорирането намаляват твърдостта и якостта на геоклетката. Тъй като тези добавки за триене обикновено присъстват, необходимо е да се осигури повишена якост и твърдост на геоклетката, чрез изменение на нейния полимерен състав и/или морфология.

Полимерната лента може допълнително да съдържа добавки за достигане на необходимите физични свойства. Такива добавки могат да

2798 UI бъдат избрани от, измежду другите, средства, образуващи зародиши, пълнители, влакна, наночастици, светостабилизатори от пространствено възпрепятствани амини (HALS), антиоксиданти, UV свето абсорбатори, и сажди.

Пълнителите могат да бъдат във формата на прахове, влакна, или нишковидни кристали. Илюстративни пълнители включват метален оксид, такъв като алуминиев оксид; метален карбонат, такъв като калциев карбонат, магнезиев карбонат, или калциево-магнезиев карбонат; метален сулфат, такъв като калциев сулфат; метален фосфат; метален силикат - особено талк, каолин, слюда, или воластонит; метален борат; метален хидроксид; силициев диоксид; силикат; алумосиликат; тебешир; талк; доломит; органични или неорганични влакна или нишковидни кристали; метал; неорганични частици, покрити с метал; глина; каолин; индустриална пепел; бетонен прах; цимент; или техни смеси. В някои варианти на изпълнения, пълнителят има среден размер на частица, по-малък от 10 μ, и в някои варианти на изпълнения, също има съотношение на геометричните размери, по-голямо от единица. В отделни варианти на изпълнения, пълнителите са слюда, талк, каолин, и/или воластонит. В други варианти на изпълнения, влакната имат диаметър, по-малък от 1 μ.

Наночастици могат да бъдат добавени към полимерния състав с различни цели. Например, неорганични UV-абсорбиращи твърди наночастици практически нямат подвижност и вследствие на това са много устойчиви срещу отмиване и/или изпаряване. UV-абсорбиращи твърди наночастици също са прозрачни във видимия спектър и са разпределени много равномерно. Следователно, те осигуряват защита без каквото и да било влияние върху цвета или оттенъка на полимера. Илюстративни UV-абсорбиращи наночастици съдържат материал, избран от групата, включваща титанови соли, титанови оксиди, цинкови оксиди, цинкови халиди, и цинкови соли. В по-конкретни варианти на изпълнения, UV-абсорбиращите наночастици са титанов диоксид. Примери на търговски достъпни UV-абсорбиращи частици са SACHTLEBEN™ Hombitec RM 13 OF TN, от Sachtleben, ZANO™, цинков оксид от Umicore, NanoZ™ цинков оксид от Advanced Nanotechnology Limited и AdNano Zinc Oxid™ от Degussa.

Полимерните ленти, от които геоклетката се образува са получени чрез различни процеси. Като правило, процесът включва стапяне на полимерен състав, екструдиране на състава през екструдерна глава във вид на разтопен лист, оформяне и по избор текстуриране на получения лист, обработване на листа както е необходимо, за да се получат желаните свойства, нарязване на листа на ленти, и заваряване, пришиване, свързване, или занитване на ленти, образувани от листа, заедно в геоклетка. Първо, различните компоненти, такива като полимерните смоли и всякакви желани добавки се размесват в разтопено състояние, като правило в екструдер или смесител. Това може да бъде направено в, например, екструдер, такъв като двушнеков екструдер или едношнеков екструдер с достатъчно смесващи се елементи, което осигурява необходимото нагряване и деформиране с минимално разрушаване на полимера. Съставът се размесва в разтопено състояние така че всякакви добавки се диспергират напълно. Съставът след това се екструдира през глава, и се пресова между метални календри в листова форма. Илюстративни обработки, осигурявани след екструзионната глава, включват текстуриране на повърхността на листа, перфориране на листа, ориентиране (в едно направление или в две направления), облъчване с електронен сноп или рентгенови лъчи, и термично отгряване. В някои варианти на изпълнения, листът се нагрява, за да се увеличи кристалността и да се намалят вътрешните напрежения. В други варианти на изпълнения, листът се обработва, за да се индуцира омрежване в полимерната смола посредством електронен лъч, рентгенови лъчи, термообработка, и техни комбинации. Комбинациите от горните обработки също са предвидени.

Ленти могат да бъдат нарязани от получения лист и заварени, пришити, или свързани заедно, за да образуват геоклетка. Такива методи са известни в областта на техниката. Получената геоклетка е способна да запази твърдост при продължително циклично натоварване в продължение на големи периоди от време.

Геоклетките от настоящото разкритие са подходящи за приложения с поддържане на натоварвания, за които съществуващите понастоящем геоклетки не могат да бъдат използвани. По-конкретно, в настоящите геоклетки могат

2798 UI също да се използват насипни материали, които като правило не са подходящи за приложения с поддържане на натоварвания за основни слоеве на пътно покритие в основни грунтове и почвени платна.

По-конкретно, геоклетките от настоящото разкритие позволяват използването на материали за насипване, които преди не са били подходящи за използване в приложения с поддържане на натоварвания, такива като за основни слоеве на пътно покритие, и основни грунтове, поради тяхната недостатъчна твърдост и относително лошото съпротивление на умора (в зърнести материали, съпротивление на умора също е известно като модул на еластичност). Илюстративни зърнести материали за насипване, които могат сега да бъдат използвани, включват отпадъци от кариери (фината фракция, оставаща след сортиране на зърнести материали с добро качество), раздробен бетон, рециклиран асфалт, натрошени тухли, строителни отломки и строителни отпадъци, натрошено стъкло, пепел от електроцентрали, летлива пепел, въглищна пепел, шлака, съдържаща желязо, получена от доменна пещ, шлака от производството на цимент, стоманена шлака, и техни смеси.

Настоящото разкритие допълнително ще бъде илюстрирано в следващите неограничаващи работни примери, като се разбира, че тези примери са предназначени само за илюстриране и че разкритието не се предвижда да бъде ограничаващо за материалите, условията, параметрите на процесите и подобните, цитирани тук.

Примери

Някои геоклетки се получават и се изпитват за тяхната реакция напрежение-деформация, 5 DMA свойства и тяхното влияние на товароносимостта на зърнест материал.

Като правило, свойствата напрежение-деформация при опън се измерват чрез процедурата Izhar, описана по-горе.

Ю Натоварването при различни деформации се измерва или се превежда в нютони (N). Деформацията се измерва или се превежда в милиметра (mm). Напрежението се изчислява чрез разделяне на натоварването при конкретна деформация на първоначалното напречно сечение на лентата (първоначална ширина, умножена на първоначална дебелина, където дебелината е номиналното разстояние от крайна точка до крайна точка между горната повърхност и долната повърхност). Деформация (%) се изчислява чрез деление на конкретната деформация (mm) на първоначалната дължина (mm) и умножение по 100.

Сравнителен пример 1

Геоклетка, произведена от полиетилен с висока плътност (HDPE), търговскидостъпен от Presto Geosystems (Wisconsin, USA) се получава 3θ и нейните свойства се изпитват. Средната дебелина на стената на клетката е 1.5 mm и лентата иматекстура от ромбовидни вертикални клетки. Геоклетката не е перфорирана. Нейната реакция на напрежение-деформация съгласно процедурата Izhar е показана в Таблица 1.

Таблица 1

Напрежение (МРа)	7.874	10.499	12.336	13.386	13.911	14	14	14
Деформация (%)	2	4	6	8	10	12	14	16

При деформация около 8% и напрежение около 13.4 МРа, сравнителният пример претърпява сериозна пластична деформация и реално достига предела си на пълзене при около 8% деформация. С други думи, след премахване на напрежението, образецът не възстановява първоначалната си дължина, но остава по-дълъг за постоянно (постоянни остатъчни деформации). Това явление е нежелано за клетъчни ограничаващи системи за приложения с поддържане на натоварвания, особено за тези, подложени на много (10,000-1,000,000 и повече цикли по време на жизнения цикъл на продукта) и е причина за лошите експлоатационни характеристики на HDPE геоклетки, като издържащи натоварване за пътни покрития и железопътни линии.

Пример 1.

Лента HDPE се екструдира и се щампова, за да предостави текстура, подобна на сравнителен пример 1. Лентата има дебелина 1.7 mm, и след това се разтяга при температура 100°С (на повърхността на лентата) така, че дължината се

2798 UI увеличава c 50% и дебелината се намалява с 25%. Реакцията на напрежение-деформация на тази

HDPE лента се измерва съгласно процедурата Izhar и е показана в Таблица 2.

Таблица 2

Напрежение (МРа)	8	10.8	12.5	13.7	14.5	15.2	15.8	16.5	17.3
Деформация (%)	1.9	3.3	4.8	6	6.6	7.6	8.8	10.51	12

Лентата от пример 1 съхранява еластичната реакция на деформация при 12% деформация без достигане на предела на пълзене и без достигане на своята граница на пластичност и при напрежения, по-големи от 17 МРа. Възстановяването на началните размери, след отстраняване на натоварването, е близко до 100%.

Пример 2.

Състав от висококачествена полимерна сплав, съдържаща 12 wt % полиамид 12, 10 wt 10 % полибутилен терефталат, 5% полиетилен, с присадка от малеинов анхидрид за съвместимост (Bondyram® 5001 произведена от Polyram), и 73% HDPE се екструдира, за да образува текстуриран лист с 1.5 mm дебелина. Реакцията на напрежение-деформация на тази лента, образувана от състава се измерва съгласно процедурата Izhar и е показана в Таблица 3.

Таблица 3

Напрежение (МРа)	в	10.8	12.5	13.7	14.5	15.2	15.8	16.5	17.3
Деформация (%)	1.9	3.6	5.2	6.8	7.9	8.9	10	12	14

Лентата от Пример 2 съхранява еластичната реакция на деформация при 14% деформация и при напрежения, по-големи от 17 МРа, без достигане на своята граница на пластичност и при напрежения, по-големи от. Възстановяването на началните размери, след отстраняване на натоварването, е близко до 100%.

Фиг. 5 е графика, показваща резултатите от напрежението-деформация за Сравнителен Пример 1, Пример 1, и Пример 2. Допълнителна точка (0,0) се добавя за всеки резултат. Както може да се види, Пример 1 и Пример 2 нямат островръх предел на пълзене, и запазват увеличение на напрежението без предел на пълзене до 12-14% деформация при напрежения, по-големи от 17 МРа, докато сравнителният пример 1 достига предела си на пълзене при 8-10% деформация и напрежение около 14 МРа. Това се транслира в по-голям диапазон, в който се запазва еластична реакция. Фактът, че не се наблюдава граница на пълзене за Пример 1 и Пример 2 е важно, когато се очаква цикличното натоварване и способността да се връща към първоначалните размери (и по този начин максималното ограничение на засипване) да е критично.

Фиг. 6 е графика, показваща резултатите от напрежението-деформация за Сравнителен Пример 1 и полимерна лента от настоящото разкритие, която се характеризира с наличие на деформация най-много 1.9% при напрежение 8 МРа; деформация най-много 3.7% при напреже ние 10.8 МРа; деформация най-много 5.5% при напрежение 12.5 МРа; деформация най-много 7.5% при напрежение 13.7 МРа; деформация най-много 10% при напрежение 14.5 МРа; де формация най-много 11% при напрежение 15.2 МРа; деформация най-много 12.5% при напрежение 15.8 МРа; деформация най-много 14% при напрежение 16.5 МРа; и деформация най-много 17% при напрежение 17.3 МРа. Областта вляво от прекъснатата линия определя комбинациите напрежение-деформация съгласно настоящото разкритие.

Пример 3.

Две геоклетки се изпитват, за да демонстрират подобреното укрепване на зърнест материал и подобреното натоварване-товароносимост. Тези клетки са единични клетки, а не цяла геоклетка. Като контрола се използва една клетка, съответстваща на Сравнителен Пример 1. За 45 сравнение, клетката се прави от състав съгласно Пример 2, текстурира се, и има дебелина 1.5 mm.

Стените на всяка клетка са 10 cm високи, 33 cm между шевовете, релефни, неперфорирани, и имат дебелина 1.5 mm. Клетката се отваря така, 50 че нейният дълъг „радиус“ е около 260 mm, нейният къс радиус е около 185 mm. Кутия с пясък с 800 mm дължина и 800 mm ширина се напълва

2798 UI до 20 mm дълбочина c пясък. Разпределението на гранулометричния състав на пясъка е представен в Таблица 4.

Таблица 4

Отвор на мрежов филтър (mm)	0.25	0.5	0.75	1	2	4
Кумулативно преминаване %	10-20	35-55	50-70	60-80	80-90	90-100

Клетката се поставя на повърхността на пясъка и се напълва със същия пясък. Увеличената клетка има елиптична форма, около 260 mm по дългата ос и около 180 mm по късата ос. Допълнителен пясък се поставя в кутията с пясък, за да се огради клетката и да се закопае клетката така, че горен слой от 25 mm да покрие клетката. Пясъкът след това се уплътнява до 70% относителна плътност.

Бутало със 150 mm диаметър се поставя над центъра на клетката и натоварването се увеличава, за да осигури увеличение на налягането на 1 θ пясъчната повърхност с по 50 kPa (т.е. налягането се увеличава на всяка 1 min с 50 КРа). Измерва се преместването (проникването на буталото в изолирания пясък) и налягането (вертикално натоварване, разделено на площта на буталото).

Бутало се използва (1) само на пясък; (2) на клетка от Сравнителен Пример 1; и (3) на клетка от Пример 2. Резултатите са показани в Таблица 5.

Таблица 5

Вертикално натоварване (kPa)	100	150	200	250	300	350	400	450	500	550
Преместване само в пясък (mm)	1	2	3	>10	>15	>20	>20	>20	>20	>20
Преместване с клетка от Сравнителен Пример 1 (mm)	0.7	1.3	2	2.5	3	4	5	>10	>15	>20
Преместване с клетка от Пример 2 (mm)	0.6	1	1.1	1.7	2	2.5	2.9	4	5	7

Клетката от Пример 2 продължава да има добри експлоатационни качества за еластичност при налягания, по-големи от 400 kPa, докато клетката от Сравнителен Пример 1 не го прави. Вследствие на пълзенето на стената от HDPE, се наблюдава лошо ограничение в клетката от Сравнителен Пример 1. Границата на пълзене за Сравнителен Пример 1 се появява при вертикално налягане около 250 КРа, и ако се изчислява средното кръгово напрежение (среден диаметър на клетката е 225 mm) при това вертикално 4θ налягане, се получава стойност от около 13.5 МРа. Това число е в много добро съответствие със стойностите на границата на пълзене, определени чрез измервания на напрежениетодеформация при опън съгласно процедурата Izhar. Резултатите, показани там, имат силна 45 и значителна корелация между деформацията и съпротивлението на пълзене (способност да се носят кръгови напрежения, по-големи от 14 МРа) и способността да се носи голямо вертикално натоварване. Трябва да се отбележи, че това изпитване осигурява само единично нато варване, докато при практически приложения натоварването, което трябва да бъде понасяно е циклично. Като резултат, съпротивлението на пластична деформация е много важно и липсва при клетката от Сравнителен Пример 1.

Фиг. 7 е графика, показваща резултатите в Таблица 5. Разликата в съпротивлението на проникване (т.е. колко добре клетката поддържа вертикалното натоварване) е много ясна.

Пример 4.

Полимерна лента се получава съгласно Пример 2.

Като контрола, HDPE лента с 1.5 mm дебелина съгласно Сравнителен Пример 1 се осигурява.

Двете ленти след това се анализират чрез Динамичен Механичен Анализ (DMA) при честота 1 Hz съгласно ASTM 04065. Контролната HDPE лента се изпитва в температурен диапазон от около -150°С до около 91 °C. Контролната лента се нагрява с 5°C/min и се измерват силата, отместването, динамичния модул на еластичност, и tan delta. Полимерната лента от Пример 2 се изпитва в температурен диапазон от около -65 °C

2798 UI до около 120°С. Контролната лента се нагрява с 5°C/min и се измерват силата, отместването, динамичния модул на еластичност, и tan delta.

Фиг. 8 е графика на динамичния модул на еластичност (модул на еластичност) и Tan Delta в зависимост от температурата за контролната лента HDPE.

Фиг. 9 е графика на динамичния модул на еластичност (модул на еластичност) и Tan Delta в зависимост от температурата за полимерната лента от Пример 2.

Динамичният модул на еластичността на HDPE се понижава много по-бързо от динамичния модул на еластичността в Пример 2. Динамичният модул на еластичността за лентата от Пример 2 е почти три пъти по-висок от динамичния модул на еластичността за HDPE лента при 23°С. За да се получи същия динамичен модул на еластичност, какъвто има HDPE лента при 23 °C, лентата от Пример 2 трябва да бъде нагрята до почти 60°С, т.е. лентата от Пример 2 запазва своя динамичен модул на еластичност по-добре.

Tan Delta за HDPE лентата се увеличава експоненциално, започвайки от около 75°С, означавайки загуба на еластичност (т.е. материалът става твърде пластичен и не би съхранил достатъчна твърдост и еластичност), така че лентата е вискозна и пластична. Това е нежелателно, тъй като геоклетките могат да се нагряват даже когато се намират под земята (като в път). Tan Delta за лентата от Пример 2 съхранява свойствата си при температури до 100°С. Това свойство е желано, тъй като то осигурява допълнителен коефициент на безопасност. Тъй като експлоатационните характеристики при повишени температури е начин да се прогнозират дългосрочни експлоатационни характеристики при умерени температури (както са описани в Ю ASTM 6992), фактът, че HDPE започва да губи своята еластичност за секунди и по този начин своя потенциал да носи натоварване при около 75°С, осигурява известно разбиране относно неговото лошо съпротивление на пълзене и тен1 денция към пластична деформация. За разлика от HDPE, съставът съгласно настоящото разкритие, запазва своята еластичност (ниска Tan Delta) при много високи температури, за сметка на което се 2Q предполага, че тя има потенциала да съхранява своите свойства за много години и много цикли на натоварване.

Пример 5.

Три ленти се изпитват съгласно процедурата 25 PRS SIM, за да се определи тяхното дългосрочно проектно напрежение (LTDS). Като контрола, една HDPE лента се получава съгласно Сравнителен Пример 1. Първата изпитвана лента се 2Q получава съгласно Пример 2. Втората изпитвана лента се получава съгласно Пример 2, след това се ориентира при 115°С, за да се увеличи първоначалната й дължина с 40%. Резултатите са показани в Таблица 6 по-долу.

Таблица 6

Геоклетка	Сравнителен Пример 1	Пример 2	Ориентиран Пример 2
LTDS (МРа)	2.2	3	3

Както се вижда, както Пример 2, така и Ориентиран Пример 2 имат повишено LTDS в сравнение със Сравнителен Пример 1.

Въпреки че са описани конкретни варианти на изпълнения, алтернативи, модификации, вариации, подобрения и съществени еквиваленти, които са или могат да бъдат непредвидени в настоящата заявка, могат да възникнат в заявители или други специалисти в областта на техниката. Съответно, приложените претенции, както са подадени и както те могат да бъдат поправени, са предназначени да обхванат всички такива алтернативи, модификации, вариации, подобрения и съществени еквиваленти.

Claims (21)

1. Геоклетка, характеризираща се с това, че е образувана от множество полимерни ленти, като съседните ленти са свързани заедно с връзки, за да образуват медена пита, като множеството 45 ленти се простират в посока, перпендикулярна на повърхностите на лентите, при което поне една полимерна лента има динамичен модул на еластичност 500 МРа или повече при измерване в направление по дължина чрез Динамичен Механичен Анализ (DMA) съгласно ASTM 04065 при 23°С и при честота 1 Hz, където поне една полимерна лента е направена от полипропиленов

2798 UI полимер, полиетиленов полимер или полимерен състав.

2. Геоклетка съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че поне една полимерна лента има динамичен модул на еластичност 700 МРа или повече.

3. Геоклетка съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че поне една полимерна лента има динамичен модул на еластичност 1000 МРа или повече.

4. Геоклетка съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че поне една полимерна лента има напрежение при 12% деформация 14.5 МРа или повече, когато се измерва съгласно процедура Izhar при 23°С.

5. Геоклетка съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че поне една полимерна лента има напрежение при 12% деформация 16 МРа или повече, когато се измерва съгласно процедура Izhar при 23°С.

6. Геоклетка съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че поне една полимерна лента има напрежение при 12% деформация 18 МРа или повече, когато се измерва съгласно процедура Izhar при 23°С.

7. Геоклетка съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че поне една полимерна лента има коефициент на термично разширение 120 х 10’⁶/°С или по-малко при 25°С съгласно ASTM 0696.

8. Геоклетка, образувана от множество полимерни ленти, съседните ленти са свързани заедно с връзки, за да образуват медена пита, като множеството ленти се простират в посока, перпендикулярна на повърхностите на лентите, поне една полимерна лента, имаща динамичен модул на еластичност 150 МРа или повече при измерване в направление по дължина чрез Динамичен Механичен Анализ (DMA) съгласно ASTM 04065 при 63°С и при честота 1 Hz, където поне една полимерна лента е направена от полипропиленов полимер, полиетиленов полимер или полимерен състав.

9. Геоклетка съгласно претенция 8, характеризираща се с това, че поне една полимерна лента има динамичен модул на еластичност 250 МРа или повече.

10. Геоклетка съгласно претенция 8, характеризираща се с това, че поне една полимерна лента има динамичен модул на еластичност 400

МРа или повече.

11. Геоклетка съгласно претенция 8, характеризираща се с това, че поне една полимерна лента има напрежение при 12% деформация 14.5 МРа или повече, когато се измерва съгласно процедура Izhar при 23 °C.

12. Геоклетка съгласно претенция 8, характеризираща се с това, че поне една полимерна лента има напрежение при 12% деформация 16 МРа или повече, когато се измерва съгласно процедура Izhar при 23°С.

13. Геоклетка съгласно претенция 8, характеризираща се с това, че поне една полимерна лента има напрежение при 12% деформация 18 МРа или повече, когато се измерва съгласно процедура Izhar при 23°С.

14. Геоклетка съгласно претенция 8, характеризираща се с това, че поне една полимерна лента има коефициент на термично разширение 120 х 10 ⁶/°С или по-малко при 25°С съгласно ASTM 0696.

15. Геоклетка, образувана от множество полимерни ленти, съседните ленти са свързани заедно с връзки, за да образуват медена пита като множеството ленти се простират в посока, перпендикулярна на повърхностите на лентите, поне една полимерна лента, имаща дългосрочно проектно напрежение 2.6 МРа или повече, когато се измерва съгласно PRS SIM процедура, където поне една полимерна лента е направена от полипропиленов полимер, полиетиленов полимер или полимерен състав.

16. Геоклетка съгласно претенция 15, характеризираща се с това, че поне една полимерна лента има дългосрочно проектно напрежение 3 МРа или повече, когато се измерва съгласно PRS SIM процедура.

17. Геоклетка съгласно претенция 15, характеризираща се с това, че поне една полимерна лента има дългосрочно проектно напрежение 4 МРа или повече, когато се измерва съгласно PRS S1M процедура.

18. Геоклетка съгласно претенция 15, характеризираща се с това, че поне една полимерна лента има напрежение при 12% деформация 14.5 МРа или повече, когато се измерва съгласно процедура Izhar при 23°С.

19. Геоклетка съгласно претенция 15, характеризираща се с това, че поне една полимерна лента има напрежение при 12% деформация

2798 UI

16 MPa или повече, когато се измерва съгласно процедура Izhar при 23°С.

20. Геоклетка съгласно претенция 15, характеризираща се с това, че поне една полимерна лента има напрежение при 12% деформация 18 МРа или повече, когато се измерва съгласно процедура Izhar при 23°С.

21. Геоклетка съгласно претенция 15, характеризираща се с това, че поне една полимерна лента има коефициент на термично разширение 120 х 10'⁶/°С или по-малко при 25°С съгласно ASTM 0696.