CN215888183U - 一种高性能四向格栅土工布复合材料 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高性能四向格栅土工布复合材料，包括至少两层土工布，以及至少一层土工格栅，所述土工格栅和土工布沿竖直方向依次交错叠加。本实用新型通过土工格栅配合的设置，起到增强土工布的作用；通过土工布的设置，增强土工格栅的过滤及阻隔的作用，通过土工格栅与土工布配合的设置，形成强度高，过滤和阻隔作用强的覆布；通过两层土工布的设置，避免提土工布过多，影响正常的额过滤和阻隔，同时土工布具有拉伸强度高，延伸率低特点；通过第一节点位于矩形单元四边的中点处的设置，使得矩形单元四边的横向条棒和纵向条棒受力均衡，起到平衡受力且很好地传递和分散荷载，增强格栅的强度，不易损坏。

Description

一种高性能四向格栅土工布复合材料

技术领域

本实用新型涉及建筑领域，尤其涉及到覆布技术领域，具体是指一种高性能四向格栅土工布复合材料。

背景技术

土木工程中，格栅或地栅作为加筋或加固材料或者格栅或地栅作为保护和隔离材料用于建筑工程中。

目前使用的土工布一般采用涤纶纤维、尼龙网丝或聚乙烯网相复合的方式 制配成复合土工布，由于其抗拉强度较低，加至延伸率较高，所以很难满足高 标准道路工程的要求。我国专利，专利号为：“ZL 92229852”名称为“加筋无 纺土工布”公开了一种在两层涤纶纤维的中间夹有一层尼龙网纱制成的基布经针刺缠结成的加筋无纺土工布，该专利虽然在降低成本、减轻重量上起到了积极的作用，但由于其采用的材料具有较大的延伸率，所以也很难满足高标准道路工程建设的要求。另一专利，专利号为：“ZL 00220607.2”名称为“复合玻纤土工布”公开了一种玻纤复合土工布，其主要特征为该玻纤复合土工布由土工布、增强网格和绞线组成，该土工布虽然抗拉强度有所提高，但由于采用绞线固定，在施工中绞线容易断裂，使增强网格在施工中发生错位，从而影响复合土工布的整体性能。

现在国际上应用于土木工程建设中作为加筋加固材料的塑料网状结构材料有多种，比如，通过挤出热塑性塑料直接成型的网状材料，一般抗拉强度较低，且伸长率较大，很难满足工程需求；塑料板材经过冲出整排的方形或矩形的孔，其孔的形状可以是多种形式，如圆形、椭圆形、方形、矩形等，经过纵向、横向拉伸，从而得到方形、矩形孔形状的拉伸网状材料，这种材料具有了整体性好、强度高而伸长率低的效果，较大程度的满足了工程对整体强度的要求；但是，在工程应用中发现，实际荷载往往不只是纵横向施压，而上述所述各类网状材料往往只能提供纵横两个方向的加强和支撑，对于来自于斜向的荷载的支撑就会表现出极大的弱点，使得格栅强度不高，无法很好的实现格栅的隔离和保护作用。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的不足，提供一种高性能四向格栅土工布复合材料，强度高，增强过滤和阻隔。

本实用新型是通过如下技术方案实现的，一种高性能四向格栅土工布复合材料，包括至少两层土工布，以及位于两层土工布之间的土工格栅，所述土工格栅和土工布沿竖直方向依次交错固结叠加。

本实用新型通过土工格栅配合的设置，起到增强土工布的作用；通过土工布的设置，增强土工格栅的过滤及阻隔的作用，通过土工格栅与土工布配合的设置，形成强度高，过滤和阻隔作用强的覆布。

作为优选，所述土工布设有两层，所述土工格栅设有一层。本优选方案通过两层土工布的设置，避免提土工布过多，影响正常的过滤和阻隔，同时土工布具有拉伸强度高，延伸率低特点。

作为优选，所述土工布设有两层，所述土工格栅设有两层。

本优选方案使复合材料的顶层或底层为土工格栅，顶层或底层的土工格栅与土工布之间形成凹槽，从而便于增强复合材料与建筑材料的结合强度。

作为优选，所述土工布设有两层，所述土工格栅设有三层。

本优选方案通过使复合材料的顶层和底层均为土工格栅，顶层和底层的土工格栅与土工布之间形成凹槽，从而便于增强复合材料与建筑材料的结合强度。

作为优选，相邻两个土工格栅的纵向棒条在竖直方向的投影上不重合，相邻两个土工格栅的横向棒条在竖直方向的投影上也不重合。本优选方案的设置，便于实现复合材料的强度均匀。

作为优选，所述土工格栅包括四向格栅，相邻的两个土工格栅在竖直方向的投影上，相邻两个纵向棒条之间的横向距离相同，相邻两个横向棒条之间的纵向距离相同。

本优选方案的设置，进一步实现实现复合材料的强度均匀设置。

作为优选，所述遮土工布与土工格栅焊接连接。本优选方案便于增强土工格栅和土工布的生产。

作为优选，所述土工格栅包括横向条棒和纵向条棒，所述的横向条棒和纵向条棒交错形成沿横向以及纵向排列的矩形单元，所述的每个最小矩形单元的四边上均设有第一节点，位于同一最小矩形单元内的第一节点通过斜向条棒首尾依次连接形成平行四边形，位于相邻两个最小矩形单元中的公共横向条棒或公共纵向条棒上的第一节点位置相同，所述的第一节点位于最小矩形单元的四边中点上。

本优选方案中，各矩形单元排列整齐形成具有一定长度的土工格栅，便于制作，加工方便，通过最小矩形单元每边的第一节点上斜向条棒首尾连接形成的平行四边形结构使得格栅可以承受水平方向±45°及竖直方向±45°方向的拉伸与支撑，在填料有水平滑移倾向时，斜向条棒与第一节点产生垂直方向的阻力、以及平面摩擦力，从而增加格栅和填料之间的摩阻力和阻力，抵消使格栅脱出的拉拔力，使格栅更不容易脱出。

通过第一节点位于最小矩形单元的四边中点上的设置，第一节点位于最小矩形单元四边的中点处使得最小矩形单元四边的横向条棒和纵向条棒受力均衡，起到平衡受力且很好地传递和分散荷载，增强格栅的强度，不易损坏。

作为优选，所述的横向条棒与纵向条棒的连接处交错形成第二节点，所述的第一节点的厚度不大于第二节点的厚度。

本优选方案的设置，由于第一节点和第二节点的大小厚度不同，摩阻力不同，在填料有滑移或沉降倾向时，格栅出现受力不均衡的状况，从而抵消一部分微小变形，增加格栅整体的稳定性

作为优选，所述的矩形单元为正方形，所述的平行四边形为菱形。

本实用新型的有益效果为：通过土工格栅配合的设置，起到增强土工布的作用；通过土工布的设置，增强土工格栅的过滤及阻隔的作用，通过土工格栅与土工布配合的设置，形成强度高，过滤和阻隔作用强的复合材料；通过两层土工布的设置，避免提土工布过多，影响正常的额过滤和阻隔，同时土工布具有拉伸强度高，延伸率低特点；通过第一节点位于最小矩形单元四边的中点处的设置，使得最小矩形单元四边的横向条棒和纵向条棒受力均衡，起到平衡受力且很好地传递和分散荷载，增强格栅的强度，不易损坏。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型的热塑性塑料板材未拉伸前的结构示意图；

图3为图2的热塑性塑料板材在拉伸后形成的土工格栅的结构示意图；

图4为第二种制作方法采用第一种制作方法时热塑性塑料板材未拉伸前的结构示意图；

图5为图4的热塑性塑料板材在拉伸后形成的土工格栅的结构示意图；

图6为采用第二种制作方法时热塑性塑料板材在拉伸后形成的土工格栅；

图7为实施例2复合材料部分主视透视示意图；

图8为实施例3复合材料部分主视透视示意图；

图9为实施例2和实施例3中，相邻两个土工格栅部分最小矩形单元竖直方向投影示意图；

图中所示：

1、横向条棒，2、纵向条棒，3、矩形单元，4、第二节点，5、第一节点，6、斜向条棒，7、孔阵列单元，8、大圆孔，9、小圆孔，10、土工布，11、土工格栅。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

实施例1：

参照附图1-6，本实用新型一种高性能四向格栅土工布复合材料，包括两层土工布，以及一层土工格栅，土工格栅位于相邻两层遮土工布之间，且土工布与土工格栅焊接连接，焊接连接是指对土工格栅的表面进行加热使土工格栅的表面融化，融化后的土工格栅与土工布进行压合，土工格栅为四向格栅。

四向格栅，包括横向条棒1和纵向条棒2，所述的横向条棒1和纵向条棒2交错形成沿横向以及纵向排列的最小的矩形单元3。

本四向格栅，优选是经过拉伸制得，当然作为极端情况，也可经过注塑、甚至经编符合其他工艺后得到。

需要指出的是：横向条棒1和纵向条棒2中提到的横向和纵向是指两个条棒是垂直关系，并不限定与产品的延伸方向的位置关系，优选与产延伸方向一致，但可以根据需要做成与本附图2存在一定倾斜角度的产品，同样的，上述提到的交错形成，优选将热塑性塑料板材经过冲圆孔后一体化拉伸后形成的结构，当然也可以包括其他变劣的形式，比如后期的焊接、注塑等。

所述的每个最小的矩形单元3的四边上均设有第一节点5，位于同一最小的矩形单元3内的第一节点5通过斜向条棒6首尾依次连接形成平行四边形，位于相邻两个最小的矩形单元3中的公共横向条棒或公共纵向条棒上的第一节点5位置相同。

需要指出的是：相邻的两个矩形单元是指横纵向左右上下相邻，而非斜向相邻。位于同一最小的矩形单元3内的第一节点5通过斜向条棒6首尾依次连接形成平行四边形，优选为菱形。

第一节点5优选位于最小的矩形单元3的四边中点上，此时上述的平行四边形变为菱形，使得最小的矩形单元3四边的横向条棒1和纵向条棒2受力均衡，起到平衡受力且很好地传递和分散荷载，增强格栅的强度，不易损坏。

当然为了与上述的方案区分，第一节点5可以位于矩形单元3四边的任一相同位置，比如调整下述孔阵列，使其小孔与大孔之间的距离略作改变拉伸制得。

所述的横向条棒1与纵向条棒2的连接处交错形成第二节点4，所述的第一节点5的厚度不大于第二节点4的厚度。

上述提到的横向条棒1、纵向条棒2及斜向条棒6优选为通过热塑性塑料板材冲孔后拉伸形成，当然也可为模具铸造得到。

所述的最小的矩形单元3可以为正方形，长方形等形状，作为本实用新型的一种实施方式，最小的矩形单元3采用正方形，四向格栅内部的斜向条棒的配置较为规则，便于制作。

一种四向格栅的制作方法，在制作方法一中，包括以下步骤：

（1）将热塑性塑料板材经过冲孔得到沿横向、纵向排列的孔阵列，所述的孔阵列包括至少一个孔阵列单元，所述的每个孔阵列单元包括四个大孔和四个小孔，四个大孔的中心分别位于大矩形四个顶点上，四个小孔的中心分别位于小矩形四个顶点上，小矩形位于大矩形内且小矩形的边与大矩形的边对应平行，相邻的两个孔阵列单元共用两个大孔；

（2）对步骤（1）冲孔后的热塑性塑料板材进行纵向拉伸和横向拉伸，或纵向横向同时同步拉伸，得到四向格栅。

步骤（1）中所述的冲孔是指冲圆形孔、椭圆形孔、三角形孔、矩形孔、菱形孔或多边形孔中的一种，优选的冲孔为冲圆孔，所述的大孔为大圆孔8，所述的小孔为小圆孔9。

作为本实用新型的实施例1，步骤（1）中四个大孔的中心分别位于矩形四个顶点上，这里的矩形选取正方形，经步骤（1）冲圆孔后，上述的四个大圆孔8的圆心分别位于正方形的四个顶点，所述的小圆孔9直径为d，大圆孔8的直径为D且D=（1.5-2）d。

在单个孔阵列单元中，所述的大矩形为大正方形，小矩形为小正方形，大正方形的边长即位于大正方形四个顶点上相邻的两个大圆孔的圆心距A，小正方形的边长即位于小正方形四个顶点上相邻的两个小圆孔中心的圆心距a且a=（1.5-3）d；纵向方向相邻两个孔阵列单元中，相邻的两个小圆孔中心的纵向距离为e 且e＝A－D，横向方向相邻两个孔阵列单元中的一个共用大圆孔中心与一侧小圆孔中心的横向距离为c且c＝⅓A。按照此孔阵列冲孔后的得到热塑性塑料板材进行纵向拉伸和横向拉伸后得到的四向格栅为图2所示的正方形四向格栅。

在制作方法二中，步骤（1）中四个大孔的中心分别位于矩形四个顶点上，经步骤（1）冲圆孔后，上述的四个大圆孔8的圆心分别位于矩形的四个顶点，所述的小圆孔9直径为d，大圆孔8的直径为D且D=（1.5-2）d。

在所述的孔阵列单元中，大矩形的边长即位于大矩形四个顶点上相邻的两个大圆孔的圆心距A，小矩形的边长即位于小矩形四个顶点上相邻的两个小圆孔中心的圆心距a且a=（1.5-3）d；纵向方向相邻两个孔阵列单元中，相邻的两个小圆孔中心的纵向距离为e 且e＝A－D，横向方向相邻两个孔阵列单元中的一个共用大圆孔中心与一侧小圆孔中心的横向距离为c且c＝⅓A。本实施例的第一种实施方式，即A＞B时，按照此孔阵列冲孔后的得到热塑性塑料板材进行纵向拉伸和横向拉伸后得到的四向格栅为图4所示的矩形四向格栅；同理本实施例的第一种实施方式，A＜B时，得到热塑性塑料板材进行纵向拉伸和横向拉伸后得到的四向格栅为图5所示的矩形四向格栅。

实施例2：

本实施例与实施例1的不同之处在于：一种高性能四向格栅土工布复合材料，包括两层土工布，以及两层土工格栅，沿竖直方向依次为：土工格栅、土工布、土工格栅、土工布，土工布与土工格栅黏贴连接，土工格栅为四向格栅。

在竖直方向的投影上，两个土工格栅的纵向棒条不重合，即间隔设置，两个土工格栅的横向棒条不重合，即间隔设置，相邻两个纵向棒条之间的横向距离相同，相邻两个横向棒条之间的纵向距离相同。

实施例3：

本实施例与实施例1的不同之处在于：一种高性能四向格栅土工布复合材料，包括两层土工布，以及两层土工格栅，沿竖直方向依次为：第一土工格栅、土工布、第二土工格栅、土工布、第三土工格栅，土工布与土工格栅焊接连接，第一土工格栅、第二土工格栅、第三土工格栅为同一种土工格栅，土工格栅为四向格栅。

在竖直方向的投影上，第一土工格栅的纵向棒条和第二土工格栅的纵向棒条不重合，即间隔设置，位于最上方的土工格栅的纵向棒条和位于中间的土工格栅的横向棒条不重合，即间隔设置，第一土工格栅的纵向棒条到与其相邻的两个第二土工格栅的纵向棒条的距离相同，即投影上相邻两个纵向棒条之间的横向距离相同，第一土工格栅的横向棒条到与其相邻的两个第二土工格栅的横向棒条的距离相同，即投影上相邻两个横向棒条之间的纵向距离相同；

第二土工格栅的纵向棒条和第三土工格栅的纵向棒条不重合，即间隔设置，位于第三土工格栅的纵向棒条和第二土工格栅的横向棒条不重合，即间隔设置，第三土工格栅的纵向棒条到与其相邻的两个第二土工格栅的纵向棒条的距离相同，即投影上相邻两个纵向棒条之间的横向距离相同，第三土工格栅的横向棒条到与其相邻的两个第二土工格栅的横向棒条的距离相同，即投影上相邻两个横向棒条之间的纵向距离相同；

第一土工格栅和第三土工格栅在沿竖直方向的投影上重合。

本实用新型所描述的孔阵列的板材经过纵向、横向拉伸形成的网状结构材料，或者类似于本实用新型描述的上述网状结构材料，由于纵向和横向的拉伸倍率不同而有所差异；对于一定几何形状的孔及其孔的大小和阵列来讲，纵向和横向的孔间距变化，也会相应影响网状多向结构材料的最终形状。所以，本实用新型所述的网状结构材料包括但不限于本实用新型所阐明的孔型及阵列所对应的塑料拉伸网状结构材料。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本实用新型的技术方案并非是对本实用新型的限制，参照优选的实施方式对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本实用新型的宗旨，也应属于本实用新型的权利要求保护范围。

Claims (8)

1.一种高性能四向格栅土工布复合材料，其特征在于：包括至少两层土工布，以及位于两层土工布之间的土工格栅，所述土工格栅和土工布沿竖直方向依次交错固结叠加，所述土工格栅包括四向格栅，相邻两个土工格栅的纵向条棒在竖直方向的投影上不重合，相邻两个土工格栅的横向条棒在竖直方向的投影上也不重合。

2.根据权利要求1 所述的高性能四向格栅土工布复合材料，其特征在于：所述土工布设有两层，所述土工格栅设有两层。

3.根据权利要求1 所述的高性能四向格栅土工布复合材料，其特征在于：所述土工布设有两层，所述土工格栅设有三层。

4.根据权利要求1所述的高性能四向格栅土工布复合材料，其特征在于：相邻的两个土工格栅在竖直方向的投影上，相邻两个纵向条棒之间的横向距离相同，相邻两个横向条棒之间的纵向距离相同。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的高性能四向格栅土工布复合材料，其特征在于：所述土工布与土工格栅焊接连接。

6.根据权利要求1 所述的高性能四向格栅土工布复合材料，其特征在于：所述土工格栅包括横向条棒和纵向条棒，所述的横向条棒和纵向条棒交错形成沿横向以及纵向排列的矩形单元，每个最小矩形单元的四边上均设有第一节点，位于同一最小矩形单元内的第一节点通过斜向条棒首尾依次连接形成平行四边形，位于相邻两个最小矩形单元中的公共横向条棒或公共纵向条棒上的第一节点位置相同，所述的第一节点位于最小矩形单元的四边中点上。

7.根据权利要求6所述的高性能四向格栅土工布复合材料，其特征在于：所述的横向条棒与纵向条棒的连接处交错形成第二节点，所述的第一节点的厚度不大于第二节点的厚度。

8.根据权利要求6所述的高性能四向格栅土工布复合材料，其特征在于：最小的矩形单元为正方形，所述的平行四边形为菱形。

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