DE112021001741T5

DE112021001741T5 - Multiaxiales integrales geogitter und verfahren zu seiner herstellung und verwendung

Info

Publication number: DE112021001741T5
Application number: DE112021001741.1T
Authority: DE
Inventors: Andrew Curson; Tom-Ross JENKINS; Andrew Edward WALLER; Daniel John GALLAGHER; Daniel Mark BAKER; Manoj Kumar Tyagi; Joseph Cavanaugh
Original assignee: Tensar International Corp
Current assignee: Tensar International Corp
Priority date: 2020-06-24
Filing date: 2021-06-24
Publication date: 2023-04-27
Also published as: CN115135493A; JP2023531890A; BR112022026474A2; PE20231146A1; MX2022016088A; US20230013595A1; US20230278277A1; GB202216074D0; CO2022018483A2; EP4126531A1; WO2021262958A1; ECSP22096942A; GB2611889B; KR20230027268A; DE212021000339U1; CL2022003687A1; CR20220677A; CA3183876A1; GB2611889A; US11548206B2

Abstract

Ein multiaxiales, integrales Monoschicht-Geogitter, das zur Stabilisierung von Bodenaggregat geeignet ist, weist mehrere miteinander verbundene, orientierte Stränge und teilweise orientierte Verbindungsstellen, die ein sich wiederholendes Muster von äußeren Sechsecken mit einer Reihe von Öffnungen darin bilden. Orientierte Rippen, die sich von jedem der äußeren Sechsecke nach innen erstrecken, tragen und umgeben ein kleineres inneres Sechseck mit orientierten Strängen und bilden so mehrere trapezförmige Öffnungen und eine einzelne sechseckige Öffnung. Die orientierten Stränge und teilweise orientierten Verbindungsstellen der äußeren Sechsecke bilden mehrere lineare starke Achsenstränge, die sich kontinuierlich über das gesamte Geogitter erstrecken und zusätzliche dreieckige Öffnungen bilden. Das Geogitter enthält somit drei verschiedene sich wiederholende geometrische Formen. Die inneren Sechsecke können sich bevorzugt auch außerhalb der Ebene des Geogitters auf und ab bewegen. Das multiaxiale integrale Geogitter bietet somit eine Geometrie, die eine größere Vielfalt und Qualität von Bodenaggregaten besser erfassen, eingrenzen und stabilisieren kann.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 24. Juni 2020 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 63/043,627 , der am 26. Februar 2021 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 63/154,209 und der am 26. Februar 2021 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 63/154,588 .
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein auf integrale Geogitter und andere orientierte Gitter, die zur strukturellen oder baulichen Verstärkung und Stabilisierung sowie für andere geotechnische Zwecke verwendet werden. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf integrale Geogitter mit einer multiaxialen Monoschicht-Gittergeometrie mit einer verbesserten Fähigkeit, eine(n) größere(n) Vielfalt und Qualitätsspannen von Bodenaggregaten zu erfassen, einzugrenzen und zu stabilisieren, sowie mit anderen wünschenswerten Eigenschaften wie hierin offenbart, die in Kombination eine verbesserte Leistung, größere wirtschaftliche Vorteile und verbesserte Umweltvorteile liefern.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner das Verfahren zur Herstellung solcher multiaxialer integraler Geogitter.
Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung auf die Verwendung solcher multiaxialer integraler Geogitter zur Boden- und Partikelverstärkung und - stabilisierung sowie auf Verfahren für eine solche Verstärkung und Stabilisierung.
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung soll der Begriff „integrales Geogitter“ integrale Geogitter und andere integrale Gitterstrukturen einschließen, die durch Orientieren, d.h. Strecken, eines polymeren Ausgangsmaterials in Form einer Folie oder einer folienartigen Form mit einer erforderlichen Dicke und mit darin vorgesehenen Löchern oder Vertiefungen hergestellt werden.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Polymere integrale Gitterstrukturen mit Maschenöffnungen, die durch verschiedene geometrische Muster von im Wesentlichen parallelen, orientierten Strängen und dazwischen liegenden Verbindungsstellen definiert sind, wie z.B. integrale Geogitter, werden seit über 35 Jahren hergestellt. Solche Gitter werden durch Extrudieren und Formen einer einstückig gegossenen Ausgangsfolie mit einem definierten Muster von Löchern oder Vertiefungen und anschließendes kontrolliertes uni- oder biaxiales Strecken und Orientieren in hochorientierte Stränge und teilweise orientierte Verbindungsstellen der Folie, die durch die von den Löchern oder Vertiefungen gebildeten Maschenöffnungen definiert sind, hergestellt. Durch ein solches Strecken und Orientieren der Folie in einer uni- oder biaxialen Richtung werden Zugfestigkeit und Modul der Stränge in den entsprechenden Strangrichtungen entwickelt. Es ist auch bekannt, dass nicht nur die Strangfestigkeit, sondern auch die Festigkeit der Verbindungsstellen für die Leistung dieser Gitterstrukturen von Bedeutung ist. Diese integral orientierten Polymergitterstrukturen können zur Rückhaltung oder Stabilisierung von partikelförmigem Material in jeder geeigneten Form, wie Boden, Erde, Sand, Ton, Kies usw., und an jeder geeigneten Stelle, wie z.B. an der Seite einer Straße oder eines/r anderen Einschnitts oder Böschung, unter einer Straßenoberfläche, einer Landebahnoberfläche usw., verwendet werden.
Es wurde mit verschiedenen Formen und Mustern von Löchern experimentiert, um ein besseres Festigkeits-Gewicht-Verhältnisniveau oder eine höhere Verarbeitungsgeschwindigkeit während des Herstellungsprozesses zu erreichen. Die Orientierung erfolgt unter regulierten Temperaturen und Dehnungsgeschwindigkeiten. Zu den Variablen in diesem Prozess gehören das Streckverhältnis, das Molekulargewicht, die Molekulargewichtsverteilung und der Grad der Verzweigung oder Vernetzung des Polymers.
Herstellung und Verwendung solcher integraler Geogitter und anderer integraler Gitterstrukturen können mit bekannten Techniken erfolgen. Wie in den US-Patenten Nr. 4.374.798 von Mercer, Nr. 4.590.029 von Mercer, Nr. 4.743.486 von Mercer und Martin, Nr. 4.756.946 von Mercer und Nr. 5.419.659 von Mercer ausführlich beschrieben, wird ein polymeres Ausgangsfolienmaterial zuerst extrudiert und dann gestanzt, um das erforderliche definierte Muster von Löchern oder Vertiefungen zu bilden. Das integrale Geogitter wird dann durch das erforderliche Strecken und Orientieren des gestanzten Folienmaterials geformt.
Solche integralen Geogitter, sowohl uniaxiale integrale Geogitter als auch biaxiale integrale Geogitter (zusammen „integrale Geogitter“ oder separat „uniaxiale integrale Geogitter“ oder „biaxiale integrale Geogitter“), wurden von dem oben erwähnten Mercer in den späten 1970er Jahren erfunden und waren in den letzten 35 Jahren ein enormer kommerzieller Erfolg, der die Technologie der Verstärkung von Böden, Straßenunterbau und anderen Tiefbaukonstruktionen aus körnigen Bodenaggregaten oder partikelförmigen Materialien völlig revolutionierte.
Mercer entdeckte, dass ausgehend von einer relativ dicken, im Wesentlichen uniplanaren Polymerausgangsfolie, bevorzugt mit einer Dicke in der Größenordnung von 1,5 mm (ca. 0,06 Zoll) bis 4,0 mm (ca. 0,16 Zoll), mit einem Muster von Löchern oder Vertiefungen, deren Zentren auf einem fiktiven, im Wesentlichen quadratischen oder rechteckigen Gitter aus Reihen und Spalten liegen, durch unilaterales oder bilaterales Strecken der Ausgangsfolie, so dass die Orientierung der Stränge in die Verbindungsstellen hineinreicht, ein völlig neues, im Wesentlichen uniplanares integrales Geogitter gebildet werden kann. Wie von Mercer beschrieben, bedeutet „uniplanar“, dass alle Zonen des folienähnlichen Materials allgemein symmetrisch zur Mittelebene des folienähnlichen Materials sind. Die Geogitter von Mercer erfüllten Bedürfnisse in Bezug auf ihren Einsatz im Bauwesen und in der Geotechnik, wo Stränge in einer oder zwei Richtungen und mit hoher Festigkeit und Steifigkeit sowie Verbindungsstellen mit hoher Integrität und Steifigkeit erforderlich sind, damit das Geogitter robust und für den Einsatz im Bauwesen und in der Geotechnik geeignet ist und damit die Boden- und Bodenaggregatpartikel in die Stränge und Verbindungsstellen fallen und von ihnen eingegrenzt werden können.
In den US-Patenten Nr. 3,252,181 , 3,317,951 , 3,496,965 , 4,470,942 , 4,808,358 und 5,053,264 wird das Ausgangsmaterial mit dem erforderlichen Muster von Löchern oder Vertiefungen in Verbindung mit einer zylindrischen Polymerextrusion geformt, und es wird im Wesentlichen Uniplanarität erreicht, indem die Extrusion über einen expandierenden Dorn geführt wird. Der expandierte Zylinder wird dann in Längsrichtung geschlitzt, um eine flache, im Wesentlichen uniplane Ausgangsfolie zu erhalten.
Ein weiteres integriertes Geogitter wird im US-Patent Nr. 7.001.112 von Walsh (im Folgenden „Walsh-Patent '112“) beschrieben, das an Tensar International Limited, ein zugehörige s Unternehmen der Zessionarin der vorliegenden Patentanmeldung, Tensar International Corporation, Inc. (im Folgenden „Tensar“) aus Atlanta, Georgia, übertragen wurde. Das Walsh-Patent '112 offenbart orientierte integrale Polymergeogitter, einschließlich eines biaxial gestreckten integralen Geogitters, bei dem orientierte Stränge dreieckige Maschenöffnungen mit einer teilweise orientierten Verbindungsstelle an jeder Ecke bilden und sechs hochorientierte Stränge an jeder Verbindungsstelle zusammentreffen (im Folgenden zuweilen als „triaxiales integrales Geogitter“ bezeichnet). Die triaxialen integralen Geogitter des Walsh-Patents '112 wurden von Tensar mit großem Erfolg vermarktet. Die Geogitter des Walsh-Patents '112 erfüllten den Bedarf, den Stand der Technik von Mercer durch Hinzufügen von Strängen in mehr als zwei Richtungen und mit hoher Festigkeit und Steifigkeit sowie Verbindungsstellen mit hoher Integrität und Steifigkeit, um die beim Gebrauch auftretenden Belastungen besser zu verteilen und ihnen zu widerstehen, und Verwenden von dreieckigen Öffnungen zu verbessern, um die Fähigkeit des Geogitters zu verbessern, den/das mit dem Geogitter installierte(n) Boden oder Bodenaggregat einzugrenzen und zu lagern.
In jüngerer Zeit wurden verbesserte integrale Geogitter in den US-Patenten Nr. 9.556.580 von Walsh, 10.024.002 von Walsh und 10.501.896 von Walsh offenbart, die alle an Tensar Technologies Limited, ein weiteres zugehörige s Unternehmen der Zessionarin der vorliegenden Patentanmeldung, übertragen wurden. Die vorgenannten US-Patente Nr. 9.556.580 , 10.024.002 und 10.501.896 von Walsh offenbaren ein integrales Geogitter mit einem dem Fachmann als hohes Seitenverhältnis bekannten Verhältnis, d.h. ein Verhältnis der Dicke oder Höhe des Strangquerschnitts zur Breite des Strangquerschnitts, das größer als 1,0 ist. Im Folgenden werden diese Patente als ‚High Aspect Ratio‘-Patente oder Walsh-HAR-Patent(e) bezeichnet. Die Geogitter mit hohem Seitenverhältnis der Walsh-HAR-Patente wurden auch von Tensar mit großem Erfolg vermarktet.
Die Walsh-HAR-Patente lehren, dass ein multiaxiales Geogitter mit einem angemessenen Öffnungssteifigkeitsmodul (ASM) und Rippen- oder Strangquerschnitten mit einem hohen Seitenverhältnis eine verbesserte Leistung bietet, wenn das Geogitter als Verstärkungs- oder Stabilisierungskomponente in einem Tiefbauwerk, z.B. einer Straße oder einem Gleis, verwendet wird, bei dem eine oder mehrere Geogitterschichten sowohl zur Verbesserung des Untergrunds als auch zur Verstärkung der Tragschicht eingesetzt werden. Diese Lehre der Walsh-HAR-Patente ersetzt die Lehre des Standes der Technik, dass ein maximaler Öffnungsstabilitätsmodul wünschenswert ist.
Die Walsh-HAR-Patente zeigen, dass bei herkömmlichen multiaxialen Geogittern die Beziehung zwischen dem Rippenseitenverhältnis und dem Befahrungsverhalten nicht linear ist, exemplifiziert durch das Verhältnis zwischen Rippenseitenverhältnis und Spurrinnentiefe wie in Walshs 5 gezeigt. Während eine Änderung des Seitenverhältnisses von 0,375 auf 1,4 die Spurrinnentiefe von 38 mm auf 23 mm reduziert, führt eine Erhöhung des Seitenverhältnisses von 1,4 auf 2,2 zu einer Verringerung der Spurrinnentiefe auf 19 mm. Diese Verbesserung ist zwar bedeutend, aber eine weitere Erhöhung des Rippenseitenverhältnisses durch Erhöhen der Dicke der Gitterstruktur erhöht das Gewicht und die Produktkosten.
Die Walsh-HAR-Patente demonstrieren eine weitere Verbesserung der Walsh-Technik des Hinzufügens von Strängen in mehr als zwei Richtungen und mit hoher Festigkeit und Steifigkeit sowie von Verbindungsstellen mit hoher Integrität und Steifigkeit, und eine weitere Verbesserung der Fähigkeit des Geogitters, den/das mit dem Geogitter installierte(n) Boden oder Bodenaggregat zu halten und zu tragen, durch sorgfältiges Ändern der Abmessungen und Positionieren der Zugstränge.
Ein weiteres integrales Geogitter ist in der CN 102615818 A offenbart, die sich auf ein Kunststoff-Geogitter mit einer Geometrie bezieht, die einem „Schildkrötenpanzermuster“ ähnelt. Während eine „Sechseck-in-Sechseck“-Gittergeometrie offenbart wird, gibt es in der Geometrie keine Stränge, die linear kontinuierlich über die Länge oder die Breite des Geogitters sind.
Daher kann ein aus den oben beschriebenen herkömmlichen Ausgangsmaterialien hergestelltes integrales Geogitter im Allgemeinen zufriedenstellende Eigenschaften für die Zwecke des Erfassens und Stabilisierens von Boden und anderen Bodenaggregaten aufweisen. Das Fehlen von linearen Strängen, die sich kontinuierlich über das gesamte Geogitter erstrecken, beeinträchtigt jedoch die strukturelle Integrität der Geometrie und schränkt die Zugeigenschaften des Geogitters in der Ebene und seine Nützlichkeit in geosynthetischen Anwendungen ein.
Es ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung auf alle integralen Gitter anwendbar ist, unabhängig vom Verfahren der Ausgangsfolienbildung oder des Verfahrens zum Orientieren des Ausgangsmaterials in das/die integrale Geogitter oder Gitterstruktur. Der Gegenstand der vorstehenden US-Patente Nr. 3,252,181 , 3,317,951 , 3,496,965 , 4,470,942 , 4,808,358 , 5,053,264 , 7,001,112 , 9,556,580 , 10,024,002 und 10,501,896 wird ausdrücklich durch Bezugnahme in die vorliegende Schrift aufgenommen, als ob die Offenbarungen hier in ihrer Gesamtheit dargelegt wären. Diese Patente werden zur Veranschaulichung zitiert und werden nicht als umfassend oder als andere in der Technik bekannte Techniken zur Herstellung von integralen Polymergittermaterialien ausschließend angesehen.
Die Mechanismen zur Erläuterung und/oder Vorhersage der Leistung eines Geokunststoffs, der multiaxiale Geogitter auf einem Granulat wie Boden oder Stein enthält, für den Einsatz in Straßenanwendungen, um den Spurrinneneffekten des Fahrzeugverkehrs zu widerstehen, sind noch in Entwicklung. Studien haben gezeigt, dass es nicht möglich ist, die Leistung eines Geogitters in Straßenanwendungen allein auf der Basis der physikalischen und/oder mechanischen Eigenschaften des Geogitters zu beschreiben und/oder vorherzusagen. Siehe z.B. Giroud, J. P. und Han, J., „Closure to 'Design Method for Geogrid-Reinforced Unpaved Roads, I: Development of Design Method", Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, Bd. 130, Nr. 8, S. 775-786, August 2004; Webster, S. L., „Geogrid Reinforced Base Course for Flexible Pavements for Light Aircraft: Test Section Construction, Behavior under Traffic, Laboratory Tests, and Design Criteria“, Report DOT/FAA/RD-92, Dezember 1992. Es ist daher notwendig, die Verbundmatrix zu berücksichtigen, die aus dem Geogitter und dem Granulat besteht, das durch das Geogitter eingegrenzt und zurückgehalten wird.
Bestehende Geogitter nach dem Stand der Technik wurden mit dem Ziel entwickelt, die Beziehung zwischen der Größe des Granulats und der Größe der Geogitter-Öffnungen zu optimieren, um einen hohen Grad an „Durchschlag“ oder „Penetration“ zu erreichen, d.h. ein hoher Anteil der Bodenaggregatgradierung fällt in die Öffnungen des Geogitters, so dass das Granulat an den Seitenwänden der Begrenzungsrippen anliegen kann. Siehe zum Beispiel Mercer US-Patent Nr. 5,419,659 , Sp. 21, Zeilen 32-43; Walsh HAR Patent Nr. 10,501,896 , Sp. 1, Zeilen 51-64 und Sp. 4, Zeile 62 - Sp. 5, Zeile 11; „Geosynthetic Design & Construction Guidelines - Reference Manual - NHI Course No. 132013," U.S. Department of Transportation Federal Highway Administration Publication No. FHWA NHI-07-092, 28. August 2008; „Use of Geogrid for Strengthening and Reducing the Roadway Structural Sections," NDOT Research Report, Bericht Nr. 327-12-803 , Januar 2016. Bei den Walsh-HAR-Patenten und anderen Dokumenten des Standes der Technik wurde die einzelne Größe der Öffnungen an eine relativ große Granulatpartikelgröße angepasst mit der Absicht, dass diese einzelnen Partikel vollständig eingeschlossen wurden. Der Ansatz der Walsh-HAR-Patente ist auf dem folgenden Foto zu sehen.
Um eine optimale Leistung zu erzielen, wurde der optimale Bodenaggregatkorngrößenbereich durch die Öffnungsgröße der ausgewählten Geogitterstruktur für jede Geogitteranwendung begrenzt.
Zivile Infrastrukturen, wie z.B. Straßen, altern fortwährend und sind nicht mehr leistungsfähig, und es besteht ein wachsender Bedarf, diese Anlagen zu ersetzen und zu verbessern. Gleichzeitig werden die traditionell für den Bau von Straßen und anderen zivilen Infrastrukturen verwendeten Materialien immer teurer und knapper, insbesondere aufgrund der Umweltauswirkungen des Abbaus hochwertiger natürlicher Bodenaggregate. Infolgedessen besteht ein wachsender Bedarf am Einsatz von Materialien, die leichter verfügbar sind und deren Beschaffung geringere Umweltauswirkungen hat. In der Regel unterscheiden sich diese Materialien in ihren Eigenschaften von herkömmlichen Materialien und haben oft eine geringere Leistungsfähigkeit.
Daher besteht ein kommerzieller und ökologischer Bedarf an einem Geogittermaterial, das eine verbesserte Leistung und Wirtschaftlichkeit ermöglicht und gleichzeitig die Umweltauswirkungen von zivilen Infrastrukturen wie Straßen verringert. Es besteht daher Bedarf an einem integralen Geogitter mit einer Geometrie, die eine(n) größere(n) Vielfalt und Qualitätsspannen von Bodenaggregaten erfassen, eingrenzen und stabilisieren kann als Geometrien, die mit herkömmlichen Geogittern verbunden sind, und mit einer Geometrie, die kontinuierliche Stränge in mindestens zwei Richtungen umfasst, während sie gleichzeitig eine Vielfalt von lokalisierten Steifigkeitsgraden außerhalb der Ebene bietet, zusätzlich zu anderen wünschenswerten Eigenschaften, die mit derzeitigen integralen Geogittern nicht verfügbar sind.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Um die oben erwähnte Geometrie zu erreichen, die eine(n) größere(n) Vielfalt und Qualitätsspannen von Bodenaggregaten erfassen, eingrenzen und stabilisieren kann als mit früheren Geogitterstrukturen zugehörige Geometrien, und die eine Geometrie aufweist, [sic] die kontinuierliche Stränge in mindestens zwei Richtungen aufweist, während sie gleichzeitig eine Vielfalt von lokalisierten Steifigkeitsgraden außerhalb der Ebene und innerhalb der Ebene und andere wünschenswerte Eigenschaften bereitstellt, stellt die vorliegende Erfindung ein multiaxiales Monoschichten-Gitter mit einer sich wiederholenden Geometrie bereit, die verschiedene Formen und Größen von Öffnungen umfasst, die aus Rippen unterschiedlicher Länge, Höhe und Breite gebildet sind, wobei die Rippen bevorzugt ein Seitenverhältnis von mehr als 1,0 haben und wobei sich einige der Rippen transversal und diagonal in einer kontinuierlichen linearen Weise über das Gitter erstrecken, während andere Stränge unterbrochen sind, um Zonen lokaler Nachgiebigkeit zu schaffen.
Konkret kombiniert das multiaxiale Geogitter gemäß der vorliegenden Erfindung die folgenden Merkmale:

• Rippen mit unterschiedlicher Breite und Tiefe, bevorzugt unter Beibehaltung hoher Seitenverhältnisse
• unterschiedliche Öffnungsformen und -größen zur besseren Aufnahme verschiedener Granulate
• eine sich wiederholende Geometrie, die die Anzahl von orientierten Rippen pro Flächeneinheit erhöht, um Granulat besser einzugrenzen
• eine sich wiederholende Geometrie, die die Anzahl von zwischen orientierten Rippen pro Flächeneinheit gebildeten Winkeln erhöht, um Granulat besser einzugrenzen
• eine sich wiederholende Geometrie, die unterschiedliche Eingrenzungswinkel zwischen orientierten Rippen pro Flächeneinheit enthält, um Granulat besser einzugrenzen
• integrale Verbindungsstellen zum Erleichtern der Lastverteilung
• stabilisierende und verstärkende starke Achsenstränge, die sich kontinuierlich in mehreren Richtungen über das gesamte Geogitter erstrecken, um die Lastverteilung zu optimieren
• lokal variable Steifigkeit in der Ebene und außerhalb der Ebene.

In einer bevorzugten Ausführungsform verwendet die vorliegende Erfindung ein sich wiederholendes Muster miteinander verbundener orientierter Stränge und teilweise orientierter Verbindungsstellen, die ein sich wiederholendes Muster äußerer Sechsecke bzw. Hexagone bilden, von denen jedes ein inneres kleineres Sechseck lagert und umgibt, um drei unterschiedlich geformte Öffnungen eines multiaxialen integralen Monoschicht-Geogitters zu definieren. Um zusätzliche Festigkeit und Stabilität zu erreichen, bildet oder definiert die Geometrie der äußeren Sechsecke außerdem mehrere lineare Stränge oder starke Achsenstränge oder Rippen, die sich kontinuierlich über das gesamte multiaxiale integrale Geogitter erstrecken, ohne in das Innere anderer äußerer Sechsecke einzudringen, wodurch das Geogitter zum Stabilisieren von Bodenaggregat geeignet ist. Es wird angemerkt, dass die kontinuierlichen linearen Stränge aus den orientierten Strängen und teilweise orientierten Verbindungsstellen bestehen, die die äußeren Sechsecke definieren und in der gleichen Linie oder Strangrichtung ausgerichtet sind. Die kontinuierlichen linearen Stränge der äußeren Sechsecke bilden auch dreieckige Öffnungen zwischen benachbarten äußeren Sechsecken, die sich über das gesamte Geogitter wiederholen und nicht durch zusätzliche Stränge oder Rippen darin behindert werden.
Das so gebildete innere Sechseck ist aus sechs orientierten Strängen gebildet, die eine sechseckige Öffnung definieren, die nicht durch zusätzliche Stränge oder Rippen behindert wird. Das innere Sechseck wird von sechs orientierten Verbindungssträngen getragen, die sich von den teilweise orientierten Verbindungsstellen des äußeren Sechsecks zu einer jeweiligen Ecke des inneren Sechsecks erstrecken und so orientierte Dreierknoten bilden. Die Dreierknoten haben einen viel höheren Orientierungsgrad als die teilweise orientierten Verbindungsstellen und tendieren dazu, vollständig orientiert zu sein. Die sechs orientierten Stränge, die das innere Sechseck bilden, und die sechs tragenden orientierten Verbindungsstränge bilden zusammen mit den benachbarten orientierten Strängen des äußeren Sechsecks sechs trapezförmige Öffnungen, die alle nicht durch zusätzliche Stränge oder Rippen behindert werden.
Die im vorigen Absatz beschriebene Konfiguration schafft auch eine Struktur, in der das innere Sechseck relativ zur Struktur des äußeren Sechsecks aufgehängt, d.h. schwebend, ist. Diese Struktur lässt es zu, dass sich das innere Sechseck nach oben oder unten verschiebt, so dass es relativ zur Hauptebene des Geogitters und relativ zu den kontinuierlichen linearen Strängen, die aus den die äußeren Sechsecke definierenden orientierten Strängen und teilweise orientierten Verbindungsstellen bestehen, „schwebt“ oder sich biegt, d.h. sich verformt. So verbessert das schwebende innere Sechseck beim Platzieren und Verdichten des Bodenaggregats die Fähigkeit des Geogitters, das Bodenaggregat zu erfassen, einzugrenzen und zu stabilisieren.
Die vorstehende Geogitterstruktur wird im Folgenden oft als „sich wiederholendes schwebendes Sechseck innerhalb eines Sechseckmusters“ oder einfacher als „schwebendes Sechseck innerhalb eines Sechseckmusters“ bezeichnet.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Ausgangsmaterial zur Herstellung eines multiaxialen integralen Geogitters eine Polymerfolie mit Löchern oder Vertiefungen darin auf, die eine Vielfalt von geformten Öffnungen erzeugen, wenn das Ausgangsmaterial biaxial gestreckt wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein multiaxiales integrales Geogitter ein sich wiederholendes schwebendes Sechseck innerhalb eines Sechseckmusters auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine Bodenkonstruktion eine Masse aus partikulärem Material auf, die durch Einbetten eines multiaxialen integralen Geogitters mit einem sich wiederholenden schwebenden Sechseck innerhalb eines aus einer Polymerausgangsfolie hergestellten Sechseckmusters verstärkt und stabilisiert wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Ausgangsmaterials für ein multiaxiales integrales Geogitter das Bereitstellen einer Polymerfolie und das Bereitstellen von Löchern oder Vertiefungen darin, um ein multiaxiales integrales Geogitter mit einem sich wiederholenden schwebenden Sechseck innerhalb eines Sechseckmusters aus miteinander verbundenen, orientierten Strängen und Öffnungen zu bilden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines multiaxialen integralen Geogitters das Bereitstellen einer Polymerfolie, das Bereitstellen von Löchern oder Vertiefungen darin und das biaxiale Strecken der Polymerfolie mit den Löchern oder Vertiefungen darin, um mehrere miteinander verbundene, orientierte Stränge mit einer Vielfalt von geformten Öffnungen darin in Form eines sich wiederholenden schwebenden Sechsecks innerhalb eines Sechseckmusters bereitzustellen.
Und gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Verstärken einer Masse aus partikulärem Material das Einbetten eines multiaxialen integralen Geogitters mit einem sich wiederholenden schwebenden Sechseck innerhalb eines Sechseckmusters, das aus einer Polymerfolie hergestellt ist, die zur Verwendung beim Stabilisieren der Masse aus partikulärem Material geeignet ist, in die Masse aus partikulärem Material.
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ausgangsmaterial zur Herstellung eines multiaxialen integralen Geogitters mit einem sich wiederholenden schwebenden Sechseck innerhalb eines Sechseckmusters bereitzustellen. Das Ausgangsmaterial umfasst eine Polymerfolie mit Löchern oder Vertiefungen darin, die Öffnungen bilden, wenn das Ausgangsmaterial biaxial gestreckt wird.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein multiaxiales integrales Geogitter bereitzustellen, das zum Stabilisieren und Verstärken von Bodenaggregat geeignet ist und ein sich wiederholendes schwebendes Sechseck innerhalb eines Sechseckmusters aufweist, das aus einer Polymerfolie hergestellt ist, mit linearen Strängen, die sich kontinuierlich über das gesamte multiaxiale integrale Geogitter erstrecken. Eine zugehörige Aufgabe der Erfindung ist es, eine Geometrie bereitzustellen, die eine(n) größere(n) Vielfalt und Qualitätsspanne von Bodenaggregaten erfassen, eingrenzen und stabilisieren kann als Geometrien, die mit früheren Geogitterstrukturen assoziiert sind, während sie gleichzeitig eine Vielfalt von lokalisierten Steifigkeitsgraden außerhalb der Ebene und innerhalb der Ebene und andere wünschenswerte Eigenschaften bereitstellt.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bodenkonstruktion bereitzustellen, die eine Masse aus partikulärem Material enthält, die durch Einbetten eines multiaxialen integralen Geogitters mit einem sich wiederholenden schwebenden Sechseck innerhalb eines aus einer Polymerfolie hergestellten Sechseckmusters verstärkt und stabilisiert wird.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Ausgangsmaterials für ein multiaxiales integrales Geogitter bereitzustellen, das das Bereitstellen einer Polymerfolie und das Bereitstellen von Löchern oder Vertiefungen darin beinhaltet, um ein multiaxiales integrales Geogitter mit einem sich wiederholenden schwebenden Sechseck innerhalb eines Sechseckmusters aus miteinander verbundenen, orientierten Strängen und Öffnungen zu bilden.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines integralen Geogitters. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen einer Polymerfolie, das Bereitstellen von Löchern oder Vertiefungen darin und das biaxiale Strecken der Polymerfolie mit den Löchern oder Vertiefungen darin, um mehrere miteinander verbundene, orientierte Stränge mit einer Reihe von Öffnungen darin, ein sich wiederholendes schwebendes Sechseck innerhalb eines Sechseckmusters der miteinander verbundenen, orientierten Stränge und Öffnungen, einschließlich linearer Stränge, die sich kontinuierlich über das gesamte multiaxiale integrale Geogitter erstrecken, bereitzustellen. Das Verfahren kann bekannte Geogitterherstellungsverfahren anwenden, wie sie in den oben genannten US-Patenten Nr. 4,374,798 , 4,590,029 , 4,743,486 , 5,419,659 , 7,001,112 , 9,556,580 , 10,024,002 und 10,501,896 sowie in anderen Patenten beschrieben sind.
Die zahlreichen mit dem multiaxialen integralen Geogitter gemäß der vorliegenden Erfindung zugehörigen Vorteile sind vielfältiger Natur. Aufgrund des sich wiederholenden schwebenden Sechsecks innerhalb eines Sechseckmusters der miteinander verbundenen, orientierten Stränge und Öffnungen kann das multiaxiale integrale Geogitter besser an unterschiedliche Bodenaggregatgrößen angepasst werden, d.h. durch Variieren der begrenzenden Öffnungsabmessungen. Während frühere kommerzielle integrale Geogitterstrukturen typischerweise eine Grundform und eine begrenzende Abmessung haben, nutzt das multiaxiale integrale Geogitter der vorliegenden Erfindung drei verschiedene Grundformen - in diesem Beispiel ein Sechseck, ein Trapez und ein Dreieck. Diese Formen werden wiederum durch orientierte Stränge oder Rippen unterschiedlicher Form und Abmessung definiert und gebunden. So kann das multiaxiale integrale Geogitter der vorliegenden Erfindung die normalerweise vorkommenden unterschiedlichen Winkel, Orientierungen und Größen von Bodenaggregat besser aufnehmen, wenn diese über das Geogitter verteilt wird.
Darüber hinaus ist das multiaxiale integrale Geogitter der vorliegenden Erfindung besser geeignet, um eine größere Bodenaggregatvielfalt zu stabilisieren, indem es einen erweiterten Öffnungsgrößenverteilungsbereich bereitstellt, was zu der Fähigkeit führt, eine größere(n) Vielfalt und Qualitätsspannen von Bodenaggregaten zu erfassen, einzugrenzen und zu stabilisieren, verglichen mit Dreiecken oder Rechtecken von allgemein einer einzigen Größe, wie sie in früheren multiaxialen integralen Geogittern präsentiert werden. Das Muster des multiaxialen integralen Geogitters der vorliegenden Erfindung weist ein ungehindertes offenes inneres Sechseck auf, das mit dem größeren umgebenden Sechseck kombiniert ist, was eine optimale Eingrenzung und laterale Rückhaltung des Bodenaggregats ermöglicht. Eine weitere Öffnungsgrößenverteilung wird durch sich wiederholende trapezförmige und dreieckige Öffnungen erreicht.
Darüber hinaus bietet das multiaxiale integrale Geogitter der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu früheren integralen Geogittern ein höheres Seitenverhältnis auf allen Strängen. Da das hohe Seitenverhältnis der vorliegenden Erfindung das Ineinandergreifen des Bodenaggregats erhöht, kann das multiaxiale integrale Geogitter der vorliegenden Erfindung die unterschiedlichen Seitenverhältnisse von Bodenaggregat besser aufnehmen.
Aufgrund des sich wiederholenden schwebenden Sechsecks innerhalb eines Sechseckmusters der miteinander verbundenen, orientierten Stränge und Öffnungen ist das multiaxiale integrale Geogitter der vorliegenden Erfindung auch durch eine erhöhte Anzahl und Art von Strangelementen relativ zu früheren integralen Geogittern gekennzeichnet. Und das multiaxiale integrale Geogitter der vorliegenden Erfindung hat eine erhöhte Anzahl von orientierten Zugelementen und eine reduzierte Anzahl von teilweise orientierten Verbindungsstellen. Als solches ist das multiaxiale integrale Geogitter der vorliegenden Erfindung durch eine Vielfalt von lokalisierten Steifigkeitsgraden außerhalb der Ebene und innerhalb der Ebene gekennzeichnet.
Obgleich die multiaxiale Geometrie der vorliegenden Erfindung dem integralen Geogitter insgesamt eine größere Drehsteifigkeit in der Ebene verleiht, erhöhen die kürzeren Stränge die Drehsteifigkeit des integralen Geogitters relativ zu früheren integralen Geogittern. Somit ist das multiaxiale integrale Geogitter durch eine nachgiebige, d.h. anfängliche Nachgiebigkeit oder Flexibilität gekennzeichnet, die zu einer besseren Verdichtung und höheren Dichte führt, jedoch mit einer endgültigen horizontalen Bodenaggregat-Geogitter-Verbundsteifigkeit, die als Folge der anfänglichen Nachgiebigkeit größer ist.
Und das multiaxiale, integrale Geogitter der vorliegenden Erfindung hat eine größere Anzahl von Eingrenzungselementen, d.h. Strängen, die eine Art konzentrischen Widerstand gegen Bodenaggregatbewegung bieten. Bei gleicher Sechseckgröße bietet das multiaxiale integrale Geogitter der vorliegenden Erfindung relativ zu einem herkömmlichen triaxialen integralen Geogitter doppelt so viele Eingrenzungselemente, die der radialen Belastungsbewegung bei Verdichtung und Befahren standhalten.
Zusammenfassend, hat das bevorzugte multiaxiale integrale Geogitter der vorliegenden Erfindung aufgrund des sich wiederholenden schwebenden Sechsecks innerhalb eines Sechseckmusters der miteinander verbundenen, orientierten Stränge und Öffnungen eine größere Anzahl und Art von Strangelementen und Eingrenzungswinkeln oder „Ecken“ und hat ein inneres Sechseck, das für eine eingeschränkte Bewegung außerhalb der Ebene nach oben und unten aufgehängt ist. Diese Eigenschaften führen zu mehr Möglichkeiten für die Aufnahme und Eingrenzung von Bodenaggregat unter Beibehaltung der strukturellen Gesamtintegrität des integralen Geogitters. Darüber hinaus hat das multiaxiale Geogitter der vorliegenden Erfindung durch die Einbeziehung linearer Stränge von verbundenen orientierten Strängen (oder Rippen) und teilweise orientierter Verbindungsstellen, die sich kontinuierlich über das gesamte multiaxiale integrale Geogitter erstrecken, eine erhöhte Festigkeit und Stabilität als Bodenaggregatverstärkung.
Diese und weitere Aufgaben und Vorteile, die später deutlich werden, liegen in den Einzelheiten von Aufbau und Betrieb, wie sie im Folgenden ausführlicher beschrieben werden, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, die einen Teil davon bilden, wobei sich gleiche Bezugszeichen durchgehend auf gleiche Teile beziehen. Die beigefügten Zeichnungen dienen der Veranschaulichung der Erfindung, sind aber nicht unbedingt maßstabsgetreu.
Figurenliste

1 ist ein Grundriss eines integralen Geogitters gemäß dem Walsh-Patent '112 des Standes der Technik.
2 ist ein Grundriss eines multiaxialen integralen Geogitters gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine perspektivische Draufsicht auf ein Ausgangsfolienmaterial mit darin ausgebildeten Löchern oder Vertiefungen zur Herstellung des in 2 gezeigten multiaxialen integralen Geogitters.
3A ist ein Grundriss einer/s möglichen Größe und Abstands für die in dem Ausgangsfolienmaterial von 3 gezeigten Löcher.
4 ist eine perspektivische Ansicht des in 2 gezeigten multiaxialen integralen Geogitters.
5 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht des in 4 gezeigten multiaxialen integralen Geogitters um 30 Grad gegen den Uhrzeigersinn gedreht.
5A ist eine vergrößerte schematische Seitenansicht, die eine Teilsektion von Rippe A und angrenzende Verbindungsstellen eines äußeren Sechsecks (siehe 13) zeigt, die einen Teil eines starken Achsenstrangs des in 5 gezeigten multiaxialen integralen Geogitters bilden oder definieren.
5B ist eine vergrößerte schematische Seitenansicht, die eine Teilsektion der Rippen B und D und angrenzende Dreierknoten eines inneren Sechsecks (siehe 13) des in 5 gezeigten multiaxialen integralen Geogitters zeigt.
6 ist ein Teilgrundriss, der die strukturellen Begrenzungen des in 1 gezeigten integralen Geogitters des Standes der Technik veranschaulicht.
7 ist ein Teilgrundriss, der die strukturellen Attribute des in 2 gezeigten multiaxialen integralen Geogitters der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
8 ist ein Diagramm, das den Verteilungsbereich der einzelnen Öffnungsfläche in einem integralen Geogitter des Standes der Technik der in 1 gezeigten Art veranschaulicht.
9 ist ein Diagramm, das den Verteilungsbereich der einzelnen Öffnungsfläche in einem anderen integralen Geogitter des Standes der Technik des in 1 gezeigten Typs veranschaulicht.
10 ist ein Diagramm, das einen verbesserten Verteilungsbereich der einzelnen Öffnungsfläche zeigt, der mit dem in 2 gezeigten multiaxialen integralen Geogitter der vorliegenden Erfindung erreicht werden kann.
11 ist ein Teilgrundriss, der die Drehsteifigkeit des in 1 gezeigten integralen Geogitters des Standes der Technik in der Ebene veranschaulicht.
12 ist ein Teilgrundriss, der die verbesserte Drehsteifigkeit in der Ebene veranschaulicht, die mit dem in 2 gezeigten multiaxialen integralen Geogitter der vorliegenden Erfindung erreicht werden kann.
13 ist ein Teilgrundriss, der die verschiedenen Stranglängen des in 2 gezeigten multiaxialen integralen Geogitters der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
14 ist ein Teilgrundriss, der den einzigen inneren Eingrenzungswinkel des in 1 gezeigten integralen Geogitters des Standes der Technik zeigt.
15 ist ein Teilgrundriss, der die beiden inneren Eingrenzungswinkel des in 2 gezeigten multiaxialen integralen Geogitters der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
16 ist ein Teilgrundriss, der die sechs Eingrenzungselemente in einem bestimmten Abstand des in 1 gezeigten integralen Geogitters des Standes der Technik veranschaulicht.
17 ist ein Teilgrundriss, der die zwölf Eingrenzungselemente in demselben spezifischen Abstand des in 2 dargestellten multiaxialen integralen Geogitters veranschaulicht.
18 ist ein Teilgrundriss, der die achtzehn winkligen Ecken, alle mit demselben Winkel, des in 1 dargestellten integralen Geogitters des Standes der Technik zeigt.
19 ist ein Teilgrundriss, der die dreißig winkligen Ecken mit unterschiedlichen Winkeln des in 2 gezeigten multiaxialen integralen Geogitters der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
20 ist eine perspektivische Teilansicht, die den schwebenden Charakter des inneren Sechsecks des in 2 gezeigten multiaxialen integralen Geogitters der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
21 ist ein Teilgrundriss, der die lokalisierten Zonen geringerer Nachgiebigkeit in Assoziation mit einzelnen Strängen oder Rippen des in 1 gezeigten integralen Geogitters des Standes der Technik veranschaulicht.
22 ist ein Teilgrundriss, der die lokalisierten Zonen geringerer Nachgiebigkeit, die mit einzelnen Strängen oder Rippen des äußeren Sechsecks assoziiert sind, und die sich wiederholenden Zonen hoher elastischer Nachgiebigkeit des inneren Sechsecks des in 2 dargestellten multiaxialen integralen Geogitters der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
23A ist eine Serie von drei (3) Fotos, die die Testbox, das Granulat und das TriAx®-Geogitter zeigen, die im Rückhalteversuch verwendet wurden, dessen Ergebnisse in Tabelle D aufgeführt sind.
23B ist eine Serie von drei (3) Fotos, die die Testbox, das Granulat und eine als Lab 79 identifizierte Probe der vorliegenden Erfindung zeigen, die im Rückhalteversuch verwendet wurde und deren Ergebnisse in Tabelle D aufgeführt sind, die im Folgenden beschrieben wird.
24 ist ein Diagramm, in dem das Rippenseitenverhältnis gegen Oberflächenverformung nach 10.000 Überfahrten in den in Tabelle E dargestellten mehrfachen Befahrungstests aufgetragen ist (siehe unten).
25A ist eine Zeichnung, die veranschaulicht, wie die Öffnungen der Geogitter des Standes der Technik groß genug sind, damit die ausgewählten Aggegatpartikel physisch in die offenen Räume der Öffnungen „fallen“.
25B ist eine Zeichnung, die veranschaulicht, wie die Geogitter der vorliegenden Erfindung im Gegensatz zu den Geogittern des Standes der Technik dazu dienen, das Bodenaggregat entlang der oberen Fläche des Geogitters zurückzuhalten.
26A ist ein Box-Plot der Ergebnisse des Rückhalteversuchs für die TriAx®-Geogitter, wie in den Fotos von 23A gezeigt.
26B ist ein Box-Plot der Ergebnisse der Rückhalteversuche für Geogitter der vorliegenden Erfindung, wie in den Fotos von 23B gezeigt.
27 ist eine Reproduktion von 6 und 7 und veranschaulicht die nominell gleichen Sechseckabmessungen „über die Flächen“ (A/F) für die in TEST 2 (Spurrinnenbildung) verwendeten Proben und die in Tabelle E angegebenen Ergebnisse.
28 ist eine weitere Reproduktion von 6 und 7 und veranschaulicht die Abmessungen für die jeweiligen Öffnungen der in TEST 2 (Spurrinnenbildung) verwendeten Proben und die in Tabelle E angegebenen Ergebnisse.
29A ist eine schematische Zeichnung, die die eingeschränkte Außer-Ebenen-Aufwärtsbewegung des inneren Sechsecks innerhalb des äußeren Sechsecks gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
29B ist eine schematische Zeichnung, die die eingeschränkte Außer-Ebenen-Abwärtsbewegung des inneren Sechsecks innerhalb des äußeren Sechsecks gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
Obwohl nur bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ausführlich werden, wird angemerkt, dass der Schutzumfang die Erfindung nicht auf die Details von Aufbau und Anordnung der Komponenten wie in der folgenden Beschreibung dargelegt oder in den Zeichnungen dargestellt beschränkt ist. Wie im Folgenden beschrieben, kann die vorliegende Erfindung auch in anderen Ausführungsformen und auf verschiedene Weise ausgeführt werden.
Für die Zwecke der vorliegenden Schrift, einschließlich der beigefügten Ansprüche, werden zwecks Klarheit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen bestimmte Begriffe verwendet. Es ist beabsichtigt, dass jeder Begriff seine weiteste Bedeutung hat, wie sie von einem Fachmann verstanden wird, und alle technischen Äquivalente einschließt, die in ähnlicher Weise arbeiten, um einen ähnlichen Zweck zu erreichen. Wie hierin verwendet, haben die Begriffe „orientiert“, „Orientierung“ und „hochorientiert“, wie sie auf die Stränge des äußeren Sechsecks und die Stränge oder Rippen und Dreierknoten des inneren Sechsecks angewandt werden, sowie der Begriff „teilweise orientiert“ oder „teilweise Orientierung“, wie er auf die Verbindungsstellen des äußeren Sechsecks angewandt wird, die Bedeutungen, die dem Fachmann im Zusammenhang mit den Geogittern im Laufe der letzten Jahre wohl bekannt waren. Beispielsweise ist der Begriff „teilweise orientiert“, wie er auf die Verbindungsstellen des äußeren Sechsecks angewandt wird, im Vergleich zu den Strängen des äußeren Sechsecks und den Strängen oder Rippen und Dreierknoten des inneren Sechsecks leicht ersichtlich, da die Verbindungsstellen wesentlich größer und dicker sind, wie in den Zeichnungen hierin dargestellt.
So ist der Orientierungsgrad des Geogitters derjenige, der beim Untersuchen des Geogitters beobachtet werden kann, um festzustellen, inwieweit die Dicke des Geogitters durch den Streck- oder Orientierungsprozess gegenüber der entsprechenden Dicke der Ausgangsfolie verringert oder ausgedünnt wurde, sowie durch die Streifenbildungen, die im Geogitter durch visuelle (mit bloßem Auge) Untersuchung oder mit dem Rasterelektronenmikroskop beobachtet werden können. Diese Begriffe sind nicht so zu verstehen, dass eine Streifungsbestimmung auf molekularer Ebene, z.B. durch mikroskopische Untersuchung der Orientierung der Polymermoleküle, erforderlich ist.
Für die Zwecke der vorliegenden Schrift, einschließlich der beigefügten Ansprüche, bedeutet der Begriff „etwa“ bei der Modifizierung von Zahlen, die eine Anzahl von Größen, Abmessungen, Portionen, Formen, Formulierungen, Parametern, Prozentsätzen, Mengen, Kenngrößen und anderen numerischen Werten ausdrücken, die in der Schrift und den Ansprüchen verwendet werden, dass der Begriff den angegebenen Wert plus oder minus 10% umfasst.
Darüber hinaus werden für die Zwecke der vorliegenden Schrift einschließlich der beigefügten Ansprüche, die Begriffe „Öffnung“ und „Öffnung“ hier austauschbar verwendet, und die Begriffe sollen beliebige der mehreren offenen Räume innerhalb der Stränge oder Rippen des multiaxialen integralen Geogitters beschreiben.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine multiaxiale integrale Geogitterstruktur, die aus einer Polymerfolie als Ausgangsmaterial hergestellt wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Polymerfolienausgangsmaterial im Wesentlichen flach und bevorzugt uniplanar oder im Wesentlichen uniplanar.
Die Erfindung basiert auf der Tatsache, dass die Polymerfolie, wenn sie über eine Ausgangsfolie mit einem ausgewählten Muster von Löchern oder Vertiefungen und einem Ofenverstreckungsprozess in ein multiaxiales integrales Geogitter umgewandelt wird, ein Endprodukt erzeugt, das relativ zu früheren uniaxialen, biaxialen und triaxialen Geogittern einzigartige Eigenschaften für die Zwecke des Verstärkens und Stabilisierens von Böden und anderen Bodenaggregaten sowie für andere geotechnische Anwendungen aufweist.
1 ist ein Grundriss eines integralen Geogitters gemäß dem Stand der Technik, d.h. ein triaxiales integrales Geogitter gemäß dem Walsh-Patent '112. Wie in 1 gezeigt, hat das triaxiale integrale Geogitter 200 eine sich wiederholende Dreiecksgeometrie 210. Das triaxiale integrale Geogitter 200 umfasst mehrere orientierte Stränge 205, die durch teilweise orientierte Verbindungsstellen 235 miteinander verbunden sind, wobei die sechs dreieckigen Öffnungen 210, die jede Verbindungsstelle 235 umgeben, eine sich wiederholende Sechseckgeometrie bilden.
2 ist ein Grundriss eines multiaxialen integralen Monoschicht-Geogitters 100 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das multiaxiale integrale Geogitter 100 umfasst mehrere miteinander verbundene, orientierte Stränge mit einer Reihe von Öffnungen darin, ein sich wiederholendes, schwebendes Sechseck innerhalb eines Sechseckmusters der miteinander verbundenen, orientierten Stränge und der Öffnungen, und lineare Stränge, die sich kontinuierlich durch das gesamte multiaxiale integrale Geogitter erstrecken. Genauer gesagt, enthält das multiaxiale integrale Geogitter 100 ein sich wiederholendes Muster von schwebenden inneren Sechsecken 130 innerhalb jedes äußeren Sechsecks 110. Das äußere Sechseck 110 umfasst mehrere äußere orientierte Stränge oder Rippen 120, die durch teilweise orientierte Verbindungsstellen 115 miteinander verbunden sind. Das innere Sechseck 130 umfasst mehrere orientierte Verbindungsstränge 145 und 150, die durch Dreierknoten 135 miteinander verbunden sind, und umschließt eine sechseckige Mittelöffnung 170. Das äußere Sechseck 110 ist mit dem kleineren inneren Sechseck 130 durch mehrere tragende Stränge oder Rippen 140 und 160 verbunden, die mehrere trapezförmige Öffnungen 180 definieren. In der Mitte jedes Musters von drei benachbarten äußeren Sechsecken 110 befindet sich eine dreieckige Öffnung 190. Wie gezeigt, sind die Verbindungsstellen 115 viel größer als Dreierknoten 135.
Wie aus 2 hervorgeht, ist ein weiteres Merkmal des multiaxialen integralen Geogitters der vorliegenden Erfindung die linear kontinuierliche Natur der äußeren Stränge 120 des sich wiederholenden äußeren Sechseckmusters. Das heißt, die orientierten Stränge 120 sind linear kontinuierlich, über teilweise orientierte Verbindungsstellen 115, da sie sich kontinuierlich über das gesamte multiaxiale integrale Geogitter in drei verschiedenen Richtungen erstrecken, die um ungefähr 120° voneinander getrennt sind und durch Pfeile 120A, 120B und 120C in 4 und 5 angezeigt werden. Der Fachmann wird erkennen, dass verschiedene Orientierungen der gleichen Grundgeometrie nach dem Strecken möglich sind, wenn eine geeignete entsprechende Drehung der gestanzten Ausgangsfoliengeometrie vorgenommen wird. Die linear kontinuierliche Natur der Stränge 120 verleiht dem multiaxialen integralen Geogitter der vorliegenden Erfindung die erforderliche erhöhte Festigkeit und Steifigkeit in der Ebene.
3 ist eine perspektivische Ansicht einer Monoschicht-Ausgangsmaterialfolie 300 mit darin ausgebildeten Löchern oder Vertiefungen zur Herstellung des in 2 gezeigten multiaxialen integralen Geogitters. Die Monoschicht-Ausgangsfolie 300, die als Ausgangsmaterial für ein multiaxiales integrales Geogitter gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist bevorzugt durchgestanzt, aber es ist auch möglich, stattdessen darin ausgebildete Vertiefungen zu verwenden. Gemäß der Ausführungsform des Ausgangsmaterials, bei dem Vertiefungen in der Folie ausgebildet sind, sind die Vertiefungen auf jeder Seite der Folie vorgesehen, d.h. sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite der Folie.
Die Monoschicht-Ausgangsfolie 300 enthält ein sich wiederholendes Muster 310 von Löchern 320 und Abständen 330, die, wenn sie orientiert sind, das schwebende Sechseck innerhalb eines Sechseckmusters des in 2 gezeigten multiaxialen integralen Geogitters ergeben. Gemäß einer möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt der Durchmesser der Löcher 320 3,68 mm, und der Abstand der Löcher 330 in Millimetern ist wie in 3A gezeigt.
Bevorzugt beträgt die Gesamtdicke der Monoschicht-Materialfolie 300 etwa 3 mm bis etwa 10 mm, und bevorzugter beträgt die Gesamtdicke der Monoschicht-Materialfolie 300 etwa 5 mm bis etwa 8 mm.
Und im Allgemeinen ist die Monoschicht-Materialfolie 300 polymerer Natur. Das Konstruktionsmaterial kann zum Beispiel hochmolekulare Polyolefine und Polymere mit breiter Spezifikation umfassen. Darüber hinaus können die polymeren Materialien aus Neuware oder aus recycelten Materialien, wie zum Beispiel aus polymeren Post-Industrie- oder Post-Verbraucher-Rezyklaten bestehen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das hochmolekulare Polyolefin ein Polypropylen.
4 ist eine perspektivische Ansicht des in 2 gezeigten multiaxialen integralen Geogitters 100, und 5 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht des in 4 gezeigten multiaxialen integralen Geogitters 100. Wie aus 4 und 5 ersichtlich ist, weisen die Stränge 120, 140, 145, 150 und 160 ein Verhältnis auf, das dem Fachmann als hohes Seitenverhältnis bekannt ist, d.h. ein Verhältnis der Dicke oder Höhe des Strangquerschnitts zur Breite des Strangquerschnitts, das größer als 1,0 ist, gemäß den oben erwähnten Walsh-HAR-Patenten, US-Patent Nr. 9,556,580 , 10,024,002 und 10,501,896 . Obwohl für die vorliegende Erfindung nicht unbedingt erforderlich, wird ein hohes Seitenverhältnis für die Stränge oder Rippen bevorzugt. Somit bietet das multiaxiale integrale Geogitter der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Kompatibilität zwischen Geogitter und Bodenaggregat, was zu einem/r verbesserten Ineinandergreifen, lateralen Rückhaltung und Eingrenzung des Bodenaggregats führt.
5A ist eine vergrößerte schematische Seitenansicht, die einen Teilschnitt der Rippe A und der angrenzenden Verbindungsstellen eines äußeren Sechsecks (siehe 13) zeigt, die einen Teil von einem von drei linearen starken Achsensträngen bilden oder definieren, die sich kontinuierlich über die Geogitter der vorliegenden Erfindung erstrecken. Diese starken Achsenstränge sorgen für die nötige Festigkeit und Stabilität der Geogitter in der Ebene, wenn sie in Tiefbauanwendungen Bodenaggregate erfassen, eingrenzen und stabilisieren. 5B ist eine ähnliche vergrößerte schematische Seitenansicht, die einen Teilschnitt der Rippen B und D und der angrenzenden Dreierknoten eines inneren Sechsecks zeigt. 5A und 5B geben typische Dicken für jede dieser Komponenten gemäß der vorliegenden Erfindung an.
6 ist ein Teilgrundriss, der bestimmte strukturelle Beschränkungen des in 1 gezeigten triaxialen integralen Geogitters des Standes der Technik veranschaulicht. Das sich wiederholende geometrische Element des herkömmlichen triaxialen integralen Geogitters 200 hat eine Öffnungsgrundform, ein Dreieck, eine begrenzende Strangabmessung und ein hohes Verhältnis von Verbindungsstellen zu Verbindungssträngen von eins zu drei. Als solches bietet das herkömmliche triaxiale integrale Geogitter 200 keine Variation der Öffnungsform oder -größe und einen einzigen Eingrenzungswinkel von 60°.
7 ist eine weiterer Grundriss, der strukturelle Attribute des in 2 gezeigten multiaxialen integralen Geogitters 100 darstellt. Während das in 1 gezeigte bekannte dreieckige integrale Geogitter 200 nur eine Grundform und eine begrenzende Strangabmessung hat, nutzt das multiaxiale integrale Geogitter 100 drei verschiedene Öffnungsgrundformen, ein Sechseck 110, ein Trapez 180 und ein Dreieck 190, unterschiedliche Stranggrößen und zwei verschiedene innere Eingrenzungswinkel - 60° und 120°. Außerdem enthält das multiaxiale integrale Geogitter 100 nur eine Verbindungsstelle pro sechs Verbindungsstränge und hat drei mit jedem Dreierknoten zugehörige Stränge. So kann das multiaxiale integrale Geogitter 100 besser unterschiedliche Bodenaggregatwinkel und -orientierungen aufnehmen, wenn es über das Geogitter verteilt wird.
8 ist ein Diagramm, das den Verteilungsbereich der einzelnen Öffnungsfläche in einem dreieckigen integralen Geogitter 200 des in 1 dargestellten Typs gemäß dem Stand der Technik zeigt. Genauer gesagt, zeigt 8 die Verteilung der einzelnen Öffnungsfläche in Assoziation mit einem triaxialen integralen Geogitter, das von Tensar als Geogitter TriAx® TX160® im Handel erhältlich ist. Wie aus 8 ersichtlich ist, ist die einzelne, mit einem herkömmlichen triaxialen integralen Geogitter zugehörige Öffnungsfläche relativ begrenzt und bietet einen Verteilungsbereich der einzelnen Öffnungsfläche von nur etwa 775 mm² bis etwa 850 mm² oder einen Bereich von nur etwa 75 mm².
9 ist ein Diagramm, das den Verteilungsbereich der einzelnen Öffnungsfläche in einem anderen dreieckigen integralen Geogitter 200 des in 1 dargestellten Typs gemäß dem Stand der Technik zeigt. Genauer gesagt, zeigt 9 die Verteilung der einzelnen Öffnungsfläche in Assoziation mit einem triaxialen integralen Geogitter, das im Handel von Tensar als Geogitter TriAx® TX130S® erhältlich ist. Wie aus 9 ersichtlich ist, ist die einzelne Öffnungsfläche, die mit diesem herkömmlichen triaxialen integralen Geogitter assoziiert ist, ebenfalls relativ begrenzt und bietet einen Verteilungsbereich der einzelnen Öffnungsfläche von nur etwa 475 mm² bis etwa 550 mm² oder einen Bereich von nur etwa 75 mm².
Im Gegensatz dazu ist 10 ein Diagramm, das den erweiterten Verteilungsbereich der einzelnen Öffnungsfläche veranschaulicht, die mit dem in 2 gezeigten multiaxialen integralen Geogitter 100 der vorliegenden Erfindung erreicht werden kann. Wie aus 10 ersichtlich ist, ist der Verteilungsbereich der einzelnen Öffnungsfläche in Assoziation mit dem multiaxialen integralen Geogitter 100 wesentlich größer als der, der durch das triaxiale integrale Geogitter bereitgestellt wird, wobei die breitere Verteilung der einzelnen Öffnungsfläche von etwa 475 mm² bis etwa 800 mm² eine optimalere Interaktion mit Granulaten unterschiedlicher Partikelgröße bietet, und besonders ausgeprägt zwischen etwa 500 mm² bis etwa 700 mm² oder einem Bereich von mindestens 200 mm².
11 ist ein Grundriss, der die Drehsteifigkeit des in 1 gezeigten triaxialen integralen Geogitters 200 gemäß dem Stand der Technik in der Ebene veranschaulicht. Wie aus 11 ersichtlich ist, hat das integrale Geogitter 200 des Standes der Technik eine teilweise orientierte Verbindungsstelle 235, die orientierte Stränge 205 verbindet, wobei jeder der Stränge 205 etwa die gleiche Länge hat.
Im Gegensatz dazu ist 12 ein Teilgrundriss, der die verbesserte Drehsteifigkeit in der Ebene veranschaulicht, die mit dem in 2 gezeigten multiaxialen integralen Geogitter 100 der vorliegenden Erfindung erreicht werden kann. Auch hier enthält das multiaxiale integrale Geogitter 100 das bevorzugte sich wiederholende schwebende Sechseck innerhalb eines Sechseckmusters mit einem äußeren Sechseck 110 und einem kleineren inneren Sechseck 130. Das äußere Sechseck 110 umfasst mehrere orientierte Stränge 120, die durch teilweise orientierte Verbindungsstellen 115 miteinander verbunden sind. Das innere Sechseck 130 umfasst mehrere orientierte Stränge 145 und 150, die durch Dreierknoten 135 miteinander verbunden sind. Das äußere Sechseck 110 ist mit dem inneren Sechseck 130 durch mehrere orientierte tragende oder verbindende Stränge 140 und 160 verbunden. Aufgrund der geringeren Länge der orientierten Stränge 140, 145, 150 und 160 relativ zur Länge der Stränge 205 hat das multiaxiale integrale Geogitter 100 eine erhöhte Drehsteifigkeit in der Ebene.
13 ist ein Teilgrundriss, der die verschiedenen Stränge des in 2 gezeigten multiaxialen integralen Geogitters veranschaulicht. Das multiaxiale integrale Geogitter 100 enthält ein sich wiederholendes schwebendes Sechseck innerhalb eines Sechseckmusters mit einem äußeren Sechseck 110 und einem kleineren inneren Sechseck 130. Das äußere Sechseck 110 beinhaltet mehrere orientierte Stränge 120 (in 13 auch mit „A“ bezeichnet), die durch teilweise orientierte Verbindungsstellen 115 miteinander verbunden sind. Das innere Sechseck 130 beinhaltet mehrere orientierte Stränge 145 („B“) und 150 („D“), die durch orientierte Dreierknoten 135 miteinander verbunden sind. Das äußere Sechseck 110 ist mit dem inneren Sechseck 130 durch mehrere orientierte tragende Stränge 140 („C“) und 160 („E“) verbunden. (Die Bezeichnungen A, B, C, D und E für die verschiedenen Stränge werden in den Daten der Tabellen A, B und E verwendet, die im Folgenden vorgestellt werden).
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die vier Stränge 150 (D) und die zwei Stränge 160 (E) am breitesten (von Seite zu Seite am dicksten) und die vier Stränge 140 (C) am höchsten, was für Festigkeit und Steifigkeit sorgt. Die beiden Stränge 145 (B) sind die dünnsten, was für Flexibilität außerhalb der Ebene sorgt. Die Stränge 120 (A) sind repräsentativ für TX160®-Stränge, und diese Stränge sind weder die höchsten noch die breitesten, weder die stärksten noch die flexibelsten, und als solche sind sie ein Mittelweg und ohne das Vorhandensein der Stränge B, C, D und E nicht anpassbar. So veranschaulicht 13 die Auswirkungen mehrerer Strangabmessungen auf Festigkeit und Steifigkeit. Andere Ausführungsformen und Abmessungsverhältnisse sind für den Fachmann ohne weiteres denkbar.
Tabelle A zeigt Höhe, Breite und Seitenverhältnis jedes der verschiedenen Stränge für ein Beispiel für das multiaxiale Geogitter 100 der vorliegenden Erfindung, wie in 13 dargestellt. Während die in Tabelle A angegebenen Werte für Höhe, Breite und Seitenverhältnis repräsentativ sind, die mit dem multiaxialen Geogitter 100 der vorliegenden Erfindung assoziiert sein können, werden sie zwecks Veranschaulichung dargestellt und sollen nicht den Umfang der Erfindung einschränken. Tabelle A

Strang Höhe (mm) Breite (mm) Seitenverhältnis

A 2,86 1,12 2,55

B 2,05 1,10 1,86

C 3,16 1,11 2,84

D 3,13 1,32 2,37

E 2,63 1,29 2,03

Tabelle B zeigt einen Vergleich der Seitenverhältnisse, die mit den verschiedenen Strängen des multiaxialen integralen Geogitters 100 der vorliegenden Erfindung mit dem Seitenverhältnis verschiedener im Handel von Tensar erhältlicher triaxialer integraler Geogitter assoziiert sind. Tabelle B

Strang	Erfindung	TX160 ^®	TX180™	TX130S ^®
A	2,55	1,47	1,62	1,85
B	1,86	-	-	-
C	2,84	-	-	-
D	2,37	-	-	-
E	2,03	-	-	-
Durchschn. Rippen-Seitenverh.	2,33	1,47	1,62	1,85

Wie aus Tabelle B ersichtlich ist, hat das multiaxiale integrale Geogitter 100 ein höheres Seitenverhältnis auf allen Strängen im Vergleich zu jedem der herkömmlichen triaxialen integralen Geogitter. In Kombination mit den anderen Merkmalen der Geometrie der vorliegenden Erfindung bietet dieses höhere Seitenverhältnis eine bessere Leistung als die triaxialen Geogitter der Walsh-HAR-Patente.
Breite Spannen und bevorzugte Parameter für das multiaxiale Geogitter gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in 13 und 15 gezeigt, sind wie folgt.
Rippe A hat eine Höhe in einer breiten Spanne von 1 mm bis 4 mm, eine bevorzugten Spanne von 2 mm bis 3 mm, und eine bevorzugte Abmessung von 2,86 mm. Die Breite von Rippe A liegt in einer breiten Spanne von 0,75 mm bis 3 mm, einer bevorzugten Spanne von 1 mm bis 2 mm, und hat eine bevorzugte Abmessung von 1,6 mm. Die Länge von Rippe A liegt in einer breiten Spanne von 30 mm bis 45 mm, einer bevorzugten Spanne von 35 mm bis 40 mm, und hat eine bevorzugte Abmessung von 37 mm. Das Seitenverhältnis von Rippe A liegt in einer breiten Spanne von 1:1 bis 3:1, einer bevorzugten Spanne von 1,5:1 bis 1,8:1, und hat einen bevorzugten Wert von 1,7:1.
Rippe B hat eine Höhe in einer breiten Spanne von 1 mm bis 3 mm, einer bevorzugten Spanne von 1,5 mm bis 2,5 mm, und eine bevorzugte Abmessung von 1,6 mm. Die Breite von Rippe B liegt in einer breiten Spanne von 0,75 mm bis 3,5 mm, einer bevorzugten Spanne von 1 mm bis 3 mm, und hat eine bevorzugte Abmessung von 1,8 mm. Die Länge der Rippe B liegt in einer breiten Spanne von 15 mm bis 25 mm, einer bevorzugten Spanne von 18 mm bis 22 mm, und hat eine bevorzugte Abmessung 21 mm. Das Seitenverhältnis von Rippe B liegt in einer breiten Spanne von 0,75:1 bis 2:1, einer bevorzugten Spanne von 1,2:1 bis 1,4:1, und hat einen bevorzugten Wert von 1,3:1.
Die Höhe der Rippe C liegt in einer breiten Spanne von 1 mm bis 4 mm, einer bevorzugten Spanne von 2 mm bis 3 mm, und hat eine bevorzugte Abmessung von 2,7 mm. Die Breite von Rippe C liegt in einer breiten Spanne von 0,75 mm bis 3,5 mm, einer bevorzugten Spanne von 1 mm bis 2,5 mm, und hat eine bevorzugte Abmessung von 1,6 mm. Die Länge von Rippe C liegt in einer breiten Spanne von 15 mm bis 30 mm, einer bevorzugten Spanne von 20 mm bis 25 mm, und hat eine bevorzugte Abmessung von 23 mm. Das Seitenverhältnis von Rippe C liegt in einer breiten Spanne von 1:1 bis 3:1, einer bevorzugten Spanne von 1,5:1 bis 2,5:1, und hat einen bevorzugten Wert von 1,7:1.
Die Höhe von Rippe D liegt in einer breiten Spanne von 1,5 mm bis 4 mm, einer bevorzugten Spanne von 2 mm bis 3,5 mm, und hat eine bevorzugte Abmessung von 2,3 mm. Die Breite von Rippe D liegt in einer breiten Spanne von 1 mm bis 4 mm, einer bevorzugten Spanne von 1,5 mm bis 2,5 mm, und hat eine bevorzugte Abmessung von 1,5 mm. Die Länge von Rippe D liegt in einer breiten Spanne von 10 mm bis 30 mm, einer bevorzugten Spanne von 15 mm bis 25 mm, und hat eine bevorzugte Abmessung von 18 mm. Das Seitenverhältnis der Rippe D liegt in einer breiten Spanne von 1:1 bis 3:1, einer bevorzugten Spanne von 1,4:1 bis 1,7:1, und hat einen bevorzugten Wert von 1,6:1.
Die Höhe der Rippe E liegt in einer breiten Spanne von 1 mm bis 4 mm, einer bevorzugten Spanne von 1,5 mm bis 3,0 mm, und hat eine bevorzugte Abmessung von 1,9 mm. Die Breite von Rippe E liegt in einer breiten Spanne von 0,75 mm bis 3,5 mm, einer bevorzugten Spanne von 1 mm bis 3 mm, und hat eine bevorzugte Abmessung von 1,7 mm. Die Länge von Rippe E liegt in einer breiten Spanne von 15 mm bis 30 mm, einer bevorzugten Spanne von 20 mm bis 25 mm, und hat eine bevorzugte Abmessung von 22 mm. Das Seitenverhältnis von Rippe E liegt in einer breiten Spanne von 0,75:1 bis 2:1, einer bevorzugten Spanne von 1:1 bis 1,5:1, und hat einen bevorzugten Wert von 1,3:1.
Und wie in 5A gezeigt, liegt die Dicke der teilweise orientierten Verbindungsstelle 115 (Abmessung „TO2“) des äußeren Sechsecks 110 des multiaxialen integralen Geogitters 100 in einer breiten Spanne von 3 mm bis 9 mm, einer bevorzugten Spanne von 4,5 mm bis 7,5 mm, und hat eine bevorzugte Abmessung von etwa 5,6 mm, und die Dicke eines Strangs oder einer Rippe 120 (Abmessung „TO1“) liegt in einer breiten Spanne von 1 mm bis 5 mm, einer bevorzugten Spanne von 1,5 mm bis 3,5 mm, und hat eine bevorzugte Abmessung von etwa 2,8 mm.
Darüber hinaus liegen, wie in 5B gezeigt, die Dicke des Dreierknotens 135 (Abmessung „TI1“) des inneren Sechsecks 130 des integralen Geogitters 100, die Dicke eines Strangs oder einer Rippe 145 (ebenfalls Abmessung „TI1“) und die Dicke eines Strangs oder einer Rippe 150 (ebenfalls Abmessung „TI1“) in einer breiten Spanne von 1 mm bis 5 mm und einer bevorzugten Spanne von 1,5 mm bis 3,5 mm.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des in 13 gezeigten multiaxialen integralen Geogitters beträgt die Abmessung „über die Flächen“, d.h. der Abstand von einer Verbindungsstelle 115 des äußeren Sechsecks (siehe 15) zur gegenüberliegenden Verbindungsstelle 115 des äußeren Sechsecks, etwa 80 mm. Bei derselben Ausführungsform beträgt die Abmessung „über die Flächen“, d.h. der Abstand von einem Dreierknoten 135 des inneren Sechsecks (siehe 15) zum gegenüberliegenden Dreierknoten 135 des inneren Sechsecks, etwa 33 mm.
Die/der Stanzgröße/-durchmesser liegt in einer breiten Spanne von 2 mm bis 7 mm, einem bevorzugt Bereich von 3 mm bis 5 mm, und hat eine bevorzugte Abmessung von 3,68 mm. Die große Teilung in der ersten Streckrichtung liegt in einer breiten Spanne von 5 mm bis 9 mm, einer bevorzugten Spanne von 6 mm bis 8 mm, und hat eine bevorzugte Abmessung von 6,7088 mm. Die kleine Teilung in der ersten Streckrichtung liegt in einer breiten Spanne von 1 mm bis 4 mm, einer bevorzugten Spanne von 2 mm bis 3 mm, und hat eine bevorzugte Abmessung von 2,58 mm. Die zweite große/kleine Teilung in der ersten Streckrichtung liegt in einer breiten Spanne von 4 mm bis 8 mm, einer bevorzugten Spanne von 5 mm bis 7 mm, und hat eine bevorzugte Abmessung von 5,934 mm. Die große Teilung in der zweiten Streckrichtung liegt in einer breiten Spanne von 4 mm bis 8 mm, einer bevorzugten Spanne von 5 mm bis 7 mm, und hat eine bevorzugte Abmessung von 6,192 mm.
14 ist ein Teilgrundriss, der den einzigen inneren Eingrenzungswinkel des in 1 gezeigten dreieckigen integralen Geogitters 200 gemäß dem Stand der Technik veranschaulicht. Wie ersichtlich ist, hat das integrale Geogitter 200 einen einzigen inneren Eingrenzungswinkel, d.h. einen Winkel von etwa 60°. Das heißt, das integrale Geogitter 200 hat an jeder Verbindungsstelle 235 insgesamt sechs Eingrenzungswinkel von 60°. Und das integrale Geogitter 200 hat insgesamt achtzehn Eingrenzungswinkel von 60° innerhalb der Grenzen eines einzigen Sechsecks. (Die in 14 gezeigte Bezeichnung A steht für den/die Strang/Rippe des TriAx®-Geogitters gemäß dem Stand der Technik, das in den Daten der Tabelle E verwendet wird, die im Folgenden präsentiert wird).
15 ist ein Teilgrundriss, der die beiden unterschiedlichen inneren Eingrenzungswinkel des in 2 gezeigten multiaxialen integralen Geogitters 100 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Aufgrund der Geometrie mit dem innerhalb des äußeren Sechsecks 110 getragenen inneren Sechseck 130 und den fünf verschiedenen Strangtypen A, B, C, D und E weist das multiaxiale integrale Geogitter 100 vorteilhafterweise eine Kombination von inneren Winkeln von 60° und 120° auf. Das heißt, um die Verbindungsstelle 115 gibt es sechs Eingrenzungswinkel von 60°, und um die Dreierknoten 135 gibt es drei Eingrenzungswinkel von 120°. Das multiaxiale integrale Geogitter 100 hat insgesamt dreißig Eingrenzungswinkel innerhalb der Grenzen eines einzigen äußeren Sechsecks 110. Somit bietet das multiaxiale integrale Geogitter 100 über seinen Öffnungsbereich zwei Eingrenzungswinkel, was zu einer verbesserten Bodenaggregateingrenzung führt.

Die folgende Tabelle C zeigt einen Vergleich von Knotenorientierung, Zugelementorientierung, offener Fläche und durchschnittlicher offener Öffnungsfläche, die mit dem multiaxialen integralen Geogitter 100 der vorliegenden Erfindung erreicht werden können, mit den Merkmalen verschiedener triaxialer integraler Geogitter des Standes der Technik. Tabelle C

	Erfindung	TX160 ^®	TX130S ^®
Teilw. orientierte Verb.-Stellen pro m² (gemessen und extrapoliert)	384	480	720

Orientierte Zugelemente pro m² (gemessen und extrapoliert)	2224	1424	2336
Begrenzungswinkel pro m²	5713	3015	5096
Offene Fläche	85%	85%	87%

Wie aus Tabelle C ersichtlich ist, hat das multiaxiale integrale Geogitter 100 der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu TX160^® 20 % weniger teilweise orientierte Verbindungsstellen 115 und 56 % mehr orientierte Zugelemente 120, 140, 145, 150, 160 pro Quadratmeter, wodurch sowohl eine wesentlich höhere Anzahl physischer Elemente für Bodenaggregatpartikel pro Flächeneinheit zur Verfügung steht, an denen sie anliegen können, von denen sie eingegrenzt werden und mit denen sie interagieren können, als auch eine wesentlich geringere Anzahl physischer Elemente pro Flächeneinheit, d.h. teilweise orientierte Verbindungsstellen, die weniger zur Fähigkeit des Geogitters beitragen, das Bodenaggregat zu erfassen, einzugrenzen und zu stabilisieren. Darüber hinaus hat das multiaxiale integrale Geogitter 100 der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu TX130S^® 47% weniger teilweise orientierte Verbindungsstellen 115 pro Quadratmeter und fast die gleiche Anzahl orientierter Zugelemente 120, 140, 145, 150, 160 pro Quadratmeter, aber eine höhere Anzahl von Eingrenzungswinkeln. Diese Merkmale bieten somit eine hohe Anzahl physischer Elemente pro Flächeneinheit, an denen die Bodenaggregatpartikel anliegen können, durch die sie kombiniert werden und mit denen sie interagieren können, jedoch mit einer deutlich geringeren Anzahl von physischen Elementen pro Flächeneinheit, die weniger zur Fähigkeit des Geogitters beitragen, das Bodenaggregat zu erfassen und zu stabilisieren.
16 ist ein Teilgrundriss, der die sechs Eingrenzungselemente in einem bestimmten Abstand des in 1 gezeigten dreieckigen integralen Geogitters 200 gemäß dem Stand der Technik zeigt. Gemäß 16 hat das integrale Geogitter 200 des Standes der Technik sechs tragende Elemente, d.h. die sechs Stränge 205, die die Verbindungsstelle 235 umgeben.
17 ist ein Teilgrundriss, der die zwölf Eingrenzungselemente im gleichen spezifischen Abstand des in 2 gezeigten multiaxialen integralen Geogitters 100 der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie aus 17 ersichtlich ist, hat das multiaxiale integrale Geogitter 100 zwölf tragende (eingrenzende) Elemente, d.h. die sechs Stränge 120, die das äußere Sechseck 110 bilden, und die sechs Stränge, die das innere Sechseck 130 bilden, d.h. die zwei Stränge 145 und die vier Stränge 150. Das bedeutet, dass das multiaxiale integrale Geogitter 100 bei einer gleichen Sechseckgröße und einem ähnlichen Abstand „über die Ebenen“ doppelt so viele Eingrenzungselemente bereitstellt, um radialen Belastungsbewegungen beim Verdichten und Befahren entgegenzuwirken. Somit bietet das multiaxiale integrale Geogitter 100 doppelt so viele Elemente, die eine Art konzentrischen Widerstand gegen Bodenaggregatbewegungen bieten.
18 ist ein Teilgrundriss, der die achtzehn winkligen Ecken, alle mit dem gleichen Winkel, des in 1 gezeigten integralen Geogitters 200 des Standes der Technik zeigt. Wie oben erwähnt, hat das integrale Geogitter 200 einen einzigen inneren Eingrenzungswinkel, d.h. einen Winkel von etwa 60°. Das heißt, dass das integrale Geogitter 200 um jede Verbindungsstelle 235 insgesamt sechs Eingrenzungswinkel bzw. Ecken von 60° hat. Und das integrale Geogitter 200 hat insgesamt achtzehn Eingrenzungswinkel oder Ecken von 60° innerhalb der Grenzen eines einzigen Sechsecks.
19 ist ein Teilgrundriss, der die dreißig winkligen Ecken, mit verschiedenen Winkeln, des in 2 gezeigten multiaxialen integralen Geogitters 100 der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie oben erwähnt, hat das multiaxiale integrale Geogitter 100 aufgrund der Geometrie mit dem innerhalb des äußeren Sechsecks 110 getragenen inneren Sechseck 130 und den fünf verschiedenen Strangtypen A, B, C, D und E eine Kombination von inneren Winkeln von 60° und 120°. Das heißt, um jede Verbindungsstelle 115 gibt es sechs Eingrenzungswinkel oder Ecken von 60°, und um jeden Dreierknoten 135 gibt es drei Eingrenzungswinkel oder Ecken von 120°. Das multiaxiale integrale Geogitter 100 hat insgesamt dreißig Eingrenzungswinkel oder Ecken innerhalb der Grenzen eines einzigen äußeren Sechsecks 110. Somit bietet das multiaxiale integrale Geogitter 100 über seinen Öffnungsbereich dreißig unabhängige (oder einzigartige) Eingrenzungswinkel oder Ecken mit zwei verschiedenen inneren Eingrenzungswinkeln, wobei diese Kombination von Merkmalen zu einer verbesserten Bodenaggregateingrenzung führt.
20 ist eine perspektivische Teilansicht, die die bevorzugte schwebende Natur des inneren Sechsecks 130 des in 2 gezeigten multiaxialen integralen Geogitters der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Die Erfindung beinhaltet ein elastisches (oder aufgehängtes) und anpassungsfähiges inneres Sechseck 130, das das Bodenaggregat beim Verdichten besser aufnimmt, indem es die Steifigkeit „außerhalb der Ebene“ variiert. Das schwebende innere Sechseck ist in der vertikalen Z-Achsen-Dimension relativ beweglich und ermöglicht so ein sinnvolles Maß an Nachgiebigkeit oder Durchbiegung beim Verdichten.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann diese vertikale Nachgiebigkeit oder Durchbiegung des inneren Sechsecks 130 bis zu etwa 33 % der größten Dicke des umgebenden äußeren Sechsecks 110 betragen. Mit anderen Worten, wenn die Dicke der teilweise orientierten Verbindungsstellen (d.h. die dickste Komponente des äußeren Sechsecks) 6 mm beträgt, kann die Nachgiebigkeit oder Durchbiegung des schwebenden inneren Sechsecks 140 außerhalb der Ebene bis zu etwa 2 mm betragen. Diese elastische (oder aufgehängte) Nachgiebigkeit erstreckt sich über den gesamten von jedem äußeren Sechseck 110 begrenzten Bereich, wobei das äußere Sechseck einen geringeren Grad an vertikaler Nachgiebigkeit aufweist. Es wurde überraschenderweise entdeckt, dass diese verbesserte elastische (oder aufgehängte) Nachgiebigkeit oder Durchbiegung des inneren Sechsecks die Fähigkeit des Geogitters 100 der vorliegenden Erfindung verbessert, mit dem Bodenaggregat ineinanderzugreifen.
Wie in 29A gezeigt, ist das innere Sechseck 130 des integralen Geogitters 100 in der Lage, sich nach oben zu biegen (d.h. zu schweben oder sich zu verformen), d.h. nach außen weg von der Ebene des äußeren Sechsecks 110, in einem solchen Ausmaß, dass ein Abstand „D“ gleich etwa 33% der Gesamtdicke des umgebenden äußeren Sechsecks 110 ist (wobei die Gesamtdicke des äußeren Sechsecks 110 im Wesentlichen die Dicke der Verbindungsstellen 115 ist). Entsprechend ist, wie in 29B gezeigt, das innere Sechseck 130 des integralen Geogitters 100 in der Lage, sich nach unten zu biegen (d.h. zu schweben oder sich zu verformen), d.h. nach außen weg von der Ebene des äußeren Sechsecks 110, in einem solchen Ausmaß, dass ein Abstand „D“ gleich etwa 33% der Gesamtdicke des umgebenden äußeren Sechsecks 110 ist.
Darüber hinaus bietet die Tendenz dieses elastischen (oder aufgehängten) und anpassungsfähigen inneren Sechsecks 130, über dem Untergrund zu sitzen und sich sogar weiter vertikal nach oben durchzubiegen, wenn der Untergrund uneben ist, die Möglichkeit einer verbesserten lateralen Rückhaltung und verhindert, dass das Bodenaggregat über die Stränge 140, 145, 150, 160 rollt, wenn es wiederholten Belastungen ausgesetzt ist, wobei das äußere Sechseck 110 einen zweiten Eingrenzungsring bildet, über den das Bodenaggregat laufen muss. Ein herkömmliches multiaxiales Geogitter gemäß dem Stand der Technik, wie das Geogitter 200, verfügt nicht über dieses Maß an elastischer (oder hängender) Nachgiebigkeit und bietet daher nur eine Eingrenzungsebene.
21 ist ein Teilgrundriss, der die lokalisierten Zonen mit geringerer Nachgiebigkeit in Assoziation mit einzelnen Strängen oder Rippen 205 des in 1 gezeigten integralen Geogitters 200 gemäß dem Stand der Technik zeigt. Das heißt, weil die einzelnen Stränge oder Rippen 205 die teilweise orientierten Verbindungsstellen 235 verbinden, hat das integrale Geogitter 200 des Standes der Technik zahlreiche lokalisierte Zonen mit geringerer Nachgiebigkeit und damit minimale Elastizität.
22 ist ein Teilgrundriss, der die lokalisierten bzw. örtlich eingegrenzten Zonen geringerer Nachgiebigkeit in Assoziation mit einzelnen Strängen oder Rippen 120 des äußeren Sechsecks 110 und die sich wiederholenden Zonen hoher elastischer Nachgiebigkeit des inneren Sechsecks 130 des in 2 gezeigten multiaxialen integralen Geogitters 100 der vorliegenden Erfindung darstellt. Aufgrund der Fähigkeit des schwebenden inneren Sechsecks 130, sich innerhalb des äußeren Sechsecks 110 vertikal durchzubiegen, hat das multiaxiale Geogitter 100 eine sich wiederholende Zone mit hoher elastischer Nachgiebigkeit innerhalb jedes der entsprechenden äußeren Sechsecke 110.
Als Wiederholung: Wie in 21 dargestellt, hat ein herkömmliches triaxiales Geogitter des Standes der Technik nicht das Maß an Nachgiebigkeit über eine so große Fläche, durch das multiaxiale integrale Geogitter der vorliegenden Erfindung gekennzeichnet ist. Somit ist mit dem triaxialen Geogitter des Standes der Technik zugehörige Nachgiebigkeit auf einzelne Rippen beschränkt, die durch die Verbindungsstellen an beiden Enden begrenzt sind. Im Gegensatz dazu hat das erfindungsgemäße Geogitter pro Flächeneinheit einen Bereich mit erheblicher vertikaler elastischer (oder hängender) Nachgiebigkeit in der Größenordnung von etwa 50 % bis etwa 75 %, wie in 22 gezeigt. Dies steht im Gegensatz zu einem herkömmlichen multiaxialen Geogitter des Standes der Technik, wie in 21 gezeigt, das keine solchen Zonen mit signifikanter vertikaler Nachgiebigkeit aufweist.
In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt das Geogitter 100 ein horizontales, mechanisch stabilisierendes Geogitter dar. Das sich wiederholende Muster der äußeren Sechsecke 110 mit mehreren äußeren orientierten Strängen oder Rippen 120, die durch teilweise orientierte Verbindungsstellen 115 miteinander verbunden sind, weist starke Achsenstränge auf, die sich kontinuierlich in einem linearen Weg über das Geogitter erstrecken, wie durch die Linien 120A, 120B und 120C in 4 angedeutet. Wie aus 4 ersichtlich ist, erstrecken sich die starken Achsenstränge, die von den äußeren orientierten Strängen oder Rippen 120 gebildet werden, die durch teilweise orientierte Verbindungsstellen 115 miteinander verbunden sind, wie durch die Linien 120A, 120B und 120C in 4 angedeutet, kontinuierlich über das gesamte Geogitter, ohne sich innerhalb eines äußeren Sechsecks zu schneiden. Dieses Merkmal sorgt für die notwendige Festigkeit und Stabilität der Geogitter der vorliegenden Erfindung. In einem weiteren Aspekt umfassen die Rippen 140, 160, die sich von den teilweise orientierten Verbindungsstellen 115 nach innen erstrecken und mit den Dreierknoten 135 des schwebenden inneren Sechsecks 145 oder einer anderen, im Folgenden beschriebenen geometrischen Konfiguration verbunden sind, die von solchen Rippen getragen wird, „technische Diskontinuitäten“ oder „schwebende technische Diskontinuitäten“.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung des oben beschriebenen multiaxialen integralen Geogitters 100. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen einer Polymerfolie 300; das Bereitstellen einer gemusterten Vielzahl von Löchern oder Vertiefungen 310 in der Polymerfolie 300; und das Orientieren der Polymerfolie 300 mit der gemusterten Vielzahl von Löchern oder Vertiefungen 310 darin, um mehrere miteinander verbundene, orientierte Stränge 120, 140, 145, 150 und 160 mit einer Reihe von Öffnungen 170, 180 und 190 darin, ein sich wiederholendes schwebendes Sechseck 130 innerhalb eines Musters der miteinander verbundenen, orientierten Stränge und der Öffnungen des äußeren Sechsecks 110, einschließlich dreier linearer sich kontinuierlich durch das gesamte multiaxiale integrale Geogitter 100 erstreckender Stränge bereitzustellen.
Im Allgemeinen kann, sobald die Polymerfolie 300 mit Löchern oder Vertiefungen versehen ist, das multiaxiale integrale Geogitter 100 aus der Folie 300 gemäß den in den oben genannten Patenten des Standes der Technik beschriebenen und dem Fachmann bekannten Verfahren hergestellt werden.
Wie oben angedeutet, ist die sechseckige geometrische Form des äußeren Sechsecks 110 und des kleineren inneren Sechsecks 130 eine bevorzugte Ausführungsform zur Bereitstellung der schwebenden geometrischen Konfiguration der vorliegenden Erfindung. Andere geometrische Formen sind jedoch innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung möglich. Zum Beispiel könnten die geometrischen Formen rechteckig oder quadratisch sein, mit vier tragenden oder verbindenden Strängen, die jede innere Ecke des äußeren Rechtecks oder Quadrats mit der entsprechenden äußeren Ecke des kleineren inneren Rechtecks oder Quadrats verbinden. Oder die geometrischen Formen könnten dreieckig sein, mit nur drei tragenden oder verbindenden Strängen zwischen benachbarten inneren Ecken des äußeren Dreiecks und äußeren Ecken des kleineren inneren Dreiecks. Andere Polygonformen sind ebenfalls im Rahmen der vorliegenden Erfindung denkbar.
In der im vorhergehenden Absatz beschriebenen rechteckigen oder quadratischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gäbe es bevorzugt zwei lineare Stränge, die durch miteinander verbundene orientierte Stränge und teilweise orientierte Verbindungsstellen definiert sind, die sich kontinuierlich über das gesamte Geogitter für jedes äußere Rechteck oder Quadrat erstrecken, wobei sich diese kontinuierlichen Stränge in einem Winkel von etwa 90° zueinander erstrecken. In der dreieckigen Ausführungsform gäbe es bevorzugt drei solcher linearer Stränge für jedes äußere Dreieck, die sich in einem Winkel von etwa 120° zueinander erstrecken, ähnlich wie die linearen Stränge 120 der hier im Detail beschriebenen bevorzugten sechseckigen Ausführungsform.
Es sind auch andere geometrische Formen möglich, ohne von der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel könnte die innere geometrische Form ein kreisförmiger Ring sein, der innerhalb der bevorzugten äußeren sechseckigen Form mit sechs tragenden Strängen ähnlich der hierin offenbarten bevorzugten Ausführungsform gehalten wird. Es ist also beabsichtigt, dass die geometrischen Formen der äußeren sich wiederholenden Struktur und der inneren oder internen schwebenden Struktur nicht auf identische geometrische Formen beschränkt sind.
Wie oben beschrieben und in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt, haben die hier offenbarten Ausführungsformen des Geogitters eine Monoschicht-Struktur; daher ist die Zusammensetzung mit 3 dargestellten und beschriebenen Ausgangsfolie 300 aus einem einzigen Polymer oder Copolymer gebildet.
Während die bevorzugte Ausführungsform des integralen Geogitters 100 oben so beschrieben wurde, dass die äußeren Sechsecke 110 kleinere schwebende innere Sechsecke 130 umgeben und tragen, stellt die vorliegende Erfindung ferner bereit, dass die äußeren Sechsecke 110 kleinere innere Sechsecke 130 umgeben und tragen können, die nicht schweben oder sich biegen (verformen), sondern in der Ebene des Geogitters bleiben. Daher können gemäß der vorliegenden Erfindung die in 2, 4 und 5 gezeigten integralen Geogitter 100, die mit dem in 3 gezeigten Ausgangsfolienmaterial hergestellt werden, so hergestellt werden, dass sie kleinere innere Sechsecke aufweisen, die nicht schweben oder sich biegen. Somit ist das sich wiederholende Sechseck innerhalb eines Sechseckmusters der vorliegenden Erfindung das gleiche, unabhängig davon, ob das innere Sechseck 130 schweben kann oder nicht.
Schließlich wird eindeutig bevorzugt, dass jedes der äußeren Sechsecke 110 des multiaxialen integralen Geogitters 100 das schwebende Sechseck 130 in seinem Inneren enthält, wie in der vorliegenden Anmeldung offenbart wird. Andererseits ist es möglich, durch Ändern einiger einzelner Stanzmuster oder auf andere Weise, ein multiaxiales integrales Geogitter herzustellen, bei dem die Sechsecke 130 nur in einem Teil der äußeren Sechsecke 110 umgeben und getragen werden und die anderen äußeren Sechsecke eine andere innere Struktur tragen, wie sie im Stand der Technik enthalten ist, ohne von Schutzumfang und Absicht der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Solange ein solches modifiziertes integrales Geogitter ein oder mehrere äußere Sechsecke 110 umfasst, die ein schwebendes oder nicht schwebendes kleineres inneres Sechseck 130 umgeben und tragen und die erforderlichen Anordnungen von im Wesentlichen parallelen linearen Strängen definieren, die sich kontinuierlich über das gesamte Geogitter erstrecken, d.h. starke Achsenstränge gemäß der hierin enthaltenen Offenbarung, wird derzeit angenommen, dass ein solches modifiziertes integrales Geogitter in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt.
Wie im obigen Abschnitt „Verwandte Technik“ angegeben, nutzen Geogitter des Standes der Technik das Konzept Öffnungen zu haben, die groß genug sind, um zu bewirken, dass die meisten Bodenaggregatpartikel physisch in den offenen Raum der Öffnungen „fallen“. Das Geogitter bietet dann den Vorteil, dass es diese Partikel lateral zurückhält, wenn eine Last von oben aufgebracht wird. Wenn eine Last von oben aufgebracht wird, versuchen die Bodenaggregatpartikel, sich nach unten und nach außen (lateral) zu bewegen, und das Geogitter verhindert beides. Die grundlegende Prämisse der Geogitter des Standes der Technik ist also, dass die Bodenaggregatpartikel die Öffnungen „durchschlagen“ („strike through“) oder „durchdringen“ müssen. Dieses „Strike-Trough“-Konzept des Standes der Technik wird durch die Walsh-HAR-Patente bestätigt, wobei das Konzept des hohen Seitenverhältnisses mit hohen/dünnen Rippen zum Fördern der „Umgrenzung“ einen noch besseren Widerstand gegen eine laterale Ausbreitung („lateral spreading“) des Bodenaggregats bietet.
Im Gegensatz dazu wurde bei der vorliegenden Erfindung jede zweite Verbindungsstelle entlang der nicht kontinuierlichen Stränge in ein offenes Sechseck oder eine andere offene geometrische Konfiguration umgewandelt. Diese einzigartige Konfiguration führt zu mindestens zwei bedeutenden Veränderungen. Erstens wurde durch die vorliegende Erfindung eine Öffnungsstruktur geschaffen, wo eine Verbindungsstelle vorhanden war, wodurch ein „eingrenzendes Element“ eingeführt wurde, wo ein „nicht eingrenzendes Element“ vorhanden war. In der bevorzugten Ausführungsform umfasst die durch das innere Sechseck gebildete Öffnung die Schaffung von sechs Rippen, die das Sechseck bilden, und diese Rippen stehen nun zur Verfügung, um mit dem Bodenaggregat zu interagieren und es zu tragen, während die ersetzte Verbindungsstelle nur ein „Verbindungspunkt“ für das Geogitter selbst ist. Zweitens hat die vorliegende Erfindung die Öffnungsgröße für die in 2 und 17 gezeigten sechs (6) trapezförmigen Öffnungen im Vergleich zu den in 1 und 16 gezeigten dreieckigen Öffnungen der triaxialen Geogitter verringert, um einen weiteren Bereich von Bodenaggregatgrößen und -qualitäten besser zurückzuhalten und einzugrenzen.
So wurde überraschenderweise entdeckt, dass das „Ziel“ eines verbesserten Geogitters gemäß der vorliegenden Erfindung nicht darin besteht, dass die meisten Bodenaggregatpartikel in die Öffnungen fallen, wie es im Stand der Technik bisher der Fall war. Vielmehr schaffen die Geogitterkonfigurationen der vorliegenden Erfindung, wie die nachfolgend berichteten Testergebnisse zeigen, mehr funktionelle Elemente im Geogitter pro Flächeneinheit als die Strukturen des Standes der Technik (siehe Tabelle C oben), und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, dass Partikel nicht durch die Öffnungen fallen, sondern dass mehr Bodenaggregatpartikel teilweise in mehr Öffnungen eindringen. Diese für die vorliegende Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik überraschend neue Wechselwirkung zwischen dem Geogitter und den darin einzugrenzenden Bodenaggregatpartikeln wird durch die vergleichenden Zeichnungen von 25A und 25B veranschaulicht.
Die vorgenannten überraschenden Entdeckungen werden durch die folgenden Versuche und deren Ergebnisse belegt.
TESTVERFAHREN FÜR BEISPIELE
TEST 1 - Rückhaltung
Die Leistung eines multiaxialen Geogitters zur Verbesserung der Interaktion mit einem Granulat wurde mit Hilfe eines kleinmaßstäblichen Versuchs bewertet, um das „kaskadenförmige“ Aufbringen von Granulat auf das Geogitter zu simulieren, wie es in den veröffentlichten Leitlinien (z.B. „Tensar Installation Guideline IG/TriAx“, 19. Oktober 2020) beschrieben ist. Dieser kleinmaßstäbliche Versuch besteht aus einem offenen Kasten, über dem eine etwa 350 mm x 350 mm große Geogitterprobe eingespannt ist. Dann werden 2 kg Granulat mit einer Partikelgröße zwischen 20 mm und 40 mm durch eine „Bürsten“-Aktion kaskadenartig über das Geogitter aufgebracht. Eine Partikelgröße von 20 mm bis 40 mm ist experimentell repräsentativ für eine im Tiefbau üblicherweise benutzte Partikelgröße, wobei übermäßige Variationen in Assoziation mit kleineren oder größeren Partikeln ausgeschlossen werden. Bei jedem Versuch wird die Menge des vom Geogitter „eingefangenen“ Granulats und die Menge des durch das Geogitter in den darunter liegenden Kasten gefallenen Granulats gemessen. Die beiden Ergebnisse werden miteinander verglichen. Ein Geogitter mit einem besseren Design zum „Einfangen“ von Granulat wird mehr Granulat auf dem Geogitter zurückhalten und viel weniger Material in den offenen Kasten unter der Geogitterprobe fallen lassen. Der typische Vergleich erfolgt auf der Basis von 10 wiederholten Versuchen für jeden Geogittertyp, wobei dieselbe 2 kg Granulatcharge verwendet wird.
TEST 2 - Spurrinnenbildung
Die Leistung eines multiaxialen Geogitters in Bezug auf die Beständigkeit gegen Spurrinnenbildung durch Fahrzeugverkehr wurde anhand eines kleinmaßstäblichen Versuchs bewertet, um bewährte Feldversuche wie den zu simulieren, der in Webster, S. L., „Geogrid Reinforced Base Course for Flexible Pavements for Light Aircraft: Test Section Construction, Behavior Under Traffic, Laboratory Tests, and Design Criterial,“ Report DOT/FAA/RD-92, Dezember 1992, beschrieben ist. Der kleinmaßstäbliche Versuch wurde konzipiert, um die Ergebnisse etablierter Feldversuche für das Verkehrsverhalten von multiaxialen Geogittern zu reproduzieren, und umfasst eine Teststrecke, die aus einem darunter liegenden Lehmboden, einer einzelnen Schicht Geogitter und einer verdichteten körnigen Unterlage besteht. Die Teststrecke wird mit einem einzelnen gewichteten Rad belastet. Das Rad läuft über die Teststrecke auf einem einzigen horizontalen Weg und wechselt dabei ständig die Richtung von einem Ende der Teststrecke zum anderen. Ein Kontrollversuch ohne Geogitter wird bei diesem Versuch schnell versagen. So bildet sich beispielsweise nach 1000 oder weniger Überfahrten des Rades auf einer nicht verstärkten Teststrecke eine tiefe Spurrinne. Durch die Verwendung von richtig konzipierten multiaxialen Geogittern als Verstärkung wird die Spurrinnentiefe bei einer bestimmten Anzahl von Radüberfahrten im Vergleich zu einer unverstärkten Teststrecke verringert. Diese geringere Spurrinnentiefe wirkt sich auf die Lebensdauer der Tiefbaukonstruktion aus und kann diese um das bis zu 50-fache im Vergleich zu einer unverstärkten Konstruktion verlängern. Eine gemäß der vorliegenden Erfindung verstärkte Fahrbahn oder sonstige Tiefbaukonstruktion hat daher eine längere Lebensdauer und einen geringeren Wartungsbedarf.
Der im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendete kleinmaßstäbliche Versuch ist derselbe kleinmaßstäbliche Versuch, der in den Walsh-HAR-Patenten beschrieben ist (siehe US-Patent Nr. 10.501.896 , Spalte 10, Zeilen 43-67) und die dort berichteten Daten liefert.
BEISPIEL - TEST 1 (Rückhaltung)
Die Leistung eines multiaxialen Geogitters zur Verbesserung der Interaktion mit einem Granulat wurde mit Hilfe eines kleinmaßstäblichen Versuchs bewertet, um das „kaskadenartige“ Aufbringen von Granulat auf das Geogitter zu simulieren, wie es in veröffentlichten Anleitungen beschrieben ist.
Auf eine Probe eines handelsüblichen TriAx®-Geogitters gemäß dem Stand der Technik (siehe 23A) wurde eine 2000 g Granulatcharge mit einer Partikelgröße zwischen 20 mm und 40 mm kaskadenartig über die Oberfläche aufgebracht. Das durch das Geogitter in den darunter liegenden Kasten fallende Material wurde gewogen, ebenso wie das Material, das auf dem Geogitter zurückgehalten wurde. Dieser Versuch wurde 10 mal für dieselbe Probe wiederholt, und bei jeder Wiederholung wurde dieselbe 2000 g Granulatcharge verwendet.
Dieses Experiment wurde dann für eine Probe der vorliegenden Erfindung, als Lab 79 bezeichnet (siehe 23B), wiederholt. Lab 79 wurde aus der gleichen Folienmaterialrezeptur hergestellt wie das bereits getestete TriAx®-Geogitter des Standes der Technik. Für die Beurteilung von Lab 79 wurde dieselbe 2000 g Granulatcharge verwendet, die auch für die Beurteilung des TriAx® -Geogitters des Standes der Technik verwendet wurde.

Die Ergebnisse sind in Tabelle D unten aufgeführt: TABELLE D

Masse von durch Geogitter gelangendem Granulat in Gramm		Masse von auf Geogitter zurückgehaltenem Granulat in Gramm
TriAx^® des Standes der Technik	Lab 79 der Erfindung	TriAx^® des Standes der Technik	Lab 79 der Erfindung
1732	47	268	1953
1659	136	341	1864
1698	68	302	1932
1702	98	298	1902
1814	42	186	1958
1758	103	242	1897
1690	53	310	1947
1682	79	318	1921
1712	76	288	1924
1770	73	230	1927
Durchschn. 86% fielen durch	Durchschn. 4% fielen durch	Durchschn. 14% zurückgehalten	Durchschn. 96% zurückgehalten

Die in der obigen Tabelle D dargestellten Ergebnisse zeigen, dass die kombinierte Wirkung aller geometrischer Elemente des multiaxialen Geogitters der vorliegenden Erfindung seine Fähigkeit, mit demselben Granulat zu interagieren, im Vergleich zum multiaxialen Geogitter des Standes der Technik erheblich verbessert.
Während das Geogitter des Standes der Technik nur 14 % des über seine Oberfläche kaskadenartig aufgebrachten Materials zurückhielt oder auffing, wobei die restlichen 86 % durch das Geogitter fielen, fängt das Geogitter der vorliegenden Erfindung 96 % des Granulats ein und nur 4 % fielen durch. Diese sehr große Verbesserung der Fähigkeit der Geogitter gemäß der vorliegenden Erfindung, mit dem Granulat zu interagieren, ist für die Verbesserung der Beständigkeit gegen Spurrinnenbildung bei Befahrungsversuchen vorteilhaft.
Die in Tabelle D aufgeführten Versuchsergebnisse sind auch in den Box-Plots in 26A und 26B dargestellt. Wie in 26A zu sehen ist, gelangte ein sehr großer Anteil der 2000 g Granulatcharge durch das TriAx®-Geogitter, wie aus den Testplots bei 501 hervorgeht, und nur ein kleiner Anteil wurde auf dem Geogitter zurückgehalten, wie aus dem Testplot bei 502 hervorgeht. In drastischem Gegensatz dazu ging, wie in 26B gezeigt, nur ein kleiner Anteil der gleichen 2000 g Granulatcharge durch das Geogitter der vorliegenden Erfindung, wie aus den Testplots bei 503 hervorgeht, während fast das gesamte Bodenaggregat zurückgehalten wurde, wie aus dem Testplot bei 504 hervorgeht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde überraschenderweise entdeckt, dass die Fähigkeit des Geogitters, das Bodenaggregat in einem Standard-Rückhalteversuch „zurückzuhalten“, ein besserer Prädiktor ist als das im Stand der Technik verwendete „Durchschlag/Penetration“-Konzept. Genauer gesagt wird derzeit davon ausgegangen, dass für ein bestimmtes Bodenaggregat ein Rückhaltevermögen des Geogitters von mindestens 50 % in dem zuvor beschriebenen Rückhalteversuch ein wirksames Geogitter in einer Verbundstruktur vorhersagen sollte, die dieses getestete Geogitter und das getestete Bodenaggregat umfasst. Bevorzugter sollte der Rückhalteversuch mehr als 75 %, und noch bevorzugter mindestens 90 % oder mehr Rückhaltung zeigen.
BEISPIEL - TEST 2 (Spurrinnenbildung)
Die Leistung eines multiaxialen Geogitters in Bezug auf die Beständigkeit gegen Spurrinnenbildung durch Fahrzeugverkehr wurde anhand eines kleinmaßstäblichen Versuchs bewertet, der bewährte Feldversuche simulierte.

Für die in Tabelle E gezeigten Proben wurden Befahrungsversuche durchgeführt. Diese Tabelle zeigt Daten für acht (8) Versuche des bevorzugten schwebenden Sechsecks innerhalb einer Sechseckgeometrie, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, und achtzehn (18) Versuche für die Geometrie der Walsh-HAR-Patente gemäß dem Stand der Technik. Die Proben wurden aus demselben Polymermaterial (Polypropylen), mit demselben Stanzmuster (außer dass für die Proben der vorliegenden Erfindung ein zusätzlicher Stempel zum Formen des inneren Sechsecks verwendet wurde) und einem Bereich von ähnlichen Ausgangsfoliendicken hergestellt, was zu Geogitterproben führte, die nominell dasselbe Sechseck über die Flächen (A/F) aufweisen, wie in 27 dargestellt, die Duplikate des in 6 (Stand der Technik) gezeigten Geogitters der früheren Walsh-HART-Patente und des in 7 gezeigten Geogitters der vorliegenden Erfindung sind. 6 (Stand der Technik) und 7 sind in 28 reproduziert, um die Abmessungen der Öffnungen in den jeweiligen äußeren Sechsecken darzustellen. In den Proben von 6 (Stand der Technik) sind die Abmessungen A, B und C = 33 mm +/- 3 mm, in den Proben der Erfindung: Abmessung A = 35 mm +/- 3 mm; Abmessung B = 24 mm +/- 3 mm; und Abmessung C = 30 mm +/- 3 mm. Die Proben gemäß dem Stand der Technik haben Rippenseitenverhältnisse, die weit über denen der erfindungsgemäß hergestellten Proben liegen. In Tabelle E wird die in 13 und 14 gezeigte Rippe A zum Vergleich herangezogen. TABELLE E

Endgült. Muster Beschreibung	Endg. Öffnungsgröße (mm AF)	Ausgangsfoliendicke (mm)	Tats. Rippenbreite (mm)	Tats. Rippenhöhe (mm)	Rippenseitenverhältnis	Durchschn. Oberfl.-Verform. für letzte 500 Überfahrten (mm)
Erfindung	80	4,6	1,23	1,77	1,45	29,9
Erfindung	80	4,6	1,23	1,77	1,45	38,6
Erfindung	80	4,6	1,23	1,77	1,45	39,5
Erfindung	81	5,45	1,14	1,75	1,57	30,5
Erfindung	76	6,3	1,07	2,82	2,63	22,1
Erfindung	76	6,3	1,07	2,82	2,63	28,3
Erfindung	77	6,3	1,14	2,8	2,47	22,1
Erfindung	80	7,5	1,49	2,94	2,12	26,9
Stand der Technik Multiaxial	77	3	2,54	0,72	0,28	48,3
Stand der Technik Multiaxial	80	3	1,08	0,87	0,81	51,9
Stand der Technik Multiaxial	80	4,55	1,06	1,56	1,47	41,0
Stand der Technik Multiaxial	80	4,55	1,06	1,56	1,47	43,2
Stand der Technik Multiaxial	80	4,55	0,73	1,74	2,38	46,4
Stand der Technik Multiaxial	80	4,55	0,66	1,97	2,98	41,7
Stand der Technik Multiaxial	81	4,55	1,06	1,56	1,47	42,9
Stand der Technik Multiaxial	81	4,55	1,06	1,56	1,47	46,1
Stand der Technik Multiaxial	81	4,55	1,62	1,39	0,86	43,7
Stand der Technik Multiaxial	79	6,3	0,69	2,82	4,09	49,9
Stand der Technik Multiaxial	80	6,3	0,72	2,68	3,72	37,2
Stand der Technik Multiaxial	80	6,45	1,3	2,1	1,62	37,7
Stand der Technik Multiaxial	79	7,5	0,78	3,44	4,41	39,2
Stand der Technik Multiaxial	80	8,5	1,51	3,52	2,33	41,7
Stand der Technik Multiaxial	80	8,5	1,07	2,94	2,75	39,5
Stand der Technik Multiaxial	80	8,5	1,19	3,51	2,95	39,0
Stand der Technik Multiaxial	80	8,5	0,66	4,13	6,26	39,2
Stand der Technik Multiaxial	82	8,5	1,13	3,91	3,46	40,2

Anhand der Daten in Tabelle E kann das Rippenseitenverhältnis gegen Oberflächenverformung nach 10.000 Überfahrten als Indikator für die Spurrinnenbildungsbeständigkeit dargestellt werden. Das vorstehende Diagramm ist in 24 der Zeichnungen dargestellt, wobei die Proben der vorliegenden Erfindung als „InterAx“ gekennzeichnet sind.
Wie aus 24 ersichtlich ist, zeigen die multiaxialen Geogitter des Standes der Technik ein ähnliches Verhalten wie das in 5 der Walsh-HAR-Patente des Standes der Technik gezeigte. Es besteht die Tendenz, dass die Leistungsverbesserung der Geogitter des Standes der Technik mit zunehmendem Rippenseitenverhältnis abflacht. Während ein Rippenseitenverhältnis von 1 die Oberflächenverformung auf etwa 45 mm begrenzt, reduziert eine Erhöhung des Seitenverhältnisses auf 2 die Verformung auf 42 mm. Erst eine Erhöhung des Seitenverhältnisses auf 5 begrenzt die Verformung auf 40 mm.
Für die Geogitterproben, die nach der bevorzugten Geometrie hergestellt wurden, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, begrenzt ein Seitenverhältnis von 1,4 die Verformung auf 40 mm bis 30 mm, während eine Erhöhung des Seitenverhältnisses auf 2,6 die Verformung auf 28 mm bis 22 mm begrenzt. Diese Versuchsdaten zeigen die wesentliche Verbesserung der vorliegenden Erfindung gegenüber den Geogittern der Walsh-HAR-Patente des Standes der Technik in der Eignung der vorliegenden Erfindung, Bodenaggregat in Tiefbauanwendungen zu stabilisieren und zu stärken.
Wie aus den obigen Ausführungen ersichtlich ist, bieten die Geogitter der vorliegenden Erfindung aufgrund der einzigartigen Struktur und Funktionsweise des schwebenden Sechsecks innerhalb einer Sechseckkonfiguration eine erhebliche Verbesserung gegenüber den Geogittern des Standes der Technik, Bodenaggregat in geotechnischen Anwendungen zu erfassen, einzugrenzen und zu verstärken.
Genauer gesagt, nutzten bestehende kommerzielle Geogitter des Standes der Technik, unabhängig vom Herstellungsverfahren, eine sich wiederholende Öffnungsgrundform und -größe, die zwischen den orientierten Rippen/Strängen und ihren Verbindungsstellen und Knotenpunkten gebildet werden. Es wurden Formen wie Rechtecke, Quadrate und Dreiecke verwendet. Die Verwendung einer sich wiederholenden Öffnungsgrundform bedeutet auch, dass der Winkel, der zwischen zwei benachbarten Rippen an einer/m Verbindungsstelle oder Knotenpunkt gebildet wird, im gesamten Geogitter immer gleich ist.
Darüber hinaus haben bestehende Geogitter gemäß dem Stand der Technik, unabhängig vom Herstellungsverfahren, sich wiederholende kontinuierliche Rippen in den Hauptrichtungen. Bei einem Produkt mit quadratischen oder rechteckigen Öffnungen, wie in den vorgenannten Mercer-Patenten, wären diese Rippen orthogonal und würden typischerweise im Winkel von 0° und 90° zur Maschinenrichtung verlaufen. Bei einem Produkt mit dreieckigen Öffnungen, wie im Walsh-Patent '112, würden diese Rippen von der Form des Dreiecks abhängen. In einem typischen gleichseitigen Dreieck würden diese Rippen in einem Winkel von 30°, 90° und 150° zur Maschinenrichtung verlaufen.
Darüber hinaus weisen handelsübliche Geogitter des Standes der Technik, ebenfalls unabhängig vom Herstellungsverfahren, in der Regel Rippen mit etwa der/dem gleichen Querschnittsfläche und Seitenverhältnis auf, unabhängig von der Richtung, in der sie verlaufen.
Diese Ähnlichkeiten in den Merkmalen von Geogittern des Standes der Technik bedeuten, dass die Eigenschaften der Produkte, die es zulassen, dass das Geogitter die Leistung des Geogitters als Teil der Verbundmatrix aus Geogitter und Granulat verbessert, im gesamten Körper des Geogitters weitgehend ähnlich sind. Diese Eigenschaften, auf die im Stand der Technik verwiesen wird, umfassen (aber nicht ausschließlich) den Stabilitätsmodul der Öffnung, die Steifigkeit des Geogitters in der Ebene und außerhalb der Ebene, die Biegesteifigkeit der Rippen in der Ebene und außerhalb der Ebene, die offene Öffnungsfläche, Öffnungsform und das Rippenseitenverhältnis.
Daher wurde gemäß der vorliegenden Erfindung entdeckt, dass die Leistung eines Geogitters in einer Verbundmatrix verbessert werden könnte, wenn das Geogitter sowohl in seiner sich wiederholenden Geometrie als auch in seinen einzelnen Merkmalen variabler wäre, um sich besser mit den Granulaten zu integrieren, die die andere Komponente der Verbundmatrix umfassen. Die meisten als Bestandteil der Verbundmatrix verwendeten Granulate haben keine einheitliche Form oder Größe, sondern sind mit Größenbereichen, z.B. 20 bis 40 mm, 10 bis 63 mm, 20 bis 70 mm usw., „eingestuft“ („graded“). Typische Abstufungskurven für herkömmliche, häufig verwendete Granulate sind in der nachstehenden Tabelle „Typische Bodenaggregatabstufungskurven“ (Typical Bodenaggregate Grading Curves) dargestellt.
Da herkömmliche Granulate immer knapper und teurer werden, setzt sich eine größere Variabilität bei den im Bauwesen verwendeten Granulaten durch. Die Gründe dafür liegen vor allem in der Notwendigkeit, die mit der Gewinnung traditioneller, hochwertiger natürlicher Bodenaggregate zugehörige n Umweltauswirkungen zu minimieren, z.B. die Energie- und Umweltauswirkungen der Gewinnung natürlicher Bodenaggregate, der Druck, den Abbauaktivitäten einzustellen, die Auswirkungen des Transports der abgebauten Materialien zur Baustelle und der Wunsch, lokal verfügbare Granulate oder recycelte Materialien zu verwenden.
So wurde überraschenderweise festgestellt, dass die multiaxialen Geogitter der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den oben erwähnten minderwertigen und unterschiedlicheren Granulaten besser funktionieren und auch mit herkömmlichen, als gut eingestuften Granulaten besser funktionieren als kommerzielle Geogitter des Standes der Technik. Die Geogitterkonfiguration der vorliegenden Erfindung übertrifft die bestehenden Geogitter des Standes der Technik und unterliegt nicht mehr der gleichen Regel des „abnehmenden Ertrags“, die bei den Geogittern des Standes der Technik mit hohem Seitenverhältnis der Walsh-HAR-Patente besteht. Während die Größe der Öffnung in Bezug auf das beabsichtigte Bodenaggregat in einer bestimmten Anwendung in früheren kommerziellen Geogittern optimiert werden muss, waren Öffnungsform, -größe und - innenwinkel auf der Makro- und Mikroebene jedes unterschiedlich konfigurierten Geogitters gleich, wobei Geogitter, die auf einem sich wiederholenden gleichseitigen Dreiecksmuster basieren, tendenziell besser abschneiden als solche, die auf rechteckigen oder quadratischen Öffnungen basieren. Im Gegensatz dazu weist das multiaxiale Geogitter gemäß der vorliegenden Erfindung eine sich wiederholende Geometrie auf, die aus verschiedenen Öffnungsformen und -größen, mehreren Eingrenzungswinkeln besteht und aus Rippen unterschiedlicher Länge, Höhe und Breite gebildet wird, wobei die Rippen bevorzugt ein Seitenverhältnis von mehr als 1,0 aufweisen; und wobei sich einige der Rippen, d.h. starke Achsenstränge, kontinuierlich in linearer Weise quer und diagonal über das Gitter erstrecken, während andere Stränge unterbrochen sind, um Zonen mit lokaler Nachgiebigkeit, d.h. technische Diskontinuitäten, zu schaffen.
Genauer gesagt, mit der neuen Geometrie und den neuen Öffnung-/Öffnungsgrößen und -formen wurde überraschenderweise entdeckt, dass die vorliegende Erfindung zwei Verbesserungen von Eingrenzung und Stabilisierung einer größeren Vielfalt von Bodenaggregaten erreicht. Erstens sind die Geogitter der vorliegenden Erfindung durch die Nutzung von Öffnungen/Öffnungen unterschiedlicher Größe und Form besser in der Lage, sich an „natürliche“ mineralische Bodenaggregate anzupassen, die aus Steinbrüchen oder Bergbaumethoden verschiedener Größen und Formen stammen, aufgrund dessen, wie sie gewonnen und verarbeitet werden. Zweitens passen sich die Geogitter der vorliegenden Erfindung besser an „nicht natürliche“ Bodenaggregatalternativen an, wie z.B. Recyclingbeton und -glas, die in der Regel andere physikalische Eigenschaften als natürliche Bodenaggregate aufweisen, und stabilisieren sie. Während die Geogitter des Standes der Technik für natürliche Bodenaggregate konfiguriert sind, kann die Geometrie der vorliegenden Erfindung sowohl natürliche als auch nicht natürliche Bodenaggregate erfolgreich erfassen, eingrenzen und stabilisieren.

Darüber hinaus wurde festgestellt, dass zusätzlich zu der durch die Geogitter gemäß der vorliegenden Erfindung erzielten Leistungsverbesserung Baumaterialkosteneinsparungen, eine Zeitersparnis für den Bau der geotechnischen Matrix mit den Geogittern der vorliegenden Erfindung sowie Einsparungen beim Kohlendioxidäquivalent (CO2e) (siehe https://www.sustainablebusinesstoolkit.com/difference-between-co2-and-co2e/) im Vergleich zu den Kosten für kommerzielle Geogitter gemäß dem Stand der Technik, wie z.B. die nach den Mercer-Patenten und den Walsh-HAR-Patenten hergestellten Geogitter, zu erwarten sind. Nach gegenwärtigen Schätzungen und beim Vergleich von Geogittern mit ähnlichen physikalischen Eigenschaften, die nicht den Walsh-HAR-Beispielen mit Rippen mit hohem Seitenverhältnis entsprechen, und den Beispielen der vorliegenden Erfindung mit der bevorzugten Geometrie, wie gemäß der hier dargelegten vorliegenden Erfindung beschrieben wird, können die durch die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Geogitter erzielten Kosteneinsparungen 10 % bis 40 % oder mehr gegenüber den Kosten für die Verwendung von Geogittern betragen, die gemäß den vorgenannten Patenten des Standes der Technik hergestellt werden, wie in Tabelle F unten gezeigt. TABELLE F

	Herkömml. Konstruktion, Kein Geogitter	Mercer-Patent	Walsh-HAR-Patente	Vorliegende Erfindung
Bodenaggregatschicht-Dicke	600 mm	450 mm	375 mm	325 mm
Kosten/Fahrspur km	£55.356	£46.392	£41.160	£38.172
Zeit/Fahrspur km	4,3 Tage	3,3 Tage	2,8 Tage	2,4 Tage
Kohlenst./Fahrspur km	232 Tonnen CO2e	176 Tonnen CO2e	147 Tonnen CO2e	128 Tonnen CO2e

Wie oben angegeben, vergleicht Tabelle F die herkömmliche Konstruktion ohne Geogitter, die von Tensar vermarktete biaxiale Geogitterkonstruktion gemäß dem ursprünglichen Mercer-Patent Nr. 4.374.798, die von Tensar vermarktete triaxiale Geogitterkonstruktion, die unter die Walsh-HAR-Patente fällt, und eine Projektion für die Anwendung der vorliegenden Erfindung. Für den relativen Vergleich werden die Standarddicken der Bodenaggregatschicht für jedes der vergleichenden Geogitter angegeben. Die Berechnungen basieren auf „Spurkilometern“, einem Standardmaß der Bauindustrie, zumindest im Vereinigten Königreich und in Europa. Der Verweis auf „Tonne“ bezieht sich auf die metrische Tonne (entspricht 2.200 Pfund).
Die vorstehenden Beschreibungen und Zeichnungen sind als Veranschaulichung der Grundsätze der Erfindung zu betrachten. Die Erfindung kann in einer Reihe verschiedener Größen konfiguriert sein und ist nicht auf die exakte Form des bevorzugten Sechsecks innerhalb einer sechseckigen Ausführungsform beschränkt. Des weiteren, da dem Fachmann zahlreiche Modifikationen und Änderungen ohne weiteres möglich sind, ist es nicht erwünscht, die Erfindung auf die beschriebenen und gezeigten exakten Konfigurationen und Funktionen zu beschränken. Vielmehr kann auf alle geeigneten Modifikationen und Äquivalente zurückgegriffen werden, die innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung liegen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

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Zitierte Nicht-Patentliteratur

Giroud, J. P. und Han, J., „Closure to 'Design Method for Geogrid-Reinforced Unpaved Roads, I: Development of Design Method“, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, Bd. 130, Nr. 8, S. 775-786, August 2004 [0020]
Sp. 1, Zeilen 51-64 und Sp. 4, Zeile 62 - Sp. 5, Zeile 11; „Geosynthetic Design & Construction Guidelines - Reference Manual - NHI Course No. 132013,“ U.S. Department of Transportation Federal Highway Administration Publication No. FHWA NHI-07-092, 28. August 2008; „Use of Geogrid for Strengthening and Reducing the Roadway Structural Sections,” [0021]

Claims

Multiaxiales integrales Geogitter, aufweisend: mehrere miteinander verbundene orientierte Stränge und teilweise orientierte Verbindungsstellen, die ein sich wiederholendes Muster von äußeren Sechsecken mit einer Reihe von Öffnungen darin bilden, wobei jedes der äußeren Sechsecke ein kleineres inneres Sechseck mit orientierten Strängen trägt und umgibt, und wobei die orientierten Stränge und die teilweise orientierten Verbindungsstellen des äußeren Sechsecks mehrere lineare Stränge definieren, die sich kontinuierlich durch das gesamte multiaxiale integrale Geogitter erstrecken.
Multiaxiales integrales Geogitter nach Anspruch 1, wobei sich die mehreren linearen Stränge kontinuierlich über das gesamte multiaxiale integrale Geogitter erstrecken, ohne eine Innenseite eines äußeren Sechsecks zu schneiden.
Multiaxiales integrales Geogitter nach Anspruch 1 oder 2, wobei die orientierten Stränge biaxial gestreckt wurden.
Multiaxiales integrales Geogitter nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei sich das kleinere innere Sechseck beim Verdichten des Bodenaggregats aus einer Ebene des Geogitters nach oben und unten durchbiegen kann.
Multiaxiales integrales Geogitter nach Anspruch 4, wobei das kleinere innere Sechseck beim Verdichten des Bodenaggregats bis zu etwa 33% der Dicke der teilweise orientierten Verbindungsstellen aus der Ebene des Geogitters nach oben und unten durchbiegen kann.
Multiaxiales integrales Geogitter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das orientierte multiaxiale integrale Geogitter eine erhöhte einzelne Öffnungsflächenverteilung und Steifigkeit relativ zur einzelnen Öffnungsflächenverteilung, Festigkeit und Steifigkeit eines triaxialen integralen Geogitters aufweist.
Multiaxiales integrales Geogitter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die orientierten Stränge Öffnungen mit sich wiederholenden sechseckigen, trapezförmigen und dreieckigen Formen bilden.
Multiaxiales integrales Geogitter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei es drei kontinuierliche starke Achsenstränge gibt, die sich kontinuierlich über das gesamte multiaxiale integrale Geogitter erstrecken, wobei die Stränge um etwa 120° voneinander getrennt sind.
Multiaxiales integrales Geogitter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Geogitter eine Monoschicht ist.
Multiaxiales integrales Geogitter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Geogitter eine Dicke von etwa 3 mm bis etwa 9 mm aufweist.
Multiaxiales integrales Geogitter nach Anspruch 10, wobei das Geogitter eine Dicke von etwa 4 mm bis etwa 7 mm aufweist.
Multiaxiales integrales Geogitter nach Anspruch 7, wobei die Öffnungen einen Interaktionsbereich mit Granulaten unterschiedlicher Partikelgröße von mindestens 200 mm² bieten.
Multiaxiales integrales Geogitter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die orientierten Stränge ein Seitenverhältnis von mindestens 1,0 und bevorzugt größer als etwa 1,86 aufweisen.
Multiaxiales integrales Geogitter nach Anspruch 4, wobei sich das kleinere innere Sechseck um bis zu 33 % der Gesamtdicke des umgebenden äußeren Sechsecks nach oben und unten durchbiegen kann.
Multiaxiales integrales Geogitter nach Anspruch 4, wobei sich das kleinere innere Sechseck beim Verdichten des Bodenaggregats in einem Nachgiebigkeitsbereich in der Größenordnung von etwa 50 % bis etwa 75 % aus der Ebene des Geogitters nach oben und unten durchbiegen kann.
Ausgangsmaterial zur Herstellung eines multiaxialen integralen Geogitters, das eine Polymerfolie mit einem Muster von Löchern oder Vertiefungen darin, die drei unterschiedlich geformte Öffnungen bereitstellen, und mehrere lineare Stränge aufweist, die sich kontinuierlich über das gesamte multiaxiale Geogitter erstrecken, wenn die Folie biaxial gestreckt wird.
Ausgangsmaterial nach Anspruch 16, wobei das Muster von Löchern oder Vertiefungen ein sich wiederholendes Sechseck bildet, das aus orientierten Strängen innerhalb eines Sechseckmusters von Öffnungen gebildet wird, wenn die Folie biaxial gestreckt wird.
Ausgangsmaterial nach Anspruch 16 oder 17, wobei die drei unterschiedlich geformten Öffnungen sich wiederholende sechseckige, trapezförmige und dreieckige Formen sind.
Ausgangsmaterial nach Anspruch 16, 17 oder 18, wobei die Polymerfolie eine Anfangsdicke von etwa 3 mm bis etwa 10 mm aufweist.
Ausgangsmaterial nach Anspruch 19, wobei die Polymerfolie eine Ausgangsdicke von etwa 5 mm bis etwa 8 mm aufweist.
Ausgangsmaterial nach Anspruch 16, wobei das multiaxiale Geogitter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15 ist.
Verfahren zur Herstellung eines multiaxialen integralen Geogitters, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen einer Polymerfolie; Bereitstellen einer gemusterten Vielzahl von Löchern oder Vertiefungen in der Polymerfolie; und Orientieren der Polymerfolie mit der gemusterten Vielzahl von Löchern oder Vertiefungen darin, um mehrere miteinander verbundene orientierte Stränge und teilweise orientierte Verbindungsstellen bereitzustellen, die ein sich wiederholendes Muster von äußeren Sechsecken mit einer Reihe von Öffnungen darin bilden, wobei jedes der äußeren Sechsecke ein kleineres inneres Sechseck mit orientierten Strängen trägt und innerhalb des äußeren Sechsecks umgibt, und wobei die orientierten Stränge und die teilweise orientierten Verbindungsstellen des äußeren Sechsecks mehrere lineare Stränge bilden, die sich kontinuierlich über das gesamte multiaxiale integrale Geogitter erstrecken.
Verfahren zur Herstellung eines multiaxialen integralen Geogitters, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen einer Polymerfolie; Bereitstellen einer gemusterten Vielzahl von Löchern oder Vertiefungen in der Polymerfolie; und Orientieren der Polymerfolie mit der gemusterten Vielzahl von Löchern oder Vertiefungen darin, um mehrere miteinander verbundene orientierte Stränge und teilweise orientierte Verbindungsstellen bereitzustellen, die ein sich wiederholendes Muster von äußeren Sechsecken mit einer Reihe von Öffnungen darin bilden, wobei jedes der äußeren Sechsecke ein kleineres inneres Sechseck mit orientierten Strängen trägt und umgibt, und die orientierten Stränge und die teilweise orientierten Verbindungsstellen des äußeren Sechsecks mehrere lineare Stränge definieren, die sich kontinuierlich über das gesamte multiaxiale integrale Geogitter erstrecken.
Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, wobei die Polymerfolie mit der gemusterten Vielzahl von Löchern oder Vertiefungen darin durch biaxiales Strecken orientiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, wobei die Polymerfolie eine Anfangsdicke von etwa 3 mm bis etwa 10 mm aufweist.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei die Polymerfolie eine Anfangsdicke von etwa 5 mm bis etwa 8 mm aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 26, wobei die Öffnungen sich wiederholende sechseckige, trapezförmige und dreieckige Formen aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, wobei das multiaxiale Geogitter einem der Ansprüche 1 bis 15 entspricht.
Verfahren zum Bereitstellen einer multiaxialen integralen Geogitterkonstruktion, umfassend: biaxiales Strecken eines Ausgangsmaterials, das eine Polymerfolie mit einer gemusterten Vielzahl von Löchern oder Vertiefungen darin ist, um ein multiaxiales integrales Geogitter mit mehreren miteinander verbundenen orientierten Strängen und teilweise orientierten Verbindungsstellen bereitzustellen, die ein sich wiederholendes Muster von äußeren Sechsecken mit einer Reihe von Öffnungen darin bilden, wobei jedes der äußeren Sechsecke ein kleines inneres Sechseck mit orientierten Strängen trägt und umgibt und die orientierten Stränge und die teilweise orientierten Verbindungsstellen des äußeren Sechsecks mehrere lineare Stränge definieren, die sich kontinuierlich über das gesamte multiaxiale integrale Geogitter erstrecken; und Einbetten des multiaxialen integralen Geogitters in eine Masse aus partikelförmigem Material.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei sich die mehreren linearen Stränge kontinuierlich über das gesamte multiaxiale integrale Geogitter erstrecken, ohne eine Innenseite eines äußeren Sechsecks zu schneiden.
Verfahren nach Anspruch 29 oder 30, wobei die Öffnungen sich wiederholende sechseckige, trapezförmige und dreieckige Formen aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 29 oder 30, wobei das multiaxiale Geogitter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15 ausgebildet ist.
Multiaxiales integrales Geogitter, aufweisend: mehrere miteinander verbundene orientierte Stränge und teilweise orientierte Verbindungsstellen, die ein sich wiederholendes Muster einer ausgewählten äußeren geometrischen Form mit einer Reihe von Öffnungen darin bilden; wobei jede der äußeren geometrischen Formen eine kleinere innere geometrische Form mit orientierten Strängen trägt und umgibt, wobei die innere geometrische Form gleich oder verschieden von der äußeren geometrischen Form ist; und wobei die orientierten Stränge und die teilweise orientierten Verbindungsstellen der äußeren geometrischen Form mindestens zwei Sätze von im Wesentlichen parallelen linearen Strängen bilden, die sich kontinuierlich über das gesamte multiaxiale Geogitter erstrecken.
Multiaxiales integrales Geogitter nach Anspruch 33, wobei die äußere geometrische Form und die innere geometrische Form gleich sind und die Form aus der Gruppe bestehend aus Dreiecken, Rechtecken, Quadraten und Sechsecken ausgewählt ist.
Multiaxiales integrales Geogitter nach Anspruch 33 oder 34, wobei die innere geometrische Form innerhalb der äußeren geometrischen Form flexibel oder nicht flexibel ist.
Verstärkte und stabilisierte Verbundbodenstruktur, aufweisend: eine Masse aus partikulärem Material; und ein multiaxiales integrales Geogitter, das in das genannte partikuläre Material eingebettet und in Wirkverbindung ist, und mehrere miteinander verbundene orientierte Stränge und teilweise orientierte Verbindungsstellen aufweist, die ein sich wiederholendes Muster von äußeren Sechsecken mit einer Reihe von Öffnungen darin bilden, wobei jedes der äußeren Sechsecke ein kleineres inneres Sechseck mit orientierten Strängen trägt und umgibt, und die orientierten Stränge und die teilweise orientierten Verbindungsstellen des äußeren Sechsecks mehrere lineare Stränge bilden, die sich kontinuierlich über das gesamte multiaxiale integrale Geogitter erstrecken.
Multiaxiales integrales Geogitter, aufweisend: mehrere miteinander verbundene orientierte Stränge und teilweise orientierte Verbindungsstellen, die ein sich wiederholendes Muster von äußeren Sechsecken mit einer Reihe von Öffnungen darin bilden, wobei jedes der äußeren Sechsecke durch orientierte Rippen eine kleinere orientierte innere geometrische Konfiguration trägt, wobei die orientierten Stränge, die teilweise orientierten Verbindungsstellen, die orientierten Rippen und die kleineren orientierten inneren geometrischen Konfigurationen mindestens drei verschiedene geometrische Konfigurationen bilden, die sich über das gesamte multiaxiale Geogitter wiederholen, und wobei die orientierten Stränge und die teilweise orientierten Verbindungsstellen des äußeren Sechsecks mehrere lineare Stränge definieren, die sich kontinuierlich über das gesamte multiaxiale integrale Geogitter erstrecken.
Multiaxiales integrales Geogitter nach Anspruch 37, wobei die drei verschiedenen geometrischen Konfigurationen ein Sechseck, ein Trapez und ein Dreieck sind.
Verfahren zum Bestimmen der Leistung eines bestimmten Geogitters in Verbindung mit einem bestimmten Bodenaggregat, wobei das Verfahren umfasst: Durchführen eines standardisierten Rückhalteversuchs mit dem Geogitter und einer Menge des Bodenaggregats, und Feststellen, ob das Geogitter bei dem Versuch mindestens etwa 50 % des Bodenaggregats einfängt.
Verfahren nach Anspruch 39, wobei das Bestimmen des Einfangens mindestens 75 % und bevorzugt mehr als 90 % beträgt.
Verfahren nach Anspruch 39 oder 40, wobei das Geogitter ein multiaxiales Geogitter nach einem der Ansprüche 1 bis 15 ist.