Способ изготовления полимерной георешетки и полимерная георешетка - RU2581176C1

Чертежи

Описание

Область техники

Изобретение относится к области строительства, более точно к георешеткам, предназначенным для применения в качестве армирующей и разделяющей прослойки в конструкциях земляного полотна линейных транспортных (автомобильных, железнодорожных, трубопроводных) и геотехнических сооружений.

Предшествующий уровень техники

Георешетки, в частности полимерные георешетки, используются для механической стабилизации грунта, в котором частицы грунта (гравия, щебенки) удерживаются георешеткой. При правильно подобранной структуре решетки происходит эффект заклинивания частиц грунта в георешетке, при этом предотвращается горизонтальное движение частиц искусственного основания. При динамическом воздействии на грунт георешетка препятствует перемещению вверх мелких частиц грунтового основания и повышает сдвигоустойчивость нижележащего грунтового слоя.

Для изготовления полимерной георешетки используют заготовку - лист (ленту) из полимерного материала. Заготовку перфорируют, а затем нагревают и вытягивают. В результате, перфорационные отверстия увеличиваются в несколько раз и разделяются полосками (ребрами) из ориентированного полимерного материала.

Из патента США №3386876, опубл. 04.06.1968, известен способ изготовления полимерной георешетки. В заготовке выполняют круглые перфорационные отверстия, центры которых образуют в заготовке множество правильных шестиугольников. Получаемая георешетка содержит множество круглых узлов, с выходящими из них одинаковыми полосками (ребер), расположенными вокруг этих узлов с образованием множества треугольников, которыми, в свою очередь, сформировано множество правильных шестиугольников с шестью угловыми узлами и одним центральным узлом. Такая георешетка является тяжелой и сравнительно непрочной.

Более легкая и прочная решетка может быть получена способом, раскрытым в патенте РФ №2303677, опубл. 27.07.2007, путем двухосного ориентирования полимерного материала заготовки. Получаемая георешетка содержит множество утолщенных узлов овальной формы, с выходящими из них более тонкими и узкими полосками (ребрами), расположенными вокруг этих узлов с образованием множества треугольников, которыми, в свою очередь, сформировано множество правильных шестиугольников с шестью угловыми утолщенными узлами и одним центральным утолщенным узлом. При этом две противолежащие от центрального утолщенного узла полоски расположены параллельно одному из направлений ориентации ячеистой структуры, а остальные полоски - под одинаковыми острыми углами (±30°) к нему.

Однако существенным недостатком остается неравномерная ширина полосок, значительно более узких в середине, чем по краям, примыкающим к узлам. Поэтому прочность полосок (ребер) может быть увеличена при лучшем ориентировании полимерного материал.

Раскрытие изобретения

Технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в повышении прочности георешетки на разрыв за счет лучшего ориентировании полимерного материала в полосках (ребрах).

Указанный технический результат достигается в способе изготовления полимерной георешетки, включающем перфорирование и последующее вытягивание листа из полимерного материала, при этом перфорационные отверстия выполняют в виде равнобедренных треугольников и располагают рядами поперек листа вдоль прямых, совпадающих с основаниями треугольных отверстий в ряду, причем ряды, состоящие из одинаково ориентированных вдоль листа треугольных отверстий, располагают с заданным шагом (расстоянием между рядами) вдоль листа и треугольные отверстия каждого ряда чередуют с ориентированными в противоположную сторону треугольными отверстиями другого ряда, а вытягивание перфорированного листа осуществляют сначала вдоль, а затем поперек.

Размеры боковых сторон перфорационных отверстий (равнобедренных треугольников) могут быть от 2 мм до 8 мм, размеры основания - от 1,5 мм до 6 мм, в частности размеры сторон могут быть 4,8×4,8×3,6 мм.

Размеры всех перфорационных отверстий на листе могут быть равны.

В качестве полимерного материала может использоваться полипропиленом или сополимером полипропилена.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показан перфорированный лист полимерного материла.

На фиг. 2 показан продольно вытянутый перфорированный лист полимерного материла.

На фиг. 3 показана полимерная георешетка.

Осуществление изобретения

Ниже приводится описание производства заявленной полимерной георешетки.

Полимерная георешетка изготавливается из полотна (листа) полипропилена методом экструзии с последующим перфорированием и ориентированием. Сформированное на каландрах полотно толщиной 4,0-9,0 мм и шириной 1000-1350 мм поступает на электромеханический перфоратор, где происходит просечка отверстий на всей площади полотна. Размер отверстия просечки треугольной формы со сторонами 4,8×4,8×3,6 мм, шаг просечки а₀ составляет 21,15 мм, как показано на фиг. 1. Расстояние между отверстиями вдоль полотна (размер шага) регулируют протяжным устройством.

Треугольные отверстия каждого ряда чередуют с ориентированными в противоположную сторону треугольными отверстиями другого ряда со смещением вдоль листа, что обеспечивает формирование узлов георешетки так, чтобы в ее структуре оси симметрии ребер не пересекались в одной точке узла, в результате чего отсутствует непрерывная ориентация ребер сформированных между бедрами равнобедренных треугольников и ребра с противоположных сторон узла георешетки не являются продолжением друг друга.

Другим важным моментом является получение в полимерной георешетке четырехгранных ребер с примерно равными сторонами в поперечном сечении вместо полосок, предполагающих, что их ширина значительно больше толщины.

Перфорированное полотно поступает в камеру продольной ориентации, где происходит его нагрев до температуры 90-110°С и продольное вытягивание (одноосное ориентирование). Полотно нагревают при прохождении через три пары медленных и три пары быстрых валов, обогреваемых маслом до заданной температуры. Параметры ленты после камеры продольной ориентации следующие: ширина ленты - 950-1150 мм, размер ячейки в длину b₁=40 мм, размер ячейки в ширину - 6-9 мм, как показано на фиг. 2.

После продольного ориентирования полотно заправляют в установку поперечной ориентации. Установка представляет собой камеру, в которую полуфабрикат подают с помощью двух клупповых цепей. Установка поперечной ориентации разделена на пять секций по ходу движения решетки: секция зажима, секция предварительного нагревания, секция поперечного растяжения, секция стабилизации, секция охлаждения и обрезки по ширине. Камера установки поперечной ориентации имеет четыре зоны нагрева, которые обогреваются циркулирующим горячим воздухом. Температура в секции предварительного нагревания и секции поперечного растяжения 130-160°С. Зажатая между двумя клупповыми цепями одноосноориентированная решетка (полуфабрикат) подается в камеру установки поперечной ориентации. В секции предварительного нагревания происходит разогрев решетки до пластичного состояния, в секции поперечного растяжения происходит поперечное ориентирование решетки, в секции стабилизации происходит релаксация решетки, в секции охлаждения решетка остывает и тянущими валами подается к узлу намотки, при этом идет обрезка кромок решетки пластинчатыми или дисковыми ножами. Получаемая в результате георешетка показана на фиг. 3, ее узлы 1 и ребра 2. Длина каждого ребра 40 мм, толщина каждого ребра 1,5 мм, ширина каждого ребра изменяется от 2 мм по краям до 1 мм в середине. На фиг. 3 видно, что ребра, находящиеся с противоположных сторон узла георешетки, смещены друг относительно друга в поперечном направлении.

Затем наматывают рулоны решетки требуемой длины, после чего рулон снимают и заправляют следующий.

Технологический процесс производства полимерных дорожных решеток является малоотходным производством, что позволяет в полном объеме использовать возвратные технологические отходы. Отходы, полученные при пуске линии или при переходе с одного вида решетки на другой, дробятся на измельчителе пластмасс, а также перерабатываются в гранулы на линии переработки отходов и виде крошки или гранул возвращаются в производство.

Реферат

Изобретение относится к области строительства, а именно к георешеткам, предназначенным для применения в качестве армирующей и разделяющей прослойки в конструкциях земляного полотна линейных транспортных и геотехнических сооружений. Способ изготовления полимерной георешетки включает перфорирование и последующее вытягивание листа из полимерного материала. Перфорационные отверстия выполняют в виде равнобедренных треугольников и располагают рядами поперек листа вдоль прямых, совпадающих с основаниями треугольных отверстий в ряду. Ряды, состоящие из одинаково ориентированных вдоль листа треугольных отверстий, располагают с заданным шагом. Треугольные отверстия каждого ряда чередуют с ориентированными в противоположную сторону треугольными отверстиями другого ряда. Вытягивание перфорированного листа осуществляют сначала вдоль, а затем поперек. Технический результат состоит в повышении прочности георешетки на разрыв за счет лучшего ориентирования полимерного материала в полосках, ребрах. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула