RU2478753C2

RU2478753C2 - Geocell for versions of application related to load withstanding

Info

Publication number: RU2478753C2
Application number: RU2011117166/03A
Authority: RU
Inventors: Ицхар Халахми; Одед Эрез; Ади Эрез
Original assignee: ПиАрЭс МЕДИТЕРРЭНИАН ЛТД.
Priority date: 2008-09-29
Filing date: 2008-09-29
Publication date: 2013-04-10
Also published as: CA2733055A1; CN102165118A; CA2733055C; KR101921395B1; EP2337900A4; RU2011117166A; JP2012504058A; HRP20180505T1; AU2008362137A1; KR20160104634A; ES2663545T3; PT3095920T; EP3095920B1; MX2010007221A; ZA201101925B; JP5397790B2; CN102165118B; WO2010036270A1; DK3095920T3; KR20110079700A

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: geocell is disclosed, which has high strength and stiffness, so that a geocell has a dynamic module of elasticity equal to 500 MPa or more at 23°C; a dynamic module of elasticity equal to 150 MPa or more at 63°C, when measured in longitudinal direction using Dynamic Mechanical Analysis (DMA) with frequency equal to 1 Hz; tension stress at 12% of tension, equal to 14.5 MPa or more at 23°C; coefficient of thermal expansion equal to 120×10^-6/°C or less at 25°C, and/or long-term rated tension equal to 2.6 MPa or more.

EFFECT: geocell is suitable for versions of application related to load withstanding, especially for reinforcement of underlying layers of a road surface and/or underlying soils of roads, pavements, storage sites and railway tracks.

27 cl, 9 dwg

Description

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

Настоящее раскрытие относится к сотовой ограничивающей системе, также известной как CCS или геоячейка, которая подходит для применения, связанного с выдерживанием нагрузок, как, например, нагрузок, имеющихся на дорогах, железнодорожных путях, автостоянках и мостовых. В частности, геоячейки настоящего раскрытия сохраняют свои параметры после большого числа циклов нагрузок и циклов изменения температуры; таким образом, требующееся ограничение засыпки сохраняется на протяжении проектного периода эксплуатации геоячейки.The present disclosure relates to a cellular restraining system, also known as CCS or geocell, which is suitable for applications related to withstanding loads, such as loads on roads, railways, parking lots and bridges. In particular, the geocells of the present disclosure retain their parameters after a large number of load cycles and temperature change cycles; thus, the required backfill restriction is maintained throughout the project period of the geocell operation.

Сотовая ограничивающая система (CCS) представляет собой множество ограничивающих ячеек, походящих на структуру "медовых сот", которые наполняют зернистой засыпкой, которая может представлять собой несвязный грунт, песок, гравий, щебень, дробленый камень или любой другой тип зернистого заполнителя. Также известные как геоячейки, CCS преимущественно используют в вариантах применения гражданского строительства, в которых требуется небольшая механическая прочность и жесткость, как, например, крепление откосов (для предотвращения эрозии) или обеспечение боковой опоры для откосов.A cellular confinement system (CCS) is a plurality of confinement cells resembling a honeycomb structure that is filled with granular backfill, which may be incoherent soil, sand, gravel, crushed stone, crushed stone, or any other type of granular aggregate. Also known as geocells, CCS are mainly used in civil engineering applications that require little mechanical strength and rigidity, such as securing slopes (to prevent erosion) or providing lateral support for slopes.

CCS отличаются от других геосинтетических материалов, как, например, георешетки или геотекстильные материалы, тем, что георешетки/геотекстильные материалы являются плоскими (т.е. двумерными) и используются в качестве плоскостного укрепления. Георешетки/геотекстильные материалы обеспечивают ограничение только для очень небольших вертикальных промежутков (как правило, в 1-2 раза больше среднего размера зернистого материала) и ограничены зернистыми материалами, имеющими средний размер больше чем приблизительно 20 мм. Это ограничивает применение подобных двумерных геосинтетических материалов для относительно дорогих зернистых материалов (щебень, дробленый камень и гравий), по причине того, что они почти не обеспечивают ограничение или укрепление для зернистых материалов более низкого качества, как, например, регенерированный асфальт, раздробленный бетон, зольная пыль и каменная мука. В противоположность этому, CCS представляют собой трехмерные структуры, которые обеспечивают ограничение во всех направлениях (т.е. вдоль полного поперечного сечения каждой ячейки). Более того, многоячеистая геометрия обеспечивает пассивное сопротивление, которое увеличивает грузоподъемность. В отличие от двумерных геосинтетических материалов геоячейка обеспечивает ограничение и укрепление зернистых материалов, имеющих средний размер частиц меньше чем приблизительно 20 мм, и в некоторых случаях материалов, имеющих средний размер частиц, составляющий приблизительно 10 мм или меньше.CCS differs from other geosynthetics, such as geogrids or geotextiles, in that geogrids / geotextiles are flat (i.e., two-dimensional) and are used as planar reinforcement. Geogrids / geotextiles provide a restriction only for very small vertical gaps (typically 1-2 times the average size of the granular material) and are limited to granular materials having an average size of more than about 20 mm. This limits the use of such two-dimensional geosynthetics for relatively expensive granular materials (crushed stone, crushed stone and gravel), because they almost do not restrict or strengthen granular materials of lower quality, such as regenerated asphalt, crushed concrete, fly ash and stone flour. In contrast, CCS are three-dimensional structures that provide a constraint in all directions (i.e., along the full cross section of each cell). Moreover, multi-cell geometry provides passive resistance, which increases load capacity. Unlike two-dimensional geosynthetics, a geocell limits and reinforces granular materials having an average particle size of less than about 20 mm, and in some cases materials having an average particle size of about 10 mm or less.

Во всем мире геоячейки изготавливают несколько компаний, включая Presto. Геоячейки Presto, а также геоячейки большинства их подражателей, изготавливают из полиэтилена (PE). Полиэтилен (PE) может представлять собой полиэтилен с высокой плотностью (HDPE) или полиэтилен со средней плотностью (MDPE). Термин "HDPE" в дальнейшем в этом документе относится к полиэтилену, характеризующемуся плотностью больше чем 0,940 г/см³. Термин полиэтилен со средней плотностью (MDPE) относится к полиэтилену, характеризующемуся плотностью больше чем 0,925-0,940 г/см³. Термин полиэтилен с низкой плотностью (LDPE) относится к полиэтилену, характеризующемуся плотностью, составляющей 0,91-0,925 г/см³.Worldwide, geocells are manufactured by several companies, including Presto. Presto geocells, as well as the geocells of most of their imitators, are made of polyethylene (PE). Polyethylene (PE) may be high density polyethylene (HDPE) or medium density polyethylene (MDPE). The term "HDPE" hereinafter refers to polyethylene having a density of greater than 0.940 g / cm ³ . The term medium density polyethylene (MDPE) refers to a polyethylene having a density greater than 0.925-0.940 g / cm ³ . The term low density polyethylene (LDPE) refers to a polyethylene having a density of 0.91-0.925 g / cm ³ .

Геоячейки, изготовленные из HDPE и MDPE, являются либо гладкими, либо текстурированными. Текстурированные геоячейки наиболее широко представлены на рынке, поскольку текстурный рисунок может обеспечивать некоторое дополнительное трение между стенками геоячейки и засыпкой. Несмотря на то что HDPE теоретически может обладать пределом прочности на растяжение (растягивающее напряжение при пределе текучести или при разрыве) больше чем 15 мегапаскалей (МПа), на практике, когда из стенки геоячейки берут образец и испытывают согласно ASTM D638 (испытания по стандарту Американского общества специалистов по испытаниям материалов), данная прочность является недостаточной для вариантов применения, связанных с выдерживанием нагрузок, как, например, для дорог и железных дорог, и даже при высокой скорости растяжения, составляющей 150%/минуту, будет достигать всего лишь 14 МПа.Geocells made from HDPE and MDPE are either smooth or textured. Textured geocells are most widely represented on the market, since a texture pattern can provide some additional friction between the geocell walls and the backfill. Although HDPE can theoretically have a tensile strength (tensile stress at yield or at break) of more than 15 megapascals (MPa), in practice, when a sample is taken from the geocell wall and tested according to ASTM D638 (tests according to the American Society Standard specialists in material testing), this strength is insufficient for applications related to withstanding loads, such as for roads and railways, and even at high tensile speeds, I total 150% / minute, will reach only 14 MPa.

Плохие свойства HDPE и MDPE ясно видны при исследовании посредством Динамического Механического Анализа (ДМА) согласно ASTM D4065: динамический модуль упругости при 23°C ниже, чем приблизительно 400 МПа. Динамический модуль упругости значительно ухудшается по мере увеличения температуры, и опускается ниже эффективных уровней при температурах, равных приблизительно 75°C, ограничивая, таким образом, применение в качестве средств укрепления, связанных с выдерживанием нагрузки. Данные умеренные механические свойства являются достаточными для крепления откосов, но не для долгосрочных вариантов применения, связанных с выдерживанием нагрузок, которые разрабатывают для службы более чем пять лет.The poor properties of HDPE and MDPE are clearly visible when examined by Dynamic Mechanical Analysis (DMA) according to ASTM D4065: dynamic modulus at 23 ° C lower than about 400 MPa. The dynamic modulus of elasticity deteriorates significantly with increasing temperature, and falls below effective levels at temperatures of approximately 75 ° C, thus limiting the use of reinforcing means associated with withstanding the load. These moderate mechanical properties are sufficient for securing slopes, but not for long-term load bearing applications that have been developed for service over five years.

Еще один способ прогнозирования долгосрочного, связанного с ползучестью поведения полимеров состоит в ускоренном испытании на ползучесть посредством ступенчатого изотермического метода (SIM) согласно ASTM 6992. В данном способе полимерный образец подвергают постоянной нагрузке по программе ступенчатого изменения температуры. Стадии повышенной температуры ускоряют ползучесть. Метод предоставляет возможность экстраполяции свойств образца на протяжении долгих периодов времени, даже на протяжении 100 лет. Как правило, когда испытывают PE и PP, нагрузку, которая вызывает пластическую деформацию, составляющую 10%, называют "долгосрочный расчетный предел прочности" и используют в геосинтетических материалах, в качестве разрешенной прочности для конструкций. Нагрузок, которые вызывают пластическую деформацию больше чем 10%, избегают по причине того, что PE и PP испытывают ползучесть второго порядка свыше 10% пластической деформации. Ползучесть второго порядка является непрогнозируемой, и в данном режиме PE и PP имеют тенденцию "покрываться волосными трещинами".Another method for predicting the long-term creep behavior of polymers is to accelerate the creep test using the stepwise isothermal method (SIM) according to ASTM 6992. In this method, the polymer sample is subjected to a constant load according to a stepwise temperature change program. High temperature steps accelerate creep. The method provides the ability to extrapolate the properties of the sample over long periods of time, even for 100 years. As a rule, when PE and PP are tested, the load that causes plastic deformation of 10% is called the "long-term calculated tensile strength" and is used in geosynthetics as the permitted strength for structures. Loads that cause plastic deformation of more than 10% are avoided due to the fact that PE and PP experience second-order creep over 10% plastic deformation. Second-order creep is unpredictable, and in this mode, PE and PP tend to “become covered with hairline cracks”.

Для вариантов применения, как, например, дороги, железнодорожные пути и находящееся в условиях большой нагрузки хранилище и автостоянки, данная прочность, составляющая всего лишь 14 МПа, является недостаточной. В частности, геоячейки с данными умеренными механическими свойствами проявляют тенденцию к относительно низкой жесткости и тенденцию к пластической деформации при растяжениях ниже 8%. Пластическая деформация вызывает потерю ячейкой своего ограничивающего потенциала, по существу главного механизма укрепления, спустя короткие периоды времени или после небольшого числа проходов транспортных средств (низкое количество циклических нагрузок). Например, когда ленту, взятую из типичной геоячейки в продольном направлении (перпендикулярном плоскости швов), испытывают согласно ASTM D638 со скоростью растяжения, составляющей 20 %/минуту, или даже 150 %/минуту, напряжение при 6% растяжении составляет меньше чем 13 МПа, при 8% растяжении составляет меньше чем 13,5 МПа, а при 12% растяжении составляет меньше чем 14 МПа. В результате геоячейки из HDPE ограничены вариантами применения, где геоячейка находится под низкой нагрузкой и где ограничение несущей нагрузку засыпки не является обязательным (например, при стабилизации грунтов). Геоячейки не являются широко распространенными в вариантах применения, связанных с выдерживанием нагрузок, как, например, дороги, железнодорожные пути, автостоянки или площадки для хранения тяжелых контейнеров, вследствие сильной тенденции к пластической деформации при низких растяжениях.For applications, such as roads, railways, and a heavy-duty storage and parking lots, this strength of only 14 MPa is insufficient. In particular, geocells with these moderate mechanical properties tend to have relatively low stiffness and tend to plastic deformation under tensile strain below 8%. Plastic deformation causes the cell to lose its limiting potential, essentially the main mechanism of reinforcement, after short periods of time or after a small number of passes of vehicles (low number of cyclic loads). For example, when a tape taken from a typical geocell in the longitudinal direction (perpendicular to the plane of the seams) is tested according to ASTM D638 with a tensile rate of 20% / minute, or even 150% / minute, the stress at 6% tension is less than 13 MPa, at 8% elongation is less than 13.5 MPa, and at 12% elongation is less than 14 MPa. As a result, HDPE geocells are limited to applications where the geocell is under low load and where the load-bearing backfill is not required (for example, when stabilizing soils). Geocells are not widespread in applications related to withstanding loads, such as roads, railways, parking lots or sites for storing heavy containers, due to the strong tendency to plastic deformation at low tensile stresses.

Когда вертикальную нагрузку прикладывают к подложке из зернистого материала, часть этой вертикальной нагрузки транслируется в горизонтальную нагрузку или давление. Величина горизонтальной нагрузки равна вертикальной нагрузке, умноженной на коэффициент горизонтального давления грунта (также известной как коэффициент бокового давления грунта или LEPC) зернистого материала. LEPC может варьировать от приблизительно 0,2 для хороших материалов, наподобие гравия и дробленого камня (как правило, жесткие частицы, слабо фракционированные, поэтому уплотнение является очень хорошим, а пластичность является минимальной) до приблизительно 0,3-0,4 для более пластичных материалов, наподобие каменной муки или регенерированного асфальта (материалов, которые имеют высокое содержание мелких частиц и высокую пластичность). Когда зернистый материал влажный (напр., при дождевом или паводковом пропитывании подстилающего слоя дорожного покрытия и подстилающего грунта дороги), его пластичность увеличивается, и развиваются повышенные горизонтальные нагрузки, обеспечивая повышенное кольцевое напряжение в стенке ячейки.When a vertical load is applied to a substrate of granular material, part of this vertical load is translated into a horizontal load or pressure. The horizontal load is equal to the vertical load multiplied by the horizontal soil pressure coefficient (also known as lateral soil pressure coefficient or LEPC) of the granular material. LEPC can range from about 0.2 for good materials like gravel and crushed stone (typically hard particles, poorly fractionated, therefore compaction is very good and ductility is minimal) to about 0.3-0.4 for more ductile materials like stone flour or regenerated asphalt (materials that have a high content of fine particles and high ductility). When the granular material is wet (for example, during rain or flood soaking of the underlying pavement and underlying soil of the road), its plasticity increases and increased horizontal loads develop, providing increased ring stress in the cell wall.

Когда зернистый материал ограничен геоячейкой, а вертикальная нагрузка прикладывается сверху за счет статического или динамического напряжения (как например, давление, предоставляемое колесом транспортного средства или рельсом поезда), горизонтальное давление транслируется в кольцевое напряжение в стенке геоячейки. Кольцевое напряжение пропорционально горизонтальному давлению и среднему радиусу ячейки и обратно пропорционально толщине стенки ячейки.When the granular material is limited by the geocell and the vertical load is applied from above due to static or dynamic stress (such as the pressure provided by the vehicle wheel or train rail), the horizontal pressure is translated into the annular stress in the geocell wall. The ring stress is proportional to the horizontal pressure and the average radius of the cell and inversely proportional to the thickness of the cell wall.

где HS представляет собой среднее кольцевое напряжение в стенке геоячейки, VP представляет собой вертикальное давление, прикладываемое нагрузкой снаружи на зернистый материал, LEPC представляет собой коэффициент бокового давления грунта, r представляет собой средний радиус ячейки, а d представляет собой номинальную толщину стенки ячейки.where HS is the average annular stress in the geocell wall, VP is the vertical pressure applied externally to the granular material, LEPC is the lateral pressure coefficient of the soil, r is the average radius of the cell, and d is the nominal thickness of the cell wall.

Например, геоячейка, изготовленная из HDPE или MDPE, имеющая толщину стенки ячейки, равную 1,5 миллиметра (включая текстурный рисунок, причем термин "толщина стенки" относится в дальнейшем в этом документе к расстоянию от крайней точки до крайней точки на поперечном сечении стенки ячейки), средний диаметр (при засыпке зернистым материалом), равный 230 миллиметров, высоту, равную 200 миллиметров, при наполнении песком или каменной мукой (LEPC составляет 0,3), и вертикальную нагрузку, равную 700 килопаскалей (кПа), будет испытывать кольцевое напряжение, составляющее приблизительно 16 мегапаскалей (МПа). Как видно из уравнения кольцевого напряжение, больший диаметр или более тонкие стенки - что является преимуществом с точки зрения экономичности производства - подвергаются значительно более высоким кольцевым напряжениям и, таким образом, не действуют должным образом в качестве укрепления при изготовлении из HDPE или MDPE.For example, a geocell made of HDPE or MDPE having a cell wall thickness of 1.5 millimeters (including a texture pattern, the term "wall thickness" referring hereinafter to the distance from the extreme point to the extreme point on the cross section of the cell wall ), an average diameter (when backfilled with granular material) of 230 millimeters, a height of 200 millimeters when filled with sand or stone flour (LEPC is 0.3), and a vertical load of 700 kilopascals (kPa) will experience ring stress , comp Around 16 megapascals (MPa). As can be seen from the ring stress equation, a larger diameter or thinner walls — which is an advantage in terms of production economics — are subject to significantly higher ring stresses and thus do not function properly as reinforcements when manufactured from HDPE or MDPE.

Вертикальные нагрузки, равные 550 кПа, являются обычными для немощеных дорог. Значительно более высокие нагрузки, составляющие 700 кПа или более, могут испытываться на дорогах (мощеных и немощеных) для тяжелых грузовиков, дорогах промышленного использования или автостоянках.Vertical loads of 550 kPa are common for unpaved roads. Significantly higher loads of 700 kPa or more can be experienced on roads (paved and unpaved) for heavy trucks, industrial roads, or car parks.

По причине того, что варианты применения, связанные с выдерживанием нагрузок, особенно дороги и железнодорожные пути, в целом подвергаются миллионам циклических нагрузок, стенке геоячейки необходимо удерживать свои первоначальные параметры при циклических нагрузках с очень низкой пластической деформацией. Коммерческое использование геоячеек из HDPE ограничивается не несущими нагрузку вариантами применения по причине того, что HDPE, как правило, достигает своего предела пластичности при приблизительно 8% растяжении и при напряжениях ниже обычных напряжений, обнаруживаемых в большинстве случаев в вариантах применения, связанных с выдерживанием нагрузок.Due to the fact that the applications related to withstanding loads, especially roads and railways, are generally subjected to millions of cyclic loads, the geocell wall needs to maintain its initial parameters under cyclic loads with very low plastic deformation. The commercial use of HDPE geocells is limited to non-load-bearing applications because HDPE typically reaches its ductility at approximately 8% elongation and at stresses below the normal stresses found in most cases in load bearing applications.

Было бы желательно предоставить геоячейку, которая обладает повышенной жесткостью и прочностью, пониженной тенденцией к деформации при повышенных температурах, лучшим сохранением своей упругости при температурах выше окружающей среды (23°C), уменьшенной тенденцией претерпевать пластическую деформацию при повторяющихся и непрерывных нагрузках и/или продолжительных периодах работы.It would be desirable to provide a geocell that has increased rigidity and strength, a reduced tendency to deform at elevated temperatures, a better preservation of its elasticity at temperatures above ambient (23 ° C), a reduced tendency to undergo plastic deformation under repeated and continuous loads and / or prolonged periods of work.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕSHORT DESCRIPTION

В вариантах осуществления раскрыты геоячейки, которые обеспечивают достаточную жесткость и могут допускать высокие напряжения без пластической деформации. Подобные геоячейки подходят для вариантов применения, связанных с выдерживанием нагрузок, как, например, мостовых, дорог, железнодорожных путей, автостоянок, взлетно-посадочных полос и площадок хранения. Также раскрыты способы изготовления и использования подобных геоячеек.In embodiments, geocells are disclosed that provide sufficient rigidity and can tolerate high stresses without plastic deformation. Such geocells are suitable for load bearing applications such as bridges, roads, railways, car parks, runways and storage areas. Methods for manufacturing and using such geocells are also disclosed.

В некоторых вариантах осуществления раскрыта геоячейка, образованная из полимерных лент, причем, по меньшей мере, одна полимерная лента имеет динамический модуль упругости, равный 500 МПа или больше при измерении в продольном направлении посредством Динамического Механического Анализа (ДМА) согласно ASTM D4065 при 23°C и с частотой, равной 1 Гц.In some embodiments, a geocell formed from polymer tapes is disclosed, wherein at least one polymer tape has a dynamic modulus of elasticity of 500 MPa or more when measured in the longitudinal direction by Dynamic Mechanical Analysis (DMA) according to ASTM D4065 at 23 ° C and with a frequency equal to 1 Hz.

По меньшей мере, одна полимерная лента может иметь динамический модуль упругости, равный 700 МПа или больше, включая динамический модуль упругости, равный 1000 МПа или больше.At least one polymer tape may have a dynamic modulus of elasticity of 700 MPa or more, including a dynamic modulus of elasticity of 1000 MPa or more.

По меньшей мере, одна полимерная лента может иметь напряжение при 12% растяжении, равное 14,5 МПа или больше при измерении согласно методике Izhar при 23°C, включая напряжение при 12% растяжении, равное 16 МПа или больше или напряжение при 12% растяжении, равное 18 МПа или больше.At least one polymer tape may have a stress at 12% elongation of 14.5 MPa or more when measured according to the Izhar method at 23 ° C, including a stress at 12% elongation of 16 MPa or more or stress at 12% elongation equal to 18 MPa or more.

По меньшей мере, одна полимерная лента может иметь коэффициент теплового расширения, равный 120×10^-6/°C или меньше при 25°C согласно ASTM D696.At least one polymer tape may have a coefficient of thermal expansion equal to 120 × 10 ⁻⁶ / ° C or less at 25 ° C according to ASTM D696.

Геоячейка может быть использована в виде слоя мостовой, дороги, железнодорожного пути или автостоянки. Геоячейка может быть наполнена зернистым материалом, выбранным из группы, состоящей из песка, гравия, дробленого камня, щебня, каменной муки, раздробленного бетона, регенерированного асфальта, кирпичной крошки, строительных обломков и строительного мусора, стеклянного боя, шлака от электростанций, зольной пыли, угольной золы, шлака доменной плавки, гранулированного шлака для производства цемента, металлосодержащего шлака и их смесей.Geocell can be used as a layer of pavement, road, railway track or parking lot. The geocell can be filled with granular material selected from the group consisting of sand, gravel, crushed stone, crushed stone, stone flour, crushed concrete, regenerated asphalt, brick chips, construction debris and construction debris, glass battle, slag from power plants, fly ash, coal ash, blast furnace slag, granular slag for the production of cement, metal-containing slag and mixtures thereof.

В других вариантах осуществления раскрыта геоячейка, образованная из полимерных лент, причем, по меньшей мере, одна полимерная лента имеет динамический модуль упругости, равный 150 МПа или больше при измерении в продольном направлении посредством Динамического Механического Анализа (ДМА) согласно ASTM D4065 при 63°C и с частотой, равной 1 Гц.In other embodiments, a geocell formed from polymer tapes is disclosed, wherein at least one polymer tape has a dynamic modulus of elasticity of 150 MPa or more when measured in the longitudinal direction by Dynamic Mechanical Analysis (DMA) according to ASTM D4065 at 63 ° C and with a frequency equal to 1 Hz.

По меньшей мере, одна полимерная лента может иметь динамический модуль упругости, равный 250 МПа или больше, включая динамический модуль упругости, равный 400 МПа или больше.At least one polymer tape may have a dynamic modulus of elasticity of 250 MPa or more, including a dynamic modulus of elasticity of 400 MPa or more.

Помимо этого в других вариантах осуществления раскрыта геоячейка, образованная из полимерных лент, причем, по меньшей мере, одна полимерная лента имеет долгосрочное расчетное напряжение, равное 2,6 МПа или больше, при измерении согласно методике PRS SIM.In addition, in other embodiments, a geocell formed from polymer tapes is disclosed, wherein at least one polymer tape has a long-term design voltage of 2.6 MPa or more when measured according to the PRS SIM technique.

По меньшей мере, одна полимерная лента может иметь долгосрочное расчетное напряжение, равное 3 МПа или больше, включая долгосрочное расчетное напряжение, равное 4 МПа или больше.At least one polymer tape may have a long-term design stress of 3 MPa or more, including a long-term design stress of 4 MPa or more.

Ниже более подробно описаны данные и другие варианты осуществления.Data and other embodiments are described in more detail below.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Далее следует краткое описание чертежей, которые представлены с целью пояснения иллюстративных вариантов осуществления, раскрытых в настоящей заявке, а не с целью их ограничения.The following is a brief description of the drawings, which are presented in order to explain the illustrative embodiments disclosed in this application, and not to limit them.

ФИГ.1 представляет собой перспективное изображение геоячейки.FIGURE 1 is a perspective image of a geocell.

ФИГ.2 представляет собой схему, показывающую иллюстративный вариант осуществления полимерной ленты, использованной в геоячейках настоящего раскрытия.FIG. 2 is a diagram showing an illustrative embodiment of a polymer tape used in geocells of the present disclosure.

ФИГ.3 представляет собой схему, показывающую еще один иллюстративный вариант осуществления полимерной ленты, использованной в геоячейках настоящего раскрытия.FIG. 3 is a diagram showing another illustrative embodiment of a polymer tape used in geocells of the present disclosure.

ФИГ.4 представляет собой схему, показывающую еще один иллюстративный вариант осуществления полимерной ленты, использованной в геоячейках настоящего раскрытия.FIG. 4 is a diagram showing another illustrative embodiment of a polymer tape used in geocells of the present disclosure.

ФИГ.5 представляет собой график, сравнивающий результаты напряжения-растяжения различных ячеек настоящего раскрытия со сравнительным примером.FIGURE 5 is a graph comparing the results of tensile stress of various cells of the present disclosure with a comparative example.

ФИГ.6 представляет собой график, показывающий кривую напряжения-растяжения для геоячеек настоящего раскрытия.FIG.6 is a graph showing a tensile stress curve for geocells of the present disclosure.

ФИГ.7 представляет собой график, показывающий результаты испытания вертикальной нагрузкой для иллюстративной ячейки настоящего раскрытия в сравнении со сравнительным примером.7 is a graph showing the results of a vertical load test for an illustrative cell of the present disclosure in comparison with a comparative example.

ФИГ.8 представляет собой график динамического модуля упругости и Tan Delta в зависимости от температуры для контрольной ленты.FIG. 8 is a graph of dynamic elastic modulus and Tan Delta versus temperature for a control tape.

ФИГ.9 представляет собой график динамического модуля упругости и Tan Delta в зависимости от температуры для полимерной ленты, использованной в геоячейках настоящего раскрытия.FIG. 9 is a graph of dynamic elastic modulus and Tan Delta versus temperature for a polymer tape used in geocells of the present disclosure.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕDETAILED DESCRIPTION

Следующее подробное описание предоставлено для того, чтобы обеспечить возможность специалисту, обладающему обычными познаниями в данной области техники, создавать и применять варианты осуществления, раскрытые в настоящей заявке, и излагает наилучшие способы, предполагающие осуществление данных вариантов осуществления. Различные модификации, однако, будут оставаться очевидными специалистам, обладающим обычными познаниями в данной области техники, и должны рассматриваться в пределах объема правовых притязаний данного раскрытия.The following detailed description is provided in order to enable a person skilled in the art to create and apply the embodiments disclosed herein and sets out the best methods for implementing these embodiments. Various modifications, however, will remain apparent to those of ordinary skill in the art and should be considered within the scope of the legal claims of this disclosure.

Более полное понимание составных элементов, процессов и устройств, раскрытых в настоящей заявке, может быть получено с помощью ссылки на прилагаемые чертежи. Данные фигуры являются всего лишь схематическим представлением, основанным на удобстве и легкости демонстрации настоящего раскрытия, и вследствие этого не предназначены показывать относительный размер и параметры устройств или их составных элементов и/или определять или ограничивать объем правовых притязаний иллюстративных вариантов осуществления.A more complete understanding of the constituent elements, processes and devices disclosed in this application can be obtained by reference to the accompanying drawings. These figures are merely a schematic diagram based on the convenience and ease of demonstrating the present disclosure, and are therefore not intended to show the relative size and parameters of devices or their constituent elements and / or to define or limit the scope of legal claims of illustrative embodiments.

ФИГ.1 представляет собой перспективное изображение однослойной геоячейки. Геоячейка 10 включает в себя множество полимерных лент 14. Расположенные рядом ленты соединены вместе отдельными физическими швами 16. Соединение может быть выполнено посредством прикрепления, пришивания или сварки, но в большинстве случаев выполняется посредством сварки. Участок каждой ленты между двумя швами 16 образует стенку 18 отдельной ячейки 20. Каждая ячейка 20 имеет стенки, изготовленные из двух различных полимерных лент. Ленты 14 соединены вместе с образованием структуры медовых сот из множества лент. Например, наружная лента 22 и внутренняя лента 24 соединены вместе посредством физических швов 16, которые разделены равномерными промежутками по длине лент 22 и 24. Пара внутренних лент 24 соединена вместе посредством физических швов 32. Каждый шов 32 находится между двумя швами 16. В результате, когда множество лент 14 натягивают в направлении, перпендикулярном поверхностям лент, ленты изгибаются синусоидальным образом с образованием геоячейки 10. На краю геоячейки, где соприкасаются концы двух полимерных лент 22, 24, концевой сварной шов 26 (также считающийся швом) сделан на коротком расстоянии от конца 28 с образованием короткой хвостовой части 30, которая стабилизирует две полимерные ленты 22, 24.FIGURE 1 is a perspective image of a single-layer geocell. The geocell 10 includes a plurality of polymer tapes 14. The adjacent tapes are joined together by separate physical seams 16. The connection can be made by attaching, sewing or welding, but in most cases is done by welding. The section of each tape between the two seams 16 forms the wall 18 of a separate cell 20. Each cell 20 has walls made of two different polymer tapes. Tapes 14 are connected together to form a honeycomb structure from a plurality of tapes. For example, the outer tape 22 and the inner tape 24 are connected together by means of physical seams 16, which are divided at regular intervals along the length of the belts 22 and 24. A pair of inner tapes 24 are connected together by means of physical seams 32. Each seam 32 is located between two seams 16. As a result, when a plurality of tapes 14 are pulled in a direction perpendicular to the surfaces of the tapes, the tapes are bent in a sinusoidal manner to form a geocell 10. At the edge of the geocell, where the ends of two polymer tapes 22, 24 are in contact, the end weld 26 (also thawed joint) is made a short distance from the end 28 to form a short tail portion 30 which stabilizes the two polymeric tapes 22, 24.

Геоячейки настоящего раскрытия изготовлены из полимерных лент, которые имеют определенные физические свойства. В частности, полимерная лента имеет напряжение при пределе текучести, или при 12% растяжении, когда полимерная лента не имеет предела текучести, равное 14,5 МПа или больше, при измерении в продольном направлении (перпендикулярном плоскости швов в ячейке геоячейки) при скорости растяжения, равной 20%/минуту или 150%/минуту. В других вариантах осуществления полимерная лента имеет растяжение, составляющее 10% или меньше, при напряжении, равном 14,5 МПа, при измерении описанным способом. Другими словами, полимерная лента может выдерживать напряжения, равные 14 МПа или больше, не достигая своего предела текучести. Другие синонимы для предела текучести включают в себя напряжение при пределе текучести, предел упругости или предел пластичности. Когда полимерная лента не имеет предела текучести, считается, что напряжение соответствует 12% растяжению. Данные измерения относятся к механическим свойствам при растяжении полимерной ленты в продольном направлении, при 23°C, а не к ее свойствам при изгибе.The geocells of the present disclosure are made of polymer tapes that have certain physical properties. In particular, the polymer tape has a stress at the yield strength, or at 12% elongation, when the polymer tape does not have a yield strength of 14.5 MPa or more, when measured in the longitudinal direction (perpendicular to the plane of the seams in the geocell cell) at a tensile speed, equal to 20% / minute or 150% / minute. In other embodiments, the polymer tape has a tensile strength of 10% or less at a stress of 14.5 MPa as measured by the method described. In other words, a polymer tape can withstand stresses of 14 MPa or more without reaching its yield strength. Other synonyms for yield strength include stress at yield strength, tensile strength or ductility. When the polymer tape has no yield strength, it is believed that the stress corresponds to 12% elongation. These measurements relate to the mechanical properties of tensile polymer tape in the longitudinal direction, at 23 ° C, and not to its properties when bent.

По причине того, что многие геоячейки являются перфорированными, измерение напряжения и растяжения согласно стандартам ASTM D638 или ISO 527 в целом невозможно. Таким образом, измерения проводят согласно следующей методике, которая представляет собой модифицированную версию указанных стандартов и упоминается в настоящей заявке как "процедура Izhar". Образец ленты 50 мм длиной и 10 мм шириной берут в направлении, параллельном уровню земли и перпендикулярном плоскости швов ячейки (т.е. в продольном направлении). Ленту закрепляют таким образом, чтобы расстояние между крепежными деталями составляло 30 мм. Затем ленту растягивают посредством перемещения крепежных деталей в стороны друг от друга со скоростью 45 миллиметров (мм) в минуту, которая переводится в скорость растяжения, равную 150%/минуту при 23°C. Нагрузку, предоставляемую лентой в ответ на указанную деформацию, измеряют посредством динамометрического датчика. Напряжение (Н/мм²) рассчитывают при различных растяжениях (растяжение представляет собой приращение длины, деленное на первоначальную длину). Напряжение рассчитывают посредством деления нагрузки при определенном растяжении на первоначальное номинальное поперечное сечение (ширина ленты, умноженная на толщину ленты). Поскольку поверхность ленты геоячейки, как правило, текстурирована, толщину образца измеряют просто, как расстояние от "крайней точки до крайней точки", усредненное между тремя положениями на ленте. (Например, считается, что лента, имеющая рельефный ромбообразный текстурный рисунок и имеющая расстояние между самым верхним текстурным рисунком верхней стороны и самым нижним текстурным рисунком нижней стороны, равное 1,5 мм, имеет 1,5 мм толщину.) Данная скорость растяжения, равная 150%/минуту, более характерна для мостовых и железнодорожных путей, где каждый цикл нагрузки является очень коротким.Due to the fact that many geocells are perforated, measuring stress and tension according to ASTM D638 or ISO 527 is generally not possible. Thus, the measurements are carried out according to the following procedure, which is a modified version of these standards and is referred to in this application as the “Izhar procedure”. A tape sample of 50 mm long and 10 mm wide is taken in a direction parallel to the ground level and perpendicular to the plane of the cell sutures (i.e., in the longitudinal direction). The tape is fixed so that the distance between the fasteners is 30 mm. The tape is then stretched by moving the fasteners apart from each other at a speed of 45 millimeters (mm) per minute, which translates into a stretching speed of 150% / minute at 23 ° C. The load provided by the tape in response to said deformation is measured by means of a load cell. Stress (N / mm ² ) is calculated at various tensile stresses (tensile is an increment of length divided by the initial length). The stress is calculated by dividing the load at a certain tension by the initial nominal cross-section (tape width multiplied by tape thickness). Since the surface of the geocell tape is typically textured, the thickness of the sample is measured simply as the distance from the “extreme point to the extreme point” averaged between the three positions on the tape. (For example, it is believed that a tape having a relief rhomboid-like texture pattern and having a distance between the uppermost texture pattern of the upper side and the lowest texture pattern of the lower side equal to 1.5 mm has a thickness of 1.5 mm.) This stretching speed equal to 150% / minute, more typical for bridge and railway tracks, where each load cycle is very short.

В других вариантах осуществления полимерная лента может отличаться:In other embodiments, the polymer tape may vary:

растяжением, составляющим самое большее 1,9% при напряжении, равном 8 МПа;a stretch of at most 1.9% at a stress of 8 MPa;

растяжением, составляющим самое большее 3,7% при напряжении, равном 10,8 МПа;a tensile component of at most 3.7% at a stress of 10.8 MPa;

растяжением, составляющим самое большее 5,5% при напряжении, равном 12,5 МПа;a tensile component of at most 5.5% at a stress of 12.5 MPa;

растяжением, составляющим самое большее 7,5% при напряжении, равном 13,7 МПа;a tensile component of at most 7.5% at a stress of 13.7 MPa;

растяжением, составляющим самое большее 10% при напряжении, равном 14,5 МПа;a tensile component of at most 10% at a stress of 14.5 MPa;

растяжением, составляющим самое большее 11% при напряжении, равном 15,2 МПа; иa tensile component of at most 11% at a stress of 15.2 MPa; and

растяжением, составляющим самое большее 12,5% при напряжении, равном 15,8 МПа.tensile, constituting at most 12.5% at a stress equal to 15.8 MPa.

Полимерная лента может также необязательно иметь растяжение, составляющее самое большее 14% при напряжении, равном 16,5 МПа; и/или растяжение, составляющее самое большее 17% при напряжении, равном 17,3 МПа.The polymer tape may also optionally have an elongation of at most 14% at a stress of 16.5 MPa; and / or elongation of at most 17% at a stress of 17.3 MPa.

В других вариантах осуществления полимерная лента может отличаться наличием напряжения, равного, по меньшей мере, 14,5 МПа при растяжении, составляющем 12%; напряжения, равного, по меньшей мере, 15,5 МПа при растяжении, составляющем 12%; и/или напряжения, равного, по меньшей мере, 16,5 МПа при растяжении, составляющем 12%.In other embodiments, the implementation of the polymer tape may differ in the presence of stress equal to at least 14.5 MPa with a tensile component of 12%; a stress of at least 15.5 MPa with a tensile strain of 12%; and / or a stress of at least 16.5 MPa with a tensile strain of 12%.

В других вариантах осуществления полимерная лента может отличаться наличием динамического модуля упругости, равного 500 МПа или больше при 23°C, измеренного в продольном направлении посредством Динамического Механического Анализа (ДМА) с частотой, равной 1 Гц. Как и в случае измерения напряжения-растяжения при натяжении, толщину для анализа ДМА принимают как расстояние от «крайней точки до крайней точки», усредненное между тремя положениями. Измерения ДМА, описанные в настоящем раскрытии, проведены согласно ASTM D4065.In other embodiments, the implementation of the polymer tape may differ in the presence of a dynamic modulus of elasticity equal to 500 MPa or more at 23 ° C, measured in the longitudinal direction by Dynamic Mechanical Analysis (DMA) with a frequency equal to 1 Hz. As in the case of measuring tension-tension under tension, the thickness for the analysis of DMA is taken as the distance from the "extreme point to the extreme point", averaged between the three positions. The DMA measurements described in this disclosure are carried out according to ASTM D4065.

В других вариантах осуществления полимерная лента может отличаться наличием динамического модуля упругости, равного 250 МПа или больше при 50°C, измеренного в продольном направлении посредством Динамического Механического Анализа (ДМА) с частотой, равной 1 Гц.In other embodiments, the implementation of the polymer tape may be characterized by the presence of a dynamic modulus of elasticity of 250 MPa or more at 50 ° C, measured in the longitudinal direction by Dynamic Mechanical Analysis (DMA) with a frequency of 1 Hz.

В других вариантах осуществления полимерная лента может отличаться наличием динамического модуля упругости, равного 150 МПа или больше при 63°C, измеренного в продольном направлении посредством Динамического Механического Анализа (ДМА) с частотой, равной 1 Гц.In other embodiments, the implementation of the polymer tape may be characterized by the presence of a dynamic modulus of elasticity of 150 MPa or more at 63 ° C, measured in the longitudinal direction by Dynamic Mechanical Analysis (DMA) with a frequency of 1 Hz.

В других вариантах осуществления полимерная лента может отличаться наличием Tan Delta, составляющего 0,32 или меньше при 75°C, измеренного в продольном направлении посредством Динамического Механического Анализа (ДМА) с частотой, равной 1 Гц. Данные новые свойства находятся за пределами свойств типичных геоячеек из HDPE или MDPE.In other embodiments, the polymer tape may differ by having a Tan Delta of 0.32 or less at 75 ° C., measured in the longitudinal direction by Dynamic Mechanical Analysis (DMA) at a frequency of 1 Hz. These new properties are outside the properties of typical geocells from HDPE or MDPE.

Динамический Механический Анализ (ДМА) представляет собой методику, используемую для исследования и получения характеристик вязкоупругого характера для полимеров. В целом, к образцу материала прикладывают осцилирующую силу и измеряют происходящее в результате циклическое смещение образца в зависимости от циклической нагрузки. Чем выше упругость, тем ниже промежуток времени (фаза) между нагрузкой и смещением. Из этого, может быть определена точная жесткость (динамический модуль упругости) образца, а также механизм диссипации (динамический модуль механических потерь) и соотношение между ними (Tan Delta). ДМА также обсуждается в ASTM.Dynamic Mechanical Analysis (DMA) is a technique used to study and characterize a viscoelastic character for polymers. In general, an oscillating force is applied to the material sample and the resulting cyclic displacement of the sample is measured as a function of the cyclic load. The higher the elasticity, the lower the time interval (phase) between the load and the displacement. From this, the exact stiffness (dynamic modulus) of the sample can be determined, as well as the dissipation mechanism (dynamic modulus of mechanical loss) and the relationship between them (Tan Delta). DMA is also discussed in ASTM.

Еще одним аспектом геоячейки настоящего раскрытия является ее пониженный коэффициент теплового расширения (CTE) относительно существующих в настоящее время HDPE или MDPE. CTE является важным по причине того, что расширение/сокращение в процессе циклического температурного воздействия представляет собой еще один механизм, который обеспечивает также дополнительные кольцевые напряжения. HDPE и MDPE имеют CTE, составляющий приблизительно 200×10^-6/°C в окружающем пространстве (23°C), и данный CTE является даже более высоким при температурах больше, чем окружающая среда. Геоячейка настоящего раскрытия имеет CTE, составляющий приблизительно 150×10^-6/°C или меньше при 23°C, а в отдельных вариантах осуществления приблизительно 120×10^-6/°C или меньше при 23°C при измерении согласно ASTM D696. CTE геоячейки настоящего раскрытия имеют более низкую тенденцию к увеличению при повышенных температурах.Another aspect of the geocell of the present disclosure is its reduced coefficient of thermal expansion (CTE) relative to currently existing HDPE or MDPE. CTE is important because expansion / contraction during cyclic temperature exposure is another mechanism that also provides additional ring stresses. HDPE and MDPE have a CTE of approximately 200 × 10 ^-6 / ° C in the surrounding area (23 ° C), and this CTE is even higher at temperatures greater than the environment. The geocell of the present disclosure has a CTE of about 150 × 10 ^-6 / ° C or less at 23 ° C, and in some embodiments, about 120 × 10 ^-6 / ° C or less at 23 ° C as measured according to ASTM D696. CTE geocells of the present disclosure have a lower tendency to increase at elevated temperatures.

Еще одним аспектом геоячейки настоящего раскрытия является ее более низкая тенденция к ползучести при постоянной нагрузке. Более низкую тенденцию к ползучести измеряют согласно ускоренному испытанию на ползучесть посредством ступенчатого изотермического метода (SIM), который описан в ASTM 6992. В данном способе полимерный образец подвергают постоянной нагрузке по программе ступенчатого изменения температуры (т.е. температуру повышают и удерживают постоянной в течение предварительно определенного периода). На стадиях более высокой температуры ползучесть ускоряется. Процедуру испытания SIM применяют к образцу с шириной, равной 100 мм, и чистой длиной, равной 50 мм (расстояние между крепежными деталями). К образцу прикладывают статическую нагрузку и нагревают согласно процедуре, включающей стадии:Another aspect of the geocell of the present disclosure is its lower tendency to creep under constant load. A lower creep tendency is measured according to the accelerated creep test using the stepwise isothermal method (SIM), which is described in ASTM 6992. In this method, the polymer sample is subjected to a constant load according to a stepwise temperature change program (i.e., the temperature is raised and held constant for predefined period). At higher temperature stages, creep is accelerated. The SIM test procedure is applied to a sample with a width of 100 mm and a net length of 50 mm (distance between fasteners). A static load is applied to the sample and heated according to a procedure including the steps of:

СтадияStage ТT ВремяTime по Цельсиюcentigrade часыclock 00 2323 00 1one 30thirty 33 22 3737 33 33 4444 33 4four 5151 33 55 5858 33 66 6565 33 77 7272 33

Данная процедура SIM упоминается в настоящей заявке как "процедура PRS SIM". В конце процедуры измеряют пластическое растяжение (необратимое увеличение длины, деленное на исходную длину). Пластическое растяжение измеряют относительно различных нагрузок, причем нагрузку, которая вызывает пластическое растяжение, равное 10% или меньше, называют "долгосрочной расчетной нагрузкой." Напряжение, связанное с долгосрочной расчетной нагрузкой (указанная нагрузка, деленная на (первоначальную ширину, умноженную на первоначальную)), составляет "долгосрочное расчетное напряжение" и обеспечивает разрешенное кольцевое напряжение, которое геоячейка может выдерживать на протяжении долгого периода времени при статической нагрузке.This SIM procedure is referred to in this application as the “PRS SIM Procedure". At the end of the procedure, plastic elongation (irreversible increase in length divided by the original length) is measured. Plastic elongation is measured relative to various loads, the load that causes plastic elongation of 10% or less is called "long-term design load." The voltage associated with the long-term rated load (the specified load divided by (the initial width multiplied by the original)) is the “long-term rated voltage” and provides the permitted ring voltage that the geocell can withstand for a long period of time under static load.

Типичная геоячейка из HDPE, когда ее подвергают процедуре PRS SIM, может обеспечивать долгосрочное расчетное напряжение, равное всего лишь 2,2 МПа.A typical HDPE geocell when subjected to PRS SIM can provide a long-term rated voltage of only 2.2 MPa.

В некоторых вариантах осуществления, полимерная лента согласно настоящему раскрытию характеризуется долгосрочным расчетным напряжением, равным 2,6 МПа или больше, включая долгосрочное расчетное напряжение, равное 3МПа или больше или даже 4 МПа или больше.In some embodiments, the polymer tape of the present disclosure is characterized by a long-term rated voltage of 2.6 MPa or more, including a long-term rated voltage of 3 MPa or more, or even 4 MPa or more.

В отличие от геоячейки из HDPE геоячейка настоящего раскрытия может обеспечивать значительно лучшие свойства до 16% растяжения, а в некоторых вариантах осуществления до 22% растяжения. В частности, геоячейка может упруго реагировать на напряжения больше чем 14,5 МПа, обеспечивая, таким образом, необходимые свойства для вариантов применения, связанных с выдерживанием нагрузок. Упругая реакция гарантирует полное восстановление первоначальных параметров, при устранении нагрузки. Геоячейка обеспечит засыпку с повышенной допустимой нагрузкой и повышенным упругим восстановлением своего первоначального диаметра при повторяющихся нагрузках (т.е. циклических нагрузках). Более того, геоячейка настоящего раскрытия может быть использована с зернистыми материалами, которые, как правило, не могут быть использованы в подстилающих слоях дорожного покрытия и подстилающих грунтах, как описано далее в настоящей заявке. Геоячейка настоящего раскрытия также обеспечивает возможность лучшей грузоподъемности и сопротивления усталости во влажных условиях, особенно когда используются мелкоструктурные зернистые материалы.Unlike the HDPE geocell, the geocell of the present disclosure can provide significantly better properties up to 16% elongation, and in some embodiments, up to 22% elongation. In particular, a geocell can elastically respond to voltages greater than 14.5 MPa, thus providing the necessary properties for applications related to withstanding loads. An elastic reaction ensures complete restoration of the initial parameters, while eliminating the load. The geocell will provide backfill with increased permissible load and increased elastic recovery of its original diameter under repeated loads (i.e. cyclic loads). Moreover, the geocell of the present disclosure can be used with granular materials, which, as a rule, cannot be used in the underlying layers of the road surface and underlying soils, as described later in this application. The geocell of the present disclosure also provides the possibility of better carrying capacity and fatigue resistance in wet conditions, especially when using fine-grained granular materials.

Полимерная лента может включать в себя полиэтиленовый (PE) полимер, как, например, HDPE, MDPE или LDPE, который был модифицирован, как описано дополнительно ниже.The polymer tape may include a polyethylene (PE) polymer, such as, for example, HDPE, MDPE or LDPE, which has been modified as described further below.

Полимерная лента может также включать в себя полипропиленовый (PP) полимер. Несмотря на то что большинство PP гомополимеров являются слишком хрупкими, а большинство PP сополимеров являются слишком мягкими для вариантов применения, связанных с выдерживанием нагрузок, некоторые сорта PP полимеров являются пригодными. Подобные PP полимеры могут быть достаточно жесткими для применения, связанного с выдерживанием нагрузки, и тем не менее достаточно мягкими, чтобы геоячейка могла быть сложена. Иллюстративные полипропиленовые полимеры, пригодные для настоящего раскрытия, включают в себя полипропиленовые неупорядоченные сополимеры, полипропиленовые ударопрочные сополимеры, смеси полипропилена либо с этилен-пропилен-диен-мономером (ЭПДМ) либо с эластомером, основанным на этилен-альфа-олефиновом-сополимере, и полипропиленовые блок сополимеры. Подобные PP полимеры доступны для приобретения под названием R338-02N от Dow Chemical Company; ударопрочный сополимер марки PP 71 EK71 PS от SABIC Innovative Plastics; а PP RA1 E10 неупорядоченный сополимер от SABIC Innovative Plastics. Иллюстративные эластомеры, основанные на этилен-альфа-олефиновом-сополимере, включают в себя эластомеры Exact®, производимые Exxon Mobil, и эластомеры Tafmer®, производимые Mitsui. Поскольку PP полимеры являются хрупкими при низких температурах (ниже чем приблизительно минус 20°C) и имеют тенденцию к ползучести при статических или циклических нагрузках, геоячейки настоящего раскрытия, которые включают PP, могут быть менее грузоподъемными и более ограниченными в отношении своих рабочих температур, чем геоячейки настоящего раскрытия, которые включают HDPE.The polymer tape may also include a polypropylene (PP) polymer. Although most PP homopolymers are too brittle, and most PP copolymers are too soft for load bearing applications, some grades of PP polymers are suitable. Such PP polymers can be stiff enough for load bearing applications, and yet soft enough so that the geocell can be folded. Illustrative polypropylene polymers suitable for the present disclosure include polypropylene random copolymers, polypropylene high impact copolymers, mixtures of polypropylene with either an ethylene propylene diene monomer (EPDM) or an ethylene alpha olefin copolymer based elastomer, and polypropylene block copolymers. Similar PP polymers are commercially available under the name R338-02N from Dow Chemical Company; high impact copolymer brand PP 71 EK71 PS from SABIC Innovative Plastics; and PP RA1 E10 disordered copolymer from SABIC Innovative Plastics. Illustrative elastomers based on ethylene alpha olefin copolymer include Exact® elastomers manufactured by Exxon Mobil and Tafmer® elastomers manufactured by Mitsui. Since PP polymers are brittle at low temperatures (lower than approximately minus 20 ° C) and tend to creep under static or cyclic loads, the geocells of the present disclosure, which include PP, may be less load bearing and more limited in terms of their operating temperatures than geocells of the present disclosure that include HDPE.

PP и/или PE полимеры или любая другая полимерная композиция согласно настоящему раскрытию полностью модифицированы посредством различных процессов обработки и/или добавок, для достижения требуемых физических свойств. Наиболее эффективной обработкой является послеэкструзионная обработка, либо после пресса для выдавливания, либо в виде отдельной обработки впоследствии. Как правило, полимеры с низкой кристалличностью, как, например, LDPE, MDPE и некоторые PP полимеры, будут требовать послеэкструзионной обработки, как, например, ориентирования, перекрестного сшивания и/или термического отжига, тогда как полимеры с высокой кристалличностью могут быть экструдированы в виде лент и сварены вместе с образованием геоячейки без необходимости применения послеэкструзионной обработки.PP and / or PE polymers or any other polymer composition according to the present disclosure is completely modified by various processing processes and / or additives to achieve the desired physical properties. The most effective treatment is post-extrusion treatment, either after an extrusion press, or as a separate treatment afterwards. Typically, polymers with low crystallinity, such as, for example, LDPE, MDPE and some PP polymers, will require post-extrusion processing, such as orientation, cross-linking and / or thermal annealing, while polymers with high crystallinity can be extruded as tapes and welded together with the formation of a geocell without the need for post-extrusion processing.

В некоторых вариантах осуществления, полимерная лента включает в себя смесь (как правило, в виде компатибилизированного сплава) (i) высокоэффективного полимера и (ii) полиэтиленового или полипропиленового полимера. Смесь представляет собой в целом не поддающуюся смешению смесь (сплав), в которой высокоэффективный полимер диспергирован в матрице, образованной полиэтиленовым или полипропиленовым полимером. Высокоэффективный полимер представляет собой полимер, имеющий (1) динамический модуль упругости, равный 1400 МПа или больше при 23⁰C, измеренный в продольном направлении посредством Динамического Механического Анализа (ДМА) с частотой, равной 1 Гц согласно ASTM D4065; или (2) максимальный предел прочности на растяжение, составляющий, по меньшей мере, 25 МПа. Иллюстративные высокоэффективные полимеры включают в себя полиамидные смолы, полиэфирные смолы и полиуретановые смолы. Особенно подходящие высокоэффективные полимеры включают в себя полиэтилентерефталат (PET), полиамид 6, полиамид 66, полиамид 6/66, полиамид 12, и их сополимеры. Высокоэффективный полимер, как правило, включает в себя от приблизительно 5 до приблизительно 85 весовых процентов полимерной ленты. В отдельных вариантах осуществления высокоэффективный полимер составляет от приблизительно 5 до приблизительно 30 весовых процентов полимерной ленты, включая от приблизительно 7 до приблизительно 25 весовых процентов.In some embodiments, the polymer tape comprises a mixture (typically in the form of a compatibilized alloy) (i) a high performance polymer and (ii) a polyethylene or polypropylene polymer. The mixture is a generally miscible mixture (alloy) in which a high-performance polymer is dispersed in a matrix formed by a polyethylene or polypropylene polymer. A high performance polymer is a polymer having (1) a dynamic modulus of elasticity of 1400 MPa or more at 23 ⁰ C, measured in the longitudinal direction by Dynamic Mechanical Analysis (DMA) with a frequency of 1 Hz according to ASTM D4065; or (2) a maximum tensile strength of at least 25 MPa. Illustrative high performance polymers include polyamide resins, polyester resins and polyurethane resins. Particularly suitable high performance polymers include polyethylene terephthalate (PET), polyamide 6, polyamide 66, polyamide 6/66, polyamide 12, and copolymers thereof. A high performance polymer typically includes from about 5 to about 85 weight percent polymer tape. In certain embodiments, the high performance polymer comprises from about 5 to about 30 weight percent of the polymer tape, including from about 7 to about 25 weight percent.

Свойства полимерных лент могут быть модифицированы либо перед образованием геоячейки (посредством сварки лент), либо после образования геоячейки. Полимерные ленты большей частью изготавливают посредством экструдирования листа полимерного материала и отрезания полос от указанного листа полимерного материала, при этом с целью эффективности лист, как правило, модифицируют. Модификацию можно производить вслед за экструзионным процессом, после того как расплав сформован в лист, а лист охлажден до температуры более низкой, чем температура плавления, или в виде вторичного процесса после того, как лист отделяют от экструзионной головки. Модификация может быть произведена за счет обработки листа, лент и/или геоячейки посредством перекрестного сшивания, кристаллизации, отжига, ориентирования и их сочетаний.The properties of polymer tapes can be modified either before the formation of the geocell (by welding the tapes), or after the formation of the geocell. Polymer tapes are for the most part made by extruding a sheet of polymer material and cutting strips from said sheet of polymer material, while for the purpose of efficiency the sheet is generally modified. Modification can be carried out after the extrusion process, after the melt is molded into a sheet and the sheet is cooled to a temperature lower than the melting point, or as a secondary process after the sheet is separated from the extrusion head. Modification can be made by processing sheet, ribbons and / or geocells through cross-stitching, crystallization, annealing, orientation, and combinations thereof.

Например, лист, который имеет от 5 до 500 см в ширину, может быть растянут (т.е. ориентирование) в температурном диапазоне от приблизительно 25°C до приблизительно 10°C ниже максимальной температуры плавления (Tm) полимерной смолы, использованной для создания листа. Процесс ориентирования изменяет длину ленты, поэтому лента может увеливаться в длину от 2% до 500% относительно своей первоначальной длины. После натягивания лист может быть отожжен. Отжиг может происходить при температуре, которая на 2-60°C ниже, чем максимальная температура плавления (Tm) полимерной смолы, использованной для создания листа. Например, если получают HDPE, MDPE или PP лист, натягивание и/или отжиг производят при температуре, составляющей от приблизительно 24°C до 150°C. Если полимерный сплав отжигают, то температура отжига на 2-60°C ниже, чем максимальная температура плавления (Tm) фазы HDPE, MDPE или PP.For example, a sheet that is 5 to 500 cm wide can be stretched (i.e., oriented) in a temperature range of from about 25 ° C to about 10 ° C below the maximum melting temperature (Tm) of the polymer resin used to create sheet. The orientation process changes the length of the tape, so the tape can increase in length from 2% to 500% relative to its original length. After pulling, the sheet can be annealed. Annealing can occur at a temperature that is 2-60 ° C lower than the maximum melting temperature (Tm) of the polymer resin used to create the sheet. For example, if an HDPE, MDPE or PP sheet is obtained, stretching and / or annealing is carried out at a temperature of from about 24 ° C to 150 ° C. If the polymer alloy is annealed, then the annealing temperature is 2-60 ° C lower than the maximum melting temperature (Tm) of the HDPE, MDPE or PP phase.

В некоторых отдельных вариантах осуществления полимерный лист или ленту натягивают для увеличения ее длины на 50% (т.е. так, чтобы конечная длина составляла 150% первоначальной длины). Натягивание производят при температуре, составляющей приблизительно 100-125°C на поверхности полимерного листа или ленты. Вследствие натягивания толщина уменьшается на 10%-20%.In some particular embodiments, the polymer sheet or tape is stretched to increase its length by 50% (i.e., so that the final length is 150% of the original length). Tensioning is carried out at a temperature of approximately 100-125 ° C on the surface of the polymer sheet or tape. Due to pulling, the thickness decreases by 10% -20%.

В других вариантах осуществления полимерный лист или ленту поперечно сшивают посредством облучения электронным пучком после экструдирования или посредством добавления источника свободных радикалов в полимерный состав перед плавлением или во время перемешивания расплава в экструдере.In other embodiments, the polymer sheet or tape is crosslinked by electron beam irradiation after extrusion, or by adding a source of free radicals to the polymer composition before melting or while melt is mixed in the extruder.

В других вариантах осуществления необходимые свойства для геоячейки могут быть получены посредством предоставления многослойных полимерных лент. В некоторых вариантах осуществления полимерные ленты имеют, по меньшей мере, два, три, четыре или пять слоев.In other embodiments, the necessary properties for the geocell can be obtained by providing multilayer polymer tapes. In some embodiments, the implementation of the polymer tape have at least two, three, four or five layers.

В некоторых вариантах осуществления, как показано на ФИГ.2, полимерная лента 100 имеет, по меньшей мере, два слоя 110, 120, при этом два слоя изготовлены из одних и тех же или различных композиций, а, по меньшей мере, один слой изготавлен из высокоэффективного полимера или полимерного композита, имеющего (1) динамический модуль упругости, равный 1400 МПа или больше при 23°C, измеренный в продольном направлении посредством Динамического Механического Анализа (ДМА) с частотой, равной 1Гц согласно ASTM D4065; или (2) максимальный предел прочности при натяжении, составляющий, по меньшей мере, 25 МПа. В вариантах осуществления, один слой включает в себя высокоэффективный полимер, а другой слой включает в себя полиэтиленовый или полипропиленовый полимер, который может представлять собой смесь или сплав полиэтиленового или полипропиленового полимера с другими полимерами, наполнителями, добавками, волокнами и эластомерами. Иллюстративные высокоэффективные смолы включают в себя полиамиды, полиэфиры, полиуретаны; сплавы (1) полиамидов, полиэфиров или полиуретанов с (2) LDPE, MDPE, HDPE или PP; и сополимеры, блок сополимеры, смеси или комбинации любых двух из трех полимеров (полиамидов, полиэфиров, полиуретанов).In some embodiments, as shown in FIG. 2, the polymer tape 100 has at least two layers 110, 120, wherein two layers are made from the same or different compositions, and at least one layer is made from a high-performance polymer or polymer composite having (1) a dynamic modulus of elasticity of 1400 MPa or more at 23 ° C, measured in the longitudinal direction by Dynamic Mechanical Analysis (DMA) with a frequency of 1 Hz according to ASTM D4065; or (2) a maximum tensile strength of at least 25 MPa. In embodiments, one layer includes a high performance polymer and the other layer includes a polyethylene or polypropylene polymer, which may be a mixture or alloy of a polyethylene or polypropylene polymer with other polymers, fillers, additives, fibers and elastomers. Illustrative high performance resins include polyamides, polyesters, polyurethanes; alloys of (1) polyamides, polyesters or polyurethanes with (2) LDPE, MDPE, HDPE or PP; and copolymers, block copolymers, mixtures or combinations of any two of the three polymers (polyamides, polyesters, polyurethanes).

В других вариантах осуществления, как показано на ФИГ.3, полимерная лента 200 имеет пять слоев. Два слоя являются наружными слоями 210, один слой является сердцевинным слоем 230, а два промежуточных слоя 220 связывают сердцевинный слой с каждым наружным слоем (т.е. поэтому промежуточные слои служат в качестве связующих слоев). Данная пятислойная лента может быть образована посредством совместной экструзии.In other embodiments, implementation, as shown in FIG. 3, polymer tape 200 has five layers. Two layers are the outer layers 210, one layer is the core layer 230, and two intermediate layers 220 connect the core layer to each outer layer (i.e., therefore, the intermediate layers serve as tie layers). This five-layer tape can be formed by co-extrusion.

В других вариантах осуществления полимерная лента 200 имеет только три слоя. Два слоя являются наружными слоями 210, а третий слой является сердцевинным слоем 230. В данном варианте осуществления, промежуточные слои 220 отсутствуют. Данная трехслойная лента может быть образована посредством совместной экструзии.In other embodiments, polymer tape 200 has only three layers. Two layers are the outer layers 210, and the third layer is the core layer 230. In this embodiment, the intermediate layers 220 are absent. This three-layer tape can be formed by co-extrusion.

Наружные слои могут обеспечивать противодействие падению ультрафиолетового излучения и гидролизу и иметь хорошую свариваемость. Наружный слой может быть изготовлен из полимера, выбранного из группы, состоящей из HDPE, MDPE, LDPE, полипропилена, их смесей и их сплавов с другими соединениями и полимерами. Данные полимеры могут быть смешаны с эластомерами, особенно ЭПДМ и этилен-альфа-олефиновыми сополимерами. Сердцевинный и/или наружный слой может также быть изготовлен из сплавов (1) HDPE, MDPE, LDPE или PP с (2) полиамидом или полиэфиром. Каждый наружный слой может иметь толщину, составляющую от приблизительно 50 до приблизительно 1500 микрометров (микрон)The outer layers can provide resistance to the fall of ultraviolet radiation and hydrolysis and have good weldability. The outer layer may be made of a polymer selected from the group consisting of HDPE, MDPE, LDPE, polypropylene, mixtures thereof and their alloys with other compounds and polymers. These polymers can be mixed with elastomers, especially EPDM and ethylene alpha olefin copolymers. The core and / or outer layer may also be made of alloys (1) HDPE, MDPE, LDPE or PP with (2) polyamide or polyester. Each outer layer may have a thickness of from about 50 to about 1500 micrometers (microns)

Промежуточные (связующие) слои могут быть изготовлены из функционализированных HDPE сополимеров или терполимеров, функционализированных PP сополимеров или терполимеров, сополимера этилена с полярным мономером или терполимера этилена с полярным мономером. Как правило, HDPE и PP сополимеры/терполимеры содержат в себе функциональные концевые группы и/или боковые группы, которые обеспечивают возможность образования химических связей между промежуточными слоями (связующими слоями) и наружным слоем. Иллюстративные функциональные боковые группы включают в себя карбоксильную, ангидридную, оксирановую, амино, амидо, сложноэфирную, оксазолиновую, изоцианатную или их комбинации. Каждый промежуточный слой может иметь толщину, составляющую от приблизительно 5 до приблизительно 500 микрометров. Иллюстративные смолы с промежуточным слоем включают в себя смолы Lotader®, производимые Arkema, и Elvaloy®, Fusabond® или смолы Surlyn®, производимые DuPont.The intermediate (binder) layers can be made from functionalized HDPE copolymers or terpolymers, functionalized PP copolymers or terpolymers, ethylene-polar monomer copolymer or ethylene-polar monomer terpolymer. Typically, HDPE and PP copolymers / terpolymers contain functional end groups and / or side groups that allow the formation of chemical bonds between the intermediate layers (tie layers) and the outer layer. Illustrative functional side groups include carboxyl, anhydride, oxirane, amino, amido, ester, oxazoline, isocyanate, or combinations thereof. Each intermediate layer may have a thickness of from about 5 to about 500 micrometers. Illustrative interlayer resins include Lotader® resins manufactured by Arkema and Elvaloy®, Fusabond® or Surlyn® resins manufactured by DuPont.

Сердцевинный и/или наружный слой может включать в себя полиэфир и его сплавы с PE или PP, полиамид и его сплавы с PE или PP, смеси полиэфира и полиамида и их сплавов с PE или PP. Иллюстративные полиамиды включают в себя полиамид 6, полиамид 66 и полиамид 12. Иллюстративные полиэфиры включают в себя полиэтилентерефталат (PET) и полибутилентерефталат (PBT). Сердцевинный и/или наружный слой может иметь толщину, составляющую от приблизительно 50 до приблизительно 2000 микрометров.The core and / or outer layer may include polyester and its alloys with PE or PP, polyamide and its alloys with PE or PP, mixtures of polyester and polyamide and their alloys with PE or PP. Illustrative polyamides include polyamide 6, polyamide 66, and polyamide 12. Illustrative polyesters include polyethylene terephthalate (PET) and polybutylene terephthalate (PBT). The core and / or outer layer may have a thickness of from about 50 to about 2000 micrometers.

В других вариантах осуществления, как показано на ФИГ.4, полимерная лента 300 имеет три слоя: верхний слой 310, центральный слой 320 и нижний слой 330. Верхний слой является таким же, как наружный слой, описанный ранее, центральный слой является таким же, как промежуточный слой, описанный ранее, а нижний слой является таким же, как сердцевинный слой, описанный ранее.In other embodiments, as shown in FIG. 4, the polymer tape 300 has three layers: a top layer 310, a center layer 320 and a bottom layer 330. The top layer is the same as the outer layer described previously, the center layer is the same as the intermediate layer described previously, and the lower layer is the same as the core layer described previously.

Геоячейки, как правило, являются рельефными (текстурированными посредством прессования полутвердой массы после экструзии рельефным барабаном) для увеличения трения с зернистой засыпкой или с грунтом. Геоячейки могут также быть перфорированными для улучшения трения с зернистой засыпкой и выпуска воды. Однако как тиснение, так и перфорация уменьшают жесткость и прочность геоячейки. Поскольку данные вспомогательные средства для трения обычно присутствуют, геоячейке необходимо обеспечить повышенную прочность и жесткость посредством изменения ее полимерного состава и/или морфологии.Geocells, as a rule, are embossed (textured by pressing a semi-solid mass after extrusion with a embossed drum) to increase friction with granular filling or with soil. Geocells can also be perforated to improve friction with granular backfill and water discharge. However, both embossing and perforation reduce the rigidity and strength of the geocell. Since these friction aids are usually present, the geocell needs to provide increased strength and stiffness by changing its polymer composition and / or morphology.

Полимерная лента может дополнительно включать в себя добавки для достижения требуемых физических свойств. Подобные добавки могут быть выбраны среди прочего из зародышеобразователей, наполнителей, волокон, наночастиц, светостабилизаторов из стерически затрудненных аминов (HALS), антиоксидантов, поглотителей УФ излучения и сажи.The polymer tape may further include additives to achieve the desired physical properties. Such additives can be selected among other things from nucleating agents, fillers, fibers, nanoparticles, sterically hindered amine light stabilizers (HALS), antioxidants, UV absorbers and soot.

Наполнители могут быть в виде порошков, волокон или нитевидных кристаллов. Иллюстративные наполнители включают в себя оксид металла, как, например, оксид аллюминия; карбонат металла, как, например, карбонат кальция, карбонат магния или двойная углекислая соль кальция и магния; сульфат металла, как, например, сульфат кальция; фосфат металла; силикат металла - особенно тальк, каолин, слюду или волластонит; борат металла; гидроксид металла; двуокись кремния; силикат; алюмосиликат; мел; тальк; доломит; органическое или неорганическое волокно или нитевидный кристалл; металл; неорганические частицы с металлическим покрытием; глину; каолин; промышленную золу; бетонный порошок; цемент; или их смеси. В некоторых вариантах осуществления наполнитель имеет средний размер частиц меньше чем 10 микрон, а в некоторых вариантах осуществления, также имеет соотношение геометрических размеров больше чем единица. В отдельных вариантах осуществления, наполнителями является слюда, тальк, каолин и/или волластонит. В других вариантах осуществления волокна имеют диаметр меньше чем 1 микрон.The fillers may be in the form of powders, fibers or whiskers. Illustrative fillers include metal oxide, such as, for example, aluminum oxide; metal carbonate, such as calcium carbonate, magnesium carbonate or a double carbonic salt of calcium and magnesium; metal sulfate, such as calcium sulfate; metal phosphate; metal silicate - especially talc, kaolin, mica or wollastonite; metal borate; metal hydroxide; silica; silicate; aluminosilicate; a piece of chalk; talc; dolomite; organic or inorganic fiber or whisker; metal; metal coated inorganic particles; clay; kaolin; industrial ash; concrete powder; cement; or mixtures thereof. In some embodiments, the filler has an average particle size of less than 10 microns, and in some embodiments, also has a geometric aspect ratio of more than one. In certain embodiments, fillers are mica, talc, kaolin and / or wollastonite. In other embodiments, the fibers have a diameter of less than 1 micron.

Наночастицы могут быть добавлены к полимерной композиции с различными целями. Например, неорганические поглощающие УФ твердые наночастицы практически не обладают подвижностью и вследствие этого очень устойчивы против вымывания и/или испарения. Поглощающие УФ твердые наночастицы также являются светопроницаемыми в видимом спектре и распределены очень равномерно. Вследствие этого они обеспечивают защиту без какого-либо влияния на цвет или оттенок полимера. Иллюстративные поглощающие УФ наночастицы включают в себя материал, выбранный из группы, состоящей из солей титана, оксидов титана, оксидов цинка, галидов цинка и солей цинка. В отдельных вариантах осуществления поглощающие УФ наночастицы представляют собой диоксид титана. Примерами имеющихся в продаже поглощающих УФ частиц являются SACHTLEBEN™ Hombitec RM 130F TN, от Sachtleben, оксид цинка ZANO™ от Umicore, оксид цинка NanoZ™ от Advanced Nanotechnology Limited и AdNano Zinc Oxide™ от Degussa.Nanoparticles can be added to the polymer composition for various purposes. For example, inorganic UV absorbing solid nanoparticles have practically no mobility and are therefore very resistant to leaching and / or evaporation. UV absorbing solid nanoparticles are also translucent in the visible spectrum and distributed very evenly. As a result, they provide protection without affecting the color or shade of the polymer. Illustrative UV absorbing nanoparticles include a material selected from the group consisting of titanium salts, titanium oxides, zinc oxides, zinc halides and zinc salts. In certain embodiments, the UV absorbing nanoparticles are titanium dioxide. Examples of commercially available UV absorbing particles are SACHTLEBEN ™ Hombitec RM 130F TN, from Sachtleben, ZANO ™ zinc oxide from Umicore, NanoZ ™ zinc oxide from Advanced Nanotechnology Limited and AdNano Zinc Oxide ™ from Degussa.

Полимерные ленты, из которых образована геоячейка, изготовлены с помощью различных процесов. Как правило, процесс включает в себя плавление полимерной композиции, экструдирование композиции сквозь экструзионную головку в виде расплавленного листа, формирование и, необязательно, текстурирование полученного в результате листа, при необходимости обработка листа с целью получения требуемых свойств, разрезание листа на ленты, сварка, пришивание, соединение или заклепывание лент, образованных из листа, вместе в геоячейку. Сперва, различные составные элементы, как, например, полимерные смолы и любые требуемые добавки перемешивают в расплавленном состоянии, как правило, в экструдере или смесителе. Это может быть проделано, например, в экструдере, как, например, в двухшнековом экструдере или одношнековом экструдере с достаточным количеством составных частей смеси, что обеспечивает необходимое нагревание и сдвигание с минимальным разрушением полимера. Композицию перемешивают в расплавленном состоянии таким образом, чтобы любые добавки были полностью диспергированы. Затем композицию экструдируют сквозь головку и сдавливают между металлическими каландрами в листовую форму. Иллюстративные варианты обработки, обеспечиваемые после экструзионной головки, включают в себя текстурирование поверхности листа, перфорирование листа, ориентирование (однонаправленное или двунаправленное), облучение электронным пучком или рентгеновским излучением и термический отжиг. В некоторых вариантах осуществления лист подвергают термической обработке для увеличения кристалличности и уменьшения внутренних напряжений. В других вариантах осуществления лист обрабатывают, индуцируя поперечное сшивание полимерной смолы посредством электронного луча, ренгеновского излучения, термообработки и их сочетаний. Также предполагаются комбинации приведенных выше вариантов обработки.The polymer tapes from which the geocell is formed are made using various processes. Typically, the process includes melting the polymer composition, extruding the composition through an extrusion die in the form of a molten sheet, forming and, optionally, texturing the resulting sheet, processing the sheet if necessary to obtain the desired properties, cutting the sheet into ribbons, welding, sewing bonding or riveting ribbons formed from a sheet together into a geocell. First, various constituent elements, such as polymer resins and any desired additives, are mixed in the molten state, typically in an extruder or mixer. This can be done, for example, in an extruder, such as, for example, in a twin-screw extruder or a single-screw extruder with a sufficient number of components of the mixture, which provides the necessary heating and shearing with minimal destruction of the polymer. The composition is mixed in the molten state so that any additives are completely dispersed. The composition is then extruded through the die and squeezed between the metal calendars into a sheet form. Illustrative processing options provided after the extrusion die include texturing the sheet surface, perforating the sheet, orienting (unidirectional or bidirectional), electron beam or x-ray irradiation, and thermal annealing. In some embodiments, the sheet is heat treated to increase crystallinity and reduce internal stresses. In other embodiments, the sheet is treated by inducing crosslinking of the polymer resin by electron beam, X-ray radiation, heat treatment, and combinations thereof. Combinations of the above processing options are also contemplated.

Ленты могут быть образованы из полученного в результате листа и сварены, сшиты или соединены вместе с образованием геоячейки. Подобные способы известны в данной области. Полученная в результате геоячейка способна сохранять жесткость при длительном циклическом изменении нагрузки на протяжении продолжительных периодов времени.Tapes can be formed from the resulting sheet and welded, stitched or joined together to form a geocell. Similar methods are known in the art. The resulting geocell is able to maintain rigidity during prolonged cyclic load changes over long periods of time.

Геоячейки настоящего раскрытия являются подходящими для вариантов применения, связанных с выдерживанием нагрузок, в которых существующие в настоящее время геоячейки не могут быть использованы. В частности, в настоящих геоячейках могут также быть использованы материалы для засыпки, которые, как правило, не пригодны для вариантов применения, связанных с выдерживанием нагрузок для подстилающих слоев дорожного покрытия, подстилающих грунтов и земляных полотен.The geocells of this disclosure are suitable for load bearing applications in which currently existing geocells cannot be used. In particular, in these geocells, backfill materials may also be used, which are generally not suitable for use cases related to withstanding the loads for the underlay layers of the pavement, the underlying soil and subgrade.

В частности, геоячейки настоящего раскрытия предоставляют возможность использования материалов для засыпки, которые ранее были непригодны для использования в вариантах применения, связанных с выдерживанием нагрузок, как, например, подстилающие слои дорожного покрытия и подстилающие грунты вследствие своей недостаточной жесткости и относительно плохого сопротивления усталости (у зернистых материалов сопротивление усталости также известно как модуль упругости). Иллюстративные зернистые материалы для засыпки, которые теперь могут быть использованы, включают в себя каменную муку (мелкая фракция, остающаяся после сортировки зернистых материалов хорошего качества), раздробленный бетон, регенерированный асфальт, кирпичную крошку, строительные обломки и строительный мусор, стеклянный бой, шлак от электростанций, зольную пыль, угольную золу, шлак доменной плавки, гранулированный шлак для производства цемента, металлосодержащий шлак и их смеси.In particular, the geocells of the present disclosure provide the possibility of using backfill materials that were previously unsuitable for use in applications related to withstanding loads, such as, for example, underlying layers of the road surface and underlying soils due to their insufficient stiffness and relatively poor fatigue resistance (in granular materials fatigue resistance is also known as elastic modulus). Illustrative granular backfill materials that can now be used include stone flour (fine fraction remaining after sorting good quality granular materials), crushed concrete, regenerated asphalt, brick chips, construction debris and construction debris, glass scuffing, slag from power plants, fly ash, coal ash, blast furnace slag, granular slag for cement production, metal-containing slag and mixtures thereof.

Настоящее раскрытие будет дополнительно проиллюстрировано в следующих неограничивающих рабочих примерах, причем необходимо понимать, что данные примеры предназначены только для иллюстрирования, и что не предусматривается ограничение раскрытия материалами, условиями, параметрами процессов и тому подобное, приведенными в настоящих примерах.The present disclosure will be further illustrated in the following non-limiting working examples, it being understood that these examples are for illustrative purposes only, and that the disclosure is not limited to the materials, conditions, process parameters, and the like given in these examples.

ПРИМЕРЫEXAMPLES

Некоторые геоячейки изготавливали и испытывали на их реакцию напряжения-растяжения, свойства ДМА и их влияние на грузоподъемность зернистого материала.Some geocells were fabricated and tested for their stress-tensile reaction, the properties of DMA and their effect on the carrying capacity of granular material.

В большинстве случаев свойства напряжения-растяжения при натяжении измеряли посредством методики Izhar, описанной ранее.In most cases, the tensile properties under tension were measured by the Izhar method described previously.

Нагрузку с различными смещениями измеряли или переводили в Ньютоны (Н). Смещение измеряют или переводят в миллиметры (мм). Напряжение рассчитывали посредством деления нагрузки с конкретным смещением на первоначальное поперечное сечение ленты (первоначальная ширина, умноженная на первоначальную толщину, причем толщина представляет собой номинальное расстояние от крайней точки до крайней точки между верхней поверхностью и нижней поверхностью). Растяжение (%) рассчитывали посредством деления конкретного смещения (мм) на первоначальную длину (мм) и умножения на 100.The load with various displacements was measured or translated into Newtons (N). The offset is measured or converted to millimeters (mm). The stress was calculated by dividing the load with a specific displacement by the initial cross section of the tape (the initial width multiplied by the original thickness, the thickness being the nominal distance from the extreme point to the extreme point between the upper surface and lower surface). Elongation (%) was calculated by dividing the specific displacement (mm) by the original length (mm) and multiplying by 100.

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ПРИМЕР 1COMPARATIVE EXAMPLE 1

Получали геоячейку, изготовленную из полиэтилена с высокой плотностью (HDPE), доступного для приобретения у Presto Geosystems (Wisconsin, USA), и испытывали ее свойства. Средняя толщина стенок ячейки составляла 1,5 мм, а лента имела текстурный рисунок из ромбообразных вертикальных ячеек. Геоячейка не была перфорирована. Ее реакция напряжения-растяжения согласно методике Izhar показана в Таблице 1.A geocell made of high density polyethylene (HDPE) was obtained, available for purchase from Presto Geosystems (Wisconsin, USA), and its properties were tested. The average wall thickness of the cell was 1.5 mm, and the tape had a texture pattern of rhomboid vertical cells. The geocell was not perforated. Her stress-tensile reaction according to the Izhar technique is shown in Table 1.

Таблица 1Table 1 Напряжение (МПа)Voltage (MPa) 7,8747,874 10,49910,499 12,33612,336 13,38613,386 13,91113,911 14fourteen 14fourteen 14fourteen Растяжение (%)Stretch (%) 22 4four 66 88 1010 1212 14fourteen 1616

При растяжении, составляющем приблизительно 8%, и напряжении, составляющем приблизительно 13,4 МПа, в Сравнительном Примере начинала происходить серьезная пластическая деформацию и фактически наступал предел текучести при приблизительно 8% растяжении. Другими словами, после ослабления напряжения, образец не возвращался к своей первоначальной длине, но оставался постоянно удлиненным (постоянные остаточные растяжения). Данное явление нежелательно для сотовых ограничивающих систем для вариантов применения, связанных с выдерживанием нагрузок - особенно для тех, которые подвергаются многочисленным (10,000-1,000,000 и более) циклам на протяжении периода эксплуатации изделия и являются причиной плохих эксплуатационных характеристик геоячеек из HDPE в качестве выдерживающих нагрузку опор для мостовых и железнодорожных путей.With a tensile of approximately 8% and a stress of approximately 13.4 MPa, a severe plastic deformation began to occur in the Comparative Example and, in fact, a yield strength of approximately 8% was reached. In other words, after the stress was weakened, the sample did not return to its original length, but remained constantly elongated (constant residual elongations). This phenomenon is undesirable for cellular restraint systems for load-bearing applications - especially for those that undergo multiple (10,000-1,000,000 or more) cycles during the period of operation of the product and cause poor performance of HDPE geocells as load-bearing supports for bridge and railway tracks.

ПРИМЕР 1EXAMPLE 1

Ленту из HDPE экструдировали и выдавливали рельеф для предоставления текстурного рисунка, по аналогии со Сравнительным Примером 1. Лента имела толщину, равную 1,7 мм, и ее затем натягивали при температуре, составляющей 100°C (на поверхности ленты), таким образом, чтобы длина была увеличена на 50%, а толщина была уменьшена на 25%. Согласно методике Izhar измеряли реакцию напряжения-растяжения данной ленты HDPE, которая показана в Таблице 2.The HDPE tape was extruded and embossed to provide a texture pattern, similar to Comparative Example 1. The tape had a thickness of 1.7 mm and was then stretched at a temperature of 100 ° C (on the surface of the tape) so that the length was increased by 50%, and the thickness was reduced by 25%. According to the Izhar method, the tensile stress response of this HDPE tape was measured, which is shown in Table 2.

Таблица 2table 2 Напряжение (МПа)Voltage (MPa) 88 10,810.8 12,512.5 13,713.7 14,514.5 15,215,2 15,815.8 16,516.5 17,317.3 Растяжение (%)Stretch (%) 1,91.9 3,33.3 4,84.8 66 6,66.6 7,67.6 8,88.8 10,510.5 1212

Лента Примера 1 сохраняла повышение упругой реакции на протяжении 12% растяжения без предела текучести и без достижения своего предела пластичности и при напряжениях больше чем 17 МПа. Восстановление исходных параметров после ослабления нагрузки было близко к 100%.The tape of Example 1 retained an increase in the elastic reaction over 12% elongation without yield strength and without reaching its ductility limit and at stresses greater than 17 MPa. The restoration of the initial parameters after easing the load was close to 100%.

ПРИМЕР 2EXAMPLE 2

Композицию высокоэффективного полимерного сплава, содержащую 12 мас.% полиамида 12, 10 мас.% полибутилентерефталата, 5% полиэтилена, привитого улучшающей сочетаемость присадкой из малеинового ангидрида (Bondyram® 5001, производимый Polyram), и 73% HDPE, экструдировали с образованием текстурированного листа 1,5 мм толщиной. Согласно методике Izhar измеряли реакцию напряжения-растяжения ленты, образованной из данной композиции, которая показана в Таблице 3.A high performance polymer alloy composition containing 12 wt.% Polyamide 12, 10 wt.% Polybutylene terephthalate, 5% polyethylene grafted with maleic anhydride improver (Bondyram® 5001 manufactured by Polyram), and 73% HDPE were extruded to form a textured sheet 1 5 mm thick. According to the Izhar method, the tensile stress response of the tape formed from this composition, which is shown in Table 3, was measured.

Таблица 3Table 3 Напряжение (МПа)Voltage (MPa) 88 10,810.8 12,512.5 13,713.7 14,514.5 15,215,2 15,815.8 16,516.5 17,317.3 Растяжение (%)Stretch (%) 1,91.9 3,63.6 5,25.2 6,86.8 7,97.9 8,98.9 1010 1212 14fourteen

Лента Примера 2 сохраняла повышение упругой реакции на протяжении 14% растяжения и при напряжениях больше чем 17 МПа, без предела текучести и не достигая своего предела пластичности. Восстановление исходных параметров после ослабления нагрузки было близко к 100%.The tape of Example 2 retained an increase in the elastic reaction over a 14% elongation and at stresses greater than 17 MPa, without yield strength and without reaching its ductility limit. The restoration of the initial parameters after easing the load was close to 100%.

ФИГ.5 представляет собой график, показывающий результаты напряжения-растяжения для Сравнительного Примера 1, Примера 1 и Примера 2. Для кажого результата была добавлена дополнительная точка (0,0). Как можно видеть, Пример 1 и Пример 2 не имеют остроконечного предела текучести и сохраняли увеличение напряжения без предела текучести до 12-14% растяжения при напряжениях больше чем 17 МПа, тогда как в Сравнительном Примере 1 достигался предел текучести при 8-10% растяжении и напряжении, составляющем приблизительно 14 МПа. Это транслируется в больший интервал, в котором сохраняется упругая реакция. То, что предел текучести не наблюдался для Примера 1 и Примера 2, является важным, когда ожидается циклическая нагрузка, и способность возвращаться к первоначальным параметрам (и таким образом максимальное ограничение засыпки) является ключевой.FIGURE 5 is a graph showing the results of tensile stress for Comparative Example 1, Example 1 and Example 2. For each result, an additional point (0,0) was added. As can be seen, Example 1 and Example 2 do not have a pointed yield strength and retained an increase in stress without yield strength up to 12-14% elongation at stresses greater than 17 MPa, while in Comparative Example 1 an elongation at 8-10% elongation was achieved and a voltage of approximately 14 MPa. This translates into a larger interval in which an elastic reaction is maintained. The fact that the yield strength was not observed for Example 1 and Example 2 is important when cyclic loading is expected, and the ability to return to the original parameters (and thus the maximum backfill limitation) is key.

ФИГ.6 представляет собой график, показывающий разницу между результатом напряжения-растяжения Сравнительного Примера 1 и полимерной лентой настоящего раскрытия, которая характеризуется наличием растяжения, составляющего самое большее 1,9% при напряжении, равном 8 МПа; растяжения, составляющего самое большее 3,7% при напряжении, равном 10,8 МПа; растяжения, составляющего самое большее 5,5% при напряжении, равном 12,5 МПа; растяжения, составляющего самое большее 7,5% при напряжении, равном 13,7 МПа; растяжения, составляющего самое большее 10% при напряжении, равном 14,5 МПа; растяжения, составляющего самое большее 11% при напряжении, равном 15,2 МПа; растяжения, составляющего самое большее 12,5% при напряжении, равном 15,8 МПа; растяжения, составляющего самое большее 14% при напряжении, равном 16,5 МПа; и растяжения, составляющего самое большее 17% при напряжении, равном 17,3 МПа. Область влево от пунктирной линии определяет сочетание напряжения-растяжения согласно настоящему раскрытию.FIG.6 is a graph showing the difference between the tensile stress result of Comparative Example 1 and the polymer tape of the present disclosure, which is characterized by the presence of a tensile component of at most 1.9% at a voltage of 8 MPa; a tensile component of at most 3.7% at a stress of 10.8 MPa; tensile, constituting at most 5.5% at a stress of 12.5 MPa; a tensile component of at most 7.5% at a stress of 13.7 MPa; a tensile component of at most 10% at a stress of 14.5 MPa; elongation of at most 11% at a stress of 15.2 MPa; tensile, constituting at most 12.5% at a stress of 15.8 MPa; a tensile strain of at most 14% at a stress of 16.5 MPa; and elongation of at most 17% at a stress of 17.3 MPa. The area to the left of the dashed line defines the combination of tension-tension according to the present disclosure.

ПРИМЕР 3EXAMPLE 3

Испытывали две ячейки с целью продемонстрировать улучшение укрепления зернистого материала и повышенную грузоподъемность. Данные ячейки представляли собой единичные ячейки, а не целую геоячейку. В качестве контроля использовали одну ячейку, соответствующую Сравнительному Примеру 1. Для сравнения ячейка была изготовлена из композиции согласно Примеру 2, текстурирована и имела толщину, равную 1,5 мм.Two cells were tested in order to demonstrate improved reinforcement of the granular material and increased load capacity. These cells were single cells, not an entire geocell. As a control, one cell was used corresponding to Comparative Example 1. For comparison, the cell was made from the composition according to Example 2, textured, and had a thickness of 1.5 mm.

Стенки каждой ячейки составляли 10 см в высоту, 33 см между швами, были рельефными, неперфорированными и имели толщину, равную 1,5 мм. Ячейка была открыта таким образом, чтобы ее длинный "радиус" составлял приблизительно 260 мм, а ее короткий радиус составлял приблизительно 185 мм. Форма с песком 800 мм длины и 800 мм ширины была наполнена на 20 мм глубины песком. Распределение гранулометрического состава песка представлено в Таблице 4.The walls of each cell were 10 cm high, 33 cm between the seams, were embossed, non-perforated, and had a thickness of 1.5 mm. The cell was opened so that its long “radius” was approximately 260 mm and its short radius was approximately 185 mm. The sand mold 800 mm long and 800 mm wide was filled with sand 20 mm deep. The distribution of particle size distribution of sand is presented in Table 4.

Таблица 4Table 4 Отверстие сетчатого фильтра (мм)Strainer Hole (mm) 0,250.25 0,50.5 0,750.75 1one 22 4four Совокупное прохождение %Total Pass% 10-2010-20 35-5535-55 50-7050-70 60-8060-80 80-9080-90 90-10090-100

Ячейку помещали на поверхность данного песка и наполняли таким же песком. Увеличенная в объеме ячейка имела приблизительно эллиптическую форму, приблизительно 260 мм по длинной оси и приблизительно 180 мм по короткой оси. Дополнительный песок затем помещали в форму с песком с целью окружить ячейку и закопать ячейку таким образом, чтобы ячейку покрывал верхний слой, равный 25 мм. Затем песок уплотняли до относительной плотности 70%.The cell was placed on the surface of this sand and filled with the same sand. The enlarged cell was approximately elliptical in shape, approximately 260 mm along the long axis and approximately 180 mm along the short axis. Additional sand was then placed in a sand mold to surround the cell and bury the cell so that the cell was covered with an upper layer of 25 mm. Then the sand was compacted to a relative density of 70%.

Поршень диаметром 150 мм помещали над центром ячейки и нагрузку увеличивали, обеспечивая приращение давления на поверхность песка в 50 кПа (т.е. давление увеличивали каждую 1 минуту на 50 кПа). Измеряли смещение (проникновение поршня в изолированный песок) и давление (вертикальную нагрузку, деленную на площадь поршня).A piston with a diameter of 150 mm was placed above the center of the cell and the load was increased, providing an increment of pressure on the sand surface of 50 kPa (i.e., the pressure was increased every 1 minute by 50 kPa). Displacement (penetration of the piston into insulated sand) and pressure (vertical load divided by the area of the piston) were measured.

Поршень использовали (1) только на песке; (2) на ячейке Сравнительного Примера 1; и (3) на ячейке Примера 2. Результаты показаны в Таблице 5.The piston was used (1) only in the sand; (2) in the cell of Comparative Example 1; and (3) in the cell of Example 2. The results are shown in Table 5.

Таблица 5Table 5 Вертикальная нагрузка (кПа)Vertical load (kPa) 100one hundred 150150 200200 250250 300300 350350 400400 450450 500500 550550 Смещение только в песке (мм)Displacement only in sand (mm) 1one 22 33 >10> 10 >15> 15 >20> 20 >20> 20 >20> 20 >20> 20 >20> 20 Смещение с ячейкой Сравнительного Примера 1 (мм)The offset cell of Comparative Example 1 (mm) 0,70.7 1,31.3 22 2,52,5 33 4four 55 >10> 10 >15> 15 >20> 20 Смещение с ячейкой Примера 2 (мм)The offset with the cell of Example 2 (mm) 0,60.6 1one 1,11,1 1,71.7 22 2,52,5 2,92.9 4four 55 77

Ячейка Примера 2 продолжала упруго проявлять эксплуатационные свойства при давлениях больше чем 400 кПа, тогда как ячейка Сравнительного Примера 1 нет. Вследствие текучести стенки HDPE, в ячейке Сравнительного Примера 1 наболюдалось плохое ограничение. Предел текучести для Сравнительного Примера 1 происходил при вертикальном давлении, составляющем приблизительно 250 кПа, и если среднее кольцевое напряжение (средний диаметр ячейки составляет 225 мм) рассчитывают при этом вертикальном давлении, получают значение, составляющее приблизительно 13,5 МПа. Данное число очень хорошо соответствует значениям предела текучести, полученным посредством измерения напряжения-растяжения при натяжении согласно методике Izhar. Результаты, там показанные, имели сильную и существенную корреляцию между жесткостью к сопротивлению текучести (способностью нести кольцевые напряжения больше чем 14 МПа) и способностью выдерживать большую вертикальную нагрузку. Необходимо отметить, что данное испытание представляло только одну нагрузку, тогда как в практических вариантах применения нагрузка, которую надо выдерживать, является циклической. В результате устойчивость к пластической деформации является очень важной и отсутствовала в ячейке Сравнительного Примера 1.The cell of Example 2 continued to flexibly exhibit performance at pressures greater than 400 kPa, while the cell of Comparative Example 1 did not. Due to the fluidity of the HDPE wall, a poor restriction was observed in the cell of Comparative Example 1. The yield strength for Comparative Example 1 occurred at a vertical pressure of approximately 250 kPa, and if the average ring stress (average cell diameter is 225 mm) was calculated at this vertical pressure, a value of approximately 13.5 MPa was obtained. This number corresponds very well to the yield strength values obtained by measuring tensile stress-strain under tension according to the Izhar method. The results shown there had a strong and significant correlation between the rigidity of the yield strength (the ability to bear ring stresses of more than 14 MPa) and the ability to withstand a large vertical load. It should be noted that this test represented only one load, while in practical applications, the load that must be maintained is cyclic. As a result, resistance to plastic deformation is very important and was absent in the cell of Comparative Example 1.

Фиг. 7 представляет собой график, показывающий результаты в Таблице 5. Различие в устойчивости к проникновению (т.е. насколько хорошо ячейка выдерживала вертикальную нагрузку) является очень четким.FIG. 7 is a graph showing the results in Table 5. The difference in penetration resistance (ie, how well the cell withstands the vertical load) is very clear.

ПРИМЕР 4EXAMPLE 4

Полимерная лента была получена согласно Примеру 2.A polymer tape was obtained according to Example 2.

В качестве контроля была предоставлена лента HDPE 1,5 мм толщины согласно Сравнительному Примеру 1.As a control, a 1.5 mm thick HDPE tape was provided according to Comparative Example 1.

Затем подробно исследовали две ленты посредством Динамического Механического Анализа (ДМА) с частотой, равной 1 Гц согласно ASTM D4065. Контрольную ленту HDPE испытывали в температурном диапазоне, составляющем приблизительно от -150°C до приблизительно 91°C. Контрольную ленту нагревали на 5°C/мин и измеряли усилие, смещение, динамический модуль упругости и Tan Delta. Полимерную ленту Примера 2 испытывали в температурном диапазоне, составляющем приблизительно от -65°C до приблизительно 120°C. Контрольную ленту нагревали на 5°C/мин и измеряли усилие, смещение, динамический модуль упругости и Tan Delta.Then, two tapes were examined in detail by Dynamic Mechanical Analysis (DMA) at a frequency of 1 Hz according to ASTM D4065. An HDPE control tape was tested in a temperature range of about -150 ° C to about 91 ° C. The control tape was heated at 5 ° C / min and measured force, displacement, dynamic modulus and Tan Delta. The polymer tape of Example 2 was tested in a temperature range of from about -65 ° C to about 120 ° C. The control tape was heated at 5 ° C / min and measured force, displacement, dynamic modulus and Tan Delta.

ФИГ. 8 представляет собой график динамического модуля упругости (модуля упругости) и Tan Delta в зависимости от температуры для контрольной ленты из HDPE.FIG. 8 is a graph of dynamic elastic modulus (elastic modulus) and Tan Delta versus temperature for a control tape of HDPE.

ФИГ.9 представляет собой график динамического модуля упругости (модуля упругости) и Tan Delta в зависимости от температуры для полимерной ленты Примера 2.FIGURE 9 is a graph of the dynamic elastic modulus (elastic modulus) and Tan Delta versus temperature for the polymer tape of Example 2.

Динамический модуль упругости HDPE понижался более быстро, чем динамический модуль упругости Примера 2. Динамический модуль упругости для ленты Примера 2 был почти в три раза выше, чем динамический модуль упругости для ленты из HDPE при 23°C. Для получения такого же динамического модуля упругости, который лента из HDPE имела при 23°C, ленту Примера 2 необходимо было нагревать почти до 60°C, т.е. лента Примера 2 сохраняла свой динамический модуль упругости лучшим.The dynamic elastic modulus of HDPE decreased more rapidly than the dynamic elastic modulus of Example 2. The dynamic elastic modulus for the tape of Example 2 was almost three times higher than the dynamic elastic modulus for an HDPE tape at 23 ° C. To obtain the same dynamic modulus of elasticity that the HDPE tape had at 23 ° C, the tape of Example 2 had to be heated to almost 60 ° C, i.e. the tape of Example 2 kept its dynamic modulus of elasticity the best.

Tan Delta для ленты из HDPE увеливался экспоненциально, начиная от приблизительно 75°C, обозначая потерю упругости (т.е. материал становился слишком пластичным и мог не сохранять достаточную жесткость и упругость), так что лента была вязкой и пластичной. Это нежелательно, поскольку геоячейки могут нагреваться даже при нахождении под землей (как, например, на дороге). Tan Delta для ленты Примера 2 сохраняла свойства при температурах до 100°C. Данное свойство желательно, поскольку оно обеспечивает дополнительный фактор безопасности. Поскольку эксплуатационные характеристики при повышенных температурах представляет собой способ прогнозировать долгосрочные эксплуатационные характеристики при умеренных температурах (как описано в ASTM 6992), то, что HDPE за секунды начинал терять свою упругость и таким образом свой потенциал выдерживания нагрузки при приблизительно 75°C, обеспечивает некоторое понимание относительно его плохого сопротивления ползучести и тенденции к пластической деформации. В отличие от HDPE композиция согласно настоящему раскрытию сохраняет свою упругость (низкую Tan Delta) при очень высоких температурах, за счет чего предполагается, что она обладает потенциалом сохранять свои свойства в течение многих лет и многих циклов нагрузки.Tan Delta for the HDPE tape increased exponentially, starting at about 75 ° C, indicating loss of elasticity (i.e. the material became too ductile and might not retain sufficient stiffness and elasticity), so the tape was viscous and ductile. This is undesirable, since geocells can heat up even when they are underground (such as on the road). Tan Delta for the tape of Example 2 retained its properties at temperatures up to 100 ° C. This property is desirable because it provides an additional safety factor. Since performance at elevated temperatures is a way to predict long-term performance at moderate temperatures (as described in ASTM 6992), the fact that HDPE began to lose its elasticity in seconds and thus its load bearing capacity at approximately 75 ° C provides some insight regarding its poor creep resistance and tendency to plastic deformation. Unlike HDPE, the composition according to the present disclosure retains its elasticity (low Tan Delta) at very high temperatures, due to which it is assumed that it has the potential to maintain its properties for many years and many load cycles.

ПРИМЕР 5EXAMPLE 5

Три ленты испытывали согласно процедуре PRS SIM для определния их долгосрочного расчетного напряжения (LTDS). В качестве контроля одну ленту из HDPE изготовили согласно сравнительному примеру 1. Первую испытываемую ленту изготовили согласно Примеру 2. Вторую испытываемую ленту изготовили согласно Примеру 2, затем ориентировали при 115°C для увеличения ее первоначальной длины на 40%. Результаты показаны в Таблице 6 ниже.Three tapes were tested according to the PRS SIM procedure to determine their long-term rated voltage (LTDS). As a control, one HDPE tape was made according to comparative example 1. The first test tape was made according to Example 2. The second test tape was made according to Example 2, then oriented at 115 ° C to increase its initial length by 40%. The results are shown in Table 6 below.

Таблица 6Table 6 ГеоячейкаGeocell Сравнительный Пример 1Comparative Example 1 Пример 2Example 2 Ориентированный Пример 2Oriented Example 2 LTDS (МПа)LTDS (MPa) 2,22.2 33 3,63.6

Как видно в данном случае, как Пример 2, так и Ориентированный Пример 2 имели повышенные LTDS по сравнению со Сравнительным Примером 1.As can be seen in this case, both Example 2 and Oriented Example 2 had increased LTDS compared to Comparative Example 1.

Несмотря на то что были описаны конкретные варианты осуществления, альтернативы, модификации, изменения, улучшения и существенные эквиваленты которые являются или могут быть непредусмотрены в настоящей заявке, могут возникнуть у заявителей или других специалистов в данной области. Соответственно, предполагается, что приложенная формула изобретения, как она подана и как она может быть исправлена, охватывает все подобные альтернативы, модификации, изменения, улучшения и существенные эквиваленты.Although specific embodiments have been described, alternatives, modifications, changes, improvements, and substantial equivalents that are or may not be provided for in this application, may arise from applicants or other specialists in this field. Accordingly, it is intended that the appended claims, how it is filed and how it can be corrected, encompass all such alternatives, modifications, changes, improvements and significant equivalents.

Claims

1. Геоячейка, образованная из полимерных лент, причем, по меньшей мере, одна полимерная лента имеет динамический модуль упругости, равный 500 МПа или больше при измерении в продольном направлении посредством Динамического Механического Анализа (ДМА) согласно ASTM D4065 при 23°C и с частотой, равной 1 Гц.1. A geocell formed of polymer tapes, at least one polymer tape having a dynamic modulus of elasticity of 500 MPa or more when measured in the longitudinal direction by Dynamic Mechanical Analysis (DMA) according to ASTM D4065 at 23 ° C and with a frequency equal to 1 Hz.

2. Геоячейка по п.1, в которой, по меньшей мере, одна полимерная лента имеет динамический модуль упругости, равный 700 МПа или больше.2. The geocell according to claim 1, in which at least one polymer tape has a dynamic elastic modulus of 700 MPa or more.

3. Геоячейка по п.1, в которой, по меньшей мере, одна полимерная лента имеет динамический модуль упругости, равный 1000 МПа или больше.3. The geocell according to claim 1, in which at least one polymer tape has a dynamic elastic modulus of 1000 MPa or more.

4. Геоячейка по п.1, в которой, по меньшей мере, одна полимерная лента имеет напряжение при 12%-ном растяжении, равное 14,5 МПа или больше, при измерении согласно методике Izhar при 23°C.4. The geocell according to claim 1, in which at least one polymer tape has a 12% tensile stress of 14.5 MPa or more, when measured according to the Izhar method at 23 ° C.

5. Геоячейка по п.1, в которой, по меньшей мере, одна полимерная лента имеет напряжение при 12%-ном растяжении, равное 16 МПа или больше, при измерении согласно методике Izhar при 23°C.5. The geocell according to claim 1, in which at least one polymer tape has a 12% tensile stress of 16 MPa or more, as measured according to the Izhar method at 23 ° C.

6. Геоячейка по п.1, в которой, по меньшей мере, одна полимерная лента имеет напряжение при 12%-ном растяжении, равное 18 МПа или больше, при измерении согласно методике Izhar при 23°C.6. Geocell according to claim 1, in which at least one polymer tape has a voltage at 12% elongation equal to 18 MPa or more, when measured according to the Izhar method at 23 ° C.

7. Геоячейка по п.1, в которой, по меньшей мере, одна полимерная лента имеет коэффициент теплового расширения, равный 120·10^-6/°C или меньше при 25°C согласно ASTM D696.7. The geocell according to claim 1, in which at least one polymer tape has a coefficient of thermal expansion equal to 120 · 10 ^-6 / ° C or less at 25 ° C according to ASTM D696.

8. Мостовая, дорога, железнодорожный путь или автостоянка, содержащие, по меньшей мере, один слой, содержащий геоячейку по п.1.8. A bridge, road, railway or parking lot, containing at least one layer containing a geocell according to claim 1.

9. Мостовая, дорога, железнодорожный путь или автостоянка по п.8, при этом геоячейку наполняют зернистым материалом, выбранным из группы, состоящей из песка, гравия, дробленого камня, щебня, каменной муки, раздробленного бетона, регенерированного асфальта, кирпичной крошки, строительных обломков и строительного мусора, стеклянного боя, шлака от электростанций, зольной пыли, угольной золы, шлака доменной плавки, гранулированного шлака для производства цемента, металлосодержащего шлака и их смесей.9. The bridge, road, railroad track or parking lot according to claim 8, wherein the geocell is filled with granular material selected from the group consisting of sand, gravel, crushed stone, crushed stone, stone flour, crushed concrete, regenerated asphalt, brick chips, building chips debris and construction debris, glass battle, slag from power plants, fly ash, coal ash, blast furnace slag, granular slag for the production of cement, metal-containing slag and mixtures thereof.

10. Геоячейка, образованная из полимерных лент, причем, по меньшей мере, одна полимерная лента имеет динамический модуль упругости, равный 150 МПа или больше при измерении в продольном направлении посредством Динамического Механического Анализа (ДМА) согласно ASTM D4065 при 63°C и с частотой, равной 1 Гц.10. A geocell formed from polymer tapes, at least one polymer tape having a dynamic modulus of elasticity of 150 MPa or more when measured in the longitudinal direction by Dynamic Mechanical Analysis (DMA) according to ASTM D4065 at 63 ° C and with a frequency equal to 1 Hz.

11. Геоячейка по п.10, в которой, по меньшей мере, одна полимерная лента имеет динамический модуль упругости, равный 250 МПа или больше.11. The geocell of claim 10, in which at least one polymer tape has a dynamic modulus of elasticity of 250 MPa or more.

12. Геоячейка по п.10, в которой, по меньшей мере, одна полимерная лента имеет динамический модуль упругости, равный 400 МПа или больше.12. The geocell of claim 10, in which at least one polymer tape has a dynamic modulus of elasticity of 400 MPa or more.

13. Геоячейка по п.10, в которой, по меньшей мере, одна полимерная лента имеет напряжение при 12%-ном растяжении, равное 14,5 МПа или больше при измерении согласно методике Izhar при 23°C.13. The geocell of claim 10, wherein the at least one polymer tape has a 12% tensile stress of 14.5 MPa or more when measured according to the Izhar technique at 23 ° C.

14. Геоячейка по п.10, в которой, по меньшей мере, одна полимерная лента имеет напряжение при 12%-ном растяжении, равное 16 МПа или больше при измерении согласно методике Izhar при 23°C.14. The geocell of claim 10, wherein the at least one polymer tape has a 12% tensile stress of 16 MPa or more when measured according to the Izhar technique at 23 ° C.

15. Геоячейка по п.10, в которой, по меньшей мере, одна полимерная лента имеет напряжение при 12%-ном растяжении, равное 18 МПа или больше при измерении согласно методике Izhar при 23°C.15. The geocell of claim 10, in which at least one polymer tape has a voltage at 12% elongation equal to 18 MPa or more when measured according to the Izhar method at 23 ° C.

16. Геоячейка по п.10, в которой, по меньшей мере, одна полимерная лента имеет коэффициент теплового расширения, равный 120·10^-6/°C или меньше при 25°C согласно ASTM D696.16. The geocell of claim 10, in which at least one polymer tape has a coefficient of thermal expansion equal to 120 · 10 ^-6 / ° C or less at 25 ° C according to ASTM D696.

17. Мостовая, дорога, железнодорожный путь или автостоянка, содержащие, по меньшей мере, один слой, содержащий геоячейку по п.10.17. Bridge, road, railroad track or parking lot, containing at least one layer containing a geocell according to claim 10.

18. Мостовая, дорога, железнодорожный путь или автостоянка по п.17, при этом геоячейку наполняют зернистым материалом, выбранным из группы, состоящей из песка, гравия, дробленого камня, щебня, каменной муки, раздробленного бетона, регенерированного асфальта, кирпичной крошки, строительных обломков и строительного мусора, стеклянного боя, шлака от электростанций, зольной пыли, угольной золы, шлака доменной плавки, гранулированного шлака для производства цемента, металлосодержащего шлака и их смесей.18. The bridge, road, railroad track or parking lot according to claim 17, wherein the geocell is filled with granular material selected from the group consisting of sand, gravel, crushed stone, crushed stone, stone flour, crushed concrete, regenerated asphalt, brick chips, building chips debris and construction debris, glass battle, slag from power plants, fly ash, coal ash, blast furnace slag, granular slag for the production of cement, metal-containing slag and mixtures thereof.

19. Геоячейка, образованная из полимерных лент, причем, по меньшей мере, одна полимерная лента имеет долгосрочное расчетное напряжение, равное 2,6 МПа или больше, при измерении согласно процедуре PRS SIM.19. A geocell formed from polymer tapes, wherein at least one polymer tape has a long-term rated voltage of 2.6 MPa or more when measured according to the PRS SIM procedure.

20. Геоячейка по п.19, в которой, по меньшей мере, одна полимерная лента имеет долгосрочное расчетное напряжение, равное 3 МПа или больше, при измерении согласно процедуре PRS SIM.20. The geocell according to claim 19, in which at least one polymer tape has a long-term rated voltage of 3 MPa or more, when measured according to the PRS SIM procedure.

21. Геоячейка по п.19, в которой, по меньшей мере, одна полимерная лента имеет долгосрочное расчетное напряжение, равное 4 МПа или больше, при измерении согласно процедуре PRS SIM.21. The geocell as claimed in claim 19, wherein the at least one polymer tape has a long-term rated voltage of 4 MPa or more when measured according to the PRS SIM procedure.

22. Геоячейка по п.19, в которой, по меньшей мере, одна полимерная лента имеет напряжение при 12%-ном растяжении, равное 14,5 МПа или больше, при измерении согласно методике Izhar при 23°C.22. The geocell as claimed in claim 19, wherein the at least one polymer tape has a 12% tensile stress of 14.5 MPa or more when measured according to the Izhar method at 23 ° C.

23. Геоячейка по п.19, в которой, по меньшей мере, одна полимерная лента имеет напряжение при 12%-ном растяжении, равное 16 МПа или больше, при измерении согласно методике Izhar при 23°C.23. The geocell as claimed in claim 19, wherein the at least one polymer tape has a 12% tensile stress of 16 MPa or more when measured according to the Izhar method at 23 ° C.

24. Геоячейка по п.19, в которой, по меньшей мере, одна полимерная лента имеет напряжение при 12%-ном растяжении, равное 18 МПа или больше, при измерении согласно методике Izhar при 23°C.24. The geocell as claimed in claim 19, wherein the at least one polymer tape has a 12% tensile stress of 18 MPa or more when measured according to the Izhar technique at 23 ° C.

25. Геоячейка по п.19, в которой, по меньшей мере, одна полимерная лента имеет коэффициент теплового расширения, равный 120·10^-6/°C или меньше при 25°C согласно ASTM D696.25. The geocell according to claim 19, in which at least one polymer tape has a coefficient of thermal expansion equal to 120 · 10 ^-6 / ° C or less at 25 ° C according to ASTM D696.

26. Мостовая, дорога, железнодорожный путь или автостоянка, содержащие, по меньшей мере, один слой, содержащий геоячейку по п.19.26. A bridge, road, railroad track or car park containing at least one layer containing a geocell according to claim 19.

27. Мостовая, дорога, железнодорожный путь или автостоянка по п.26, причем геоячейку наполняют зернистым материалом, выбранным из группы, состоящей из песка, гравия, дробленого камня, щебня, каменной муки, раздробленного бетона, регенерированного асфальта, кирпичной крошки, строительных обломков и строительного мусора, стеклянного боя, шлака от электростанций, зольной пыли, угольной золы, шлака доменной плавки, гранулированного шлака для производства цемента, металлосодержащего шлака и их смесей. 27. A bridge, road, railroad track or parking lot according to claim 26, wherein the geocell is filled with granular material selected from the group consisting of sand, gravel, crushed stone, crushed stone, stone flour, crushed concrete, regenerated asphalt, brick chips, construction debris and construction waste, glass breakage, slag from power plants, fly ash, coal ash, blast furnace slag, granular slag for the production of cement, metal-containing slag and mixtures thereof.