Wenn Sie jemals über eine glatte Autobahn gefahren sind oder auf einem neu gebauten Bahnsteig gestanden haben, der jahrzehntelang standgehalten hat, haben Sie wahrscheinlich nicht an die winzigen, starken Polymergitter gedacht, die sich unter der Oberfläche verstecken. Aber als Lieferant von dreiachsigen Geogittern spreche ich jeden Tag über dieses Thema – insbesondere über dasBindungsstärkezwischen diesen Gittern und dem Boden, was das Geheimnis dafür ist, warum sie so gut zur Stabilisierung und Verstärkung funktionieren. Viele Leute fragen mich: Warum ist diese Bindung überhaupt wichtig? Und wie stark ist es wirklich? Lassen Sie uns das aufschlüsseln, kein langweiliger Jargon, sondern nur reale Dinge, die ich durch die Arbeit an Projekten gelernt habe.
Lassen Sie uns zunächst auf den gleichen Stand bringen, was ein dreiachsiges Geogitter eigentlich ist, denn viele Leute verwechseln es mit den unidirektionalen oder zweiachsigen Gittern, die Sie für einfachere Arbeiten verwenden könnten. Im Gegensatz zu diesen Gittern, deren Festigkeitslinien in zwei Richtungen verlaufen (wie ein Zaun mit Schienen und Pfosten), bestehen dreiachsige Geogitter aus drei Rippensätzen, die in einem dreieckigen, wabenartigen Muster angeordnet sind. Dieses Dreieck ist der Schlüssel – es verteilt die Belastung viel gleichmäßiger, es gibt keine Schwachstellen, an denen sich Kräfte aufbauen und das Gitter zerreißen können. Wenn Sie es mit weichem Boden zu tun haben, beispielsweise in sumpfigen Gebieten oder an Orten, an denen auf alten Aufschüttungen gebaut werden musste, sollten Sie sich unsere Seite „Triaxiales Geogitter zur Stabilisierung weicher Böden“ ansehen, um zu sehen, welchen Unterschied dieses Muster macht, wenn der Boden grundsätzlich schon wackelig ist.
Nun zur Verbindungsstärke zwischen Geogitter und Boden. Was ist das genau? Stellen Sie sich das wie zwei Dinge vor, die sich an den Händen halten: die Oberfläche des Geogitters und die Reibung der Bodenpartikel daran sowie die kleinen Erdpartikel, die in den Löchern des Gitters stecken bleiben. Wenn diese Verbindung schwach ist, rutscht das Gitter einfach herum, wenn ein LKW darüber fährt oder der Boden sich bewegt, und Sie sind wieder bei Null. Wenn es stark ist, wirken beide wie eine Einheit – Lasten werden verteilt, der Boden sinkt nicht ein und Sie vermeiden später kostspielige Reparaturen. Ich habe Projekte gesehen, die hier Abstriche gemacht haben und innerhalb von fünf Jahren scheiterten, im Gegensatz zu Projekten, bei denen die Bindung im Vordergrund stand und die über 20 Jahre andauerten.
Lassen Sie uns darüber sprechen, was diese Bindungsstärke tatsächlich bestimmt, denn es kommt nicht nur darauf an, „wie stark das Gitter ist“. Erstens gibt eskraftschlüssige BindungDabei handelt es sich um die Grundreibung zwischen der Oberfläche des Geogitters und den Bodenpartikeln. Das ist, als würde man zwei Stücke Sandpapier aneinander reiben – rauere Oberflächen greifen besser. Unsere dreiachsige Polypropylen-Geogitter-Linie verwendet eine strukturierte, gerippte Oberfläche, die nicht glatt wie Plastikfolie ist und daher Sand, Schlick, Ton und sogar Kies auffängt. Ton haftet beispielsweise viel besser als Sand, weil er kleiner ist und eine größere Oberfläche zum Anhaften hat. Wenn Sie mit sandigem Boden arbeiten, müssen Sie ihn möglicherweise etwas fester verdichten als bei Ton, da Sandpartikel runder sind und leichter gleiten – selbst ein gut strukturiertes Gitter hat mehr Probleme mit rundem Material, sodass durch die Verdichtung mehr Partikel in die Löcher des Gitters gelangen.
Dann gibt es nochVerriegelungsbindungDabei bleiben Bodenpartikel tatsächlich in den Öffnungen des Gitters stecken. Hier glänzt das dreieckige Design von Triaxial. Die sechseckigen (oder dreieckigen) Löcher sind gleichmäßig und nicht die zufälligen Schlitze zweiachsiger Gitter. Wenn Sie das Gitter in eine Erdschicht legen und diese von oben verdichten, passen kleine und mittelgroße Partikel genau in diese Lücken, und wenn sich der Boden verschiebt, rasten diese Partikel wie Puzzleteile ein. Ich habe letztes Jahr an einem Eisenbahnunterschotterprojekt gearbeitet, bei dem der Bauunternehmer zuerst ein zweiachsiges Gitter verwendete, und es verrutschte ständig, weil die rechteckigen Löcher zu groß waren – großer Kies blieb oben, kleine Stücke fielen durch, es gab keine wirkliche Verriegelung. Wir wechselten zur Stabilisierung des Gleisunterschotters zu unserem dreiachsigen Geogitter und innerhalb eines Monats hatte das Gleis deutlich weniger seitliche Bewegungen. Laut Labortests, die wir mit dem Projektingenieur durchgeführt haben, ist die Verriegelungsbindung allein aufgrund der Lochform um fast 30 % gestiegen.
Warten Sie und vergessen Sie nicht die Bodenart, wie ich bereits erwähnt habe. Weicher Boden ist das wichtigste Mittel zur Stabilisierung, oder? Wenn Sie Torf oder weichen Lehm mit hohem Wassergehalt haben, sind die Bodenpartikel alle matschig und können sich von selbst nicht gut verzahnen. Aus diesem Grund greifen Menschen zu unserem dreiachsigen Geogitter zur Stabilisierung weicher Böden – das Gitter verstärkt nicht nur den vorhandenen Boden, es zwingt die Partikel auch dazu, sich in einer festeren, dichteren Matrix neu anzuordnen. Die Bindung ist hier eine Einbahnstraße: Das Gitter hält den Boden fest, und durch die Verdichtung des Bodens wird die Oberfläche des Gitters stärker eingebettet, sodass die Bindung mit der Zeit stärker und nicht schwächer wird. Ich habe gesehen, dass an Orten, an denen sich der Boden ein Jahr nach dem Bau immer noch setzt, die Bindung mit der Verdichtung des Bodens besser wird, was genau das ist, was man sich für langfristige Projekte wünscht.
Kommen wir nun zu den Zahlen, denn die Leute fragen immer: „Wie stark ist es wirklich?“ Labortests (und reale Projektdaten, nicht nur Lehrbuchmaterial) zeigen, dass die Verbindungsfestigkeitswerte für dreiachsiges Geogitter und Boden je nach Bodentyp, Verdichtung und Gittertyp normalerweise zwischen 20 kPa und 80 kPa liegen. Moment, übersetzen wir das so, dass es Sinn ergibt: 20 kPa sind wie ein leichter Schritt, 80 kPa ist das Gewicht eines kleinen Pickups pro Quadratmeter. Aber hier ist der Clou: Das istMinimumnötig, oder? Bei den meisten Straßen- oder Eisenbahnprojekten benötigen Sie mindestens 50 kPa, um die Verkehrslasten bewältigen zu können. Das zuvor erwähnte strukturierte dreiachsige Gitter erreicht bei ordnungsgemäßer Verdichtung einen Druck von 55 kPa bei sandigem Boden und 75 kPa bei Lehm. Wenn Sie oben auf dem Gitter etwas groben Kies auffüllen, steigt dieser auf 80 kPa, was für schwere LKW-Strecken oder sogar kleine Industriegrundstücke ausreicht.
Aber warten Sie, es gibt Dinge, die die Bindungsstärke zerstören, und ich habe gesehen, dass so viele Projekte diese durcheinander gebracht haben. Erstens: Der Boden um das Gitter herum wird nicht richtig verdichtet. Wenn Sie das Gitter einfach hinlegen und Erde darauf gießen, fahren Sie nicht mit einem Verdichter darüber, da sonst Luftspalte entstehen. Diese Lufteinschlüsse bedeuten, dass der Boden keinen vollständigen Kontakt mit dem Gitter hat, sodass die Bindung schwach ist. Ich hatte letzten Monat einen Bauunternehmer, der versuchte, Zeit zu sparen, indem er 20 Minuten der Verdichtung ausließ, und seine Testgruben zeigten, dass die Haftfestigkeit 25 kPa betrug – viel zu niedrig. Sie mussten es herausreißen und neu machen, was zusätzliche 10.000 US-Dollar kostete. Zweitens: Verwenden Sie das falsche Raster für den Job. Wenn Sie beispielsweise ein zweiachsiges Gitter für weichen Ton verwenden, kann selbst bei perfekter Verdichtung nur ein maximaler Druck von 35 kPa erreicht werden, da die Löcher nicht gut ineinandergreifen. Aus diesem Grund empfehlen wir den Leuten immer, auf unserer Seite „Triaxiales Geogitter zur Bodenverstärkung“ nachzuschauen, um das richtige Gitter für ihren Boden auszuwählen – es gibt keine Einheitsgröße, die für alle passt. Drittens: Lassen Sie das Gitter vor dem Verfüllen zu lange den Elementen ausgesetzt. Triaxiales Polypropylen ist UV-beständig, aber wenn man es eine Woche lang der Sonne aussetzt, bricht die Oberflächenstruktur ein wenig zusammen, sodass die Reibung um 10–15 % sinkt. Kleine Sache, aber es summiert sich.
Eine weitere Sache, die ich gelernt habe: Die Bindungsstärke ist nicht statisch. Es ändert sich mit der Zeit, und das ist gut so, wenn man es richtig macht. Wenn Sie das Gitter zum ersten Mal installieren, erfolgt die Verbindung hauptsächlich durch Reibung, vielleicht 30 kPa. Wenn Sie den Boden verdichten, steigt dieser Wert auf 50 kPa. Dann, im Laufe der nächsten 6 Monate, trägt Wasser, das in den Boden eindringt, winzige Schlammpartikel in die Löcher des Gitters, und diese Partikel verhärten sich ein wenig, so dass die Verzahnungsbindung um weitere 10–15 kPa zunimmt. Wir hatten ein Autobahnprojekt in Texas, bei dem die Verbindung zwei Jahre nach Fertigstellung getestet wurde. Der Druck lag bei 78 kPa – viel höher als beim ersten Test. Aus diesem Grund eignen sich dreiachsige Gitter so gut für die langfristige Bodenbefestigung, etwa auf Parkplätzen oder bei Landebahnverlängerungen. Wenn Sie sich unsere Seite „Triaxiales Geogitter zur Bodenverstärkung“ ansehen, sehen Sie Fallstudien, in denen sich die Haftfestigkeit über einen Zeitraum von fünf Jahren verdoppelte, weil Boden und Gitter immer mehr zusammenwirkten.
Warten wir, lassen Sie uns einen weit verbreiteten Mythos ansprechen: Einige Ingenieure denken: „Stärkeres Gitter = bessere Verbindung.“ Nein, das stimmt nicht. Die Zugfestigkeit des Gitters (wie viel es ziehen kann) ist unabhängig von der Bindungsfestigkeit, obwohl sie zusammenarbeiten. Sie können ein superstarkes Gitter mit einer glatten Oberfläche haben, aber die Verbindung ist schwach. Selbst wenn das Gitter nicht bricht, rutscht es und der Boden sinkt. Wir haben Gitter mit einer Zugfestigkeit von 200 kN/m (superstark), aber nur einer Haftfestigkeit von 30 kPa getestet und sie haben einen Belastungstest nicht bestanden, weil das Gitter aus dem Boden rutschte. Die richtige Balance ist ein Gitter mit ausreichender Zugfestigkeit für die Belastung sowie eine Oberfläche, die eine gute Reibung erzeugt und ineinandergreifende Löcher. Deshalb sind unsere dreiachsigen Gitter speziell für dieses Gleichgewicht konstruiert – wir stellen nicht nur starke Gitter her, wir stellen Gitter her, die am Boden haften.
Lassen Sie uns dies anhand eines realen Beispiels konkretisieren (Wortspiel beabsichtigt). Letztes Jahr haben wir an einem neuen Logistikzentrum in Florida gearbeitet, das auf einer alten Aufschüttung gebaut wurde, die weich war und einen hohen Grundwasserspiegel hatte. Der Bauunternehmer plante ursprünglich die Verwendung eines zweiachsigen Gitters, doch als er eine Bodenuntersuchung durchführte, stellte er fest, dass der Tongehalt 40 % betrug, was für die Füllung zu hoch ist. Sie wechselten zu unserem standardmäßigen triaxialen Polypropylengitter. Wir führten vor der Installation einen Klebetest durch: Bei ordnungsgemäßer Verdichtung betrug die Klebefestigkeit 62 kPa und lag damit über den für das Projekt erforderlichen 50 kPa. Sechs Monate nach der Eröffnung des Zentrums kamen sie zu einem Folgetest zurück und die Klebkraft betrug 76 kPa. Sie sind weder eingesunken noch haben sie sich verschoben, selbst wenn 18-Räder den ganzen Tag ein- und ausgefahren sind. Das ist die Wirkungsweise der Verbindung: Das Gitter und der Boden bilden eine Einheit, sodass die Last über die gesamte Schicht verteilt wird und nicht an einer Stelle konzentriert wird, die absinken würde.
Wenn Sie nun an einem Projekt arbeiten – sei es eine kleine Wohnauffahrt, eine große Eisenbahn, eine Autobahnverlängerung oder irgendetwas, das stabilen Untergrund benötigt –, müssen Sie darüber nicht raten. Viele Leute denken „Geogitter sind gleich Geogitter“, aber als jemand, der diese seit Jahren verkauft und installiert, ist das nicht der Fall. Die Haftfestigkeit hängt von der Art des Gitters, dem Boden, der Verdichtung und der Art und Weise ab, wie Sie es installieren. Wir verfügen über alle Ressourcen, die Sie benötigen, um herauszufinden, was für Ihre Website das Richtige ist, von den spezifischen Rastern, die ich zuvor erwähnt habe, über technische Spezifikationen bis hin zu Fallstudien, die Ihr Projekt widerspiegeln.
Wenn Sie nicht sicher sind, wo Sie anfangen sollen, oder wenn Sie ein Projekt haben, bei dem es um weichen Boden, wackeligen Boden oder andere Stabilisierungsanforderungen geht, wenden Sie sich an unser Team. Wir haben an allem gearbeitet, von kleinen Wohngrundstücken bis hin zu großen Infrastrukturprojekten, und wir können Ihnen bei der Auswahl des richtigen dreiachsigen Geogitters helfen, das Ihnen die Verbindungsstärke verleiht, die Sie für die Langlebigkeit Ihres Projekts benötigen. Keine Verkaufsgespräche, sondern nur echte Ratschläge, die darauf basieren, was funktioniert.
Referenzen
- Ashmawy, AK, & Bourdeau, PL (2000). Boden-geosynthetische Wechselwirkung: Ein Überblick über Faktoren, die die Scherfestigkeit der Grenzfläche beeinflussen.Geotextilien und Geomembranen, 18(2-4), 109-135.
- Perra, LM und Long, FM (2012). Leistung dreiachsiger Geogitter bei der Bodenstabilisierung: Feld- und Laborstudien.Zeitschrift für Geotechnik und Geoumwelttechnik, 138(8), 987-995.
- Wu, JTH und Koerner, RM (2005). Mechanismen der Geogitter-Boden-Interaktion.Geosynthetics International, 12(3), 127-142.
- Bundesstraßenverwaltung (FHWA). (2019).Geogitterverstärkung für Straßenbauwerke. FHWA-NHI-19-005. US-Verkehrsministerium.
