Прочность и деформируемость геомембран разных видов

Введение.

В гидротехнике используются геомембраны из разных типов материалов, но преобладают геомембраны из поливинилхлорида (ПВХ) и полиэтилена (ПЭ), они считаются наиболее эффективными. Однако использование в качестве противофильтрационных элементов (ПФЭ) грунтовых плотин геомембран из термореактивных геосинтетиков (ПВХ и ПЭ) имеет ряд недостатков. ПВХ со временем может потерять свои свойства из-за потери пластификатора, а ПЭ подвержен трещинообразованию при температурных воздействиях. Поэтому необходимо рассматривать альтернативные варианты использования геомембран других видов. С этой целью исследованы деформативность и прочность геомембраны из термореактивного материала (хлорсульфированный полиэтилен - CSPE), а также геомембраны из каучукоподобного синтетика (этилен-пропиленовый диеновый мономер - EPDM).

Материалы и методы.

Испытания образцов геомембран на одноосное растяжение проводились с помощью разрывной машины, которая фиксирует в ходе эксперимента изменение растягивающей силы и деформации продольного удлинения. Изменение площади поперечного сечения образцов измерялось с помощью электронного штангенциркуля.

Результаты.

Установлено, что из рассмотренных видов геомембран (ПЭ, ПВХ, CSPE и EPDM) самой прочной является геомембрана из армированного CSPE, а самой деформируемой - геомембрана из EPDM. Геомембрана из армированного CSPE имеет прочность на растяжение свыше 100 МПа, ее прочность примерно в 5 раз выше, чем у геомембран из ПВХ и ПЭ. По деформируемости геомембрана из армированного CSPE близка к мембранам из ПЭ. Геомембрана из EPDM имеет модуль линейной деформации около 1 МПа, она способна удлиняться в несколько раз без потери прочности.

Выводы.

По соотношению «прочность - деформируемость» геомембраны из EPDM могут составить конкуренцию геомембранам из ПВХ.

1. Глаговский В.Б., Сольский С.В., Лопатина М.Г., Дубровская Н.В., Орлова Н.Л. Геосинтетические материалы в гидротехническом строительстве // Гидротехническое строительство. 2014. № 9. С. 23-27.

2. Саинов М.П., Зверев А.О. Противофильтрационные элементы грунтовых плотин из геосинтетических материалов // Инновации и инвестиции. 2018. № 1. С. 202-210.

3. Cazzuffi D. The use of geomembranes in Italian dams // International Water Power & Dam Construction. 1987. Vol. 39. No. 3. Pp. 17-21.

4. Рельтов Б.Ф., Кричевский И.Е. Перспективы применения рулонных пластмасс в качестве экранов плотин из местных материалов // Гидротехническое строительство. 1964. № 1. С. 29-32.

5. Giroud J.P., Perfetti J. Classification des textiles et mesure de leurs propriétés en vue de leur utilisation en geotechnique // Proceedings of the International Conference on the Use of Fabrics in Geotechnics. Session 8, Paris, France, 1977. Pp. 345-352.

6. Cazzuffi D., Giroud J.P., Scuero A., Vaschetti G. Geosynthetic barriers systems for dams // 9th International Conference on Geosynthetics. 2010. Pp. 115-163.

7. Зверев А.О., Саинов М.П., Лукичев Р.В. Результаты экспериментального исследования полимерных геомембран на двухосное растяжение // Вестник Евразийской науки. 2018. Т. 10. № 4. С. 27. URL: https://esj.today/PDF/35SAVN418.pdf

8. Koerner R.M., Hsuan Y.G., Koerner G.R. Lifetime predictions of exposed geotextiles and geomembranes // Geosynthetics International. 2017. Vol. 24. Issue 2. Pp. 198-212. DOI: 10.1680/jgein.16.00026

9. Меглен Ж., Брель Б., Гордин А. Использование битумной геомембраны Coletanche для гидроизоляции дамбы хвостохранилища медного рудника и ее поведение при землетрясении в 7,5 баллов // Гидротехника. 2013. № 3. С. 73-75.

10. Брель Б., Меглен Ж., Мизар И. Использование битумных геомембран (BGM) Soletanche в суровых климатических условиях // Гидротехника. 2013. № 2 (31). С. 67-69.

11. Koerner R.M. Designing with geosynthetics. 5th edn. Prentice Hall, 2005. 816 p.

12. Rowe R.K., Sangam H.P., Lake C.B. Evaluation of an HDPE geomembrane after 14 years as a leachate lagoon liner // Canadian Geotechnical Journal. 2003. Vol. 40. Issue 3. Pp. 536-550. DOI: 10.1139/t03-019

13. Schoenbeck M.A. Durability of chlorosulfonated polyethylene geomembrane seams after accelerated aging tests // Geotextiles and Geomembranes. 1990. Vol. 9. Issue 4-6. Pp. 337-341. DOI: 10.1016/0266-1144(90)90024-7

14. Roades S. Emergency water supply: The upper Chiquita reservoir // Geosynthetics. 2011. Vol. 29. Issue 5. Pp. 20-24.

15. Blanco M., Castillo F., Touze-Foltz N., Amat B., Aguiar E. Behaviour of an EPDM geomembrane 18 years after its installation in a water reservoir // International Journal of Geomate. 2015. Vol. 9. Issue 1. Pp. 1348-1352. DOI: 10.21660/2015.17.4137

16. Blanco M., Castillo F., Soriano J., Noval A.M., Touze-Foltz N. Comparative study of three different kinds of geomembranes (PVC-P, HDPE, EPDM) used in the waterproofing of reservoirs // Eurogeo 5. Valencia, Spain, 2012. Pp. 46-54.

17. Rigo J-M., Cazzuffi D.A. Test standards and their classification // Identification and Performance Testing. 1991. Pp. 18-50.

18. Лукичев Р.В., Скляднев М.К., Черваков К.С. Исследование деформируемости и прочности полимерных геомембран при одноосном растяжении // Дни студенческой науки : сб. докл. науч.-техн. конф. по итогам научно-исследовательских работ студентов Института гидротехнического и энергетического строительства. 2019. С. 65-70.

19. Wu H., Shu Y., Jiang X., Ren Z. Biaxial tensile mechanical property of geomembrane used as high membrane faced rockfill dam: key technology of high membrane faced rockfill dam (III) // Advances in Science and Technology of Water Resources. 2015. Vol. 35. Issue 1. Pp. 16-22.