Nghiên cứu khảo sát một số đặc trưng cơ lý của vải địa kỹ thuật đang sử dụng tại việt nam
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.37 MB, 78 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-------------------
PHẠM THÀNH NAM
NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT MỘT SỐ ĐẶC TRƢNG CƠ LÝ
CỦA VẢI ĐỊA KỸ THUẬT ĐANG SỬ DỤNG TẠI VIỆT NAM
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU DỆT MAY
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. NGUYỄN NHẬT TRINH
HÀ NỘI - 2012
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Luận văn thạc sĩ khoa học
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành chương trình cao học và viết luận văn này, tôi đã nhận
được sự hướng dẫn, giúp đỡ và góp ý nhiệt tình của quý thầy cô Viện Dệt
May - Da giày & Thời trang Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội.
Trước hết, tôi xin chân thành cảm ơn đến quí thầy cô Viện Dệt May Da giày & Thời trang Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tận tình dạy bảo
cho tôi trong suốt quá trình học tập tại trường.
Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến Tiến sĩ Nguyễn Nhật Trinh đã dành
rất nhiều thời gian và tâm huyết hướng dẫn nghiên cứu và giúp tôi hoàn thành
luận văn tốt nghiệp.
Nhân đây, tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học
Bách Khoa Hà Nội, Viện đào tạo sau đại học Trường Đại học Bách Khoa Hà
Nội đã tạo rất nhiều điều kiện để tôi học tập và hoàn thành tốt khóa học.
Đồng thời, tôi cũng xin cảm ơn quí anh, chị và ban lãnh đạo Viện Dệt
May – Tập Đoàn Dệt May Việt Nam, Công ty Cổ phần Dệt Công Nghiệp Hà
Nội – Haicatex, Công ty Vải Địa Kỹ Thuật Việt Nam – ARITEX đã tạo điều
kiện cho tôi điều tra khảo sát để có dữ liệu viết luận văn.
Mặc dù tôi đã có nhiều cố gắng hoàn thiện luận văn bằng tất cả sự nhiệt
tình và năng lực của mình, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất
mong nhận được những đóng góp quí báu của quí thầy cô và các bạn.
Hà Nội, tháng 11 năm 2012
Học viên
Phạm Thành Nam
Phạm Thành Nam
2
Khóa 2011B
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Luận văn thạc sĩ khoa học
LỜI CAM ĐOAN
Tên tôi là Phạm Thành Nam, học viên cao học lớp 11BVLDM.KH,
chuyên ngành Công nghệ Vật liệu Dệt may, khoá 2011B. Tôi xin cam đoan
luận văn thạc sĩ ‘‘Nghiên cứu khảo sát một số đặc trưng cơ lý của vải địa kỹ
thuật đang sử dụng tại Việt Nam’’ là công trình nghiên cứu của cá nhân,
được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, nghiên cứu khảo sát tình hình
thực tiễn và dưới sự hướng dẫn khoa học của Tiến sĩ: Nguyễn Nhật Trinh, số
liệu nghiên cứu thu được từ thực nghiệm và không sao chép từ bất cứ công
trình nào.
Học viên
Phạm Thành Nam
Phạm Thành Nam
3
Khóa 2011B
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Luận văn thạc sĩ khoa học
MỤC LỤC
Trang
g
Lời cảm ơn ………………………………………………………………………….
2
Lời cam đoan ……………………………………………………………………….
3
Mục lục ………………………………………………………………………………
4
Danh mục các ký hiệu, các chữ cái viết tắt ……………………………………..
6
Danh mục các bảng biểu ………………………………………………………….
7
Danh mục các hình vẽ, đồ thị ……………………………………………………
9
Lời mở đầu …………………………………………………………………………...
11
Chƣơng 1. TỔNG QUAN VẢI ĐỊA KỸ THUẬT ………………………...
13
1.1. Sự phát triển của vải địa kỹ thuật …………………………………………
13
1.2. Vật liệu địa kỹ thuật ………………………………………………………...
14
1.3. Vải địa kỹ thuật ……………………………………………………………...
18
1.4. Nguyên liệu sản xuất vải địa kỹ thuật …………………………………….
21
1.4.1 Xơ polypropylen ……………………………………………………………
21
1.4.2. Xơ polyeste …………………………………………………………………
25
1.5. Đặc trưng cơ lý của vải địa kỹ thuật ………………………………………
29
1.6. Ứng dụng của vải địa kỹ thuật …………………………………………….
32
1.6.1. Vải địa kỹ thuật trong hệ thống thoát nước ……………………………
32
1.6.2. Vải địa kỹ thuật trong hệ thống lọc nước ……………………………..
33
1.6.3. Vải địa kỹ thuật trong công trình xây dựng gia cường nền đường
34
1.6.4. Vải địa kỹ thuật trong nông nghiệp …………………………………......
35
Kết luận chương 1 …………………………………………………………………
37
Chƣơng 2. ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU ……………………………………………………………………
38
2.1. Đối tượng nghiên cứu ……………………………………………………….
38
2.2. Nội dung nghiên cứu ………………………………………………………...
39
Phạm Thành Nam
4
Khóa 2011B
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Luận văn thạc sĩ khoa học
2.3. Phương pháp nghiên cứu ……………………………………………………
39
2.3.1 Phương pháp thu thập mẫu thí nghiệm …………………………………
39
2.3.2 Phương pháp xác định các đặc trưng cơ lý của vải địa kỹ thuật ……
40
2.3.3 Phương pháp xác định khối lượng của vải địa kỹ thuật ……………..
40
2.3.4 Phương pháp xác định độ bền kéo giãn của vải địa kỹ thuật ………..
41
2.3.5. Phương pháp xác định độ bền xuyên thủng của vải địa kỹ thuật …
44
2.3.6. Phương pháp xác định độ bền xé rách của vải địa kỹ thuật ………..
48
2.4. Phương pháp xử lý số liệu ………………………………………………….
49
Kết luận chương 2 …………………………………………………………………
51
Chƣơng 3.
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN …………….. 52
3.1. Kết quả nghiên cứu ………………………………………………………..
51
3.1.1. Kết quả thí nghiệm xác định khối lượng vải địa kỹ thuật …………..
52
3.1.2. Kết quả thí nghiệm xác định độ bền kéo đứt vải địa kỹ thuật ……..
53
3.1.3. Kết quả thí nghiệm xác định độ giãn vải địa kỹ thuật ………………
56
3.1.4. Kết quả thí nghiệm xác định độ bền xuyên thủng của vải địa kỹ
thuật …………………………………………………………………………….
58
3.1.5. Kết quả thí nghiệm xác định độ bền xé rách của vải địa kỹ thuật …
59
3.2. Bàn luận ………………………………………………………………………. 61
3.2.1. Khối lượng vải địa kỹ thuật ……………………………………………… 61
3.2.2. Độ bền kéo đứt vải địa kỹ thuật ………………………………………...
62
3.2.3. Độ giãn vải địa kỹ thuật …………………………………………………..
66
3.2.4. Độ bền xuyên thủng vải địa kỹ thuật …………………………………..
69
3.2.5. Độ bền xé rách vải địa kỹ thuật …………………………………………
71
Kết luận ……………………………………………………………………………..
75
Tài liệu tham khảo ………………………………………………………………
77
Phạm Thành Nam
5
Khóa 2011B
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Luận văn thạc sĩ khoa học
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
A1: Vải địa kỹ thuật Aritex khối lượng vải 150 g/m2.
A2: Vải địa kỹ thuật Aritex khối lượng vải 170 g/m2.
A3: Vải địa kỹ thuật Aritex khối lượng vải 200 g/m2.
A4: Vải địa kỹ thuật Aritex khối lượng vải 250 g/m2.
H1: Vải địa kỹ thuật Aritex khối lượng vải 130 g/m2.
H2: Vải địa kỹ thuật Haicatex khối lượng vải 170 g/m2.
H3: Vải địa kỹ thuật Haicatex khối lượng vải 200 g/m2.
H4: Vải địa kỹ thuật Haicatex khối lượng vải 240 g/m2.
H5: Vải địa kỹ thuật Haicatex khối lượng vải 320 g/m2.
ASTM: American Society for Testing and Material
ĐKT: Địa kỹ thuật
ISO: International Standard Organization
PP: Polypropylen
PET: Polyeste
TCVN: Tiêu chuẩn đo lường Việt Nam
Phạm Thành Nam
6
Khóa 2011B
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Luận văn thạc sĩ khoa học
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Tên bảng
Trang
Bảng 1.1
Chức năng của vật liệu địa kỹ thuật
15
Bảng 1.2
Một số tính chất của xơ polyeste
22
Bảng 2.1
Chiều cao côn rơi
45
Bảng 3.1
Khối lượng vải địa kỹ thuật của Công ty Haicatex
51
Bảng 3.2
Khối lượng vải địa kỹ thuật của Công ty Aritex
52
Bảng 3.3
Độ bền kéo đứt dọc vải địa kỹ thuật Công ty Haicatex
53
Bảng 3.4
Độ bền kéo đứt dọc vải địa kỹ thuật của Công ty Aritex
53
Bảng 3.5
Độ bền kéo đứt ngang vải địa kỹ thuật của Công ty
Haicatex
54
Bảng 3.6
Độ bền kéo đứt ngang vải địa kỹ thuật của Công ty
Aritex
54
Bảng 3.7
Độ giãn đứt dọc vải địa kỹ thuật của Công ty Haicatex
55
Bảng 3.8
Độ giãn đứt dọc vải địa kỹ thuật của Công ty Aritex
55
Bảng 3.9
Độ giãn đứt ngang vải địa kỹ thuật của Công ty
Haicatex
56
Bảng 3.10 Độ giãn đứt ngang vải địa kỹ thuật của Công ty Aritex
56
Bảng 3.11 Độ bền xuyên thủng vải địa kỹ thuật của Công ty
Haicatex
57
Bảng 3.12 Độ bền xuyên thủng vải địa kỹ thuật của Công ty
Aritex
57
Bảng 3.13 Độ bền xé rách dọc vải địa kỹ thuật của Công ty
Haicatex
58
Phạm Thành Nam
7
Khóa 2011B
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Luận văn thạc sĩ khoa học
Bảng 3.14 Độ bền xé rách dọc vải địa kỹ thuật của Công ty Aritex
58
Bảng 3.15 Độ bền xé rách ngang vải địa kỹ thuật của Công ty
Haicatex
59
Bảng 3.16 Độ bền xé rách ngang vải địa kỹ thuật của Công ty
Aritex
59
Bảng 3.17 So sánh độ bền kéo đứt vải địa kỹ thuật Haicatex và
Aritex
64
Bảng 3.18 So sánh độ giãn vải địa kỹ thuật Haicatex và Aritex
66
Bảng 3.19 So sánh độ bền xé rách vải địa kỹ thuật Haicatex và
Aritex
72
Phạm Thành Nam
8
Khóa 2011B
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Luận văn thạc sĩ khoa học
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Tên hình vẽ
Trang
Hình 1.1
Tiêu thụ vật liệu địa kỹ thuật
14
Hình 1.2
Phân loại vật liệu địa kỹ thuật
15
Hình 1.3
Vật liệu địa kỹ thuật dạng vải
16
Hình 1.4
Vật liệu địa kỹ thuật dạng vỉ
16
Hình 1.5
Vật liệu địa kỹ thuật dạng lưới
16
Hình 1.6
Vật liệu địa kỹ thuật dạng màng
17
Hình 1.7
Vật liệu địa kỹ thuật dạng ống
17
Hình 1.8
Vật liệu địa kỹ thuật dạng phức hợp
17
Hình 1.9
Phân loại vải địa kỹ thuật
18
Hình 1.10
Vải địa kỹ thuật không dệt
19
Hình 1.11
Vải địa kỹ thuật dệt thoi và phức hợp
20
Hình 1.12
Cấu trúc mạch đại phân tử polypropylen
22
Hình 1.13
Cấu trúc hóa học của polyester
26
Hình 1.14
Quan hệ tải trọng và độ giãn của vải
31
Hình 1.15
Hệ thống thoát nước
32
Hình 1.16
Hệ thống lọc nước
33
Hình 1.17
Vải địa kỹ thuật gia cường nền đường
34
Hình 1.18
Vải địa kỹ thuật trong nông nghiệp
35
Hình 2.1
Cân điện tử SARTORIUS GB 1503S-OCE,
39
Hình 2.2
Kích thước mẫu thử khối lượng vải
40
Hình 2.3
Thiết bị kéo giãn vải
41
Hình 2.4
Kích thước mẫu thử kéo giãn vải
41
Hình 2.5
Ngàm kẹp và mẫu thử
42
Hình 2.6
Thiết bị đo độ bền xuyên thủng vải
44
Hình 2.7
Kích thước mẫu thử độ bền xuyên thủng vải
45
Phạm Thành Nam
9
Khóa 2011B
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Luận văn thạc sĩ khoa học
Hình 2.8
Nguyên lý đo độ bền xuyên thủng vải địa kỹ thuật
46
Hình 2.9
Thiết bị xé rách vải
47
Hình 2.10
Mẫu thử độ bền xé rách vải
48
Hình 3.1
Khối lượng vải địa kỹ thuật công ty Haicatex
60
Hình 3.2
Khối lượng vải địa kỹ thuật công ty Aritex
60
Hình 3.3
Độ bền kéo đứt vải địa kỹ thuật Haicatex
62
Hình 3.4
Độ bền kéo đứt vải địa kỹ thuật Aritex
63
Hình 3.5
So sánh độ bền kéo đứt dọc vải Haicatex và Aritex
64
Hình 3.6
So sánh độ bền kéo đứt ngang vải Haicatex và Aritex
64
Hình 3.7
Độ giãn đứt dọc và độ giãn đứt ngang vải Haicatex
65
Hình 3.8
Độ giãn đứt dọc và độ giãn đứt ngang vải Aritex
66
Hình 3.9
So sánh độ giãn dọc vải Haicatex và Aritex
67
Hình 3.10
So sánh độ giãn ngang vải Haicatex và Aritex
67
Hình 3.11
Độ bền xuyên thủng vải Haicatex
68
Hình 3.12
Độ bền xuyên thủng vải Aritex
69
Hình 3.13
Độ bền xé rách vải Haicatex
69
Hình 3.14
Độ bền xé rách vải Aritex
70
Hình 3.15
So sánh độ bền xé rách dọc vải Haicatex và Aritex
73
Hình 3.16
So sánh độ bền xé rách ngang vải Haicatex và Aritex
73
Phạm Thành Nam
10
Khóa 2011B
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Luận văn thạc sĩ khoa học
LỜI MỞ ĐẦU
Trong thời kỳ công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước, công nghiệp dệt
may Việt Nam giữ một vị trí quan trọng của nền kinh tế quốc dân, đây là
ngành công nghiệp giải quyết công ăn việc làm cho hàng vạn lao động và góp
phần tạo ra sự ổn định cho xã hội. Hơn mười năm qua ngành dệt may đã có
những bước phát triển mạnh mẽ, số lượng các doanh nghiệp sản xuất tăng
nhanh, quy mô sản xuất ngày càng được đầu tư mở rộng, sản lượng năm sau
cao hơn nhiều so với năm trước. Kim ngạnh xuất khẩu dệt may năm 2012
đứng ở vị trí đầu tiên đạt khoảng 15 tỷ USD.
Các sản phẩm của ngành dệt may Việt Nam hiện nay chủ yếu phục vụ
cho nhu cầu sinh hoạt của con người trong cuộc sống sinh hoạt hàng ngày như
quần áo, chăn, ga, đồ trang trí nội thất … Do khoa học và công nghệ phát
triển, ngày nay các sản phẩm dệt kỹ thuật đang được sử dụng rộng rãi trong
nhiều lĩnh vực như xây dựng, nông nghiệp, giao thông vận tải, chế tạo vật liệu
compozit … các sản phẩm dệt kỹ thuật này mang lại cho ngành công nghiệp
dệt giá trị thặng dư cao hơn gấp nhiều lần so với các sản phẩm dệt may truyền
thống và tương lai sẽ trở thành bộ phận sản xuất chủ lực của ngành dệt.
Trong số các loại vải kỹ thuật, vải địa kỹ thuật đã được sản xuất tại Việt
Nam gần 10 năm qua, nhu cầu sử dụng rất lớn, các loại sản phẩm vải địa kỹ
thuật chủ yếu được sử dụng cho các công trình xây dựng cầu đường, các công
trình giao thông, các công trình xây dựng hồ chứa nước … Tuy nhiên việc
nghiên cứu các tính chất cơ lý của chủng loại vải địa kỹ thuật hầu như chưa
được quan tâm để tìm ra các thông số công nghệ tối ưu đối với từng công
trình xây dựng.
Phạm Thành Nam
11
Khóa 2011B
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Luận văn thạc sĩ khoa học
Vì vậy đề tài ‘‘Nghiên cứu khảo sát một số đặc trưng cơ lý của vải địa kỹ
thuật đang sử dụng tại Việt Nam’’ được thực hiện nhằm tìm ra mối quan hệ
giữa các tính chất cơ lý của vải địa kỹ thuật để làm tài liệu tham khảo cho các
nhà sử dụng công nhiệp khai thác hiệu quả chủng loại vải phù hợp với yêu
cầu kỹ thuật.
Luận văn nghiên cứu gồm 3 phần:
Chương 1: Tổng quan vải địa kỹ thuật
Chương 2: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu
Chương 3: Kết quả nghiên cứu và bàn luận
Kết luận của luận văn
Phạm Thành Nam
12
Khóa 2011B
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Luận văn thạc sĩ khoa học
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VẢI ĐỊA KỸ THUẬT
1.1. Sự phát triển của vải địa kỹ thuật
Từ thời Ai Cập cổ đại các nguyên liệu dệt sản xuất vải đã được sử dụng
làm vật liệu lót đường đi phục vụ cho các công trình xây dựng kim tự tháp
Pharaohs. Các công trình khảo cổ học cho thấy người Ai Cập đã khám phá ra
các xơ sợi thiên nhiên hoặc vải có tác dụng cải thiện đáng kể chất lượng
đường xá khi trộn lẫn chúng với đất, đặc biệt hiệu quả khi trộn với nền đất
yếu.
Năm 1920 chính quyền bang Nam Carolia Hoa Kỳ đã sử dụng vải bông
làm vật liệu để gia cường nền đường đi tại những vùng có nền đất yếu, sau
này người ta kết hợp vải bông với nhựa đường nhằm tăng độ bền và độ ổn
định cho các công trình xây dựng đường xá. Vào những năm 1960 công
nghiệp sản xuất xơ tổng hợp phát triển mạnh mẽ, xơ tổng hợp với nhiều tính
năng ưu việt hơn xơ tự nhiên đã được sử dụng nhiều trong lĩnh vực xây dựng
đường xá, sân bay với sản phẩm đặc trưng riêng biệt là vải địa kỹ thuật.
Khối lượng tiêu thụ các chủng loại vật liệu địa kỹ thuật trên thế giới luôn
luôn tăng trưởng cao trong khoảng 30 năm từ 1970 đến 1998 (hình 1.1).
Trong những năm gần đây, sản lượng vải địa kỹ thuật trên thế giới tăng
trưởng với tốc độ mạnh mẽ, tốc độ tăng trưởng sản lượng vải địa kỹ thuật
những năm 2000-2005 khoảng 4,6% hàng năm, khoảng từ 2007-2012 dự báo
mức tăng trưởng đạt 5,3% hàng năm. Ngày nay, vải địa kỹ thuật chủ yếu được
sản xuất từ xơ polyolefin do xơ có khối lượng thấp, độ bền cơ học cao và giá
thành rẻ. Xơ sản xuất vải địa kỹ thuật thường sử dụng ở dạng xơ ngắn, xơ
monophilamăng, xơ multiphilamăng và dạng sợi dẹt.
Phạm Thành Nam
13
Khóa 2011B
Luận văn thạc sĩ khoa học
Triệu m2
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Hình 1.1. Tiêu thụ vật liệu địa kỹ thuật
Năm
1.2. Vật liệu địa kỹ thuật
Những vật liệu được sử dụng với chức năng gia cố nền đất tại các công
trình xây dựng đường xá gọi là vật liệu địa kỹ thuật. Nhờ sự phát triển của
khoa học công nghệ vật liệu địa kỹ thuật ngày nay rất đa dạng về chủng loại
đáp ứng được những yêu cầu kỹ thuật cho các công trình xây dựng cầu
đường, các công trình xây dựng hồ chứa nước và các đập thủy điện.
Vật liệu địa kỹ thuật được phân chia thành 6 loại cơ bản (hình 1.2):
- Vải địa kỹ thuật,
- Vật liệu địa kỹ thuật dạng vỉ,
- Vật liệu địa kỹ thuật dạng lưới,
- Vật liệu địa kỹ thuật dạng màng,
- Vật liệu địa kỹ thuật dạng ống,
- Vật liệu kỹ thuật dạng phức hợp
Phạm Thành Nam
14
Khóa 2011B
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Luận văn thạc sĩ khoa học
VẬT LIỆU ĐỊA KỸ THUẬT
PHỨC HỢP
GeoComposites
VẬT LIỆU ĐỊA KỸ THUẬT
DẠNG ỐNG
GeoPipes
VẬT LIỆU ĐỊA KỸ THUẬT
DẠNG MÀNG
GeoMembranes
VẬT LIỆU ĐỊA KỸ THUẬT
DẠNG LƯỚI
GeoNets
VẬT LIỆU ĐỊA KỸ THUẬT
DẠNG VỈ
GeoGrids
VẢI ĐỊA KỸ THUẬT
GeoTextile
VẬT LIỆU ĐỊA KỸ THUẬT
Geosynthetic
Geo
Hình 1.2. Phân loại vật liệu địa kỹ thuật
Vật liệu địa kỹ thuật có các chức năng cơ bản như ngăn cách, gia cường,
lọc, thoát nước và chặn nước. Tùy theo mục đích sử dụng mà vật liệu địa kỹ
thuật thể hiện những chức năng trên bảng 1.1
Bảng 1.1 Chức năng của vật liệu địa kỹ thuật
Ngăn cách Gia cường
Vải ĐKT
x
Vật liệu ĐKT
dạng vỉ
x
Lọc
Thoát nước
x
x
x
Vật liệu ĐKT
dạng lưới
x
Vật liệu ĐKT
dạng màng
x
Vật liệu ĐKT
dạng ống
Vật liệu ĐKT
phức hợp
Phạm Thành Nam
Chặn nước
x
x
x
x
15
x
x
Khóa 2011B
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Luận văn thạc sĩ khoa học
Một số loại vật liệu địa kỹ thuật:
Hình 1.3. Vật liệu địa kỹ thuật dạng vải
Hình 1.4. Vật liệu địa kỹ thuật dạng vỉ
Hình 1.5. Vật liệu địa kỹ thuật dạng lưới
Phạm Thành Nam
16
Khóa 2011B
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Luận văn thạc sĩ khoa học
Hình 1.6. Vật liệu địa kỹ thuật dạng màng
Hình 1.7. Vật liệu địa kỹ thuật dạng ống
Hình 1.8. Vật liệu địa kỹ thuật dạng phức hợp
Phạm Thành Nam
17
Khóa 2011B
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Luận văn thạc sĩ khoa học
1.3. Vải địa kỹ thuật
Vải địa kỹ thuật là chủng loại vải được sản xuất từ xơ polime tổng hợp,
khổ rộng, dạng dệt, dạng không dệt hoặc dạng phức hợp có các chức năng gia
cố, phân cách, bảo vệ, lọc và tiêu thoát nước. Vải địa kỹ thuật được sử dụng
cùng với các loại vật liệu khác như đất, đá, bê tông … trong các công trình
xây dựng [4].
Vải địa kỹ thuật được phân chia thành 3 loại (hình 1.9):
- Vải địa kỹ thuật phức hợp,
- Vải địa kỹ thuật không dệt,
- Vải địa kỹ thuật dệt thoi,
VẢI ĐỊA KỸ THUẬT
VẢI PHỨC HỢP
VẢI KHÔNG DỆT
VẢI DỆT THOI
Vải không dệt liên kết
xuyên kim
Vải không dệt liên kết
hóa học
Vải không dệt liên kết
nhiệt học
Sợi monophilamăng
Sợi màng phim
Sợi multiphilamăng
Hình 1.9. Phân loại vải địa kỹ thuật
Phạm Thành Nam
18
Khóa 2011B
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Luận văn thạc sĩ khoa học
Đối với vải địa kỹ thuật không dệt thường sử dụng 3 công nghệ liên kết
xơ như sau:
- Vải địa kỹ thuật không dệt liên kết xuyên kim,
- Vải địa kỹ thuật không dệt liên kết hóa học,
- Vải địa kỹ thuật không dệt liên kết nhiệt học,
Vải địa kỹ thuật không dệt được sản xuất từ nguyên liệu xơ dạng cắt
ngắn hoặc xơ dài dạng philamăng. Đối với xơ dạng cắt ngắn chiều dài xơ
thường khoảng 1-4 inch, vải được hình thành bằng công nghệ sản xuất vải
không dệt phổ biến nhất là công nghệ liên kết xuyên kim, tiếp đến là công
nghệ liên kết nhiệt học và công nghệ liên kết hóa học. Đối với xơ dài dạng
philamăng vải không dệt được hình thành bằng công nghệ kéo sợi trực tiếp,
các xơ được liên kết với nhau bằng công nghệ xuyên kim hoặc công nghệ liên
kết nhiệt học.
Hình 1.10. Vải địa kỹ thuật không dệt
Đối với vải địa kỹ thuật dệt thoi thường sử dụng 3 loại nguyên liệu sợi
chính bao gồm:
Phạm Thành Nam
19
Khóa 2011B
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Luận văn thạc sĩ khoa học
- Vải địa kỹ thuật dệt thoi sử dụng sợi monofilamăng,
- Vải địa kỹ thuật dệt thoi sử dụng sợi dẹt,
-
Vải địa kỹ thuật dệt thoi sử dụng sợi multifilamăng,
Vải địa kỹ thuật dệt thoi sợi dẹt
Vải địa kỹ thuật dệt thoi
sợi multifilamăng
Vải địa kỹ thuật phức hợp
Hình 1.11. Vải địa kỹ thuật dệt thoi và phức hợp
Phạm Thành Nam
20
Khóa 2011B
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Luận văn thạc sĩ khoa học
Vải địa kỹ thuật dệt thoi là loại vải được tạo thành bằng công nghệ dệt
thoi với hai hệ sợi chính là sợi dọc và sợi ngang liên kết với nhau theo một
quy luật nhất định, quy luật liên kết sợi chính là kiểu dệt của vải.
Vải địa kỹ thuật phức hợp là loại vải địa kỹ thuật kết hợp của hai loại vải
địa kỹ thuật dệt thoi và vải địa kỹ thuật không dệt hoặc kết hợp với một loại
vật liệu địa kỹ thuật khác.
1.4. Nguyên liệu sản xuất vải địa kỹ thuật
Trong công nghiệp sản xuất vải địa kỹ thuật người ta thường sử dụng
nguyên liệu dạng xơ hoặc dạng sợi philamăng kết hợp với nhau tạo nên cấu
trúc của vải. Nguyên liệu được sử dụng phổ biến nhất là xơ hóa học tổng hợp
polypropylen và polyeste do các xơ này có nhiều tính chất cơ lý hóa vượt trội
hơn so với các xơ khác và giá thành tương đối rẻ. Ngoài ra một số loại xơ
khác cũng được sử dụng như xơ polyamit và xơ thiên nhiên.
1.4.1. Xơ polypropylen
Quá trình phát triển
Việc phát minh ra Polypropylen diễn ra vào đầu những năm 1950.
Polypropylen hình thành từ quá trình đồng trùng hợp (Polymer hóa) với sự có
mặt của chất xúc tác Ziegler – Natta. Polypropylen được đưa ra thị trường lần
đầu tiên vào năm 1957 bởi công ty Montecatini, Italia. Ngay sau đó, nó được
sản xuất hàng loạt tại châu Âu, Mỹ và Nhật. Theo dòng thời gian phát triển
công suất và chất lượng Polypropylene thương mại ngày càng được cải thiện.
Phạm Thành Nam
21
Khóa 2011B
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Luận văn thạc sĩ khoa học
Hình 1.12. Cấu trúc mạch đại phân tử polypropylen
Phân loại Polypropylen
Polypropylen là một loại nhựa nhiệt dẻo được sản xuất bởi quá trình
polimer hóa propylene. Có nhưng tính chất nhiệt, vật lý, hóa học như mong
muốn khi sử dụng ở nhiệt độ phòng.
Trong công nghiệp người ta chia Polypropylen thành các họ lớn với các
tên gọi như sau:
- HomoPolypropylen (Polypropylen đồng thể), là kết quả của quá trình
polymer hóa chỉ duy nhất monomer là Propylen. Là loại được sử dụng rộng
rãi nhất trong các loại sản phẩm của PP. Nó được sản xuất từ những thiết bị
phản ứng khác nhau có sử dụng xúc tác để liên kết các monomer lại với nhau
thành dạng có cấu trúc không gian cố định. HomoPolypropylen là một hệ hai
pha, vì nó chứa cả vùng kết tinh được và vùng không kết tinh được (vô định
hình). Vùng không có khả năng kết tinh bao gồm cả isotactic PP và atactic
PP. Isotactic. PP có khả năng kết tinh chậm trong vùng vô định hình. HPP có
mạng tinh thể từ dày đến mỏng được thể hiện qua điểm chảy của nó.
Phạm Thành Nam
22
Khóa 2011B
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Luận văn thạc sĩ khoa học
- Random CoPolypropylen (Polypropylen đồng trùng hợp) (RCP) là kết
quả của quá trình đồng polymer hóa monomer Propylen với các monomer
khác. Thường dung dịch kết hợp comonomer Ethylene với tỷ lệ thấp (7 %).
Đa số Copolymer có cấu tạo không điều hòa, trong mạch phân tử của chúng
có các mắc xích cơ sở (monomer A và B) khác nhau sắp xếp một cách hỗn
độn và không thể tách ra các đoạn mạch lặp đi lặp lại một cách tuần hoàn.
Đồng trùng hợp có các ứng dụng lớn trong thực tế vì nó cho phép thay đổi
tính chất của các hợp chất cao phân tử trong một giới hạn rộng. Đồng trùng
hợp được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp cao su tổng hợp. Các polymer
có cấu tạo không gian được sản xuất trong dây chuyền các thiết bị phản ứng
nối tiếp, ở thiết bị phản ứng thứ nhất là homopolymer và thiết bị thứ hai là
copolymer.
…-A–A–A–A–B–A–B–B–A-…
- Copolypropylen block (Polypropylen đồng trùng hợp khối): Khác với
các copolymer thông thường, trong đại phân tử của chúng các đơn vị
monomer riêng biệt luân phiên nhau và sắp xếp không theo một trật tự trong
mạch.
…-A–A–A–A–B–B–B–B–B–A–A-…
Cấu trúc phân tử
Polypropylen là một hợp chất cao phân tử có công thức hóa học chung
là:
Ba loại cấu trúc lập thể của polypropylene là atactic polypropylene,
syndiotactic polypropylene, isotactic polypropylene.
Phạm Thành Nam
23
Khóa 2011B
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Luận văn thạc sĩ khoa học
Isotactic polypropylene:
Có các nhóm - CH3 cùng nằm về một phía mặt phẳng trong cấu hình
đồng phân quang học, dạng tinh thể. Có tính chất là không tan được trong
heptan sôi và có nhiệt độ điểm chảy khoảng 165oC.
Atactic polypropylene:
Có các nhóm - CH3 sắp xếp ngẫu nhiên không theo một quy luật nào,
vô định hình và kết dính tốt.
Syndiotactic Polypropylene:
Có các nhóm – CH3 sắp xếp luân phiên trật tự cả hai nữa mặt phẳng.
Phạm Thành Nam
24
Khóa 2011B
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Luận văn thạc sĩ khoa học
Tính chất của xơ polypropylen
Xơ polypropylen được sản xuất với nhiều loại khác nhau về độ bền đáp
ứng các yêu cầu kỹ thuật. Xơ sử dụng trong lĩnh vực dệt may độ bền kéo
khoảng 4,5-6,0 g/den, xơ độ bền cao trên 9,0 g/den được sử dụng sản xuất dây
chão, lưới… Xơ polypropylen hiệu năng cao là nhóm xơ có độ bền và mô đun
rất cao. Đối với xơ polypropylen philamăng độ bền có thể đạt trên 13,0 g/den.
Cấu trúc xơ polypropylen gồm các vùng tinh thể và các vùng vô định
hình. Mức độ tinh thể của xơ polypropylen đạt khoảng 50-65% phụ thuộc vào
điều kiện sản xuất, mức độ định hướng tinh thể của xơ nhận được trong quá
trình kéo giãn ảnh hưởng nhiều đến tính chất cơ học của xơ polypropylen
philamăng. Mức độ kéo giãn càng lớn thì độ bền kéo càng cao và độ giãn
càng thấp, xơ PP thương mại monophilamăng có độ giãn đứt khoảng 12-25%,
xơ cắt ngắn có độ giãn đứt khoảng 20-30% và xơ multiphilamăng có độ giãn
đứt khoảng 20-35%.
Xơ polypropylen có nhiệt độ chảy mềm trong khoảng 1500C và nhiệt độ
nóng chảy 1600C-1700C. Ở nhiệt độ dưới - 700C xơ polypropylen vẫn giữ
được tính mềm mại tuyệt vời của nó, ở nhiệt độ cao hơn (dưới 120 0C) tính
chất cơ học của xơ polypropylen gần như không bị ảnh hưởng. Tất cả các loại
xơ polypropylen đều có tính dẫn nhiệt kém.
Xơ polypropylen chịu hóa chất rất cao đối với axit và kiềm, xơ chịu mài
mòn tốt, chịu được vi khuẩn và nấm mốc.
1.4.2. Xơ polyeste
Quá trình phát triển
Khoảng năm 1930, W.H.Carothers và đồng sự ở viện Duponts đã tổng
hợp được polyester dựa trên phản ứng ngưng tụ đa phân tử. Xơ polyester đầu
tiên được tổng hợp dựa trên phương pháp kéo nguội không được sử dụng
Phạm Thành Nam
25
Khóa 2011B
