ポリプロピレン繊維とジオグリッド補強による拡張路床の強度向上に関する実証研究

Mar 06, 2024

Scientific Reports volume 12、記事番号: 6685 (2022) この記事を引用

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メトリクスの詳細

インフラの急速な発展により、地盤が緩むことが多くなり、建設作業に持ち込むことが困難になりつつあります。 拡張路盤の膨張収縮挙動を制御するために、数多くの対抗方法が開発されています。 ポリプロピレン繊維とジオグリッドで補強することによる拡張路盤の機械的安定化は持続可能です。 ジオグリッドとポリプロピレン繊維は、広大な路床と基礎を個別に強化するために広範囲に使用されています。 ポリプロピレン繊維補強は、補強された拡張路盤の引張強度能力を強化しました。ジオグリッド補強は、舗装の破損を軽減する迅速な機械的安定化技術です。 この研究では、ポリプロピレン繊維とジオグリッド補強材の組み合わせによる舗装路床の安定化効果が評価されました。 一軸圧縮強度（UCS）や大型直接せん断ボックス試験などのさまざまな機械的強度試験を実施し、界面における膨張路床、ポリプロピレン繊維、三軸ジオグリッド、二軸ジオグリッド間の機械的相互作用を評価しました。 長さ 12 mm のポリプロピレン繊維を 0.25%、0.5%、1.0% の割合で使用し、中間の深さに単一のジオグリッド層を使用しました。 結果は、二軸/三軸ジオグリッドとポリプロピレン繊維の層で強化された路盤のせん断強度が 177% 増加することを示しています。 また、さまざまな組み合わせでジオグリッドを備えたポリプロピレン繊維を含めることで、膨張路盤の一軸圧縮強度が 3.8 ～ 139.6% 増加したことも観察されています。 複合補強工法は、拡張路床の特性を改善する効果的な処理方法を示しています。

拡張路床は、含水量の変化に応じて体積が変化する性質を特徴としています。 この体積変化は膨張路盤の膨張収縮挙動として知られており、したがって膨張路盤は膨張収縮路盤とも呼ばれます1、2、3、4。 道路の舗装の損傷は、路床層の膨張した土壌の影響の 1 つです5、6、7。 乾燥状態では、膨張した路盤で収縮亀裂が発生し、舗装システム全体に伝播し、舗装表面の場合、縦方向、横方向、疲労亀裂やわだち掘れを引き起こします8。 また、可塑性の高い粘土路床上に建設された場合、そのような路床は湿潤と乾燥のサイクルを受けるため、構造物は比較的広範囲の損傷を受けます。 したがって、拡大する細粒路床のこのような特性は、亀裂、損傷、および損傷のほとんどを引き起こす最も重要な理由の 1 つです9。

広大な路床は主に中央部と西部にあり、インドの地理的面積の 15 ～ 20% 以上をカバーしています 10,11。 膨張路床は、上向きの膨張圧力により膨張路床の含水量が増加し、破壊を引き起こすため、弱い路床としても知られています。 拡張路床の工学的特性は、いくつかの補強方法を使用して改善されます。 拡張路盤の膨張収縮挙動を制御するために、数多くの対抗方法が開発されています12、13、14、15、16、17、18、19。 ジオグリッド補強は、弱い路盤の工学的特性を改善するために広く使用されているもう 1 つの方法です 20、21、22、23。 ジオグリッドは、機械的安定化によって基礎の工学的特性を改善します24、25、26、27。 ジオシンセティック強化された拡張性路床の挙動を理解するために、いくつかの研究が実施されています21、28、29、30、31、32。 ジオグリッドを使用すると、反射亀裂が減少し、路床材料が強化されるため、舗装構造の耐用年数が向上します33、34、35、36、37、38。 Jahandari らによって行われた研究 39 では、ジオグリッド強化拡張路床の長期性能が示され、石灰処理された拡張路床を強化するためのジオグリッドの持続可能な使用が示されました。 同様に、Chenari et al.40 は、強化された膨張性路盤の周期的界面挙動を改善するための、ジオグリッドと発泡ポリスチレン (EPS) の組み合わせ効果を研究しました。 ジオシンセティック強化拡張路床の長期性能解析は、Roodi と Zornberg によって研究されており 24、この方法が費用対効果が高く、持続可能なものであることが示されています。