ジオグリッドの主な用途は何ですか？

ジオグリッドは、土木工学や開発において、土壌補強、地盤安定、荷重分散などの用途で広く利用されているジオシンセティックファブリックの一種です。通常、ポリエステル、高密度ポリエチレン（HDPE）、グラスファイバーなどの高強度ポリマーから製造されるプラスチック製ジオグリッドは、網目状のオープン構造を特徴としており、土壌粒子がグリッドと絡み合うことで、土壌の機械的性質が大幅に向上し、強度と安定性が向上します。

ジオグリッドは、その優れた耐久性と効率性から、道路、擁壁、法面保護、侵食防止システムなど、幅広い用途で活用されています。金属やコンクリートなどの一般的な補強材に代わる、安価で耐久性の高い選択肢を提供することから、近年のインフラプロジェクトにおいて好まれるソリューションとなっています。

1. ジオグリッドとは何ですか?

1.1 ジオグリッドの構造と構成

ジオグリッドは、格子状の構造に巨大な開口部（開口）を設けた、優れたジオシンセティック素材です。これらの開口部から、土粒子、骨材、その他の充填材がジオグリッド構造を通過し、連結されます。この連結動作により、土壌とジオグリッドのマトリックスの強度、荷重分散、バランスが特に向上し、堅牢な複合システムが形成されます。

1.1.1 ジオグリッドコア構造要素 - リブ（縦方向と横方向）

リブはジオグリッドの主要な荷重支持部材であり、ジオグリッドが一軸か二軸かに応じて1方向または2方向に伸びています。縦リブは長さ方向の張力を持ち上げ、横リブは幅方向のバランスを保ちます。これらが組み合わさることで、プラスチック製ジオグリッドメッシュは想定される用途において、応力に耐え、効果的に荷重を分散することができます。

1.1.2 ジオグリッド接合部（ノード）

接合部は、縦リブと横リブが交差する接合点です。これらの節点は、高いせん断抵抗力を発揮し、ジオグリッドの構造と構造健全性を荷重下でも維持するように設計されています。強固な接合部は、リブ間の力の伝達を適正化し、地盤補強工事における構造破壊を防ぎます。

1.1.3 ジオグリッドの開口部

開口部はリブ間の隙間であり、土壌または複合材料がグリッド内に浸透して固定されるよう正確なサイズに設計されています。この機械的な連結により、ジオグリッドと周囲の材料との間の摩擦が増加し、接着力が強化され、土壌の横方向の移動が抑制されます。開口部の形状は、道路の安定化、法面保護、壁面補強の保全など、特殊な用途に合わせてカスタマイズされます。

2. ジオグリッドの種類

ジオグリッドは、製造プロセス、素材の構成、構造設計に基づいて分類することができ、それぞれの種類は、さまざまな工学用途に適した特別な特性を備えています。

2.1 製造工程によるジオグリッドの分類

2.1.1 押し出しジオグリッド

ポリマーシート (HDPE または PP) の押し出しと延伸により製造され、比較的配向された分子形状を成長させて最高品質の引張強度を実現します。

2.1.2 一軸ジオグリッド

1 つの主要な方向に高い強度を持つように設計されており、一方向の補強が重要な壁、急斜面、盛土の保持に最適です。

2.1.3 二軸ジオグリッド

縦方向と横方向の両方に均等な力がかかるように設計されており、主に道路の基礎安定化、駐車場、多方向の荷重分散が必要な基礎補強に使用されます。

2.1.4 織りまたは編みジオグリッド

高強度ポリエステルまたはグラスファイバー糸を格子状に織り込み、保護ポリマー（PVC やアスファルトなど）で裏打ちして製造されます。

優れた柔軟性と疲労耐性を備えているため、舗装の補強、鉄道バラストの安定化、アスファルトオーバーレイの用途に適しています。

2.1.5 接着ジオグリッド

ポリマーのリブをひもで締めたり溶接したりして構築され、柔軟性のないグリッド構造を形成します。

通常、短い建設工事、浸食防止マット、および高い引張力が必要とされない軽量の土壌安定化に使用されます。

2.1.6 三軸ジオグリッド

六角形または三角形の開口部設計が特徴で、多方向の耐荷重能力を備えています。

特に、均一な応力分散が不可欠な、交通量の多い舗装、空港の滑走路、高負荷工業用床面で優れた品質を発揮します。

2.2 材料組成によるジオグリッドの分類

-ポリエステルPETジオグリッド：優れた引張力と化学的劣化に対する優れた耐性で知られており、長期的な土壌強化に最適です。

-高密度ポリエチレンHDPEジオグリッド：紫外線 (UV) 放射と腐食に対する強力な耐性を備えており、屋外や地中埋設の用途に適しています。

-ポリプロピレンPPジオグリッド：軽量で柔軟性のある素材で、設置の容易さが優先される用途でよく使用されます。

-グラスファイバージオグリッド:引張強度が非常に高く、耐熱性、伸び率が低いことから主にアスファルト舗装の補強材として使用されます。

各生地は主に土壌の種類、荷重条件、環境への曝露、ミッション寿命などの要素に基づいて選択され、さまざまなエンジニアリング シナリオで最も優れた全体的なパフォーマンスを確保します。

3. ジオグリッドの利点

3.1 ジオグリッド - 高強度かつ軽量

ジオグリッドは、極めて軽量でありながら、優れた引張強度を発揮するように設計されています。特定の使用条件下では、その引張強度は金属補強材を凌駕することもあります。このような強度にもかかわらず、ポリエチレンプラスチック製ジオグリッドは軽量であるため、取り扱い、輸送、設置が容易で、大規模プロジェクトにおいて特に環境に優しい素材です。

3.2 ジオグリッド - 経済性と材料の節約

ジオグリッドは土壌の安定性と荷重分散を向上させることで、高価な粒状または混合充填材の必要性を大幅に削減します。この最適化により、土壌使用量が削減されるだけでなく、輸送コストも削減され、プロジェクト全体のコストを大幅に削減できます。

3.3 ジオグリッド - 耐久性と耐腐食性

ジオグリッドは、化学腐食、紫外線（UV）劣化、そしてカビや細菌の攻撃といった有機的な要因に対して優れた耐性を持つ優れたポリマーから製造されています。これにより、過酷な環境条件下でも長寿命が保証され、永続的なインフラ用途に適しています。

3.4 ジオグリッド - 便利な施工

ポリプロピレンジオグリッドは軽量で適度な柔軟性を備えているため、重量物運搬機器を使用しない限り、現場で容易に展開・設置できます。さまざまな地形への適応性と迅速な設置手順により、労働時間を短縮し、開発効率を向上させます。

3.5 ジオグリッド - グリーンで低炭素

通常のコンクリートやアスファルトによる補強工法と比較して、ジオグリッドをベースとしたソリューションは、製造・設置に必要な原材料と強度が大幅に低減されます。これは温室効果ガス排出量の削減につながり、地盤安定化グリッドは現代の建設プロジェクトにおいて、より持続可能で環境に優しい選択肢となります。

4. ジオグリッドのマルチシナリオアプリケーションとエンジニアリング価値

4.1 道路と空港滑走路のためのジオグリッド

•ソフトベーストリートメント:シルト、粗砂、高流動性粘土の上に2方向または3方向のグリッドを敷設すると、支持力が30％～60％向上し、「湧水土」現象を回避できます。

•わだちコントロール：アスファルト床層の下にグラスファイバーまたは複合グリッドを追加すると、チューンベルトの変形を 40% ～ 70% 削減し、保存期間を 2 ～ 3 倍に延長できます。

•構造的な薄化：「等厚」レイアウトにより、40cmの等級圧延石基礎を25cmの打石+1〜2層の高強度ポリエステル格子に最適化し、コストを15％〜25％節約します。

4.2 擁壁および法面用ジオグリッド

•擁壁：補強材としてHDPEまたはPETグレーチングを使用し、等級分けされた圧砕石を積層することで、壁高は30メートルを超えることもあります。コンクリート擁壁と比較して、石工工事を50%以上削減できます。

•法面補強：45°-70°の岩盤土壌混合斜面では、「格子梁+双方向金属プラスチックグリッド+植生ブランケット」の混合物を使用して、地滑り防止要素を1.4例で拡張し、迅速な斜面緑化を実現します。

4.3 鉄道音楽床用ジオグリッド

•B全てアステッドトラック:バラストの裏面に引張強度 30～40 kN/m の PP 溶接グリッドを敷設すると、主動質量による累積変位を 30%～50% 低減でき、年間の更新頻度を 4 回から 1～2 回に制限できます。

•バラストレス軌道の遷移部分:グリッドジオテキスタイル複合層で剛性差を調整し、「橋飛び」現象を解消し、時速350kmで走行する高速列車のスムーズな走行を確保します。

•重量物鉄道:車軸重量が30トンを超える区間では、グレーチングとゴムクッション層の使用により、バラストの粉砕料金を60％まで削減し、トラックマットレスの運搬寿命を15年に延長することができます。

4.4 環境保護と水利のためのジオグリッド

•埋立地:200 kN/m の高強度 PET ジオグリッドを 1.5 mm の HDPE 製簡易浸透防止フィルムで覆い、高さ 50 メートルの杭の収縮と亀裂を防ぎます。同時に、燃料伝導層としてバイオガスの流れを速めます。

•リバー金融機関保護：通常の石積みの代わりに「ガビオン+双方向グリッドフィルター層」を使用することで、水害の修復速度が4倍に向上し、ひび割れなしで岸法面の差圧を10cmまで許容します。

•防波堤による波浪防止：ポリエステル格子とコンクリート連結ブロックを組み合わせると、潮汐の差が 4 メートルの飛沫がかかる場所で 20 年間使用した後でも、引張強度保持率は 80% 以上を維持します。

4.5 農業と景観のためのジオグリッド

•斜面の段々畑：山岳地帯の茶園の25～35度の斜面に、20kN/mのポリプロピレン製グリッドを敷設することで、土壌浸食を70%削減します。機械を山岳地帯で稼働させることで、1ムーあたり15%の収穫量増加が期待できます。

•3次元緑化：屋上庭園の底部に高さ 30 mm の凸型排水グリルが設置され、1 平方メートルあたり 120 kg の重量が軽減され、通常の方法での過負荷によって引き起こされる漏水の問題が解決されます。

•仮牧草地：泥沼湿地には、20トンの飼料輸送機械が通行できるよう、伸縮式のグラスファイバー製グリッドマットを設置します。撤去後、2ヶ月以内に植生は自然に回復します。

結論

本稿では、HDPEジオグリッドの定義、構造、種類、利点、そして応用分野を体系的に紹介し、最先端の土木工学における重要な機能に焦点を当てています。高性能ジオシンセティックス材料であるジオグリッドは、特殊なグリッド構造により地盤補強と荷重分散を実現し、道路、護岸、鉄道、環境工学などの分野で広く利用されており、それぞれに経済的メリットと環境的メリットをもたらします。

BPMジオシンセティックスは、中国のジオグリッド材メーカーです。BPMジオシンセティックスは、技術革新と大規模生産により、ジオグリッドの製造コストを大幅に削減し、インフラプロジェクトにとって最も経済的な選択肢を提供しています。今後、科学の発展と市場競争の激化に伴い、ジオグリッドの価格優位性はさらに強調され、世界のエンジニアリング分野におけるジオグリッドの幅広い用途が促進され、持続可能な開発目標の達成に力強い貢献を果たすでしょう。