Ο γεωαφρός διογκωμένης πολυστερίνης EPS είναι ένα βιομηχανικό προϊόν μορφής ορθογωνίου παραλληλεπιπέδου πρίσματος και αποτελείται από θερμικά συγκολλημένες κυψέλες διογκωμένου πολυστυρενίου. Κατά τη διαδικασία παραγωγής, παρέχεται ατμός και θέρμανση στα διογκώσιμα σφαιρίδια πολυστυρενίου για το πρώτο στάδιο της διόγκωσης (pre-puff). Στη συνέχεια γίνεται τοποθέτηση σε ειδική μήτρα για την τελική διόγκωση, συγκόλληση των σφαιριδίων και τη διαμόρφωση του πρίσματος.
Χαρακτηρίζεται από μικρό βάρος και μεγάλη συμπιεστότητα, δύο πλεονεκτήματα που το καθιστούν ιδιαίτερα ελκυστικό σε γεωτεχνικές εφαρμογές, που χρησιμοποιείται ήδη από τη δεκαετία του ΄60. Ο γεωαφρός EPS έχει περίπου το 1% του βάρους του εδάφους και λιγότερο από 10% του βάρους άλλων εναλλακτικών προϊόντων πλήρωσης, ανακουφίζοντας από τα επιβαλλόμενα φορτία, εδάφη και κατασκευές.
γεωαφρός styropan eps geofoam

 

Ο γεωαφρός Styropan EPS ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις του ευρωπαϊκού προτύπου ΕΝ 14933:2007

"Θερμομονωτικά και ελαφροβαρή προϊόντα πλήρωσης για εφαρμογές πολιτικού μηχανικού - Βιομηχανικώς παραγόμενα προϊόντα από διογκωμένη πολυστερίνη (EPS) - Προδιαγραφή"

Κώδικας Προσδιορισμού:

EPS-EN 14933-T2-L2-W2-S2-P4-DS(23,90)1-CS(10)100-BS150

Παρακάτω γίνεται μια συνοπτική αναφορά στις χρήσεις του γεωαφρού EPS  

 

  


Εφαρμογές ελαφρών επιχωμάτων


 

Το χαμηλό βάρος και η ιδιαίτερη μηχανική του συμπεριφορά καθιστούν το γεωαφρό EPS μια αξιόπιστη λύση για την κατασκευή ελαφρών επιχωμάτων πάνω σε μαλακά και συμπιεστά εδάφη. Ο γεωαφρός ζυγίζει από 0,5% έως 2,5% του βάρους των συμβατικών επιχωμάτων και κατά την εφαρμογή ελαχιστοποιούνται οι εργασίες βελτίωσης του φυσικού εδάφους. Ελαχιστοποιούνται προβλήματα καθιζήσεων και μειώνεται το κόστος συντήρησης του έργου.

  Τα ελαφρά επιχώματα μπορούν να υποκατηγοριοποιηθούν σε:

 Επιχώματα οδοποιίας (μεγαλύτερος αριθμός εφαρμογών)

♦ Μεταβατικά επιχώματα γεφυρών

♦ Επιχώματα αποκατάστασης/ βελτίωσης ευστάθειας πρανών

♦ Ελαφρά επιχώματα πάνω από υπόγειες κατασκευές

♦ Ελαφρά επιχώματα για διαμόρφωση τοπίων

 

Επιχώματα οδοποίας

 

Η αυξανόμενη ανάγκη για νέες οδούς μπορεί σε πολλές περιπτώσεις να απαιτεί την κατασκευή τους πάνω σε μαλακά ή χαλαρά εδάφη τα οποία δεν είναι δυνατόν να υποστηρίξουν πρόσθετα φορτία. Η χρήση του γεωαφρού EPS μπορεί να δώσει λύσεις καθώς:   -Μειώνεται το ίδιο βάρος της κατασκευής

 -Δεν απαιτούνται χρονοβόρες εργασίες βελτίωσης του συμπιεστού φυσικού εδάφους (π.χ. επίχωμα προφόρτισης, στερεοποίηση)

-Μειώνεται ο χρόνος κατασκευής

-Μειώνεται το κόστος συντήρησης κατά τη λειτουργία του έργου

 

γεωαφρός επίχωμα To EPS αντικαθιστά το σύνολο ή μέρος του επιχώματος και τοποθετείται σε συναρμογή με προϋπάρχον επίχωμα ή αλλες κατασκευές. Το υλικό καλύπτεται περιμετρικά με στεγανωτικά υλικά και επιχωμάτωση, ώστε να προστατεύεται έναντι εκχύσεων πετρελαιοειδών, πυρκαγιάς και ανύψωσης λόγω άνωσης. γεωαφρός οδοποιία

 

Στη χώρα μας η πρώτη εφαρμογή έγινε στον αυτοκινητόδρομο ΠΑΘΕ περιοχή μαλακάσας, ενώ μετέπειτα έγινε στον αυτοκινητόδρομο ΠΑΘΕ Σκάρφεια-Θερμοπύλες. Σε αμφότερες τις περιπτώσεις οι γεωτεχνικές συνθήκες ήταν εξαιρετικά δυσμενείς,ενώ κατά την αρχική κατασκευή συμβατικού επιχώματος έλαβε χώρα στοχία μεγάλης έκτασης (υποχωρήσεις θεμελίωσης έως και 2,5 μέτρα). Με τη χρήση γεωαφρού οι καθιζήσεις μηδενίστηκαν και ο χρόνος κατασκευής περιρίστηκε δραστικά.

 

γεωαφρός οδοποιία γεωαφρός οδοποιία γεωαφρός οδοποιία

 

   

Μεταβατικά επιχώματα γεφυρών
Η χρήση γεωαφρού στην περίπτωση των μεταβατικών επιχωμάτων γεφυρών οδηγεί σε μείωση του ίδιου βάρους της κατασκευής, σε αμελητέες καθιζήσεις του συμπιεστού υπεδάφους ενώ παρέχεται η ικανότητα διαμόρφωσης κατακόρυφων παρειών. Τεράστιο πλεονέκτημα της χρήσης του γεωαφρού αποτελεί η μείωση της στατικής επιφόρτισης των επιχωμάτων καθώς επίσης και η μείωση της δυναμικής επιφόρτισης (σεισμικής).

 

 γεωαφρός γέφυρες  γεωαφρός γέφυρες  γεωαφρός

 

  

Επιχώματα αποκατάστασης/βελτίωσης ευστάθειας πρανών

 

Με τη χρήση γεωαφρού EPS μειώνεται η δρώσα μάζα ολίσθησης, παρέχεται η δυνατότητα κατασκευής κατακόρυφου μετώπου και αυξάνεται ο συντελεστής ασφαλείας. Παράλληλα σε περιοχές κατολίσθησης είναι δυνατή η ταχεία αποκατάσταση των οδών. γεωαφρός πρανή γεωαφρός πρανή

 

Ελαφρά επιχώματα πάνω από υπόγειες κατασκευές

 

γεωαφρός επιχώματα Με τη χρήση γεωαφρού EPS έχουμε σημαντική απομείωση της επιφόρτισης σε υπόγειες κατασκευές ανώ παρέχεται η δυαντότητα ανύψωσης της στάθμης εδάφους χωρίς επιβάρυνση της υπάρχουσας κατασκευής. Αριστερά φαίνεται η κατασκευή επιχώματος με γεωαφρό με ανύψωση της στάθμης εδάφους κατά 5m για την κατασκευή οδού πάνω από υπόγειο τερματικό σταθμό μετρό, στο Dusseldorf της Γερμανίας.

 

   

Ελαφρά επιχώματα για διαμόρφωση τοπίων
Με σκοπό την ανάπλαση τοπίου είναι δυνατή η κατασκευή επιχώματος με χρήση γεωαφού EPS. Δεξιά φαίνεται η κατασκευή αυτή στο Αμβούργο της Γερμανίας πάνω από σήραγγα αυτοκινητόδρομου όπου στη συνέχεια έγινε εδαφική επικάλυψη και δεντροφύτευση. Το αποτέλεσμα ήταν η μικρή επιφόρτιση της υποκείμενης κατασκευής με βελτίωση της αισθητικής του χώρου. γεωαφρός διαμόρφωση τοπίων

 


Σιδηροδρομικά επιχώματα/τραίνα υψηλών ταχυτήτων

 

Μια σημαντική εφαρμογή του γεωαφρού EPS είναι και στην κατασκευή των σιδηροδρομικήων επιχωμάτων. Ένας από τους πιο σημαντικούς παράγοντες για την ασφάλεια και την αξιοπιστία των γραμμών υψηλής ταχύτητας είναι η ακεραιότητα των εν λόγω επιχωμάτων. Σε πολλές περιπτώσεις οι κραδασμοί του εδάφους που προκαλούνται από τα τραίνα υψηλών ταχυτήτων έχουν προκαλέσει σοβαρά προβλήματα. Οι παρατηρούμενες βλάβες σχετίζονται κυρίως με χαμηλά επίπεδα παραμόρφωσης (όπως καθιζήσεις των υποκείμενων στρώσεων ή του επιχώματος) αλλά και (πιο σπάνια βέβαια) με υψηλές παραμορφώσεις όπως η αστοχία του εδάφους ή η ατάθεια των πρανών του ίδιου του επιχώματος. Δεδομένου ότι η διογκωμένη πολυστερίνη έχει χρησιμοποιηθεί σε αναχώματα αυτοκινητοδρόμων, η χρήση EPS στα σιδηροδρομικά επιχώματα είναι μια πολλά υποσχόμενη εφαρμογή. γεωαφρός σιδηροδρομικά

 

  


Πλωτές κατοικίες

 

γεωαφρός πλωτές κατοικίες Είναι γωστό ότι το περίπου το το ένα τρίτο της έκτασης της Ολλανδίας βρίσκεται κάτω από την επιφάνεια της θάλασσας και μεταξύ των περιοχών αυτών συγκαταλλέγεται το Αμστερνταμ και το διεθνές αεροδρόμιο του. Σύμφωνα με τις πρόσφατες δε εκτιμήσεις για την κλιματική αλλαγή (IPCC), αναμένεται ανύψωση της στάθμης του θάλασσας κατά 60cm έως το 2100. Κάτι τέτοιο θα έχει ώς αποτέλεσμα να βερθούν τα δύο τρίτα της έκτασης της Ολλανδίας κάτω από την επιφάνεια της θάλασσας.
Για να αντιμετωπιστεί η απειλή αυτή, σχεδιάζονται και κατασκευάζονται ήδη σπίτια ανθεκτικά τις πλημμύρες, πλωτά νησιά ή ακόμα και πόλεις πάνω στο νερό.

 

Οι εταιρίες που τα κατασκευάζουν έχουν πελάτες τόσο από την Ολλανδία όσο και στο εξωτερικό και παραγγελίες για εκοτοντάδες σπίτια, τα οποί βρίσκονται εν μέρει στο νερό, πάνω σε μια βάση από μπετόν και πολυστυρένιο (EPS) που τους προσφέρει επιπλέον μόνωση από τις χαμηλές θερμοκρασίες. Ολλάνδική εταιρία ανανκοίνωσε ότι θα δημιουργήσει ως το 2015 πέντα πλωτά νησιά για την κυβέρνηση των Μαλδίβων. Το πρόγραμμα αυτό, ύψους 500 εκατομμυρίων δολαρίων, περιλαμβάνει κατασκευή γηπέδων γκολφ και ενός πλωτού συνεδριακού κέντρου σε σχήμα αστεριού που θα έχει επιφάνεια 610.000 m2. γεωαφρός πλωτές κατοικίες

 


Στατική και σεισμική μόνωση

 

Ο γεωαφρός (EPS) μπορεί να χρησιμοποιηθεί και ως μέσο μόνωσης (συμπιεστό παρέμβλημα) σε έργα Πολιτικού Μηχανικού έναντι τόσο στατικών όσο και σεισμικών εδαφικών φορτίσεων. Αντικείμενο μελέτης του Πανεπιστημίου Πατρών, τμήματος Πολιτικών Μηχανικών,εργαστηρίου γεωτεχνικής μηχανικής, υπήρξε η δυνατότητα χρήσης του γεωαφρού ως σεισμικό μονωτικό παρέμβλημα σε συμβατικούς τοίχους εδαφικής αντιστήριξης. Τα αποτελέσματα της μελέτης αυτής υπέδειξαν τα παρακάτω:
- Η μονωτική ικανότητα αυξάνεται όσο μειώνεται η πυκνότητα του eps και επομένως επιδιώκεται η χρήση όσο το δυνατόν ελαφρύτερου eps.
- Η βέλτιστη αποτελεσματικότητα επιτυγχάνεται με χρήση ορθογωνικού σχήματος, δηλαδή με σταθερό κατά την έννοια του ύψους πάχος παρεμβλήματος.
- Η μονωτική ικανότητα του eps δεν εξαρτάται από τη μεταβολή καθ' ύψος της ακαμψίας του eps και αυξάνεται όσο αυξάνεται το ποσοστιαίο πάχος tr του παρεμβλήματος.
- Είναι δυνατή η επίτευξη των τιμών της αποτελεσματικότητας σεισμικής μόνωσης Ar>50% για τιμές πάχους tr≈15%
- Η προκύπτουσα σχέση Αr-tr είναι μη γραμμική και γι ΄αυτό απαιτούνται σχετικά μεγάλα πάχη παρεμβλήματος για τη μείωση της σεισμικής ώθησης σε ποσοστό μεγαλύτερο του 50%.

(βλέπε και ενότητα σεισμική θωράκιση/ΑΡΧΙΚΗ)

  γεωαφρός σεισμική και στατική μόνωση

Όσον αφορά στο όριο ζωής της διογκωμένης πολυστερίνης η αρχή της επαλληλίας χρόνου-θερμοκρασίας μπορεί να εφαρμοστεί για τον προσδιορισμό της ερπυστικής συμπεριφοράς των γεωαφρών eps σε βάθος χρόνου.
Μικρός αριθμός δοκιμών σε θερμοκρασίες από 200οC έως 500οC και διάρκειας έως τριών μηνών η καθεμία αποδίδουν αποτελέσματα που εκτείνονται σε πραγματικό χρόνο 100 ετών.
Όταν το επιβαλλόμενο φορτίο προκαλεί αρχική παραμόρφωση έως 0,5%, αναμένεται γραμμική απόκριση των γεωαφρών eps για χρονίκό διάστημα έως 100 έτη.

 

γεωαφρός γεωαφρός γεωαφρός

 

 


Θεμελιώσεις

 

Ο γεωαφρός eps μπορεί να χρησιμοποιηθεί και ως υλικό πλήρωσης σε συστήματα σχάρας πεδιλοδοκών για τη θεμελίωση κτιριακών ιοκοδομικών έργων. Έχει αποδειχθεί ότι η εν λόγω χρήση του eps οδηγεί σε οικονομικότερη διαστασιολόγηση των πλακών και είναι μια τεχνική λύση η οποία συνδυάζει ταχύτητα, πρακτικότητα, οικονομία και ασφάλεια.
Παρακάτω παρουσιάζονται τα συγκριτικά πλεονεκτήματα στην περίπτωση σκυροδέτησης θεμελίων και δαπέδων υπογείου με τη χρήση γεωαφρού eps χωρίς χρήση ξυλοτύπων σε σύγκριση με τη χρήση ξυλοτύπων και μπαζώματος.
 

 


Χρήση ξυλοτύπων και μπάζωμα

Xρήση γεωαφρού EPS
Χρονοβόρα διαδικασία Ταχύτητα διαδικασίας (σκυροδέτηση κοστούμι)
Εναλλαγή συνεργείων Ελάχιστα συνεργεία
Μεγάλα περιθώρια αστοχίας Μηδενισμός αστοχιών 
Διαφορικές καθιζήσεις-υποχωρήσεις επιχωμάτων Ενιαία αντοχή-ισότροπο υλικό 
(και αντισεισμική προστασία)
Μεγάλο κατασκευαστικό κόστος Ελαχιστοποίηση κατασκευαστικού κόστους
  Μείωση οπλισμών σκυροδέματος

 

γεωαφρός-θεμελιώσεις γεωαφρός-θεμελιώσεις

 

(Βλέπε και ενότητα Θεμελιώσεις/ΑΡΧΙΚΗ)