ISO/TS 13434:2008
(Main)Geosynthetics - Guidelines for the assessment of durability
Geosynthetics - Guidelines for the assessment of durability
ISO/TS 13434:2008 provides guidelines for the assessment of the durability of geosynthetics, the object of which is to provide the design engineer with the necessary information, generally defined as changes in material properties or as partial safety factors, to ensure that the expected design life of a geosynthetic can be achieved with confidence. ISO/TS 13434:2008 is not applicable to products designed to survive for only a limited time, such as erosion-control fabric based on natural fibres, or geotextiles for asphalt reinforcement. ISO/TS 13434:2008 is applicable to the durability of the geosynthetics and not to the durability of the geotechnical structure as a whole.
Géosynthétiques — Lignes directrices concernant la durabilité
L'ISO/TS 13434:2008 fournit des lignes directrices pour l'évaluation de la durabilité des géosynthétiques. Cette évaluation a pour but de fournir aux concepteurs les informations nécessaires, généralement définies comme des changements de propriété des matériaux ou comme facteurs de sécurité partiels, afin de garantir que la durée de vie attendue d'un géosynthétique peut être établie avec fiabilité. L'ISO/TS 13434:2008 n'est pas applicable aux produits dimensionnés pour une durée de vie limitée, tels que les produits de lutte contre l'érosion à base de fibres naturelles ou les géotextiles de renforcement d'enrobés. Elle concerne la durabilité des géosynthétiques et non la durabilité de la structure géotechnique dans son ensemble.
General Information
Relations
Frequently Asked Questions
ISO/TS 13434:2008 is a technical specification published by the International Organization for Standardization (ISO). Its full title is "Geosynthetics - Guidelines for the assessment of durability". This standard covers: ISO/TS 13434:2008 provides guidelines for the assessment of the durability of geosynthetics, the object of which is to provide the design engineer with the necessary information, generally defined as changes in material properties or as partial safety factors, to ensure that the expected design life of a geosynthetic can be achieved with confidence. ISO/TS 13434:2008 is not applicable to products designed to survive for only a limited time, such as erosion-control fabric based on natural fibres, or geotextiles for asphalt reinforcement. ISO/TS 13434:2008 is applicable to the durability of the geosynthetics and not to the durability of the geotechnical structure as a whole.
ISO/TS 13434:2008 provides guidelines for the assessment of the durability of geosynthetics, the object of which is to provide the design engineer with the necessary information, generally defined as changes in material properties or as partial safety factors, to ensure that the expected design life of a geosynthetic can be achieved with confidence. ISO/TS 13434:2008 is not applicable to products designed to survive for only a limited time, such as erosion-control fabric based on natural fibres, or geotextiles for asphalt reinforcement. ISO/TS 13434:2008 is applicable to the durability of the geosynthetics and not to the durability of the geotechnical structure as a whole.
ISO/TS 13434:2008 is classified under the following ICS (International Classification for Standards) categories: 59.080.70 - Geotextiles. The ICS classification helps identify the subject area and facilitates finding related standards.
ISO/TS 13434:2008 has the following relationships with other standards: It is inter standard links to ISO/TS 13434:2020, ISO/TR 13434:1998. Understanding these relationships helps ensure you are using the most current and applicable version of the standard.
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Standards Content (Sample)
TECHNICAL ISO/TS
SPECIFICATION 13434
First edition
2008-11-01
Geosynthetics — Guidelines for the
assessment of durability
Géosynthétiques — Lignes directrices concernant la durabilité
Reference number
©
ISO 2008
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ii © ISO 2008 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .vi
1 Scope.1
2 Normative references.1
3 Terms, definitions, symbols and abbreviated terms .1
3.1 Terms and definitions .1
3.2 Symbols.1
3.3 Abbreviated items .2
4 Generalized procedure.3
4.1 Introduction.3
4.2 Available and required properties .4
4.2.1 Condition of acceptability.4
4.2.2 Development of the required and available properties with time.5
4.3 Design life.6
4.4 Margin of safety .6
4.5 End of life (function).7
4.6 Durability study .7
5 Constituents of geosynthetics.7
5.1 Types of geosynthetic.7
5.1.1 Polymeric durability considerations .7
5.1.2 Geotextiles .8
5.1.3 Geosynthetic barriers or polymeric and bituminous geosynthetic barriers.8
5.1.4 GSB-C .8
5.1.5 Geogrids.9
5.1.6 Geonets .9
5.1.7 Geocells.9
5.1.8 Geomats .9
5.1.9 Geocomposites.9
5.1.10 Geofoam .9
5.2 Individual polymer types .9
5.2.1 General .9
5.2.2 Polypropylene (PP).9
5.2.3 Flexible polypropylene (fPP) .10
5.2.4 Polyethylene (PE) .10
5.2.5 Polyesters (i.e. PET, PEN).10
5.2.6 Polyvinyl chloride (PVC).10
5.2.7 Polyamides (PA) .10
5.2.8 Ethylene propylene diene monomer (EPDM).10
5.2.9 Ethylene interpolymer alloy (EIA) .11
5.2.10 Chlorinated polyethylene (CPE).11
5.2.11 Chlorosulfonated polyethylene (CSPE) .11
5.2.12 Bitumen (MB) .11
5.2.13 Aramid .11
5.2.14 Polyvinyl alcohol (PVA) .12
5.2.15 Polystyrene (PS) .12
5.3 Manufacturing process.12
5.3.1 General .12
5.3.2 Geotextiles .12
5.3.3 Geosynthetic barriers .14
5.3.4 Geogrids.14
5.3.5 Geonets .15
iii © ISO 2008 – All rights reserved
5.3.6 Geocomposites.15
5.3.7 Geocells .15
5.3.8 GBR-C .15
5.4 Recycled and reworked materials.15
5.5 Additives, stabilizers, fillers and reinforcement scrims .16
5.5.1 General.16
5.5.2 Antioxidants .16
5.5.3 Acid scavengers .16
5.5.4 Metal ion deactivators .16
5.5.5 UV stabilizers .16
5.5.6 Plasticizers .17
5.5.7 Lubricants.17
5.5.8 Mineral fillers.17
5.5.9 Scrims .17
6 Environmental factors that may lead to degradation.17
6.1 The environment above ground.17
6.2 The environment below ground .18
6.3 Chemical and biological effects on a geosynthetic .19
6.3.1 General.19
6.3.2 Hydrolysis of PET and PA.19
6.3.3 Oxidation of PE and PP.20
6.3.4 Biochemical attack .20
6.3.5 Chemical effects on other geosynthetic barriers.20
6.4 Effects of load and mechanical damage .22
6.4.1 Tensile load: creep and creep-rupture .22
6.4.2 Synergy of tensile load with environmental effects (environmental stress cracking).22
6.4.3 Effect of mechanical load on weathering and oxidation .23
6.4.4 Loading during installation: mechanical damage.23
6.4.5 Normal pressure: compressive creep and penetration .23
6.4.6 Abrasion and dynamic loading .23
7 Evidence of the durability of geosynthetics .24
7.1 Historical development .24
7.2 Empirical evidence of durability from geosynthetics extracted from the soil .24
7.2.1 Geotextiles.24
7.2.2 Geosynthetic barriers.25
7.2.3 Geogrids .27
7.3 Summary.28
8 Procedure for assessment of durability.28
8.1 Introduction.28
8.1.1 Need for testing.28
8.1.2 Scope of durability assessment.28
8.2 Procedure .29
8.2.1 Material .29
8.2.2 Function and application .29
8.2.3 Environment.29
8.2.4 Mechanism of degradation .30
8.2.5 Design life.30
8.2.6 The “end-of-life” criterion .30
8.3 Degradation during storage and installation .31
8.3.1 Weathering .31
8.3.2 Mechanical damage.31
8.4 Short- and medium-term applications of up to 25 years .32
8.5 Assessment of long-term durability .32
8.5.1 General.32
8.5.2 Index test for long-term durability of polyester geosynthetics .33
8.5.3 Evidence from service.33
8.5.4 Accelerated testing.34
8.6 Prediction of durability.37
iv © ISO 2008 – All rights reserved
8.6.1 Statement of the durability .37
8.6.2 Level of confidence .37
8.7 Planning for future inspection .37
Bibliography.39
v © ISO 2008 – All rights reserved
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
In other circumstances, particularly when there is an urgent market requirement for such documents, a
technical committee may decide to publish other types of document:
— an ISO Publicly Available Specification (ISO/PAS) represents an agreement between technical experts in
an ISO working group and is accepted for publication if it is approved by more than 50 % of the members
of the parent committee casting a vote;
— an ISO Technical Specification (ISO/TS) represents an agreement between the members of a technical
committee and is accepted for publication if it is approved by 2/3 of the members of the committee casting
a vote.
An ISO/PAS or ISO/TS is reviewed after three years in order to decide whether it will be confirmed for a
further three years, revised to become an International Standard, or withdrawn. If the ISO/PAS or ISO/TS is
confirmed, it is reviewed again after a further three years, at which time it must either be transformed into an
International Standard or be withdrawn.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO/TS 13434 was prepared by Technical Committee ISO/TC 221, Geosynthetics.
This first edition cancels and replaces ISO/TR 13434:1998, which has been technically revised.
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TECHNICAL SPECIFICATION ISO/TS 13434:2008(E)
Geosynthetics — Guidelines for the assessment of durability
1 Scope
This Technical Specification provides guidelines for the assessment of the durability of geosynthetics, the
object of which is to provide the design engineer with the necessary information, generally defined as changes
in material properties or as partial safety factors, to ensure that the expected design life of a geosynthetic can
be achieved with confidence.
This Technical Specification is not applicable to products designed to survive for only a limited time, such as
erosion-control fabric based on natural fibres, or geotextiles for asphalt reinforcement.
This Technical Specification is applicable to the durability of the geosynthetics and not to the durability of the
geotechnical structure as a whole.
NOTE The calculation of reduction factors for soil reinforcement applications is described in ISO/TR 20432.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 10318, Geosynthetics — Terms and definitions
ISO 13431, Geotextiles and geotextile-related products — Determination of tensile creep and creep rupture
behaviour
ISO 13438:2004, Geotextiles and geotextile-related products — Screening test method for determining the
resistance to oxidation
ISO/TR 20432:2007, Guidelines for the determination of long-term strength of geosynthetics for soil
reinforcement
3 Terms, definitions, symbols and abbreviated terms
3.1 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 10318 apply.
3.2 Symbols
A rate of degradation
A constant in Arrhenius equation
d 50 % soil gradation
E activation energy
M number-averaged molecular weight
n
M weight-averaged molecular weight
w
R universal gas constant (8,314 J/mol⋅K)
t glass transition temperature
g
T absolute temperature
3.3 Abbreviated items
CMD cross-machine direction
CPE chlorinated polyethylene
CSPE chlorosulfonated polyethylene
DMTA dynamic mechanical thermal analysis
DSC differential scanning calorimetry
EIA ethylene interpolymer alloy
ENB ethylidene norbornene
EPDM ethylene propylene diene monomer
EPS expanded polystyrene
ESC environmental stress cracking
fPP flexible polypropylene
GBR-B bituminous geosynthetic barrier
GBR-C geosynthetic clay barrier
GBR-P polymeric geosynthetic barrier
GRI Geosynthetic Research Institute
HALS hindered amine light stabilizers
HDPE high-density polyethylene
HP-OIT high-pressure oxidation induction time
KEE ketone ethylene ester
LLDPE linear low-density polyethylene
MB modified bitumen
MD machine direction
2 © ISO 2008 – All rights reserved
OIT oxidation induction time
PA polyamide
PCR post-consumer resin
PE polyethylene
PEN polyethylene naphthalate
PET polyethylene terephthalate
PIR post-industrial resin
PP polypropylene
PS polystyrene
PVA polyvinyl alcohol
PVC polyvinyl chloride
RPP reinforced polypropylene
RR rework resins
SBS styrene-butadiene-styrene
S-OIT oxidation induction time measured by standard method
XPS extruded polystyrene
UV ultraviolet
4 Generalized procedure
4.1 Introduction
When a geosynthetic is used in a civil engineering structure, it is intended to perform a particular function for a
minimum expected time, called the design life. A geosynthetic is a generic term describing a product, where at
least one of the components is made from a synthetic or natural polymer, in the form of a sheet, a strip or a
three-dimensional structure, used in contact with soil and/or other materials in geotechnical and civil
engineering applications. Geosynthetic products comprise geotextiles, geosynthetic barriers (polymeric,
bituminous and geosynthetic clay liners), geogrids, geonets, geocells, geostrips, geomats and geospacers.
The seven functions defined in ISO 10318 are barrier function, drainage, filtration, protection, reinforcement,
separation, and surface erosion control. Each function uses one or more properties of the geosynthetic, such
as tensile strength or water permeability for a geotextile and impermeability to liquids for a geosynthetic barrier.
These are referred to as functional properties.
Assessment of the durability of structures using geosynthetics requires a study of the effects of time on the
functional properties. The physical structure of the geosynthetic, the nature of the polymer used, the
manufacturing process, the physical and chemical environment, the conditions of storage and installation, and
the load supported by the geosynthetic are all parameters which govern the durability. The main task is to
understand and assess the evolution of the functional properties over the entire design life. This problem is
quite complex due to the combination and interaction of numerous parameters present in the soil environment,
and to the lack of well-documented experience.
The majority of geosynthetics, when correctly processed and stabilized, are comparatively resistant to
chemical and microbiological attack encountered in normal soil environments and for normal design lives. For
such applications, only a minimum number of screening or index tests may be necessary. For applications in
more severe environments, such as soil treated with lime or cement, landfills or industrial-waste containments,
or for applications with particularly long design lives, special tests including “performance” tests with
site-specific parameters may be required.
4.2 Available and required properties
4.2.1 Condition of acceptability
A geosynthetic will have one or more functional properties critical to its intended function, for example tensile
strength or permeability. It is then necessary to differentiate between the available and required values of this
functional property. The available property is that provided by the geosynthetic. The required property is the
minimum level necessary for the geosynthetic to perform its intended function.
The available property is expected to change with time due to degradation of the material, as shown in
Figure 1. The necessary condition is that, at the design lifetime (Item 2 in Figure 1), the available property
exceeds the required property, which is shown for simplicity as remaining constant in time (Item 1). This
condition is satisfied under the first set of conditions (Item 3) and is not satisfied under the second set of
conditions (Item 4). These are therefore deemed to be acceptable and not acceptable, respectively.
Key
X time
Y property of a geosynthetic, expressed as a percentage of its original value
1 minimum acceptable level of required property
2 design lifetime
3 available property under first set of conditions (acceptable)
4 available property under second set of conditions (not acceptable)
Figure 1 — Available and required properties as a function of time under two different sets of
conditions, the first acceptable and the second not acceptable
4 © ISO 2008 – All rights reserved
4.2.2 Development of the required and available properties with time
In practice, both the available property and the required property can vary with the successive events that
occur between manufacture of the product and the design life. Figure 2 shows a schematic example.
Key
X time
Y property of a geosynthetic, expressed as a percentage of its original value
1 available property
2 margin between required and available property at intermediate time
3 margin of safety at design life
4 required property
5 margin of safety between design life and time to failure
6 duration prior to installation (storage and transportation)
7 duration of installation
8 duration of further construction
9 intermediate time during normal use
10 design life
11 time to failure
Figure 2 — Available and required properties of a geosynthetic during storage
and transportation, construction, backfilling and use
A new geosynthetic exhibits an initial or short-term available property as defined by a set measurement
standard. Depending on the level of quality control and quality assurance, a reduction factor may be applied to
cover variations in the initial property.
The available property is shown as line 1 in Figure 2. During storage and transportation (period 6 in Figure 2),
this property may change due to weathering, while during installation (period 7) and further construction
(period 8), it may suffer from mechanical damage. The extent of the mechanical damage incurred during
installation depends on the geosynthetic, the nature of the materials in contact with the geosynthetic, the
equipment used and the care provided by the handling team (see 6.4.4). For polymeric geosynthetic barriers,
the manufacturing process and the welding parameters during installation may not lead to immediate
degradation, but can induce residual stresses in the material which lead to a stress-crack phenomenon and
more rapid subsequent degradation.
After backfilling (period 8), the operating life of the material starts. During the operating life, the geosynthetic is
subjected to chemical, biological or physical actions due to the soil, its constituents, and its air, water and
organic content, resulting in a gradual reduction in the available property until the design life (Item 10 in
Figure 2) is reached. The available property will diminish further if the geosynthetic remains in place beyond
its design life.
The required property is shown as line 4 in Figure 2. During storage and transportation (period 6 in Figure 2),
a minimum required property, generally strength, is needed to resist handling loads. Installation and
compaction (period 7) may require a strength higher than that required for the remainder of the design life.
During further construction (period 8), the load will increase from a lower level, increasing the required
strength. When finally in use, the required property will remain constant.
It should be noted that the available property can diminish due to the level of constraints or the applied load:
the greater the applied stress, the shorter the time to failure. This is a particularly important phenomenon that
is described in 6.4, particularly in 6.4.1. Thus, there can be an interaction between the required property and
the available property. There is no absolute available property curve as shown schematically in the graph by
the presence of the two curves.
It should also be noted that there may be more than one functional property. For example, a filter or separator
will have a minimum required strength to survive installation and construction, while in operation the required
property will be the permeability or opening size. The above analysis should be performed for both properties.
The testing techniques and the assessment methods for estimating the property curves is presented and
discussed in later subclauses. Index test methods are intended to ensure a minimum level of durability and do
not constitute a comprehensive assessment procedure. Where this is needed, it will be necessary to carry out
further performance tests more closely related to service conditions. These tests may also include
investigations on samples extracted from sites where the same product has been used for several years in a
similar environment. Procedures have been developed, such as those described in ISO 13437. As in other
fields of engineering, confidence in the durability of geosynthetics is developing as the technology matures
and the results of long-term service experience accumulate. Examples of experience to date are described in
Clause 6.
4.3 Design life
The design life is specified on the time axis (Item 2 in Figure 1, Item 10 in Figure 2). It is set by the client (or a
design code) and is decided at the design stage. Codes generally propose several fixed durations, according
to whether the structure is meant for short-term use (typically a few years and not exceeding five years),
temporary use (generally less than 25 years) or permanent use (over 25 years, and generally 50 to
>100 years). The nature of the structure, the environmental risk involved and the consequences of failure may
influence this duration (example: 70 years for a wall, 100 years for an abutment and beyond 100 years for
landfills). Many geosynthetics have a temporary function although the structure is permanent; for example, an
embankment over a weak soil may require a geotextile or geogrid reinforcement until the embankment has
settled.
4.4 Margin of safety
At the end of the anticipated design life, the designer has to ensure a certain margin of safety (generally also
indicated by codes), such that failure (Item 11 in Figure 2) is predicted to be well beyond the design life
(Item 10). Item 3, the difference between the predicted available property and the predicted required property,
represents the margin of safety for that component. This can be expressed as a ratio. The ratio can also be
expressed in terms of the time to reach the end of life if the geosynthetic were to be left in service after the
end of its design life (Item 5). These two representations of safety, the ratio of required and available property
at the design life, and the ratio of the predicted end of life to design life, should be considered together
because, in combination, they give a better idea of the real level of safety that exists.
The calculation of reduction factors for soil reinforcement applications is described in ISO/TR 20432.
6 © ISO 2008 – All rights reserved
4.5 End of life (function)
The end of life is the point on the time axis where the available property curve meets the required property
curve (Item 11 in Figure 2). At this point, the product is predicted not to fulfil its function. Residual service may
remain either if the expected loads are overestimated, or if they imply a combination of degradation
mechanisms that may not all have reached their maximum values. Whatever the case, beyond that point on
the graph, the possibility of end of function or failure is high.
4.6 Durability study
The design and durability assessment of a structure using a geosynthetic can be summarized as follows:
⎯ defining the function(s) of the geosynthetic;
⎯ making the inventory of the constraints imposed by the application (environmental, physical, chemical);
⎯ defining the design life of the geosynthetic;
⎯ quantifying the required properties of the geosynthetic (e.g. strength, permeability, impermeability, seam
integrity);
⎯ defining the geosynthetic properties;
⎯ making sure that the estimated available properties at the end of the design life are greater than the
required properties.
5 Constituents of geosynthetics
5.1 Types of geosynthetic
5.1.1 Polymeric durability considerations
The durability of a polymeric geosynthetic depends upon the formulation from which it is made, on any
additives and fillers compounded with it, on the polymer microstructure, the fibre geometry and fabric layout
for geotextiles, the thickness of geosynthetic barriers, and the quality of joints in geosynthetic barriers,
geogrids and geocells. The geosynthetic should be chemically and biologically resistant if it is to be suitable
for long-term applications.
The polymers used to manufacture geosynthetics are generally thermoplastic materials which may be
amorphous or semi-crystalline. An amorphous polymer has a randomly coiled structure which, at the glass
transition temperature, t , undergoes significant change from a stiff, glassy, brittle response to loads below the
g
glass transition temperature to a more ductile, rubbery response above t . Most polymers used in geotextiles
g
are semi-crystalline, that is they contain small, more or less oriented crystallites, alternating with amorphous
material. Since the change in behaviour only affects the amorphous regions, the glass transition is less
marked for a semi-crystalline polymer. At a higher temperature, however, the crystallites melt, which produces
an abrupt change in properties. Values of t and melting temperature are given in Table 1 for the polymers
g
most commonly used in geosynthetics. In civil engineering applications, polyesters are used below their t
g
while polypropylene and polyethylene are used above t . Any acceleration of laboratory tests crossing a
g
transition, such as t , should be avoided or, if this is not possible, an appropriate factor of safety should be
g
applied.
Mechanical drawing of polymers, e.g. for forming tapes, fibres or filaments, leads to increased orientation that
results in higher tensile properties, improved durability and reduction of the changes in properties at the glass
transition temperature. As the molecules become more oriented, the fibres become stronger. The crystallites
are retained and the ratio of crystalline regions and amorphous regions should be properly balanced to
produce the physical properties necessary for fibres used in geotextiles, or for the ribs of extruded geogrids
(see 5.1.5). The increased orientation and associated higher density leads to higher environmental resistance.
The durability assessment should consider whether any change in this morphology is likely during the service
life of the product, and whether such a change will lead to a significant change in properties. Thermal analysis
techniques have proved useful in measuring such changes.
Any polymer, whether amorphous or semi-crystalline, consists of long-chain molecules (macromolecules),
each containing many chemical units. Each unit may be composed of one or more monomers, the number of
which determines the length of the polymeric chain and resulting molecular weight. The nature and the
number of the monomer distribution determine the length and structure of the polymeric chain. These factors
can affect physical properties such as the tensile strength and modulus, impact strength, flexibility and heat
resistance, as well as the durability properties. The mechanical and physical properties of the plastics are also
influenced by the bonds within and between chains, chain branching, and the degree of crystallinity.
Crystallinity has a strong effect on polymer properties, especially the mechanical properties, because the
tightly packed molecules within the crystallites result in dense regions with high intermolecular cohesion and
higher resistance to penetration by chemicals. An increase in the degree of crystallinity leads directly to an
increase in rigidity and yield or tensile strength, hardness and softening point, and to a decrease in liquid
permeability and gas diffusion.
Durability of all geosynthetics is influenced by fibre or rib diameter or surface-to-volume ratio. Resistance to
oxidation and UV exposure is generally dependent on fibre or rib diameter or thickness since the rate of
oxidative/photo-oxidative reactions is often limited by the rate of diffusion of oxygen, especially at elevated
testing temperatures. Evaporation and extraction of additives is also inversely related to surface-to-volume
ratio. These factors should be taken into account in the design of suitable testing procedures and in
considering the results of established tests. The choice of test method should ensure that oxygen availability
has been simulated correctly. Changes of polymer morphology caused by testing at too high temperatures
should be avoided.
Durability is further influenced by the nature and quality of the additives and fillers used.
5.1.2 Geotextiles
A geotextile is a planar, permeable, polymeric (synthetic or natural) textile material, which may be woven,
knitted or non-woven. The principal materials used are polypropylene (PP), polyester (PET) and
polyethylene (PE).
5.1.3 Geosynthetic barriers or polymeric and bituminous geosynthetic barriers
A geosynthetic barrier is a planar, relatively impermeable, polymeric (synthetic or natural) (GBR-P) or
bituminous (GBR-B) sheet. The polymers used to manufacture the geosynthetic barriers are generally
thermoplastic materials, elastomeric materials and modified bituminous materials. The materials used are
high-density polyethylene (HDPE), linear low-density polyethylene (LLDPE), polyvinyl chloride (PVC), flexible
polypropylene (fPP), ethylene propylene diene monomer (EPDM), ethylene interpolymer alloy (EIA),
chlorinated polyethylene (CPE), chlorosulfonated polyethylene (CSPE) and other elastomeric materials.
5.1.4 GSB-C
A geosynthetic clay barrier or liner (GBR-C) is a factory-manufactured geosynthetic hydraulic barrier
consisting of clay, bentonite or other very low-permeability material supported by geotextiles, geosynthetic
barriers, or a combination thereof, and held together by needle punching, stitching, chemical adhesives or
other methods. Its durability is governed by the durability of the geosynthetics, the needle-punching fibres, the
stitch-bonding filaments/yarns, the glues, and also the ion exchange between the material and the liquid
retained or contained, and also desiccation.
For a formal definition, see ISO 10318.
8 © ISO 2008 – All rights reserved
5.1.5 Geogrids
A geogrid is a geosynthetic formed by a regular open network of integrally connected elements with apertures
greater than 6,35 mm (1,4 in) to allow interlocking with surrounding soil, rock, earth, and other surrounding
materials to function primarily as reinforcement. The elements in the machine and cross-directions may be
integral or may be linked by bonding or interlacing. The manufacturing techniques vary widely. Currently
weaving, knitting, and welding are used, making use of fibres of polyethylene (PE), polypropylene (PP),
polyester (PET), polyvinyl alcohol (PVA) and aramid. Coating materials include acrylic polymers, polyvinyl
chloride (PVC), and polyethylene (PE). In addition, PE and PP geogrids are made by the stretching of
punched sheet.
5.1.6 Geonets
A geonet is an open planar, polymeric structure consisting of a regular dense network, whose constituent
elements are linked by knots or extrusions and whose openings are larger than the constituents. The
polymers used to manufacture the geonet are generally thermoplastic materials, such as high-dens
...
SPÉCIFICATION ISO/TS
TECHNIQUE 13434
Première édition
2008-11-01
Géosynthétiques — Lignes directrices
concernant la durabilité
Geosynthetics — Guidelines for the assessment of durability
Numéro de référence
©
ISO 2008
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Web www.iso.org
Publié en Suisse
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Sommaire Page
Avant-propos .vi
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives.1
3 Termes, définitions, symboles et termes abrégés.1
3.1 Termes et définitions .1
3.2 Symboles.1
3.3 Termes abrégés .2
4 Mode opératoire général.3
4.1 Généralités .3
4.2 Propriété disponible et propriété requise.4
4.2.1 Condition d'acceptabilité.4
4.2.2 Évolution des propriété disponible et propriété requise dans le temps .5
4.3 Durée de vie de conception.6
4.4 Marge de sécurité .6
4.5 Fin de vie (fonction) .7
4.6 Étude de durabilité .7
5 Constituants des géosynthétiques.7
5.1 Types de géosynthétiques .7
5.1.1 Considérations de durabilité des polymères.7
5.1.2 Géotextiles .8
5.1.3 Barrières géosynthétiques polymériques (GBR-P) et bitumineuses (GBR-B).8
5.1.4 Barrières géosynthétiques argileuses (GBR-C).9
5.1.5 Géogrilles .9
5.1.6 Géofilets .9
5.1.7 Géosynthétiques alvéolaires.9
5.1.8 Géomatelas .9
5.1.9 Géocomposites.9
5.1.10 Géomousses .9
5.2 Types de polymères individuels .10
5.2.1 Généralités .10
5.2.2 Polypropylène (PP).10
5.2.3 Polypropylène flexible (PPf).10
5.2.4 Polyéthylène (PE) .10
5.2.5 Polyesters (c'est-à-dire PET, PEN) .10
5.2.6 Polychlorure de vinyle (PVC) .11
5.2.7 Polyamides (PA) .11
5.2.8 Éthylène propylène diène monomère (EPDM) .11
5.2.9 Alliage interpolymère d'éthylène (AIE).11
5.2.10 Polyéthylène chloré (PEC).11
5.2.11 Polyéthylène chlorosulfoné (PECS) .12
5.2.12 Bitume (MB) .12
5.2.13 Aramide .12
5.2.14 Alcool polyvinylique (APV).12
5.2.15 Polystyrène (PS) .12
5.3 Processus de fabrication.13
5.3.1 Généralités .13
5.3.2 Géotextiles .13
5.3.3 Barrières géosynthétiques .15
5.3.4 Géogrilles .15
5.3.5 Géofilets .16
5.3.6 Géocomposites.16
5.3.7 Géocellules.16
5.3.8 Barrières géosynthétiques argileuses (GBR-C) .16
5.4 Matériaux recyclés et réutilisés.16
5.5 Additifs, stabilisants, éléments de remplissage et canevas de renfort .17
5.5.1 Généralités .17
5.5.2 Antioxydants .17
5.5.3 Capteurs d'acide .17
5.5.4 Désactiveurs d'ion métallique .17
5.5.5 Stabilisants aux UV.17
5.5.6 Plastifiants.18
5.5.7 Lubrifiants .18
5.5.8 Charges minérales.18
5.5.9 Armature .18
6 Facteurs environnementaux pouvant provoquer une dégradation.18
6.1 L'environnement au-dessus du sol .18
6.2 L'environnement sous le sol .19
6.3 Effets chimiques et biologiques sur un géosynthétique.20
6.3.1 Généralités .20
6.3.2 Hydrolyse du PET et du PA .21
6.3.3 Oxydation du PE et du PP.21
6.3.4 Attaques biochimiques .21
6.3.5 Effets chimiques sur d'autres barrières géosynthétiques .22
6.4 Effets de la charge et endommagements mécaniques.22
6.4.1 Charge de traction: fluage et rupture au fluage .22
6.4.2 Synergie de la charge de traction et des effets environnementaux (fissuration sous
contrainte environnementale) .24
6.4.3 Effet de la contrainte mécanique sur le vieillissement aux intempéries et l'oxydation .24
6.4.4 Efforts subis lors de l'installation: endommagements mécaniques.24
6.4.5 Pression normale: fluage en compression et pénétration .25
6.4.6 Abrasion et sollicitations dynamiques.25
7 Indication de la durabilité des géosynthétiques .25
7.1 Évolution historique .25
7.2 Indication empirique de durabilité de géosynthétiques extraits du sol.26
7.2.1 Géotextiles.26
7.2.2 Barrières géosynthétiques .27
7.2.3 Géogrilles .30
7.3 Résumé .30
8 Mode opératoire d'évaluation de la durabilité .31
8.1 Introduction.31
8.1.1 Besoin d'essais.31
8.1.2 Domaine d'application de l'évaluation de durabilité .31
8.2 Mode opératoire.32
8.2.1 Matériau .32
8.2.2 Fonction et application .32
8.2.3 Environnement.32
8.2.4 Mécanisme de dégradation.32
8.2.5 Durée de vie de conception.33
8.2.6 Critère de «fin de vie» .33
8.3 Dégradation au cours du stockage et de l'installation .33
8.3.1 Vieillissement climatique .33
8.3.2 Endommagements mécaniques.34
8.4 Applications à court et moyen terme, jusqu'à 25 ans.34
8.5 Évaluation de la durabilité à long terme.35
8.5.1 Généralités .35
8.5.2 Essai de référence pour la durabilité à long terme des géosynthétiques en polyester.35
8.5.3 Preuves fournies par l'utilisation .36
8.5.4 Essais accélérés .37
iv © ISO 2008 – Tous droits réservés
8.6 Prédiction de durabilité.40
8.6.1 Déclaration de durabilité.40
8.6.2 Degré de confiance .40
8.7 Planification d'inspections futures.41
Bibliographie.42
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
Dans d'autres circonstances, en particulier lorsqu'il existe une demande urgente du marché, un comité
technique peut décider de publier d'autres types de documents:
— une Spécification publiquement disponible ISO (ISO/PAS) représente un accord entre les experts dans
un groupe de travail ISO et est acceptée pour publication si elle est approuvée par plus de 50 % des
membres votants du comité dont relève le groupe de travail;
— une Spécification technique ISO (ISO/TS) représente un accord entre les membres d'un comité technique
et est acceptée pour publication si elle est approuvée par 2/3 des membres votants du comité.
Une ISO/PAS ou ISO/TS fait l'objet d'un examen après trois ans afin de décider si elle est confirmée pour trois
nouvelles années, révisée pour devenir une Norme internationale, ou annulée. Lorsqu'une ISO/PAS ou
ISO/TS a été confirmée, elle fait l'objet d'un nouvel examen après trois ans qui décidera soit de sa
transformation en Norme internationale soit de son annulation.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO/TS 13434 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 221, Produits géosynthétiques.
Cette première édition annule et remplace l'ISO/TR 13434:1998, qui a fait l'objet d'une révision technique.
vi © ISO 2008 – Tous droits réservés
SPÉCIFICATION TECHNIQUE ISO/TS 13434:2008(F)
Géosynthétiques — Lignes directrices concernant la durabilité
1 Domaine d'application
La présente Spécification technique fournit des lignes directrices pour l'évaluation de la durabilité des
géosynthétiques. Cette évaluation a pour but de fournir aux concepteurs les informations nécessaires,
généralement définies comme des changements de propriété des matériaux ou comme facteurs de sécurité
partiels, afin de garantir que la durée de vie attendue d'un géosynthétique peut être établie avec fiabilité.
La présente Spécification technique n'est pas applicable aux produits dimensionnés pour une durée de vie
limitée, tels que les produits de lutte contre l'érosion à base de fibres naturelles ou les géotextiles de
renforcement d'enrobés.
Elle concerne la durabilité des géosynthétiques et non la durabilité de la structure géotechnique dans son
ensemble.
NOTE Le calcul des facteurs de réduction pour les applications de renforcement du sol est décrit dans
l'ISO/TR 20432.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 10318, Géosynthétiques — Termes et définitions
ISO 13431, Géotextiles et produits apparentés — Détermination du comportement au fluage en traction et de
la rupture au fluage en traction
ISO 13438:2004, Géotextiles et produits apparentés — Méthode de détermination de la résistance à
l'oxydation
ISO/TR 20432:2007, Lignes directrices pour la détermination de la résistance à long terme des
géosynthétiques pour le renforcement du sol
3 Termes, définitions, symboles et termes abrégés
3.1 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 10318 s'appliquent.
3.2 Symboles
A vitesse de dégradation
A constante de l'équation d'Arrhenius
d
50 granulométrie du sol à 50 %
E énergie d'activation
M masse moléculaire moyenne en nombre
n
M masse moléculaire moyenne en poids
w
R constante molaire des gaz [R = 8,314 J/(mol⋅K)]
t température de transition vitreuse
g
T température thermodynamique
3.3 Termes abrégés
AIE alliage inter-polymère d'éthylène
APV alcool polyvinylique
ATDM analyse thermodynamique mécanique
BM bitume modifié
CDB calorimétrie différentielle à balayage
CEE cétone éthylène ester
ENB éthylidène norbornène
EPDM éthylène propylène diène monomère
FCE fissuration sous contrainte environnementale
GBR-B barrière géosynthétique bitumineuse (aussi appelée géomembrane bitumineuse, GMB-B)
GBR-C barrière géosynthétique argileuse (aussi appelée géomembrane/géosynthétique bentonitique, GSB)
GBR-P barrière géosynthétique polymérique (aussi appelée géomembrane polymérique, GMB-P)
GRI Geosynthetic Research Institute (Institut de recherche sur les géosynthétiques)
PA polyamide
PE polyéthylène
PEBDL polyéthylène basse densité linéaire
PEC polyéthylène chloré
PECS polyéthylène chlorosulfoné
PEHD polyéthylène haute densité
PEN polyéthylène naphthalate
PET polyéthylène téréphtalate
PP polypropylène
PPf polypropylène flexible
PPR polypropylène renforcé
2 © ISO 2008 – Tous droits réservés
PS polystyrène
PSE polystyrène expansé
PSX polystyrène extrudé
PVC polychlorure de vinyle
RPC résine post-consommation
RPI résine post-industrielle
RR résine retraitée
SBS styrène-butadiène-styrène
SLAE stabilisants vis-à-vis de la lumière de type amine encombrée
SM sens machine
ST sens travers [au sens production (machine)]
TIO temps d'induction de l'oxydation
TIO-HP temps d'induction de l'oxydation à haute pression
TIO-N temps d'induction de l'oxydation mesuré par la méthode normalisée
UV ultraviolet
4 Mode opératoire général
4.1 Généralités
Lorsqu'un géosynthétique est employé dans une structure de génie civil, il est destiné à remplir une fonction
particulière pour une durée minimale, appelée la durée de vie de conception. «Géosynthétique» est un terme
générique décrivant un produit, dont au moins un des composants est fait d'un polymère synthétique ou
naturel, sous forme d'une feuille, bande ou structure tridimensionnelle, employé en contact avec le sol et/ou
d'autres matériaux dans des applications géotechniques ou de génie civil. Les produits
1)
géosynthétiques comprennent les géotextiles, les barrières géosynthétiques (polymériques, bitumineuses ou
argileuses/bentonitiques), les géogrilles, les géofilets, les géosynthétiques alvéolaires, les géobandes, les
géomatelas et les géoespaceurs. Les sept fonctions définies dans l'ISO 10318 sont la fonction de barrière, le
drainage, la filtration, la protection, le renforcement, la séparation et la lutte contre l'érosion de surface.
Chaque fonction utilise une ou plusieurs propriétés d'un géosynthétique, telles que la résistance à la traction
ou la perméabilité à l'eau pour un géotextile et l'imperméabilité aux liquides pour une barrière géosynthétique.
Celles-ci sont désignées comme propriétés fonctionnelles.
L'évaluation de la durabilité de structures composées de géosynthétiques nécessite une étude des effets du
temps sur les propriétés fonctionnelles. La structure physique du géosynthétique, la nature du polymère utilisé,
le procédé de fabrication, l'environnement physique et chimique, les conditions d'entreposage et d'installation
et les efforts supportés par le géosynthétique sont les paramètres qui régissent la durabilité. La tâche
principale consiste à comprendre et évaluer l'évolution des propriétés fonctionnelles sur toute la durée de vie
de conception. Il s'agit là d'un problème assez complexe en raison des combinaisons et interactions de
nombreux paramètres du sol environnant et du manque d'expérience bien documentée.
1) Dans les Normes européennes, le terme «géomembrane» est employé à la place de «barrière géosynthétique».
La majorité des géosynthétiques, lorsqu'ils sont correctement employés et stabilisés, sont relativement
résistants aux attaques chimiques et microbiologiques rencontrées dans les environnements normaux et pour
des durées de vie normales. Pour de telles applications, un nombre minimal seulement d'essais sélectifs ou
de référence (index) peut être suffisant. Pour les applications dans des environnements plus difficiles, tels que
du sol traité à la chaux ou au ciment, les décharges ou confinements de déchets industriels, ou pour les
applications à durées de vie particulièrement longues, des essais particuliers dont des essais de performance
avec des paramètres spécifiques au site peuvent être nécessaires.
4.2 Propriété disponible et propriété requise
4.2.1 Condition d'acceptabilité
Un géosynthétique aura une ou plusieurs propriété(s) fonctionnelle(s) essentielle(s) critique(s) pour sa
fonction attendue, par exemple la résistance à la traction ou la perméabilité. Il est donc nécessaire de
distinguer les valeurs disponibles et requises de cette propriété fonctionnelle. La propriété disponible est celle
fournie par le géosynthétique. La propriété requise est le niveau minimal nécessaire pour que le
géosynthétique puisse remplir sa fonction attendue.
Comme le montre la Figure 1, la propriété disponible est censée changer au cours du temps en raison de la
dégradation du matériau. L'impératif est que, pour la durée de vie de conception (Figure 1, courbe 2), la
propriété disponible excède la propriété requise, laquelle est ici indiquée, à des fins de simplification, comme
restant constante dans le temps (courbe 1). Cet impératif est rempli pour le premier ensemble de conditions
(courbe 3) et n'est pas rempli pour le second (courbe 4). Les premières sont donc considérées acceptables,
les secondes inacceptables.
Légende
X temps
Y propriété d'un géosynthétique, exprimée en pourcentage de sa valeur originelle
1 niveau acceptable minimal de la propriété requise
2 durée de vie de conception
3 propriété disponible sous le premier ensemble de conditions (acceptable)
4 propriété disponible sous le second ensemble de conditions (inacceptable)
Figure 1 — Propriété disponible et propriété requise en fonction du temps pour deux ensembles
de conditions, le premier acceptable et le second inacceptable
4 © ISO 2008 – Tous droits réservés
4.2.2 Évolution des propriété disponible et propriété requise dans le temps
En pratique, la propriété disponible et la propriété requise peuvent varier au cours des événements successifs
intervenant entre la fabrication du produit et la durée de vie de conception. La Figure 2 en montre un exemple
graphique.
Légende
X temps
Y propriété d'un géosynthétique, exprimée en pourcentage de sa valeur originelle
1 propriété disponible
2 marge entre la propriété requise et la propriété disponible au temps intermédiaire
3 marge de sécurité à la durée de vie de conception
4 propriété requise
5 marge de sécurité entre la durée de vie de conception et le moment de la ruine
6 durée avant installation (stockage et transport)
7 durée de l'installation
8 durée de construction ultérieure
9 temps intermédiaire au cours de l'usage normal
10 durée de vie de conception
11 ruine
Figure 2 — Propriété disponible et propriété requise d'un géosynthétique au cours du stockage
et transport, de la construction, du remblaiement et de l'usage
Un géosynthétique neuf présente une propriété disponible initiale ou à court terme telle que définie par une
norme de mesure prescrite. En fonction des niveaux de contrôle qualité et d'assurance qualité, un coefficient
de réduction peut être appliqué afin d'intégrer les variations de la propriété initiale.
La propriété disponible apparaît sous forme de la courbe 1 dans la Figure 2. Durant le stockage et le transport
(Figure 2, période 6), cette propriété peut changer en raison des intempéries, tandis que durant l'installation
(période 7) et la construction ultérieure (période 8), elle peut subir des endommagements mécaniques.
L'étendue des endommagements mécaniques subis au cours de l'installation dépend du géosynthétique, de
la nature des matériaux en contact avec celui-ci, des équipements utilisés et des soins apportés par l'équipe
de manutention (voir 6.4.4). Pour les barrières géosynthétiques polymériques, le processus de fabrication et
les paramètres de soudure au cours de l'installation peuvent ne pas conduire à une dégradation immédiate,
mais provoquer des tensions résiduelles au sein du matériau entraînant un phénomène de rupture sous
contrainte (stress crack) dans le matériau et une dégradation ultérieure plus rapide.
La vie en service du matériau commence après le remblaiement (période 8). Au cours de sa vie en service, le
géosynthétique est soumis à des actions chimiques, biologiques ou physiques dues au sol, à ses constituants
et son air, son eau et son contenu organique, résultant en une réduction graduelle de la propriété disponible
jusqu'à ce que la durée de vie de conception soit atteinte (courbe 10). La propriété disponible diminue encore
si le géosynthétique reste en place au-delà de sa durée de vie de conception.
La propriété requise apparaît sous la forme de la courbe 4 dans la Figure 2. Pendant le stockage et le
transport (Figure 2, période 6), une propriété requise minimale, généralement la résistance mécanique, est
nécessaire pour supporter les contraintes de la manutention. L'installation et le compactage (période 7)
peuvent nécessiter une résistance supérieure à celle requise pour le reste de la durée de vie de conception.
Au cours de la construction ultérieure (période 8), la charge augmentera, depuis un niveau inférieur,
accroissant la résistance requise. Enfin, en service, la propriété requise reste constante.
Il convient de noter que la propriété disponible peut diminuer à cause du niveau de contraintes ou de la
charge appliquée: plus la contrainte est grande, plus la durée avant défaillance est courte. Il s'agit là d'un
phénomène particulièrement important qui sera décrit en 6.4, et en particulier en 6.4.1. Ainsi, il peut y avoir
une interaction entre la propriété requise et la propriété disponible. Il n'y a pas de courbe de propriété
disponible absolue comme indiqué schématiquement dans le graphique par la présence des deux courbes.
Il convient également de noter qu'il peut y avoir plus d'une propriété fonctionnelle. Par exemple, un filtre ou
séparateur aura une résistance mécanique requise minimale pour «survivre» à l'installation et à la
construction, tandis qu'en service, la propriété requise sera la perméabilité ou l'ouverture de filtration.
L'analyse ci-dessus doit donc être effectuée pour les deux propriétés.
Les techniques d'essai et les méthodologies d'évaluation pour déterminer les courbes de propriété seront
présentées et discutées plus loin. Les méthodes d'essai de référence sont destinées à garantir un niveau
minimal de durabilité et ne constituent pas une mode opératoire d'évaluation globale. Le cas échéant, il est
nécessaire d'effectuer des essais de performance supplémentaires plus étroitement liés aux conditions de
service. Ces essais peuvent aussi inclure des investigations sur des échantillons extraits de sites où le même
produit est employé depuis plusieurs années dans un environnement similaire. Des modes opératoires ont été
mis au point tels que ceux décrits dans l'ISO 13437. Tout comme dans d'autres domaines de l'ingénierie, la
confiance dans la durabilité des géosynthétiques se développe en même temps que la technologie et que les
résultats de l'expérience d'utilisation à long terme s'accumulent. Des exemples de l'expérience à ce jour sont
donnés dans l'Article 6.
4.3 Durée de vie de conception
La durée de vie de conception est spécifiée sur l'axe du temps (Figure 1, élément 2; Figure 2, élément 10).
Elle est déterminée par le client (ou un code de dimensionnement) et est établie lors de la conception. Les
codes proposent généralement plusieurs durées, fixées selon que la structure est destinée à un usage à court
terme (généralement quelques années et moins de 5 ans), à un usage temporaire (généralement moins de
25 ans) ou à un usage permanent (plus de 25 ans, et généralement 50 à plus de 100 ans). La nature de la
structure, le risque environnemental couru et les conséquences des défaillances peuvent influer sur cette
durée (exemple: 70 ans pour un mur, 100 ans pour un appui et plus de 100 ans pour les décharges). De
nombreux géosynthétiques ont une fonction temporaire bien que la structure soit permanente. Par exemple,
un remblai par dessus un sol instable peut nécessiter un renforcement par un géotextile ou une géogrille
jusqu'à ce que le remblai soit stabilisé.
4.4 Marge de sécurité
À la fin de la durée de vie de conception prévue, le concepteur doit garantir une certaine marge de sécurité
(généralement elle aussi indiquée par des codes), de sorte qu'une défaillance (Figure 2 élément 11)
n'apparaisse que bien au-delà de la durée de vie de conception (élément 10). L'écart 3, la différence entre la
propriété disponible prévue et la propriété requise prévue, représente la marge de sécurité de ce composant.
Elle peut être exprimée sous forme de ratio. Ce rapport peut aussi être exprimé en termes de temps pour
atteindre la fin de vie si le géosynthétique est laissé en service après la fin de sa vie de conception
(élément 5). Il est recommandé que ces deux représentations de la sécurité, le rapport de la propriété requise
et de la propriété disponible à la durée de vie de conception et le rapport de la fin de vie prévue sur la durée
de vie de conception, soient considérés ensemble car, en combinaison, ils donnent une meilleure idée du
niveau de sécurité réel existant.
6 © ISO 2008 – Tous droits réservés
Le calcul des facteurs de réduction pour les applications de renforcement du sol est décrit dans
l'ISO/TR 20432.
4.5 Fin de vie (fonction)
La fin de vie est le point de l'axe du temps où la courbe de la propriété disponible rencontre la courbe de la
propriété requise (Figure 2, point 11). Il est prévu qu'à ce point, le produit ne remplisse plus sa fonction. Un
usage de service résiduel peut subsister, soit si les charges prévues sont surestimées, soit si elles impliquent
une combinaison de mécanismes de dégradation n'ayant pas tous atteint leur valeur maximale. Dans tous les
cas, au-delà de ce point du graphique, la possibilité de la fin de la fonctionnalité ou de la ruine est élevée.
4.6 Étude de durabilité
La conception et l'évaluation de la durabilité d'une structure utilisant un géosynthétique peuvent être
résumées comme suit:
⎯ définir les fonctions du géosynthétique;
⎯ faire l'inventaire des contraintes imposées par l'application (environnementales, physiques, chimiques);
⎯ définir la durée de vie de conception du géosynthétique;
⎯ quantifier les propriétés requises du géosynthétique (par exemple la résistance mécanique, la
perméabilité, l'imperméabilité, l'intégrité des jointures);
⎯ définir les propriétés du géosynthétique;
⎯ s'assurer que les propriétés disponibles estimées à la fin de la durée de vie de conception dépassent les
propriétés requises.
5 Constituants des géosynthétiques
5.1 Types de géosynthétiques
5.1.1 Considérations de durabilité des polymères
La durabilité d'un géosynthétique polymérique dépend de la formule à partir de laquelle il est élaboré, des
additifs et de la charge qui le constituent, de la microstructure du polymère, de la géométrie des fibres et de
l'agencement du tissage pour les géotextiles, de l'épaisseur des barrières géosynthétiques et de la qualité des
joints pour les barrières géosynthétiques, les géogrilles et les géosynthétiques alvéolaires. S'il est destiné à
des applications à long terme, il est souhaitable que le géosynthétique soit chimiquement et biologiquement
résistant.
Les polymères employés dans la fabrication des géosynthétiques sont généralement des matériaux
thermoplastiques pouvant être amorphes ou semi-cristallins. Un polymère amorphe possède une structure
spiralée aléatoire qui, à la température de transition vitreuse, t , passe d'un état rigide, vitreux et fragile sous
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contrainte au-dessous de t , à un comportement plus ductile et élastique au dessus de t . La plupart des
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polymères utilisés dans les géotextiles sont semi-cristallins; c'est-à-dire qu'ils contiennent de petits cristallites
plus ou moins orientés, intercalés avec le matériau amorphe. Du fait que le changement de comportement
n'affecte que les zones amorphes, la transition vitreuse est moins marquée pour un polymère semi-cristallin.
À haute température cependant, les cristallites fondent, ce qui provoque un changement abrupt des propriétés.
Les valeurs de t et de la température de fonte pour les polymères les plus couramment utilisés dans les
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géosynthétiques sont données dans le Tableau 1. Dans les applications de génie civil, les polyesters sont
utilisés au-dessous de leur t , tandis que le polypropylène et le polyéthylène sont utilisés au-dessus de leur t .
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Il convient d'éviter toute accélération d'essais en laboratoire dépassant une transition telle que t , ou, si cela
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n'est pas possible, il est recommandé d'appliquer un facteur de sécurité adapté.
L'étirage mécanique des polymères — par exemple pour former des rubans, fibres ou filaments — induit une
orientation accrue, laquelle procure des propriétés en traction supérieures, une durabilité améliorée et une
réduction de changement de propriétés à la température de transition vitreuse. Plus les molécules sont
orientées, plus les fibres sont fortes. Les cristallites sont retenus et il convient que le rapport des zones
cristallines sur les zones amorphes soit correctement équilibré afin de produire les propriétés physiques
nécessaires aux fibres employées dans les géotextiles ou aux armatures des géogrilles extrudées (voir 5.1.5).
L'orientation accrue et la densité supérieure qui en découle conduit à une meilleure résistance à
l'environnement. Il convient que l'évaluation de durabilité envisage la probabilité de tout changement de
morphologie au cours de la durée de vie du produit, ainsi que la possibilité qu'un tel changement conduise à
une modification significative des propriétés. Les techniques d'analyse thermique se sont révélées efficaces
dans la mesure de tels changements.
Tout polymère, qu'il soit amorphe ou semi-cristallin, se compose de longues molécules en chaîne
(macromolécules) contenant chacune plusieurs unités chimiques. Chaque unité peut être composée d'un ou
plusieurs monomères, dont le nombre détermine la longueur de la chaîne polymérique et la masse
moléculaire résultante. La nature et le modèle de répartition des monomères déterminent la longueur et la
structure de la chaîne polymérique. Ces facteurs peuvent affecter les propriétés physiques telles que la
résistance et le module de traction, la résistance au choc, la flexibilité et la résistance à la chaleur ainsi que
les propriétés de durabilité. Les propriétés physiques et mécaniques des plastiques sont aussi influencées par
les liaisons au sein des chaînes et entre elles, les ramifications de chaîne et le degré de cristallinité.
La cristallinité à un fort impact sur les propriétés des polymères, particulièrement sur les propriétés
mécaniques du fait que les molécules étroitement liées au sein des cristallites constituent des zones denses
dotées d'une forte cohésion intermoléculaire et d'une plus grande résistance à la pénétration par les produits
chimiques. Une augmentation du degré de cristallinité conduit directement à une augmentation de rigidité et
de résistance à la traction ou limite élastique, de point de dureté et ramollissement, et à une diminution de
perméabilité au liquide et à la diffusion des gaz.
La durabilité de tous les géosynthétiques est influencée par le diamètre des fibres ou armatures ou par le
rapport surface/volume. La vitesse des réactions d'oxydation/photo-oxydation étant souvent limitée par la
vitesse de diffusion de l'oxygène, en particulier pour les températures d'essai élevées, la résistance à
l'oxydation et aux UV est généralement dépendante du diamètre ou de
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