Temperature Dependent Short-Term Evaluation of index and performance tests on Bituminous Geomembranes

ABSTRACT: At GeoNiagara 2021, results of basic modified puncture and tearing index testing of BGMs were presented regarding performance at different temperatures. This paper contains new data on those results at subzero temperatures, as well as large scale laboratory performance testing at the same temperature range including both warm and sub-zero temperatures, and comparing these results to that of high density polyethylene (HDPE) geomembranes. The performance tests were completed using custom loading frames and performance apparatus in heated climate chambers and commercial walk-in freezer units. There are advantages to bituminous over polymeric GMs, chiefly, high strength, elongation, puncture resistance and high soil interface shear resistance. Underwater installation is made easier by the fact that BGMs are denser than water and most installations benefit from the limited tendency for wrinkling when exposed to thermal and solar radiation. However, the lack of public peer-reviewed data does add some uncertainty for designers considering using BGMs for barrier systems. The lack of peer reviewed studies heavily limits the use of BGMs. This paper presents updated results of modified index tests and new large-scale performance tests of BGM at warm and sub-zero temperatures. Overall, there were noticeable variations in puncture resistance/displacement required to puncture in all samples with temperature changes, and changes in the peak/ post peak reaction of the sample within the tear tests. The large-scale testing showed how the ductility of BGMs can provide substantial benefits over HDPE as well.

RÉSUMÉ: Lors de GeoNiagara 2021, les résultats des tests de base des indices de perforation et de déchirure modifiés des BGM ont été présentés en ce qui concerne les performances à différentes températures. Cet article contient de nouvelles données sur ces résultats à des températures inférieures à zéro, ainsi que des tests de performance en laboratoire à grande échelle dans la même plage de températures, y compris les températures chaudes et inférieures à zéro. Les tests de performance ont été effectués à l’aide de cadres de chargement personnalisés et d’appareils de performance dans des chambres de climat chauffées et des congélateurs-chambres commerciaux. Il y a des avantages à bitumineux par rapport aux MG polymères, principalement, à haute résistance, à l’allongement, à la résistance à la perforation et à la résistance élevée au cisaillement de l’interface du sol. L’installation sous-marine est facilitée par le fait que les BGM sont plus denses que l’eau et que la plupart des installations bénéficient de la tendance limitée à froissement lorsqu’elles sont exposées au rayonnement thermique et solaire. Cependant, le manque de données publiques évaluées par des pairs ajoute une certaine incertitude pour les concepteurs qui envisagent d’utiliser des BGM pour les systèmes barrières. L’absence d’études évaluées par des pairs limite fortement l’utilisation des BGM. Cet article présente les résultats mis à jour des tests d’indice modifiés et des nouveaux tests de performance à grande échelle de la BGM à des températures chaudes et inférieures à zéro. Dans l'ensemble, il y avait des variations notables dans la résistance à la perforation/le déplacement requis pour perforer dans tous les échantillons avec des changements de température, et des changements dans la réaction pic/post pic de l'échantillon dans les tests de déchirure. Les tests à grande échelle ont montré comment la ductilité des BGM peut également offrir des avantages substantiels par rapport au PEHD.