Геосинтетические материалы

Геосинтетические материалы — это материалы на основе по­лимерных волокон, проволоки, пленки, тканей, сеток, сотовых каркасов и т.д.

Их применяют в гидротехническом строительстве; при строи­тельстве дорог и аэродромов; сооружении хвостохранилищ, ре­зервуаров и отстойников промышленных и других отходов, авто­заправочных станций, хранилищ газа и нефтепродуктов; форми­ровании территорий и ландшафта; возведении фундаментов и подземных сооружений.

Геосинтетические материалы выполняют следующие функции: 1) армирование с целью повышения несущей способности осно­ваний; укрепление откосов насыпей, земляных плотин, дамб, волнорезов, каналов, берегов рек, защиты их от размыва, эрозии и оползания; укрепление дорожного полотна, в том числе ас­фальтобетонных покрытий для предотвращения образования тре­щин, разломов и других дефектов; 2) разделение дорожных мате­риалов и смежных слоев грунта с разной крупностью зерен для предотвращения их смешивания или фильтрационного разруше­ния (выпора, механической суффозии); 3) изолирование соору­жений, территорий и оснований водонепроницаемыми экрана­ми, завесами для предотвращения потерь воды, попадания сточ­ных вод, нефтепродуктов и других веществ, защиты материалов от коррозии и химического воздействия; 4) фильтрование воды в системах водоснабжения, дренажах и других устройствах; 5) сни­жение давления фильтрационного потока на подземную часть со­оружения путем устройства понуров и шпунтов (горизонтальных и вертикальных противофильтрационных завес); 6) дренирова­ние — полное снятие фильтрационного давления на сооружение; 7) устройство водоотсасывающей опалубки для бетона. Геосинтетические материалы подразделяются на:

1) геомембраны — полимерные пленки, бентоматы;

2) геотекстили — изделия из волокон и нитей (технические ткани, нетканые полотнища, сетки);

3) решетки и сетки — плоские и трехмерные изделия из про­волоки (синтетической или металлической);

4) геокомпозиты — изделия, скомбинированные из пленок, текстилей, решеток, и др.

Геомембраны. Геомембраны — полимерные пленки, бентоматы и другие гидроизоляционные рулонные материалы, применяемые в противофильтрационных устройствах. Наиболее распростране­ны полиэтиленовые и полипропиленовые пленки. Эти пленки (осо­бенно полиэтиленовые) часто армируют специальной сеткой для повышения прочности. Толщина пленок составляет 0,2... 1,0 мм.

Фирма Onduline (Франция) выпускает материал «фундалин» — полимерную мембрану, обеспечивающую гидроизоляцию с воз­душным зазором, который снимает давление пара или грунтовых вод и позволяет вентилировать и осушать поверхности, закрытые гидроизоляцией. Зазор создается при помощи 8-миллиметровых выпуклостей в мембране, которыми фундалин опирается на изо­лируемую поверхность.

Фирма Eltete (Финляндия) выпускает двух- и трехслойные водонепроницаемые пленки. Кроме того, на отечественном рын­ке имеется продукция фирм Index (Италия), Monorflex (Дания) и др.

Бентоматы («Клеймакс», «Набенто» и др.) — трехслойные ру­лонные материалы, у которых средний слой из натрий-бентони­товой глины расположен между двумя слоями технической ткани из высокопрочного полипропилена. Слой бентонита армируется волокнистым наполнителем. Это позволяет разрезать маты без потери бентонита.

Натрий-бентонит хорошо впитывает воду и набухает, увели­чиваясь в объеме до 15 раз. «Клеймакс» толщиной 0,6 см набухает до 1,2...2,5 см и обеспечивает такую же водонепроницаемость, как слой каолинитовой глины толщиной 90 см. Следует отметить способность бентонита к «самозалечиванию» небольших повреж­дений.

«Клеймакс» выпускается в рулонах шириной 4,1 м, длиной полотна в рулоне 30,5 м. Масса рулона составляет 680 кг. Полотни­ща раскатываются с помощью подъемных устройств, укладыва­ются с нахлестом 15 см и закрепляются специальными скобами, втыкаемыми в грунт. Водонепроницаемость шва обеспечивается в результате проникновения бентонита при набухании через поли­пропиленовую ткань. Для защиты от механических повреждений строительными машинами маты «Клеймакс» засыпают слоем грунта толщиной не менее 15...20 см. Защитное покрытие также предох­раняет маты от повреждения проточной водой, которая может вымывать бентонит через тканевую оболочку.

«Набенто» отличается от «Клеймакс» тем, что слой бенто­нита защищен от вымывания мелкопористым геотекстильным по­лотном из полипропилена и маты прошиты с шагом швов 25 мм. Это позволяет использовать «Набенто» на крутых откосах. Разме­ры полотна в рулоне составляют: ширина — 3,6 м, длина — 30 м, толшина (в сухом состоянии) — около 8 мм. Поскольку бентонит не проникает через оболочку «Набенто», для уплотнения швов между полотнищами помещают слой порошка (100x10 мм) или пасты бентонита.

Геотекстили. Геотекстили подразделяются на нетканые и тка­ные.

«Тай пар» (Тураг) — нетканый материал толщиной 0,36... 0,90 мм, изготавливаемый путем каландрования из тонких (диа­метром 60... 300 мкм) волокон полипропилена, соединенных между собой сплавлением в местах контакта. «Тайпар» проницаем для воды и легко продуваем для воздуха, обладает высокой стойкос­тью к гниению и воздействию кислот и щелочей. Однако под дей­ствием ультрафиолетовых лучей он теряет прочность, поэтому должен быть защищен от солнечного света. Поставляется «Тай­пар» в рулонах шириной от 2,0 до 5,2 м и массой от 24 до 196 кг. Длина полотнища в рулоне составляет 100, 150 или 200 м.

Геотекстиль «Тайпар» применяется, как правило, в качестве разделяющей прослойки между грунтовым основанием и выше­лежащим крупнозернистым слоем дорожной одежды, препятствуя прониканию вместе с водой тонкодисперсных частиц грунта в пустоты крупнозернистого материала, а также смешению этих слоев. Одновременно возрастает несущая способность дорожного полот­на в результате более равномерного распределения напряжений на грунт основания. Высокая проницаемость обеспечивает свобод­ный пропуск воды через «Тайпар» и необходимый влагообмен между слоями, что позволяет отводить воду с дорожного полотна через дренажные устройства. «Тайпар» может быть использован в гидроизоляционном покрытии для армирования слоя битумной эмульсии или мастики. В дренажных системах «Тайпар» предотвра­щает заиливание и кольматацию пустот в отсыпке гравия.

«Земдрейн» (Zemdrain) — нетканый пористый материал, вы­полненный из полипропилена. Он применяется для обшивки внут­ренних стенок опалубки при изготовлении железобетонных изде­лий. Хорошая влаго- и воздухопроницаемость материала способ­ствует отводу избыточной влаги и воздуха из бетона в процессе его твердения, что приводит к значительному повышению его поверхностной плотности.

«С т а б и л е н к а» (Stabilenka) — полиэфирная ткань, обладаю­щая высоким модулем упругости и хорошими фильтрующими свой­ствами. Ткань производится девяти видов с различной толщиной нитей и типом плетения. Все виды ткани «Стабиленка» изготавли­ваются из высокомодульного полиэстера в продольном направле­нии и полиамида (нейлона) в поперечном направлении. Попе­речные волокна для уменьшения массы делаются более тонкими, поэтому прочность на разрыв в продольном направлении (150... 1 ООО кН/м) существенно выше, чем в поперечном направ­лении (45... 100 кН/м). Поскольку материал рассчитан для вос­приятия нагрузок вдоль полотна, он должен быть ориентирован соответствующим образом. Относительное удлинение ткани «Ста­биленка» составляет 9... 10 %.

Геотекстиль «Стабиленка» используется при строительстве на­сыпей, укреплении берегов и откосов, для защиты их от ополза­ния и т.д.

«К о м т р а к» (Comtrac) выпускается как в виде сетки из высо­копрочного полиэстера, так и в виде композиционного материа­ла, в котором сетка совмещена с иглопробивным нетканым тек­стилем, выполняющим функции разделения и фильтрации. На­значение сетки — придание материалу высокой прочности при растяжении. Особенность сетки «Комтрак» заключается в том, что она получена путем наложения поперечных нитей на продольные и последующего обвязывания узлов отдельной нитью. Этой же ни­тью сетка пришивается к полотну. В обычных тканых сетках нити изогнуты в местах переплетений. Под нагрузкой они распрямля­ются без оказания сопротивления. В отличие от них нити сетки «Комтрак» прямые, благодаря чему они оказывают сопротивле­ние сразу же при приложении нагрузки, без предварительной де­формации.

Нетканое полотно может быть произведено из полиэстера, поли­пропилена или полиэтилена. Прочность на растяжение может варьи­роваться от 20 до 700 кН/м, плотность — от 300 до 800 г/м².

«Комтрак» применяется для армирования грунтов основания с низкой несущей способностью. Высоководопроницаемый текстиль обеспечивает дренирование грунта.

«Хате» (Hate) — геотекстиль, состоящий из тканой основы и нетканого полотна. Для производства основы используются во­локна из полиэстера, полиамида, полипропилена и полиэтилена. В зависимости от просвета между нитями различают текстили гру­бого и плотного плетения. Текстили грубого плетения могут быть изготовлены с ячейками любых размеров. Они производятся, как правило, из мультиволоконной пряжи, преимущественно из по­лиэстера или полиамида. Текстили плотного плетения, с мелкими ячейками, получают из моноволоконных нитей, полипропилено­вых или полиэтиленовых. Несмотря на плотную структуру эти ткани обладают хорошей водопроницаемостью благодаря гладкой по­верхности нитей. Если в текстиле использованы как моно-, так и мультиволоконные нити, то такие текстили называются смешанны­ми. При производстве текстилей из полипропилена и полиэтилена используют плоские и фибриллированные плоские пряди. В первом случае получают мелкотканые, хорошо фильтрующие ткани. Тек­стили из фибриллированных плоских прядей изготавливают для особо тяжелых условий. Они отличаются очень высокой прочнос­тью при растяжении.

Текстили «Хате» используют в качестве фильтров для защиты грунтов от эрозии, подстилающего слоя в дорожных покрытиях (для равномерного распределения нагрузки на основание), защи­ты дна и берегов рек и морей, укрепления основания при строи­тельстве волнорезов дамб, укрепления дернового покрова на скло­нах и т.д.

Решетки и сетки. Двухмерные решетки и сетки применяют для армирования грунта оснований сооружений, дорожных покры­тий и т.д.

«Хател ит» (Hatelit) — сетки из полиэстера, покрытые битумом. Они предназначены для армирования асфальтовых покрытий. Вы­пускаются такие сетки с размером ячеек 20x20, 30x30 и 40x40 мм. Их плотность составляет 140...460 г/м²; прочность на растяжение — 30...90 кН/м; температура размягчения — 230... 240 "С. Размер ячеек решетки должен быть в 2 — 2,5 раза больше, чем размер частиц крупного заполнителя. Выпускаются сетки «Хателит» в рулонах шириной 1,1; 1,7; 2,2 и 3,6 м, длиной в рулоне 150 м.

«Т е н с а р» (Tensar) — геосетки из полиэтилена высокой плот­ности, используемые для армирования грунта при строительстве и ремонте железных и шоссейных дорог.

«Фортрак» (Fortrac) — георешетки, образованные сплетен­ными нитями из высокопрочного волокна PET (полиэтилен те-рефталат). Для защиты от ультрафиолетового облучения решетка покрыта слоем черного поливинилхлорида. Георешетки произво­дятся пяти стандартных видов с прочностью в продольном на­правлении 20, 35, 55, 80 и ПО кН/м и размером ячеек 10x10, 20x20, 35x35, 50x50 мм. Продольное направление распознается по оплетке вокруг нитей. Георешетки «Фортрак» выпускаются в рулонах шириной 3,7 м; длина рулона — 200 м.

«Тенакс ТТ» (Тепах ТТ) — моноориентированная плоская решетка, изготавливаемая из полиэтилена высокой плотности пу­тем экструзионного процесса с последующим растягиванием в одном направлении. При этом происходит ориентирование моле­кул в направлении вытяжки, что обеспечивает высокую проч­ность при растяжении и малую деформативность.

«Т е н а к с Л Б О» (Тепах LBO) — плоская георешетка двойно­го ориентирования, получаемая экструзией и вытяжкой в двух направлениях.

«Тенакс МС» (Тепах MS) — композитная георешетка, со­стоящая из трех или пяти слоев полипропиленовой решетки двой­ного ориентирования.

«Тенакс мультимат» (Тепах Multimat) — решетка, изго­тавливаемая на основе экструдированных полипропиленовых ре­шеток двойного ориентирования, наложенных одна на другую и связанных посредством черной полипропиленовой нити.

Трехмерные решетки и сетки применяются для защиты грунта от эрозии, укрепления склонов, создания искусственных газонов и т.д.

«Энкамат» (Enkamat) — выполненная из полиамида объем­ная ажурная сетка толщиной 8...20 мм, предназначенная для за­щиты грунта от эрозии. «Энкамат» укладывается на защищаемый склон, закрепляется колышками, засеивается травой и засыпает­ся слоем почвы. Кроме простой трехмерной сетки («Энкамат 7020» или «Энкамат 7220») выпускаются трехмерные сетки: «Энкамат S», армированная решеткой, и «Энкамат А», заполненная смесью битума и щебня. «Энкамат А» предназначена для применения под водой при скорости течения воды не более 2,5 м/с. «Энкамат S» применяется для укрепления грунта на очень крутых скалистых склонах.

«Э н к а з о н» — это дерн, выращенный на сетке «Энкамат». Он предназначен для формирования ландшафта.

Геокомпозиты. Геокомпозиты состоят из трехмерных сеток, армирующих решеток геомембран и геотекстилей.

«Энкадрэйн» (Enkadrain) — дренажная система, представ­ляющая собой трехслойный материал, в котором объемная сетка «Энкамат» помещена между двумя слоями нетканого фильтрую­щего текстиля. В зависимости от сопротивления местному сдавли­ванию выпускаются системы для средних и больших глубин («Эн­кадрэйн ST»), небольших и средних глубин («Энкадрэйн Р») и использования под большой нагрузкой, например в основании покрытий тротуаров, в торговых и пешеходных зонах, на крышах («Энкадрэйн ТР») и т.д.

«Энкадрэйн С К» — это геокомпозит, в котором один из наружных фильтрующих слоев заменен водонепроницаемым сло­ем, позволяющим материалу выполнять одновременно функции дренажа и гидроизоляции фундаментов.

Контрольные вопросы

1. Чем отличаются процессы полимеризации и поликонденсации?

2. Чем объясняется деление полимеров на пластомеры и эластомеры?

3. Что должно произойти, чтобы термопластичный полимер стал тер­мореактивным?

4. На какие свойства оказывает влияние кристалличность полимера и какие типы полимеров не кристаллизуются ни при каких условиях?

5. Каковы преимущества и недостатки композиционных пластмасс перед простыми пластмассами?

6. В чем причина старения пластмасс и как повысить их долговеч­ность?

7. В чем причина анизотропности многих стеклопластиков?

8. Почему один и тот же полимер (например, поливинилхлорид) можно применять для получения как жестких листовых пластмасс, так и мягких рулонных материалов?

9. Какие пластмассы можно скреплять между собой склеиванием и сваркой, а какие нельзя?

10. Почему вытяжка размягченного полимерного материала повышает его прочность при растяжении в направлении вытяжки?

Дата добавления: 2014-01-04