Геосинтетические материалы для дорожного строительства – это инновационный строительный материал на основе полимеров (полиэтилен, полиамид, полипропилен, пр), который широко применяется последние 10 лет в России. Его использование обеспечивает высокий уровень конструктивных решений и экологических требований, а также увеличивает срок эксплуатации дорожного полотна.
Основные функции, которые выполняют геосинтетические материалы для дорожного строительства:
В зависимости от назначения материала и индивидуальных особенностей грунта геосинтетика может выполнять одну или несколько функций.
Геосинтетики обладают рядом уникальных свойств:
Справка. Благодаря сочетанию универсальности, долговечности и устойчивости, современные проекты с применением геосинтетических материалов для дорожного строительства позволяют сократить срок ремонтов в 2-3 раза, снизить расход строительных материалов. Кроме решения целого ряда технических проблем, геоматериалы приводят к ощутимому экономическому эффекту!
При выборе геоматериала большое значение имеет его тип, который выбирается исходя из поставленных строительных задач.
В зависимости от функции материалы могут быть нескольких видов проницаемости: газонепроницаемые, дренирующие, фильтрующие, изоляционные.
По структуре геосинтетические материалы подразделяются на следующие виды:
Это рулонный или модульный сетчатый материал, выполняемый из синтетических или полимерных нитей. Он изготавливается на основе полиамида, полиэтилена, полиэфира, полипропилена, стекловолокна, пр.
Георешетки по толщине и размеру ячейки больше геосеток. Они активно используются для предотвращения эрозий подпорных стенок, укрепления оврагов, склонов дорог, в обустройстве автомобильных, железных дорог на слабых грунтах. Также материал обладает хорошими армирующими свойствами. Он используется в основаниях дорожного полотна, несущих площадок, а также для укрепления устоев мостов. В качестве заполнителя ячеек применяется бетон минимальной марки М200, щебень, песок, грунт. Максимальный эффект достигается благодаря сцеплению ячеек с заполнителем. Температура монтажа составляет от -40 до +60 градусов. Диагональ ячейки может быть 0,2м, 0,3м, 0,4м. Размеры колеблются от 2 до 3м (ширина), от 5,5 до 12 м (высота). Толщина модуля от 0,05 до 0,2м. Толщина ленты мин 1,5 мм. Нагрузка сварного шва на разрыв – от 50% прочности ленты.
Геосетка прочный и в тоже время легкий гибкий материал. Он выпускается в рулонах. Основное предназначение сетки: исключение взаимопроникновения слоев, армирование, выравнивание и укрепление. Геоматериал укладывается в грунте или асфальтобетонных покрытиях, включая верхние асфальтовые слои. Размер ячеи от 2,5 до 40 мм. Срок эксплуатации свыше 50 лет.
По способу формирования плетения сетки различают двуостную и одноостноую сетку. Одноостная геосинтетика предполагает уравновешивание высокой долговременной нагрузки в одном направлении. Она имеет плоский вид с длинными узкими секциями. Двуостная геосетка распределяет нагрузки в поперечном и продольном направлении. Имеет ячейки квадратной формы с жесткими соединениями узлов.
Геотекстиль - это рулонный (иногда листовой) материал, который производится из полипропилена или полиэфера. Высокая гибкость, прочностные характеристики, водонепроницаемость позволяют использовать его во множестве строительных работ.
В дорожном строительстве материал служит для фильтрации влаги, не смешивания грунта со щебнем, что не дает деформироваться покрытию дороги. Его использование уменьшает появление трещин в 3 раза. Важным критерием в выборе геотекстиля является плотность.
В дорожном строительстве применяется геотекстиль плотностью:
По текстуре и способу плетения нитей материала различают:
Геокомпозит - это двух- трех- и многослойные структуры композиций геоматериалов, объединяющие между собой все характеристики и свойства используемых слоев. Основной задачей материала является дренаж и фильтрация. Материал используется при обустройстве вертикальных прикромочных дренажей автомобильных дорог, дренажей подпорных стен.
На строительном рынке встречаются следующие сочетания:
Основными техническими параметрами материала являются толщина слоя, плотность.
Мембраны - это сплошное влагостойкое синтетическое полотно для изоляции слоев. Мембраны для дорожного строительства отличаются полиэтиленовым составом высокой прочности при толщине слоя от 1 до 4 мм. Главное отличие мембран от прочих геосинтетиков - это ее прочность на растяжение, которая достигает свыше 600%. Материал производится в рулонах или листах множества габаритов, что позволяет устраивать настил с минимальными стыками.
Совет! Для дорожного строительства применима профилированная геомембрана. При высоком уровне насыпи полотна мембрану лучше укладывать на глубине от 0,5 до 1м от бровки.
Сфера применения в дорожном строительстве – илистые грунты, почвы с подземными реками, влажные климатические зоны. Слой мембраны исключает морозное пучнение, разрыв слоев асфальта. Места укладки могут быть тоннели, мосты, опоры мостов, особовлажные участки дорог.
Справка. Для наилучшего эффекта производители рекомендуют использовать геомембраны в паре с геосеткой, решеткой или геокомпозитом.
Геомат – это легкий материал трехмерной волокнистой структуры с ячеистой структурой, обеспечивающий фиксацию корневой системы растений и деревьев. В отличие от сетки его ячейки очень малы и расположены в хаотичном порядке. Его форма позволяет переплетаться корням растений и деревьев с собственными волокнами. Используется для предупреждения и снижения эрозии почв.
Материал производится в матах, укладывается внахлест в основаниях подпорных стен, склонах и откосах.
Геокамеры применимы в сфере инновационного строительства, для возведения гидротехнических сооружений. Они используются как форма для заполнения сыпучими и материалами средней фракции. Отличаются высотой и размерами ячеек. Материал хорошо пропускает влагу, воду, повышает устойчивость сооружения к деформации, не подвержен разрушению под воздействием жары, мороза, ультрафиолетовых лучей.
Применение геосинтетических материалов в дорожном строительстве России активно растет. Значительное увеличение номенклатуры и ассортимента обеспечивает высокий уровень решений всевозможных конструктивных задач, что дает толчок к повышению качества полотна и снижению использования природных ресурсов.
Геосинтетические материалы в дорожном строительстве обязательны к применению при прокладке дорог в районах вечной мерзлоты, пустынях, на торфяниках, болотах, в иных тяжелых геологических условиях, а так же в грунтах техногенного происхождения. Применение геосентетических материалов при этом серьёзно уменьшает размер затрат на подготовку местности для строительства дорог для автотранспорта, так как отпадает необходимость в проведении некоторых работ достаточно трудоёмких и дорогих, например понижение уровня грунтовых вод или укрепление откосов.
Геосинтетические материалы в дорожном строительстве
Геотекстильная сетка , георешётки, а также геотекстильное полотно нетканное применяется в основном для армирования полотна дорог, так как изготовляются из очень прочных полимеров, обладающих прекрасными эксплуатационными качествами. Эти материалы могут выполнять разделительные и армирующие функции, воспринимая при этом точечную нагрузку и распределяя её по самой широкой площади своей поверхности. Такая способность позволяет снизить на поверхности самого дорожного полотна возникновение выбоин, трещин, ям и колеи. В разрезе устройство дорожного полотна представляет собой многослойный «пирог» в котором от устойчивости и прочности каждого слоя будет зависеть и длительность эксплуатации автодороги. Применение геосинтетиков для использования их как прослойки между насыпными слоями даёт возможность укрепить основание дороги и создать надёжную дорожную конструкцию.
Так же между слоями грунта и щебня укладывается геосетка, препятствующая продавливанию щебенки в мягкую почву, снижая тем самым расход материала и повышая общую устойчивость основания, при этом фракции щебня закрепляются в ячейках геосети и образуют композитный слой хорошо устойчивый к нагрузкам композитный слой.
Геосетка
Нетканый геотекстиль, при помощи которого можно сделать даже укрепление берега водоема, обычно укладывается между песком и щебнем. Этот материал не даёт проникать частицам песка между более крупных фракциями щебня, препятствуя этим перемешиванию насыпных материалов, что существенно снижает их расход и увеличивает общую устойчивость насыпных слоёв, выполняя при этом разделительную и армирующие функции. Микроскопические отверстия в полотне геотекстиля придают ему так же дренажные и фильтрующие свойства. Из-за них он не засоряется самыми мелкими частичками грунта, свободно пропуская воздух и влагу. По своей конструкции георешётка представляет собой объёмное полотно с ячейками, заполняющимися различными насыпными материалами в зависимости от целей их использования при строительстве тех или иных строительных работ. Такая решётка придает полотну дороги дополнительную жёсткость и способствует равномерному распределению приходящейся на него нагрузки Гесинтетики в строительстве значительно снижают транспортные расходы, расходы на материалы, машины и механизмы, энергозатраты, что приводит к существенному снижению сроков производства строительных работ.
Георешётка Армисет-AS поставляется стандартной шириной 5,4 метра в рулоне. Каждый рулон упакован в полиэтиленовую пленку.
Георешетка Aрмисет-AS
Применение георешетки Aрмисет-AS
Преимущества георешётки:
Проблема долговечности и трещиностойкости асфальтобетонных покрытий на сегодняшний день является актуальной для большинства автомобильных и аэродромных покрытий различных категорий. При ежегодном увеличении автомобильного и авиа потока постоянно увеличиваются и динамические нагрузки, разрушающие дорожную конструкцию, в связи с этим требования к прочностным характеристикам жёстких и нежёстких дорожных одежд постоянно ужесточаются.
При появлении в асфальтобетонных слоях сквозных трещин, нарушается монолитность всего покрытия, равномерное распределение поступающих нагрузок и их перераспределение в низлежащие слои основания. Вследствие этого появляются деформации дорожных одежд и необратимые структурные разрушения покрытий. При армировании асфальтобетонных покрытий для предотвращения указанных негативных последствий рекомендуется применять георешётку тканую полиэфирную АРМИСЕТ-AS , чтобы повысить транспортно-эксплуатационные характеристики дороги, тем самым увеличивая срок службы, исключая, а также замедляя процесс появления дефектов дорожного покрытия (трещин, выбоин, колеи). Георешётка АРМИСЕТ-AS повышает упругие свойства асфальтобетона, увеличивая его сопротивляемость растягивающим усилиям при длительных и многократно прилагаемых нагрузках.
Тканая георешетка Армисет-AS поставляется шириной от 4,20 до 5,40 м в рулоне. Вес рулонов - в зависимости от типа материала. Каждый рулон упакован в полиэтиленовую пленку.
Поставленный груз должен быть проверен на предмет идентификации и возможных повреждений при транспортировке. Поврежденный груз следует отложить в сторону. Ответственная сторона должна подписать акт с целью подтверждения получения Армисет- AS в хорошем состоянии. Для разгрузки можно использовать следующие приспособления:
Армистаб - тканый геотекстиль из полиэфира. Производство геотекстиля осуществляется на новейшем высокотехнологичном немецком оборудовании.
Армистаб - тканый геотекстиль из полиэфира
Геоткань АРМИСТАБ благодаря способности поглощать высокие растягивающие нагрузки, а также при сцеплении с грунтом, при укладке в земляные сооружения совместно с уплотненными слоями грунта образует достаточно сложную и прочную конструкцию. Имея высочайшие характеристики прочности на разрыв, геотекстиль тканый АРМИСТАБ является незаменимым компонентом для армирования земляного полотна. При высокой скорости возведения насыпей на пучинистых и слабых грунтах (глина, торф) и недостаточной прочности грунта основания на сдвиг, риск снижения несущей способности всей конструкции в повышается. Будучи помещенным между грунтом и заполнителем, АРМИСТАБ призван устранить данную проблему, повысив несущую способность грунта и устойчивость всей насыпи в целом. При строительстве земляных опорных конструкций, геотекстиль тканый АМИСТАБ, значительно облегчает возведение насыпей на слабых основаниях. Уникальные характеристики геоткани АРМИСТАБ позволяют многократно усиливать несущую способность грунта при возведении волнорезов, дамб, пристаней, и других портовых сооружений различного назначения. При проектировании и строительстве мест свалок считается, что излишние нагрузки могут приводить к трещинам в минеральных изолирующих покрытиях. Геоткань АРМИСТАБ, уложенная под такое покрытие предотвращает критические деформации покрытия, возникающие при осадке отсыпанного мусора или подстилающего грунта. Зачастую свалки имеют очень крутые откосы, в которых также АРМИСТАБ может быть использован в качестве армирующего элемента. Зачастую укрепление откосов с очень крутыми склонами или подпорных элементов, ограничено прочностью грунта на сдвиг. АРМИСТАБ позволяет достичь необходимой устойчивости армированием горизонтальными слоями геоткани по принципу «пирога». Если же требуется обеспечить изгиб ландшафта и АРМИСТАБ выступает в качестве внешней облицовки конструкции, производится насыпь слоя грунта с последующим засевом трав. Обобщая вышесказанное, можно отметить, что геотекстиль тканый АРМИСТАБ незаменим при армировании грунтов с низкой несущей способностью, позволяет избежать остановки строительства, связанного с заменой и длительной консолидацией грунта. Также очевидно снижение материальных затрат на проведение вышеуказанных работ. Для укладки АРМИСТАБ не требуется специального оборудования или особых климатических условий.
Георешетка Армисет-SL
При создании несвязных несущих слоев, строительстве откосов или опорных конструкций, прежде всего, необходимо выровнять по высоте базовый слой, а затем уплотнить его. Земляное полотно в обязательном порядке подлежит очистке от остатков прежних сооружений, деревьев и пней после корчёвки, острых предметов и больших камней. В некоторых случаях имеет смысл дополнительно уложить слой геотекстиля в качестве разделителя между основанием и несущим слоем (или слоем насыпи).
Рулоны раскатываются по всей площади, предназначенной для армирования, и отрезаются на нужную длину ножом или ножницами. Отрезанная часть рулона АРМИСЕТ-SL разворачивается в своем продольном направлении, являющимся почти всегда направлением наибольшего сопротивления материала на разрыв, параллельно направлению действия нагрузки. На откосах и опорных конструкциях направление нагрузки всегда расположено перпендикулярно к оси сооружения. Это, как правило, также относится к армированию несвязных несущих слоев в дорожном строительстве. При укладке материала следует избегать складок. Укладывается материал вертикально, максимально допустимое отклонение составляет от +/- 1 см до 1 м. До нанесения насыпного материала полотна следует растянуть с помощью кольев или натяжных приспособлений и слегка натянуть. В опорных конструкциях или в строительстве откосов не допускаются стыки полотен материала в направлении армирования. Если стыков избежать нельзя, то они должны быть подтверждены расчетами. При организации нахлестов на гибких свайных ростверках в направлении армирования нахлесты допускаются только на оголовках свай. При армировании откосов и опорных конструкций следует избегать нахлестов между соседними полотнами материала АРМИСЕТ-SL Однако, если строительство требует того, то максимально допустимая ширина нахлесток составляет 20 см. При армировании несвязных несущих слоев соединение в нахлестку должно составлять около 25 см, и только в исключительных случаях, например при слабом грунте, - около 50 см. Места нахлесток можно уменьшить при помощи швов. При любом типе конструкции места нахлёстав должны просыпаться слоем гранулированного несвязного материала толщиной от 2 до 7 см.
По раскатанным, не прикрытым сверху полотнам материала не разрешается передвижение транспортных средств. Передвижение транспортных средств допускается только после создания насыпного слоя толщиной не менее 0,15 м. Толщина насыпного слоя зависит от насыпного материала и применяемого приспособления для уплотнения, однако она не должна превышать максимальное значение 0,50 м. Уплотнение следует проводить тщательно и равномерно, соблюдая требуемые минимальные значения степени уплотнения или модуля деформации.
АРМИСЕТ-SL - это тканая полиэфирная (полиэстер) 3D георешётка, выполненная на новейшем высокотехнологичном немецком оборудовании. Служит для укрепления склонов дорог.
Практика строительства и возведения откосов насыпей и выемок дорог не имеет целостного конструктивно-технологического решения в этой области. На это есть две причины: это отсутствие облегчённых типов укрепления откосов, которое занимало бы нишу между противоэрозионной защитой при помощи посева трав, а также массивными укреплениями в виде плит или каменных набросков. Вторая причина вызвана необходимостью индустриализации конструкций и укреплений, тем самым сокращая объёмы и трудозатраты для выполнения работ на откосах. Так как работы на откосах людей и машин крайне осложнены, а порой и вообще являются крайне затруднительными, для примера послужат откосы с заложением, достигающим 1:1,5-1:2. В этих случаях более эффективным может оказаться гибкая конструкция вроде полиэфирной георешётки АРМИСЕТ-SL, которая является более устойчивой, благодаря своей лучшей способности принимать различные деформации откосов, тем самым обеспечивая лучшую работу материала АРМИСЕТ-SL с грунтом. АРМИСЕТ-SL выполняет функции армирования, дренажа на время развития дернового слоя в откосных частях насыпей и выемок, а также повышает их устойчивость к ветровым и водным эрозиям и суффозионным процессам. Применение георешётки АРМИСЕТ-SL даёт возможность разработать более эффективные с точки зрения технико-экономической выгоды конструктивные решения.
Тканая георешетка Армисет-SL поставляется шириной от 4,20 до 5,40 м в рулоне. Вес рулонов - в зависимости от типа материала. Каждый рулон упакован в полиэтиленовую пленку.
Поставленный груз должен быть проверен на предмет идентификации и возможных повреждений при транспортировке. Поврежденный груз следует отложить в сторону. Ответственная сторона должна подписать акт с целью подтверждения получения Армисет- SL в хорошем состоянии. Для разгрузки можно использовать следующие приспособления:
Грузоподъемные ремни, веревки и др. не должны перетирать рулоны и защитную упаковку. Разгрузка путем обыкновенного захвата рулонов или с использованием простых ремней может повредить материал, и поэтому не разрешается. Компания СЕТТКА не несет ответственности за повреждения, возникающие в подобных случаях.
Рулоны следует складывать вдали от места передвижения транспорта на ровной, сухой и чистой поверхности. Рулоны можно положить параллельно, поверх друг друга, но в количестве не более 4 рулонов. Следует избегать дальнейших перегрузок. Рекомендуется покрыть рулоны брезентом с целью защиты от воздействия ультрафиолетовых лучей. Упаковку можно удалить только непосредственно перед укладкой. Для перемещения рулонов со складской площадки на место укладки следует пользоваться системой транспортировки, описанной выше. Перед транспортировкой следует проверить защитную упаковку каждого рулона на предмет повреждений.
Проблемы, которые могут возникнуть при воздействии высоких нагрузок на основание дорожной конструкции, приводят к тому, что слой щебня, находящийся в дорожной конструкции со временем проникает в слои песчаного грунта, тем самым нарушая равномерность количества слоёв материала, что приводит к образованию различных дефектов на дороге (колея, пучения) тем самым уменьшая эксплуатационный срок и увеличивая затраты на содержание данной автомобильной дороги.
Для предотвращения данных негативных последствий рекомендуется применять материал для армирования оснований дорожных конструкций АРМИСЕТ-RU(дорожную геосетку), призванный повысить транспортно-эксплуатационные характеристики дороги и увеличив её несущую способность, тем самым увеличив её срок службы, исключая, а также замедляя процесс появления дефектов связанных с недостаточной несущей способностью оснований (трещин, выбоин, пучений, колеи). Также компания СЕТТКА выпускает композитный материал под маркой АРМИСЕТ-RU - геокомпозит с нетканой подложкой из полипропилена или полиэфира (типа Дорнит). Основные особенности данного материала - это возможность его применения в качестве армирующе - дренирующей прослойки, которая будет отводить избыточную влагу из конструкции дорожных слоёв, а также выполнять функцию армирования основания. В зависимости от толщины нетканой подложки (100г/м2, 400г/м2, 800г/м2 и т.д.) зависит пропускная степень и коэффициент фильтрации воды в дорожной конструкции.
Тканая георешетка Армисет-RU поставляется шириной от 4,20 до 5,40 м в рулоне. Вес рулонов - в зависимости от типа материала. Каждый рулон упакован в полиэтиленовую пленку.
Поставленный груз должен быть проверен на предмет идентификации и возможных повреждений при транспортировке. Поврежденный груз следует отложить в сторону. Ответственная сторона должна подписать акт с целью подтверждения получения Армисет- RU в хорошем состоянии. Для разгрузки можно использовать следующие приспособления:
Грузоподъемные ремни, веревки и др. не должны перетирать рулоны и защитную упаковку. Разгрузка путем обыкновенного захвата рулонов или с использованием простых ремней может повредить материал, и поэтому не разрешается. Компания СЕТТКА не несет ответственности за повреждения, возникающие в подобных случаях.
Рулоны следует складывать вдали от места передвижения транспорта на ровной, сухой и чистой поверхности. Рулоны можно положить параллельно, поверх друг друга, но в количестве не более 4 рулонов. Следует избегать дальнейших перегрузок. Рекомендуется покрыть рулоны брезентом с целью защиты от воздействия ультрафиолетовых лучей. Упаковку можно удалить только непосредственно перед укладкой. Для перемещения рулонов со складской площадки на место укладки следует пользоваться системой транспортировки, описанной выше. Перед транспортировкой следует проверить защитную упаковку каждого рулона на предмет повреждений.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ИНСТИТУТ ТРАНСПОРТА
Кафедра: «ТТС»
на тему: «Применение геосинтетических материалов в дорожном строительстве»
Выполнил: ст. гр. МСО-07-1
Микуров И.С.
Проверил: Яркин А. В.
Тюмень 2011
Введение
Достаточно широкое распространение в укреплении автомобильных дорог получили геосинтетические материалы, по-другому это называется: "Армирование автомобильных дорог".
Область применения геосинтетиков очень широка, а использование - эффективно, Геосинтетические материалы в Европе применяются уже несколько десятилетий, совершив практически революцию в дорожном, гражданском и специальном строительстве. Экономическая эффективность и широкая область применения геосинтетиков, в т.ч. в областях, где они практически незаменимы, позволяют говорить о них как весьма перспективных материалах.
Использование геосинтетики в дорожном строительстве уже имеет свою историю, хотя и не очень продолжительную. За рубежом геосинтетику в виде геотекстилей применяют с конца 60-х годов.
Производство этих материалов в мире развивалось стремительно, и в настоящее время на мировом рынке предлагается большое количество различных видов геотекстилей, геосеток, георешеток и геосот, геонитей, а также геоплит, используемых в качестве термоизоляторов. Все они различаются по своему назначению, составу исходного сырья, технологии получения, расходу полимера, физико-механическим характеристикам, ширине полотен и т.п. В частности, геотекстиль (нетканые полотна иглопробивного или клеевого способа производства) изготавливают из синтетических волокон: полиэфир (лавсан), полипропилен, полиамид (капрон); геосетки - из полиэфирных или полипропиленовых нитей повышенной прочности, стеклоровингов; геоплиты - на основе полистирола.
1. История развития применения геосинтетических материалов в РФ
Начало российскому опыту применения геосинтетики было положено в середине 70-х годов сначала закупками этих материалов за рубежом, в частности, в Венгрии и Чехословакии, затем - интенсивными научными исследованиями в отраслевых научно-исследовательских институтах и собственными разработками предприятий-производителей. В настоящее время в мире выпускается примерно 380 различных видов геосинтетических материалов. Применение геосинтетики предусматривается в проектах более 100 тысяч различных сооружений ежегодно во всем мире.
Причины этого основаны на двух основных факторах: экономический - применение геосинтетических материалов позволяет существенно снизить капиталовложения при строительстве, ремонте и содержании автомобильных дорог; экологический - использование геосинтетических материалов благоприятно для окружающей среды (уменьшается расход природных материалов, снижаются объемы подготовительных геотехнических работ и т.д.).
Дополнительно использование геосинтетики позволяет:
И, наконец, условия рыночной экономики и экономической самостоятельности заставляют считать деньги и строителей. Например, применение геосеток из стеклоровинга для армирования асфальтобетона дает возможность снижать толщину последнего до 20%.
2. Геосинтетические материалы
Геосинтетические материалы (геосинтетики) – группа синтетических материалов нашедших широкое применение в дорожном и гражданском строительстве, применение геосинтетиков открывают новые возможности решения самых различных задач при проектировании и строительстве дорог, а также сложнейших инженерных сооружений.
Геосинтетики - это полимерные материалы, предназначенные для изменения естественных свойств грунтов. Изменение, как правило, касается фильтрационных свойств почвы (обычно производится понижение коэффициента фильтрации слишком рыхлого грунта), или же ее прочностных характеристик (например, с помощью армирования георешетками повышается прочность слабых грунтов).
Специалисты отдела геосинтетики компании "Евроизол" предлагают такое определение этим материалам: "Геосинтетик-это материал, у которого хотя бы один из составляющих изготовлен из синтетического или естественного полимера в виде полотна, ленты или трехмерной структуры, которая используется в контакте с грунтом и другими строительными материалами. Объединение грунта с ГС следует рассматривать как образование нового композитного материала, который объединяет в себе функции как грунта, так и синтетического материала".
Качественные и химико-физические характеристики геосинтетиков обусловлены свойствами полимеров, применяемых для их производства.Так, такие качества, как водо- и морозостойкость, устойчивость к коррозии, малый вес, высокая прочность на растяжение - "заслуга" полимеров, В то же время, недостатки полимеров (быстрое старение под воздействием УФ-излучения, падение прочности при температуре + 80 -120°С, горючесть) нивелируются спецификой применения ГС. Материалы используют в конструкциях, подавляющую часть объема которых составляют грунты или сыпучие горные породы, защищающие полимеры от световых и температурных воздействий.
Прародителем геосинтетических материалов считают геотекстиль. Те же зарубежные нормативы изначально создавались на эти материалы.
В зависимости от области применения в грунтовых конструкциях геосинтетики в целом могут выполнять такие функции:
Первая двуосная георешетка была произведена в 1980-х годах путем экструзии полотна полиэтилена или полипропилена, перфорированного после растягивания регулярной сетью шаблонных отверстий. Такие экструдированные и ориентированные георешетки называются неэластичными (жесткими) георешетками. Двуосные георешетки получили широкое применение при строительстве дорог, аэродромов, контейнерных площадок, автостоянок и.т.д. на слабых и неоднородных грунтах.
Основной принцип работы двуосных георешеток состоит в исключении взаимопроникновения конструктивных слоев и фиксации заполнителя за счет расклинивания его частиц в ячейках георешетки. При заполнении и уплотнении инертным материалом ячеек георешетки, частицы материала фиксируются в ячейках, и создается эффект "механической стабилизации". Двуосная георешетка обладает высокой жесткостью, что позволяет выдерживать высокие нагрузки при низких деформациях.
Рис. 2.1. Георешетка двуосная
Преимущества применения:
Геосетки ССНП - геосинтетики изготавливаемые из сеток стеклянных нитепрошивных пропитанных. Применяются при строительстве или ремонте жестких дорожных одежд с асфальтобетонным покрытием. Применение геосеток в дорожном строительстве позволяет решить ряд существующих проблем.
Геосетки ССП - Нефтегаз геосинтетики предназначенные для армирования, стабилизации слабых грунтов, сооружения временных дорог, обеспечения местной устойчивости откосов и склонов.
Рис. 2.2. Геосетка
Геосетка стеклянная марки ССНП-34БТ производства ОАО "СТЕКЛОНиТ" (г. Уфа) представляет собой сетку из двух слоев ровинга, скрепленных между собой прошивной нитью и пропитанную связующим составом для повышения прочности и адгезии к асфальтобетону. Рассмотрим механизм взаимодействия геосетки марки ССНП и асфальтобетонного слоя. Асфальтобетон является идеальным материалом для устройства покрытий нежесткого типа, так как благодаря высокой вязкости асфальтового вяжущего и шероховатости зерен заполнителя обладает высоким сопротивлением кратковременным нагрузкам.
Проведенные испытания образцов - балочек, изготовленных из двухслойного асфальтобетона (верхний слой толщиной 3 см, нижний слой - 4,5 см), армированных дорожной сеткой, расположенной между слоями асфальтобетона, и контрольных - неармированных - показали, что армирование асфальтобетона сеткой марки ССНП незначительно увеличивает предельное усилие и относительную деформацию на изгиб. Однако также было выявлено, что для разрушения образцов асфальтобетона с дорожной сеткой требуется в 2,85 раза больше энергетических затрат, а, следовательно, во столько же раз замедляется скорость образования трещин в асфальтобетоне. Таким образом, сетка ССНП повышает упругие свойства асфальтобетона, увеличивает его распределяющую способность, в результате чего напряжения от колес автомобиля распределяются на большую площадь, что способствует уменьшению концентрации напряжений и, следовательно, замедляет процесс образования трещин. Кроме того, сетка усиливает сопротивляемость разрыву дорожного полотна льдом, что немаловажно для регионов с жесткими климатическими условиями.
По своим эксплуатационным характеристикам дорожные сетки ОАО "СТЕКЛОНиТ" не уступают соответствующим зарубежным материалам и могут значительно повысить транспортно-эксплуатационные показатели покрытий, увеличить межремонтные сроки, а в целом высвободить материальные средства на другие виды работ и объекты. Сетки ССНП доказали свои исключительные качества в целом ряде проектов. Стеклосетки ОАО "СТЕКЛОНиТ" применялись при прокладке дорог в Санкт-Петербурге, Москве, Астане, при реконструкции аэропортов в Нижневартовске и Ханты-Мансийске.
Геотекстиль высокопрочный стабитекс
Геотекстиль Стабитекс (геоткань) - относится с разделу геосинтетиков представляет собой тканое полотно из высокопрочных полиамидных нитей. Применяется для строительства насыпей повышенной крутизны из сыпучих материалов возведения подпорных стен; защиты территорий от оползневых явлений; разделения грунтовых слоев; укрепления оснований железных и автомобильных дорог, стабилизации слабых грунтов. Геотекстиль повышенной прочности Стабитек является аналогом следующих материалов: геолон (geolon), полифелт (polyfelt), тайпар (typar),кортекс (kortex).
Рис. 2.3. Геотекстиль (геоткань)
Геотекстиль (дорнит)
Геотекстиль (дорнит) – геосинтетический материал представляет собой иглопробивное или фильерное нетканое полотно изготовленное из полиэфирных волокон. Превосходные физико-механические характеристики геотекстиля дорнит, а также массовость его использования в самых разных областях, позволяют утверждать, что геотекстиль дорнит лидер среди геосинтетиков по диапазону применения как в строительстве так и в быту.
Рис. 2.4. Геотекстиль (дорнит)
Применение геотекстиля дорнит:
Одной из перспективных конструкций для объемного армирования грунта является геотехническая решетка (георешетка). Георешетка - геосинтетик представляющий собой гибкий компактный модуль, состоящий из скрепленных между собой пластиковых лент, образующих в растянутом положении пространственную ячеистую конструкцию с заданными геометрическими сочетаниями и размерами. Георешетки устойчивы к действию ультрафиолетового излучения, пресной и соленой воды, химическому воздействию почвы и агрессивных сред. А главное материал долговечен, не токсичен и экологически безопасен. Совокупность этих факторов обуславливает технологический эффект использования георешетки.
Широкое применение обусловлено высокими физико-механическими свойствами: прочностью, низкой материалоемкостью к воздействию погодно-климатических и гидрогеологических факторов, долговечностью и экологической безопасностью.
В зависимости от условий строительства укрепление с применением георешеток может быть как однослойным с горизонтальной прослойкой из геотекстиля, так и многослойным, обеспечивающим равномерное армирование всего массива земляной насыпи.
Рис. 2.5. Георешетка объемная
Применение георешеток:
Рис. 2.6. Георешетка объемная
Геомембрана
Геомембрана HDPE – это рулонный гидроизоляционный геосинтетический материал изготовленный из полиэтилена высокой плотности. Надежно защитить, обеспечить гидроизоляцию и отсутствие сырости в зданиях – это одна из главных задач современного строительного проектирования. Тех, кто понимает, как важно обеспечить надежность и безопасность зданий и сооружений, уже не устраивают существующие в настоящее время системы гидроизоляции; поэтому и была разработана геомембрана HDPE.
Геомембрана характеризуется высокой прочностью и стойкостью к воздействию различных веществ; это продукт, который, благодаря многочисленным выступам, позволяет вентилировать защищаемые поверхности и отводить от них влагу.
Применение геомембран HDPE:
Рис. 2.7. Геомембрана
3. Геосинтетические материалы в дорожном строительстве
Активизация дорожного строительства, как надеются операторы рынка геосинтетиков, благоприятно скажется на объемах продаж этих материалов. Во-первых, именно этот сегмент - один из основных потребителей геосинтетиков. Во-вторых, отечественные дорожно-строительные предприятия все чаще обращаются к применению более современных материалов и технологий, к которым, безусловно, относятся и геосинтетики.
В данном сегменте геосинтетические материалы используют для устройства откосов повышенной крутизны, подпорных стенок, усиливают основания дорожных насыпей. Кроме того, геосинтетики применяют для защиты конусов путепроводов, армирования асфальтовых покрытий, разделения конструкционных слоев дорожного "пирога", как элементы дренажных систем.
В дорожном строительстве преимущественно используют различные типы геотекстилей, как тканые, так и нетканые. При этом учитываются их более или менее выраженные характеристики - механические, фильтрующие.
Помимо геотекстилей, широко применяют георешетки с целью укрепления (армирования) откосов или дорожного полотна. Использование георешеток позволяет добиться значительной экономии строительных материалов: например, армирование слоя щебня в системе устройства дороги "дает" 60-70% экономии этого же щебня.
Применение геосинтетиков экономически эффективнее таких традиционных технологий, как строительство бетонных подпорных стен, замена грунтов при строительстве на слабых основаниях. В железнодорожном строительстве геосинтетики преимущественно используют для армирования железнодорожного полотна и насыпей (геотекстиль, георешетки).
Более того, осуществить качественное и отвечающее всем требованиям строительство взлетно-посадочных полос, мостов без геосинтетики, как отмечают специалисты, сегодня практически невозможно. Часто эти объекты возводятся на слабых грунтах, соответственно, требуют надежного и долговечного укрепления.
4. Применение геосинтетических материалов
При строительстве дорог (от пешеходных до железных) и стоянок обычно используют щебень. Но со временем на дороге на слабом основании (глина, торф или переувлажненные грунты) образуются колеи либо щебень вообще "тонет". Геотекстиль помогает в решении этих проблем, препятствуя перемешиванию щебенчатой засыпки с основанием и сохраняя первоначальную толщину засыпки, что в сочетании со значительным модулем упругости самого геотекстиля позволяет:
Широкое использование геотекстиль получил и при устройстве дорожек и площадок из тротуарной плитки. Мягкая (без бетонной стяжки) укладка тротуарной плитки значительно ниже по цене (разница в стоимости бетона и арматуры и работ доходит до 70%), он предотвращает вымывание песка, перемешивание его со щебнем или грунтовым основанием, увеличивает жесткость конструкции и значительно снижает вероятность просадок. Вы получаете превосходный результат, возможность легкого ремонта и перепланировки при значительно меньших материальных, трудовых и временных затратах.
Армирование насыпей
Рис. 4.1. Схема армирования
Используется с целью армирования мелкозернистого, связного грунта.
Во-первых, их применение позволяет оптимизировать экономические затраты и обеспечить высокое качество строительных работ по армированию и гидроизоляции конструкций и сооружений, основу которых составляют рыхлые горные породы - грунт, песок, гравийные смеси и т.п.
В мировой практике строительства геосинтетические материалы менее чем за 30 лет сделали существенные изменения во многих аспектах практики транспортного и гражданского строительства. Если в 70-х годах XX столетия на мировом рынке было всего 5-6 ГС, то в 2000 году их количество составляло порядка 600. Объемы использования составляют 1 триллион кв. м за год на общую сумму около 1,5 млрд у.е. Такие темпы роста и объемы указывают на чрезвычайно широкое применение и эффективность ГС в строительстве благодаря их свойствам и функциям в конструкциях. Во многих случаях использование ГС может существенно повысить запас прочности, долговечность и надежность, улучшить работоспособность и уменьшить стоимость, по сравнению с традиционными проектными решениями.
Так, по данным специалистов направления геосинтетики, применение ГС в дорожном строительстве, например, геотекстилей для борьбы с "отраженными трещинами" Polyfelt PGM 14 и PGM G (ремонт асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог) снижает напряжения на участках старых трещин до 40% за счет поглощения деформаций между старым и новым покрытием. А общий эффект от применения этих материалов - существенное замедление трещинообразования, увеличение межремонтного срока в три раза, экономия средств на эксплуатацию автодорог, регулярные текущие и объемные ремонты и усиления покрытия. Во-вторых, область эффективного применения геосинтетиков не просто широка. Материалы прекрасно работают там, где использование других решений дает не столь надежный и долговечный результат. Отечественное строительное производство, в отличие от западного, непосредственно в ракурсе широкого применения начало "рассматривать" геосинтетические материалы относительно недавно, и перечень проблем, связанных с применением этого материала, достаточно стандартен. Нет официальной украинской классификации этих материалов, что проистекает из вполне традиционной ситуации - отсутствия нормативов. Да и информированность о свойствах и преимуществах ГС заказчиков пока еще оставляет желать лучшего.
Заключение
Применение геосинтетических материалов в дорожном строительстве удешевляет его и делает его намного прочнее. Применение геосинтетиков экономически эффективнее таких традиционных технологий, как строительство бетонных подпорных стен, замена грунтов при строительстве на слабых основаниях. Применение геотекстиля значительно увеличивает несущую способность автомобильной дороги; обеспечивает повышенную степень уплотнения на этапе строительства; снижает разрушение дорог, вызываемое воздействием мороза; предупреждает колееобразование.
С применением геосинтетических материалов снижается стоимость технического обслуживания и увеличивается срок работоспособности конструктива.
Геосинтетические материалы используются во всех отраслях строительства. Это материалы будущего. Развитие их должно увеличиваться.
Их применение улучшает как само строительство, так и его эксплуатацию. Срок службы конструкции с применением геосинтетических материалов увеличивается. Нужно больше использовать геосинтетики.
Список используемой литературы
1. СНиП 2.05.02-85. Автомобильные дороги/Госстрой СССР.-М.: ЦИТП Госстроя СССР,1986.
2. Учебно-методическое пособие к выполнению рефератов по дисциплинам "Инженерная геология" и "Инженерно-строительная карстология"/ под ред. Мулюкова Э.И. УГНТУ, 2009. 29с.
Инженерная практика в сфере строительства дорог, в том числе укрепления откосов и выемок доказывает низкий показатель конструктивно-технологических решений в данной области. Это обусловлено несколькими причинами: отсутствие облегченных типов укрепления конструкции, и необходимость индустриализации дорожных конструкций, а также сокращение о бъема проведения необходимых работ (строительство, реконструкция, ремонт дорожного полотна). Одним из конструктивных решений является применение геосинтетических материалов, кото рые уже более 50 лет активно применяются в дорожном строительстве на территории всей Европы. Геосинтетические материалы способствуют повышению устойчивости грунта и придоро жных насыпей, обеспечивают защиту от эрозии, тем самым предотвращая процесс суффозии. Применение геосинтетиков повышают эффективность технико-экономических решений в дорожном строительстве. По настоящее время ведутся лабораторные и полевые исследования на предмет эффективности использование дорожного геотекстиля, которые неоднократно доказывают технологичность материала.
С созданием полноразмерной модели автодорожного полотна на щебёночном основании в глинистой почве стало возможным изучить механизм, благодаря которому обеспечивает укрепляющую функцию модели автодорожного полотна в данных условиях при движении по нему двухосного автомобиля с нагрузкой на зад нюю ось 9,1 т.
Самые интересные данные были получены, создав такой же уровень деформации дороги, как и в случае воздействия транспортным средством. В той части полотна, которая содержит геотекстиль, уровень деформации ниже и менее выраженный в пределах всей области воздействия колеса. Напротив, в той части дорожного полотна, где не содержится геотекстиль, деформации были более глубокими.
Технические и экономические преимущества проницаемого нетканого материала, помещённого между почвой и основанием дорожного полотна не вызывают никаких сомнений, однако очень часто при проектировании приходится сталкиваться с проблемой выбора наиболее подходящего типа материала для определённых задач.
В целом, можно сказать, что при воздействии одного и того же груза применение лёгких материалов (200-250 г/м²) обеспечивают низкий предел прочности на разрыв и высокую проницаемость, в то время как применение материалов с несколько большей плотностью (300-400 г/м²) приводит к повышению прочности на разрыв и понижению проницаемости.
Выбор плотности геосинтетического материала зависит от назначения дорожной конструкции. Например, при строительстве магистралей федерального назначения рекомендовано использование геотекстиль с плотностью более 300 г/м2.
Покрытия автомобильных дорог относятся к инженерным сооружениям, расположенным на границе раздела двух сред (воздух-грунт), в чем и проявляется специфика их работы и эксплуатационного содержания. Как известно способность дорожных одежд воспринимать нагрузки напрямую зависит от состояния поверхностных слоев грунта, которое непостоянно во времени в связи с сезонным размоканием, высыханием, замерзанием и оттаиванием под влиянием изменения метеорологических факторов – атмосферных осадков и температуры воздуха. Диапазон изменения несущих свойств поверхностного слоя грунтов в течение года весьма значителен, особенно в районах с морозной зимой: от прочной, практически не деформирующейся под колесами мерзлой поверхности, до слабой водонасыщенной при весеннем оттаивании. Кроме этого иногда приходится проектировать и строить дороги на тяжелых глинистых, просадочных, техногенных грунтах, на территориях со сложными гидрогеологическими и климатическими условиями, в стесненных условиях.
Во всех этих случаях строителям приходится проводить обследование дорог и реализовывать мероприятия по улучшению физико-механических свойств грунтов, к которым относятся укрепление грунтов цементом, известью, вяжущими материалами, уплотнение грунтов специальными высокопроизводительными машинами, регулирование водного режима грунтов оснований при помощи дренажного устройства.
Многообразие грунтово-климатических условий районов строительства, различные условия работы отдельных конструктивных слоев, значительное количество воздействующих на покрытие факторов в сочетании с естественным разбросом качественных характеристик применяемых материалов требуют глубокого анализа при выборе и обосновании соответствующего способа улучшения физико-механических свойств грунтов.
Все это предопределяет необходимость разработки и совершенствования разнообразных способов обследования дорог и устройства дорожных одежд, каждый из которых мог бы оказаться наиболее целесообразным.
Анализ применяемых в отечественной и мировой практике методов повышения несущей способности позволили выделить из их числа перспективные, среди которых наиболее эффективными для решения указанных выше задач и наименее разработанные у нас в стране являются автомобильные дороги с применением геосинтетических материалов.
Геосинтетические материалы – класс полимерных строительных материалов, которые сами или в составе конструкций на грунтах могут выполнять функции армирования, фильтрации, разделения и дренирования и обладают качественно новыми свойствами по сравнению с традиционными строительными материалами, а именно:
По структуре геосинтетические материалы подразделяются на:
По проницаемости геосинтетические материалы можно отнести к 4 категориям – изоляционные влагонепроницаемые, газонепроницаемые, фильтрующие и дренажные.
Все они в свою очередь подразделяются по видам на сыпучие, рулонные материалы и геопены.
По отношению "нагрузка/удлинение" на нерастяжимые, растяжимые и сверхрастяжимые.
Применение геосинтетических материалов при проектировании дорог и конструировании покрытий дорожных одежд основано на введении в конструкцию синтетического элемента. В зависимости от назначения конструкции, особенностей конструктивного решения и вида материала, геосинтетика может выполнять либо одну функцию, либо несколько функций одновременно. Наиболее известные функции геосинтетических материалов сведены в таблицу.
| Функции геосинтетики | |||
|---|---|---|---|
| Функция | Символ | Материал | Описание |
| Фильтрация |
|
Позволяет миграцию жидких средств без перемещения грунтовых фракций | |
| Дренаж |
|
Отвод жидких средств | |
| Разделение |
|
Предотвращает перемешивание двух различных грунтов или материалов | |
| Обеспечение безопасности |
|
Предохраняет от повреждений структуру, материал или другие геосинтетические материалы | |
| Гидроизоляция |
|
Барьер для жидких средств | |
| Усиление стен/откосов | center">Распределение растягивающих усилий в толще грунта | ||
| Усиление слабых грунтов |
|
Увеличение несущей способности грунта | |
| Усиление асфальта, бетона |
|
Обеспечивает выносливость и сопротивление растяжению | |
| Контроль эрозии и стабилизация поверхностей |
|
Предотвращает отделение и перемещение грунта в результате дождей, стоков и ветров, заделка основания | |
| Ограждение |
|
Сопротивление боковому перемещению грунтовых масс | |
За рубежом уже имеется достаточный опыт применения синтетических материалов в дорожном проектировании и строительстве.
Развитие химической промышленности, значительное расширение номенклатуры синтетических и композитных материалов, упрощение технологии и улучшение их физико-механических характеристик приводит к существенному понижению стоимости производства проектируемых автодорог.
Геосинтетические материалы являются перспективными строительными материалами, применение которых при проектировании дорог обеспечивает высокий уровень конструктивных решений, технологий строительства, культуры производства и выполнения экологических требований к сооружаемым объектам.
Опыт применения «армированного грунта» за рубежом огромен. Существует множество теоретических и экспериментальных исследований ученых различных стран, посвященных механике армированного грунта. Поэтому научные исследования в области применения геосинтетических материалов в нашей стране целесообразно дополнить активным внедрением в практику проектирования и строительства автомобильных дорог.
