Геосинтетика для транспортного строительства
Использование геосинтетики в дорожном строительстве уже имеет свою историю, хотя и не очень продолжительную. За рубежом геосинтетику в виде геотекстилей применяют с конца 1960-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, а также геонитей.
Все они различаются по своему назначению, составу исходного сырья, технологии получения, расходу полимера, физико-механическим характеристикам, ширине полотен. В частности, геотекстиль, то есть нетканые полотна иглопробивного или клеевого способа производства, изготавливают из синтетических волокон, а именно полиэфира, полипропилена, полиамида. Геосетки делают из полиэфирных или полипропиленовых нитей повышенной прочности, стеклоровингов.
В настоящее время в мире выпускается несколько сот различных видов геосинтетических материалов. Применение же геосинтетики предусматривается в проектах сотен тысяч различных сооружений ежегодно во всем мире. Основных причин такой массовости две. Первая является экономической. Применение геосинтетических материалов позволяет существенно снизить капиталовложения при строительстве, ремонте и содержании автомобильных дорог и искусственных сооружений на дорогах.
Вторая, экологическая причина состоит в том, что использование геосинтетических материалов благоприятно для окружающей среды. Уменьшается расход природных материалов, снижаются объемы подготовительных геотехнических работ. Кроме того, использование геосинтетики позволяет повысить долговечность конструкций земляного полотна и дорожных одежд, качество работ, уменьшить объемы переделок, а также повысить культуру производства дорожных работ.
Популярность данных материалов и технологий на постсоветских территориях обусловлена и континентальным характером климата ряда регионов с большим перепадом температур, и наличием территорий со сложными геологическими условиями, и самим состоянием дорог, большинство из которых было построено 40-60 лет назад и рассчитано на более низкие нагрузки и интенсивность движения.
Проблема повышения сдвигоустойчивости и трещиностойкости, а следовательно, долговечности асфальтобетонных покрытий является особенно актуальной при все возрастающей интенсивности движения и наметившейся тенденции роста осевых нагрузок на автомобильных дорогах и городских улицах. В составе сети автомобильных дорог подавляющая часть способна пропускать лишь относительно легкие автомобили с нагрузкой на ось не более 6 тонн. В то же время автомобильная промышленность развивает производство тяжелых машин с нагрузкой на ось до 10 тонн. В потоке движения нередко встречаются еще более тяжелые автомобили. Возросла и интенсивность транспортного потока, достигающая на некоторых участках 45-50 тысяч автомобилей в сутки при расчетной норме 6 тысяч единиц. В результате несущая способность дорожных одежд многих автомобильных дорог исчерпана. Отсюда необходимость в частых ремонтах. С другой стороны, применение геосеток из стеклоровинга для армирования асфальтобетона дает возможность снижать толщину последнего до 20 процентов.
Российская геосетка
Уфимское предприятие СТЕКЛОНиТ делает стеклянную геосетку ССНП, которая представляет собой сетку из двух слоев ровинга, скрепленных между собой прошивной нитью и пропитанную связующим составом для повышения прочности и адгезии к асфальтобетону. Механизм взаимодействия такой геосетки и асфальтобетонного слоя основан на поведении асфальтобетона под нагрузкой.
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. Однако такое основное качество асфальтобетона, как вязкопластичность при длительном статическом и многократном приложении нагрузки обуславливает низкую прочность на растяжение при изгибе и недостаточную распределяющую способность нагрузки от колес автотранспорта.
Вот что показали испытания образцов. Испытывались балочки, изготовленные из двухслойного асфальтобетона. Толщина верхнего слоя 3 сантиметра, нижнего 4,5 сантиметра. Часть балочек была армирована дорожной сеткой, расположенной между слоями асфальтобетона. Другая часть, контрольные балочки, осталась неармированной. Выяснилось, что армирование асфальтобетона сеткой ССНП незначительно увеличивает предельное усилие и относительную деформацию на изгиб. Однако было выявлено и то, 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 ССНП не уступают зарубежным аналогам и могут значительно повысить транспортно- эксплуатационные показатели покрытий, увеличить межремонтные сроки, а в целом высвободить материальные средства на другие виды работ и объекты. Такие стеклосетки применялись при прокладке дорог в Санкт-Петербурге, Москве, Астане, при реконструкции аэропортов в Нижневартовске и Ханты- Мансийске.
Геомембраны Huitex
Тайваньская компания Hui Kwang Chemical работает в химической отрасли с 1965 года. В 1999 году компания завершила строительство предприятия по производству геомембран. Это перспективный бизнес, и сегодня уже трудно представить себе строительство автодорог, тоннелей, искусственных водоемов без использования этого полимерного материала. Hui Kwang Chemical специализируется в разработке и изготовлении геомембран высокого качества Huitex, рассчитанных на сложные условия строительства и эксплуатации.
Компания предлагает геомембраны, легко выдерживающие износ как природного, так и техногенного характера, для использования в широкой гамме областей. Эти мембраны получаются в результате трехслойного коэкструдирования полиэтилена. Технологический процесс предусматривает непрерывный контроль качества на каждой из стадий, начиная с входного контроля качества поставляемого сырья (полиэтиленовой смолы). Оборудование компании позволяет производить рулонный мембранный материал шириной 700 миллиметров и толщиной от 0,5 до 2,5 миллиметра.
Изделия серии Huitex(R)-HD изготавливаются из полиэтилена высокой плотности. Данная серия объединяет изделия высокой геометрической стабильности, плотности и стойкости к воздействию весьма обширного набора химикатов. Эти мембраны могут без всякого для них ущерба эксплуатироваться в открытом виде, так как они не боятся и воздействия ультрафиолетовых лучей.
Серия Huitex(R)-VF включает очень гибкие мембраны. Это изделия, изготавливаемые из трех слоев полиэтилена низкой плотности. Они нужны там, где при возведении емкостных сооружений необходима повышенная конструктивная гибкость, исключающая трещинообразование. Мембраны химически стойки и не боятся проколов. Шовные стыковые соединения полос материала могут осуществляться с помощью экструзионной сварки, горячего воздуха либо горячей клиновой сварки. В основном такие мембраны используются там, где ожидается долговременная гидростатическая и химическая нагрузка на стационарные резервуары.
Для изготовления изделий серии Huitex(R)-HX используется наиболее высококачественное из поставляемого компании полиэтиленового сырья. Это изделия различной толщины, от 1,0 до 2,5 миллиметров, с одной либо обеими текстурированными поверхностями. Текстурирование, иначе называемое рифлением, позволяет контролировать постоянство сил трения, развиваемых между грунтом и полиэтиленом при укреплении насыпей. В противном случае при определенной крутизне откосов грунт начинает скользить по полиэтилену, создавая дополнительные нагрузки на материал и швы.
Наиболее распространенным методом сварки геомембран Huitex является горячая клиновая сварка. Укладываемые внахлестку края полос плавятся с помощью раскаленного клина и далее сдавливаются путем прокатывания обжимающими роликами. Это обеспечивает надежное соединение. В результате двухрядного плавления полиэтилена между рядами шва образуется воздушный канал, который используется для контроля качества шва. Воздух, находящийся в шве под давлением, позволяет фиксировать каждый непроваренный миллиметр. Шов требуемого качества получается при ширине перехлеста краев полосы Huitex от 75 до 100 миллиметров.
Удерживать величину температуры сварки в нормативных пределах позволяет наблюдение за объемом выдавливаемого из шва расплавленного полиэтилена. Слишком большое его количество свидетельствует о необходимости снижения температуры сварки. На поверхности свариваемого полиэтилена всегда должны быть видны следы обжимающих роликов. Качество клиновой сварки полиэтилена всегда будет высоким при условии соблюдения оптимальных температуры, скорости прокатывания и давления роликов. Края шва должны быть чистыми, а ширина его все время одинаковой.
Экструзионная сварка обычно используется для ремонтных работ и выполнения деталей. Края полиэтиленовых полос также укладываются внахлестку, но кромка верхней, лежащая на нижней, должна иметь скос. При толщине полосы 1,5 миллиметра угол скоса должен составлять 45 градусов. Данный шов заливается экструдатом, образующимся при расплавлении сварного полиэтиленового шнура диаметром 4 либо 5 миллиметров.
Использование для разогрева стыкуемых краев горячего воздуха гарантирует наличие требуемых параметров соединения. Свариваемые края предварительно очищаются, после чего приводятся в шероховатое состояние абразивным средством или инструментом, что способствует удалению не только грязи, но и окисной пленки. Глубина зачистки не должна превышать 10 процентов толщины полосы.
Сергей ЗОЛОТОВ
Все они различаются по своему назначению, составу исходного сырья, технологии получения, расходу полимера, физико-механическим характеристикам, ширине полотен. В частности, геотекстиль, то есть нетканые полотна иглопробивного или клеевого способа производства, изготавливают из синтетических волокон, а именно полиэфира, полипропилена, полиамида. Геосетки делают из полиэфирных или полипропиленовых нитей повышенной прочности, стеклоровингов.
В настоящее время в мире выпускается несколько сот различных видов геосинтетических материалов. Применение же геосинтетики предусматривается в проектах сотен тысяч различных сооружений ежегодно во всем мире. Основных причин такой массовости две. Первая является экономической. Применение геосинтетических материалов позволяет существенно снизить капиталовложения при строительстве, ремонте и содержании автомобильных дорог и искусственных сооружений на дорогах.
Вторая, экологическая причина состоит в том, что использование геосинтетических материалов благоприятно для окружающей среды. Уменьшается расход природных материалов, снижаются объемы подготовительных геотехнических работ. Кроме того, использование геосинтетики позволяет повысить долговечность конструкций земляного полотна и дорожных одежд, качество работ, уменьшить объемы переделок, а также повысить культуру производства дорожных работ.
Популярность данных материалов и технологий на постсоветских территориях обусловлена и континентальным характером климата ряда регионов с большим перепадом температур, и наличием территорий со сложными геологическими условиями, и самим состоянием дорог, большинство из которых было построено 40-60 лет назад и рассчитано на более низкие нагрузки и интенсивность движения.
Проблема повышения сдвигоустойчивости и трещиностойкости, а следовательно, долговечности асфальтобетонных покрытий является особенно актуальной при все возрастающей интенсивности движения и наметившейся тенденции роста осевых нагрузок на автомобильных дорогах и городских улицах. В составе сети автомобильных дорог подавляющая часть способна пропускать лишь относительно легкие автомобили с нагрузкой на ось не более 6 тонн. В то же время автомобильная промышленность развивает производство тяжелых машин с нагрузкой на ось до 10 тонн. В потоке движения нередко встречаются еще более тяжелые автомобили. Возросла и интенсивность транспортного потока, достигающая на некоторых участках 45-50 тысяч автомобилей в сутки при расчетной норме 6 тысяч единиц. В результате несущая способность дорожных одежд многих автомобильных дорог исчерпана. Отсюда необходимость в частых ремонтах. С другой стороны, применение геосеток из стеклоровинга для армирования асфальтобетона дает возможность снижать толщину последнего до 20 процентов.
Российская геосетка
Уфимское предприятие СТЕКЛОНиТ делает стеклянную геосетку ССНП, которая представляет собой сетку из двух слоев ровинга, скрепленных между собой прошивной нитью и пропитанную связующим составом для повышения прочности и адгезии к асфальтобетону. Механизм взаимодействия такой геосетки и асфальтобетонного слоя основан на поведении асфальтобетона под нагрузкой.
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. Однако такое основное качество асфальтобетона, как вязкопластичность при длительном статическом и многократном приложении нагрузки обуславливает низкую прочность на растяжение при изгибе и недостаточную распределяющую способность нагрузки от колес автотранспорта.
Вот что показали испытания образцов. Испытывались балочки, изготовленные из двухслойного асфальтобетона. Толщина верхнего слоя 3 сантиметра, нижнего 4,5 сантиметра. Часть балочек была армирована дорожной сеткой, расположенной между слоями асфальтобетона. Другая часть, контрольные балочки, осталась неармированной. Выяснилось, что армирование асфальтобетона сеткой ССНП незначительно увеличивает предельное усилие и относительную деформацию на изгиб. Однако было выявлено и то, 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 ССНП не уступают зарубежным аналогам и могут значительно повысить транспортно- эксплуатационные показатели покрытий, увеличить межремонтные сроки, а в целом высвободить материальные средства на другие виды работ и объекты. Такие стеклосетки применялись при прокладке дорог в Санкт-Петербурге, Москве, Астане, при реконструкции аэропортов в Нижневартовске и Ханты- Мансийске.
Геомембраны Huitex
Тайваньская компания Hui Kwang Chemical работает в химической отрасли с 1965 года. В 1999 году компания завершила строительство предприятия по производству геомембран. Это перспективный бизнес, и сегодня уже трудно представить себе строительство автодорог, тоннелей, искусственных водоемов без использования этого полимерного материала. Hui Kwang Chemical специализируется в разработке и изготовлении геомембран высокого качества Huitex, рассчитанных на сложные условия строительства и эксплуатации.
Компания предлагает геомембраны, легко выдерживающие износ как природного, так и техногенного характера, для использования в широкой гамме областей. Эти мембраны получаются в результате трехслойного коэкструдирования полиэтилена. Технологический процесс предусматривает непрерывный контроль качества на каждой из стадий, начиная с входного контроля качества поставляемого сырья (полиэтиленовой смолы). Оборудование компании позволяет производить рулонный мембранный материал шириной 700 миллиметров и толщиной от 0,5 до 2,5 миллиметра.
Изделия серии Huitex(R)-HD изготавливаются из полиэтилена высокой плотности. Данная серия объединяет изделия высокой геометрической стабильности, плотности и стойкости к воздействию весьма обширного набора химикатов. Эти мембраны могут без всякого для них ущерба эксплуатироваться в открытом виде, так как они не боятся и воздействия ультрафиолетовых лучей.
Серия Huitex(R)-VF включает очень гибкие мембраны. Это изделия, изготавливаемые из трех слоев полиэтилена низкой плотности. Они нужны там, где при возведении емкостных сооружений необходима повышенная конструктивная гибкость, исключающая трещинообразование. Мембраны химически стойки и не боятся проколов. Шовные стыковые соединения полос материала могут осуществляться с помощью экструзионной сварки, горячего воздуха либо горячей клиновой сварки. В основном такие мембраны используются там, где ожидается долговременная гидростатическая и химическая нагрузка на стационарные резервуары.
Для изготовления изделий серии Huitex(R)-HX используется наиболее высококачественное из поставляемого компании полиэтиленового сырья. Это изделия различной толщины, от 1,0 до 2,5 миллиметров, с одной либо обеими текстурированными поверхностями. Текстурирование, иначе называемое рифлением, позволяет контролировать постоянство сил трения, развиваемых между грунтом и полиэтиленом при укреплении насыпей. В противном случае при определенной крутизне откосов грунт начинает скользить по полиэтилену, создавая дополнительные нагрузки на материал и швы.
Наиболее распространенным методом сварки геомембран Huitex является горячая клиновая сварка. Укладываемые внахлестку края полос плавятся с помощью раскаленного клина и далее сдавливаются путем прокатывания обжимающими роликами. Это обеспечивает надежное соединение. В результате двухрядного плавления полиэтилена между рядами шва образуется воздушный канал, который используется для контроля качества шва. Воздух, находящийся в шве под давлением, позволяет фиксировать каждый непроваренный миллиметр. Шов требуемого качества получается при ширине перехлеста краев полосы Huitex от 75 до 100 миллиметров.
Удерживать величину температуры сварки в нормативных пределах позволяет наблюдение за объемом выдавливаемого из шва расплавленного полиэтилена. Слишком большое его количество свидетельствует о необходимости снижения температуры сварки. На поверхности свариваемого полиэтилена всегда должны быть видны следы обжимающих роликов. Качество клиновой сварки полиэтилена всегда будет высоким при условии соблюдения оптимальных температуры, скорости прокатывания и давления роликов. Края шва должны быть чистыми, а ширина его все время одинаковой.
Экструзионная сварка обычно используется для ремонтных работ и выполнения деталей. Края полиэтиленовых полос также укладываются внахлестку, но кромка верхней, лежащая на нижней, должна иметь скос. При толщине полосы 1,5 миллиметра угол скоса должен составлять 45 градусов. Данный шов заливается экструдатом, образующимся при расплавлении сварного полиэтиленового шнура диаметром 4 либо 5 миллиметров.
Использование для разогрева стыкуемых краев горячего воздуха гарантирует наличие требуемых параметров соединения. Свариваемые края предварительно очищаются, после чего приводятся в шероховатое состояние абразивным средством или инструментом, что способствует удалению не только грязи, но и окисной пленки. Глубина зачистки не должна превышать 10 процентов толщины полосы.
Сергей ЗОЛОТОВ
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 03 за 2009 год в рубрике дороги
