Рулонные полимеры в обустройстве территорий
Термин «геосинтетики» появился в 1950-е годы. Этим термином описывают ряд синтетических материалов, используемых для решения инженерных проблем в природоохранном обустройстве территорий, для защиты от подтопления, устройства вертикального дренажа, укрепления склонов, армирования откосов. Сегодня такие материалы находят широкое применение при строительстве автомобильных и железных дорог, аэродромов, бассейнов, набережных, дамб и плотин, полигонов твердых бытовых отходов, резервуаров для воды или химикатов, гидроизоляции сооружений.
Виды геосинтетиков
Геотекстили
Очень большую группу геосинтетиков составляют геотекстили, водопроницаемые синтетические текстильные материалы, созданные путем механического или термического закрепления синтетических волокон. Геотекстили бывают нетканые, тканые и вязаные. Тканые геотекстили позволяют создавать замкнутые объемные конструкции, геотубы, геоконтейнеры, основное предназначение которых состоит в берегоукреплении и строительстве дамб. Нетканые геотекстили используются в качестве разделяющих прослоек или фильтров.
Такой геотекстиль представляет собой нетканый материал из бесконечных волокон, что обеспечивает его высокие физико-механические свойства. Благодаря оптимальному сочетанию своих характеристик геотекстиль, кроме традиционных применений в дорожных, дренажных и противоэрозионных конструкциях, широко используется при строительстве кровель, фундаментов, дренажей, а также в землеустройстве. При этом реализуются такие основные функции геотекстилей, как разделение, фильтрация, дренаж, армирование.
В настоящее время в строительстве активно применяются нетканые геотекстильные полотна различных параметров и свойств. Характеристики этих материалов обуславливают обширную сферу их применения в различных видах строительства.
Функция геотекстиля в отношении разделения слоев состоит в том, что он предотвращает взаимопроникновение нижнего и верхнего слоев, основания и насыпного материала, при этом сохраняется первоначальная толщина верхнего слоя. Что же касается фильтрации, то геотекстиль благодаря своей структуре исключает внедрение частиц грунта в поры полотна и предотвращает засорение, не заиливается. Дренаж с использованием геотекстиля состоит в том, что геотекстиль ускоряет отвод воды в плоскости полотна, улучшает работоспособность дренирующих слоев.
В число полезных свойств геотекстиля входят большие удлинения при разрыве, в зависимости от типа они могут достигать 120 процентов, высокая сопротивляемость как разрыву, так и прокалыванию, что особенно ценно при укладке, устойчивость к ультрафиолетовому излучению. Геотекстиль не образует побочных продуктов, это экологически чистый материал. Он устойчив к агрессивной грунтовой среде, природным почвенным щелочам, кислотам, пресной и соленой воде. Не подвержен воздействию бактерий, грибков, не употребляется в пищу крысами и термитами.
Георешетки
Георешетки или геосетки представляют собой плоские водопроницаемые синтетические структуры, в которых элементы, образующие сетку, скреплены узлами, переплетены, отлиты или спрессованы. Применяются в основном для обеспечения устойчивости и армирования откосов при строительстве дорог, аэродромов и полигонов твердых бытовых отходов, а также для создания устойчивого растительного покрова на них с целью предотвращения эрозионных процессов. Нужно сказать, что бывают и объемные георешетки с трехмерной сотовой структурой.
Георешетки широко используется в гражданском строительстве во всем мире. Производятся на основе высокопрочного полиэтилена и полипропилена. Принцип действия состоит в сцеплении зернистого материала с ячейками решетки. Это заклинивание позволяет решетке оказывать сопротивление горизонтальному сдвигу насыпи, тем самым мобилизовать несущую способность мягкого грунта. Георешетки применяются в качестве армирующего материала при строительстве автомобильных и железных дорог на рыхлых неоднородных грунтах, в местах стоянок, на посадочных площадках, а также для армирования устоев мостов, склонов и земляных дамб.
Применение георешеток является способом армирования грунта и ведет к образованию на его поверхности плиты, толщиной соответствующей высоте георешетки. Передача нагрузок, вызываемых движением автотранспорта, на лежащие под основой плиты слои почвы происходит следующим образом. Напряжение, передаваемое от колес транспорта, ведет к повышению вертикального напряжения в грунте, который заполняет ячейку георешетки, в результате чего повышается давление на шероховатые стенки ячейки. Эластичная лента георешетки принимает на себя часть этих сил, а оставшаяся нагрузка передается на соседние ячейки. Ячейки, связанные между собой в пространственной структуре георешетки, со временем распределяют нагрузку на большие поверхности грунта, в результате снижается величина вертикального напряжения. Это имеет огромное значение для слабого грунта, который после укрепления может быть использован для строительства. Взаимное блокирование ячеек практически не позволяет ячейкам сдвигаться и ограничивает неравномерное оседание георешетки.
Георешетки предохраняют откосы и склоны от разрушения. Использование георешеток даже на очень крутых склонах, а также наполнение их проницаемыми материалами увеличивает устойчивость склонов к поверхностной эрозии, а соответствующий уровень влажности внутри ячеек решетки обеспечивает рост растительности, что эстетизирует выполненные земляные работы.
Георешетка с наполнением из щебня обеспечивает горизонтальную устойчивость подушки дорожного покрытия. Обеспечивается фиксация щебня под покрытием от горизонтального расползания. Применение георешетки дает возможность использовать щебень различных пород.
Дело в том, что при проектировании конструкций дорожных покрытий должны выполняться требования грузоподъемности почвы. Укрепление почвы происходит путем замены земляного покрытия. Вместо почвы с низкой грузоподъемностью используется почва с более высокой грузоподъемностью. В результате возрастает стоимость строительства.
Одним из способов укрепления почвы является использование георешетки и ее заполнение земляным материалом. Толщина такой конструкции может быть на 50 процентов меньше, чем толщина стандартной замены, что позволяет избежать дорогостоящей замены грунта.
Георешетка предохраняет от разрушения склоны каналов, обеспечивает прочность и стойкость, предохраняя данные объекты от эрозии. Дополнительным преимуществом является дренаж местности вдоль каналов. Использование георешетки значительно снижает потери, связанные с обвалами, оползнями и деформацией склонов. Применение георешеток дает возможность озеленять берега водоемов, защитив их от размывания. В случае строительства водотоков применение георешеток позволяет сэкономить на количестве наполнителя основы водотока и создает практически идеальную поверхность для укладки водоупорной прослойки.
В железнодорожном строительстве серьезной проблемой являются склоны и насыпи, по которым проложены рельсы. Под большим давлением слои передвигаются и деформируются, в результате деформируются рельсы и приходится надолго закрывать железнодорожное движение на соответствующих участках. Используя георешетку, можно за короткое время, что очень важно в организации транспортного движения, провести комплексный ремонт нужного участка дороги.
Наконец, георешетка удобна при возведении подпорных стен различной высоты и с любым углом заложения. В этом случае ячейки георешетки заполняются щебнем или песком с послойным уплотнением.
Геомембраны и геокомпозиты
Геомембраны представляют собой водонепроницаемые синтетические полотна, производимые на основе полиэтилена с добавлением стабилизаторов и красителей. Для соединения полотен на объектах обустройства используется сварка. Основное применение геомембраны находят в качестве гидроизоляционного материала как противофильтрационная защита резервуаров, ферм, автостоянок, автодорог, накопителей твердых бытовых отходов и сточных вод, как защита сооружений от коррозии и подтопления. Наконец, геокомпозиты сочетают в себе в той или иной комбинации свойства трех предыдущих трех видов геосинтетиков.
Преимущества геосинтетиков
Геосинтетики пригодны для работы в тех условиях, где требуется не только значительная прочность, но и долговечность, которая присуща им изначально как полимерам, в отличие, например, от металлических конструкций, имеющих довольно ограниченный срок службы. Они экономичны, ведь практически в любом случае использование геосинтетиков сокращает объемы земляных работ и использование привозных материалов. Универсальность же геосинтетиков состоит в том, что в некоторых случаях только они могут обеспечить единственно возможное решение той или иной инженерной проблемы. Наконец, экологический фактор состоит в том, что геосинтетики способствуют снижению промышленного влияния на окружающую среду и сокращают использование природных ресурсов в промышленном и гражданском строительстве.
Недостатки геосинтетиков
Нужно сказать, что у отдельных экспертов существуют определенные, хотя и малообоснованные сомнения относительно долговечности геосинтетиков. Кроме того, геомембраны могут остановить не только проникновение воды на объект, но и испарение из него.
В отличие от грунта или камня, геосинтетики требуют особых условий хранения и бережного обращения с ними, поскольку даже небольшое повреждение поверхности материала может существенно ухудшить его эксплуатационные характеристики. Некоторые синтетические материалы весьма восприимчивы к химическому воздействию, а также разрушаются под воздействием ультрафиолетового излучения и органических растворителей. Наконец, на сегодня практически не изучена проблема поведения геосинтетиков в условиях динамических потоков.
Игорь ПРИВАЛОВ
Виды геосинтетиков
Геотекстили
Такой геотекстиль представляет собой нетканый материал из бесконечных волокон, что обеспечивает его высокие физико-механические свойства. Благодаря оптимальному сочетанию своих характеристик геотекстиль, кроме традиционных применений в дорожных, дренажных и противоэрозионных конструкциях, широко используется при строительстве кровель, фундаментов, дренажей, а также в землеустройстве. При этом реализуются такие основные функции геотекстилей, как разделение, фильтрация, дренаж, армирование.
В настоящее время в строительстве активно применяются нетканые геотекстильные полотна различных параметров и свойств. Характеристики этих материалов обуславливают обширную сферу их применения в различных видах строительства.
Функция геотекстиля в отношении разделения слоев состоит в том, что он предотвращает взаимопроникновение нижнего и верхнего слоев, основания и насыпного материала, при этом сохраняется первоначальная толщина верхнего слоя. Что же касается фильтрации, то геотекстиль благодаря своей структуре исключает внедрение частиц грунта в поры полотна и предотвращает засорение, не заиливается. Дренаж с использованием геотекстиля состоит в том, что геотекстиль ускоряет отвод воды в плоскости полотна, улучшает работоспособность дренирующих слоев.
В число полезных свойств геотекстиля входят большие удлинения при разрыве, в зависимости от типа они могут достигать 120 процентов, высокая сопротивляемость как разрыву, так и прокалыванию, что особенно ценно при укладке, устойчивость к ультрафиолетовому излучению. Геотекстиль не образует побочных продуктов, это экологически чистый материал. Он устойчив к агрессивной грунтовой среде, природным почвенным щелочам, кислотам, пресной и соленой воде. Не подвержен воздействию бактерий, грибков, не употребляется в пищу крысами и термитами.
Георешетки
Георешетки широко используется в гражданском строительстве во всем мире. Производятся на основе высокопрочного полиэтилена и полипропилена. Принцип действия состоит в сцеплении зернистого материала с ячейками решетки. Это заклинивание позволяет решетке оказывать сопротивление горизонтальному сдвигу насыпи, тем самым мобилизовать несущую способность мягкого грунта. Георешетки применяются в качестве армирующего материала при строительстве автомобильных и железных дорог на рыхлых неоднородных грунтах, в местах стоянок, на посадочных площадках, а также для армирования устоев мостов, склонов и земляных дамб.
Применение георешеток является способом армирования грунта и ведет к образованию на его поверхности плиты, толщиной соответствующей высоте георешетки. Передача нагрузок, вызываемых движением автотранспорта, на лежащие под основой плиты слои почвы происходит следующим образом. Напряжение, передаваемое от колес транспорта, ведет к повышению вертикального напряжения в грунте, который заполняет ячейку георешетки, в результате чего повышается давление на шероховатые стенки ячейки. Эластичная лента георешетки принимает на себя часть этих сил, а оставшаяся нагрузка передается на соседние ячейки. Ячейки, связанные между собой в пространственной структуре георешетки, со временем распределяют нагрузку на большие поверхности грунта, в результате снижается величина вертикального напряжения. Это имеет огромное значение для слабого грунта, который после укрепления может быть использован для строительства. Взаимное блокирование ячеек практически не позволяет ячейкам сдвигаться и ограничивает неравномерное оседание георешетки.
Георешетки предохраняют откосы и склоны от разрушения. Использование георешеток даже на очень крутых склонах, а также наполнение их проницаемыми материалами увеличивает устойчивость склонов к поверхностной эрозии, а соответствующий уровень влажности внутри ячеек решетки обеспечивает рост растительности, что эстетизирует выполненные земляные работы.
Георешетка с наполнением из щебня обеспечивает горизонтальную устойчивость подушки дорожного покрытия. Обеспечивается фиксация щебня под покрытием от горизонтального расползания. Применение георешетки дает возможность использовать щебень различных пород.
Дело в том, что при проектировании конструкций дорожных покрытий должны выполняться требования грузоподъемности почвы. Укрепление почвы происходит путем замены земляного покрытия. Вместо почвы с низкой грузоподъемностью используется почва с более высокой грузоподъемностью. В результате возрастает стоимость строительства.
Одним из способов укрепления почвы является использование георешетки и ее заполнение земляным материалом. Толщина такой конструкции может быть на 50 процентов меньше, чем толщина стандартной замены, что позволяет избежать дорогостоящей замены грунта.
Георешетка предохраняет от разрушения склоны каналов, обеспечивает прочность и стойкость, предохраняя данные объекты от эрозии. Дополнительным преимуществом является дренаж местности вдоль каналов. Использование георешетки значительно снижает потери, связанные с обвалами, оползнями и деформацией склонов. Применение георешеток дает возможность озеленять берега водоемов, защитив их от размывания. В случае строительства водотоков применение георешеток позволяет сэкономить на количестве наполнителя основы водотока и создает практически идеальную поверхность для укладки водоупорной прослойки.
В железнодорожном строительстве серьезной проблемой являются склоны и насыпи, по которым проложены рельсы. Под большим давлением слои передвигаются и деформируются, в результате деформируются рельсы и приходится надолго закрывать железнодорожное движение на соответствующих участках. Используя георешетку, можно за короткое время, что очень важно в организации транспортного движения, провести комплексный ремонт нужного участка дороги.
Наконец, георешетка удобна при возведении подпорных стен различной высоты и с любым углом заложения. В этом случае ячейки георешетки заполняются щебнем или песком с послойным уплотнением.
Геомембраны и геокомпозиты
Преимущества геосинтетиков
Геосинтетики пригодны для работы в тех условиях, где требуется не только значительная прочность, но и долговечность, которая присуща им изначально как полимерам, в отличие, например, от металлических конструкций, имеющих довольно ограниченный срок службы. Они экономичны, ведь практически в любом случае использование геосинтетиков сокращает объемы земляных работ и использование привозных материалов. Универсальность же геосинтетиков состоит в том, что в некоторых случаях только они могут обеспечить единственно возможное решение той или иной инженерной проблемы. Наконец, экологический фактор состоит в том, что геосинтетики способствуют снижению промышленного влияния на окружающую среду и сокращают использование природных ресурсов в промышленном и гражданском строительстве.
Недостатки геосинтетиков
Нужно сказать, что у отдельных экспертов существуют определенные, хотя и малообоснованные сомнения относительно долговечности геосинтетиков. Кроме того, геомембраны могут остановить не только проникновение воды на объект, но и испарение из него.
В отличие от грунта или камня, геосинтетики требуют особых условий хранения и бережного обращения с ними, поскольку даже небольшое повреждение поверхности материала может существенно ухудшить его эксплуатационные характеристики. Некоторые синтетические материалы весьма восприимчивы к химическому воздействию, а также разрушаются под воздействием ультрафиолетового излучения и органических растворителей. Наконец, на сегодня практически не изучена проблема поведения геосинтетиков в условиях динамических потоков.
Игорь ПРИВАЛОВ
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 08 за 2009 год в рубрике мат. и тех.
