4. ОСНОВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
4.1. Геосинтетические материалы
4.1.1. Типы геосинтетических материалов
Геосинтетические материалы включают различные виды материалов на основе ткани, каучука, резины, пластмассы, полимерных мембран, битума и бентонитовых смесей, применяемых в различных областях промышленности.
У всех геосинтетических материалов есть общие свойства:
–это искусственные материалы заводского изготовления;
–на предприятиях они выпускаются в рулонах (шириной от 1 до 7,5 м), а иногда панелях;
–они используются в строительстве при выполнении геотехнических работ (автомобильные и железные дороги, подпорные стенки, армированные насыпи, дренажные конструкции, туннели, дамбы, резервуары, каналы, хранилища отходов и т.п.).
В основном геосинтетические материалы изготовляют из полимеров, к которым относят следующие:
PE: полиэтилен; РР: полипропилен; РЕТ: полиэстер;
PVC: поливинилхлорид; РА: полиамид;
ЕРDM: этиленовый мономер диена пропилена. Дальнейшие обозначения, сокращения и символы приве-
дены в [1.1.14, 1.2.2].
Эти полимеры могут также использоваться как основные компоненты, для получения новых соединений, например, таких как FPO – термопластичный гибкий полиолефин.
Для обозначения того или иного геосинтетического материала, с учетом его области применения в геотехническом строительстве, согласно предложению Международного геосинтетического общества (IGS) , используются следующие символы и определения:
12
GT: геотекстиль;
GG: георешетки;
BT: биотекстиль и биомат; GA: геомат;
GL: геоячейки;
GN: геосетки;
GCD: геосинтетические материалы для дренажа;
GCL: глиногеосинтетические (геобентонитовые) полотна; GM: геомембрана;
GMS: синтетическая геомембрана; GMB: битумная геомембрана; GS: геоленты;
GC: геоконтейнеры.
4.1.1.1. Геотекстиль (GT)
Весь подкласс геотекстилей подразделяется на две большие группы – нетканые и тканые геотекстильные материалы.
Нетканый геотекстильный материал представляет собой плоскую структуру, состоящую из синтетических волокон, скрепленных между собой механическим (иглопробивка), химическим или тепловым (горячее прессование) методом. В зависимости от длины волокон нетканый геосинтетический материал может иметь непрерывную нить или короткое волокно в виде «петли». Нетканый геотекстильный материал исторически был первым типом геосинтетических материалов, выпускавшихся текстильной промышленностью, который широко использовался и продолжает использоваться во всем мире на различных геотехнических работах.
Тканый геотекстильный материал – плоские и системные структуры, сотканные из нескольких рядов синтетических элементов (ленты, волокна, нити): пряди деформации (параллельные направлению изготовления), и пряди утка (перпендикулярные прядям деформации), которые позволяют получать системные, малоразмерные переплетения.
13
В зависимости от сечения волокна и типа ткани получают структуры тканого геотекстиля в виде моноволокна (рис. 4.1, а), в виде тканого геотекстиля – «плоские ленты» (рис. 4.1, б) или геотекстильный материал типа DOS – направленно ориентированные структуры (рис. 4.1, в), то есть систему, состоящую из прядей деформации с прядями утка, как показано на рисунках.
а б в
Рис. 4.1. Структуры тканого геотекстиля: а – структура в виде моноволокна; б – структура «плоские ленты»; в – структура типа DOS
4.1.1.2. Георешетки (GG)
Георешетки изготавливаются в заводских условиях экструзионным, ткацким либо сварным методом. Они используются, прежде всего, для армирования грунтовых оснований с целью их укрепления, учитывая их особое строение, когда зажатый между ячейками георешетки грунт не может перемещаться от действующих нагрузок, и все растягивающие напряжения передаются на георешетку.
Экструзионные георешетки – плоские полимерные струк-
туры (обычно используется полиэтилен высокой плотности или полипропилен), которые первоначально экструдируются из полимера, а затем вытягиваются в одном или двух направлениях, в зависимости от заданных параметров. На рис. 4.2, а показана моноориентированная георешетка для восприятия растягивающих усилий в продольномнаправлении в пределах от 60 до 200 кН/м.
Аналогичным образом могут быть получены и биориентированные (в двух направлениях) решетки, у которых, как правило, задаются меньшие значения предельных растягивающих напряжений (20–40 кН/м), но одинаковые в двух направлениях.
14
Георешетки тканого типа – плоские структуры в виде сетки, выполненные из высокопрочных синтетических волокон (как правило, применяется полиэстер), покрытых защитным слоем из синтетического материала и обеспечивающих требуемое расчетное сопротивление растягивающим нагрузкам (рис. 4.2, б).
а б
Рис. 4.2. Типы георешеток: а – моноориентированная экструзионная георешетка; б – георешетка тканого типа
Сварные георешетки – плоские структуры, где два или более рядов волокон или других синтетических элементов равномерно свариваются между собой через заданные равные промежутки в местах пересечений. Как правило, такие георешетки изготовляются из полиэстера высокой плотности, обработанного для придания прочности полиэтиленом с сопротивлением растяжению в двух направлениях от 15 до 1350 кН/м. Также данный тип решеток, в зависимости от проектного назначения, может изготавливаться по схеме моноориентированных или биориентированные решеток.
Необходимо также отметить, что все типы георешеток могут использоваться в комбинации с геотекстилем или геомембранами для выполнения, помимо функций усиления грунтовых оснований, функции дренажных или водозащитных элементов.
4.1.1.3. Биотекстили и биоматы (BT)
Биотекстили представляют собой плоскую структуру и выполняются из природных материалов (джут, волокно кокосовой пальмы, солома) методом плетения (рис. 4.3).
15