Геосинтетические материалы в дорожном строительстве
Геосинтетические материалы — класс полимерных строительных материалов — в дорожном строительстве выполняют функции армирования, разделения и дренирования. Применение современных геосинтетических материалов и разработка на их основе прогрессивных технических решений, что стало возможным в последнее десятилетие, позволили существенно повысить эффективность дорожного строительства и долговечность дорожных конструкций без увеличения их материалоемкости, трудо- и энергозатрат.
Содержание
Преимущества применения геосинтетических материалов:
- низкая чувствительность к присутствующим в грунте в агрессивным веществам,
- простота в укладке,
- более низкая стоимость сооружений,
- возможность использовать местный грунт, избегая замены его грунтом с более высокими физико-механическими характеристиками.
Заказать геотекстиль Получить бесплатную консультацию специалиста 8-800-555-66-53
Геосинтетические материалы, производимые в мире, подразделяются на несколько классов:
- геотекстили (нетканые и тканые);
- геосетки и георешётки;
- геомембраны;
- геокомпозитные материалы.
Для производства геосинтетиков используют различные виды полимеров: полиэстер (полиэфир), полиамид, полипропилен, полиэтилен и др. Выбор конкретного вида полимера, а также способ изготовления материала зависят от назначения геосинтетических материалов и выполняемой ими функции (армирования, разделения или дренирования).
Разделительные и дренирующие прослойки
Разделительная прослойка препятствует взаимопроникновению материалов различного гранулометрического состава, обеспечивая стабильность свойств дисперсных материалов, повышая качество и культуру работ.
Основные требования к материалу для успешного выполнения им функции разделения:
- прочность при растяжении,
- относительное удлинение,
- прочность при продавливании и — сопротивляемость местным повреждениям (что обеспечивает сохранность материала в процессе производства работ).
Дополнительные требования к прослойкам:
- поверхностная плотность,
- толщина,
- водопроницамость перпендикулярно и в плоскости прослойки,
- фильтрующая способность (эффективная пористость) и др.
Дренирующая прослойка ускоряет отвод воды из дорожной конструкции, выполняя, например, совместно с дисперсным дренирующим материалом (песком) роль пластового дренажа.
Основные требования к материалу для выполнения функции дренажа:
- водопроницаемость (коэффициент фильтрации Кф, м/сут) в плоскости прослойки и перпендикулярно полотну,
- фильтрационная способность (О90 — эффективная пористость),
- поверхностная плотность и толщина.
В качестве разделительной и дренирующей прослойки применяются материалы, обладающие следующими характеристиками:
- прочность на разрыв от 3–4 кН/м,
- относительное удлинение при разрыве до 100–120%,
- прочность при продавливании — не менее 500 Н,
- коэффициент фильтрации не менее 20 м/сут (для геотекстилей).
- эффективная пористость (характеризуется размером пор нетканого геотекстиля) — как правило, О90 < d90 (размер частиц грунта, полный остаток которых составляет 90%).
Наиболее широко (до 50% от общего объема) применяются нетканые геотекстили, свойства которых зависят от способа упрочнения холста: механического, термического или химического.
Армирующие прослойки
При армирования зернистых оснований и грунта армирующий эффект обеспечивается за счет обратного прогиба геосетки вне зоны действия нагрузки. Кроме того, на границе раздела двух дисперсных материалов, например, щебня и песка, достигается повышенное сцепление с нижележащим слоем за счет образования пограничного слоя из щебенок, защемленных в ячейках геосетки, что увеличивает сопротивляемость несвязных слоев дорожной одежды сдвиговым напряжениям.
Назначение геосинтетиков в конструкциях на слабом основании — повышение несущей способности слабого грунта.
Конструкции на слабом основании подразделяются на два типа:
- «плавающие» насыпи, дающие осадку, устойчивость которых обеспечивается путем армирования слабого основания геосинтетическими материалами;
- безосадочные насыпи, устойчивость которых обеспечивается глубинным армированием путем использования дискретных элементов в виде свай из различных материалов, а локализация возможной осадки между ними — гибким армогрунтовым ростверком с использованием геосинтетических материалов.
В армогрунтовых стенках устойчивость откоса насыпи обеспечивается совместной работой геосинтетической прослойки и грунта. Армирующая прослойка воспринимает часть растягивающих напряжений, стремящихся вызвать оползание откоса. Применение армогрунтовых стенок позволяет увеличить угол наклона откоса насыпи к горизонту до 70–90 0С, что очень актуально в стесненных условиях, когда ограничена ширина полосы отвода.
Основные требования к армирующим прослойкам:
- прочность при растяжении, относительное удлинение при разрыве,
- прочность при относительном удлинении 5%,
- сопротивляемость местным повреждениям,
- модуль деформации при одноосном растяжении,
- размер ячеек (для геосеток).
Дополнительные требования:
- прирост деформации при строительстве и эксплуатации (в зависимости от требований к сооружению),
- длительная (долговременная) прочность.
Одним из ключевых вопросов при выборе типа геосинтетического материала для конструкций, где он воспринимает статическую нагрузку (от веса вышележащих слоев насыпи), является его склонность к ползучести. Исследованиями установлено, что фактор ползучести полиэстера в 2–2,5 раза меньше, чем полипропилена, то есть длительная прочность геосинтетического материала, изготовленного из полиэстера, как минимум в 2 раза выше, чем аналогичного материала из полипропилена или полиэтилена.
В качестве армирующих прослоек могут применяться материалы, имеющие прочность не менее 20 кН/м, относительное удлинение при разрыве не более 10–15%, модуль деформации не менее 100 кН/м. Размер ячеек должен быть не менее 0,5 Дmax (где Дmax — максимальный диаметр частиц дисперсного грунта).
Долговечность армогрунтовых стенок и конструкций на свайном основании обеспечивается только при применении материалов, обладающих минимальной, не более 0,5–1,0%, склонностью к ползучести в течение всего срока службы сооружения, то есть изготовленных из высокомодульного полиэстера.
Рекомендуемые материалы:
- геосетка (тканая, вязаная и тянутая),
- тканый геотекстиль (геоткань),
- объемные георешетки.
Тканые геосинтетические материалы имеют упорядоченную структуру в виде двух различным способом взаимно переплетенных систем, что обеспечивает высокую прочность при малых относительных удлинениях при разрыве (не более 15–20%).
Геосетки (георешетки) — плоские структуры, состоящие из регулярно расположенных открытых ячеек размером более 10 мм и имеют неподвижные узловые точки, благодаря которым достигается лучшее распределение нагрузки между продольными и поперечными элементами. Как правило, у геосеток есть скрепленные узлы (склеенные, связанные и т. д.), у георешеток — монолитные узлы.
Смотрите также:
- Этапы установления георешетки
- Геокаркас для фиксации подушки дороги
- Георешетка для укрепления склонов
- Современная стеклосетка
- Укладка и монтаж георешетки
Комментарии
Добавить комментарий