Геосинтетические и конструкционные строительные материалы

При строительстве транспортных магистралей, зданий, аэродромов, гидротехнических сооружений очень часто (особенно при производстве работ на слабых грунтах) приходится решать вопросы повышения несущей способности грунта, создания дренажных систем, укрепления оснований и склонов сооружений. Одним из решений данных вопросов, и как показывает мировая практика, часто единственным и экономически целесообразным, является использование геосинтетических и конструкционных материалов.

Конструкционные материалы — изделия из металлической сетки, выполненные чаще всего в виде параллелепипедов или цилиндров, которые совместно с естественными наполнителями (щебень, гравий, грунт и т.п.) выполняют функции армирования оснований сооружений, укрепления склонов и т.п.

Геосинтетические материалы — класс полимерных строительных материалов, которые сами или в составе конструкций на грунтах могут выполнять функции армирования, фильтрации, разделения и дренирования.

По своему функциональному назначению геосинтетики могут быть разделены на две большие группы:

геотекстили — тканые и нетканые материалы, решетки и сетки;

геомембраны — изолирующие покрытия, выполненные из полиэтилена высокой (HDPE) или низкой (LDPE) плотности и бетонитовые маты.

Благодаря своим физико-механическим характеристикам (высокой прочности на растяжение и разрыв, низкой ползучести, химической и биологической устойчивости) геосинтетические и конструкционные материалы находят широкое применение в следующих областях промышленного, военного и гражданского строительства:

сооружение дорог (в т.ч. железных), аэродромов, дамб, насыпей и волнорезов на слабых грунтах;

ремонт (укрепление) существующих асфальтобетонных покрытий;

строительство резервуаров и отстойников промышленных и сельскохозяйственных отходов, АЗС, хранилищ газа и нефтепродуктов;

защита берегов и русел рек от размыва и эрозии и формирование ландшафта;

осушение земель и строительство дренажных систем.

Большой зарубежный опыт использования таких материалов показывает, что, например, их применение в дорожном строительстве позволяет в среднем в два раза сократить расходы на строительство и эксплуатацию сооружений и в три-четыре раза увеличить срок службы дорожного покрытия.

Фирма «АРЕАН», являясь представителем ведущих фирм-производителей на эксклюзивных правах, предлагает на российском рынке широкую номенклатуру геосинтетиков, конструктивных и сопутствующих им материалов, краткое описание которых и области применения приведены ниже.

ГЕОМЕМБРАНЫ

1. РАНИПЛАС (RANIPLUS) и ГЕОСИЛ (GEOSEAL) — геомембраны толщиной 0,3-5,0мм, выполненные из полиэтилена высокой плотности. Поставляются как с гладкой, так и с рифленой поверхностью. Препятствуют проникновению промышленных отходов в окружающий грунт. Применяются при строительстве резервуаров промышленных отходов, свалок, нефтехранилищ, АЗС (см. рис.3). Могут быть использованы при сооружении резервуаров питьевой воды и для гидроизоляции туннелей. Повышают экологическую безопасность промышленных объектов.

2. ГЕОЛОК (GEOLOCK) - водонепроницаемая стенка толщиной 2,0 мм, изготовленная из полиэтилена высокой плотности. Стенка состоит из отдельных элементов и легко устанавливается в грунт на глубину до 40 метров. Применяется для изолирования загрязненного грунта.

3. КЛЕЙМАКС (CLAYMAX) и НАБЕНТО (NABENTO) - единственные в своем роде геокомпозитные маты, которые совмещают долговечность полипропиленовой ткани и непроницаемость инертного материала натрия бентонита. Выполнены в виде двухслойной конструкции из полипропиленовой ткани, между слоями которой расположен натрий бентонит. Практически не пропускают воду, щелочи и различные нефтепродукты. Применяются при изоляции свалок, отстойников и других промышленных объектов аналогичного назначения.

4. ГЕОФЛЕКС (GEOFLEX) - винипластовая стенка, предназначенная для укрепления берегов и изоляции свалок. Применяется при сооружении лодочных причалов, а также для укрепления стенок неглубоких траншей или берегов водоемов.

ГЕОТЕКСТИЛИ.

1. ТАЙПАР (TYPAR) - нетканый материал из полипропилена, обладающий высокой прочностью на растяжение и хорошей водопроницаемостью под давлением, что позволяет использовать его в качестве армирующей, фильтрующей, разделяющей или дренирующей прослойки. В настоящее время выпускается девятьтипов материала, отличающихся друг от друга физико-механическими характеристиками.

Характеристики материала:

вес - 68... 350 г/м2;

толщина — 0,36... 0,90 мм;

прочность на раздир — 3,3... 24,5 кН/м;

водопроницаемость при давлении 2 кПа- 23,3... 216м/сут.

Применяется при строительстве автомобильных дорог, аэродромов, подземных трубопроводов, дренажных систем, кровли и укреплении откосов. Особенно экономичен при строительстве временных и постоянных дорог на слабых грунтах, обеспечивая экономию песка на 20-30% (см. рис. 1 и 2).

1. Варианты построения дренажной системы

• без геотекстиля Тайпар (слева)

• с геотекстилем Тайпар (справа)

2. Конструкция дорожной одежды на слабом грунте

• без геотекстиля Тайпар (слева)

• с геотекстилем Тайпар (справа)

2. СТАБИЛЕНКА (STABILENKA) - полиэфирная ткань, обладающая, благодаря специальной технологии, высоким начальным модулем упругости и хорошими фильтрующими свойствами. Геотекстиль выпускается девяти типов с различной прочностью на раздир, толщиной волокон и типом плетения.

Характеристики материала:

вес-365... 1960 г/м2;

прочность на раздир в продольном направлении — 150... 1000 кН/м;

прочность на раздир в поперечном направлении — 45... 100 кН/м;

водопроницаемость при водном столбе в 100 мм-2.. 25 л/см2.

Применяется для укрепления откосов и слабых грунтов, служащих основанием для строительства дорог, аэродромов, дамб, волнорезов. Может быть использована в качестве армирующей прослойки под изолирующими слоями свалок промышленных и бытовых отходов.

3. ФОРТРАК (FORTRAC) - решетка из полиэстера, обладающая высокой прочностью на растяжение. Для защиты от воздействия УФ облучения решетка покрыта слоем поливинилхлорида. Георешетки изготавливаются пяти стандартных типов с различной прочностью и размером ячеек.

Характеристики материала:

вес-210... 560 г/м2;

номинальный размер ячейки — 10х10 или 20х20 мм;

прочность на раздир в продольном направлении — 35... 110 кН/м;

прочность на раздир в поперечном направлении — 20... 30 кН/м.

Георешетки обладают низкой ползучестью, обеспечивая заданные прочностные характеристики в течение длительного времени.

Применяется при строительстве дорог на слабых грунтах. Максимальный срок эксплуатации сооружений, использующих георешетки Фортрак может доходить до 120 лет.

4. КОМТРАК (COMTRAC) - ткань, изготовленная из полиэстера по оригинальной технологии, вследствие чего она обладает свойством быстрого восприятия растягивающих усилий при низких значениях относительного удлинения. Ткань имеет высокую прочность на растяжение в продольном и поперечном направлениях.

Комтрак выпускается как в виде сетки, так и в виде композиционного материала, в котором сетка соединена с иглопробивным нетканым материалом. Использование нетканого материала позволяет получить дополнительные функции разделения и фильтрации.

Характеристики материла:

вес - 460... 800 г/м2;

прочность на раздир в продольном направлении — 20... 700 кН/м;

прочность на раздир в поперечном направлении — 30... 50 кН/м;

водопроницаемость 3х10-3... 75х10-2м/с.

Применяется при строительстве дорог на слабых грунтах, армировании оснований дамб, плотин, фундаментов.

5. ХАТЕЛИТ (HATELIT) - сетка, выполненная из полиэстера и покрытая битумом. Предназначена для армирования асфальтобетонных покрытий. Обладает хорошей адгезией к асфальтобетону и в два-четыре раза замедляет развитие трещин в покрытиях автодорог, аэродромов и т.п (см. рис. 6, 7).

Выпускается трех типоразмеров с величиной ячеек 20,30 и 40 мм.

Характеристики материала:

вес- 140... 460 г/м2;

прочность на раздир — 30... 90 кН/м;

начальный модуль упругости — 320 кН/м.

Применяется при строительстве новых, а также при ремонте существующих асфальтобетонных покрытий с целью повышения несущей способности асфальтобетона и предотвращения образования трещин.

6. ЭНКАМАТ (ENKAMAT) - объемный, выполненный из полиамида мат толщиной 8... 20 мм, предназначенный для защиты грунта от эрозии. Применяется для укрепления берегов рек и водоемов, склонов насыпей и т.п. Мат укрепляется на грунте (склоне насыпи, дамбы), засыпается землей и засеивается травой, и через некоторое время такое сочетание искусственного и естественного слоев на длительный срок защищает землю от эрозии. Энкамат помогает природе образовывать натуральный растительный ковер за счет:

удерживания частиц грунта и семян растений;

выполнения функции искусственной укрепляющей системы;

уменьшения скорости ветра и воды;

Энкамат обеспечивает хорошую защиту склонов от эрозии, вызванной ветром или дождевыми потоками, при следующих условиях:

сухой склон — максимальная крутизна 1:1;

берега рек — максимальная крутизна 1:1;

под водой — максимальная крутизна 1:2.

Выпускается несколько разновидностей Энкамата, основными из которых являются Энкамат 7010, 7020, Энкамат S и Энкамат А.

Энкамат А предназначен для применения под водой при скорости течения не более 2,5 м/с. Представляет собой ажурную объемную сетку, заполенную смесью битума и щебня. Энкамат S выполнен в виде сетки Энкамат, армированной полиэстерной решеткой. Применяется для укрепления грунта на очень крутых скалистых склонах.

7. АРМАТЕР (ARMATER) - сотообразный ковер, выполненный из особо пористого геотекстиля, который очень быстро и легко впитывает влагу, передавая ее затем постепенно в почву. Представляет из себя открытые с обеих сторон соты высотой 5 — 10 см. Применяется для укрепления склонов и предотвращения эрозии грунта.

8. СОТЫ РИТТЕР (RITTER) - изготовлены и.ч пппичтиленп высокой плотности Благодаря особой конструкции они могут выдерживать вертикальные нагрузки, доходящие до 100 т/м2. Прочное соединение пластин между собой при наличии термокомпенсирующих зазоров гарантирует отсутствие смещений и выпучиваний при механических воздействиях и перепадах температуры. Соты заполняются мелким гравием или грунтом, который засеивается травой, образуя таким образом прочные хорошо дренируемые площадки. Применяются при сооружении автомобильных стоянок и подъездных путей с небольшой интенсивностью движения. С их помощью автостоянки превращаются в аккуратные ухоженные газоны.

9. БИОМАТ (В10МАТ) - сетка, выполненная из натуральных кокосовых волокон, используется для предотвращения вымывания грунта и способна удерживать его при давлении воды, в пять раз превышающем собственный вес материала. В течение срока эксплуатации сетка укрепляет поверхностный слой грунта, постепенно разлагаясь и не нанося ущерба окружающей среде.

10. ИНКОМАТ (INCOMAT) - эластичный «воздушный матрас», изготовленный из очень прочного синтетического текстиля, который непосредственно на объекте заполняется бетонной смесью или песком. Применяется для защиты от эрозии берегов рек и водоемов в особо трудных условиях, таких, как постоянные сильные волны (прибой) или при скорости течения до 5 м/с. Может быть использован как защитный слой для геомембран при сооружении свалок промышленных или бытовых отходов.

11. ЭНКАДРЕЙН (ENKADRAIN) - геокомпозиционный материал, представляющий собой трехмерную ажурную полиамидную сетку, покрытую с двух сторон нетканым материалом. Водопроницаемость материала находится в пределах от 0,5 до 3,0 л/с м. Нетканый материал, образуя фильтр, предотвраращает засорение дренажной системы.

Применяется при сооружении вертикальных и горизонтальных дренажных систем, выдерживая предельные нагрузки в 10 — 60 кН.

12. МЕБРАДРЕЙН (MEBRADRAIN) - дренирующая лента, позволяющая ускорить (примерно в 10 раз) процесс геотехнической подготовки строительных площадок на слабых, водонасыщенных грунтах. Применение ленты Мебрадрейн экономично при толщине слоя слабого грунта не менее четырех метров.

КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

1. ГАБИОНЫ и МАТРАСЫ РЕНО - конструкции, выполненные в виде параллелепипедов или цилиндров (только габионы) из сетки двойного кручения с шестигранными звеньями. Сетки изготовлены из оцинкованной или оцинкованной и покрытой поливинилхлоридом проволоки и обладают высокими прочностными характеристиками. Применяются для укрепления склонов дамб, железнодорожных насыпей, армирования грунта, облицовки берегов каналов и рек, защиты почвы от эрозии.

СОПУТСТВУЮЩИЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

1. ТАЙВЕК (TYVEK) - нетканый строительный материал, изготовленный из полиэтилена низкого давления ( высокой плотности). Основными свойствами материала являются влаго- и ветронепроницаемость, способствующие сохранению оптимального соотношения влажности и температуры, и диффузионная открытость, благодаря которой достигается эффект удаления излишней строительной влаги. Применяется в жилищном строительстве для изоляции кровель и стен зданий.

2. ЗЕМДРЕЙН (ZEMDRAIN) - нетканый пористый материал, выполненный из полипропилена. Предназначен для повышения структурной прочности бетонных конструкций.

Применяется для обшивки внутренних стенок опалубки при изготовлении железобетонных изделий. Хорошая влаго- и воздухопроницаемость материала способствует отводу избыточной влаги и воздуха из бетонной конструкции в процессе ее затвердевания, что приводит к значительному повышению ее поверхностной плотности и устранению раковин (Рис.4).

Рассмотренные в данной статье геосинтетические, конструкционные и сопутствующие материалы могут найти широкое применение в дорожном, промышленном и гражданском строительстве, повышая экологическую безопасность сооружений, их долговечность при существенном снижении эксплуатационных расходов.