15. Геосинтетические материалы

Геосинтетическими материалами (геосинтетиками) принято называть полимерные материалы, применяемых в строительстве при совместном использовании их с грунтами.

Геосинтетики, применяемые в строительной практике, условно можно разделить на две группы: водопроницаемые и водонепроницаемые. Первая группа представлена широким ассортиментом тканых и нетканых геотекстилей, вязаными материалами, геосетками и георешетками. В качестве водонепроницаемых геосинтетиков используются геомембраны в виде рулонных или жестких полимерных материалов.

В зависимости от необходимости решения комплексных задач на основе различных видов геосинтетиков производят композитные материалы, которые могут быть как проницаемые, так и непроницаемые водной средой.

Хранят и транспортируют гибкие геосинтетические материалы обычно свёрнутыми в рулоны, поэтому их также называют рулонными материалами.

Н а рис. 15.1 схематично представлена общая классификация геосинтетических материалов.

Благодаря большому разнообразию видов и характеристик геосинтетики находят широкое применение в различных областях строительства, позволяя экономично и рационально решать комплексные задачи, возникающие при возведении гидротехнических сооружений, экологических объектов, транспортных систем и т. п.

В круг этих задач входит:

• армирование оснований, насыпей, обратных засыпок, дорог и площадок;

• создание в грунте сепарирующих (разделяющих) прослоек;

• крепление и защита откосов;

• создание фильтров и дренажных систем;

• гидроизоляция искусственных водоёмов, плотин и т. п.

Геотекстили представляют собой полотна из тканых, нетканых или вязанных материалов, изготавливаемые переплетением нитей из полипропилена, полиэстера, полиамида и других полимерных материалов. Нити в полотне материала могут быть связаны между собой термическим путём, плетением и другими способами. Для повышения водопроницаемости полотно в процессе изготовления может подвергаться дополнительной перфорации специальными иглами (иглопробивной геотекстиль). Геотекстили используются в основном в качестве фильтрующих, сепарирующих и армирующих грунт слоёв.

Геосетки и георешетки – материалы в виде гибких сеток или более жестких решеток, изготовленных из высокомодульных волокон полиэстера или других полимерных материалов, обладающие большим начальным модулем упругости. Благодаря покрытию из поливинилхлорида сетка защищена от механических повреждений и воздействия ультрафиолетового излучения. Геосетки и георешетки используются в основном для армирования грунта подпорных конструкций, откосов, насыпей и их оснований, а также для укрепления дорог и других транспортных сооружений.

Полимерные геомембраны – гибкие или жесткие сплошные водонепроницаемые полотна, изготавливаемые из полимерных материалов. Исходным материалом для геомембран чаще всего служит полиэтилен высокой плотности (HPDE), который устойчив к механическим воздействиям и химически инертен как к кислотам, так и щелочным веществам (в пределах рН 2…12). Геомемебрана из HPDE содержит примерно 97,5 % полимера и 2,5 % газовой сажи, а также различные антиоксиданты и термостабилизаторы, благодаря чему материал устойчив к ультрафиолетовому излучению.

Полимерные геомембраны применяются при возведении резервуаров, искусственных водоёмов, свалок бытовых и промышленных отходов, дамб, плотин, перемычек, туннелей и других сооружений, где требуется создание надёжной гидроизоляции.

Геомембраны в виде бентонитовых матов – композиционный материал типа «сэндвич», состоящий из двух полотен геотекстиля и бентонитовой прослойки между ними. Полотна геотекстиля сшиты между собой и надёжно защищают бентонит от вымывания.

Изолирующая способность бентонита обуславливается его основным компонентом – минералом монтмориллонит. При попадании молекул воды в структуру монтмориллонита происходит увеличение объёма (набухание) материала, в результате чего непроницаемость бентонита увеличивается.

Бентонитовые маты обеспечивают практически полную непроницаемость водой и растворами химических веществ, они прочны, обладают способностью к самовосстановлению при прокалывании, просты при монтаже и не требуют специальных инструментов.

Основные области применения бентонитовых матов: водохранилища, каналы, плотины, земляные дамбы, захоронение отходов и свалки, подземные сооружения, хранилища нефтепродуктов, изоляция протечек и т. д.

Материалы для дренирования – представляют собой трёхмерный геокомпозит в виде дренажной ажурной полиамидной сетки, покрытой с обеих сторон нетканым фильтрующим геотекстилем.

Сетка изготовлена из толстых жестких нейлоновых нитей, термически скреплённых в местах соединения. При этом образуется открытая структура с коэффициентом пустот 95%. Фильтрующий геотекстиль, изготовленный путём термического соединения полиэстерных волокон, покрытых нейлоновой оболочкой, обеспечивает водопроницаемость геокомпозита и упрощает процесс его установки и фиксации.

Материалы для укрепления почвы и защиты от эрозии. Могут изготовляться в виде матов из объёмной ажурной полиамидной сетки из хаотически переплетенных жестких нитей, имитирующей корневую систему растительного слоя. Такие сетки укладываются на поверхность защищаемых откосов и площадок и сверху засыпаются слоем почвы. Маты могут также поставляться потребителю с заполнением внутреннего пространства сетки почвой, засеянной семенами травы.

Для защиты от эрозии также нашли применение маты с наполнителем из бетона или раствора. Такие маты состоят из 2-х слоёв ткани, выполненной из полиамидной и полиэтиленовой пряжи высокой прочности. При изготовлении мата полотна ткани сшиваются между собой, что позволяет заполнить пространство между ними бетонной или растворной смесью. Толщина таких заполненных матов варьируется в пределах от 7,5 до 60 см. Маты с бетонным наполнителем, действуя как облицовочное покрытие, обеспечивают надёжную защиту от эрозии насыпей, пристаней, насыпных конструкций искусственных островов и т. д.