Геосинтетични материали в строителството Геосинтетичните материали се използват вече повече от трийсет години в строителството в световен мащаб. Областта на тяхното приложение обхваща разнообразни операции от строителството и ландшафтния дизайн. Това обхваща пътното, хидротехническото, екологичното и жилищното строителство. По правило, геосинтетичните материали се използват в случаи, в които е невъзможно да се намери друго решение или това е оправдано икономически. Други аргументи в полза на използването на геосинтетични материали е гарантираното качество на строителството, увеличаването на дълготрайността на съоръженията и намаляването на експлоатационните разходи.
текст инж. Вера Ангелова
Геосинтетичните материали обхващат голям диапазон продукти за укрепване на земната основа. Те намират приложение в различните направления на съвременното строителство.
Хидротехническо строителство.
Геосинтетичните материали се използват в хидротехническото строителство в ролята на хидроизолация на елементите при изграждане на антифилтриращи прегради, бентове и диги, както и за хидроизолиращи екрани на водохранилища и водоеми. Тези материали играят ролята на дренажни елементи и филтри. Те са устойчиви на калмотация и защитават земния масив от суфозия. Използват се широко и при строителство върху слаба почва за увеличаване на носещата способност на основите. Това се явява рационална алтернатива на замяната на слабите почви с такива с по-добри физикомеханически характеристики.
Екологично строителство.
Геосинтетичните материали се използват за стабилизиране на ерозионните процеси, развиващи се по брегове и склонове. Също така намират широко приложение при строителство на депа за съхранение на отпадъци. Те могат да изпълняват функциите на хидро- и газоизолация, дренажи за вода и събиране на биогазове, както и на армиращи елементи за обезпечение устойчивостта на основи и склонове.
Пътно строителство.
В пътното строителство геосинтетичните материали се използват при изграждане на пътни отсечки с голям наклон, подпорни стени, дренажи и канавки, както и укрепващи елементи на асфалто-бетонното покритие.
Подземно строителство.
Подземното строителство включва нулевия цикъл на жилищните, администратичните, търговските и промишлените сгради. В него геосинтетичните материали се използват в качеството си на хидроизолация за подземните носещи елементи.
С развитието на екологично ориентираната архитектура все по-популярни стават и приложенията на геосинтетични материали при изграждане на зелени покриви, оформяне на паркове, зелени площи и спортни площадки.
Какво представляват геосинтетичните материали?
Това са материали, в които една от съставните части е изготвена от синтетични или естествени полимери. Могат да бъдат във вид на рула, плоскости или триизмерни структури, като те се използват в геотехниката или други области на строителството, където имат контакт с почва и/или други строителни материали.
Геосинтетичните материали се разделят на водопроницаеми и водонепроницаеми. Към първата група се отнасят геотекстилът (тъкан, нетъкан) и геотекстилоподобните материали (георешетки, геомрежи, геомати).
Към водонепроницаеми геосинтетични материали спадат глиноматите и геомембраните.
Групата на геокомпозитните геосинтетични материали включва материали, които обединяват в себе си свойствата на няколко геосинтетики.
Свойствата на геосинтетичните материали в много отношения се определят от макромолекулярната структура на полимерите, които се използват за тяхното производство. Основно се използват арамид, полиамид, полиестер, полипропилен, поливинилхлорид и стъкловлакно.
Полимерът, от който е изготвен материалът определя неговата устойчивост към температурно въздействие, дълготрайността и якостта му, устойчивостта му на излагане на действието на ултравиолетово лъчение и на агресивни фактори на средата.
Например, полиетилена и полипропилена при отрицателни температури стават крехки и така се ограничава използването им в зимни условия и на малка дълбочина. Всички полимери имат свойството пълзене, което задължително трябва да се отчете в случаите, в които се използват в качеството на укрепващи елементи, например при укрепване на насип или пътна отсечка с голям наклон. При отчитане на тези фактори най-подходящия материал се избира според максимално допустимото усилие в укрепващия слой. То се изчислява на базата на разчетеното усилие, като със съответните коефициенти се отчитат пълзенето на материала, срока на експлоатация на материала, увреждането на материала, агресивността на почвените води и бактериологичната агресивност.
Стойността на всички тези коефициенти е повече от единица и те се пресмятат въз основа на вида на материала и пълнителя. За определяне устойчивостта на насипи при укрепване е необходимо да се анализират всички възможни кинетични случаи на загуба на якост. Разчетът се прави на база комплексно решение на задачи по устойчивост както и по отделни схеми: напречно отместване по повърхността на укрепващия геосинтетичен материал; загуба на устойчивост в резултат на разрушаване на геосинтетичните материали; загуба на устойчивост за сметка на пълзене на материалите.
Въз основа на гореизложеното може да се зключи, че оптималното проектиране на конструкцията с използване на геосинтетични материали е необходимо да се проведе експериментално изследване и усъвършенстване на методите за пресмятане.
Геотекстилът – основни функции и приложения
Геотекстилите са водопропускливи плоскостни текстилни синтетични материали, които, използвани в комбинация с почва, помагат за по-доброто сепариране на слоевете и филтриране на почвените води, като същевременно могат да заздравяват, предпазват или отводняват.
Генерално геотекстилите могат да се разделят на тъкани и нетъкани, като тъканите могат да бъдат еднонишкови и многонишкови, а нетъканите - иглонабити или термофиксирани. Чрез тези процеси се постига много компактна тънка триизмерна структура, с висока якост и добри дренажни свойства Технологията на производство определя до голяма степен качествата на материала и съответно сферата му на приложение.
Основните функции и на двата вида мембрани са разделителна, стабилизираща, филтрираща, защитна и заздравителна, но в зависимост от почвените условия трябва да се избере най-подходящият геотекстил.
Чрез разделянето на различните почвени слоеве се подобрява стабилността, носещата и дренажната способност на земния масив. Когато разделяните слоеве са пръст и чакъл, както е в традиционното пътно строителство, разделянето, осъществено от геотекстила, помага на чакъла да запази положението и изчислителната си носеща способност във времето, което допринася за запазване на по-здрава настилка. Геотекстилът спомага също за отличното дрениране, понеже не позволява дребните почвени частици да запълват празнините между чакълените зърна.
Най-важните критерии за избор на геотекстил за разделяне на почвени слоеве са здравината и пропускливостта. Разделителната мембрана трябва да позволява движение на водата между разделените пластове, като поддържа скоростта й равна или малко по-голяма от тази в съседните почвени пластове. Затова трябва да е съобразена с минималния размер на почвените частици, за да не се създадат рискове от запушване.
Освен якостните характеристики, геотекстилите трябва да имат и значителна устойчивост на пробиване и устойчивост на ултравиолетови лъчи. Това гарантира здравина и запазване на проектното положение по време на полагането и изграждането на съоръжението. А когато те са осигурени, животът на конструкцията е гарантиран, стига геотекстилът да има добра химическа стабилност и устойчивост на гниене.
Друга важна функция на геотекстилите е филтрирането – тяхната структура задържа фините почвени частици, но позволява свободно преминаване на водата. Така се предотвратява изнасянето на почвени частици от бързи напорни води.
При съвместна употреба на хидроизолационни мембрани и геотекстили, последните помагат за запазване на целостта на мембраните, като ги предпазват от корени и остри камъни. По този начин се гарантира сигурност на фундамента на сградата или съоръжението от проникване на вода.
Геотекстилът има и много добра заздравяваща функция – чрез поставянето му може да се увеличи носещата способност на почвата. Например, когато е поставен върху пясък, той спомага за равномерно разпределение на напрежението и намалява вероятността за образуване на коловози.
Геотекстилът държи конструктивните слоеве от долното строене при пътното строителство разделени от земната основа и същевременно преразпределя напрежението, позволявайки сигурност и здравина на пътната настилка при обичайното динамично натоварване от превозни средства.
Поради многообразието от полезни за строителството функции, геотекстилът намира и широко приложение в строителното инженерство – пътища, аеродруми, железопътни линии, подпорни конструкции, резервоари, водохранилища, тунели, язовирни стени, канали и съоръжения за брегова защита. При ремонтни дейности в пътни участъци, например, след необходимата обосновка, може да се постави разделителен слой от геотекстил, за да се предотвратят бъдещи нарушения на настилката.
Освен пътните настилки, железопътните също страдат от проблеми с основата. А запазването на геометрията на долното и съответно горното строене е решаващо за ефикасното им използване. Това важи с най-голяма сила за високоскоростните железници, при които дори най-малката неравност води до нарушаване на транспортния ритъм и бързо влошаване на състоянието на релсите и машината.
Друго много интересно приложение на геотекстилите е при подпорни стени. Използването им намалява почти наполовина разходите по построяване на стената. Освен това, чрез тях се улеснява конструирането и построяването, защото необходимият труд е значително по-малко.
Армировъчни решетки от геосинтетични материали
Укрепващите решетки от геосинтетични материали намират шроко приложение при асфалтови пътни покрития с интезивно пътно движение. Асфалтът е доказал се във времето материал за пътно строителство. Но при експлоатацията му значителни трудности създават интензивното движение и температурните промени, които са предпоставка за постоянното образуване на пукнатини в него. Особено голямата интезивност на движение се отразява негативно върху вече образуваните пукнатини в пътното покритие и е предпоставка за възникване на неравности, затрудняващи движението. Асфалтовите покрития имат ниски граници на якост при опън, които при неголеми натоварвания водят до образуване на пукнатини и намаляване на експлоатационните качества и дълготрайността на покритието.
Укрепените асфалтови покрития трябва да отговарят на две основни изисквания: повишена якост на опън и равномерно разпределение на нормалните напрежения по по-голяма площ на покритието.
За разлика от неармирания асфалт, където обикновено при изпитвания възниква една голяма пукнатина, в армирания (укрепен) асфалт се образуват плитко разположени пукнатини.
Арматурната мрежа се препоръчва при асфалтовите покритития в тези случаи, в които те са подложени на циклични температурни и/или механични (интензивно пътно движение) натоварвания. Особено опасни за асфалтовото покритие са локалните хоризонтални и/или вертикални натоварвания, които водят до силни деформации. Процесът на разрастване на пукнатините в асфалтовото покритие зависи главно от механичните свойства на самия асфалт и от кривата на зависимостта между напрежението и натоварването. Характерът и параметрите на отказите могат да бъдат описани с помощта на съпротивление на материалите.
По цял свят вече повече от 20 години успешно се използва арматурна мрежа за асфалтовите покрития. Основата на успешното използване на тази технология се дължи на обстоятелството, че тя обезпечава тройно по-голям срок на експлоатация на асфалтовото покритие и съответно по-дълъг интервал от време между основните му ремонти му във всяка климатична зона. Провеждането на ремонт или реконструкция не представлява трудност, тъй като арматурната мрежа се изрязва лесно и полученият асфалтов лом може да бъде повторно използван.20/09/2010 |
