Геосинтетические материалы

Цель компании - способствовать повышению качества строящихся и реконструируемых объектов и сооружений транспортной и отраслевой инфраструктуры РФ. Мы работаем над тем, чтобы наши клиенты покупали качественные геосинтетические материалы с лучшим сервисом по оптимальным ценам.

 Геосинтетические материалы
Задать вопрос
Наши специалисты ответят на любой интересующий вопрос по услуге

Геосинтетические материалы, широко применяемые в России при строительстве автомобильных дорог, еще некоторое время назад считались инновационным продуктом, особенно это касалось материалов, появившихся после 2000 года и имевших новый вид, структуру и исходное сырье. Однако накопленный опыт применения геосинтетических материалов в отечественной практике положил основу для дальнейшего развития научного и нормативного обоснования применения материалов.

В России первым годом эпохи внедрения геосинтетических материалов можно считать 1977-й, когда специалисты института «ДорНИИ», переняв опыт европейских коллег, создали и освоили собственную, более совершенную технологию производства нетканого материала, который был назван в честь института. Ввиду отсутствия нормативной базы, продвижение материала на начальных стадиях давалось нелегко. Утвержденная в 1983 году Министерством транспортного строительства СССР инструкция по проектированию дорожных одежд нежесткого типа ВСН 46-83, не только не учитывала наличие геосинтетики, но и не содержала никаких информационных ссылок на ее применение. Последующие годы были посвящены развитию теоретической базы, накоплению практического опыта применения геосинтетических материалов и разработке новых типов материалов. Результатом длительных научных изысканий стало введение в действие отраслевого дорожного норматива «Проектирование нежестких дорожных одежд» - ОДН 218.046-01 в 2001 году, взамен инструкции ВСН 46-83, который предусматривает наличие геосинтетических прослоек на границе «песчаный слой – основание».

Согласно ОДН 218.046-01 оценка прочности дорожных одежд проводится по трем критериям прочности – упругому прогибу, сдвигоустойчивости и растяжению при изгибе. Улучшение одного или нескольких указанных прочностных показателей конструкции, не прибегая к увеличению толщин конструктивных слоев и является основной целью применения геосинтетических материалов. Эффективность армирования зависит от типа материала и его размещения в конструкции.

Современные материалы из полимерного сырья обладают высокой прочностью и долговечностью, устойчивы к механическим и температурным воздействиям, воздействиям агрессивных сред и при этом имеют небольшой вес. Благодаря этому геосинтетику используют практически во всех сферах строительства, что позволяет говорить об отдельном классе строительных материалов - геосинтетических. Наиболее широкое применение они получили при строительстве объектов транспортной инфраструктуры - на эту сферу приходится более половины от общего потребления геосинтетики.

В дорожной отрасли геосинтетика используется при возведении земляного полотна и дорожной одежды, выполняя при этом основные функции: армирование, разделение, дренирование, фильтрация и защита от эрозии.

Нередко разным типам геосинтетических материалов присваивается выполнение схожих функций, несмотря на значительно отличающиеся физико-механические характеристики. Здесь необходимо уточнить, что функция, которую выполняет тот или иной материал, а также эффективность выполнения этой функции напрямую связана со свойствами грунтов в которых будет размещаться геосинтетическая прослойка, а также параметрами самого геосинтетического материала.

Накопившийся опыт показал, что наибольший эффект наблюдается в случае размещения геосинтетических материалов в конструкциях дорожных одежд на границе контактирующих слоев. Это позволяет обеспечить разделение слоев материалов и предотвратить взаимопроникновение частиц, что положительно отражается на долговечности конструкции.

Наибольшее распространение в дорожных одеждах получили геосетки, георешетки и нетканые геотекстили. Применимость того или иного материала зависит от видов конструктивных слоев, на границе которых он будет размещаться.

Например, в асфальтобетонных слоях применяются геосетки, которые играют роль трещинопрерывающей прослойки из полиэфирных, стеклянных и базальтовых волокон. Геосетки пропитывают специальной битумной пропиткой для повышения их адгезии и устойчивости к внешним воздействиям, вследствие чего обеспечивается расчетная прочность, улучшается и способность сетки воспринимать и перераспределять растягивающие напряжения на протяжении всего срока службы конструкции.

Геосетка принимает на себя часть растягивающих напряжений, возникающих от температурных и транспортных нагрузок, и замедляет развитие отраженных трещин, возникших в нижележащем слое основания.

Применение геосеток создает условия для увеличения срока службы дорожных покрытий без появления отраженных трещин и повышения несущей способности дорожных одежд на 10-15%.

Кроме того, за счет восприятия горизонтальных растягивающих напряжений и распределения их на большую площадь они позволяют ограничить колееобразование в зонах воздействия высоких транспортных нагрузок. Эффект от применения геосеток учитывается при выполнении расчета сопротивления монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе. Для оценки влияния геосеток в 2009-м году Федеральным дорожным агентством был утвержден нормативный документ ОДМ 218.5.001-2009 «Методические рекомендации по применению геосеток и плоских георешеток для армирования асфальтобетонных слоев усовершенствованных видов покрытий при капитальном ремонте и ремонте автомобильных дорог». Расчет усиления проводится путем введения в формулу двух коэффициентов, учитывающих повышение сопротивления растягивающим температурным напряжениям и сопротивления растяжению при изгибе, а также уменьшение влияния усталостных процессов на прочность, величины которых зависят от прочности и деформативности применяемого материала в различных дорожно-климатических зонах строительства.

На контакте дополнительных песчаных конструктивных слоев дорожных одежд и связных грунтов основания рекомендуется применять нетканый геотекстиль. Структура этого материала является водопроницаемой, но при этом задерживая в себе мелкие глинистые и пылеватые частицы, что позволяет предотвратить заиливание вышележащих конструктивных слоев в случае повышения или наличия высокого уровня грунтовых вод. Наличие геотекстильной прослойки в конструкции учитывается при вычислении предельного активного напряжения сдвига согласно ОДН 218.046-01, путем введения коэффициента kд, величина которого зависит от размера фракции песчаного слоя. Основной недостаток нетканых геотекстилей - высокая повреждаемость при воздействии на них крупнофракционных материалов, это и послужило появлению геосинтетических материалов для армирования конструктивных слоев, содержащих щебень, гравий или смесей на их основе.

Одной из самых эффективных мер по повышению несущей способности дорожной конструкции является армирование несущих слоев зернистых материалов путем размещения под ними георешетки из двуосноориентированных полимеров. Располагая георешетку под крупнофракционным инертным материалом обеспечивается совместная работа зернистого материала и геосинтетической прослойки, благодаря блокировке крупных зерен в ячейках георешетки, тем самым предотвращая проникновение материала в нижележащие слои и ограничивая его горизонтальные перемещения. Полученный в результате композитный слой имеет более высокие физико-механические характеристики и позволяет распределить воспринимаемые нагрузки на большую площадь, увеличивая таким образом несущую способность основания. Федеральным дорожным агентством в 2008-м году утвержден ОДМ 218.5.002-2008 «Методические рекомендации по применению геосеток (георешеток) для усиления слоев дорожной одежды из зернистых материалов», который позволяет численно обосновать влияние георешетки на прочность конструкции. Методика основана на ОДН 218.046-01 с введением в расчетные формулы коэффициентов усиления при расчете дорожных одежд по всем критериям прочности.

При выполнении расчета армированных дорожных одежд капитального и облегченного типов по допускаемому упругому прогибу, на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе и армированных дорожных одежд переходного и низшего типов по допускаемому упругому прогибу применяются коэффициенты увеличения общего модуля упругости основания армированной дорожной конструкции α1, α2 и α5 соответственно.

α1∙Eобщ≥Emin∙Kпу^тр

При расчете по условию сдвигоустойчивости грунта, подстилающего композитный слой «зернистый материал + георешетка» для активного расчетного напряжения сдвига применяются обратные коэффициенты снижения активных напряжений сдвига α3 при динамическом воздействии нагрузки и α4 при статическом воздействии нагрузки.

1/α3 ∙T≤Tпр/(Kпс^тр )

Значения коэффициентов усиления зависят как от деформативных свойств георешетки, так и от механических свойств материалов, применяемых в конструкции и грунта рабочего слоя земляного полотна, а также толщин конструктивных слоев.

Блокировка крупнозернистого материала достигается за счет соблюдения условий ОДМ к геометрическим и физико-механическим характеристикам георешеток. А именно, соотношение между размером ячейки георешетки и крупностью зерен материала:

0,5(d +D)>0.7A,
D≤2.0A,
d≥0.5A,

где d и D – наименьшее и наибольшие номинальные размеры зерен материала основания,
A – средний размер ячейки (среднее между продольным и поперечным размерами ячеек).
Георешетки применяемые в дорожных одеждах должны иметь номинальную прочность не менее 20 кН/м.

Не менее важной характеристикой георешеток является их условный модуль деформации (жесткость), который представляет собой зависимость прочности от относительного удлинения, поскольку в расчетах используются не номинальная прочность геосинтетического материала, а прочность при 2-х или 5-ти процентах относительного удлинения. Это связано с ограничением деформации в элементах конструкций.

На рисунке 1 приведена графическая зависимость прочности геосинтетических материалов (RR) от деформации(εR).

Федеральным дорожным агентством в последние годы утверждены нормативные документы, которые регламентируют применимость геосинтетических материалов в различных частях конструкций автомобильных дорог и содержат методики испытаний материалов в зависимости от области их применения. Тем не менее, возрастающее с каждым годом применение геосинтетических материалов в строительной практике, увеличение количества производителей и предлагаемых ими материалов, требуют расширять перечень и перерабатывать нормативные документы и методики расчетов, вводить новые методы испытаний, организовывать и проводить тщательный контроль качества продукции на объектах строительства.

Нехватка региональных аккредитованных лабораторий и испытательных полигонов сказывается как на производителях, так и на потребителях продукции и ограничивает дальнейшее углубленное изучение физических свойств производимых материалов в реальных условиях.

В свою очередь, в условиях усиливающейся конкуренции, производители стремятся к улучшению физико-механических характеристик геосинтетиков и повышению их устойчивости к агрессивному воздействию внешних сред. Касаемо георешеток – проводятся исследования по изучению влияния геометрии ячеек (их формы и размеров) на работу георешетки в конструкции дорожной одежды под различными слоями зернистых материалов. Постоянно проводится работа по разработке и внедрению новых видов продукции, в том числе композитных материалов обладающими комплексными свойствами исходя из условий применения. Именно за композитами, которые будут совмещать в себе необходимые функции, видится ближайшее будущее геосинтетики.

Постоянные изыскания в этой области проводит Компания «РУСПОЛИМЕР», являясь при этом одним из ведущих отечественных производителей геосинтетических материалов. Производственные мощности насчитывают 12 современных производственных линий с производственными мощностями до 50 млн. кв. м в год, расположенных на двух заводах в Ярославской области.

Накопленный опыт сотрудников Компании, умения и знания лучших специалистов в области гарантируют профессиональный подход к поставленным задачам на всех этапах сотрудничества и позволяют решать сложные и уникальные задачи, в том числе, в сфере проектирования дорожных одежд, индивидуального земляного полотна и искусственных сооружений с использованием материалов марки «РУСПОЛИМЕР».


Галерея

Заказать услугу
Оформите заявку на сайте, мы свяжемся с вами в ближайшее время и ответим на все интересующие вопросы.