Геосинтетические материалы: получение, свойства, применение

Мембрана Swelltite относится к материалам группы “Volclay”, предназначенным для устройства гидроизоляции подземных сооружений. Она представляет собой двухслойную мембрану, верхний слой которой выполнен из полиэтиленовой пленки низкой плотности, а нижний является композицией из натриевого бентонита с бутилкаучуком [87].

Этот материал особенно эффективен для гидроизоляции кровель подземных сооружений, так как допускает меньшую величину пригруза (60 мм бетона) по сравнению с другими бентонитовыми гидроизоляционными материалами: панели Volclay или маты Volclay (150-200 мм бетона).

Преимуществами материала являются:

- высокие гидроизоляционные свойства, которые обеспечиваются в мембране двумя слоями: полимерной пленкой и слоем бентонита с каучуком;

- способность к самозалечиванию, благодаря свойству бентонита натрия увеличиваться в объеме при гидратации;

- меньший по сравнению с другими типами гидроизоляционных бентонитовых материалов слой пригруза;

- простота применения и низкие трудозатраты;

- долговечность гидроизоляции, обусловленная неизменностью свойств со временем;

- возможность укладки материала практически при любых погодных условиях и всесезонно.

Полотна Гидропласт изготавливаются из листов экструзионных марок полиэтилена высокой плотности. Они имеют поверхность в виде сферических выпуклостей, что способствует сцеплению защитного слоя грунта с материалом и препятствует его сползанию по поверхности полотна [86].

Геомембрана Atarfil - рулонный полимерный изолирующий материал, изготавливаемый на основе полиэтилена высокой плотности (HDPE) и линейной низкой плотности (LLDPE) [85]. Важнейшее свойство геомембраны - длительный срок ее эксплуатации. В Немецком институте технического строительства DIBT (г. Берлин) были проведены испытания пленки, которые показали, что физико-механические свойства геомембраны неизменны в течение пятисот лет.

Геомембрана Юнифол (Junifol) изготовлена из высококачественного полиэтиленового и полипропиленового гранулята по экструзионной технологии. Материал устойчив к ультрафиолетовому излучению, а также к воздействию различных химических веществ: растворов, кислот и солей, не подвержен влиянию плесени, микроороганизмов, прорастанию корней растений и не оказывает влияния на качество питьевой воды [19].

Для контроля качества материала была специально разработана внутренняя контрольная система. Геомембрана изготовлена в соответствии с системой управления качеством ISO 9002 и сертифицирована во многих странах.

Nicotаrp 100 - двухсторонняя пленочная ткань из полиэтилена низкой плотности (LDPE) с покрытием на основе полиэтилена высокой плотности (HDPE), используется как геомембранная прокладка для резервуаров, бассейнов и отстойников. На его основе был разработан новый материал под названием Nicoflex. Это усовершенствованный мембранный материал, изготовленный из полиолефинов и не содержащий хлоридов. Он легко подвергается вторичной переработке без угрозы выделения опасных и ядовитых газов в окружающую среду. Материал имеет высокую прочность по обеим осям, легко сгибается и сворачивается, обладает высокой стойкостью к ультрафиолетовому облучению. Его легко установить в полевых условиях при помощи традиционных методов сварки [23, 24].

Геомембрана National Seal Company DURA SEAL HD изготавливается на основе полиэтилена высокой плотности (HDPE). Производится из высококачественной, высокомолекулярной смолы и является наиболее используемым материалом для хранилищ различных отходов во всем мире. Геомембрана DURA SEAL HD обладает стойкостью к различным химическим элементам, ультрафиолетовому излучению, а также выщелачиванию [23].

Изоляционный материал Carbofol с гладкой и структурной поверхностью изготавливается с использованием полиэтилена высокой плотности (HDPE) и обеспечивает высокоэффективную изоляцию в высокотоксичных средах. Carbofol отвечает самым строгим технологическим требованиям, регулирующим нормы хранения, раздачи, обращения, изготовления и применения экологически вредных жидкостей [16].

Геомембрана Carbofol сочетает в себе высокие антикоррозийные и гидроизоляционные свойства, гибкость, безусадочность, трещиностойкость, а также высокие механические характеристики, инертна к кислотам и щелочам, устойчива к ультрафиолетовому излучению. На свойства материала не оказывают влияния колебания температур и ультрафиолетовое облучение. В результате применения геосинтетических материалов при строительстве мусорохранилищ получается герметично закрытый «полимерный мешок», который предотвращает выбросы вредных газов в атмосферу и проникновение ядовитых веществ в почву. Геомембраны также используются при строительстве накопителей жидких отходов. Они полностью герметизируют их, предотвращая заражение почвы и грунтовых вод.

На полированной поверхности материала легко обнаружить любые случайные повреждения, чтобы своевременно принять меры по его ремонту. Высокие сварочные качества геомембраны ускоряют монтаж и облегчают ввод в эксплуатацию объектов. Такие элементы монтажа, как присоединение и проплавление, легко выполняются непосредственно на строительном участке.

Carbofix - это плиты из полиэтилена низкой плотности с включением стабилизаторов стойкости к ультрафиолетовому облучению, используемые для защиты строительных конструкций и грунтовых вод. Carbofix обеспечивает надежную химическую защиту от вредных и опасных жидкостей. Разнообразная окраска материала и возможность выпускать материал различных размеров позволяют использовать материал на любых объектах [16].

Материал с анкеровочными утолщениями выпускается в одном производственном процессе и представляет собой монолит. За счет этого он имеет высокую прочность на выдергивание из бетона.

Carbofix не подвержен воздействию грызунов, корневой системы растений и микроорганизмов.

В случае использования для защиты бетона материал укладывается в свежеуложенный бетон. После застывания бетона анкеровочные утолщения надежно закрепляют материал на поверхности конструкций.

Мембрана GSE HD LINER изготавливается из полиэтилена высокой плотности и является оптимальным полимером для производства грунтовых изоляционных материалов. Геомембрана содержит 97,5 % полимера и 2,5 % газовой сажи, антиоксидантов и термостабилизаторов. Она обладает хорошими химическими и механическими качествами, превосходной устойчивостью к ультрафиолетовому излучению и может использоваться на открытом воздухе [24].

Геомембрана GSE HD DRS изготавливается из полиэтилена высокой плотности по специальной технологии и структурируется при помощи MRS/DRS процесса. MRS/DRS-производство начинается с производства гладкой пленки шириной 7,5 м по стандартной технологической схеме. Затем на одной или на обеих сторонах пленки создается шероховатая структура [24].

Геомембраны HD DRS обладают хорошими химическими и механическими качествами, отличной устойчивостью к воздействию окружающей среды, высокой стабильностью размеров и устойчивостью к термическому старению. Они также обладают превосходной устойчивостью к ультрафиолетовому излучению и могут использоваться на открытом воздухе.

Геомембраны HD DRS могут применяться на более крутых склонах, чем гладкие геомембраны.

GSE StudLiner - гидроизоляционный рулонный материал из полиэтилена для предохранения бетонных конструкций от коррозионного разрушения [24].

Особенностью этой геомембраны являются Т-образные анкерные выступы на одной из сторон полотна, которые формируются в процессе изготовления материала и являются неотъемлемой частью геомембраны. На 1 м² поверхности геомембраны насчитывается 1180 анкеров. При заливке бетонных конструкций анкерные элементы находятся непосредственно в поверхностном слое конструкции, надежно удерживая мембрану.

Геомембрана GSE StudLiner обладает высокой сопротивляемостью к химическим воздействиям и к ультрафиолету.

Геомембрана Алькортин изготавливается из полиэтилена высокой плотности и включает 97 % полимеров и 2 % сажи, антиоксиданты и стабилизаторы. Материал устойчив к ультрафиолетовому излучению, обладает высокой сопротивляемостью проколу, воздействию химических компонентов, устойчив к прорастанию корней растений, не разбухает, совместим с битумными компонентами, является маслобензостойким, легко сваривается горячим воздухом [50].

Геомембрана Blackline TFS изготавливается из полиэтилена низкой плотности, эластична, имеет высокое относительное удлинение при разрыве [153].

Мембрана Monarflex состоит из двух слоев полиэтилена низкой плотности и армирована георешеткой из полиэстера. Она обладает высокой прочностью, не подвержена гниению [153].

Полимерные материалы на другой основе.

Изоляционные пленки системы Fatrafol производятся из пластифицированного поливинилхлорида (ПВХ) вальцеванием с последующим ламинированием слоев [27]. Основным производственным полупродуктом являются тонкие пленки толщиной в несколько десятых миллиметра, которые многократно наслаиваются и при высоком давлении и температуре прессуются до необходимой толщины, обеспечивая таким образом высокую непроницаемость для жидкостей и газов.

Высокая водо- и газонепроницаемость, а также исключительная физико-химическая стойкость и технологичность при производстве работ позволяют применять эти пленки для изоляции конструкций зданий и сооружений, защищая их от внутренних и внешних агрессивных сред, а также от проникновения радона из окружающего грунта. Благодаря высокой прочности при растяжении и сжатии, они способны переносить объемные изменения грунта и деформации строительных конструкций. Для защиты гидроизоляционной рубашки от механических повреждений технологией предусматриваются покрывающие слои из нетканых полимерных материалов.

Bentofix - иглопробивное сложное покрытие на минеральной основе из армированного волокна, которое состоит из наружных слоев геотекстиля и внутреннего слоя бентонитовой глины с низкой проницаемостью. Прочный и износостойкий нетканый геотекстильный материал герметизирует и защищает слой чистого бентонита, обеспечивая его длительную эксплуатацию. Бентофикс содержит натуральный натриевый бентонит, обладающий высокой степенью водопоглощения. В результате гидратирования происходит его разбухание с образованием плотного геля, который препятствует дальнейшему проникновению влаги, и материал становится эффективной преградой для жидкостей, паров и газов. Слои геотекстиля скреплены методом иглопробивного уплотнения (2 млн пробиваний на 1 м²), благодаря чему материал обладает высокой прочностью на сдвиг. Подобное армирование волокон также предотвращает горизонтальное смещение бентонита, в результате чего Bentofix успешно применяется на крутых склонах при откосах до 1:2. При укладке в двухслойной конфигурации Bentofix надежно защищен от пересыхания в течение всего срока и явно превосходит обычные прослойки из массивов глины [16].

Использование материала Bentofix позволяет избежать трудоемкой добычи массивов глины, а также увеличить полезный объем полигонов, что приносит дополнительный доход при эксплуатации объекта.

РР-мембраны на основе полипропилена обладают большей гибкостью по сравнению с другими мембранами [68]. РР-мембраны разработаны специально для устройства гидроизоляционного покрытия объектов сложной конфигурации (например, туннели). Высокая гибкость РР-мембран облегчает процесс сварки в труднодоступных местах. Экраны из РР-мембраны обеспечивают высокую химическую стойкость и герметичность, имеют исключительную стойкость к ультрафиолетовому излучению. Целостности покрытия не угрожают наиболее твердые отходы и опасные сточные воды.

4.2 Кровельные гидроизоляционные материалы

Надежная гидроизоляция крыш зданий различного назначения является одним из основных условий их безаварийной эксплуатации.

В настоящее время ведется работа по совершенствованию кровельных материалов и повышению их долговечности. Как известно, традиционные покрытия, в частности битумно-рубероидные рулонные кровли, достаточно трудоемки в изготовлении. Кроме того, составляющие их материалы не всегда отвечают требованиям водонепроницаемости и гнилостойкости. Их успешно заменяют современные кровельные композитные покрытия, изготовленные на основе полимерных и полимерно-битумных материалов. Они отличаются высоким качеством и технологичностью монтажа, а также более низкими стоимостными показателями [73, 74, 115, 179].

Гидрокрон - кровельный материал, в качестве основы которого применяются каркасная стеклоткань, стеклохолст и полиэстер. Для защиты от ультрафиолетового воздействия и снижения пожарной нагрузки для верхнего слоя кровельного ковра используется крупнозернистая посыпка из гранита или сланца. Гидрокрон наплавляется на подготовленное основание, для которого может употребляться огрунтованная цементно-песчаная стяжка, железобетон, а также жесткие негорючие утеплители, МДФ-плиты. Гидрокрон эффективен при ремонте старого кровельного ковра, совместим с любыми битумными и битумно-полимерными материалами.

Стеклоизол - рулонный кровельный и гидроизоляционный наплавляемый материал. Стеклоизол обладает высокой прочностью, биостойкостью, абсолютной водонепроницаемостью. В качестве основы Стеклоизола применяются каркасная стеклоткань и стеклохолст. Использование стеклоткани значительно увеличивает прочность и гибкость кровельных полотен, что особенно важно при укладке их в местах примыканий. Для защиты от воздействия ультрафиолетового излучения и снижения пожарной нагрузки для верхнего слоя кровельного ковра используется крупнозернистая посыпка из гранита или сланца.

Срок службы кровельного покрытия из стеклоизола составляет 10 лет.

Бикрон - битумно-полимерный кровельный и гидроизоляционный материал, в качестве основы которого применяются каркасная стеклоткань, стеклохолст и полиэстер.

Бикрон обладает высокой биостойкостью, прекрасно подходит для ремонта старого кровельного ковра. Особенностью материала является превосходная гибкость при отрицательных температурах и высокая теплостойкость, позволяющая применять этот материал в южных регионах.

Расчетная долговечность материала - более 15 лет.

Эластокрон высококачественный рулонный битумно-полимерный гидроизоляционный материал, изготовленный по передовой технологии с учетом зарубежного опыта, предназначенный для устройства кровель и гидроизоляции во всех климатических зонах.

Эластокрон выпускается с применением битума, специальных добавок и нейтральных наполнителей. В качестве его основы применяются каркасная стеклоткань, стеклохолст и полиэстер. Для защиты от воздействия ультрафиолетового излучения и снижения пожарной нагрузки для верхнего слоя кровельного ковра используется посыпка из сланца. Эластокрон имеет хорошую адгезию к основанию (бетон, металл и т. д.), придает материалу необходимую теплостойкость и устойчивость к циклическим перепадам температур, тем самым исключая образование трещин на кровле. Использование полиэстера значительно повышает устойчивость материала к деформациям, что позволяет использовать его при повышенной подвижности фундаментов зданий и мостов.

Эластокрон обладает эластичностью и гибкостью при температурах до -25 С.

При укладке Эластокрон наплавляется на подготовленное основание, которым могут служить огрунтованная цементно-песчаная стяжка, железобетон, а также жесткие негорючие утеплители, МДФ-плиты.

Изоэласт битумно-полимерный наплавляемый рулонный кровельный и гидроизоляционный материал. Изоэласт получают путем двухстороннего нанесения на полиэфирную основу битумнополимерного вяжущего, состоящего из битума, бутадиенстирольного термо-эластопласта или аналогичных полимеров и наполнителя. Для верхнего слоя кровли производится "Изоэласт К" с крупнозернистой посыпкой с лицевой стороны и с полиэтиленовой пленкой с другой стороны. Для нижнего слоя кровли производится "Изоэласт П" с покрытием полиэтиленовой пленкой с двух сторон или с покрытием лицевой стороны мелкозернистой посыпкой.

Преимуществами материала являются высокая прочность, хорошая теплостойкость, высокая эластичность, повышенная морозостойкость, возможность укладки при отрицательных температурах, долговечность.

Высокая надежность материала обеспечивает срок службы 25 лет.

Мостопласт битумно-полимерный наплавляемый рулонный гидроизоляционный материал.

Мостопласт получают путем двухстороннего нанесения на полиэфирное нетканое полотно битумно-полимерного вяжущего, включающего нефтяной битум, полиолефины типа вестопласт, полипропилен и наполнитель. В качестве защитного покрытия используется мелкозернистая посыпка с лицевой стороны и полиэтиленовая пленка с другой стороны.

Срок службы материала не менее 30 лет.

Кинепласт битумно-полимерный рулонный кровельный и гидроизоляционный материал.

Кинепласт состоит из битума, модифицированного атактическим полипропиленом (АПП) и изотактическим полипропиленом (ИПП), наполнителя и нетканой основы из полиэстера или стеклохолста или стеклоткани.

Для верхнего слоя кровли производится "Кинепласт К" с крупнозернистой посыпкой с лицевой стороны и с полиэтиленовой пленкой с другой стороны, "Кинепласт Ф" с фольгой с лицевой стороны.

Для нижнего слоя кровли производится "Кинепласт П" с покрытием полиэтиленовой пленкой с двух сторон или с покрытием лицевой стороны мелкозернистой посыпкой.

Материал обеспечивает высокую надежность покрытия и срок службы до 15 лет.

Изопласт П битумно-полимерный наплавляемый рулонный гидроизоляционный материал. Изопласт П получают путем двухстороннего нанесения на полиэфирную основу битумно-полимерного вяжущего, состоящего из битума, полимерной добавки и наполнителя. Лицевая поверхность материала защищена мелкозернистой посыпкой, наплавляемая сторона - полимерной пленкой.

Изопласт выдерживает большие нагрузки, не растрескивается и не ломается. Благодаря полимерному битуму он имеет повышенную морозоустойчивость до -20 С. Материал не дает трещин при сгибе, не стекленеет, не теряет прочности. Его также можно эксплуатировать при температуре +130 С. Минеральная присыпка делает материал невосприимчивым к пламени.

Изопласт менее токсичен по сравнению с рубероидом и ему подобными материалами, имеет стойкость к прорастанию и деятельности бактерий, долговечен. Срок службы материала - более 30 лет.

4.3 Геотекстиль

В настоящее время промышленность выпускает широкий ассортимент геотекстильных материалов, предназначенных для разнообразного использования в строительстве. Они имеют вид полотна из синтетических или натуральных полимерных волокон. Важнейшие свойства имеющихся на рынке геотекстильных материалов: сплошность - объединение волокон в единое полотно, обладающее прочностью при растяжении; тонкость; гибкость - малое сопротивление изгибу полотна; химическая стойкость к воздействию большинства химических реагентов; биологическая стойкость.

Геотекстиль Typar - это нетканый материал, изготовленный по уникальной технологии «спан-бонд» из термоскрепленных бесконечных полипропиленовых волокон, что обеспечивает его стойкость к влаге и химическим соединениям, в частности, к щелочам и кислотам. Материал не подвержен гниению, воздействию грибков и плесени, грызунов и насекомых, прорастанию корней. Структура геотекстиля Typar обеспечивает хорошие прочностные и фильтрующие свойства [9, 11, 26, 85].

Благодаря оптимальному сочетанию своих характеристик, Typar, кроме традиционного применения в дорожных, дренажных и противоэрозионных конструкциях, широко используется при строительстве кровель, фундаментов, землеустройстве и т.д. При этом реализуются такие основные функции геотекстилей, как разделение, армирование, фильтрация, дренаж, а также их сочетание.

Совмещение высокого начального модуля упругости и удлинения (сочетание свойств тканых геосинтетиков и иглопробивного геотекстиля) дает возможность материалу поглощать больше энергии по сравнению с другими геотекстилями, что обеспечивает ему повышенную устойчивость к повреждению во время укладки и эффективное выполнение армирующей функции.

Специфическая структура материала препятствует внедрению частиц грунта в поры и их засорению.

Преднапряженность материала обеспечивает сопротивление раздиру, проколу и износу, а также значительное удлинение при разрыве, что исключает повреждение при укладке.

Высокий модуль упругости позволяет воспринимать нагрузку и распределять ее, следовательно выполняется армирующая функция при относительно малых деформациях.

Малоразмерные рулоны материала удобны в перевозке, хранении и укладке.

Геотекстиль Stabilenka представляет собой ткань из полиэстера в продольном направлении (основа) и полиамида или полиэстера в поперечном направлении (уток). Материал обладает высокой прочностью при растяжении, выдерживает высокие растягивающие нагрузки при незначительном относительном удлинении и эффективен при необходимости армирования грунта в случае небольших допустимых деформаций [9, 25, 79].

Геотекстиль Дорнит - экологически безопасный нетканый материал, изготовленный из бесконечных полипропиленовых волокон иглопробивным методом. Он обладает высокой химической стойкостью, устойчивостью к термоокислительному старению, не подвержен гниению, воздействию грибков и плесени, грызунов и насекомых, прорастанию корней. Структура материала обеспечивает хорошие прочностные и фильтрующие свойства. Благодаря оптимальному сочетанию физико-механических характеристик, геотекстиль Дорнит широко применяется в дорожных, дренажных и противоэрозионных конструкциях, а также при строительстве кровель и фундаментов [20, 47].

Материал обладает высоким модулем упругости, благодаря чему может воспринимать значительные нагрузки и выполнять функцию армирования при относительно малых деформациях, имеет высокую сопротивляемость раздиру и прокалыванию. Обладая специфической структурой, он не подвержен внедрению частиц грунта в поры и их засорению. Это позволяет обеспечивать устойчивые фильтрующие качества под давлением грунта и в условиях сильной вибрации. Геотекстиль не впитывает воду и при использовании в сырых условиях вес рулонов остается неизменным.

Геотекстиль Depotex - иглопробивной нетканый материал, изготовленный из 100 % полиэтиленовых волокон высокой плотности (HDPE). Depotex используется в качестве разделительного, фильтрующего и защитного материала при строительстве объектов, в которых могут присутствовать высокоагрессивные химикаты [16].

Depotex может заменить толстые подстилающие слои из песка, увеличивая полезный объем объекта и соответственно доходы от его эксплуатации. В качестве фильтра Depotex защищает дренажные слои от закупоривания, обеспечивает их долговечность. Depotex можно без труда складировать и укладывать на стройплощадке. Процесс монтажа заключается в простом разворачивании рулонов и перехлесте (или сшивании) материала. Для большей надежности на крутых склонах Depotex может укладываться в сочетании с изолирующим покрытием Carbofol.

Геотекстиль Secutex - иглопробивной штапельно-волоконный нетканый материал, изготовленный из 100 % синтетического волокна, что обеспечивает его долговечность [16]. Secutex используется в качестве разделительного, фильтрующего, защитного и дренажного слоев.

Применение Secutex в качестве разделительного слоя, предотвращает взаимное смешивание разнородных слоев. Благодаря этому, основание и подстилающие слои сохраняют свою целостность в течение значительного периода времени.

Обладая высокой поверхностной плотностью, Secutex эффективен в качестве защиты изолирующего покрытия или трубопроводов от механических повреждений. При необходимости, для равномерного распределения механических нагрузок в основу Secutex добавляется тканый геотекстильный материал, что увеличивает его защитные качества.

Материал обладает высокой износоустойчивостью, прочностью на прокалывание, устойчивостью к тяжелым динамическим нагрузкам, имеет хорошую приспосабливаемость к физически агрессивным условиям почвы.

Terrafix - иглопробивной штапельно-волоконный нетканый геотекстильный материал, изготовленный из 100 % синтетического волокна. Трехмерная структура волокон материала образует многочисленные лабиринтообразные пористые каналы, близко имитируя структуру почвы и ее водопропускные свойства [16].

Terrafix имеет обширную сферу применения. Более чем 30-летняя практика успешного его использования в гидротехническом строительстве служит доказательством его высоких технических характеристик и возможностей.

Terrafix отличается гибкостью, способностью длительное время сохранять фильтрующие свойства и износоустойчивостью, может укладываться практически на любую поверхность. Поверх него, без дополнительных прослоек, можно осуществлять укладку слоя тяжелых камней с острыми гранями крупного размера. За счет большой ширины рулонов уменьшается количество перехлестов, необходимых для выполнения монтажа.

Terrafix применяется в виде:

- однослойного или многослойного фильтра;

- балластовых настилов с песком;

- контейнеров или труб для насыпных материалов.

В виде труб Terrafix применяется для защиты берегов и дна в бухтах и портах. Для укрепления берегов рек и морей успешно применяются наполненные песком мешки, изготовленные из Terrafix. Материал обладает высокой водопроницаемостью, хорошо удерживает почву и не препятствует росту корней. Благодаря этому конструкции по защите берегов гармонично сочетаются с окружающей средой. Terrafix обеспечивает надежную защиту от размыва откосов при использовании его в качестве облицовки водоемов, каналов, вокруг опор и продольных и поперечных гидротехнических конструкций.

Геотекстиль Secudren представляет собой трехмерный дренажный геосинтетический материал, состоящий из дренажной сердцевины и одного или двух фильтрующих слоев из геотекстильного материала, которые защищают ее от заиливания и, в то же время, не препятствуют циркуляции газов и воды [16]. Все слои материала прочно скреплены между собой и имеют высокую прочность на сдвиг.

Secudren нашел широкое применение в решении проблем, связанных с дренажом воды и газов при строительстве полигонов по захоронению бытовых и промышленных отходов. При укладке материала на геомембрану при строительстве полигонов он выполняет одновременно 3 функции: фильтрование, защита и дренаж. Способность Secudren понижать давление воды позволяет успешно использовать его в системах вертикального дренажа фундаментов, подземных бетонных конструкций, а также водоотводов по краям автомагистралей. В зависимости от требований заказчика материал выпускают с различными дренажными и фильтрационными характеристиками, в том числе подбирается и сырье для производства геотекстиля и дренажной сердцевины, от которого зависят характеристики химостойкости материала. Secudren нашел широкое применение в качестве дренажного слоя в туннелях и крышах зданий.

Secudren отличается высокой прочностью и износостойкостью, легко выдерживает механические нагрузки, устойчив к химическим и биологическим факторам.

Geolon PET - высокопрочный тканый геотекстиль, изготовленный из полиэфирных мультинитей, стабилизированных к воздействию ультрафиолетового излучения. Материал обладает высокой прочностью при малом удлинении, имеет отличную стойкость к ползучести. Материал легко укладывается под воду, т.к. не всплывает. Geolon PET имеет широкий спектр различных марок, отличающихся между собой прочностью в продольном и поперечном направлениях [24, 34].

Geolon PP - тканый геотекстиль, изготовленный из полипропиленовых лент. Материал обладает высокой прочностью при малом удлинении, устойчивостью к механическим повреждениям, отличается превосходными контактными характеристиками с грунтом.

Geolon PP является химически инертным к щелочам и кислотам и сохраняет прочность в агрессивной среде [24, 34].

Геотекстиль Netex производится из полипропилена. Материал устойчив к воздействию щелочей и обычных растворителей, биологически стоек, однако подвержен деградации под воздействием ультрафиолетового излучения [85].

Геотекстили группы POLYFELT изготавливаются в основном из полипропиленовых волокон путем их механического скрепления. Эти материалы отличаются многофункциональностью и высокими прочностными свойствами [159].

Polyfelt TS - геотекстиль, изготовленный из бесконечных полипропиленовых нитей, скрепленных механически. Материал обладает стойкостью к ультрафиолетовому излучению, высокой прочностью при растяжении в продольном, поперечном и диагональном направлениях, хорошей водопроницаемостью, проявляет высокую износостойкость при действии динамических нагрузок. Расползание волокон материала в этом случае не происходит вследствие того, что составляющие его нити имеют бесконечную длину. Polyfelt TS имеет очень хорошую стойкость к воздействию кислот, щелочей и органических субстанций, не изменяет своих качеств в экстремальных климатических условиях.

При использовании в качестве разделительного и фильтрующего слоя между почвенным слоем и насыпным материалом геотекстиль предотвращает заиливание насыпного материала мелкими частицами почвы. Благодаря этому, насыпной материал сохраняет функцию распределения нагрузки и обеспечивает стабильность. Polyfelt TS оптимизирует уплотнение насыпного материала, практически исключая его проникновение в грунт. Он также используется в качестве фильтра между грунтом и дренажным гравием, препятствуя заиливанию гравия частицами почвы.

Polyfelt P - геотекстиль, изготовленный из бесконечных полипропиленовых нитей, скрепленных механически. Материал обладает стойкостью к ультрафиолетовому излучению, обеспечивает оптимальную защиту гидроизоляционных материалов от повреждений.

Polyfelt F - двухсторонний геотекстиль из бесконечных полипропиленовых нитей, скрепленных механически. Один из слоев выполняет функцию фильтра, а другой является его механической защитой. Материал обладает высокой стойкостью к ультрафиолетовому излучению.

Polyfelt PGM - геотекстиль из бесконечных полипропиленовых механически скрепленных нитей, стойких к ультрафиолетовому излучению. Материал разработан специально для санирования автодорог, служит для уменьшения напряжения в дорожном полотне между старым и новым слоем дороги. Он исключает проникновение осадков в дорожное полотно, вследствие чего обеспечивается стабильность несущего слоя. Использование материала Polyfelt PGM снижает напряжение в дорожном полотне на 40 % , в связи с чем существенно повышается долговечность нового покрытия. Усиленные с помощью Polyfelt PGM дорожные покрытия могут без проблем срезаться и использоваться после соответствующей переработки повторно в составе готовой смеси.

Polyfelt PGM G - геотекстиль из бесконечных полипропиленовых механически скрепленных нитей, стойких к ультрафиолетовому излучению, армированный нитями стекловолокна. Polyfelt PGM G рекомендуется для армирования асфальтового дорожного полотна, прежде всего в случаях образования больших горизонтальных смещений слоев, приводящих, соответственно, и к большим механическим напряжениям (температура, транспортные нагрузки).

Polyfelt Rock PEC - комбинированный геотекстиль, состоящий из нетканого материала, образованного полипропиленовыми филаментами, и механически упрочненного нетканого геотекстиля из бесконечных сформированных волокон. Материал обладает высоким пределом прочности при растяжении, повышенным сопротивлением при монтажной нагрузке и хорошими фильтрующими свойствами. Rock PEC предназначен специально для когезивных грунтов (мелкозернистых и водоносных), т.к. дренажные свойства материала ускоряют процесс консолидации грунта; при строительстве конструкций в качестве засыпного материала может использоваться водонасыщенный слипшийся грунт.

Polyfelt Rock W - геоткань, изготовленная из полиэстерных нитей. Материал обладает высокой прочностью на разрыв при низкой ползучести.

Пинема - экологически безопасный нетканый материал, изготовленный из бесконечных полипропиленовых волокон иглопробивным методом. Он обладает высокой химической стойкостью, устойчивостью к термоокислительному старению. Материал не подвержен гниению, воздействию грибков и плесени, грызунов и насекомых, прорастанию корней. Структура материала обеспечивает хорошие прочностные и фильтрационные свойства [47].

Нетканый синтетический материал с семенами многолетних трав используется для выполнения укрепительных работ на откосах земляных и водоотводных сооружений, а также для озеленения участков местности. Исключительно подходит для реконструкции мелиоративных систем и биологической защиты участков местности, загрязненных радионуклидами [47].

Применение материала для защиты грунтовых поверхностей снижает стоимость и трудоемкость работ, значительно уменьшает транспортные расходы, ускоряет производство работ.

Полотно полиэфирное нетканое представляет собой плотные слои беспорядочно перепутанных полиэфирных волокон, равномерно распределенных в объеме. Для достижения требуемой прочности и стабилизации размеров полотно подвергается термической обработке на каландре. Материал не оказывает вредного воздействия на окружающую среду [47]. Применяется для создания и сохранения ровных поверхностей на больших пространствах, для спортивных и других сооружений, в дорожном и гидротехническом строительстве.

4.4 Геосетки

Ниже рассмотрены некоторые типы рулонных материалов - геосеток, широко используемых при строительстве грунтовых сооружений для обеспечения их прочности и устойчивости.

Enkagrid PRO - одноосная сетка из полиэфирных полос, скрепленных между собой лазерной сваркой. Геометрия ячеек сетки обеспечивает наиболее эффективное сцепление ее с грунтом. Использование Enkagrid PRO для армирования грунтовых подпорных стен позволяет возводить насыпи с углом заложения до 90 без применения железобетонных элементов. Использование материала обеспечивает равномерную осадку всей конструкции, сокращает объем земляных работ и, в целом, снижает затраты на строительство [24].

Enkagrid MAX - биаксиальная сетка (равнопрочная в обоих направлениях) из полипропиленовых полос, скрепленных между собой при помощи современной технологии лазерной сварки. Благодаря оптимально подобранной геометрии ячеек, геосетка обладает превосходными контактными характеристиками с различными грунтами. Использование данного материала при быстром строительстве на слабом основании является оптимальным решением, т.к. компенсирует «плохие» характеристики основания, предотвращая неравномерность осадки дорожной конструкции. Применение геосетки позволяет сократить объем земляных работ до 30 %. Enkagrid MAX обладает высокой устойчивостью к воздействию кислот, щелочей, ультрафиолетового излучения и малой ползучестью [24].

Geolon GRID - биаксиальная (двухосная) полиэфирная сетка, пропитанная битумом, применяется для армирования асфальтобетонных покрытий. Использование сетки Geolon Grid предотвращает появление трещин, увеличивает межремонтный срок дорожного покрытия. Обычный асфальтобетон характеризуется невысоким показателем прочности при растяжении. Geolon Grid воспринимает значительную часть горизонтальных растягивающих напряжений и равномерно распределяет их [24, 34].

POLYFELT Rock G - это геосетка из полиэстерных нитей с высокой прочностью при разрыве с защитным полимерным покрытием. Служит для армирования несвязного грунта и отличается высокой прочностью на разрыв при низкой ползучести. POLYFELT Rock G разработан с целью армирования крупнозернистых грунтов (гравий, щебень и т.д.) [159].

TENAX CE - эти геосетка, изготавливаемая путем экструзии полиэтилена высокой плотности (HDPE). Она представляет собой выпуклую сетчатую структуру с ромбовидной формой ячеек, сформированную наложением пересекающихся нитей. Эти нити образуют комплекты сплошных глубоких каналов, обеспечивающих высокую способность к просачиванию жидкости. Геосетка Tenax CE используется для утилизации отходов и в общих проектах по инженерному строительству, где требуется высокая фильтрующая способность материала. Материал инертен к химическим и биологическим условиям, обычно возникающим в почве [21]. Он также обработан специальными добавками для сопротивления ультрафиолетовому излучению.

Геосетка производится различных типов в зависимости от ширины и толщины материала, что дает возможность ее широкого использования на объектах с различными конструктивными параметрами.

Геосетка HaTelit служит для армирования асфальтобетонных покрытий как при новом строительстве, так и при ремонте. Изготавливается из высокомодульных волокон полиэстера и пропитывается связующим раствором, обеспечивающим ее хорошую адгезию к асфальтобетону. Геосетка выпускается пяти типов с размерами ячеек 40Ч40, 30Ч30 и 20Ч20 мм и различными значениями прочности при растяжении, лежащими в пределах 90-30 кН/м в обоих направлениях. Геосетка имеет небольшое значение относительного удлинения, составляющее при разрыве 12-14 % [11, 25, 79].

4.5 Георешетки

Промышленностью выпускается большой ассортимент георешеток. Они с высоким эффектом применяются для противоэрозионной защиты откосов, а также строительства подпорных стенок, защиты конусов путепроводов, армирования слабых оснований и других целей.

В зависимости от характеристик защищаемого объекта ячейки георешетки могут заполняться растительным грунтом с семенами, щебнем или бентонитом.

Secugrid представляет собой георешетку из вытянутых монолитных плоских стержней из полипропилена или полиэстера, в местах пересечения скрепленных сваркой [16].

Secugrid проявляет хорошую устойчивость по отношению к биологическим и химически агрессивным средам и ультрафиолетовому излучению. За счет жесткости монолитных стержней георешетка устойчива к механическим повреждениям, возникающим в процессе монтажных работ.

Фортрак - это георешетки, представляющие собой сотканные из высокомодульных полиэстерных волокон структуры, которые покрыты дополнительным защитным слоем поливинилхлорида [11, 22, 79].

Материалы обладают высокой химической и биологической стойкостью, а ПВХ-покрытие предохраняет их от ультрафиолетового излучения и механических повреждений.

Прогрессивными материалами являются георешетки марки «TENAX», обладающие высокими прочностными характеристиками, эффективно использующиеся в целях укрепления и стабилизации грунтовых поверхностей. Производители выпускают множество модификаций материала, различающихся по составу, способам производства и физико-механическим характеристикам [21].

Tenax TT SAMP (тип 050-201-301-401-601-701) - это моно-ориентированные георешетки, специально разработанные для укрепления грунта. Они изготавливаются методом экструзии из высококачественного полимера - полиэтилена высокого давления. Георешетки Tenax TT SAMP обладают высокими показателями прочности и долговечности, хорошей укрепляющей способностью и прочностью соединений.

Tenax LBO SAMP (тип 220-330-440) - это полипропиленовые георешетки, специально разработанные для стабилизации и укрепления грунта. В целях улучшения прочностных свойств они изготавливаются методом экструзии и двойного ориентирования. Эти георешетки обладают высокой прочностью на разрыв и эластичностью, прекрасным сопротивлением к повреждению конструкции и воздействиям окружающей среды. Кроме того, геометрия этих решеток обеспечивает их крепкое механическое сцепление с усиливаемым грунтом.

Марки LBO 220, 330 SAMP применяются для укладки в слабых и неоднородных грунтах (CBR менее 3 %) с высокой интенсивностью движения и/или осевыми нагрузками, армирования дополнительного зернистого слоя дорожной одежды.

Марка LBO 270 SAMP используется в асфальтобетонном покрытии для контроля повторных трещин, образования колеи и усталостного трещинообразования.

Марка LBO 440 SAMP применяется для всех видов транспортных дорог, но наиболее высокий эффект достигается при укладке в слабых грунтах, где значение несущей способности грунта (CBR) менее 1 %, или на более твердых грунтах, подвергающихся более высоким осевым нагрузкам.

Tenax MS представляют собой последнее достижение в области технологии георешеток. Они образуются несколькими слоями экструдированных полимерных георешеток из полипропилена, ячейки которых ориентированы в двух направлениях. Слои развернуты и сшиты друг с другом без большого наложения ячеек. Множество нитей георешетки вместе со слоями геотекстиля улучшают зацепляющую способность георешетки, распределяют приложенную нагрузку, предотвращают локальные сдвиги. Георешетки обладают высокой эластичностью, прекрасной закрепляющей способностью и сопротивляемостью к растяжению.

Георешетки Tensar - это высокопрочные полимерные сетки, производимые по запатентованной уникальной технологии [18, 25, 75]. Процесс их изготовления заключается в растягивании на специальном оборудовании перфорированных листов полиэтилена и полипропилена, нагретых до определенной температуры. В результате хаотично ориентированные длинноцепные молекулы вытягиваются в упорядоченное и ориентированное положение, что, в свою очередь, приводит к ряду важных физических изменений: образованию единой структуры, отличной от сварной, тканой, клееной и т.д., мобилизации высокой прочности на растяжение при низких напряжениях и существенному уменьшению ползучести. Именно эти изменения в процессе производства увеличивают прочность и жесткость георешеток под воздействием нагрузки. Георешетки Tensar изготавливаются двухосные и одноосные.

Механизм работы конструкции, армированной георешеткой Tensar, следующий. При уплотнении зернистого материала над решеткой он частично проникает сквозь отверстия, что обеспечивает эффект сцепления его частиц с решеткой. Это заклинивание позволяет решетке оказывать сопротивление горизонтальному сдвигу конструкции и, тем самым, максимально мобилизовать несущую способность слабого подстилающего слоя грунта, а также предотвратить поперечное движение вверх мелких частиц грунта при динамическом воздействии, тем самым предотвращая возникновение эффекта капиллярного подсоса.

Георешетки Tensar используются в промышленном и гражданском строительстве для увеличения несущей способности слабых грунтов. Они являются одним из наиболее долговечных армирующих материалов, применяемых в строительстве.

Материал не подвержен воздействию водных растворов кислот, щелочей и солей, а также бензина и дизтоплива, не восприимчив к гидролизу, устойчив к растрескиванию, биологическому разрушению и воздействию ультрафиолетового излучения.

Использование георешетки Tensar при строительстве дорожных конструкций позволяет уменьшить толщину насыпного покрытия до 40 %, а образование колеи - до 70 %, снижает образование в дорожном покрытии отраженных трещин.

4.6 Геоматы

Объемные рулонные материалы - геоматы, сведения о которых приведены ниже, имеют различные структуру и назначение.

Enkamat - это объемный мат из полиамидных нитей, термически скрепленных между собой в местах пересечений. По структуре мат напоминает мочалку, имеющую большое количество пустот. Материал эффективно удерживает мелкие частицы почвы с семенами и создает благоприятные условия для роста растений, обеспечивая защиту склона от эрозии. В некоторых случаях (при большой скорости потока воды) Enkamat целесообразно заполнять отсевом (щебнем фракции 2-6 мм). Материал инертен в химически активной среде, нетоксичен, сохраняет свои свойства в пресной и соленой воде, устойчив к ультрафиолетовому излучению, имеет низкий уровень огнеопасности и огнеобразования [24, 26].

Colbonddrain - композиционный дренажный материал в виде ленты шириной 10 см, состоящий из дренирующего «ядра», защищенного нетканым фильтром. Colbonddrain применяется для создания вертикального дренажа в слабых грунтах. Устройство вертикальных дренажных каналов позволяет снять поровое давление и ускорить процесс консолидации грунтов, что, в свою очередь, существенно повышает устойчивость основания насыпи [85].

Благодаря своей структуре, Colbonddrain сохраняет высокие рабочие характеристики даже при высоком давлении и значительных поперечных смещениях грунта. Монтаж осуществляется с помощью специального оборудования, без нарушения целостности дренажа. Применение этого материала гарантирует увеличение сопротивления сдвигу основания и стабилизацию осадок за короткий период времени.

Secumat - это объемное геосинтетическое противоэрозионное покрытие, выпускаемое в виде мата. Хаотично расположенные монолитные синтетические стержни производятся методом экструзии. Secumat защищает поверхность почвы от эрозии и способствует беспрепятственному прорастанию корневой системы растений [16].

Материал устойчив ко всем химическим и биологическим воздействиям естественного происхождения, а также к ультрафиолетовому излучению.

Благодаря открытой поверхности и жесткости стержней, Secumat легко заполняется почвой по всей его площади и на всю глубину.

Материал укладывается как на грунтовые горизонтальные основания, так и на склонах. Скорость стекающей со склонов воды значительно уменьшается за счет уложенных противоэрозионных матов, тем самым предотвращается гидроэрозия почвы. Берега рек и каналов, покрытые материалом Secumat, надежно защищены от воздействия волн и водного потока.

Tenax Multimat - геоматы из полипропилена, разработанные для защиты и выращивания травы на склонах, подверженных эрозии. Они представляют собой трехмерные структуры, образуемые экструдированными решетками двойного ориентирования, наложенными друг на друга и связанными посредством черной полипропиленовой нити. Трехмерная структура мата защищает верхний слой земли и закрепляет корни прорастающих побегов, образуя единый блок, обладающий очень большой сопротивляемостью к дождевым потокам и движению почвы. Данные маты легко устанавливаются и не требуют для этого высококвалифицированного персонала [21].

Polymat - трехмерный материал, изготовленный из полипропиленовых неориентированных (спутанных) моноволокон. Препятствует возникновению эрозии грунта, задерживая гумус, уменьшая скорость водного потока, поддерживая растения в период укоренения [159].

Дренажные маты Polyfelt DN/DC - это композитный материал, состоящий из дренажной сетки Polyfelt DN, выполненной из полиэтилена высокой плотности, и композитного материала Polyfelt DC, изготавливаемого из дренажной сетки Polyfelt DN и приклеенного к ней геотекстильного фильтра Polyfelt TS с одной или с обеих сторон. Фильтр-геотекстиль состоит из механически скрепленных бесконечных полипропиленовых нитей [159]. Высокие прочность и водопропускная способность при оптимальном эффективном диаметре отверстий делают этот геотекстиль незаменимым дренажным материалом.

Главная функция дренажных матов Polyfelt DN/DC состоит в отводе жидкости и газов. Кроме того, Polyfelt DN/DC используется в качестве защиты изоляционного материала от износа, а также как преломляющий капилляры слой, препятствующий подъему грунтовых вод в мелкозернистый насыпной слой.

Дренажный мат Polyfelt DN/DC является эффективной и экономичной альтернативой дренажной системе, состоящей из грубого щебня и геотекстиля в качестве разделяющего фильтра. Обладая небольшой толщиной и такой же водопропускной способностью, как и дренажный щебень, он значительно уменьшает затраты, связанные с выемкой грунта и укладкой щебня. Polyfelt DN/DC обеспечивает поддержание оптимальной водопропускной способности в течение длительного промежутка времени. Его пропускная способность соответствует водопропускной способности слоя дренажного щебня высотой от 10 до 15 см.

Большие нагрузки, возникающие из-за давления грунта в процессе эксплуатации, не вызывают значительной деформации материала и при работе конструкции на сжатие не уменьшают его пропускной способности.

Материал прост в укладке, обладает высокой химической и биологической стойкостью.

Megadrain - композитный материал из трехмерных неориентированных (спутанных) полипропиленовых моноволокон и геотекстиля Polyfelt TS, приклеенного с одной или двух сторон для устройства горизонтального дренажа [159].

Enkadrain - это полимерный геокомпозитный дренажный мат, состоящий из дренирующего слоя, размещенного между двумя неткаными фильтрами. Дренирующий слой состоит из жестких и прочных витых полиамидных нитей, термически скрепленных между собой в точках пересечения и образующих трехмерную открытую структуру. Нетканый фильтр представляет собой термоскрепленный геотекстиль из полиэфирных волокон в полиамидной оболочке. Благодаря своей конструкции, Enkadrain обладает высокой дренирующей способностью при значительных давлениях грунта. Дренирующий слой материала не заиливается благодаря фильтру, который не пропускает крупные частицы грунта, при этом глинистые частицы, попавшие в дренаж, вымываются водой. Существует несколько типов материала Enkadrain для дренажных систем различного назначения [24, 25, 85].

Robulon - противоэрозионный рулонный объемный материал из полимерных лент зеленого цвета, переплетенных с тканой геотекстильной основой в виде сетки. Ленты, пропущенные через сетку, образуют петли, выступающие над ней на 10 см. Такое переплетение образует большое количество пустот, обеспечивающее оптимальное заполнение материала грунтом. Достаточно крупные отверстия сетки обеспечивают нормальное прорастание растительного покрова, а ее высокая прочность позволяет укладывать материал на крутых склонах. Robulon устойчив к ультрафиолетовому излучению, химическим и температурным воздействиям [24].

Voltex, Bentomat - геотекстильные гидроизолирующие маты, являющиеся материалами группы Volclay [28]. Они представляют собой иглопробивной каркас из полипропиленовых волокон, внутри которого помещены гранулы натриевого бентонита. Бентонит натрия при полной гидратации имеет свойство разбухать и увеличиваться в объеме в 14-16 раз. При ограничении пространства для свободного разбухания в присутствии воды образуется плотный гель, который препятствует дальнейшему проникновению влаги (коэффициент фильтрации равен 10^-9 см/с). Эти материалы нетоксичны и имеют высокую химическую стойкость.

...