В самом широком аспекте области применения геосинтетических материалов в дорожной отрасли, охватывая как конструктивные, так и технологические решения, включают два направления: земляные сооружения и дорожные одежды. В качестве основополагающих функций геосинтетических материалов для указанных направлений характерны следующие.

Разделение. Разделение грунтовых сред, различных по составу или состоянию, с целью исключения их перемешивания (особенно в процессе строительства) происходит путём соответствующей защиты и обеспечения в условиях эксплуатации неизменности по толщине конструктивных слоёв. Особое значение эта функция приобретает при строительстве земляного полотна насыпей на слабых основаниях (в естественном залегании последних), а также устройстве рабочего слоя выемок в глинистых переувлажнённых грунтах и последующих дополнительных слоёв дорожной одежды.

Фильтрация. Функция, которая направлена на осушение и отвод поверхностных и грунтовых вод от конструктивных элементов земляного полотна и дорожных одежд.

Осушение (дренирование). Использование геосинтетических материалов в качестве антикольматационных фильтров, а также горизонтальных и вертикальных дренажей в случаях применения композитных объёмных «продуктов» (дренажи в выемках, оползневых структурах).

Защита от эрозии. Укрепление наклонных и лекальных поверхностей грунтовых сооружений на автомобильных дорогах от вредного воздействия воды и ветра. Указанная функция может быть совмещена с дренированием поверхностных слоёв откосных частей, например в выемках (откосные дренажи).

Армирование. Силовая функция сплошных тканых геосинтетических материалов, геосеток и георешёток используется для армирования земляных сооружений и их оснований при строительстве, реконструкции, ремонте, а также асфальтобетонных покрытий. В определённых случаях применение геосинтетических материалов, например нетканых, охватывает такие области, как защита уплотняемых слоёв насыпей от механических повреждений при движении построечного транспорта или уплотняющих средств. Особое значение указанная защитная функция приобретает при наличии слабых или недоуплотнённых естественных оснований. Отмеченные характерные особенности геосинтетических материалов, их разнообразие, а также выделенные области использования целесообразно классифицировать. Такая классификация разработана на основе имеющейся практики, анализа и обобщения выделенных геосинтетических материалов, показателей их физико-механических свойств и областей использования в дорожном строительстве и представлена в табл. 1.

Подобная классификация имеет существенное значение для выбора того или иного геосинтетического материала в плане разработки рациональных типов дорожных конструкций применительно к конкретным инженерно-геологическим, грунтовым и климатическим условиям строительства и реконструкции.

 

Таблица 1 – Характерные особенности геосинтетических материалов и области их использования

 

Кроме общих характеристик, областей применения и требуемых показателей физико-механических свойств, классификация содержит ещё два крупных блока, конкретизирующих тот или иной геосинтетический материал. Так, например, для выбора нетканого геотекстильного материала в качестве разделительной прослойки могут быть рассмотрены специальные спецификации конкретных материалов (нетканых), выпускаемых как отечественными, так и зарубежными производителями.

После выбора группы материалов с близкими показателями свойств, удовлетворяющих требуемым значениям для данной конструкции земляного полотна, технологии, другим условиям, марка геотекстильного материала может быть выбрана с учётом рациональной цены 1 м2. При этом для выбранного материала производитель должен представить паспорт с протоколами испытаний контрольных образцов.

Таким образом, данная классификация выходит из традиционных представлений, поскольку, кроме группировки материалов, требует некоторой системы базы данных о них, включая результаты испытаний. В связи с этим в Союздорнии разрабатывается на её основе соответствующий программный продукт, позволяющий не только выбрать требуемый материал для конкретных сооружений, но и занести его в базу данных и сохранить всю необходимую информацию о нём.

Помимо общей классификации, представленной в табл. 1, целесообразно рассмотреть дифференциацию геосинтетических материалов по степени их устойчивости к внешним силовым факторам.

Устойчивость к воздействиям силовых факторов, возникающих при укладке геосинтетических материалов для выполнения тех или иных функций, предусмотренных проектом, необходимо учитывать как с точки зрения применяемых насыпных материалов, так и в плане интенсивности и состава движения построечного транспорта.

В большинстве случаев такие классификации действительны, когда требуемые механические параметры не могут быть установлены (например использование нетканых материалов в качестве разделительного, защитного слоёв или фильтра) и данный материал не используется для армирования.

В подобных классификациях приведены эмпирические данные (полученные из опыта), которые установлены для нетканых материалов на основе испытаний на продавливание специальным штампом (цилиндром), для тканых материалов, трикотажных изделий и комплексных «продуктов» по данным номинальной (предельной) прочности на растяжение стандартных полосок. Кроме того, для всех типов материалов в качестве показателя физических свойств, соответствующего силовым (механическим) параметрам, используется масса на единицу поверхности (), в качестве которой принимается её средняя величина (х*) (табл. 2). Количество определений при этом должно быть не менее 10. Сила продавливания стандартным цилиндром для нетканых материалов принимается равной средней величине минус стандартное отклонение.

Таблица 2

В данном случае используется меньшая величина силы для продольного и поперечного направлений.

Для оценки прочности принимается средняя величина максимальной силы растяжения образца стандартной полоски (x*) минус стандартное отклонение (S) для меньшего значения в продольном и поперечном направлениях. Данные табл. 2 основываются на исследованиях геосинтетических материалов, которые показали различную прочность материала в продольном направлении при единой максимальной силе растяжения в 50 кН/м в поперечном. Для классификации использована максимальная сила растяжения в направлении большей прочности. В тех случаях, когда применяются материалы с другим соотношением пределов прочности на растяжение в продольном и поперечном направлениях, необходимо их идентифицировать с геосинтетическим материалом в соответствии с классом прочности.

В отношении классификации геосинтетических материалов для композитов имеется незначительный опыт. Класс прочности таких материалов рекомендуется «доказывать» путём идентифицирующих опытов непосредственно на строительной площадке. Так, например, для композитов (комплексных материалов), состоящих из геосеток и нетканых материалов, класс прочности нетканого материала может быть увеличен на 1 класс, если прочность на растяжение геосетки, присутствующей в композите, будет равна 25 кН/м.

Для других композитов, включающих тканые материалы или трикотаж, класс прочности нетканого материала может быть соответственно повышен на его удельную массу. При этом рекомендуется за основу принимать предел прочности на растяжение для тканей или трикотажа после введения защитного слоя как элемента композита. При использовании комплексных материалов в качестве дренажных элементов (например объёмные дренажные композиты) определяющим является геотекстильный класс прочности фильтра.

Источник: «ПРИМЕНЕНИЕ ГЕОСИНТЕТИЧЕСКИХ И ГЕОПЛАСТИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ В ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ», О. Н. Бурмистрова, М. А. Воронина