Геосинтетики - это материалы с «большим будущим»

Геосинтетики - это материалы с «большим будущим»

Область применения геосинтетиков очень широка, а использование - эффективно, Геосинтетические материалы в Европе применяются уже несколько десятилетий, совершив практически революцию в дорожном, гражданском и специальном строительстве. Экономическая эффективность и широкая область применения геосинтетиков, в т.ч. в областях, где они практически незаменимы, позволяют говорить о них как весьма перспективных материалах.

Выгодно экономически и технологически

Что же позволяет рассматривать геосинтетики (ГС) как материалы с «большим будущим»?

Во-первых, их применение позволяет оптимизировать экономические затраты и обеспечить высокое качество строительных работ по армированию и гидроизоляции конструкций и сооружений, основу которых составляют рыхлые горные породы - грунт, песок, гравийные смеси и т.п.

В мировой практике строительства геосинтетические материалы менее чем за 30 лет сделали существенные изменения во многих аспектах практики транспортного и гражданского строительства. Если в 70-х годах XX столетия на мировом рынке было всего 5-6 ГС, то в 2000 году их количество составляло порядка 600. Объемы использования составляют 1 триллион кв. м за год на общую сумму около 1,5 млрд у.е. Такие темпы роста и объемы указывают на чрезвычайно широкое применение и эффективность ГС в строительстве благодаря их свойствам и функциям в конструкциях. Во многих случаях использование ГС может существенно повысить запас прочности, долговечность и надежность, улучшить работоспособность и уменьшить стоимость, по сравнению с традиционными проектными решениями.

Так, по данным специалистов направления геосинтетики, применение ГС в дорожном строительстве, например, геотекстилей для борьбы с «отраженными трещинами» Polyfelt PGM 14 и PGM G (ремонт асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог) снижает напряжения на участках старых трещин до 40% за счет поглощения деформаций между старым и новым покрытием. А общий эффект от применения этих материалов - существенное замедление трещинообразования, увеличение межремонтного срока в три раза, экономия средств на эксплуатацию автодорог, регулярные текущие и объемные ремонты и усиления покрытия. Во-вторых, область эффективного применения геосинтетиков не просто широка. Материалы прекрасно работают там, где использование других решений дает не столь надежный и долговечный результат. Отечественное строительное производство, в отличие от западного, непосредственно в ракурсе широкого применения начало «рассматривать» геосинтетические материалы относительно недавно, и перечень проблем, связанных с применением этого материала, достаточно стандартен. Нет официальной украинской классификации этих материалов, что проистекает из вполне традиционной ситуации - отсутствия нормативов. Да и информированность о свойствах и преимуществах ГС заказчиков пока еще оставляет желать лучшего.

Функции: укреплять и защищать

Что же собой представляют геосинтетики и какие свойства материалов позволяют говорить об их применении как о перспективном?
Геосинтетики - это полимерные материалы, предназначенные для изменения естественных свойств грунтов. Изменение, как правило, касается фильтрационных свойств почвы (обычно производится понижение коэффициента фильтрации слишком рыхлого грунта), или же ее прочностных характеристик (например, с помощью армирования георешетками повышается прочность слабых грунтов).

Специалисты отдела геосинтетики компании «Евроизол» предлагают такое определение этим материалам: «Геосинтетик - это материал, у которого хотя бы один из составляющих изготовлен из синтетического или естественного полимера в виде полотна, ленты или трехмерной структуры, которая используется в контакте с грунтом и другими строительными материалами. Объединение грунта с ГС следует рассматривать как образование нового композитного материала, который объединяет в себе функции как грунта, так и синтетического материала».

Качественные и химико-физические характеристики геосинтетиков обусловлены свойствами полимеров, применяемых для их производства.Так, такие качества, как водо- и морозостойкость, устойчивость к коррозии, малый вес, высокая прочность на растяжение - «заслуга» полимеров, В то же время, недостатки полимеров (быстрое старение под воздействием УФ-излучения, падение прочности при температуре + 80 -120°С, горючесть) нивелируются спецификой применения ГС. Материалы используют в конструкциях, подавляющую часть объема которых составляют грунты или сыпучие горные породы, защищающие полимеры от световых и температурных воздействий.

Прародителем геосинтетических материалов считают геотекстиль. Те же зарубежные нормативы изначально создавались на эти материалы.

По мере расширения ассортимента ГС менялись и стандарты. Но даже сейчас в зарубежной строительной практике некоторые ГС рассматривают как сопутствующие геотекстилю материалы. Сегодня разновидностей ГС довольно много. По данным специалистов, геосинтетики имеют разветвленную классификацию в зависимости от сырья, способа производства, внешнего вида. Шире всего на отечественном рынке представлены водопроницаемые геотекстили и геотекстилеподобные материалы. Геотекстили же в свою очередь по способу производства подразделяются на нетканые, тканые и вязаные. Геотекстильподобные материалы представлены геосетками, георешётками, геоячейками, геоматами и геопрослойкам.

В зависимости от области применения в грунтовых конструкциях геосинтетики в целом могут выполнять такие функции:

• армирование, для улучшения сопротивления сдвигу зернистых материалов;

• разделение, для сохранения конструктивной целостности зернистых слоев;

• фильтрация, для пропуска жидкости и удержания грунтовых частиц;

• дренаж, для сбора и отвода жидкости за пределы конструкции;

• контроль эрозии, при предотвращении эрозии грунта под действием воды или ветра;

• защита, для предотвращения повреждения конструктивного слоя, например, изоляции вокруг искусственных сооружений в земляном полотне при их засыпке;

• изоляция, для предотвращения миграции жидкостей и газов.

Операторы рынка, ввиду отсутствия отечественных нормативов, также обращаются к зарубежным стандартам - например, Международного общества геосинтетики IGS - International Geosynthetics Society (Табл. Классификация геосинтетичских материалов согласно IGS).

Применение: от «high way» до кровли

Дорожное строительство

Активизация дорожного строительства на Украине, как надеются операторы рынка геосинтетиков, благоприятно скажется на объемах продаж этих материалов. Во-первых, именно этот сегмент - один из основных потребителей геосинтетиков. Во-вторых, отечественные дорожно-строительные предприятия все чаще обращаются к применению более современных материалов и технологий, к которым, безусловно, относятся и геосинтетики.

В данном сегменте геосинтетические материалы используют для устройства откосов повышенной крутизны, подпорных стенок, усиливают основания дорожных насыпей. Кроме того, геосинтетики применяют для защиты конусов путепроводов, армирования асфальтовых покрытий, разделения конструкционных слоев дорожного «пирога», как элементы дренажных систем.

В дорожном строительстве преимущественно используют различные типы геотекстилей, как тканые, так и нетканые. При этом учитываются их более или менее выраженные характеристики - механические, фильтрующие.

Помимо геотекстилей, широко применяют георешетки с целью укрепления (армирования) откосов или дорожного полотна. Использование георешеток позволяет добиться значительной экономии строительных материалов: например, армирование слоя щебня в системе устройства дороги «дает» 60-70% экономии этого же щебня.

Применение геосинтетиков экономически эффективнее таких традиционных технологий, как строительство бетонных подпорных стен, замена грунтов при строительстве на слабых основаниях. В железнодорожном строительстве геосинтетики преимущественно используют для армирования железнодорожного полотна и насыпей (геотекстиль, георешетки).

Более того, осуществить качественное и отвечающее всем требованиям строительство взлетно-посадочных полос, мостов без геосинтетики, как отмечают специалисты, сегодня практически невозможно. Часто эти объекты возводятся на слабых грунтах, соответственно, требуют надежного и долговечного укрепления.

Строительство подземных сооружений

В данной области геосинтетики преимущественно играют роль гидроизоляции (геомембраны), пристенного или пластового дренажа (маты).

Применение геомембран оправдано их более высокими, относительно традиционных технологии и материалов, характеристиками - эластичностью, стойкостью к химическим и механическим нагрузкам.

Дренажные маты используют в тех случаях, когда требуется снять гидростатическое давление грунтов (за счет устройства пристенного дренажа), в качестве наружной несъемной опалубки при бетонировании стен подземной части сооружения, а также для наружной гидропароизоляции подземной части сооружения.

Экологичное строительство

Мировая практика широко использует геосинтетики при строительстве полигонов захоронения отходов: дренаж воды и сбор биогазов, гидро- и газоизоляция, армирование оснований и откосов, рекультивация переполненных полигонов и мн. др. На полигонах бытовых отходов геосинтетики (геомембраны) применяют для устройства противофильтрационных экранов - защита грунтовых вод от промышленных и бытовых отходов.

Геосинтетика хорошо зарекомендовала себя и как материал для предотвращения эрозии почвы, для защиты берегов водоемов. Такая разновидность геосинтетиков, как противоэрозионные маты сегодня считаются эффективной альтернативой традиционной бетонной или каменной противоэрозионной защите. Маты предотвращают эрозионные процессы, а их структура позволяет образоваться устойчивой корневой системе.

Гидротехническое строительство

В этой сфере преимущественно используют геомембраны, бентонитовые маты - гидроизоляция при устройстве противофильтрационных завес, плотин или дамб, гидроизоляционные экраны водоемов. Мембраны обеспечивают долговечную и надежную гидроизоляцию на несколько десятков лет даже в случае воздействия агрессивных сред.

Классификация геосинтетических материалов

Термин	Описание
Геоячейка	Трехмерная, проницаемая, полимерная (синтетическая или природная) структура в виде пчелиных сот или полотна, выполненная из полос геотекстиля, георешеток или геомембран, соединенных попеременно и работающих в контакте с почвой или другим геотехническим материалом.
Геокомпозит	Изготовленный или выполненный сборкой материал с использованием по крайней мере одного геосинтетического продукта среди других компонентов. Наиболее распространенными считаются дренажные геокомпозиты, применяемые для гидроизоляции заглубленных сооружений.
Геопена	Легкий полимерный материал с высоким содержанием пустот, сформированный путем применения полимера в полужидкой форме при помощи вспенивающего средства.
Георешетка	Плоскостная полимерная структура, открытая сеть правильной формы, состоящая из неразрывно соединенных друг с другом элементов, работающих на растяжение. Элементы могут быть соединены штамповкой, связыванием или переплетением.
Геомат	Трехмерная, проницаемая, полимерная (синтетическая или природная) структура, выполненная из связанных нитей, используемая для защиты почвы и для связывания корней и небольших растений с целью контроля эрозии.
Геомембрана	Плоский, относительно проницаемый, полимерный (синтетический или природный) лист. Изготавливается из природных битумов или полимеров.
Геосеть	Плоскостная полимерная структура, состоящая из правильной формы плотной сети, составляющие элементы которой соединены узлами или штамповкой. Размер отверстий сети гораздо больше составляющих частей.
Геотекстиль	Плоскостной, проницаемый, полимерный (синтетический или природный) текстильный материал, который может быть вязаным, тканым или нетканым.

Помимо упомянутых, существуют и другие области применения геосинтетиков - эксплуатируемые кровли, парковки на крышах подземных гаражей, спортивные площадки и пр.

Татьяна ШУЛЬГА-ЗАБЕЛЬСКАЯ Property Times

Журнал "СЕВЕР строительный" № 8 август 2008 г.