Геосинтетические материалы для дорожного строительства: как применяют геосинтетику в 2019 году

Содержание

как применяют геосинтетику в 2019 году

По данным Росавтодора, с 2013 года применение геосинтетических материалов в дорожном строительстве выросло больше, чем на треть. Инновационное сырье используют на федеральных трассах, при реконструкции дорог и искусственных сооружений, берегоукреплении. Все шире геосинтетика используется в столице и регионах не случайно. Дорожные объекты, построенные с применением современных полимеров, по оценкам специалистов, служат в 1,5 раза дольше. С учетом растущих нагрузок на магистрали и затратности транспортирования традиционных армирующих материалов, полимеры – геосинтетика, геосетка, геотекстиль – заняли лидирующую позицию по качеству и экономичности использования в дорожном строительстве.

Преимущества геосинтетики

Геосинтетика в широком понимании представляет собой полимерные материалы, часто имеющие сотовую конструкцию, которые применяются в дорожных и земельных работах. Сетка с ячейками различных размеров укладывается между слоями стройматериала и препятствует просаживанию дорожного полотна, увеличивает диапазон допустимых температур эксплуатации стройматериала (например, битума), улучшает дренирование и выполняет массу других функций, которые в конченом итоге, влияют на срок службы дорожного покрытия.

Инновационные конструкции дорожники закупают:

для строительства дорог и ремонта тех, что утратили часть функциональных качеств, со сниженной несущей способностью;
укрепления берегов, обочин, откосов;
создания дренирующих прослоек, систем водоотвода.

В дорожном строительстве геосинтетические материалы решают сразу несколько задач.

В первую очередь, полимерное полотно помогает равномерно распределить весовую нагрузку на всю площадь объекта. Кроме того, материал не позволяет жидкости, влаге проникать в основание дороги, тем самым уберегая ее от разрушения, размывания. Также многослойная конструкция дорожного объекта, построенного с применением геосинтетических материалов, менее подвержена механическим повреждениям – возникновению выбоин, ям, трещин, образованию колеи.

В 2-3 раза реже в среднем ремонтируются объекты, в строительстве которых использовались геосинтетические материалы. Дорожное полотно устойчиво к колебаниям температур, агрессивным средам и, что не менее важно, экономично. Использование геосинтетики позволяет уменьшить расход строительных материалов и сократить траты на логистику.

Классификация геосинтетических материалов

Геосинтетика для дорожного строительства – это перечень материалов, большая часть которых выпускается в рулонах, либо в панелях. К наиболее часто используемым видам геосинтетических материалов в дорожном строительстве относят: геосетки, геотекстиль, георешетки, геоматы, а также геокомпозиты, геокамеры и геомембраны.

Геосетки

Этот геосинтетический материал используют в армировании грунта, укреплении откосов и искусственных дорожных сооружений. Прокладывается материал между землей и щебнем. Верхний слой дорожного покрытия при этом становится более стойким к проседанию. Нагрузка равномерно распределяется по всему дорожному полотну, которое дольше сохраняет цельность. Геосетки изготавливают из различных материалов, отличаются друг от друга нагрузками, которые способны выдерживать.

Геотекстиль и георешетка

Параллельно с геосеткой в дорожном строительстве используются такие геосинтетические материалы как геотекстиль и георешетка, также укладываемые между грунтом и гравием. Материалы не дают щебню проникать в почвенный слой, тем самым укрепляя дорогу и сокращая расход строительного материала. Также геотекстиль продлевает срок службы объекта, благодаря гидроизоляции, дренирующей функции. Он не позволяет воде размывать основание дорожного полотна, препятствует разрушению асфальта – быстрому появлению трещин, выбоин.

Георешетки в настоящее время активно используются при ремонте и прокладывании магистралей в сложных геологических условиях – на слабых и глинистых почвах, участках подверженных размыванию. Объемное полимерное полотно с сотовой формой наполняется гравием, песчаной смесью, щебнем в смеси с бетоном. Такая основа дорожного покрытия надежно защищает его от разрушения, возникновению провалов и других дефектов.

Геосинтетические материалы в 2019 году

Главным барьером для использования геосинтетики в дорожном строительстве остаются сложности создания нормативной базы с закрепленными техническими требованиями к этим материалам, наличие на рынке большого количества контрафакта.

Современные геосинтетические материалы для дорожного строительства, свойства которых подтверждены сертификатами качества, соответствуют ГОСТ — в каталоге «ЗНАКИ 154». Оставив заявку на сайте, вы можете купить георешетку, геотекстиль напрямую у производителя. За уточняющими вопросами обращайтесь к администраторам на сайте и звоните по телефону.

Оценить данную статью

5 из 5, всего 8 голосов

Геосинтетические материалы для дорожного строительства

Геосинтетические материалы для дорожного строительства – это инновационный строительный материал на основе полимеров (полиэтилен, полиамид, полипропилен, пр), который широко применяется последние 10 лет в России. Его использование обеспечивает высокий уровень конструктивных решений и экологических требований, а также увеличивает срок эксплуатации дорожного полотна.

Функции геосинтетических материалов

Основные функции, которые выполняют геосинтетические материалы для дорожного строительства:

Армирование (геосетки, георешетки). Материал перераспределяет весовые нагрузки, тем самым усиливая дорожное полотно.
Фильтрация (геокомпозиты, геотекстиль). Композиты и текстиль позволяют просачиваться воде без перемещения в основание дорожного полотна.
Дренаж (геокомпозиты, георешетки). Укладывается для вывода воды.
Усиление прочности слоев асфальтобетона (геосетки, георешетки). Перераспределение растягивающих нагрузок, механических воздействий.
Предотвращение и контроль эрозии грунта (геоматы, геоячейки). Материал замедляет размывание, пучнение и прочие деформации грунта вследствие климатических воздействий.
Упрочнение слабого грунта (геокомпозиты, геотекстиль). Усиление несущих способностей грунтового основания.
Разделение слоев полотна (геокомпозиты, геотекстиль). Предотвращение слеживания слоев дорожного пирога.
Гидроизоляция (геомембраны, геокомпозиции). Уменьшает приток жидких сред к земляному полотну.
Защита от механических повреждений (геосетки, геоматы, геотекстиль).

В зависимости от назначения материала и индивидуальных особенностей грунта геосинтетика может выполнять одну или несколько функций.

Свойства геосинтетических материалов для дорожного строительства

Геосинтетики обладают рядом уникальных свойств:

Устойчивость к химическим веществам, агрессивным средам.
Долговечность (срок использования достигает до 100 лет).
Устойчивость к высоким и низким температурам, перепадам сред.
Низкая материалоемкость.

Справка. Благодаря сочетанию универсальности, долговечности и устойчивости, современные проекты с применением геосинтетических материалов для дорожного строительства позволяют сократить срок ремонтов в 2-3 раза, снизить расход строительных материалов. Кроме решения целого ряда технических проблем, геоматериалы приводят к ощутимому экономическому эффекту!

Классификация и виды геосинтетических материалов

При выборе геоматериала большое значение имеет его тип, который выбирается исходя из поставленных строительных задач.

В зависимости от функции материалы могут быть нескольких видов проницаемости: газонепроницаемые, дренирующие, фильтрующие, изоляционные.

По содержанию и форме использования геоситнететика производится в рулонах, сыпучем виде или пене. Также она может быть растяжимая, не растяжимая и сверхрастяжимая.

По структуре геосинтетические материалы подразделяются на следующие виды:

геотекстиль;
георешетки;
геосетки;
геокомпозиты;
геоматы;
геокамеры;
геомембраны.

Георешетки, геосетки

Это рулонный или модульный сетчатый материал, выполняемый из синтетических или полимерных нитей. Он изготавливается на основе полиамида, полиэтилена, полиэфира, полипропилена, стекловолокна, пр.

Георешетки по толщине и размеру ячейки больше геосеток. Они активно используются для предотвращения эрозий подпорных стенок, укрепления оврагов, склонов дорог, в обустройстве автомобильных, железных дорог на слабых грунтах. Также материал обладает хорошими армирующими свойствами. Он используется в основаниях дорожного полотна, несущих площадок, а также для укрепления устоев мостов. В качестве заполнителя ячеек применяется бетон минимальной марки М200, щебень, песок, грунт. Максимальный эффект достигается благодаря сцеплению ячеек с заполнителем. Температура монтажа составляет от -40 до +60 градусов. Диагональ ячейки может быть 0,2м, 0,3м, 0,4м. Размеры колеблются от 2 до 3м (ширина), от 5,5 до 12 м (высота). Толщина модуля от 0,05 до 0,2м. Толщина ленты мин 1,5 мм. Нагрузка сварного шва на разрыв – от 50% прочности ленты.

Геосетка прочный и в тоже время легкий гибкий материал. Он выпускается в рулонах. Основное предназначение сетки: исключение взаимопроникновения слоев, армирование, выравнивание и укрепление. Геоматериал укладывается в грунте или асфальтобетонных покрытиях, включая верхние асфальтовые слои. Размер ячеи от 2,5 до 40 мм. Срок эксплуатации свыше 50 лет.

По способу формирования плетения сетки различают двуостную и одноостноую сетку. Одноостная геосинтетика предполагает уравновешивание высокой долговременной нагрузки в одном направлении. Она имеет плоский вид с длинными узкими секциями. Двуостная геосетка распределяет нагрузки в поперечном и продольном направлении. Имеет ячейки квадратной формы с жесткими соединениями узлов.

Геотекстиль

Геотекстиль – это рулонный (иногда листовой) материал, который производится из полипропилена или полиэфера. Высокая гибкость, прочностные характеристики, водонепроницаемость позволяют использовать его во множестве строительных работ.

В дорожном строительстве материал служит для фильтрации влаги, не смешивания грунта со щебнем, что не дает деформироваться покрытию дороги. Его использование уменьшает появление трещин в 3 раза. Важным критерием в выборе геотекстиля является плотность.

В дорожном строительстве применяется геотекстиль плотностью:

200-300 г/м2. Используется в строительстве парковок легкового транспорта, дорог для малогабаритного транспорта или небольшим трафиком.
300-400 г/м2. Для дорог, с высокой нагрузкой (грузовой транспорт, высокая интенсивность движения).
450-500 г/м2. Материал используется для временных дорог в качестве разделителя между слоями щебня.

По текстуре и способу плетения нитей материала различают:

Нетканый геотекстиль. Расположение волокон без системного переплетения. Ткань пропитывается специальными составами. Материал хорошо растягивается, но имеет низкую прочность. Снижает нагрузки на дорожное основание.
Тканный геотекстиль. В тканном материале волокна переплетены как в ткани перпендикулярно друг другу. При этом используется две или несколько полос нитей. Тканый более надежный и используется в слоях дорожных одежд. Он существенно снижает нагрузки на дорожное полотно.
Вязаный. Состоит из соединенных специальной схемой волокон. Используется для распределения сред, дренажа.

Геокомпозиты

Геокомпозит – это двух- трех- и многослойные структуры композиций геоматериалов, объединяющие между собой все характеристики и свойства используемых слоев. Основной задачей материала является дренаж и фильтрация. Материал используется при обустройстве вертикальных прикромочных дренажей автомобильных дорог, дренажей подпорных стен.

На строительном рынке встречаются следующие сочетания:

Геотекстиль-георешетка. Например, сочетание нетканого фильтра и сетки с ячейками ромбовидной формы, изготавливаемой из композиций полиэтилена низкого и высокого давления;
Геомембрана-геотекстиль. В таком случае геотекстиль работает фильтром, а геомембрана гидроизолирующим слоем и обеспечивает зазор дл вытекания воды.

Основными техническими параметрами материала являются толщина слоя, плотность.

Геомембраны

Мембраны – это сплошное влагостойкое синтетическое полотно для изоляции слоев. Мембраны для дорожного строительства отличаются полиэтиленовым составом высокой прочности при толщине слоя от 1 до 4 мм. Главное отличие мембран от прочих геосинтетиков – это ее прочность на растяжение, которая достигает свыше 600%. Материал производится в рулонах или листах множества габаритов, что позволяет устраивать настил с минимальными стыками.

Совет! Для дорожного строительства применима профилированная геомембрана. При высоком уровне насыпи полотна мембрану лучше укладывать на глубине от 0,5 до 1м от бровки.

Сфера применения в дорожном строительстве – илистые грунты, почвы с подземными реками, влажные климатические зоны. Слой мембраны исключает морозное пучнение, разрыв слоев асфальта. Места укладки могут быть тоннели, мосты, опоры мостов, особовлажные участки дорог.

Справка. Для наилучшего эффекта производители рекомендуют использовать геомембраны в паре с геосеткой, решеткой или геокомпозитом.

Геоматы

Геомат – это легкий материал трехмерной волокнистой структуры с ячеистой структурой, обеспечивающий фиксацию корневой системы растений и деревьев. В отличие от сетки его ячейки очень малы и расположены в хаотичном порядке. Его форма позволяет переплетаться корням растений и деревьев с собственными волокнами. Используется для предупреждения и снижения эрозии почв.

Материал производится в матах, укладывается внахлест в основаниях подпорных стен, склонах и откосах.

Геокамеры

Геокамеры применимы в сфере инновационного строительства, для возведения гидротехнических сооружений. Они используются как форма для заполнения сыпучими и материалами средней фракции. Отличаются высотой и размерами ячеек. Материал хорошо пропускает влагу, воду, повышает устойчивость сооружения к деформации, не подвержен разрушению под воздействием жары, мороза, ультрафиолетовых лучей.

Применение геосинтетических материалов в дорожном строительстве России активно растет. Значительное увеличение номенклатуры и ассортимента обеспечивает высокий уровень решений всевозможных конструктивных задач, что дает толчок к повышению качества полотна и снижению использования природных ресурсов.

Геосинтетика для дорожного строительства | Профилирование и раскопки

С тех пор, как римляне использовали пальмовые листья и другие ковры из растительного волокна для укрепления оснований своих знаменитых дорог, ткани использовались для увеличения срока службы дорог и повышения их эксплуатационных характеристик. Современные методы дорожного строительства полагаются на семейство материалов, называемых геосинтетиками, для достижения тех же результатов. Но эти более сложные материалы могут использоваться для различных целей, включая: стабилизацию грунтового основания, укрепление фундамента, разделение различных слоев материалов, поглощение напряжений, дренаж, герметизацию и гидроизоляцию. Они могут укрепить незначительно полезные материалы и позволяют строить стабильные дороги в нестабильных условиях. В каждом типе дорожного покрытия — жестком бетоне или гибком асфальте — используются определенные геосинтетики для достижения различных целей проектирования, которые вытекают из физических различий между двумя типами дорожного покрытия.

Изучите все, от правил OSHA до высокотехнологичного оборудования для обеспечения безопасности, в этом БЕСПЛАТНОМ специальном отчете: Темы безопасности строительства, которые могут спасти жизни. Скачайте прямо сейчас!

Жесткое бетонное покрытие
Бетон определяется как «жесткое» покрытие, поскольку, в отличие от асфальтового покрытия, оно не прогибается под воздействием транспортных средств. Вместо этого бетонное покрытие действует как жесткая конструкция, которая фактически перекрывает точку приложения нагрузки под шинами транспортных средств и грузовиков. Таким образом, он не передает эти нагрузки непосредственно на нижележащий грунт подстилающего слоя дорожного покрытия. Этот механизм передачи нагрузки находит отражение в конструкции и конструкции бетонного покрытия. Конструкция состоит из нескольких слоев.

Во-первых, это уплотненные или иным образом стабилизированные грунты основания. Это обеспечивает прочную и ровную основу для строительства остальной части дорожного покрытия.

Добавьте Подрядчик по планировке и земляным работам Еженедельно в свои настройки информационного бюллетеня и будьте в курсе последних статей о планировке и земляных работах: строительное оборудование, страхование, материалы, безопасность, программное обеспечение, грузовики и прицепы.

Во-вторых, подстилающий слой (часто называемый базовым слоем) укладывается поверх грунтового основания. Этот слой подстилающего слоя не всегда необходим, учитывая прочность подстилающего грунта, и он не должен соответствовать тем же физическим характеристикам, что и слой заполнителя, поддерживающий асфальтовое покрытие, поскольку он, как и бетонное покрытие , не создает таких же физических нагрузок от движения транспортных средств. Основание может быть изготовлено из различных материалов, в том числе из высокопроницаемых крупнозернистых заполнителей, обработанных цементом материалов или даже тощего бетона.

В-третьих, само бетонное покрытие устанавливается на опорное основание. Основная физическая характеристика бетона заключается в том, что он очень прочен при сжатии, но относительно слаб при растяжении. Когда к слою бетонного покрытия прикладывается нагрузка, она вызывает локальный изгибающий момент, при котором верхняя половина покрытия сжимается, а нижняя половина слоя растягивается. Таким образом, нижняя половина бетонной плиты может растрескиваться при растяжении, что может привести к физическому разрушению бетонного слоя. Чтобы избежать этого, нижние части бетонных покрытий армируются сталью (которая очень прочна на растяжение) в виде дюбелей, непрерывных арматурных стержней или проволочной сетки.

Сам бетон в основном состоит из портландцемента, который действует как связующее для других материалов, создавая жесткую матрицу при высыхании. Цемент представляет собой порошкообразную смесь извести, кремнезема, глинозема, сульфата кальция, летучей золы и других вяжущих материалов. При воздействии воды эти материалы образуют суспензию, которая становится пуццалановой, термин, относящийся к химическим реакциям, которые происходят в полевых условиях при температуре окружающей среды для создания затвердевшего цемента. Остальная часть бетонной смеси состоит из заполнителей, песка, щебня и даже переработанных кусков разбитого бетона от предыдущих работ по сносу. Это прочный наполнитель, связанный цементной матрицей.

После заливки бетон должен выдерживаться в течение длительного времени (обычно 28 дней) для достижения необходимых прочностных характеристик перед использованием проезжей части для движения транспортных средств. Обычно используется внутренняя прочность 3000 фунтов на квадратный дюйм. Комбинация стали и бетона дороже, чем асфальт, но можно ожидать, что она прослужит значительно дольше (30 и более лет по сравнению с 10 годами) без необходимости капитального обслуживания и ремонта. Таким образом, для многих применений общие затраты в течение жизненного цикла бетонного покрытия могут быть ниже, чем у асфальтобетонного строительства.

Гибкое асфальтобетонное покрытие
Асфальтовое покрытие (часто называемое битумобетонным) считается гибким, поскольку оно слегка деформируется под нагрузкой от автомобильных шин и не армируется конструкционной сталью, как жесткое бетонное покрытие. Деформация распространяется через различные слои, из которых состоит асфальтовая дорога, а затем вниз в нижележащие грунты. Прикладываемая нагрузка передается через контакт между заполнителями дорожного покрытия и последующий контакт с грунтом. Силы от транспортного средства начинаются как точечные нагрузки на поверхности, где шина соприкасается с поверхностью дорожного покрытия. Затем лица расплываются по мере того, как они передаются вниз по мостовой в виде своего рода треугольной структуры с вершиной на поверхности и уплощением внизу. Для обеспечения структурной устойчивости при таких нагрузках асфальтовое покрытие должно состоять из нескольких слоев уплотненного грунта, слоев заполнителя, самого асфальтового покрытия и его открытой изнашиваемой поверхности.

Грунтовое основание можно подготовить, уплотнить и стабилизировать для строительства асфальтового покрытия почти так же, как его готовят для бетонного покрытия. Существенным отличием является использование заполнителя для подстилающих слоев. В то время как жесткое бетонное покрытие иногда может обойтись без основания из заполнителя, в асфальтовом покрытии часто используется более одного слоя заполнителя, каждый из которых состоит из камней разного размера.

Предоставлено: Tensar
Проволочная сетка помогает избежать растрескивания.

Асфальтовый вяжущий материал изготовлен из органического материала (полученного из ископаемого топлива), который напоминает черную липкую смолу. Производится из дистиллятов полимеров (нафтен, углеводороды, асфальтены и др.) с примесью большого количества заполнителей. Полученный материал обычно представляет собой смесь песка и гравия с асфальтовым вяжущим в соотношении 20:1. Подобно портландцементу, он действует как связующее вещество, но образует тяжелую, вязкую, но текучую смесь, которую можно расплавить и снова превратить в жидкость либо преднамеренно во время операций по утилизации дорог, либо при чрезмерно высоких температурах.

Подобно цементу для бетона, асфальту дают вылечиться и затвердеть до того, как он сможет принять автомобильное движение, но это происходит за относительно короткий период времени. Зачастую уложенное асфальтовое покрытие готово в тот же рабочий день. По сравнению с бетонным покрытием асфальт относительно дешев, но также может быстрее изнашиваться, неодинаково оседать или покрываться выбоинами, что требует большего ухода и обслуживания в течение всего срока службы.

Типы геосинтетических материалов и их применение
Геосинтетические материалы представляют собой разнообразное семейство различных типов полимерных материалов, формируемых в виде экструдированных сеток и сеток, листов и мембран, получаемых методом экструзии с раздувом, а также тканых и нетканых геотекстильных покрытий. Самым ранним типом геосинтетики (восходящим к римлянам и другим древним цивилизациям) является геотекстиль, также известный как геоткань. Сегодня количество уложенного геотекстиля, используемого в строительстве (измеряемое по размещенной площади), больше, чем у любого другого типа геосинтетического материала. В то время как прошлые инженеры полагались на растительный материал для изготовления этих армирующих матов, современный геотекстиль изготавливается из передовых полимеров, как правило, из полипропилена и полиэстера. Полипропилен (удельный вес SG = 0,90) используется для нетканого геотекстиля. Полиэстер (SG = 1,38) — это более тяжелый материал, который используется более прочный и эластичный при приложенных нагрузках. Геотекстиль физически характеризуется тем, изготовлены ли они из тканого или нетканого материала. Нетканые материалы произвольно прошивают иглами, чтобы сформировать войлокоподобный материал. Его свойства фильтрации и пористости делают его желательным для дренажа, стабилизации почвы и борьбы с эрозией. Тканый геотекстиль изготавливается из монофиламентных, мультифиламентных или щелевидных пленочных волокон, сплетенных вместе в регулярный рисунок и равномерные отверстия. Геотекстиль из щелевой пленки обладает более высокой прочностью на растяжение, в то время как геотекстиль из моноволокна обладает более высокой проницаемостью для критической борьбы с эрозией и дренажа земляного полотна.

Геомембраны являются следующим по величине сегментом геосинтетического рынка. Это непроницаемые листы, изготовленные из каучука, поливинилхлорида (ПВХ), хлорсульфированного полиэтилена (ХСПЭ), хлорированного полиэтилена (ХПЭ), полипропилена (ПП), полиэтилена высокой плотности (ПЭВП), линейного полиэтилена низкой плотности (ЛПЭНП), и используются для удерживать жидкости в водохранилищах, прудах и свалках или предотвращать проникновение жидкостей в качестве компонента системы заглушек и укрытий. Геомембраны изготавливаются либо каландровым способом, либо методом экструзии. Календарные геомембраны образуются путем продавливания расплавленного пластика между вращающимися в противоположных направлениях роликами, которые сплющивают его в листы различной толщины. Этот процесс используется для формирования геомембран из ПВХ, CSPE, CPE и PP. Экструзия включает плавление полимерной крошки (и кусочков переработанного пластика из драгоценных производственных циклов) и использование шнекового питателя для подачи расплавленного материала через головку. Эта головка может либо экструдировать геомембрану в виде плоского листа, либо в виде трубки пленки, полученной методом экструзии с раздувом, которая затем разрезается вдоль прижимными роликами для создания листа. Этот процесс используется для производства геомембран из HDPE, LLDPE и PP. Эти листы могут быть текстурированы (путем капельного экссудата на их поверхности или придания им шероховатости с помощью струй азота) или соэкструдированы с использованием различных полимеров для повышения прочности и долговечности.

Геосетки и геосети изготавливаются из твердых сегментов экструдированного пластика, сформированных в виде сетки. Эти узоры имеют большие отверстия (отверстия) и толстые перекрещивающиеся стержни, ребра или ленты. Георешетки в основном используются для усиления прочности грунта почти так же, как стальная арматура укрепляет бетон. Их формы можно модифицировать, чтобы максимизировать фиктивные силы между собой и соседними грунтами, заполнителями или другими геосинтетиками, фиксируя их на месте внутри дорожных оснований или насыпей. Геосетки также изготавливаются из экструдированных пластиковых ребер, расположенных крест-накрест либо в два слоя (двухплоскостные), либо в три слоя (три игрока). Эти конфигурации образуют матрицу, которая обеспечивает высокие показатели проницаемости жидкости в плоскости.

Геокомпозит сочетает в себе пропускную способность геосетки в плоскости с фильтрующими свойствами геотекстиля. Эти материалы образуют сэндвич, склеенный в заводских условиях, состоящий из нижней геотекстильной подушки, среднего дренажного слоя из геосетки и верхнего геотекстильного фильтра. Полученные материалы используются для горизонтальных поддонных систем и вертикальных дрен для отвода почвенной влаги. Типы дрен, образованных геокомпозитами, включают сплошные дрены, укладываемые на полы водохранилищ и свалок для удаления скопившегося фильтрата, панельные дрены, расположенные вертикально у фундаментов и других конструкций, краевые дрены, используемые для отвода просачиваний из-под проезжей части, и фитильные дрены для отвода воды из водонасыщенные грунты на глубине.

Сходны с геомембранами по своей функции гидравлического барьера, но радикально отличаются по конструкции, геосинтетические глиняные облицовки (ГКЛ). Большинство типов облицовочных систем представляют собой композитные облицовки, состоящие как из глин с низкой проницаемостью, так и из геомембран. GCL обеспечивает эквивалент футеровки из уплотненной глины без необходимости значительных строительных усилий, необходимых для укатывания глины и ее уплотнения на месте. Как и геокомпозит, структура GCL представляет собой сэндвич, состоящий из нижнего геотекстиля, среднего слоя бентонитовой глины с низкой проницаемостью и еще одного верхнего слоя геотекстиля, связанных вместе и армированных иглопробиванием.

Последней важной областью применения геосинтетических материалов является борьба с эрозией. Хотя геосинтетические материалы для контроля эрозии не используются напрямую в конструкции дорожного покрытия, они косвенно защищают от отложений и эрозии во время строительства, а затем укрепляют дренажные коллекторные каналы. К ним относятся сети для борьбы с эрозией, противоиловые заграждения, сетки и биоразлагаемые одеяла. Эти последние ткани изготавливаются из натуральных волокон, таких как кокосовая скорлупа (койра), солома и сено или джут. Более прочное армирование обеспечивают армирующие маты для газона (TRM), изготовленные из моноволокна, расположенного в виде трехмерного случайного сетчатого покрытия. Эти геосинтетики служат для предотвращения эрозии каналов и склонов стока до тех пор, пока не закрепится постоянная растительность.

Преимущества геосинтетических материалов по сравнению с природными материалами
Так зачем же использовать геосинтетические материалы для укрепления конструкции дорог? Каковы преимущества? Во-первых, геосинтетика обеспечивает несколько уровней экономии. Обеспечивают экономию как объема, так и толщины. Геосинтетические материалы представляют собой тонкие листы и покрытия по сравнению с толщиной слоев заполнителя и поверхностного покрытия самих дорог. За исключением самых отдаленных мест, они также дешевле, чем эквивалентное количество грунта или цемента, необходимое для выполнения той же функции. Например, земляное полотно проезжей части можно укрепить путем введения цемента, смешанного с почвой на глубину фута, или оно может быть усилено слоем георешетки.

Изготовленные в соответствии со строгими стандартами качества, геосинтетические материалы также обеспечивают гораздо больший контроль качества и превосходные эксплуатационные характеристики, чем натуральные материалы. Даже лучший источник грунта, песчаный карьер или карьер для заполнителя дадут несколько неоднородный материал с градацией присутствующих типов почвы. Геосинтетика изготавливается таким образом, чтобы каждый рулон был идентичен всем остальным рулонам, поставляемым на место проведения работ. Производимые на региональных заводах и хранящиеся на месте или на местных складах, геосинтетики часто более доступны в оптовых количествах, чем натуральные материалы. В некоторых регионах отсутствуют заполнители, в то время как на других участках может отсутствовать источник глинистых карьеров. Перевозка больших объемов глины, песка и камня на большие расстояния может быть непомерно дорогой. Цены на геосинтетические материалы, продаваемые на национальном рынке, могут быть постоянными и предсказуемыми для каждого строительного сезона и местоположения объекта. Укладка геосинтетических материалов обычно проще и легче, чем отсыпка, разбрасывание и уплотнение естественных грунтов.

Все вышеперечисленное обеспечивает превосходный контроль и гарантию качества строительства. Начиная с контроля качества производителя на заводе, лабораторные и полевые испытания гарантируют качество используемого материала еще до его использования. Поскольку общая производительность не зависит от толщины, укладку геотекстиля легче сертифицировать с помощью полевых исследований, поскольку необходимо определить только пределы развертывания без необходимости выполнения снимков сетки для обеспечения толщины слоя.

Установка геосинтетики
Какое оборудование необходимо для укладки геосинтетики? Методы размещения геосинтетических материалов различаются в зависимости от материала. Некоторые материалы (например, заборы от ила) размещаются вручную. Геомембраны обычно развертываются из рулонов, размещенных на распорных стержнях, поднимаемых экскаваторами или фронтальными погрузчиками. Другие геосинтетические материалы, такие как георешетки, геотекстиль и геокомпозиты, используются аналогичным образом, но требуют дополнительных задач для выполнения конкретных задач.

Геотекстиль, используемый для отделения слоев заполнителя от подстилающего золя или покрытия покрытия, а также для обеспечения армирования и стабилизации, раскатывается в направлении движения транспорта, чтобы свести к минимуму количество поперечных швов. В этих швах геотекстиль можно просто накладывать друг на друга или сшивать в зависимости от прочности подстилающего грунта. Для слабых грунтов (имеющих Калифорнийский коэффициент несущей способности — CBR — равный 1 и менее, шов геотекстиля необходимо зашивать с нахлестом не менее 9дюймы. Умеренно крепкие грунты (с CBR от 1 до 3) могут иметь сшитые швы от 3 до 8 дюймов или аналогичные нахлесты от 30 до 40 дюймов. Очень прочные грунты (имеющие значение CBR больше 3) должны перекрываться не менее чем на 24 дюйма.

После укладки на разделяющий/армирующий геотекстиль можно насыпать наполнитель до требуемой толщины слоя. Заполнитель выгружается грузовиком, который задним ходом заезжает на участки, на которые уже засыпан заполнитель (никогда не заезжает непосредственно на геотекстиль), и распределяется до нужной толщины с помощью автогрейдера. Для дорог, построенных на более слабых грунтах, может потребоваться бульдозер с низким давлением на грунт для разбрасывания заполнителя. Может потребоваться несколько подъемов камня, каждый из которых должен иметь толщину не менее 6 дюймов. Уплотнение камня следует производить стационарным барабанным катком, если подъем заполнителя менее 12 дюймов, после этого можно использовать вибрационный каток.

Помимо укладки под дорожное покрытие, геосинтетические материалы можно укладывать в асфальтовые покрытия в качестве верхнего слоя для усиления и поглощения нагрузок от транспортных средств. Перед установкой накладок поверхность необходимо подготовить, очистив и удалив лишнюю грязь, стоячую воду, масляные пятна и груды мусора. Поверхность, на которую наносится покрытие, также может быть тщательно отшлифована для обеспечения стока поверхностных вод. После того, как поверхность надлежащим образом подготовлена, наносится клейкое покрытие из расчета около 0,25 галлона на квадратный ярд дорожного покрытия при температуре до 325°F. Это эмульсия, идентичная цементу, используемому в поверхностном слое асфальтового покрытия, и служит в качестве фиксирующего агента для «приклеивания» геосинтетического материала. Учитывая шероховатость принимающей поверхности, может также потребоваться курс выравнивания. Затем геосинтетический материал можно укладывать вручную или механически, как описано выше, с перекрытием краев друг друга на 2-6 дюймов. Армирующие сетки и геокомпозиты можно дополнительно закрепить гвоздями или скобами. Теперь, когда геосинтетический слой уложен, можно укладывать верхний слой асфальта.

В дополнение к вертикальным фитильным дренам и горизонтальным геокомпозитам под дренами можно использовать геотекстиль для улучшения характеристик стандартных траншейных дрен. Эти дренажи состоят из перфорированной коллекторной трубы, установленной в траншеях, окруженной фильтрующим камнем с высокой проницаемостью и заделанной в него. Геотекстиль используется в качестве обертки вокруг камня снаружи, выстилая нижние стороны и верхнюю часть траншеи и действуя как фильтрующая среда и разделительный слой между камнем и окружающей почвой. Края геотекстиля накладываются друг на друга в верхней части траншеи, но обычно не сшиваются.

Применение геосинтетических материалов для дорог
Как упоминалось выше, геосинтетические материалы используются при строительстве дорог по нескольким причинам. разделение слоев дорожной конструкции и подстилающего грунта, поглощение нагрузки от колесных нагрузок, управление влажностью за счет уплотнения поверхности и дренажа грунтового основания, стабилизации и укрепления основания. И в долгосрочной перспективе лучше закладывать эти качества в первоначальную конструкцию дорожного покрытия, чем ждать ремонта и модернизации в будущем. Хотя повреждение дорожного покрытия происходит непосредственно из-за нагрузки транспортных средств, ослабление дорожного покрытия, которое вызывает это повреждение, связано с тем фактом, что асфальтовые покрытия проницаемы и позволяют до половины осадков проникать в нижние слои дорожного покрытия. Это накопление влаги размягчает и ослабляет нижележащие грунты, вытесняя заполнитель в подстилающих слоях (особенно при сильном замерзании воды, скапливающейся в порах камня). В этом случае нагрузки от транспортных средств могут вызвать растрескивание и неравномерную осадку, что, в свою очередь, увеличивает скорость проникновения воды, еще больше ослабляя основание, что может привести к потенциально опасным выбоинам и другим повреждениям. Использование геосинтетических материалов в начальной конструкции дорожного покрытия может свести к минимуму проникновение воды и укрепить основание дорожного покрытия против ее воздействия экономически эффективным способом.

Геокомпозиты, укладываемые под основание проезжей части или сбоку в качестве краевых и фитильных дренажей. Эти материалы имеют очень высокие коэффициенты пропускания в плоскости, обеспечивая при этом фильтрацию в поперечной плоскости для предотвращения засорения и миграции мелких частиц. Это предотвращает попадание грунта под тротуар, что может привести к ослаблению фундамента.

Геосинтетические материалы обеспечивают два механизма, которые обеспечивают стабилизацию грунтового основания и усиление основания. Это «мембранное действие» и «боковое сдерживание». Мембранное действие – это мостовидная способность, которую геосинтетики обеспечивают на участках со слабым грунтом. Приложенные нормальные нагрузки от транспортных средств преобразуются в силы растяжения, действующие внутри геосинтетического материала, который, в свою очередь, удерживается на месте и закрепляется перекрывающей породой дорожного покрытия, а заполнитель размещается по краям геосинтетического материала. Боковое сдерживание ограничивает слои несвязного заполнителя и предотвращает их распространение в боковом направлении. Опять же, прочность на растяжение геосинтетического материала реагирует на эти горизонтальные нагрузки сопротивлением трению вдоль его поверхности раздела с заполнителями. С помощью этих механизмов геосинтетики добавляют горизонтальной жесткости и вертикальной прочности конструкции проезжей части.

Разделение слоев требуется для поддержания дискретных и стабильных типов слоев материала и предотвращения столкновения верхнего слоя с нижним слоем (особенно заполнителя с мягким подстилающим грунтом). Верхние слои, закрепленные липкими слоями, предотвращают аналогичное столкновение слоя асфальтового покрытия с нижележащим заполнителем. Полученная конфигурация может также служить барьером для влаги, предотвращая долгосрочное повреждение дорожного покрытия из-за проникновения воды.

Поглощение напряжения защищает верхние слои дорожного покрытия почти так же, как геосинтетика стабилизирует грунтовое основание. Применение верхнего слоя геосинтетики обеспечивает прочность на растяжение, чтобы противостоять приложенным вертикальным нагрузкам. При этом они также предотвращают распространение старых трещин под поврежденным покрытием вверх на новую поверхность («отражающее растрескивание»). Их прочность на растяжение может укрепить даже сильно поврежденное дорожное покрытие. Опять же, эти накладки также действуют как барьер от влаги.

Основные лидеры отрасли
Tensar International поставляет георешетки TriAx для дорожного строительства. Эти продукты обеспечивают большее снижение требований к толщине заполнителя, асфальта или бетона в конструкциях дорожного покрытия, чем георешетка BX предыдущего поколения Tensar. Это, в свою очередь, упрощает строительство (что снижает воздействие на коммунальные услуги и время строительства, а также связанные с этим проблемы безопасности). Их использование продлевает срок службы дорожного полотна и уменьшает количество подрезов, необходимых для стабилизации мягких участков за счет чрезмерной выемки грунта и обратной засыпки. Примером его использования является строительство автомагистрали I-25 и балансировка полос движения для Департамента транспорта штата Колорадо. Проект расширился на 16 миль и включал несколько въездов и выездов. Это сэкономило CDOT девять месяцев времени на строительство и примерно 3 275 000 долларов на строительных расходах. Механически стабилизированный слой TriAx толщиной 6 дюймов заменил 6 дюймов основного слоя заполнителя и 24 дюйма подстилающего слоя. Еще один проект дороги, I-90 в Иллинойсе использовала георешетку TriAx для улучшения характеристик заполнителя основания для 8-мильного участка железобетонной дорожной одежды. Это привело к экономии 20 дней по графику строительства при уменьшении толщины основания вдвое до 6 дюймов.

Проект Tensar’s Wells Draw в штате Юта включал строительство 14 миль асфальтовой дороги. Два альтернативных участка тротуара были предложены бок о бок. Обе секции имели одинаковую общую толщину, но имели разную толщину асфальта и основания. Первый раздел был обычным разделом. Альтернативой была стабилизированная секция TriAx, которая позволила бы немного уменьшить толщину асфальта, обеспечив при этом несколько больший расчетный срок службы. Стабилизированная секция обеспечила экономию около 1 000 000 долларов США по сравнению с традиционным методом, сократив общие затраты на проект примерно на 9%. В дополнение к уменьшению толщины строительного слоя дорожного покрытия, георешетки Tensar могут стабилизировать слабый грунт подстилающего слоя, как показано в их Rt. 95 проект в Мэриленде. В этом проекте были обнаружены очень мягкие грунты (значение CBR менее 1%). Вместо запланированных 6-8 футов перекопки, альтернатива с использованием георешетки TriAx позволила минимально перекапывать всего 2 фута с двумя слоями зернистого грунта, стабилизированного георешеткой. Аналогичные результаты были достигнуты в городских условиях при реконструкции Мейн-стрит в Клирфилде, Юта. Использование TriAx в этой ситуации позволило избежать необходимости в более толстом дорожном покрытии, что позволило снизить затраты на строительство и избежать воздействия на соседние коммуникации.

В дополнение к эмпирическим результатам крупных дорожных проектов, полномасштабные ускоренные испытания дорожного покрытия, проведенные Инженерным корпусом, также продемонстрировали, что для сельских дорог георешетки Tensar можно использовать для значительного улучшения характеристик дорожного покрытия. Эти испытания имитировали 20-летний период эксплуатации сельской коллекторной дороги, имеющей грунтовое основание со значением CBR 3%. Симулятор тяжелого транспортного средства применял нагрузки от 10 000 до 20 000 фунтов. Отчеты убедительно показали, что нестабилизированные секции преодолевают колееобразование быстрее, чем стабилизированная секция TriAx TX140, и что срок службы дорожного покрытия на стабилизированной секции TX140 обеспечивает в 18 раз больше трафика, чем на нестабилизированной обычной секции. Другие испытания были проведены на дорожных покрытиях, армированных георешеткой Tensar TriAx, в лаборатории ускоренных испытаний дорожных покрытий на экспериментальной станции инженерных войск армии США по водным путям.

Одни и те же изделия из георешетки могут использоваться для стабилизации конструкций из жесткого бетона и гибкого асфальтобетонного покрытия, но механизмы их стабилизации различаются. Для нежестких дорожных покрытий георешетки Tensar TriAx противостоят боковому смещению в пределах базового слоя и могут улучшить модуль упругости основания. TriAx также может поддерживать жесткость базового слоя с течением времени. Для бетонных покрытий TriAx может улучшить работу основного заполнителя, но также может значительно улучшить характеристики однородности основной породы, что влияет на поведение бетонного покрытия.

Компания Layfield Geosynthetics предлагает широкий ассортимент геотекстиля для всех областей применения, включая строительство дорог. Геотекстиль Layfield можно резать и сшивать по размеру для конкретных целей перед доставкой на стройплощадку, включая полотна ткани двойной и тройной ширины для строительства дорог и насыпей. Доступен специальный геотекстиль, и компания Layfield может заказать по специальному заказу большинство геотекстильных материалов, включая тканый геотекстиль из моноволокна (для защиты от эрозии и отложений) и высокопрочный тканый материал (укрепление насыпи, армирование земляного полотна на мягких грунтах), тканый геотекстиль из полипропиленовой пленки с разрезной пленкой (для земляного полотна). стабилизация, строительство дорог и насыпей, а также разделение), нетканый геотекстиль (разделение и фильтрация), высокопрочный влагоотводящий/гидрофильный геотекстиль (армирование земляного полотна поверх водонасыщенных грунтов, предотвращение морозного пучения).

NAUE America производит нетканый геотекстиль Secutex PP, который является специально разработанным продуктом для использования в разделительных слоях в дорожном строительстве. Они обладают высокой устойчивостью к проколу, высокой прочностью на растяжение и высокой способностью к удлинению. Эта последняя функция имеет решающее значение для обеспечения устойчивости к повреждениям, особенно во время строительства дорог, и позволяет им приспосабливаться к неровным или мягким основаниям. Волокна нетканого геотекстиля Secutex будут переориентироваться вокруг заполнителей и их неровных поверхностей, предотвращая повреждение нетканой структуры геотекстиля. Их георешетки Secugrid обладают очень высоким модулем упругости и способны выдерживать большие растягивающие нагрузки с минимальным удлинением, тем самым уменьшая деформацию дорожного покрытия. Combigrid представляет собой геокомпозит, который сочетает в себе слой Secugrid с геотекстилем Secutex, обеспечивая армирование и стабильность разделения/фильтрации с соседними грунтами.

Часть 1: Функции и применение геосинтетических материалов в дорожном покрытии

Введение

Вид георешетки, размещенной в качестве промежуточной системы дорожного покрытия, целью которой является минимизация отражения ранее существовавших трещин в новом асфальтовом покрытии. Фото предоставлено Андре Сильва, Huesker.

Геосинтетические продукты, наиболее часто используемые в системах дорожных покрытий, включают геотекстиль (тканый и нетканый) и георешетки (двухосные и многоосные), хотя продукты для защиты от эрозии, геоячейки, геосетки (или геокомпозитные дренажные продукты) и геомембраны также используются в ряде проектов. Эти различные типы геосинтетических материалов могут использоваться для выполнения одной или нескольких конкретных функций в различных дорожных покрытиях. Например, геосинтетики используются с 19 века.70-х годов в приложениях, направленных на улучшение характеристик грунтовых дорог на мягких грунтах основания. Начиная с 1980-х годов геосинтетики использовались в приложениях, направленных на минимизацию отражающего растрескивания в верхних слоях асфальта, а также на улучшение характеристик базовых слоев заполнителя.

Терминология, используемая в технической литературе для описания различных применений геосинтетических материалов в системах дорожных покрытий, а также функций этих геосинтетических материалов при их включении в дорожные покрытия, не была последовательной. Это понятно, поскольку механизмы, приводящие к улучшению состояния дорог в каждом приложении, сложны и часто переплетаются. Следовательно, в этой статье представлена структура, которая, как ожидается, сведет к минимуму несоответствия в терминологии, используемой при проектировании дорог с использованием геосинтетических материалов.

Несмотря на то, что в значительной степени она основана на терминологии, используемой в настоящее время для геосинтетического проектирования (например, Koerner 2012), предложенная здесь уточненная схема следует двум ключевым положениям: (1) различные геосинтетические функции однозначно соответствуют различным геосинтетическим свойствам, и
(2) геосинтетические применения соответствуют различным проектам дорог, которые реализуются для достижения конкретных целей проектирования. Каждое применение геосинтеза может включать в себя одну функцию геосинтеза или комбинацию таких функций, выполняемых механическими или гидравлическими механизмами, которые в конечном итоге улучшают характеристики дорожного полотна.

Функции и применение

РИСУНОК 1 Многочисленные функции геосинтетических материалов в дорожном покрытии.

На рис. 1 показан участок дороги с твердым покрытием с расположением возможных слоев геосинтетических материалов и различными функциями, которые могут выполнять эти геосинтетические материалы. Эти функции
включают:

Разделение – Геосинтетический материал, помещенный между двумя разнородными материалами, поддерживает целостность и функциональность двух материалов. Это также может включать в себя долгосрочное снятие стресса. Ключевые проектные свойства для выполнения этой функции включают те, которые используются для характеристики живучести геосинтетического материала во время установки.

Фильтрация – Геосинтетический материал пропускает жидкость через свою плоскость, задерживая при этом мелкие частицы на своей стороне вверх по течению. Ключевые проектные свойства для выполнения этой функции включают геосинтетическую диэлектрическую проницаемость (поперечную гидравлическую проводимость на единицу толщины) и показатели распределения размера геосинтетических пор (например, кажущийся размер раскрытия).

Армирование – Геосинтетический материал создает растягивающие усилия, предназначенные для поддержания или повышения устойчивости геосинтетического композита грунт. Ключевым конструктивным свойством для выполнения этой функции является прочность геосинтетического материала на растяжение.

РИСУНОК 2 Использование геосинтетических материалов для уменьшения отражающих трещин в верхних слоях асфальта:
(a) проезжая часть, спроектированная без использования геосинтетических материалов, (b) проезжая часть, спроектированная с использованием геосинтетических материалов.

Усиление жесткости – Геосинтетический материал создает растягивающие усилия, предназначенные для контроля деформаций в композите грунт-геосинтетик. Ключевые свойства конструкции для выполнения этой функции включают те, которые используются для количественной оценки повышенной жесткости в результате взаимодействия грунта и геосинтеза.

Дренаж – Геосинтетический материал пропускает жидкость (или газ) в плоскости своей структуры. Ключевым свойством конструкции для количественной оценки этой функции является геосинтетическая проводимость (плоскостная гидравлическая проводимость, интегрированная по толщине).

Геосинтетические материалы используются сравнительно реже при строительстве дорог, но к ним относятся следующие дополнительные функции:

6. Гидравлический/газовый барьер – Геосинтетические материалы сводят к минимуму поперечный поток, обеспечивая локализацию жидкостей или газов. Ключевые проектные свойства для выполнения этой функции включают те, которые используются для характеристики долговременной долговечности геосинтетического материала.

7. Защита – Геосинтетический материал обеспечивает прокладку над или под другим материалом (например, геомембраной) для минимизации повреждений при укладке вышележащих материалов. Ключевые свойства конструкции для количественной оценки этой функции включают те, которые используются для характеристики сопротивления проколу геосинтетического материала.

РИСУНОК 4 Использование геосинтетических материалов при разделении: (a) проезжая часть, спроектированная без использования геосинтетических материалов
, (b) проезжая часть, спроектированная с использованием геосинтетических материалов.

О шести из семи функций, перечисленных выше, традиционно сообщалось в технической литературе (например, Zornberg and Christopher 2007, Koerner 2012). Однако в данной статье рассматривается дополнительная функция – усиление. Это дополнение считается целесообразным, чтобы сделать четкое различие в том, действует ли геосинтетический материал как механическое включение для развития растягивающих усилий с целью повышения устойчивости системы или контроля ее деформации. Хотя обе функции приводят к механическим улучшениям, свойства, необходимые для их выполнения, существенно различаются.

Одна или несколько из семи вышеупомянутых геосинтетических функций используются для улучшения характеристик проезжей части в следующих пяти областях применения: (1) смягчение отражающих трещин в верхних слоях асфальта; (2) разделение; (3) стабилизация дорожных оснований; (4) стабилизация мягкого основания дороги; и (5) боковой дренаж. Этот список ограничен применением геосинтетических материалов на реальном участке проезжей части. Следовательно, он не включает
транспортных приложений, направленных на улучшение характеристик проезжей части, но включающих компоненты за пределами участка проезжей части. Такие приложения, в том числе траншейные дренажи, элементы контроля эрозии и функции управления поверхностными водами, обсуждаются Holtz et al. (1997, 2008) и Цорнберг и Томпсон (2010).

Таблица 1

Таблица 1 определяет в общей сложности пять вариантов применения геосинтетических материалов для дорожных покрытий. Для каждого из пяти вариантов дорожного покрытия в таблице указаны цели проектирования, соответствующие механизмы, первичная и вторичная геосинтетические функции, задействованные в дорожном покрытии, а также влияние на характеристики дорожного полотна.

Следуя этому общему обзору различных геосинтетических функций, используемых при строительстве дорог, далее описывается каждое из этих применений. В частности, обзор двух первоначальных приложений, перечисленных в Таблица 1
(т.е. уменьшение отражающего растрескивания в асфальтовых покрытиях и разделение) приведены в Часть 1 этой статьи. Часть 2
этой статьи касается оставшихся трех применений, перечисленных в таблице 1 (т. е. стабилизация оснований дорог, стабилизация мягкого основания дорог и боковой водоотвод).

Уменьшение образования отражающих трещин в верхних слоях асфальта

Предотвращение отражающих трещин в верхних слоях асфальта было одним из первых применений геосинтетических материалов на дорогах с твердым покрытием.

Отражающие трещины часто образуются в верхних слоях нового нежесткого дорожного покрытия непосредственно над ранее существовавшими трещинами на старой дороге с твердым покрытием. Отражающее растрескивание может быть вызвано напряжениями изгиба и/или сдвига, вызванными повторяющимися транспортными нагрузками, а также напряжениями растяжения, вызванными тепловыми колебаниями (Button and Lytton 2003).

РИСУНОК 3 Проект, связанный с использованием георешеток для уменьшения потенциального развития отражающих трещин в верхних слоях асфальта. Фото предоставлено Флавио Монтесом, Huesker

На рис. 2a показано развитие напряжений, возникающих в результате боковых перемещений, вызванных изгибом и сдвигом асфальтового покрытия в месте непосредственно под транспортной нагрузкой. Такие напряжения могут в конечном итоге вызвать отражающую трещину, которая распространяется через новый верхний слой дорожного покрытия, делая его восприимчивым к проникновению влаги и преждевременному разрушению. Геосинтетические материалы использовались для смягчения раннего развития отражающих трещин за счет одной или нескольких функций (Перкинс и др., 2010). Эти функции включают усиление, придание жесткости, барьер и разделение (или снятие напряжения).

Соответственно, геосинтетический материал может действовать:

Создавая силы растяжения вблизи вершины трещины, тем самым снижая напряжения в битумном материале и предотвращая возникновение новых трещин. Эта функция армирования достигается с помощью полимерных, стальных или стеклянных сеток.

Путем обеспечения слоя, который допускает горизонтальные смещения, так что потенциально большие смещения могут развиваться без разрушения вблизи ранее существовавших трещин. Этот механизм называют промежуточным слоем для снятия напряжения, часто с участием пропитанных битумом нетканых геотекстилей, и его можно охарактеризовать как контролируемое отслоение.

Обеспечивая функцию гидравлического барьера для гидроизоляции нижележащих слоев проезжей части даже после повторного появления трещины на дорожном покрытии. Этот механизм также включал использование пропитанных битумом нетканых геотекстилей.

Использование геосинтетического материала для выполнения функции армирования на стыке поверхности старого дорожного покрытия и нового верхнего слоя показано на рис. 2b . На рисунке показаны силы растяжения геосинтетических материалов, которые могут остановить развитие отражательного растрескивания. Montestruque (2002) провел лабораторные испытания армированных и неармированных асфальтобетонных балок, чтобы изучить возможность использования геосинтетической арматуры в покрытиях дорожных покрытий. В качестве армирования использовались полимерные геосетки и нетканый геотекстиль. Результаты показали лучшие характеристики образцов, армированных геосеткой, по сравнению с образцами, армированными геотекстилем, и неармированными образцами. Совсем недавно Correia и Zornberg (2016) сообщили, что использование геосинтетических материалов в качестве армирующего материала в слоях асфальта может не только смягчить развитие отражающих трещин, но и увеличить структурную способность дорог с твердым покрытием.

На рис. 3 показано использование геосинтетических материалов в проекте, включающем полимерную георешетку, уложенную между существующим слоем асфальта и новым асфальтовым покрытием, чтобы смягчить потенциальное развитие отражающих трещин в верхнем слое.

Разделение

РИСУНОК 5 Строительство грунтовой дороги в Кино, штат Вашингтон, Лесной службой США, проект, предусматривающий использование нетканого геотекстиля во избежание смешивания мягкого основания с материалом основания новой дороги . Фото предоставлено Гордоном Келлером, Лесная служба США

Геосинтетические материалы были впервые использованы в дорожном покрытии исключительно для выполнения разделительной функции. В этом случае геосинтетик помещается между двумя слоями почвы с разным гранулометрическим составом. Действительно, основной причиной разрушения дорог, построенных на мягких основаниях, является загрязнение материала заполнителя подстилающим мягким грунтом земляного полотна (рис. 4а) .

Загрязнение может происходить из-за: (1) проникновения заполнителя в слабое грунтовое основание после локального снижения несущей способности под действием колесных нагрузок и (2) проникновения мелкозернистого грунта в заполнитель из-за откачки или ослабления грунтового основания из-за избыточного порового давления воды. Загрязнение грунтового основания приводит к неадекватной опоре конструкции, что часто приводит к преждевременному разрушению проезжей части. Геосинтетический материал, помещенный между заполнителем и основанием, может действовать как эффективный разделитель, предотвращая смешивание материалов основания и основного заполнителя.

Даже небольшое количество мелких частиц, загрязняющих зернистый слой, может негативно повлиять на его структурную реакцию, включая снижение прочности на сдвиг, снижение гидравлической проводимости и повышение морозостойкости. В конечном счете, смесь, включающая основной заполнитель, загрязненный мелкозернистой почвой, по существу будет вести себя как сама мелкозернистая почва. Следовательно, загрязнение фактически приводит к уменьшению толщины базового слоя и, в конечном счете, к уменьшению срока службы дороги.

Использование геосинтетического сепаратора является сравнительно недорогим и может привести к значительной экономии средств в течение расчетного срока службы проезжей части (рис. 4b) . Среди различных типов геосинтетических материалов геотекстиль обычно используется для достижения функции разделения. Методологии проектирования для использования геосинтетических материалов для разделения предоставлены Holtz et al. (1997, 2008) и Кернер (2012).

На рис. 5 показано использование в 1970-х годах геотекстиля в качестве разделителя между визуально некачественным материалом земляного полотна и новым заполнителем основания.

Ссылки

ASTM (1995). Стандарты ASTM по геосинтетике , спонсируется Комитетом ASTM D35 по геосинтетике, четвертое издание, 178 стр.

Баттон, Дж.В. и Литтон, Р.Л. (2003). «Руководство по использованию геосинтетики с покрытиями HMA для уменьшения отражающего растрескивания». Отчет 1777-P2, номер проекта 0-1777, Департамент транспорта Техаса, Остин, Техас.

Кристофер, Б.Р. (2014). «Экономия затрат за счет использования геосинтетики при строительстве объектов гражданского строительства», Материалы 10-й Международной конференции по геосинтетике, 10ICG, Берлин, Германия, 21–25 сентября 2014 г. (CD-ROM).

Коррейя, Н.С., и Цорнберг, Дж.Г. (2016). «Механическая реакция нежестких дорожных покрытий, усиленных армированными георешетками асфальтовыми покрытиями», Geosynthetics International , июнь, том. 23, выпуск 3, стр. 183-193.

Хольц Р.Д., Кристофер Б.Р. и Берг Р.Р. 1997. Геосинтетическая инженерия . Bitech Publishers Ltd., Ричмонд, Британская Колумбия, Канада, 452 стр.

Хольц Р.Д., Кристофер Б.Р. и Берг, Р. Р. 2008. Руководство по проектированию и строительству геосинтетических материалов , Министерство транспорта США, Федеральное управление автомобильных дорог, Вашингтон, округ Колумбия, отчет № FHWA-NHI-07-092, 612 стр.