ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ГЕОСИНТЕТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

На данный момент разаработаны специальные нормы, регламентирующие условия использования геосинтетических материалов и требования к ним. В этом аспекте зарубежная практика значительно и раньше по времени опередила российскую.

Следующие его свойства геосинтетического материала учитываются при его применении: механические, гидравлические, эксплуатационные показатели в условиях той или иной грунтовой среды, куда он будет помещен. Это, прежде всего, такие показатели, как номинальная прочность, деформативность, фильтрационная способность, ползучесть, долговечность, фрикционные показатели. Именно они обеспечивают придание необходимых качеств дорожной конструкции, изменение соответствующих технологических регламентов ее устройства

Принятая Минтрансстроем СССР в 70-80-х годах программа совершенствования геотекстильных материалов и расширения рациональной области их применения при проектировании и строительстве автомобильных и железных дорог, аэропортов, портов и причалов послужила благоприятным фактором не только для создания и расширения базы по изготовлению таких материалов, но и существенному повышению качества дорожного и транспортного строительства.

Первые опытные работы были реализованы  Союздорнии на автомобильной дороге Москва - Рига. Исследования, проведённые на опытном участке одной из «мокрых» выемок, послужили отправной точкой по разработке области применения нетканого материала тогда ещё существующей фирмы «Рон-Пуленк» для обеспечения стабильности переувлажнённых выемок. Исследования велись в двух направлениях: геотехническом и водно-теплового режима.

Для последующих целенаправленных научных исследований под эгидой Союздорнии было сформировано специальное направление в дорожной геотехнике (дорожная геосинтетика), которое определило объём исследований и дальнейшие пути практического использования геосинтетических материалов.

В рассматриваемый период были разработаны методики, которые позволили выполнить комплекс необходимых исследований и определить, с одной стороны, показатели физико-механических свойств геотекстильных материалов, а с другой - соответствующих систем: грунт (или другой дорожно-строительный материал) + геосинтетический элемент. Три показателя исследовались в достаточно широком аспекте: фильтрационная и водоотводящая способность, номинальная (предельная) прочность и соответствующая ей деформативность.

В 1977 г. был создан в содружестве с группой отечественных институтов первый нетканый геотекстильный материал Дорнит и осуществлено его массовое производство. Получены опытные партии из расплава полимера. Результаты исследований отражены в первых документах и конструктивно-технологических решениях для нефтепромысловых дорог Западной Сибири, что в значительной степени способствовало увеличению темпов и качества их строительства.

В 90-е годы значительное продвижение в плане возобновления и проведении исследований на современном уровне дала первая Международная конференция Объединённой Европы по дорожной геосинтетике в г. Маастрихте, где сотрудники Союздорнии выступали с освещением опыта применения геосинтетики при проектировании и реконструкции МКАД. Результаты представленных исследований были отмечены почётными дипломами и наградами.

Все последующие международные и российские конференции, проводимые с 1998 г. уже регулярно, объединили отечественных производителей и потребителей, проектировщиков и исследователей для целенаправленных совместных действий в части рационального применения геосинтетических материалов в дорожной отрасли. Подобное объединение не исключало рабочие контакты с ведущими зарубежными фирмами и использование их продукции, научного и технического потенциала наряду с отечественными материалами.

В дорожной отрасли, как отечественной, так и зарубежной, с помощью геосинтетики успешно решаются следующие задачи:

•        устройство разделительных прослоек между различными по свойствам и назначению конструктивными элементами дорожной конструкции, особенно в различных средах (по составу или состоянию);
•        армирование элементов земляного полотна и дорожной одежды и защита монолитных слоев от отраженных трещин покрытий дорог и аэродромов;
•        укрепление конусов путепроводов и мостов, откосов, склонов от водной, ветровой эрозии и других форм нарушения местной устойчивости;
•        устройство дренажей (траншейных, пластовых, откосных) повышенной надежности и долговечности;
•        применение гидроизолирующих и термоизолирующих прослоек;
•        использование геосинтетики и геопластики в качестве армоэлементов для армирования конструкции земляного полотна и насыпей с откосами повышенной крутизны;
•        разработка специальных решений в виде конструкций «грунт в обойме» при необходимости применения грунтов различного состава, состояния, температуры;
•        строительство временных и подъездных дорог с использованием геосинтетики и геопластики в качестве технологических прослоек, особенно при наличии слабых оснований.

Возможны и другие области применения этой весьма широкой номенклатуры геосинтетики и геопластики, которая производится в настоящее время во всем мире.

Основные направления получения того или иного эффекта сводятся к:

•        повышению (или обеспечению) надежности и долговечности конструкции;
•        снижению материалоемкости;
•        уменьшению стоимости;
•        повышению технологичности, качества производства работ, возможности контроля в заводских и производственных условиях.

В настоящее время в отечественной и зарубежной практике для изготовления геосинтетических и геопластиковых материалов применяют в основном полиамид, полиэфир, полипропилен, полиэтилен, стекловолокно. Для придания специальных свойств в сырье вводят добавки, например, технический углерод (сажу) в качестве стабилизатора от солнечной радиации; пигменты для окраски материала и т.д. На поверхность рассматриваемых материалов могут быть нанесены специальные покрытия (обволакивающие и защитные слои), увеличивающие или придающие адгезионные свойства, необходимые для быстрого и, что самое главное, надежного контакта с рабочими поверхностями контактной среды конструкций и сооружений. Для указанных целей используются поливинилхлорид, полиэтилен, битумные эмульсии, а также специальные материалы, запатентованные в ряде стран. Разработаны также способы термообработки геотекстильных материалов.

Долговечность применяемых геосинтетических и геопластиковых материалов высокая (40-120 лет), если материалы не получили серьезные повреждения в процессе строительства и были своевременно защищены от солнечной радиации.

Снижения гидравлических и фильтрационных свойств можно избежать путем тщательного соблюдения соответствия фильтрационных характеристик, например, нетканых или комбинированных материалов и граничащей с ними грунтовой среды. Долговременная прочность геосинтетических и геопластиковых материалов определяется временем до их разрушения под влиянием длительного воздействия постоянной нагрузки и приростом деформации во времени. Ползучесть и долговременная прочность должны указываться фирмой-изготовителем в паспорте, технических условиях, а также в сертификате на материал по результатам соответствующих испытаний.

При выборе и последующем использовании таких материалов следует учитывать также вопросы экологии, которые с каждым годом становятся все более актуальными, особенно в областях дорожного строительства. Применяемые материалы не должны загрязнять окружающую, в том числе и геологическую, среду вредными веществами, а наоборот, должны препятствовать или поглощать водорастворимые или вымываемые вредные и загрязняющие среду компоненты.

Нельзя не отметить роль современных геотекстильных материалов при обеспечении экологической безопасности, особенно при создании специальных полигонов для размещения и захоронения промышленных и твердых бытовых отходов (ТБО). В этих случаях применяют конструкции гидроизолирующих экранов в виде геомембран толщиной 1,5-5 мм. В состав нижнего защитного экрана входит также дренажный слой из геосинтетики для сбора ядовитого фильтрата.

Геосетки, объемные георешетки выпускаются практически во всех развитых странах мира. Они предназначены для укрепительных работ (укрепления конусов, откосов, склонов), армирования крутых откосов, экологических мероприятий. Наиболее рациональная область использования геосеток, выполняемых из полиэтилена, полипропилена, полиэфира, стекловолокна и других материалов, - это армирование асфальтобетонных покрытий, в том числе при их устройстве на старом цементобетонном или асфальтобетонном покрытии для борьбы с отраженными трещинами.

Объединение сплошных геотекстильных материалов с геосетками и георешетками позволило зарубежным специалистам получить оригинальные композиты, которые особенно удачно применяются практически для всех типов дренажных конструкций, необходимых для регулирования поверхностного и подземного стоков.

Перспективы развития дорожной геосинтетики могут быть сформулированы следующим образом:

•        анализ профильных конструктивных решений, в частности, по земляному полотну: линейные участки; над трубами; подходные насыпи к мостам, эстакадам, другим сооружениям;
•        на основе расчётов установление требований к геосинтетическим материалам;
•        расширение номенклатуры отечественных материалов, области их использования в дорожных конструкциях;
•        создание на основе анализа существующего, но разрозненного в рамках различных фирм, расчётного аппарата, дополняющего классический аппарат по геосинтетике, механике грунтов, механике дорожных одежд и соответствующих программных продуктов;
•        разработка документов различного уровня в области проектирования и строительства дорожных и мостовых сооружений с использованием геосинтетических материалов.