Выживаемость геотекстилей

Геотекстиль не будет выполнять своих функций, если он разрушается во время или сразу после укладки. Анализ показывает, что критическим периодом для обеспечения работо-способности геотекстиля является процесс укладки, а не последующего функционирования.

Спецификации и классификации

Спецификации и классификации применяются для выбора продукта, соответствующего требованиям по применению. Минимальные механические свойства должны обеспечивать устойчивость материала при укладке.

Ряд фундаментальных различий между геотекстилями может быть определен при измерении механических свойств.

Методы тестирования механических свойств

На графике представлены кривые напряжение -деформация для различных материалов, используемых в качестве геотекстилей (при эквивалентной плотности).

Тканые материалы

Отличаются высоким начальным модулем, но малой деформацией, т.е. высокой прочностью при малом удлинении.

Иглопробивные нетканые материалы

Характеризуются низким начальным модулем, но высокой деформацией на разрыв. Эти материалы сразу деформируются при приложении нагрузки.

Другие термоупрочненные нетканые материалы

Обладают относительно высоким начальным модулем, подобно тканым материалам, но низкой деформацией при разрыве.

Typar

Сочетает обе характеристики, имея высокий начальный модуль и высокое удлинение при разрыве.

Абсорбция энергии
Работа до максимального усилия

Работа до максимального усилия - это энергия, необходимая для разрыва материала. Работа определяется как площадь под кривой напряжение-деформация.

В настоящее время новая концепция спецификации геотекстилей, основанная на способности к <абсорбции энергии>, внедряется в Европе.

Способность к 'абсорбции энергии' является комбинацией прочности и деформируемости материала и определяется площадью под кривой напряжение-деформация.

Спецификации геотекстилей

Пример 1:
Плотность должна быть не менее xxx г/м? !

Плотность является описательным параметром, не дающим информации о функционировании материала.

С давних времен плотность используется для спецификации геотекстилей.
Однако плотность является описательным параметром и не дает информации о функционировании материала.
Представленный график показывает измеренные прочностные характеристики двух нетканых геотекстилей, произведенных по различным технологиям, при одинаковой плотности.
Как видно из графика, прочности материалов несовместимы при одинаковых плотностях. Например, Typar (Тайпар) имеет прочность на разрыв 10 кН/м при плотности 150 г/см², в то время как материал <В> достигает такой прочности лишь при плотности 300 г/м². Подобные различия могут ожидаться для любых механических характеристик материала, включая повреждаемость при укладке.

Пример 2:
Продукт должен быть "XYZ" или эквивалентный!

Пример 3:
Ж/д пути Великобритании - разделение

Проницаемость	BS 6906-3 >10 л/с.м2 @ 100 мм
Разрывная нагрузка	BS 6906-1 10 кН/м
Размер пор	BS 6906-2 30 - 85 микрон
Сопротивление Продавливанию (CBR)	BS 6906-4 > 3000 Н

Иногда геотекстили специфицируются по торговой марке, с добавлением для возможности замены понятие <эквивалентный> продукт.

Каков смысл понятия <эквивалентный>?

Термин <эквивалентный> тем более не может быть применим к спецификации, поскольку для различных материалов поведение их сильно различается в зависимости от выбора параметра эквивалентности (пример кривая напряжение-деформация и способность к абсорбции энергии).

Во многих странах (пример 3) применяется более научный подход к спецификации геотекстилей для определенных проектов.

В зависимости от условий применения специфицируются минимально допустимые требования к механическим и гидравлическим параметрам. При этом параметры меняются в зависимости от условий эксплуатации.

Французская классификация геотекстилей

Тест	Класс
	2	3	4	5	6-24
Прочность	4	8	12	16	20-400
Удлинение	8	11	15	20	25-100
Прочность на раздир	0.1	0.2	0.3	0.5	0.8-6
Проницаемость	10-2	2*10-2	5*10-2	0.1	0.2-50
Проводимость	10-8	2*10-8	5*10-8	10-7
Размер пор	600	400	200	150	125-10
Продавливание	0.2	0.4	0.6	0.8	5

Ряд стран (например Германия, Франция, скандинавские страны и многие другие) разработал классификационные системы, в основном зависящие от структурных характеристик, таких как тип подосновы, интенсивность движения и/или толщина слоя засыпки.

Во Франции, например, классификация, в основном, базируется на прочностных свойствах. Чем выше прочность материала, тем к более высокому классу может быть отнесен геотекстиль. Во Франции используется 24-классная система, описывающая материалы с прочностью от 4 до 400 кН/м.

• 5 видов тканых геотекстилей
• 2 иглопробивных геотекстиля на основе бесконечного волокна
• 2 термоупрочненных материала с низкой степенью деформации
• 5 коммерческих марок Typar

Подготовка слабой подосновы (глина - CBR 2%)

Была разработана новая методология тестирования, позволяющая контролировать условия укладки материала и избегать дополнительных повреждений материала при извлечении. Была использована специально подготовленная слабая подоснова из глины с CBR (несущая способность грунта) приблизительно 2%.

Уплотнение подосновы

Образцы геотекстиля (2x2 м)

Верхний слой (шлак 40-60 мм)
Высота ссыпания: 50 см

В качестве верхнего слоя засыпки использовался шлак размерами от 40 до 60 мм.

Уплотнение 25 см покрытия (7т + вибрация)

Система была уплотнена 7-ми тонным виброкатком в четыре прохода. Условия специально были подобраны достаточно жесткие для достижения гарантированного повреждения всех исследуемых материлов, что позволяло проводить последующие сравнение и оценку извлеченных образцов.

Выемка образцов - Удаление заполнителя наклонным листом

Выемка образцов

В испытаниях подоснова укладывалась на стальную пластину, что гарантировало (при одинаковой скорости поднятия пластины) обеспечение минимальных повреждений геотекстилей при удалении слоя верхней засыпки.

Все геотекстили укладывались и извлекались в идентичных условиях.

Извлечение

Визуальная оценка повреждений - Woven (100g)

Визуальная оценка повреждений - Terram 700

Визуальная оценка повреждений - Typar SF49-A

Чистка извлеченного геотекстиля

Визуальная оценка повреждений - Terram 1000

Оценка повреждений - (Диаметр+Кол-во дырок) Woven

После извлечения образцы анализировали в лаборатории. Определялось количество и диаметр дырок, что позволило расчитать площадь повреждений на каждом образце.

Оценка повреждений - (Диаметр+Кол-во дырок) Fibertex F2B

Площадь повреждения vs Остаточная прочность

	Woven Tape geotextiles					Needlepunched cont.fibres		Th. B. "A" PP/PE		Th. B. "B" PP
Damaged area
Holes total surface m2	0.157	0.020	0.126	0.002	0.082	0.007	0.004	0.096	0.200	0.072	0.011	0.016	0.005	0.006
Sample surface m2	2.25	2.25	2.25	2.25	2.25	2.25	2.25	2.25	2.25	2.25	2.25	2.25	2.25	2.25
% damaged surface	6.97	0.88	5.59	0.07	3.65	0.31	0.17	4.29	8.89	3.20	0.47	0.71	0.23	0.28
%Retained Strength
MD	43	62	56	100	77	80	79	50	60	75	68	72	74	76
XD	95	85	79	94	70	85	78	48	39	60	93	74	90	87
Avg:	62	73	67	97	74	82	78	49	48	67	80	73	82	82

После определения поврежденной поверхности также определялись остаточные прочностные свойства материалов.

Как видно из приведенных данных, наблюдается хорошая корреляция между площадью повреждения и остаточной прочностью.

В наибольшей степени повреждению подверглись легкие тканые и термоупрочненные нетканые ПП/ПЭ материалы.

Typar (Тайпар) показал хорошую устойчивость к повреждению при укладке.

Плотность

Незначительная корреляция была обнаружена между плотностью и степенью повреждения материала. Однако это не позволяет использовать параметр плотности в качестве спецификационного. Как уже отмечалось, плотность является описательным параметром, не позволяющим делать выводы о функциональных свойствах материала.

Предел прочности

Корреляция между прочностью, остаточной прочностью и степенью повреждения отсутствует абсолютно.

CBR

Аналогично предыдущему отсутствует корреляция между CBR и степенью повреждения.

Асорбция энергии

Обнаружена прекрасная корреляция между остаточной прочностью, степенью повреждения и абсорбцией энергии.

В условиях проведенного теста спецификационный предел определяется в 3 кН/м.

В ряде стран (Швейцария, Испания, Норвегия) классификации на основе абсорбции энергии уже действуют. Другие страны (Германия, Франция) работают над новыми классификационными системами, в которых абсорбция энергии с высокой степенью вероятности будет являться определяющим спецификационным параметром.

Новые преложения по французской классификации полностью построены на концепции абсорбции энергии. Спецификация содержит 7 классов материалов. Для каждого класса определена минимальная требуемая прочность, сопоставленная с деформационными свойствами материала, что обеспечивает достижение равных уровней абсорбции энергии.

Пример: Условия эксплуатации требуют геотекстиль класса В.

Для геотекстилей с удлинением более 50% минимально требуемая прочность составляет 8 кН/м. Для продуктов с 25% удлинением прочность уже не менее 16 кН/м2.

Принцип абсорбции энергии позволяет проектировщику выбрать продукт с надлежащей функциональностью, а также определить <эквивалентные> геотекстили.

Эквивалентная функциональность/повреждаемость = эквивалентной абсорбции энергии.

Абсорбция энергии геотекстилями

Типичные кривые напряжение-деформация по тесту EN ISO 10319.

Как видно из приведенного рисунка, комбинация высокого начального модуля и высокой деформируемости (характерная для продуктов ряда Typar (Тайпар)) обеспечивает высокие значения абсорбции энергии и, следовательно, высокую устойчивость к повреждению.

Наверх