Каковы особенности применения дренажных плит из фильтрационных бетонов?

Дренажные плиты из фильтрационных бетонов на основе различных связующих и заполнителей имеют пористую структуру, которая достигается тем, что состав подбирают таким образом, чтобы связующее (например, цементный раствор) только обволакивало зерна заполнителя, оставляя пространство между ними. Внутри плит формируются отверстия для отвода воды. Основные характеристики фильтрационных бетонов: коэффициент фильтрации К = 5CW500 м/сут; прочность при сжатии R = 2,5-И 0 МПа; толщина дренажной плиты 8 = 8-И0 см.

Обладая определенными преимуществами перед традиционными дренажами из сыпучих материалов, конструкции из фильтрационных бетонов имеют существенные недостатки - большую массу, хрупкость, трудоемкость при монтаже. Наличие пленки связующего вокруг зерен заполнителя увеличивает шероховатость поверхности поровых каналов, создает условия для образования тупиковых пор, наличие которых при движении воды приводит к образованию турбулентных потоков и снижению общей водопропускной способности. Кроме того, плиты из цементных бетонов требуют коррозионной защиты от агрессивного воздействия подземных вод.
Каковы особенности применения крупнопористых плит из фильтрационных пенопластов?

Крупнопористые плиты на основе фильтрационного пенополистирола или пенополиэтилена имеют малую массу (р = 18-н20 кг/м2), высокую водопропускную способность (К более 1000 м/сут), стойкость к агрессивным грунтовым водам. Однако боковое давление грунта обратной засыпки вызывает сжатие фильтрационных плит, которое увеличивается с глубиной заложения, при этом существенно снижается их водопропускная способность. Прочность при 10%-ном сжатии фильтрационного пенополистирола составляет всего 0,08+0,09 МПа. Кроме того, в связи с хорошо развитой открытой пористостью их поверхностные слои кольматируются частицами грунта. Вследствие этих процессов эффективность работы плит падает на 30-80%.

Наличие в грунтах илистых и глинистых частиц приводит к заполнению фильтрующих полостей, снижению дренажной способности плит.
Что такое геотекстиль?

Ге'отекстилем называют водопроницаемые тканые, нетканые, вязаные и композиционные полотна из синтетических волокон, выполняющие три основные функции в массиве грунта - сепарацию, фильтрацию и армирование. Впервые синтетическая ткань была применена в качестве фильтра в 1958 году при реконструкции бетонной облицовки водоотбойной стенки во Флориде (США), но только с 70-х годов синтетические материалы начали широко применяться в подземном строительстве. Материалы различают по исходному сырью, технологии изготовления, свойствам и возможности применения. Сырьем для производства геотекстиля являются полиэфиры (ПЭФ), полиэтилен низкого давления (ПЭНД), полипропилен (ПП), полиамид (ПА).

Геотекстильные материалы, фильтруя воду, задерживают частицы грунта и препятствуют их проникновению в дренажную систему, что предполагает их использование для обеспечения длительной работы в дренажах. Эти материалы более 30 лет используют в гидротехническом, дорожном, подземном строительстве.
Каковы особенности применения дренажных плит из геотекстильных материалов?

На долговечность геотекстильных материалов влияют следующие факторы: ультрафиолетовое излучение и озон; длительное воздействие механических нагрузок; агрессивное воздействие грунтовых вод. Во избежание негативного действия этих факторов укладку материалов проводят таким образом, чтобы они были защищены от воздействия света и озона, при этом величина механического напряжения не должна превышать 25% величины разрушающей нагрузки.
Большинство синтетических материалов, используемых в настоящее время, достаточно устойчивы к растворам щелочей, кислот, солей, а также микроорганизмам, содержащимся в грунтовых водах. Однако, как показали исследования, полиэфир разрушается в щелочной среде при рН>9. Поэтому применение ПЭФ в грунтах с рН>9 недопустимо без высокоэффективной защиты. Материалы из ПЭФ не должны иметь прямого контакта с материалами, содержащими известь или гидравлические вяжущие. По технологии изготовления различают тканые, нетканые, вязаные материалы.
Что такое тканый геотекстиль и каковы его свойства?

Тканые геотекстильные материалы состоят из волокон, имеющих взаимно перпендикулярное направление. Они отличаются друг от друга видом волокна и типом плетения (холстовое, панамское, диагональное), а также числом нитей на единицу площади.

Тканые материалы отличаются хорошей водопроницаемостью и прочностью на разрыв. Они имеют высокий начальный модуль деформации, т.е. обладают прочностью при малом удлинении. Однако вследствие растяжения под действием грунта засыпки может изменяться величина пор материала. Из наиболее распространенных тканых геотекстилей можно отметить следующие: Geolon голландской фирмы Nicolon; Heidelberger Vlies немецкой фирмы Gebruder Friedrich; Stabilenka немецкой фирмы Hnesker Geosynthetics и многие другие. Тканый геотекстиль используют преимущественно при армировании грунтов.
Что такое нетканый геотекстиль и каковы его свойства?

Нетканые геотекстильные материалы получают тремя способами - механическим (иглопробивные), термическим (термоупрочненные), адгезивным (клееные). Наибольшее распространение получили иглопробивные и термоупрочненные материалы.

Иглопробивные (ИП) геотекстили характеризуются низким начальным модулем деформации, но имеют высокую деформативную способность (удлинение до 30% без нарушения сплошности). Эти материалы сразу деформируются при приложении нагрузки. Благодаря относительно большой толщине (3-5 мм) и низкой скорости фильтрации иглопробивные материалы практически полностью исключают проникновение в дренажный слой тонкодисперсных частиц. Следует заметить, что высокая сжимаемость этих материалов под действием грунта засыпки снижает их водопропускную способность и ограничивает их применение на большой глубине заложения. Эти особенности ИП необходимо учитывать при их использовании.

Широкое применение в подземном строительстве получили такие иглопробивные материалы, как Bidim французской фирмы Rhone-Poulenc; Polyfelt австрийской фирмы Polyfelt; российский материал Дорнит, разработанный ВНИИСтройполимер и Ростокинской фабрикой нетканых материалов, и другие.

Термоупрочненные (ТУ) геотекстили имеют небольшую толщину (0,1-^0,3 мм), поэтому при их применении очень важен подбор гранулометрического состава грунта обратной засыпки. Они обладают относительно высоким начальным модулем деформации, подобно тканым материалам, и значительным удлинением при разрыве, подобно иглопробивным. К термоупрочненным материалам относятся: Тураг фирмы DuPont (США); Fibertex датской фирмы Fibertex; Terram английской фирмы Terram Ltd. и другие.

В отличие от тканых материалов у нетканого геотекстиля с неупорядоченно расположенными волокнами механические свойства не зависят от направления приложения нагрузки. Растягивающие усилия передаются только на одну часть волокон, а другие переориентируются в направлении растяжения. Нетканый геотекстиль используют как разделяющий слой в неустойчивых грунтах для защиты дренирующих материалов от заиливания и в качестве различных фильтров.
Что такое вязаные материалы и каковы их свойства?

Вязаные материалы состоят из одной или нескольких волоконных систем, петлеобразно соединенных друг с другом в виде пряжи. Особенностями этих материалов являются высокая прочность на растяжение при небольшом относительном удлинении вдоль волокон пряжи; возможность восприятия нагрузки в диагональном направлении. В связи с этим они рекомендуются для армирования грунта и увеличения его несущей способности. Примером такого материала может служить вязаное полиэфирное полотно Comtrac - одна из последних разработок немецкой фирмы Huesker Synthetics.
Каковы особенности свойств и применения геокомпозитов?

С использованием основных свойств геотекстилей (высокой водопропускной способности при достаточной прочности на растяжение, химической стойкости к агрессивным средам и др.) был разработан целый ряд дренажных композиционных материалов, т.н. геокомпозитов.

Большинство геокомпозиционных материалов включают в себя два элемента - трехмерное пластиковое основание (проводник влаги) и геотекстильный фильтр - мембрану. Последний пропускает воду в пластиковое основание, задерживая при этом частицы грунта.

Для обеспечения высокой надежности в процессе эксплуатации к геокомпозитам предъявляются следующие требования: износостойкость; сохранность в рабочем состоянии на весь срок службы; геотекстильный фильтр должен пропускать воду и отсеивать грунт; геотекстильный фильтр не должен излишне деформироваться и ограничивать доступ влаги; высокая био- и химическая стойкость. Области применения геокомпозитов весьма разнообразны и обширны: вертикальный и горизонтальный дренаж строительных конструкций, крепление насыпей и откосов, стабилизация грунтов, армирование дорог, склонов, подпорных стенок, пластовый дренаж спортивных сооружений и садов на крышах, пристенный дренаж туннелей и т.п.

Наиболее широкое распространение получили такие дренажные материалы, как Delta Drain (Германия), Enkadrain (Нидерланды), GSE HyperNet (Германия), J-Drain (США), Polyfelt (Австрия), Terram Drain (Англия), Фундалин (Франция) и другие.