Многослойное геосинтетическое покрытие рулонного типа для армирования и гидроизоляции грунтовых сооружений

Полезная модель относится к области строительства, а именно к геосинтетическим покрытиям, предназначенным для армирования и гидроизоляции грунтовых сооружений, таких как полигоны технико-бытовых отходов, хвостохранилища, дамбы, дороги и аэродромы, склоны и откосы, выемки, береговые линии и русла водоемов и т.п., а также там, где требуется высокие и стабильные показатели прочности, долговечности и безопасности эксплуатации возводимых сооружений, таких как фундаменты, перекрытия и покрытия заглубленных сооружений, различные трубопроводы и кабели электрической сети и т.п.
В техническом решении по патенту RU №2542148, публ. 20.07.2014, предлагается многослойное геосинтетическое покрытие с армирующими и гидроизолирующими свойствами, которое в соответствии с вариантами его конструктивного исполнения содержит геосетку или геотекстиль, водонепроницаемый слой на основе полимерных гибких листов толщиной 3-5 (мм).
В соответствии с данным техническим решением формирование геосинтетического покрытия на подготовленное основание или откосов канала осуществляют при послойной укладке армирующего слоя из геосетки, изготовленной из отходов полиэтилена или нетканого геотекстиля с укладкой поверх армирующего слоя гибких листов, изготовленных из отходов полиэтилена, при этом поверхность гибкого листа, соприкасающаяся с геосеткой или геотекстилем, подвергается расплавлению, далее гибкие листы соединяют встык с образованием сварного шва. Сварку армирующего слоя и гибких листов производят ультразвуковым сварочным аппаратом К-100 (www.piaterka.ru/images/oborud-vesv/cas/CAS_ruk/CK-100.pdf), При реализации данного технического решения возможен вариант формирования геосинтетического покрытия на подготовленном основании путем расположения гибких листов, изготовленных из отходов полиэтилена между армирующего слоями из нетканого геоматериала. Многослойное геосинтетическое покрытие сохраняет устойчивое положение за счет собственного веса, силы тяжести воды, сцепления армирующего слоя с подготовленным основанием. Использование покрытия на пучинистых и просадочных грунтах, а также в условиях наличия карста значительно уменьшает потери воды из канала.
Основным недостатком данного типа многослойного геосинтетического покрытия используемого для гидроизоляции грунтовых поверхностей землеустроительных сооружений, таких как дамбы, склоны и откосы, выемки, береговые линии и русла водоемов, фундаменты, трубопроводы и кабели электрической сети и т.п. является процесс формирования многослойности покрытия из отдельных геоматериалов, в том числе, рулонного типа (тканый и нетканый геотекстиль) и геоматериалов в виде гидроизолирующих листов на основе полимеров, что не является удобным при эксплуатации. Данные обстоятельства не соответствуют современным эксплуатационно-техническим требованиям к геосинтетическим материалам по обеспечению их технологичности, удобноукладываемости, стабильности линейных размеров, низкой массоемкости, что в целом увеличивает затраты на доставку, монтаж покрытия и снижает эксплуатационную надежность.
Для повышения скорости возведения геосинтетических покрытий для армирования и гидроизоляции грунтовых поверхностей землеустроительных сооружений, снижения затрат на доставку и монтаж покрытия, для повышения надежности и длительности работы покрытия используют многослойные геосинтетические покрытия рулонного типа.
Известны различные многослойные геосинтетические покрытия рулонного типа, в том числе, гидроизолирующие (см. патенты RU №№74144 ПМ, публ. 20.06.2008 г., 122393 ПМ, публ. 27.11.2012 г., 2320822, публ. 27.03.2008 г., 2549867, публ. 27.04.2015 г., 127382, публ. 13.08.2012 г., патенты CN №203331508, публ. 11.11.2013 г., №203449688, публ. 26.04.2014 г.).
В техническом решении по патенту RU 127382 предложено многослойное геосинтетическое покрытие рулонного типа для армирования и гидроизоляции грунтовых поверхностей, содержащее нетканое геополотно (геотекстиль), на который иглопробивным способом наносится тканое геополотно. Для придания геосинтетическому покрытию гидроизоляционных свойств со стороны тканого геополотна методом термоскрепления наносится слой полимерной водонепроницаемой пленки. Данное техническое решение выбрано в качестве ближайшего аналога заявляемой полезной модели.
Однако армирующие свойства известного геосинтетического покрытия не эффективны в грунтовых конструкциях под высокими нагрузками:
при соединении нетканого геополотна с тканым геополотном иглопробивным способом нарушаются прочностные показатели тканой структуры вследствие пробивания нитей иглами, что при недостаточной прочности тканого материала под нагрузкой от веса грунтовой насыпи, сооружаемой на слабом основании, и под действием дорожно-строительной техники приводит к деформированию покрытия с потерей армирующего воздействия.
В данном техническом решении для придания покрытию гидроизолирующих свойств к армирующему геокомпозиту со стороны тканого геополотна добавляется полимерная водонепроницаемая пленка с фиксацией методом термоскрепления. Однако применение пленочных материалов для гидроизоляции требует использование специальных защитных технологических слоев для исключения повреждений крупнофракционными грунтовыми включениями используемой пленки по границе контакта с грунтопочвенным основанием, при этом также не исключается и расслоение используемых геоматериалов при эксплуатации покрытия. Указанные недостатки значительно снижают эксплуатационную надежность данного многослойного геосинтетического покрытия рулонного типа по армированию и гидроизоляции грунтовых поверхностей.
Технический результат полезной модели заключается в повышении эксплуатационной надежности многослойного геосинтетического покрытия рулонного типа при армировании и гидроизоляции грунтовых сооружений.
2
2
Для решения поставленного технического результата предложено многослойное геосинтетическое покрытие рулонного типа для армирования и гидроизоляции грунтовых сооружений, содержащее соединенные между собой слои из нетканого геополотна, тканого геополотна и водонепроницаемой полиэтиленовой пленки, согласно полезной модели используют полиэтиленовую пленку толщиной 70-500 мкм при размещении ее между слоями нетканого геополотна и тканого геополотна с соединением их между собой термоскреплением при температуре 130-210°С, при этом нетканое геополотно имеет плотность от 100 до 800 г/м, а тканое геополотно имеет плотность от 70 до 500 г/м.
2
Согласно полезной модели, между полиэтиленовой пленкой и слоем тканого геополотна размещено нетканое геополотно на основе «Спанбонд» при плотности 15-25 г/м.
Согласно полезной модели, используют нетканое геополотно и тканое геополотно на основе полипропиленовых и/или полиэфирных волокон.
При анализе известного уровня техники не выявлено технических решений с совокупностью признаков, соответствующих заявляемому техническому решению и обеспечивающему описанный выше технический результат, что свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критериям полезной модели «новизна», «промышленная применимость». При промышленной реализации полезной модели используют традиционно известные технологические процессы и геоматериалы для производства многослойных геосинтетических покрытий рулонного типа для армирования и гидроизоляции грунтовых сооружений
При реализации полезной модели на основе подбора используемых геоматериалов, их термоскрепления обеспечивается создание единого по объему многослойного геосинтетического покрытия рулонного типа с эффективной армирующей прочностью при укреплении дорожных оснований и насыпей, при эффективном перераспределении нагрузок на основание грунтонесущей поверхности, при эффективной изоляционной устойчивости водонепроницаемой пленки к воздействию фракционных включений, нагрузок строительной техники, что в целом повышает эксплуатационную надежность покрытия при армировании и гидроизоляции грунтовых сооружений.
Полезная модель поясняется графическими материалами, где на рисунке показан фрагмент многослойного геосинтетического покрытия рулонного типа для армирования и гидроизоляции грунтовых сооружений.
Многослойное геосинтетическое покрытие рулонного типа для армирования и гидроизоляции грунтовых сооружений содержит поярусно расположенные соединенные между собой слои геоматериалов:
2
2
поверхностный слой 1 на основе нетканого геополотна, воспринимающего силовые природно-климатические нагрузки (ветер, дождь, снег), а также нагрузки при наличии обратной отсыпки грунтов. Используют нетканое геополотно на основе полипропиленовых или /и полиэфирных волокон, при плотности геополотна 100-800 г/м. Предпочтительно, при реализации полезной модели используют товарную продукцию компании ООО «Ультрастаб» с поверхностной плотностью 100-800 г/м. Выбор нетканого геополотна с заданной поверхностной плотностью зависит от природно-климатических условий, в том числе, физико-механических характеристик грунтов, рельефа грунтовых поверхностей, климата в районах дислокации землеустроительных сооружений;
водонепроницаемый слой 2 на основе полиэтиленовой пленки, обеспечивающей гидроизоляцию грунтонесущих поверхностей оснований и насыпей. При реализации полезной модели, предпочтительно, используют пленку из полиэтилена высокого давления (ПВД) при толщине пленки от 70 до 500 мкм. Заданные параметры по толщине пленки оптимальны. Толщина полиэтиленовой пленки определяется выбором геоматериала на основе нетканого и тканого геополотна по плотности для обеспечения термоскрепления геоматериалов при температуре 130-210°С. Заданный температурный режим формирует стабильный расплав полиэтилена при размягчении физико-механической структуры волокон геополотен с надежным взаимодействием их между собой;
2
нижний армирующий слой 3 на основе тканого геополотна, обеспечивающего армирующую прочность грунтонесущих поверхностей оснований и насыпей и эффективное перераспределение силовых нагрузок на основание грунтонесущей поверхности. Предпочтительно, используют геотекстиль тканый Ультрастаб - геополотно тканое различного переплетения, получаемое ткацким способом из высокомодульных ленточных полипропиленовых нитей. Данный геоматериал используют при армировании основания насыпи, разделении слоев конструкции дорожной одежды, армировании различного рода земляных сооружений, насыпей на слабых основаниях, при разделении различных конструктивных слоев. Предпочтительно, при реализации полезной модели используют продукцию Ультрастаб с поверхностной плотностью 125-500 г/м. Данный геоматериал способствует укреплению дорожных оснований и насыпей, эффективному перераспределению нагрузок на основание грунонесущей поверхности, изоляционной устойчивости полиэтиленовой пленки к воздействию фракционных включений, действий нагрузок строительной техники;
2
между слоем 2 на основе полиэтиленовой пленки и слоем 3 тканого геополотна размещен слой 4 на основе нетканого геополотна типа Спанбонд при плотности 15-25 г/м. Геоматериал обеспечивает стабилизацию термоскрепления слоев геоматериалов между собой, что способствует повышению прочности многослойного покрытия к внешним силовым нагрузкам, материал долговечен в использовании.
В таблице 1 приведены физико-механические характеристики на основе результатов лабораторных испытаний многослойного геосинтетического покрытия рулонного типа для армирования и гидроизоляции грунтовых сооружений по примерам 1-3 при использовании нижеприведенных материалов:
2
2
Пример 1: геосинтетическое покрытие, состоящее из слоя тканого геополотна плотностью 150 г/м из высокомодульных полипропиленовых нитей, полиэтиленовой пленки 500 мкм и нетканого геополотна плотностью 200 г/м;
2
2
Пример 2: геосинтетическое покрытие, состоящее из слоя тканого геополотна плотностью 280 г/м из высокомодульных полипропиленовых нитей, полиэтиленовой пленки 200 мкм и нетканого геополотна плотностью 400 г/м;
2
2
2
Пример 3: геосинтетическое покрытие, состоящее из слоя тканого геополотна плотностью 500 г/м из высокомодульных полипропиленовых нитей, нетканого полотна типа «Спанбонд» плотностью 17 г/м, полиэтиленовой пленки 100 мкм и нетканого геополотна плотностью 800 г/м.
Термоскрепление осуществляют в процессе каландрирования полотен при нагреве валов до температуры 180°С.
Таким образом, реализуемое по полезной модели геосинтетическое покрытие рулонного типа для армирования и гидроизоляции грунтовых сооружений за счет рационально подобранных доступных геоматериалов по плотности, выбранного режима их термоскрепления эффективно по эксплуатационной надежности в отношении основных технологических показателей к данному типу изделий, в том числе, в части: прочности при растяжении, при продавливании, устойчивости к расслоению, гидроизоляции.