Что такое геоматериалы, их разновидности и применение

   Геосинтетические материалы (геоматериалы)(геосинтетика) - это материалы из синтетических или природных полимеров, неорганических веществ, применяемые в строительстве для создания дополнительных слоев (прослоек) в грунте или между другими средами с целью улучшения эксплуатационных характеристик используемых структур.

   Для производства геосинтетиков используются искуственные материалы (например, полиамид (РА), полиэтилен (РЕ), полиэстер (PES), полипропилен (РР)) и натуральные (такие как лён, джут, ко­кос).

   Как правило, геоматериалы поставляются в сложенном компактном виде (рулоны, блоки, плиты, ленты и др.).

   Геоматериалы предназначены для улучшения свойств грунтов за счет своих характеристик:

• водостойкость
• биостойкость
• стойкость к воздействию кислотных и щелочных сред
• устойчивость к ультрафиолетовому излучению
• механическая стойкость
• температурная стойкость
• устойчивость к циклам промерзания-оттаивания
• долговечность

 Разновидности геосинтетических материалов:

Тип	Класс	Вид
1 Геотекстиль	1.1 Геотекстиль тканый	Геополотно тканое
		Георешётка тканая
		Геомат тканый
		Геооболочка тканая
		Геополоса тканая
	1.2 Геотекстиль вязаный	Геополотно вязаное
		Георешётка вязаная
		Геосетка вязаная
		Геомат вязаный
		Геооболочка вязаная
		Геополоса вязаная
	1.3 Геотекстиль плетёный (трикотажный)	Геосетка плетёная
		Геомат плетёный
	1.4 Геотекстиль нетканый	Геополотно нетканое
		Георешётка нетканая
		Геосотовый материал нетканый
		Геомат нетканый
		Геополоса нетканая
2 Геопластмасса	2.1 Геопластмасса экструдированная	Георешётка пластмассовая экструдированная
		Геосетка пластмассовая экструдированная
		Геомат пластмассовый экструдированный
		Геомембрана пластмассовая экструдированная
		Геополоса пластмассовая экструдированная
	2.2 Геопластмасса вспененная	Геоплита вспененная
	2.3 Геопластмасса скреплённая	Георешётка пластмассовая скреплённая
		Геосотовый материалпластмассовый скреплённый
3 Геокомпозит	3.1 Геокомпозит дискретно-упрочнённый	3.1.1 Биомат
		3.1.2 Глиномат
	3.2 Геокомпозит непрерывно-упрочнённый	Геомембрана композиционная
		Геомембрана битумная
		Геополоса композиционная
		Геоплита композиционная
		Геосотовый материал композиционный скреплённый

 
1 Геотекстиль (геотекстильный материал) - геосинтетический материал, получаемый по текстильной технологии, представляющий собой плоский водопроницаемый синтетический или натуральный текстильный материал (нетканый, тканый или трикотажный (плетёный)), используемый в контакте с грунтом и (или) другими материалами в строительстве.

1.1 Геотекстиль тканый - геотекстиль, получаемый по технологии ткачества, полученный путем полотняного переплетения, как правило, двух систем нитей, филаментов и (или) других элементов (основы и утка).
   Филамент (он же элементарная нить) - единичная текстильная нить практически неограниченной длины, рассматриваемая как бесконечная.
   Уто́к - поперечная (горизонтальная) система направления параллельных друг другу нитей в ткани, располагающихся под прямым углом к системе основы, и проходящих от одной кромки ткани до другой, образующая  совместно с системой основы ткацкое переплетение.

   Тканые геотекстили имеют регулярную структуру, относительно высокие прочность и модуль упругости, но не обладают достаточной водопроницаемостью.
   Поэтому их рационально применять для армирования и защиты, но не дренирования.
   Тканые геотекстили позволяют создавать замкнутые объёмные конструкции (геотубы, геоконтейнеры), используемые в берегоукреплении и при строительстве дамб.

   (Геотубы - объемные цилиндрические системы из геоматериалов).
   Тканые геотекстили широко используют в ландшафтном дизайне.

1.2 Геотекстиль вязаный - геотекстиль, полученный по трикотажной технологии.

1.3 Геотекстиль плетёный - геотекстиль, изготовленный по технологии плетения.

   Плетёный (трикотажный) геотекстиль - материал, полученный путем провязывания петлями одной и более систем нитей, филаментов и (или) других элементов.

1.4 Геотекстиль нетканый - геотекстиль, получаемый по технологии нетканых текстильных материалов, состоящий из ориентированных и (или) неориентированных (хаотично расположенных) волокон, нитей, филаментов и других элементов, скрепленных механическим, термическим, физико-химическим способами и их комбинацией в различных сочетаниях.

   Свойства нетканого геотекстиля зависят от способа упрочнения (соединения влокон).
   Механические упрочненные (иглопробивные) нетканые мате­риалы относительно рочны, высокодеформативны, водопроницаемы. Их используют при устройстве дрен и фильтров, защиты, и армирования.
   Геотекстиль, произведённый иглопробивным способом используется при строительстве взлетных полос, автомобильных и железных дорог, фундаментов зданий, укладывается под тротуарную плитку и брусчатку.
   Иглопробивной геотекстиль используется и в сельском хозяйстве для защиты от сорняков, птиц и в качестве укрывного материала на парники.

   Термически упрочненные нетканые мате­риалы имеют относительно небольшую деформативность, применимы для выполне­ния функций защиты, в отдельных случаях армирования, но не дрени­рования. 
   Термоскреплённый геотекстиль используется в медицине (одноразовая одежда и постельное бельё).

   Различают, например, иглопробивной и термоскреплённый фильерный геотекстиль (спанбонд); а также иглопробивной и термоскреплённый геотекстиль из штапельных волокон.

   Медицинский спанбонд испольуется в средствах гигиены (прокладки, тампоны, подгузники, гигиенические салфетки и т. п.). обычно используется медицинский спанбонд. В сельском хозяйстве —  используется иглопробивной геотекстиль.

2 Геопластмасса - геосинтетический материал, получаемый методом экструзии, вспенивания расплава синтетического полимера или скреплением полимерных полос.

2.1 Геопластмасса экструдированная - Геопластмасса, изготавливаемая методом экструзии синтетического полимера.

2.2 Геопластмасса вспененная - Геопластмасса, изготавливаемая методом вспенивания синтетического полимера.

2.3 Геопластмасса скрепленная - Геопластмасса, изготавливаемая методом химического или термического скрепления полос из синтетического полимера.


3 Геокомпозит - геосинтетический материал, состоящий из армирующего компонента и полимерной (синтетической или натуральной) непрерывной матрицы, связующей все компоненты материала. Это многослойный материал из скрепленных в плоскости различных слоев (не менее двух), отличающихся по своей структуре друг от друга.
   В зависимости от основной выполняемой функции различают армирующие геокомпозиты (армогеокопозиты) и дренирующие геокомпозиты (геодрены).

   Армогеокомпозит - геосетки, объединённые с полотном из нетканого геотекстильного материала для усиления покрытий.
   Геодрена - фильтр из тонкого нетканого геотекстильного материала, объединённый с создающим объём нетканым высокопористым геотекстильным материалом для дренирования дорожных конструкций.

3.1.1 Биомат - проницаемая дискретно-упрочненная пространственная конструкция из полимерных мононитей, волокон и других элементов, содержащая в своей структуре семена растений.

3.1.2 Глиномат (бентонит) - водонепроницаемый многослойный дискретно-упрочнённый (скрепленный иглопрокалыванием, провязыванием или другими способами) материал (конструкция), в котором между двумя слоями, как правило,иглопробивного полотна, заключена природная глина.


   Геотекстилеподобный материал - плоский или объемный проницаемый синтетический или натуральный материал, не попадающий под определение геотекстиля (георешётка, геосетка, геомат, геоячейка, геополоса).

   Георешётка - плоский геосинтетический материал в виде сетки (представляющий собой двухмерную полимерную структуру), имеющей сквозные ячейки правильной стабильной формы, размеры которых превышают наибольший размер поперечного сечения ребер (размеры отверстий которых больше размеров составляющих их ребер), образованную из растянутых в заданных направлениях элементов, сформированных воедино путём экструзии, склеивания, термоскрепления или переплетения рёбер.

   Направленное растяжение элементов увеличивает прочность в заданном направлении и уменьшает относительное удлинение, а  неподвижные узловые точки позволяют георешетке распределять нагрузку между ее продольными и поперечными элементами, что позволяет использовать георешётки как армирующий материал.

   Геосетка - геосинтетический материал, представляющий собой сформированные воедино различными способами взаимно перекрывающие друг друга под различными углами группы параллельных рядов ребер (имеющий сквозные ячейки лабильной формы, размеры которых превышают наибольший размер поперечного сечения ребер, образованный путем экструзии или переплетением ребер).
   В отличие от георешёток, геосетки не используют в качестве армирующего материала. Для придания стабильности структуре и обеспечения высокой разрывной нагрузки геосетку пропитывают специальным полимерным составом.

   Габионы - объёмные изделия различной формы из проволочной кручёной сетки, предназначенные для создания объемных конструкций, заполненных, как правило скальным, грунтом.
   Сеткон - сетчатый контейнер, заполняемый, как правило, скальным грунтом.

   Геоячейка - трехмерная проницаемая полимерная (синтетическая или натуральная) "сотовая" структура или аналогичная ей ячеистая структура, образованная из соединенных между собой полосок геосинтетических материалов.

   Геомат - проницаемый пространственный (трехмерная сотовая структура) геосинтетический материал из синтетических и натуральных волокон, монофиламентов (текстильных мононитей) и (или) других элементов, скрепленных механическим и/или термическим, и/или химическим, или другими способами.

   Геополоса - полимерный материал в виде полосы шириной не более 200 мм, используемый в контакте с грунтом и (или) другими материалами.


   Геомембрана - водонепроницаемый полимерный геосинтетический материал, предназначенный для создания гидроизолирующих прослоек (уменьшения или предотвращения прохода потока воды и (или) жидкости сквозь его структуру (для полной или частичной гидроизоляции)).

   Геомембрана глиняно-геосинтетическая - геосинтетика с глинистой прослойкой в виде полотна, используемая в качестве барьера (мембраны).
   Геомембрана битумно-геосинтетическая - геосинтетика с битумной прослойкой в виде полотна, используемая в качестве барьера (мембраны).

   Различают геомембраны из полиэтилена высокого давления (HDPE), полиэтилена низкого давления (LDPE), битум-содержащие мембраны (GSB), полимеры (PVC, PIB, ECB, CPE и др.) и эластомеры (EPDM, Butil, Hypalon и др.).
   Полиэтилен высокого давления обладает высокой степенью эластичности, что значительно облегчает процесс монтажа даже на сложных участках объектов, кроме того, его эластичность повышает прочность на разрыв при его растяжении.
   Полиэтилен низкого давления не обладает высокой степенью эластичности, но благодаря своей жесткости имеет большую устойчивость к местным повреждениям.
   Геомембрана из синтетического каучука EPDM состоит из: этилен-пропилен-диен-мономера, смешанного с углеродом, модифицированными маслами, вулканизирующие и производственные добавки.
   Из-за высокой эластичности и водонепроницаемости EPDM-мембраны используют в качестве гидроизоляционного материала для создания водоемов, каналов, тоннелей, полигонов ТБО, навозохранилищ, в строительстве для гидроизоляции крыш и фундаментов.
   Недостатки EPDM-мембран: низкая устойчивость к химикатам; высокая чувствительность к огрехам при установке; требует нескольких дней отстаивания перед переходом к другим фазам строительства; низкая ремонтопригодность; узкая специализация применения.


Применение геоматериалов:

1 Армирование - улучшение и/или повышение механических характеристик (несущей способности) грунта (почвы) или других строительных материалов путем использования механических свойств геоматериалов: работая в контакте с грунтом (или другим материалом), армирующие элементы перераспределяют нагрузку между участками конструкции, обеспечивая передачу напряжений с перегруженных зон на соседние недогруженные.
   В основном производится с помощью геотекстильного или геотекстилеподобного материала:

  - Армирование грунта - усиление слабых оснований (слабых слоев почвы)
    Производится с целью повысить допустимую нагрузку на слабые слои почвы.
   При строительстве на слабых грунтах применение геоматериалов позволяет сокращать либо объем заменяемого грунта за счет внедрения армирующих прослоек, либо количество материала обломочных горных пород, как правило применяемого для распределения нагрузки.

   - Армирование асфальта
   Армирование слоя асфальтобетонного покрытия, обеспечивающее выносливость и сопротивление растяжению, предотвращает трещино- и колее- образование, увеличивает межремонтные сроки сооружения.

   - Армирование подпорных стен и откосов
   Способствует распределению растягивающих усилий в грунтовом массиве; позволяет образовывать вертикальные структуры или устраивать откосы с любым углом заложения.

2 Дренирование - Сбор и отвод (перенос) поверхностного стока грунтовых вод, атмосферных осадков и других жидкостей в плоскости геотекстильного или геотекстилеподобного ему материала.

3 Защита - предотвращение или ограничение местных повреждений поверхности объекта, элемента или материала от внешних воздействий путём использования геотекстильного или геотекстилеподобного материала.
    Частный случай защиты - защита от эрозии поверхности:
   Защита от эрозии поверхности - это предотвращение или ограничение перемещения частиц грунта или других частиц по поверхности откоса (склона), стабилизация подвижных грунтов путем использования геотекстильного и геотекстилеподобного материала. 
   Сюда относится защита от размывающего действия временных и постоянных водных потоков, выветривания, оползней, закрепление корней деревьев.

4 Изоляция - предотвращение или ограничение проникновения или перемещения жидкостей или газов путем использования геотекстильного и геотекстилеподобных материалов.
   Частный случай изоляции - гидроизоляция:
   Гидроизоляция - предотвращение или ограничение перемещения воды и другой жидкости (например, проникновения в грунт или из грунта) путем использования геотекстильного и геотекстилеподобного материала, обладающего гидрозащитными (гидроизоляционными) свойствами.
   Сюда относится, среди прочего, защита от грунтовых вод подземных сооружений, подвалов, устройство защитных экранов для нефтехранилищ и полигонов ТБО, а также прудов и каналов; инженерная обработка мест захоронения отходов.

5 Разделение слоёв (Сепарация) - предотвращение взаимопроникновения (смешивания) частиц различных контактирующих (смежных) слоев грунта (почвы) и/или материалов.
   В основном, производится путём применения геотекстильного и геотекстилеподобного материала.
   Часто, например, таким образом разделяют слои щебня и песка.
   Зачастую данная функция геотканей неразрывно связана с функцией армирования грунтов.
   Геоткани также используют для защиты гидроизоляционных мембран как прокладку под мембраной, для отделения ее от грунта.

6 Фильтрация - пропускание жидкости (воды) через геосинтетик без частиц почвы или других материалов
   Фильтрация - процесс разделения неоднородных (дисперсных) систем при помощи пористых перегородок (в виде геоматериалов), пропускающих дисперсионную среду и задерживающих дисперсную твёрдую фазу путём удержания частиц грунта (почвы) или других частиц, стремящихся пройти через геотекстильный или геотекстилеподобный материал с пористой структурой под действием гидродинамических сил потока воды и (или) других жидкостей, пропускаемых через геосинтетик.
   Геосинтетики используются в качестве фильтра для дренажных устройств для предотвращения их кольматации (заиливания и блокировки).
   Кольматация - заиливание и (или) блокировка материала, приводящие к ухудшению гидравлических характеристик конструкции.

7 Теплоизоляция (теплозащита) - ограничение теплового потока.
    Частный случай теплоизоляции - криогенная защита:
   Криогенная защита - изменение глубины промерзания с целью предотвращения развития процессов морозного пучения.

   При использовании горизонтальных геотекстильных прослоек обеспечивается лучшее распределение нагрузки на основание, более равномерное уплотнение насыпи и материал основания предохраняется от загрязнения другим слабым грунтом, благодаря чему ускоряется консолидация грунта (осадка насыпи уменьшается и происходит за более короткий период времени).

Классификация геоматериалов по применению
(Соответствие применяемых для инженерной защиты геоматериалов геологическим процессам и явлениям)
 

Функция	Применяемые геоматериалы
Армирование	- Геополотно тканое/ вязаное    - Георешетки: тканая/вязаная/нетканая/пластмассовая экструдированная/пластмассовая скрепленная    - Геосотовый материал пластмассовый скрепленный    - Геоплита композиционная    - Геополосы: тканая/вязаная/пластмассовая экструдированная/композиционная    - Геосотовый материал композиционный скрепленный    - Геооболочка тканая/вязаная
Армирование слабых грунтов	- Двухосные георешетки, геосетки, высокопрочный геотекстиль, объемные георешетки
Армирование асфальта	- Геокомпозиты двухосных георешеток, геосеток и геотекстиля
Армирование стен и откосов	- Одноосные георешетки, геосетки, тканый геотекстиль
Разделение слоёв (Сепарация)	- Геополотна: тканое/вязаное/нетканое    - Георешетки: тканая/вязаная/нетканая/пластмассовая экструдированная/пластмассовая скрепленная    - Геосетка пластмассовая экструдированная    - Геооболочки: тканая/вязаная
Фильтрация	- Геополотно вязаное    - Геополотно нетканое    - Геополоса нетканая
Дренирование	- Геополотно нетканое    - Геомембрана пластмассовая экструдированная    - Геомат пластмассовый экструдированный    - Геополоса нетканая
Борьба с эрозией	- Геосетка вязаная/плетеная    - Геосотовые материалы: нетканый/пластмассовый скрепленный/композиционный скрепленный    - Геоматы: тканый/вязаный/нетканый/плетеный/пластмассовый экструдированный    - Биомат
Гидроизоляция	- Геомембраны: пластмассовая экструдированная/композиционная/битумная    - Глиномат
Теплоизоляция	- Геополотно нетканое    - Геоплита вспененная (Например, пенополистирольные плиты)
Защита	- Геополотна тканые, вязаные, нетканые    - Геооболочка тканая/вязаная
Защита откосов, берегов	- Геоматы, георешетки, геотубы, геоконтейнеры, габионы, сетконы

   Геосинтетики имеют широкое применение и используются также в ландшафтном дизайне, для устройства искусственных пляжей, чтобы избежать прорастание сорняков, при проведении рекультивационных работ по восстановлению повреждённых техногенными факторами ландшафтов (например, мусорных полигонов).
   Применение геосинтетиков, в то же время, может способствовать снижению объемов использования стройматериалов (глина, щебень, песок).


Подробнее можно ознакомиться здесь:
- Е.В. Федоренко - Современные технологии в строительстве
- newchemistry.ru/letter.php?n_id=653
- ОДМ 218.5.003-2010 "Рекомендации по применению геосинтетических материалов при строительстве и ремонте автомобильных дорог"
- СП 34.13330.2012 Автомобильные дороги
- ГОСТ Р 53225-2008 Материалы геотекстильные. Термины и определения
- ГОСТ Р 55028-2012 Дороги автомобильные общего пользования. Материалы геосинтетические для дорожного строительства