ГЕОРЕШЕТКИ – МАТЕРИАЛ ДЛЯ АРМИРОВАНИЯ В ДОРОЖНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

Георешетки – рулоный материал, имеющий сквозные ячейки правильной формы, превышающие размер поперечного сечения ребер, и неподвижные узловые точки, благодаря которым достигается лучшее распределение нагрузки между продольными и поперечными элементами решеток. Для производства георешеток используются различные полимеры: полиэфир (полиэстер) – PET, полипропилен - PP, полиэтилен низкой или высокой плотности – PELD и PEHD и др. Георешетки изготавливаются путем, склеивания, термоскрпления, переплетения ребер или экструзии.

Методом экструзии получают георешетки из сплошных синтетических рулонных материалов, изготовленых из полимеров полипропилена и полиэтилена путем их перфорирования с последующим вытягиванием в одном направлении (одноосные георешетки) или в двух направлениях (двухосные георешетки). Такие решетки имеют монолитные узлы. При вытягивании молекулы полимера ориентируются в направлении растяжения, тем самым повышается прочность на растяжение в направлении растяжения и уменьшается относительное удлинение. Наиболее перспективными материалами являются геокомпозиты – двух, трех- и многослойные структуры из плоских материалов с жестким каркасом из георешетки. Такие материалы предназначены для выполнения нескольких функций: армирования, дренирования и разделения слоев. Георешетки в роли армирующего элемента в дорожных конструкциях, воспринимают растягивающие напряжения на уровне их заложения и частично перераспределяют вертикальную нагрузку от колеса автомобиля на нижележащие слои. Область применения георешеток в большой степени зависит от применяемого полимера и формы ячеек.

Георешетки выпускают одноосные с максимальной прочностью на растяжение в одном направлении (ячейки прямоугольной формы с разной толщиной ребер), двухосные – с одинаковой прочностью в двух взаимно перпендикулярных направлениях (ячейки квадратной формы) и трехосные – с одинаковой прочностью во всех направлениях (ячейки треугольной формы).

К георешеткам предъявляют требования по следующим показателям:

– прочность на растяжение;

– относительное удлинение при максимальной нагрузке;

– прочность на растяжение при удлинении 2 или 5 %;

– длительная прочность при постоянном нагружении, например, от веса насыпи;

– прирост деформации в процессе строительства и эксплуатации дороги.

Два первых показателя георешеток приведены в табл. 1 в зависимости от области применения.

Таблица 1

Механические показатели георешеток

Кроме показателей, приведенных в табл. 1, важной эксплуатационной характеристикой свойств георешетки является длительная прочность при постоянном нагружении, зависящая на прямую от склонности полимеров к ползучести, определяемая по формуле

где P_p - кратковременная прочность материала на растяжение;

А₁ – коэффициент ползучести, характеризующий снижение кратковременной прочности на растяжение при длительном приложении нагрузки, зависящий от вида полимера и срока службы сооружения, изменяющийся при сроке службы дорожной конструкции 20-30 лет в пределах от 2,0 до 5,0.

Все полимеры склонны к ползучести, но в разной степени, например, для полимера полиэфира (PET) коэффициент А₁ в 2-2,5 раза меньше чем для полипропилена (РР) и полиэтилена PELD и PEHD.

Область применения и тип георешетки представлены в табл. 2.

Таблица 2.

Область применения георешеток в дорожных конструкциях

Как следует из табл. 2, для армирования асфальтобетонного покрытия следует применять георешетки из полимера полиэфира (полиэстера).

В слоях основания и по подошве дорожной одежды применяют двухосные и трехосные георешетки из любого полимера, поскольку постоянная нагрузка на их не велика (глубина заложения колеблется от 0,5 до 1,2 м). Выбор типа георешетки зависит прежде всего от ее стоимости.

В конструкциях земляного полотна на слабом основании и в армогрунтовых подпорных стенках, в которых георешетки постоянно нагружены весом насыпи, поэтому склонность к ползучести полимера проявляется в полной мере, следует отдавать предпочтение георешеткам, изготовленным из полимера полиэфира (полиэстера).

В этих же конструкциях применимы односные георешетки, являющиеся анизотропными материалами – с разными механическими показателями в двух взаимно перпендикулярных направлениях, поскольку в земляном полотне на слабых грунтах напряжения в поперечном направлении относительно оси дороги существенно выше, чем в направлении вдоль дороги.

Решетки укладываются в направлении перпендикулярном оси дороги, поскольку, как правило, силовые звенья решеток расположены вдоль длиной стороны рулона.

Применение одноосных георешеток позволяет существенно снизить стоимость георешетки.

Применение георешеток в дорожных конструкциях наиболее целесообразно в сложных грунтово-гидрологических условиях, достигаемое при этом повышение работоспособности (срока службы) и транспортно-эксплуатационной надежности дорожных конструкций является более важным фактором в долговременной перспективе, чем получение единовременной экономии средств при строительстве дороги.

Преимущества применения георешеток, по сравнению с традиционными материалами:

– простота производства работ;

– снижение материалоемкости дорожной одежды, повышение ее долговечности, улучшение транспортно-эксплуатационных показателей;

– возможность использования местного слабого грунта без замены его привозным более дорогим грунтом;

– экологичность конструкций – меньшие вредные воздействия на окружающую среду.