Применение композитных материалов в дорожном строительстве

Современные материалы которые применяют для строительства дорог

Геосинтетические материалы для дорожного строительства – это инновационный строительный материал на основе полимеров (полиэтилен, полиамид, полипропилен, пр), который широко применяется последние 10 лет в России. Его использование обеспечивает высокий уровень конструктивных решений и экологических требований, а также увеличивает срок эксплуатации дорожного полотна.

Функции геосинтетических материалов

Основные функции, которые выполняют геосинтетические материалы для дорожного строительства:

В зависимости от назначения материала и индивидуальных особенностей грунта геосинтетика может выполнять одну или несколько функций.

Свойства геосинтетических материалов для дорожного строительства

Геосинтетики обладают рядом уникальных свойств:

Справка. Благодаря сочетанию универсальности, долговечности и устойчивости, современные проекты с применением геосинтетических материалов для дорожного строительства позволяют сократить срок ремонтов в 2-3 раза, снизить расход строительных материалов. Кроме решения целого ряда технических проблем, геоматериалы приводят к ощутимому экономическому эффекту!

Классификация и виды геосинтетических материалов

При выборе геоматериала большое значение имеет его тип, который выбирается исходя из поставленных строительных задач.

В зависимости от функции материалы могут быть нескольких видов проницаемости: газонепроницаемые, дренирующие, фильтрующие, изоляционные.

По содержанию и форме использования геоситнететика производится в рулонах, сыпучем виде или пене. Также она может быть растяжимая, не растяжимая и сверхрастяжимая.

По структуре геосинтетические материалы подразделяются на следующие виды:

Георешетки, геосетки

Это рулонный или модульный сетчатый материал, выполняемый из синтетических или полимерных нитей. Он изготавливается на основе полиамида, полиэтилена, полиэфира, полипропилена, стекловолокна, пр.

Геосетка прочный и в тоже время легкий гибкий материал. Он выпускается в рулонах. Основное предназначение сетки: исключение взаимопроникновения слоев, армирование, выравнивание и укрепление. Геоматериал укладывается в грунте или асфальтобетонных покрытиях, включая верхние асфальтовые слои. Размер ячеи от 2,5 до 40 мм. Срок эксплуатации свыше 50 лет.

По способу формирования плетения сетки различают двуостную и одноостноую сетку. Одноостная геосинтетика предполагает уравновешивание высокой долговременной нагрузки в одном направлении. Она имеет плоский вид с длинными узкими секциями. Двуостная геосетка распределяет нагрузки в поперечном и продольном направлении. Имеет ячейки квадратной формы с жесткими соединениями узлов.

Геотекстиль

В дорожном строительстве материал служит для фильтрации влаги, не смешивания грунта со щебнем, что не дает деформироваться покрытию дороги. Его использование уменьшает появление трещин в 3 раза. Важным критерием в выборе геотекстиля является плотность.

В дорожном строительстве применяется геотекстиль плотностью:

По текстуре и способу плетения нитей материала различают:

Геокомпозиты

На строительном рынке встречаются следующие сочетания:

Основными техническими параметрами материала являются толщина слоя, плотность.

Геомембраны

Совет! Для дорожного строительства применима профилированная геомембрана. При высоком уровне насыпи полотна мембрану лучше укладывать на глубине от 0,5 до 1м от бровки.

Сфера применения в дорожном строительстве – илистые грунты, почвы с подземными реками, влажные климатические зоны. Слой мембраны исключает морозное пучнение, разрыв слоев асфальта. Места укладки могут быть тоннели, мосты, опоры мостов, особовлажные участки дорог.

Справка. Для наилучшего эффекта производители рекомендуют использовать геомембраны в паре с геосеткой, решеткой или геокомпозитом.

Геоматы

Геомат – это легкий материал трехмерной волокнистой структуры с ячеистой структурой, обеспечивающий фиксацию корневой системы растений и деревьев. В отличие от сетки его ячейки очень малы и расположены в хаотичном порядке. Его форма позволяет переплетаться корням растений и деревьев с собственными волокнами. Используется для предупреждения и снижения эрозии почв.

Материал производится в матах, укладывается внахлест в основаниях подпорных стен, склонах и откосах.

Геокамеры

Геокамеры применимы в сфере инновационного строительства, для возведения гидротехнических сооружений. Они используются как форма для заполнения сыпучими и материалами средней фракции. Отличаются высотой и размерами ячеек. Материал хорошо пропускает влагу, воду, повышает устойчивость сооружения к деформации, не подвержен разрушению под воздействием жары, мороза, ультрафиолетовых лучей.

Применение геосинтетических материалов в дорожном строительстве России активно растет. Значительное увеличение номенклатуры и ассортимента обеспечивает высокий уровень решений всевозможных конструктивных задач, что дает толчок к повышению качества полотна и снижению использования природных ресурсов.

Источник

Композитные материалы в дорожном строительстве

Словосочетание «композитные материалы», также как и «инновации» не сходит с газетных и журнальных полос. Что это такое? Каковы перспективы применения этих самых материалов в дорожном строительстве журналу «Автосила. Спецтехника Сибири» рассказал главный технолог ГП КрайДЭО Александр Хохлов.

В доступной формулировке композит, это искусственный материал из двух или более компонентов. Но чаще всего композитом считают материалы на основе смол или полимеров.

К сожалению, композитные материалы имеют ряд недостатков, которые сдерживают их распространение. Прежде всего, это высокая стоимость и низкая ремонтопригодность.

Области применения композитных материалов весьма разнообразны. Это спортивное и медицинское оборудование, машиностроение, авиация, космонавтика, военная техника и т.п. К слову сказать, дорожный асфальтобетон и строительный железобетон это тоже композиты, на сегодняшний день самые распространенные. И в перспективе именно строительство и дорожное строительство останутся наиболее емкими рынками потребления композитов.

Причинами отсутствия спроса на композитные материалы со стороны дорожной отрасли является также отсутствие нормативных документов, определяющих требования к свойствам, методам испытаний и методикам расчета. Нет механизма, позволяющего обойти органы Госэкспертизы и использовать в проектах материалы, в том числе и композитные, на которые еще не разработаны нормативные документы. Эту проблему обозначил наш президент на заседании Госсовета: «Внедрение инновационных решений пока упирается в бюрократические стены, что абсолютно не стимулирует проектировщиков и подрядчиков на использование новых, экономически целесообразных, долговечных материалов и строительных технологий».

Какие композитные материалы, при соответствующем экономическом обосновании, сегодня могут сегодня найти место в дорожной отрасли края. Перильные ограждения, лестницы, пролетные строения надземных пешеходных переходов. Для монтажа таких изделий, по отечественному опыту, требуется буквально несколько часов. Весьма привлекательной областью применения будут водопропускные трубы. На стенках труб из композитных материалов, в отличие от железобетонных и гофрированных, не откладывается грязь. Экономия при монтаже таких труб достигает 40%, а строк службы не менее 50 лет в самых суровых условиях эксплуатации. В США первые композитные водопропускные трубы уложили 70 лет назад — и те до сих пор служат!

Сейчас около 20% объема мирового производства композитов, а это свыше 2,5 млн тонн, используется в дорожном строительстве. В России этот показатель пока не впечатляет. Но после принятия на разных уровнях программ внедрения инновационных композиционных материалов в дорожной отрасли, ситуация в ближайшее время должна измениться.

4 декабря прошлого года в рамках «Транспортной недели – 2014» руководитель Росавтодора Роман Старовойт подписал комплексную программу внедрения композитных материалов в дорожную отрасль на 2015-2020 годы. Краевой отраслевой программой развития инновационной деятельности на период 2013-2020 гг. также предусмотрено внедрение композитных материалов. Так, например, запланировано применение эффективного прикромочного дренажа из пластиковой перфорированной трубы диаметром 110 мм в геосинтетической оболочке, что повысит долговечность дорожных одежд.

В части борьбы с образованием колеи на дорожных покрытиях у наших дорожников имеется положительный опыт повышения прочностных характеристик асфальтобетона путем введения в смесь синтетической фибры. Весьма перспективно использование композитных материалов при устройстве антивандальной ливневой канализации (решетки), водоотводные лотки и т.п. Хорошие результаты показала технология усиления балок пролетных строений углепластиковым полотном. Напомним, что повсеместно и в больших объемах применяемая на краевых дорогах, и уже не считаемая инновационным продуктом геосинтетика различных видов, также является композитным материалом.

Справка о компании: КрайДЭО это: 70 лет содержания дорожной инфраструктуры, 15 филиалов по Красноярскому краю, более 10 385 км автодорог, автопарк в 1 000 единиц дорожно-строительной техники.

Источник

Крепче стали, легче бетона

В программных документах, действующих в отрасли, они определяются как искусственно созданные сплошные материалы, состоящие из двух или более компонентов, среди которых выделяются армирующие элементы, обеспечивающие их механические характеристики, и матрица (связующее), обеспечивающая совместную работу армирующих элементов.

Использование композитов при строительстве, ремонте и реконструкции автодорог обусловлено преимуществами этих материалов, среди которых в первую очередь можно выделить высокие прочностные характеристики при небольшом весе, высокую сопротивляемость химическим агрессивным средам и коррозионную стойкость. И в то же время справедливости ради отметим, что достаточно высокая стоимость материалов (например, углеродного волокна), низкий модуль упругости (стекловолокно), а также неполнота нормативной базы несколько ограничивают применение композитов.

Рулонные геокомпозиты дренажного назначения, представляющие собой по существу прослойку воздуха, создаваемую в дорожной конструкции, имеют более высокую водопропускную способность по сравнению с традиционными минеральными дренирующими материалами.

В некоторых случаях при применении композитных материалов первоначальные затраты на строительство могут быть выше на 10-20 процентов по сравнению с традиционными материалами. Однако изделия из композитов более долговечны и не нуждаются в поддерживающем ремонте. Положительный экономический эффект от длительного срока службы и отсутствия затрат на стадии эксплуатации превосходит увеличенные затраты на начальном этапе.

Экономическую эффективность применения композитных материалов рассмотрим на примере конкретных изделий. Лотки из композиционных материалов долговечнее железобетонных, не требуют мелкого ремонта и позволяют повторно их использовать при капитальном ремонте, конечно, при соблюдении соответствующей культуры демонтажа. На дороге I категории дисконтированные затраты по устройству, ремонту и содержанию композитных лотков от сдачи трассы в эксплуатацию до первого капремонта могут быть снижены на 30-40 процентов.

Минтрансом России в 2013 году утверждена Программа внедрения композиционных материалов, конструкций и изделий из них в области транспорта. Программой инновационного развития Государственной компании «Автодор» на 2012-2019 годы также обозначен приоритет внедрения композиционных материалов и изделий из них. К числу уже применяемых на объектах госкомпании изделий и конструкций из композитных материалов относятся перильные ограждения на мостовых сооружениях, водоотводные лотки, столбы для размещения осветительных приборов и километровых указателей. Построено три надземных пешеходных перехода с пролетными строениями из композитных материалов: на 552-м и 929-м километрах дороги М-4 «Дон» и 250-м километре М-1 «Беларусь».

Интересным и перспективным представляется применение полимерно-композитной арматуры. Несмотря на очевидные преимущества, композитная арматура пока не получила широкого распространения. Ее использование ограничено отсутствием результатов исследований, опыта применения и нормативной документации. Следует отметить, что ведение проектных расчетов по аналогии с железобетонными конструкциями недопустимо, поскольку модуль упругости, ползучесть и другие ключевые параметры композитных материалов существенно отличаются от арматурной стали. За рубежом, прежде всего в Канаде и Германии, композитная арматура широко применяется в плитах проезжей части мостов. Перевод и непосредственное применение зарубежных нормативных документов невозможно из-за отличий в методиках расчета, нормирования и наличия множества ссылочных документов, которые также необходимо учитывать при проектировании.

В завершение хотелось бы отметить существенный вклад в расширение применения композитов компаний-производителей. Производители разрабатывают собственные стандарты организаций (СТО), превосходящие по уровню требований действующие нормативные и методические документы (ГОСТ и ОДМ), после чего в добровольном порядке согласовывают свои СТО с Росавтодором и ГК «Автодор». Это является одним из механизмов внедрения инновационных материалов, применение которых осуществляется на основе результатов оценки их эффективности за период жизненного цикла.

Источник