разработка классификации геотекстильных трикотажных

РАЗРАБОТКА КЛАССИФИКАЦИИ ГЕОТЕКСТИЛЬНЫХ
ТРИКОТАЖНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ИНЖЕНЕРНЫХ
СООРУЖЕНИЙ И ДОРОЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА
Щербинин Р.А., Садыкова Д.М.
Московский государственный университет технологий и управления
имени К.Г. Разумовского
Аннотация. В данной статье проводится анализ проблем, связанных с
проектированием и производством геотекстильных трикотажных материалов,
предназначенных для использования в различных сферах строительства. Представлены
результаты теоретических исследований, посвященных проектированию геотекстиля.
Ключевые слова: геотекстильный материал, синтетический полимер, георешетка,
геокомпозиты, инженерные сооружения, биаксиальный трикотажный материал.
Abstract. This paper analyzes the problems associated with the design and manufacture
of knitted geotextile materials for use in various fields of construction. The results of theoretical
studies on the design of geotextiles.
Keywords: geotextile, a synthetic polymer geogrid geocomposites, engineering
structures, biaxial knitted material.
Введение
Геотекстильные материалы – класс строительных материалов,
предназначенных для создания дополнительных слоев (прослоек) различного
назначения (армирующих, защитных, фильтрующих, дренирующих, гидро-и
теплоизоляционных) в основании земляного полотна, дорожной одежде,
дренажах, сооружениях поверхностного водоотвода, укрепления откосов,
защиты почвы от эрозии и т.д. Включают следующие группы материалов:
геосинтетические, георешетки, геомембраны, геокомпозиты, геооболочки,
геоэлементы, геоплиты.
Рассмотрим основные виды геотекстильных материалов:
Геосинтетика: Материал, в котором как минимум один компонент
изготовлен из синтетического полимера в виде полотна, лент или трехмерной
структуры, используемый в контакте с грунтом (почвой) и (или) другими
строительными материалами для создания дополнительных слоев (прослоек)
различного
назначения
(армирующих,
защитных,
фильтрующих,
дренирующих, гидроизолирующих, теплоизолирующих) в транспортном,
трубопроводном строительстве и гидротехнических сооружениях.
Геотекстильный материал (геотекстиль): Плоский водопроницаемый
синтетический или натуральный текстильный материал (нетканый, тканый
или трикотажный), используемый в контакте с грунтом и (или) другими
материалами
в
транспортном,
гидротехнических сооружениях.
трубопроводном
Геотекстиль
строительстве
нетканый:
и
Материал,
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
Геотекстиль тканый: Материал, полученный путем полотняного
переплетения, как правило, двух систем нитей, филаментов и (или) других
элементов (основы и утка).
Геотекстиль трикотажный (плетеный): Материал, полученный
путем провязывания петлями одной и более систем нитей, филаментов и
(или) других элементов.
Геотекстилеподобные
материалы:
Плоский
или
объемный
проницаемый синтетический или натуральный материал, не попадающий под
определение геотекстиля.
Исследование и проектирования геотекстильных материалов
В последние годы при строительстве автодорог и инженерных
сооружений широкое применение получили геосинтетические
(ГМ).В конце 20 и начало 21 века
материалы
европейские производители плотно
занимали строительный рынок геосинтетики ( георешетки, геомембраны
ит.д.) рис.1, но пришло время Росиийских производителей, в нашей стране
появился ряд новых заводов по производу ГМ, которые готовы выпускать
более качественную продукцию на более высоком уровне. Для России
понятие геосинтетика, георешетки, (геосетки ит.д.) не новые и многие виды
их классифицируются как технический текстиль и трикотаж. Строители и
проектировщики сейчас могут удивится, ведь у современного человека
понятие «текстиль» - «трикотаж» ассоциируется в первую очередь со
спортивной одеждой, бельем, чулочно-насочными изделиями. Вместе с тем ,
значительная часть материалов, вырабатываемых на трикотажных машинах,
предназначена для применения не в быту, а в технике. Необходимо отметить
что увеличение трикотажа составляет около 6% в год- вдвое больше
превышает прирост производства тканей, а изготовление технического
трикотажа праву считается самой быстрорастущей отраслью трикотажной
промышленности во всех развитых странах.
Рис.1. Георешетка
В России пока нет ГОСТа на технический текстиль трикотажного материала.
В этой связи целесообразно разобраться,
где различия
отечественной
классификации и того, что предлагается на нашей рынке на сегодняшний
день.
Ведь в основном зарубежная продукция представлена ткаными
георешетками и полотнами, т.е. более дешевой и соответсвенно имеющей
ряд недостатков (по сравнению с трикотажной) продукцией.
Разработка классификации геотекстильных материалов
Многообразие
материалов,
получаемых
по
трикотажной
технологии,
порождает целый ряд вариантов классификации трикотажа. С точки зрения
товароведения,
в основу классификации должен быть положен принцип
разделения трикотажа по назначению. В соответствии с этим и в дальнейшем
развивая его, предлагаем следующую группировку по классам и подклассам
для
вязаных трикотажных материалов и изделий: бельевой трикотаж,
верхний трикотаж, чулочно –насочные изделия,гардинно-кружевные изделия
и т.д.
1) Трикотаж специального назначения- трикотаж для спецодежды,
трикотаж медицинского назначения ит.д.
2) Трикотаж
технического
назначения
(технический
трикотаж)
:
наполнители для композиционных материалов, в т.ч. деталей заданной
формы, элементы корпусов самолетов (автомобилей, судов), трубы,
балки, и другие конструкционные элементы в строительстве, сетки для
спортивного и рыболовного инвентаря и т.д.
3) Строительные материалы : сетки для изоляции строительных объектов,
сетки
для
армирования
элементов
панельного
и
блочного
домостроения, сетки для выравнивания поверхностей, геоситетические
материалы.
Согласно
«Рекомендациям
по
применению
геосинтетических
материалов при строительстве и ремонте автомобильных дорог»
геосинтетические
материалы (ГМ) – это класс строительных
материалов, как правило синтетических, а так же из другого сырья
(минерального) предназначенных для создания дополнительных слоев
(прослоек) различного назначения в транспортом, гражданском и
гидротехническом строительстве.
Геотекстильный материал (ГТМ) – поставляемое в рулонах сплошное
водопроницаемиое тонкое гибкое нетканое, тканое или трикотажное
полотно, получаемое путем скрепления волокон или нитей механическим,
химическим, термическим способами или их комбинацией. Геотекстильные
материалы
(ГТМ)
являются
наиболее
распространенными
среди
геосинтетических материалов (ГМ).
Тканые
ГТМ
имеют
элементов(раппортов
регулярную
переплетения),
структуру
высокую
из
повторяющихся
прочность(что
делает
целесообразным их применение в целях армирования и защиты), но не
обладают
достаточной
(фиксированной)
водопроницаемостью
для
дренирования.
Различают обычные и усиленные ткани. Ткани, усиленные в одном
направлении, относят к одноосным тканым ГТМ,
а усиленные в двух
направлениях –к двухосным. Последние близкие значения механических
характеристик в подольном и поперечном направлениях.
При бесспорных достоинствах тканей необходимо отметить их уязвимое
место – подвижность структуры при нагрузке, не совпадающей с
геометрическими
поперечными
представляются
осями
нитями.
материала,
В
этом
трикотажные
образуемыми
отношении
материалы,
продольными
более
содержащие
и
перспективными
продольные
и
поперечные нитки утка. Они могут быть изготовлены как на круговязальных
машинах, так и на основовязальных машинах. В первом случае получаются
трубки, применяемые для производства прорезиненных и пластмассовых
шлангов, текстильно-песчаных\свай и т.д., разрывное удлинение этих
полотен составляет 10 -15 % при использовании полиэфирной комплексной
нити с разрывным удлинением 9%. Во втором случае вырабатываются
основовязальные полотна, получаемые с прокладыванием продольного и
поперечного утка по всей ширине игольницы машины.
В уточном трикотаже продольные уточные нити соединяются с поперечными
уточными не только за счет трения(как это имеет место на тканых
георешетках и полотнах), но и за счет их взаимодействия с петлями
грунта(полотна) который создается, как правило, переплетениями
«
цепочка», «трико» или их сочетаниями. Основовязаный трикотаж считается
наименее растяжимым из всех вязаных полотен (что является следствием
аномально высокой перетяжки нити на основовязальной машине), поэтому
его применение в качестве ГТМ представляется наиболее целесообразным.
Рис.2. Строительная классификация геосинтетических материалов по
структуре-технологии производства
Дополнение обычной трикотажной структуры усиливающими уточными
нитями,
положенными только в одном направлении (моноаксиальный
трикотажный материал), резко снижает ее растяжимость в указанном
направлении до уровня растяжимости уточной нити.
При прокалывании
уточной нити двух направлениях получают биаксиальный трикотажный
материал с равными техническими характеристиками в обоих направлениях.
При изменении линейной плотности (толщины) уточной нити можно
сохранить величину растяжимости материала, но изменить его прочность в
избранном направлении. Это ценное свойство биаксиальных структур
позволяет получать на их базе Геотекстильные Биаксиальные Трикотажные
Материалы
для
использования
в
качестве
геополотен,
геосеток
и
георешеоток. Широкий диапозон варьирования линейной плотности уточной
нити, которая может в десятки раз превышать линейную плотность нити
грунта, дает возможность управлять механическими свойствами материала
на стадии его разработки.
При выработке трикотажного материала на всех иглах игольницы (фонтуры)
получают полные переплетения, пригодные для изготовления геополотен.
При вязании на отдельных группах игл получают неполные переплетения,
пригодные для изготовления георешеток (геосеток).
Плоские георешетки (геосетки) рис.1 – материалы с ячейками от 5 мм и
более – могут вырабатываться в однофонтурные основовязальных машинах,
а пространственные (тощиной до 55 мм) на двух фонтурных.
Мультиаксиальные
полотна
образуются
специальными
механизамами,
прокладывающими группы уточных нитей под различными углами к
основным геометрическими осям материала. Они пока что применяются
только в качестве наполнителя композитов, используемых как материал для
балок, корпусов самолетов, кораблей и т.д.
Из действующих классификации (рис.2) видно, что до сих пор трикотажные
ГТМ относят к подгруппе «прочие». Очевидно, что столь скромное место
уже
не
соответствует
многообразию
геотекстильных
трикотажных
материалов и той роли, которую они играют в дорожном строительстве и
смежных с ним областях инженерной деятельности.
Рис.3. Фрагмент новой классификации
Опираясь на классификацию и учитывая существующие технологии и
сферы применения трикотажа, интересующий нас фрагмент действующей
классификации может быть развернут следующим образом- см. рис.3.
Выводы
Предложенная новая классификация позволяет детальнее
идентифицировать ГСМ, что важно при проектировании и производстве
нетканых геотекстильных материалов, а также при определении области их
применения, разработке научно- технической документации и изготовлении
материалов заданного функционального назначения.
Литература
1. М.Ю. Трещалин, Г.К. Мухамеджанов, Н.М. Левакова, В.С. Мандрон,
Нетканые материалы технического назначения
(теория и практика)
Москва 2007 г.
2. А.Н. Девятилов, А.В. Труевцев, А.Ю. Баранов
Дорожная Держава, М.2009г.
3.Материалы
геотекстильные.
Стандартинформ, М., 2009г.
Термины
и
определения.