Рынок геосеток из ПЭФ нитей в России (стр. 1 )

Рынок геосеток из ПЭФ нитей в России

Глава 1. Свойства и сферы применения

1.1 Свойства и технические возможности геосеток

Геосетка – это рулонный синтетический материл, получаемый путем переплетения под прямым углом нитей и волокон из высокопрочных материалов. В отличие от тканных геотекстилей геосетки имеют значительно большие размеры ячеек.

Геосетки из высокомодульных ПЭФ нитей и других синтетических материалов различаются между собой по:

·  используемому материалу – этим определяется большинство физико-механических и химических характеристик геосетки;

·  способу формирования геосетки* – от этого зависит стабильность структуры, а также некоторые  физико-механические характеристики геосетки такие как: удлинение при разрыве, % продольно/поперечно; ползучесть материала.

 Основными требованиями к геосеткам в зависимости от применяемого материала являются:

·  водостойкость;

·  биостойкость;

·  стойкость к действию кислотных и щелочных сред, возможных в условиях эксплуатации;

·  светостойкость;

·  механические свойства волокон.

  Таблица 1.1Основные свойства синтетических волокон

Показатели	Сырье
Полиэфир	Полиамид	Полипропилен
Водостойкость	Хорошая	Снижение прочности до 30% при увлажнении	Хорошая
Биостойкость	Хорошая	Хорошая	Хорошая
Стойкость к действию кислотных и щелочных сред, возможных в условиях эксплуатации концентраций	Снижение прочности в щелочной среде с рН≥9	Дополнительное снижение при рН среды менее 5,5	Хорошая
Светостойкость	Хорошая	Плохая	Плохая
Механические свойства волокон	Хорошие	Хорошие	Низкая длительная прочность

Геосетки из высокомодульных ПЭФ нитей обладают высокой химической и биологической стойкостью, а ПВХ - покрытие предохраняет его от УФ - излучения и механических повреждений.Геосетка из НМ ПЭФ нитей должна обеспечивать:1.  высокую устойчивость к снижению устойчивости к нагрузкам или устойчивость структуры сетки к механическим воздействиям во время кладки;2.  высокую устойчивость к деформации при использовании геосетки по назначению;3.  высокую устойчивость к снижению устойчивости к нагрузкам или устойчивость структуры сетки к ультрафиолету, биологическому и химическому воздействию, обычно протекающего при земляных работах. 

Геосетки из высокомодульных ПЭФ нитей отличаются высокими механическими характеристиками и применяются для создания армирующих прослоек. Подобными геосетками армируют основания дорожных одежд из крупнофракционных материалов, откосы насыпей. При армировании верхних слоев дорожных одежд наряду с геосетками из ПЭФ нитей широко применяются геосетки из стекло - или базальтового волокна. Геосетки из стекло - или базальтового волокна имеют сходные и превосходящие геосетки их ПЭТ нитей механические характеристики, однако их свойства менее стабильны в сравнении с полимерными геосетками по отношению к возможным агрессивным воздействиям в процессе эксплуатации.

Геосетки из НМ ПЭФ нитей обычно имеют ячейки с линейными размерами 5-50 мм. Наличие и размер ячеек, толщина элементов определяют механические характеристики материалов и степень их связи с материалами контактирующих слоев.

Основные характеристиками геосеток из синтетических материалов, в том числе из НМ ПЭФ нитей, являются:- масса [ г/ м.2];- размер ячейки [мм];- предельная прочность при растяжении, продольно/поперечно[кН/м];- удлинение при разрыве, % продольно/поперечно. В таблице 1.2 представлены сравнительные физико-механические показатели одних из наиболее популярных на российском рынке армирующих геосеток из НМ ПЭФ нитей производства компании «HUESKER Synthetic GmbH & Co» марки «HaTelit» и из стекловолокна производства ООО "Стекло-Прогресс" марки «Армдор».Таблица 1.2Сравнительные Физико-механические показатели геосеток из НМ ПЭФ нитей и из стекловолокна

Показатель	Геосетка из НМ ПЭФ	Геосетка из стекловолокна
HaTelit C 40/17	HaTelit 40/17	HaTelit 30/19	HaTelit 30/13	ГСК-50	ГСК–70	ГСК-200
Масса, [ г/ м.2]	330	240	460	240	320	450	700
размер ячейки [мм]	40x40	30x30	30x30	25х25[1]	25х25[2]	25х25[3]
Предельная прочность при растяжении, продольно/ поперечно[кН/м]	50/ 50	90/90	50/50	50/50	70/70	200/200
Удлинение при разрыве, % продольно/ поперечно	12/12	12/14	12/14	12/14	4/4	4/4	4/4
Устойчи-вость к высоким темпера-турам, °С	не более 190	до 360-400

Технологически сетки из НМ ПЭФ нитей и геосетки их стекловолокна сопоставимы по ширине рулонного материала. Тем не менее, на российском рынке сеток из стекловолокна шириной больше 3 метров практически не представлено, в то время как ширина геосеток из НМ ПЭФ нитей находится в пределах 4-5 метров. Безусловный плюс геосеток из стекловолокна – дешевизна (в 2-4 раза дешевле геосеток их НМ ПЭФ нитей). Их существенным недостатком является небольшая эластичность (всего 2-4 %). Полиэстер прочен, не гниёт, эластичен (до 20-25 %), очень технологичен.

Геосетки из НМ ПЭФ нитей могут быть как равнопрочными (по основе и по утку) так и с дифференцированной прочностью на разрыв. Наибольшее распространение  мире и в России получили равнопрочные геосетки из НМ ПЭФ нитей. Реже используются геосетки, в которых прочность на разрыв по основе превышает аналогичный показатель по утку. Требования к прочностным характеристикам геосетки и размеру ее ячеек определяются областью ее применения.

Выбор соответствующего типа геосетки из НМ ПЭФ нитей основывается на соотношении между размерами ячейки и наибольшим диаметром частиц заполнителя. Как правило, ширина ячейки должна быть больше самых крупных частиц заполнителя в 2,0-2,5 раза.

Геосетки из НМ ПЭФ нитей имеют небольшое удлинение при разрыве, подходящее для применения в дорожных одеждах. Сетки из стекловолокна имеют сравнительно лучшие показатели по удлинению при разрыве, идеально подходящие для применения этих материалов в дорожном строительстве. В связи этим свойством геосеток из стекловолокна, широкое применение получило использование стекловолоконных нитей (ровингов) в поперечном направлении (по утку) геосеток из НМ ПЭФ нитей.

Также в представленной таблице в ряду стекловолоконных сеток присутствуют марки с высокой предельной прочностью при растяжении, не имеющей аналогов среди представленных марок геосетки из НМ ПЭФ нитей. Тем не менее, производители геосеток из НМ ПЭФ нитей способны предоставлять продукцию сопоставимую по прочности с любыми марками геосеток из стекловолокна.

Вместе с тем геосетки из стекловолокна имеют низкую стойкость к окружающей среде, вследствие чего срок их эксплуатации в основаниях дорожных одежд и в грунте составляет несколько лет по сравнению с геосетками из НМ ПЭФ нитей, которые служат десятилетия. Так, срок службы геосетка из НМ ПЭФ нитей марки «Fotrac» производства «HUESKER Synthetic GmbH & Co.» при использовании ее в грунтовых основаниях составляет до 120 лет. Также геосетки из НМ ПЭФ нитей обладают небольшим уровнем ползучести: 3-5%.При использовании в верхних слоях дорожных покрытий из разного вида асфальто-бетонов геосетки из стекловолокна склонны к деформации и разрушению под действием афальтоукладочного оборудования.

Сетки из стекловолокна, обладая относительно высокими силовыми функциями, снижают их при длительном взаимодействии с водой и отрицательными температурами, в связи с чем, подвержены интенсивному старению и также требуют специфических мер защиты.

Следует принимать во внимание чувствительность полиэфира к сильным щелочным воздействиям, что ограничивает его применение в конструкциях с бетонными и железобетонными элементами или требует проектирования специальных защитных мероприятий.

Все геосетки должны иметь специальную обработку – пропитку, обеспечивающую необходимый срок службы. Геосетки их НМ ПЭФ нитей покрываются поливинилхлоридом (для применения в при контакте с грунтом) или битумом для лучшего сцепления с дорожным полотном. Геосетки их НМ ПЭФ нитей могут быть скреплены  с ультралегким нетканым полотном, которое облегчает укладку и обеспечивает беспрепятственную связь между слоями асфальтобетонного покрытия, образуя композитный материал. Геокомпозит имеет плюсы и минусы образующих его материалов. Наличие нетканой подложки несколько повышает технологичность укладки материала, но приводит к удорожанию и снижению устойчивости к сдвигающим нагрузкам. В зависимости от требований к указанным выше характеристикам геосеток выбирается конкретный тип геосетки из определенного синтетического материала.

Подробно рассмотрено в главе 2, разделе 2.3.

Три типоразмера ячеек в сетке: 25х25; 37,5х37,5; 50х50

Три типоразмера ячеек в сетке: 25х25; 37,5х37,5; 50х50

Три типоразмера ячеек в сетке: 25х25; 37,5х37,5; 50х50

1.2 Области применения геосеток из высокомодульных ПЭФ нитей

 Области применения геосеток из НМ ПЭФ нитей определяются их физико-механическими показателями их устойчивостью к внешней среде.  Геосетки из НМ ПЭФ нитей применяются:

Рисунок 1.1Области применения геосеток из высокомодульных ПЭФ нитейАрмирование подразумевает использование в грунтовых конструкциях специальных элементов, которые позволяют увеличить механические свойства грунта. Работая в контакте с грунтом, армирующие элементы перераспределяют нагрузку между участками конструкции, обеспечивая передачу напряжений с перегруженных зон на соседние недогруженные. Эти элементы могут быть изготовлены из различных материалов работающих на растяжение: метал, железобетон структуры из стеклянных или полимерных волокон. В дорожной отрасли можно выделить несколько направлений применения геосинтетиков, и в каждом из них возможно использование множества видов геосинтетических материалов. Например, при укреплении слабых оснований можно использовать и георешетку, и геосетку, и геотекстиль. Таким образом, многие геосинтетические материалы взаимозаменяемы, что является немаловажным аспектом преимущества их применения над традиционными технологиями.  1) Для армирования грунтов: геосетки, изготовленные из высокомодульных полимерных волокон, покрываются ПВХ. Они используются в различных не стандартных конструкциях, иметь прочность на разрыв от 20 до 400 кН/м и размером ячеек от 10 до 50 мм. Для подобных нужд применяются сетки с квадратными и прямоугольными ячейками, с одинаковой и разной прочностью вдоль и поперек материала. При сооружении земляных конструкций геосетки служат для улучшения физико-механических свойств грунтов путем армирования.

a)  Геосетки их НМ ПЭФ нитей используются основном используется для создания подпорных конструкций и обеспечения общей устойчивости откосов насыпей. При укреплении откосов георешетка укладывается между слоями т. е. по возможной поверхности скольжения верхнего слоя. Уплотнение верхнего слоя делает конструкцию более прочной за счет повышения коэффициента трения. В данном  случае георешетка воспринимает скатывающее усилие  массы верхнего слоя, обеспечивая тем самым местную устойчивость откоса.

b)  Геосетки из НМ ПЭФ нитей используются для увеличения несущей способности слабых оснований дорог и других  сооружений. Основным принципом такого рода укрепления является перераспределение локальных напряжений, возникающих в грунте,  на весь массив грунта и саму георешетку.

При устройстве насыпей дорог на слабых основаниях, геосетка из НМ ПЭФ нитей может использоваться для повышения несущей способности основания. Для этого она укладывается на основание и на нее осуществляется отсыпка насыпи.

c)  В конструкциях дорог на свайных основаниях (несущих опорах) мягкие слои грунта не должны подвергаться нагрузкам. В данном случае геосетка позволяет создать свайный ростверк из грунта и геосетки.

d)  Для использования неосвоенных территорий, отводимых под строительство необходима подготовка грунта – устройство дренажа и повышение несущей способности для нового строительства. В этом случае несущую функцию выполняет геосетка из НМ ПЭФ нитей, которая при правильном расположении может распределять нагрузки и создавать эффект противоскользящего армирующего слоя поверх гидроизоляции. 2) Для армирования асфальтобетонных покрытий: геосетки из НМ ПЭФ нитей увеличивают прочность покрытия на разрыв и обеспечивают равномерное распределение горизонтальных сил на большой площади. Сферы применения:

·  армирование для предотвращения образования трещин в слое асфальта,

·  армирование соединительных швов,

·  асфальтовые покрытия поверх старых бетонных дорог,

·  армирование слоев асфальта при строительстве гидротехнических сооружений и свалок. Трещины ликвидируются, а появление отражённых трещин в значительной  степени замедляется. При правильной укладке геосетки их НМ ПЭФ обеспечивают значительное увеличение срока службы покрытий по сравнению с традиционной реконструкцией дорожного покрытия.Для лучшего сцепления с асфальтом геосетки из НМ ПЭФ нитей могут покрываться битумом. Также геосетки из НМ ПЭФ нитей могут быть дополнительно снабжены тонким слоем нетканого материала, что обеспечивает более быструю и экономичную укладку без ухудшения прочности сцепления между слоями. В зависимости от условий укладки асфальтобетонного покрытия задаются необходимые параметры геосеток их НМ ПЭФ нитей, например геосетки специально для армирования тонких холодных асфальтобетонных покрытий. При ремонте дорожного полотна возможно армирование, как по всей площади, так и локально по предполагаемым источникам трещин, например по швам плит, лежащих в основании покрытия, и по сопряжению старого и нового полотна. Геосетки распределяют высокие нагрузки автодорог, что снижает образование дорожной колеи. Армированное покрытие выдерживает более высокие динамические нагрузки и эффективно противостоит развитию усталостных деформаций. Типичные применения:

a)  Дорожное строительство. Армирование, стабилизация, изоляция, дренаж, фильтрация и уплотнение – эти функции выполняют геосинтетическое материалы в дорожном строительстве. Нетканые материалы используются в качестве фильтров и дренажных элементов для отвода влаги из нижних слоев участка дорожного покрытия или в качестве разделительного слоя между несущими слоями и основанием. Высокопрочная георешетка и ткань армирует и стабилизирует несущие слои. Решетка для армирования асфальта предотвращает или замедляет образование трещин в асфальте (анимированный пример применения). Трещины образуются вследствие колебаний температур и нагрузок транспортных средств. Типичными участками, чувствительными к образованию трещин, являются, например: продольные швы, возникающие в процессе расширения дорог; слои асфальта, уложенные поверх старых бетонных плит (образование разрывных швов), старые потрескавшиеся асфальтированные дороги.

b)  Строительство аэродромов. Современные стандарты безопасности воздушного транспорта предъявляют высокие требования к персоналу, материалам и технике. Большие нагрузки на взлетно-посадочные полосы требуют надежных технических решений. Применение различных геосинтетических материалов в этой области способствует повышению безопасности воздушного транспорта. Высокопрочные тканые материалы и геосетки стабилизируют и армируют несущие слои взлетно-посадочных полос. Армирующая решетка для асфальта предотвращает или замедляет образование трещин, которые возникают в слое асфальта взлетно-посадочных полос в связи с колебаниями температур или интенсивной эксплуатацией. Типичными участками, в которых образуются трещины, являются слои асфальта между старыми бетонными плитами (температурные швы) и старыми, покрытыми асфальтом взлетно-посадочными полосами, на которых образовались трещины. Для отвода воды под поверхностью взлетно-посадочных полос применяются нетканые материалы. Они служат в качестве фильтра и дренажного слоя или разделительного слоя между несущими слоями и основанием. Основание и поверхностный слой могут быть изолированы друг от друга для защиты от грунтовых вод с использованием матов из бентонита.

c)  Армирование асфальта. Асфальт - это хорошо зарекомендовавший себя строительный материал, применяемый при сооружении дорог, а также трасс, взлетно-посадочных полос. Повреждения, вызванные колебаниями температур и связанные с нагрузками транспортных средств, могут приводить к образованию трещин и в новых асфальтных покрытиях. Слой асфальта обладает небольшим пределом прочности при разрыве, который может быть превышен уже при незначительных растяжениях. В результате образуются трещины. Армирующие сетки в слое асфальта выполняют две важные задачи:

- повышают предел прочности асфальтного покрытия на разрыв;

- принимают большую часть горизонтальных нагрузок при растяжении;

- обеспечивают более равномерное распределение напряжений на большей площади.

Армированный асфальт позволяет снизить возникающие напряжения при растяжении и связанный с этим риск перенапряжения. С помощью армирующих сеток обеспечивается эффективное армирование асфальтных покрытий и повышается срок их службы.

Таким образом, геосетки из высокомодульных ПЭФ нитей в большинстве своем применяются в качестве армирующего элемента в конструкциях дорожных покрытий для автомобильных дорог и аэродромных покрытий; и как армирующий материал в основаниях дорог на грунтах с низкой несущей способностью и для закрепления откосов и склонов.

В зависимости от направления применения геосеток из НМ ПЭФ нитей можно выделить следующие направления их использования:

1) Дорожное строительство:- Армирование асфальтобетонных покрытий;- Армирование грунта (устройство откосов);- Укрепление откосов (защита от эрозии);- Устройство насыпей на слабых основаниях;- Разделение слоёв и дренаж. 2) Железнодорожное строительство:- Насыпи на слабых основаниях;- Устройство подпорных стенок и откосов;- Противоэрозионная защита откосов. 3) Сооружение свалок; 4) Сооружение подпорных стен; 5) Гидростроительство; 6) Аэропорты.Также различаются сферы применения геосеток из ПЭФ нитей в зависимости их прочности по основе и по утку.Биаксиальные (равнопрочные) геосетки применяются для укрепления грунта и насыпных материалов при строительстве автомобильных и железных дорог, укрепленных фундаментов и других рабочих площадок. Широко используются геосетки в строительстве нефтепромысловых дорог.Моноаксиальные геосетки используются для укрепления грунтов при сооружении опорных стен, устоев моста, крутых откосов и восстановления оползней. Так, например, в Москве моноаксиальные геосетки использовались при строительстве армогрутновых насыпей на пересечении 3-го Транспортного кольца с Волгоградским проспектом и на  участке 3-го Транспортного кольца. 

Глава 2. Характеристика мирового производства

Выдержки 2.1 Ведущие мировые производители геосеток из высокомодульных ПЭФ нитей

 Геосетки из высокомодульных ПЭФ нитей производятся по всему миру: начиная от Новой Зеландии, заканчивая Китаем. По состоянию на I квартал 2006 года на территории России не существует компаний, производящих геосетку из высокомодульных ПЭФ нитей. В мире насчитывается порядка 20 производителей геосеток из высокомодульных ПЭФ нитей. Среди крупнейших можно отметить 8-10 компаний, которые осуществляют поставки геосеток и НМ ПЭФ за рубеж. 2.1.1 HUESKER Synthetic GmbH «HUESKER Synthetic GmbH» (г. Гешер, Вестфалия) считается одним из ведущих мировых производителей высококачественной геосинтетики. Текстильное предприятие HUESKER насчитывает 140-летнюю историю. Более 40 лет предприятие изготавливает геосинтетические материалы и технический текстиль.
Геосинтетические материалы фирмы HUESKER находят применение, прежде всего, в строительной промышленности (подземном строительстве). В ряду геосеток из НМ ПЭФ нитей компания представляет две торговые марки: Fortrac® и HaTelit®.

1) Fortrac® - гибкая, устойчивая к высоким нагрузкам геосетка, используемая для армирования грунтов.

Геосетки Fortrac поставляются различной стандартной прочности - от 20 кН/м до 150 кН/м - и с различными размерами ячеек. Для применения в нестандартных проектах возможно изготовление геосетки Fortrac прочностью свыше 1000 кН/м. Fortrac обычно поставляется в рулонах шириной 3,70 и 5,0 м и длиной м. Fortrac  выпускается как с равной прочностью вдоль и поперек рулона (двухосные), так и с большей прочностью вдоль рулона (одноосные). Первый тип применяется для армирования оснований, второй - преимущественно для армирования крутых откосов и подпорных стен. Сферы применения:

·  несущие слои в дорожном строительстве, в строительстве железных дорог и аэродромов;

·  участки строительства и транспортные пути;

·  опорные стены и чрезмерно крутые откосы;

·  укрепления нагорных участков;

·  противошумовые насыпи;

·  восстановление заброшенных участков;

·  земляные дамбы на сваях;

·  сооружение свалок;

·  заполнение пустот и карстовых впадин.Характеристики продукта:

·  большие растягивающие усилия при небольшом удлинении;

·  высокая удельная прочность;

·  великолепные долговременные характеристики благодаря низким показателям ползучести;

·  высокая устойчивость к микроорганизмам и химикатам в почве, а также к ультрафиолетовым лучам и механическим повреждениям;

·  хороший эффект сцепления благодаря оптимальному согласованию между размерами отверстий в геосетке и максимальными размерами частиц почвы;

·  простая укладка благодаря небольшому весу и гибкости;

·  очень широкий выбор прочностных показателей в обоих направлениях. 2) HaTelit®Геосетка HaTelit это гибкая полиэстерная сетка, покрытая битумом, обеспечивающим её хорошее соединение с асфальтобетоном. Применяется для эффективного армирования асфальтных покрытий. Основная задача материала – повысить срок службы дорожного полотна. Применяется начала 70-х годов опыт практического использования этой геосетки показал эффективность ее применения для армирования асфальтобетонных покрытий. Сферы применения:

·  армирование для предотвращения образования трещин в слое асфальта;

·  армирование соединительных швов;

·  асфальтовые покрытия поверх старых бетонных дорог;

·  армирование слоев асфальта при строительстве гидротехнических сооружений и свалок;

Характеристики продукта:

·  высокая устойчивость к колебаниям температуры;

·  согласованные с модулями асфальта показатели упругости при растяжении;

·  долговременное увеличение несущей способности;

·  высокая прочность соединения с асфальтом.

Выдержки 2..2. Характеристика выпускаемых геосеток

 2.2.1 Продукция HUESKER Synthetic GmbH1.1 Fortrac

Геосетка «Fortrac» изготавливается из высокомодульных синтетических волокон с низкой ползучестью и покрывается полимерным защитным слоем (ПВХ). Сырьем для геосетки может служить высокомодульные ПЭФ нити, ПВА и полиарамидные нити. Геосетка «Fortrac» поставляется с различными стандартными показателями прочности – в интервале от 20 кН/м до 150 кН/м – и с различными размерами ячеек от 10 до 50 мм. В стандартный ряд марок входят сетки с квадратными и прямоугольными ячейками, с одинаковой и разной прочностью вдоль и поперек материала. Для специальных областей применения возможна поставка материала с прочностью свыше 1000 кН/м. Обычно геосетка «Fortrac» поставляется в рулонах шириной 3,70 м и 5,00 м, длиной от 100 до 300 м, так что участки напуска можно свести к минимуму. Также выполняются заказы со специальными размерами материала.

 Таблица 2.1Технические характеристики геосетки Fortrac

Хара-ктерис-тика	Ед. изм.	Fortrac20/13-20	Fortrac35/20-20	Fortrac55/30-20	Fortrac80/30-20	Fortrac110/30-20	Fortrac150/30-30	Fortrac200/30-30	Fortrac20/20-35	Fortrac35/35-35	Fortrac35/35-50
Предел прочности при растяжении (вдоль/ поперек) (прочность на разрыв)	кН/м	20/13	35/20	55/30	80/30	110/30	150/30	200/30	20/20	35/35	35/35
Макси-мальное удлинение (вдоль/ поперек)	%	12/12	12/12	11/10	10/10	10/10	10/10	10/10	12/12	12,5/12,5	12/12
Размер ячеек (вдоль/ поперек)	мм	20/20	20/20	20/20	20/20	20/20	30/30	30/30	35/35	35/35	50/50
Масса	г/м2	170	238	306	475	543	645	714	204	300	272