1 стр. из 1

Асфальтобетонные покрытия, обладающие хорошей сопротивляемостью кратковременным нагрузкам, имеют невысокую прочность на растяжение при изгибе и недостаточную прочность при многократном приложении нагрузки. Поэтому возникающие в процессе эксплуатации асфальтобетонного покрытия усталостные трещины, интенсивно развиваясь, приводят к преждевременному его разрушению.

Общепринято, что при проектировании насыпей на слабых основаниях следует применять обосновываемые расчетами специальные мероприятия, обеспечивающие возможность использования слабых грунтов в основании (укрепление откосов, устройство боковых призм, временную пригрузку, регламентацию режима отсыпки насыпи, устройство вертикального дренажа, грунтовых свай-дрен, свайного основания на гибком ростверке, устройство «легких» насыпей из заполнителей, имеющих меньшую, чем у песка, плотность, армирование насыпей геотекстильными прослойками и др.).

Укрепление слабых оснований, строительство насыпей с откосами повышенной крутизны, повышение несущей способности грунтов, стабилизация устойчивости склонов, предотвращение образования трещин в дорожном покрытии, увеличение срока службы дороги — задачи, решение которых найдено с помощью геосинтетических материалов.

Геосинтетическими называются материалы, в которых хотя бы одна составная часть изготовлена из синтетических или природных полимеров, используемых в геотехнике для контакта с грунтом или другими строительными материалами. Полипропилен, полиэтилен, полиэфир (полиэстер), армид являются основой многих геосинтетиков, которые представляют собой сетки, ткани, решетки.

Полистирол — главный компонент, используемый при производстве пенополистирола, или, как еще его принято называть, geofoam — геопены (ГП).

ГП представляет собой ячеистый пенопласт в твердом состоянии, применяемый в дорожном строительстве для возведения легких насыпей на слабых грунтах, при укреплении уклонов, при изоляции земляного полотна и фундаментов.

ГП получают в две стадии: прессованием частиц стирола, содержащих микроскопические клетки, наполненные пенообразователем (обычно бутаном или пропаном). Стирол с добавкой пенообразователя под постоянным давлением обрабатывают паром, который размягчает оболочки клеток. Пенообразователь увеличивается в объеме, тем самым увеличивая объем частиц стирола до сорока раз, — заготовка готова. После небольшой выдержки для упрочнения заготовки увеличенные в размере частицы помещают в прямоугольную форму и вторично подвергают обработке паром для дальнейшего увеличения их размеров, что приводит к объединению частиц в единый блок с образованием закрытой ячеистой структуры.

ГП обычно изготавливаются в виде блоков, которые далее могут быть нарезаны в образцы различных форм и размеров для конкретных проектировочных решений. ГП также можно получить различной плотности для удовлетворения различных проектировочных требований. В отличие от всемирно применяемого экспандированного полистирола (ГП и EPS), в России производится только экструзионный (XPS), который, в отличие от первого, не горюч, имеет более высокую плотность и значительно более высокие прочностные характеристики. Характеристики обоих материалов приведены в табл. 1.

Табл. 1. Сравнительная характеристика экспандированного и экструдированного полистирола

ГП и XPS дают возможность инженерам, архитекторам, строителям и др. работникам дорожной и строительной индустрии проектировать, исходя из требуемых функций, т. е. сфокусироваться на главных функциях геосинтетиков, которые они ищут для конкретного проекта, затем отобрать наилучшие сочетания материалов для достижения намеченных целей наименьшими затратами.

ГП и XPS обладают некоторыми уникальными функциями, которые не характерны для других видов геосинтетических материалов. Многофункциональность, которая заменяет необходимость применения множества других материалов для достижения желаемых результатов, делает ГП крайне экономически выгодным материалом.

В то же время материалы из ГП и XPS хорошо работают в качестве дополнительного ресурса, например, в композитных материалах, основанных на геопене. Такой новый тандем позволит конечному потребителю конструировать с большей маневренностью, не говоря уже об уникальных результатах, которые не могли бы быть достигнуты другими материалами.

Продукты из ГП и XPS помогают снизить или поглотить воздействие сил природного характера, таких, как сила тяжести и землетрясение, а не просто укрепляют конструкцию от воздействия природных сил.

Два главных свойства, которые делают применение ГП или XPS при проектировании и строительстве столь привлекательным, — его малая плотность для воздействия напряжений и появления деформаций, а также хорошие теплоизоляционные свойства, которые помогают бороться с проблемами вспучивания грунта при замерзании.

Плотность ГП и XPS контролируется в процессе производства, и ее значение для применения в качестве легких насыпей обычно рекомендуется от 15 до 22 кг/куб. м.

Эти немаловажные для строительной индустрии свойства материала не могли остаться незамеченными, и многие специалисты за рубежом взяли на вооружение этот ценный материал и применили для решения множества проблем, возникающих во время проектирования и строительства. Рассмотрим наиболее типичные варианты использования полистирольных блоков:

1. Снижение давления насыпи на слабое основание при возведении и реконструкции дорог, устройства подходов к мостам и путепроводам. Кроме того, данные варианты конструктивного решения насыпей можно проиллюстрировать следующими примерами: устройство подъезда для такси в международном аэропорту Нового Орлеана (США) в 1990 г.

В 1960 г. в результате крупного землетрясения устои моста через реку Cayumapu были значительно  деформированы. В 1997 г. был разработан и осуществлен проект строительства нового моста рядом со старым, в котором подъездные части к новым устоям моста были заполнены полистирольными блоками, что позволило значительно снизить нагрузку на грунтовое основание и избежать в дальнейшем просадку насыпи и выдавливание грунтом опор моста.

Кроме того, помимо малой плотности, высокие прочностные свойства геопен позволили использовать полистирольные блоки в качестве несущего фундамента для опор моста в Норвегии, где пролетное строение опирается на полистирольные блоки.

2. Использование ГП в ландшафтной архитектуре, устройстве дамб и причалов. В данном случае легкость и низкое водопоглощение полистирольных блоков явились определяющими для устройства сквера над подземным гаражом в Чикаго, США.

Кратко рассмотренные выше примеры — лишь малая часть более чем 30-летнего опыта применения полистирольных блоков в дорожном строительстве и реконструкции. Мировая практика показала, что данные конструктивные решения не только позволяют возводить насыпи и инженерные сооружения в сложных инженерно-геологических условиях, но позволяют существенно снизить стоимость строительства.

В России пока нет ни практического опыта применения блоков EPS (или XPS) в дорожном строительстве, ни методического и нормативного обеспечения проектирования таких сооружений, но, как известно авторам, независимые научные исследования в этой области уже начали несколько крупнейших отечественных институтов. Дело остается только за временем…

Полная или частичная перепечатка материалов - только разрешения администрации!