Геосинтетические материалы получают всё более широкое применение в самых различных областях промышленного, гражданского и транспортного строительства. Существенно увеличиваются масштабы их применения в дорожной отрасли. Причём за последние годы объём и номенклатура геосинтетики, выпускаемой отечественными производителями, непрерывно возрастает. Определить уровень эффективности её использования помогает наука.
По существующей практике конструирования и расчёта дорожных одежд (ОДМ 218.5.002–2008) принято, что введение в конструкцию дорожной одежды георешетки позволяет усилить дорожную одежду и предупредить взаимопроникновение материалов контактирующих слоёв. Усиление достигается благодаря совместной работе георешётки с дискретным материалом основания либо покрытия переходного типа, приводящей к блокировке, то есть ограничению перемещений отдельных зёрен этого материала в ячейках георешётки. Считается, что образованный композитный слой «дискретный (зернистый) материал + георешётка» должен обладать лучшими механическими свойствами, и прежде всего, — большим значением модуля деформации, чем неармированный слой из дискретного материала.
Как известно модуль деформации слоя (конструкции) определяется по результатам компрессионных испытаний или по результатам испытания грунта штампом при воздействии статической нагрузки в шурфе или скважине. Для осуществления воспроизводимости и сохранения неизменности таких факторов, как влажность грунта, технология уплотнения и т. п., выполнение испытаний было проведено в лабораторных условиях, с учётом требований ГОСТ 20276–99.
При выполнении экспериментальных исследований модуль общей деформации основания определялся в грунтовом лотке, помещённом в бетонную обойму, имеющую внутренние размеры в плане 3,40 м х 2,00 м и высоту (глубину) 1,40 м (рис. 1).
Грунтовый лоток заполнялся мелким песком с влажностью равной оптимальной (14%), углом внутреннего трения φ1 = 28°, удельным сцеплением с1 = 0,4×10–2 МПа. Песок укладывался в лоток слоями по 0,15 м. Каждый слой уплотнялся виброплитой и специальной ручной трамбовкой-штампом, сбрасываемой с высоты 0,40 м. В процессе укладки песка его плотность по толщине и в плане контролировалась путём отбора проб стандартными кольцами. Применяемая методика уплотнения позволила обеспечить однородную плотность основания, равную ρ= 1,7 т/м 3.
Поверх песчаного подстилающего слоя производилось устройство щебёночного основания (покрытия) методом заклинки по СНИП 3.06.03–85. Устройство щебёночного основания (покрытия) производилось в следующей последовательности:
- распределение основной фракции щебня (фракционированного щебеня 40–80 мм, марки 1000, 1 группы по ГОСТ 8267–93) и его предварительное уплотнение;
- распределение расклинивающего щебня (двухразовая расклинцовка: фракционированным щебнем 10–20 мм и 5–10 мм, марки 1000, 1 группы по ГОСТ 8267–93) с уплотнением каждой фракции. Толщина щебёночного слоя в уплотнённом состоянии составляла 20 см.
После определения общего модуля деформации на поверхности щебёночного основания, слой разбирался и на место контакта между щебёночным и песчаным слоями основания укладывалась исследуемая георешётка (рис 2). Процедура устройства дискретного слоя, армированного георешёткой, выполнялась аналогично описанной выше последовательности.
В качестве армирующего материала использовался недавно появившийся на рынке и незнакомый отечественной дорожной отрасли геосинтетический материал — георешётка дорожная армированная РД (в дальнейшем именуемая РД). Физико-механические свойства исследуемых геосинтетических материалов представлены в таблице 1.
Рёбра георешётки образованы шестью нитями из пружинной проволоки, покрытыми оболочкой из полиэтилена низкого давления (рис. 3). Для оценки влияния конструктивно-геометрических параметров испытываемой георешётки были изготовлены образцы материала с различными размерами ячеек (от 50×50 мм до 100×100 мм), что оказало влияние на величину прочности на растяжение используемых образцов материалов. Результаты выполненных экспериментальных исследований представлены на рис. 4.
Исследования показали, что применение георешётки дорожной армированной РД при армировании дискретного слоя способствует увеличению модуля общей деформации от 7% до 59% в зависимости от конструктивных особенностей применяемого материала. Основываясь на результатах сравнительных испытаний можно сделать вывод: применение георешётки РД-45 75×75, приводит к уменьшению полной осадки штампа (при равных внешних воздействиях) на 36%, а получаемый композитный слой «дискретный материал + георешётка РД-45 75×75» обладает большим на 59% модулем общей деформации, относительно «традиционного» (не армированного) слоя дискретного материала.
Следует отметить, что эффект, получаемый при армировании дискретного слоя, зависит не только от прочностных характеристик, но и от конструктивно-геометрических параметров используемых материалов (размера ячеек).
