АРМОДРЕНАЖНЫЙ КОМПОЗИТНЫЙ ГЕОТЕКСТИЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 1998 года по МПК E01C5/20 E01C11/16 

Изобретение относится к строительным материалам, используемым при сооружении автомобильных и железных дорог, земляных сооружений, оснований и фундаментов зданий и промышленных сооружений, крутых откосов (вплоть до вертикального) насыпей, дамб, плотин, подпорных, поддерживающих и улавливающих стен, а также контрфорсов, противообвальных и противолавинных галерей; насыпей вторых путей, участков сопряжения искусственных сооружений с подоходными насыпями, укрепления основной площадки земляного полотна, укрепления слабых оснований.

Известен нетканый двухслойный фильтрованный материал, содержащий слой из смеси усадочных волокон с длиной резки 80 - 100 мм и гигроскопичностью до 4% скрепленных иглопрокалыванием с вертикальной ориентацией части волокон одного слоя в другом [1].

Недостатком этого материала являются его ограниченные функции: может быть применен только в качестве фильтрующего материала.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является полимерная ткань армированная полипропиленовой или полиэфирной сеткой, скрепленной с основой клеем в местах пересечения продольных и поперечных нитей сетки при помощи горячих роликов [2].

Использование полимерной ткани, армированной сеткой, для армирования земляных сооружений экономически нецелесообразно, так как поперечные волокна сетки практически не включаются в работу при армировании откосов линейных сооружений, что приводит к необоснованному удорожанию конструкции в целом. Помимо этого полиэфирная или полипропиленовая сетка, используемая в данном материале, не обладает достаaточной несущей способностью при армировании грунтов, так как материал этих сеток имеет относительно невысокий модель деформации, т.е. значительное удлинение при разгрузке. Кроме того, синтетические волокна уязвимы по отношению к солнечной радиации и окисляющим агентам. Таким образом, полимерная ткань, армированная сеткой, не в полной мере удовлетворяет требованиям норм дорожного строительства по эксплуатационным характеристикам.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в армодренажном композитном геотекстильном материале, включающем армированную матрицу из нетканого фильтрующего материала, в качестве армирующих элементов применены полосы из однонаправленного ровингового стекложгута, предварительно пропитанного термопластиковым клеем. Полосы стекложгута размещены на матрице с постоянным шагом Δ, равным 20 - 50 мм, и скреплены с матрицей посредством воздействия на них температуры и давления.

Технический результат изобретения - улучшение эксплуатационных характеристик, а именно повышение прочности, увеличение фильтрующей способности, срока службы.

На фиг. 1 представлен предлагаемый армодренажный материал, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема технологического процесса получения материала; на фиг. 4 - высокая насыпь с армированием откосов полотнищами армодренажного композитного материала; на фиг. 5 - конструктивное решение бесконусного варианта узла сопряжения насыпи с устоем моста с использованием предлагаемого армодренажного композитного геотекстильного материала.

Предлагаемый армодренажный композитный геотекстильный материал состоит из матрицы 1, представляющей собой нетканый иглопробивной материал типа дорнита, инвака и ИФП, усиленной армирующими элементами 2. Армирующие элементы 2 размещены на матрице 1 с постоянным шагом Δ, составляющим 20 - 50 мм и скреплены с матрицей с помощью термопластового клея и посредством воздействия температуры и давления. В качестве армирующих элементов используются полосы из однонаправленного ровингового стекложгута, предварительно пропитанного термопластовым клеем 3.

Матрица из нетканого иглопробивного геотекстильного материала обладает хорошей фильтрационной способностью в вертикальном и горизонтальном направлениях (не менее 2 м/сут в конце эксплуатационного периода). Армирование матрицы стекложгутом способствует резкому повышению прочностных и снижению деформационных характеристик.

Использование термопластичного клея для сцепления матрицы с армирующими элементами позволяет надежно защитить стекловолокно от внешних агрессивных воздействий, обеспечить надежное сцепление стекложгута с матрицей по всей поверхности и обеспечить экологическую безопасность как получения армодренажного материала, так и использования его для окружающей среды при строительстве армогрунтовых конструкций.

Варьирование шага между полосами стекложгута в пределах 20 - 50 мм позволяет получать армодренажный материал с требуемыми прочностными и деформационными параметрами.

Предлагаемый армодренажный композитный материал производится на установке, позволяющей в автоматическом режиме производить пропитку стекложгута клеем и последующее нанесение полос пропитанного стекложгута на нетканый материал.

Технологический процесс получения армодренажного материала состоит из двух стадий:
первая - пропитка стекложгута связующим - термопластичным клеем;
вторая - пропитанный стекложгут под действием температуры и давления внедряется в нетканый иглопробивной материал.

Схема технологического процесса получения армодренажного материала приведена на фиг. 3.

Стекложгут 2, намотанный на катушку 4, проходит через ванну (на схеме не показана) с расплавом клея 3, находящуюся в термошкафу и пропитывается расплавом клея. Для предотвращения слипания пропитанного стекложгута на приемной бобине 5 его пропускают через охлаждающую ванну с водой с температурой не выше 40^oC.

Температура в термошкафу контролируется и должна превышать температуру плавления клея на 20 - 30^oC для того, чтобы поддерживать клей в вязкотекучем состоянии.

Иглопробивной материал 1, в качестве которого использовался дорнит, сматываясь с закрепленного рулона 6, поддерживаемый сеткой 7, перемещается над нагревательным столом 8 с нагревательными элементами 9. Параллельно с иглопробивным материалом 1 с бобины 4 движется заранее пропитанный термопластичным клеем стекложгут 2. Проходя под подпружиненными роликами, обеспечивающими натяжение, он попадает в зону нагрева, в которой происходит размягчение и расплавление нанесенного на него клея. При достижении температуры плавления (200^oC) с помощью натягивающего ролика 10 с канавками и дополнительного прижимного и тянущего ролика 11 и блоком промежуточных роликов 12 происходит склеивание стекложгута с иглопробивным материалом. Усилие прижима составляет 1 - 2 кг/см². После операции склеивания иглопробивной материал с нанесенными полосами стекложгута наматывается на приемную бобину 13 с подключенным тянущим устройством.

Процесс получения нового армодренажного материала является экологически чистым, а предлагаемый материал имеет длительный срок существования (≥100 лет), следовательно, армодренажный материал является универсальным и может быть использован в качестве нового строительного материала в различных регионах России с различными климатическими условиями независимо от агрессивных сред в грунте.

На фиг. 3 приведен пример использования предлагаемого армодренажного материала 14 при сооружении высокой насыпи.

Использование этого материала позволяет создать более крутые откосы, вплоть по вертикальных насыпей, дамб, плотин, сократить длину водопропускных труб, уменьшить полезную площадь, занимаемую высокими насыпями, вести строительство в стесненных условиях косогорных участков, городской застройки и т. п.

На фиг. 4 представлено конструктивное решение узла сопряжения насыпи с устоем моста. Использование предлагаемого материала 14 обеспечивает создание бесконусных вариантов участков сопряжения искусственных сооружений с подходными насыпями, позволяет уменьшить длину пролетных строений, сокращает количество свай за счет создания армогрунтового искусственного основания под пролетные строения вместо традиционных устоев, создает более мягкой въезд и улучшает технологию производства работ.

Предлагаемый материал может быть также использован при строительстве подпорных поддерживающих и улавливающих стен контрфорсов (вместо традиционных бетонных, железобетонных и каменных, противообвальных и противолавинных галерей, насыпей вторых путей. При укреплении слабых оснований использование материала исключает дорогостоящую выторфовку, способствует улучшению охраны окружающей среды и сохраняет сроки строительства.

Использование материала в укреплении основной площадки земляного полотна позволяет предотвратить образование балластных корыт, выполняет водоотводные и теплофизические функции.

Изобретение относится к строительству, а именно к строительным материалам, используемым при сооружении армогрунтовых конструкций автомобильных и железных дорог, земляных сооружений, оснований и фундаментов зданий и сооружений и т.д. Технический результат изобретения - улучшение его эксплутационных характеристик, а именно повышение прочности, увеличение фильтрующей способности и срока службы. Армодренажный геотекстильный материал состоит из матрицы 1, представляющей собой нетканый иглопробивной материал, и армирующих элементов 2, скрепленных с матрицей с помощью термопластового клея 3. Армирующие элементы 2 размещены на матрице с постоянным шагом Δ, составляющим 20 - 50 мм, и скреплены с матрицей посредством воздействия температуры и давления. В качестве армирующих элементов используют полосы из однонаправленного ровингового стекложгута, предварительно пропитанного термопластовым клеем. 5 ил.

Армодренажный композитный геотекстильный материал, включающий матрицу из нетканого фильтрующего материала и армирующие элементы, отличающийся тем, что в качестве армирующих элементов применены полосы из однонаправленного ровингового стекложгута, предварительно пропитанные термопластовым клеем, размещенные на матрице вдоль ее с постоянным шагом, равным 20 50 мм, и скрепленные с матрицей по всей поверхности посредством воздействия на них температуры и давления.