Устойчивость нетканых геотекстильных материалов

К геотекстильным материалам (ГТМ), широко используемым в конструкциях автодорог и мостов, предъявляются повышенные требования по устойчивости к агрессивным средам. Определение сравнительных характеристик такой продукции при ее многообразии является актуальной задачей для дорожной отрасли.

В России выпускаются ГТМ разных видов и структуры. При этом используются различные виды синтетического волокнистого сырья — полипропиленовое (ПП), полиэфирное (ПЭ), полиамидное (ПА), а также другие термостойкие волокна — политетрафтроэтилен (PTFE), полиимид (PI), m-Арамид (NO, NX).

На стадиях укладки в грунт и транспортировании синтетические волокна могут разрушаться от воздействия УФ облучения. В этом отношении особенно нестойки к солнечному свету и быстро теряют свою первоначальную прочность полипропиленовые материалы. Поэтому ГТМ из ПП-волокон обычно обрабатываются в процессе изготовления УФ-светостабилизаторами (УФ-СС) различных видов и производителей, чтобы ограничить этот нежелательный эффект. В любом случае, геотекстильные материалы из синтетических волокон, на наш взгляд, должны закапываться в грунт в течение 14 дней.

Наиболее перспективным способом производства ГТМ является фильерный — непосредственно из расплава полимера ПП и ПЭ, с последующим скреплением формируемого волокнистого слоя иглопрокалыванием на иглопробивной машине. Нельзя сбрасывать со счета и получение волокнистого слоя непосредственно из штапельных волокон, также с последующим скреплением иглопробивным способом.

Следует отметить, что синтетические волокна, используемые для изготовления ГТМ, обладают достаточно хорошей био и водостойкостью, что важно при оценке устойчивости к воздействиям плесневых грибков, грызунов и микроорганизмов при длительной эксплуатации в грунте не менее 20 лет. Такие требования сегодня предъявляют дорожники при использовании геотекстиля в качестве прослоек в дорожной одежде и искусственных сооружениях.

При выполнении исследования сравнительной устойчивости ГТМ в качестве агрессивных сред использовались:

• раствор серной кислоты с концентрациями 75–98% и рН=3;
• раствор гидроксида натрия;
• бензин автомобильный марки АИ 92;
• отработанное машинное масло.

Испытывались иглопробивные полотна из первичных ПП, ПЭ и регенерированных ПЭТФ-волокон из бутылочных флексов.

Результаты исследований позволяют производителям, проектировщикам и потребителям правильно выбрать типы и виды ГТМ с учетом их устойчивости к агрессивным средам, почвенно-минералогическим условиям, проектируемого и строящегося объекта.

В частности, в технических требованиях по конструкциям автодорог в районах Крайнего Севера устойчивость к агрессивным средам составляет рН=3 (кислая среда), рН=10 (щелочная среда), и при этом допускается сохранение прочности от воздействия агрессивных сред не менее 80%.

При проведении испытаний использовался стеклянный сосуд при температуре +20°С (без доступа света), в котором имелась агрессивная среда, где выдерживали образцы в течение 24 часов. Растворы реагента перемешивались, визуально контролировался их объем в сосуде, чтобы испытуемые пробы полностью в них погружались.

После окончания испытаний проба ополаскивалась водой, излишки воды удалялись фильтроматериалом. После просушки в течение 24 часов в нормальных климатических условиях определялась средняя прочность образцов, исходных и выдержанных в агрессивных средах, и рассчитывалась остаточная прочность по сравнению с первоначальной. Фактическое значение остаточной прочности (уменьшение или увеличение) иглопробивных полотен из ПП, ПЭ, ПЭТФ после воздействия агрессивных сред представлены в таблице.

 

Наименование агрессивных сред	Значение остаточной прочности испытуемых образцов, %
	ПП	ПЭ	ПЭТФ
Раствор серной кислоты с концентрацией 98%	100	0	0
Раствор серной кислоты с концентрацией 75%	98	80	80
Раствор кислой среды рН=3	96	95	92
Раствор щелочной среды рН=10	90	87	116
Раствор концентрированного гидроксида натрия	92	88	87
Бензин автомобильный марки 92	99	95	123
Отработанное машинное масло	90	96	137

 

Результаты изменения прочности (уменьшение или увеличение) получены независимо от длины и ширины испытуемых образцов полотен. По заявке заказчика может быть проведена сравнительная оценка устойчивости к агрессивным средам и к другим видам воздействия. Критерием оценки устойчивости к агрессивным средам послужило сохранение прочности по сравнению с первоначальной прочностью испытуемых образцов. Анализ полученных данных позволяет сделать вывод о том, что ГТМ из ПП более устойчивы к агрессивным средам, чем ПЭ, ПЭТФ-волокна. В заключение следует отметить, что устойчивость ГТМ к агрессивным средам в основном зависит от выбранного исходного волокнистого сырья.

 

Г. К. МУХАМЕДЖАНОВ,к. т. н., заведующий лабораторией ООО «НИИНМ»