Różne zachowanie się geosiatek i geotekstylii instalowanych między podłożem a warstwami wierzchnimi lub poniżej warstw dróg i obszarów ruchu nie zawsze jest poprawnie rozumiane. Jeśli ma być wykonany prawidłowo podkład pod drogę lub inną nawierzchnię, konieczne jest przeprowadzenie przeglądu produktów i funkcji jakie spełniają.
TYPY GEOSIATEK
Geosiatki są to produkty o otwartej strukturze wykonanej z polimeru. Mogą być produkowane wieloma technologiami, wyróżnia się następujące typy: lepione, zgrzewane, tkane, ekstrudowane lub monolityczne:
- Lepione, zgrzewane i tkane są wykonane z dwóch przędzy prowadzonych wzajemnie w dwóch prostopadłych kierunkach
- Ekstrudowane geosiatki są wykonywane poprzez wstrzyknięcie gorącej mieszaniny do chłodzenia. W zależnośći od poszczególnych dysz, różnią się one rozmiarem i kształtem siatki.
- Monolityczne geosiatki są wykonane z folii perforowanych i nacinanych tak, aby powstawały otwory w kształcie oczka trójkątnego, czworokątnego lub prostokąnego z żebrami o przekroju poprzecznymi połączonymi za pomocą nierozłącznych mocowań
Geotekstylia są to przepuszczalne tkaniny wykonane z polimerowych włókien z maksymalną wielkością porów równą 1 mm. Rozróżniamy dwa główne typy geotekstylii:
- Tkane geotekstylia składają się z dwóch rzędów równoległych nitek przeplecionych pod kątem prostym w celu utworzenia dwuwymiarowej powierzchni
- Nietkane geotekstylia składają się z włókien o nieuporządkowanej strukturze. Mogą być one podzielone ze względu na metodę łączenia tzn. klejone, mechaniczne lub chemicznie
FUNKCJE GEOSIATEK TENSAR
Geosiatki Tensar TriAx TX i SS stabilizują niezwiązane warstwy tzn. wytwarzają nośną konstrukcję. Na nienośnym podłożu mogą zmniejszyć grubość warstwy stabilizacyjnej lub zwiększyć jej żywotność. Na niejednorodnym podłożu geosiatki zmniejszają nierównomierne osiadanie.
Po zagęszczeniu materiału sypkiego położonego nad geokratami stabilizującymi, ziarna częściowo wnikają w otwory, tworząc zjawisko zwane "zazębianiem" pomiędzy cząstkami gruntu a geokratą. Układając geosiatkę poziomo, będzie ona przenosić naprężenia poziome, a co za tym idzie będzie dochodzić do lepszego rozłożenia naprężeń na miękkim podłożu.
Zastosowanie stabilizacyjnej geosiatki w podkładowych warstwach daje wzrost nośności gruntu aż o 40%. Wynik ten potwierdzają liczne testy i wykresy, które określają grubości warstw i oszczędności z tym związane (1).
Publikacja z roku 1992 społeczności US Corsp of Engineers 9 (2) opisuje kompletne testy nawierzchni drogowych przeprowadzanych w ciągu dwóch lat. To niezależne badanie zostało ukończone jako zobowiązanie umowne dla „Federal Aviathion Authority”. Raport opisuje redukcję naprężeń w gruncie, które zostały osiągnięte z powodu zastosowania siatek Tensar. Raport również definiuje właściwości geosiatek, które mają znaczenie w jej funkcjonowaniu w konstrukcji. Tymi właściwościami jest jej kształt, grubość, sztywność żeber i stabilność otworu. Badania nie wykazały, że wytrzymałość krótkotrwała (tj. wytrzymałość rzeczywista przy stosunkowo dużym odkształceniu) jest bezpośrednio związana z wydajnością produktów. Czynnik ten nie jest uwzględniony w projektowych metodach firmy Tensar.
Za sekundární funkci geomříží Tensar, v případě, že jsou překrývány dobře zrnitým zásypovým materiálem, je považována schopnost zajišťovat separaci. Zazubení mezi geomříží a zrnitým materiálem brání příčnému pohybu částic ve spodní vrstvě mechanicky stabilizované vrstvy, čímž je omezen pohyb drobných částic pokladní vrstvy směrem nahoru při tzv. pumpování.
Funkce geotextilií ve vozovkách a dopravních plochách
Tkané i netkané geotextilie zajišťují, jsou-li dostatečně silné, aby odolaly poškození, separaci, tj. zabraňují znečištění zrnitého zásypového materiálu smísením s materiálem podloží. Při srovnání geotextilií se stabilizačními geomřížemi Tensar TriAx TX a SS neznáme žádná publikovaná data dokazující, že by se geotextilie, jsou-li aplikovány pod vozovky se zpevněným povrchem nebo bez povrchu a dopravní plochy, jakkoliv podílely na roznášení zatížení od dopravy. Existují rovněž zjevné důkazy, které potvrzují, že geotextilie neplní stabilizační funkci. Pro informaci uvádíme výňatky některých z nich:
- The Department of Transport publication HA 35/87 (3) uvádí: „Nebylo prokázáno, že by geotextilie použité v nestmelených vrstvách vozovek měly jakýkoliv významný konstrukční přínos pro konečnou podobu vozovky.“
- CIRIA Technical Note 126 (4) shrnuje: „Ze zkoušek provedených s geotextiliemi průkazně nevyplynulo, že by redukovaly mocnost zrnité vrstvy zásypu.“
- společnost US Corps of Engineers (5) po rozsáhlé světové revizi 104 pramenů zahrnujících důkladné zkušební testy shrnula: „Jsou-li geotextilie součástí konstrukce, neměla by jim být přisuzována jakákoliv konstrukční funkce.“
Výsledky komplexních zkoušek, srovnávajících geomříže Tensar SS se čtyřmi různými typy geotextilií, jsou uvedeny v již zmiňované studii US Corps of Engineers (5).
Proč tedy geomříže Tensar zpevňují nestmelené vrstvy a geotextilie tuto schopnost nemají?
Efekt „zazubení“
Geomříže dosahují pozitivního mechanického zazubení se zeminou, což je umožněno tvarem ok, žeber a spojů – viz. následující obrázek. Geotextilie spoléhají pouze na povrchové tření, což je nedostatečné k zabezpečení bočního zadržení částic zrnitého zásypového materiálu pod dynamickým dopravním zatížením.
Deformace povrchu
Geotextilie pod zatížením fungují jako tahové membrány. Chceme-li tedy zmobilizovat jejich pevnost, musí dojít ke značné svislé deformaci konstrukčních vrstev. Toto však způsobí vytvoření nepřijatelně hlubokých kolejí v místech pojezdu vozidel – viz. dolní obrázek.
Tento mechanismus práce geotextilií je potvrzen v publikaci Terram Ground Stabilisation (6), vypracované jedním z předních světových výrobců geotextilií: „Přínos separačního prvku závisí na tahových napětích, která mohou být v geotextiliích vyvozena. Tahová napětí jsou vyvozena v případě, že je povrch konstrukce deformován při každém přejezdu vozidla. To se projeví především při navrhování staveništních vozovek, neboť u trvalých vozovek není možné takové deformace (vyjíždění kolejí), jaké jsou potřebné k vyvození napětí v geotextiliích, připustit.“
I když jsou koleje vyjeté do nestmeleného povrchu pravidelně upravovány, odpovídající kolej prokopírovaná na zemní pláň přetrvává. Zemní pláň je oslabena deformacemi a bude dále degradovat tím, že se bude chovat jako odvodňovací jímka pro vodu, která se dostane k zemní pláni. Hromadění vody ve vyjetých kolejích působí jako změkčovadlo podloží, což může vést až k předčasnému selhání konstrukce.
Geomříže Tensar nejsou k takovým deformacím náchylné. Projekční metody pro tyto geomříže zajišťují, že jejich spolupůsobením se zrnitým zásypovým materiálem je vytvářena pevná kompozitní struktura, která zůstává v podstatě horizontální, tzn. vznik kolejí je prakticky vyloučen (7).
Souhrn
Geomříže Tensar TriAx TX a SS instalované ve vozovkách plní funkci stabilizační a mohou také zajistit separaci, zatímco geotextilie plní pouze funkci separační. Tyto dva materiály proto nejsou přímo zaměnitelné bez projekčních posudků a změn.
Literatura
(1) Tensar International, Design curve showing reduced sub-base thickness using Tensar geogrids, Information Bulletin IB/SB3
(2) Webster S L, Geogrid reinforced base courses for flexible pavements for light aircraft. Test Section construction, behaviour under traffic, laboratory tests and design criteria, Geotechnical Laboratory, Department of the Army, Waterways Experiment Station, Corps of Engineers, Report DOT/FAA/RD - 92/95, Mississippi, 1992
(3) Dep’t of Transport Highway & Traffic Advice Note HA 35/87, Structural Design of New Road Pavements. 1987
(4) CIRIA, The construction and performance under traffic of a full-scale experimental road incorporating geotextiles, Technical Note 126, 1986
(5) Webster S L, Geogrid reinforced base courses for flexible pavements for light aircraft: Literature Review and test section design, Geotechnical Laboratory, Department of the Army, Waterways Experiment Station, Corps of Engineers, Mississippi, 1991
(6) Exxon Chemical, Terram Ground Stabilisation, brochure GEO 040, 1992
(7) Chaddock B C J, Deformation of Road Foundations with Geogrid Reinforcement, TRL Research Report 140,1988