Pierwsze wzmianki o geosiatkach sięgają lat pięćdziesiątych minionego stulecia. Od tej pory geosiatki przeszły wiele zmian i ulepszeń. Artykuł dotyczy stopniowej ewolucji geosiatek z wytłaczanych do monolitycznych geokrat oraz ewolucję ich właściwości.
ROZWÓJ GEOSIATEK
Za powstaniem geosiatek takich, jakie są obecnie oferowane, stał doktor Brian Mercer pochodzący z rodziny zajmującej się przemysłem tekstylnym. W latach pięćdziesiątych minionego stulecia wymyślił technologiczny proces, w którym tworzywo sztuczne było wytłaczane w jeden kształt w postaci siatki. W roku 1959 założył społeczność Netlon LTD, która zaczęła rozpowszechniać nowe produkty.
Proces produkcyjny został zalicencjonowany w wielu krajach, a oryginalny pomysł został dopracowany i rozszerzony o czym świadczy ponad 28 patentów. Dzisiaj produkty firmy Netlon są stosowane w wielu sektorach rynku, począwszy od opakowań, przez ogrody a kończąc na inżynierskich konstrukcjach.
Z końcem lat siedemdziesiątych zaczęto używać geosiatek do stabilizacji gruntów. Od tego czasu ekstrudowane, tkane, plecione, polimerowe geosiatki zaczęły być stosowane jako zamienniki geotekstylii, które wymagały pewnego obciążenia i deformacji do pełnienia funkcji stabilizacyjnej.
W czasach podwyżek cen ropy, należało usprawnić uzyskiwanie surowego, polimerowego materiału oraz należało również zwiększyć powierzchniową sztywność geosiatek. Z tym problemem zmierzył się doktor Mercer, który wynalazł i opatentował nową technologię produkcji, w którym arkusze polimerowe były dziurkowane tworząc otwory, a następnie rozciągane w dwóch wzajemnie prostopadłych kierunkach (fot. poniżej).
Tym sposobem powstała sztywna, jednolita, polimerowa geosiatka, która w przeciwieństwie do plecionych lub tkanych geosiatek nie posiadała połączeń. Nowe produkty zostały przedstawione w 1982 roku i ze względu na lepsze parametry szybko zastąpiły dotychczasowe siatki.
Przez 25 lat ten typ geosiatek charakteryzujących się monolityczną strukturą (wykonanywane z pojedynczych płatów), z integralnymi spoinami zyskał bardzą dużą popularność. Dalsze udoskonalania polegały tylko na poprawieniu jedynie kształtu. Badania pokazały, że na sprawność geosiatki mają wpływ też inne parametry, a nie tylko wytrzymałości na rozciąganie. Chodzi tutaj przede wszystkim o sztywność otworów, wytrzymałość połączeń, grubość oraz kształt żeber.
Ze względu na kwadratowy kształt oczka, sztywność geosiatki została skoncentrowana do dwóch kierunków (poprzecznego i podłużnego). Wykres sztywności dwuosiowej geosiatki pokazuje, jak jej sztywność jest silnie związana z kierunkiem żeber – patrz poniżej.
Przełom w technologii produkcji geosiatek nastąpił w 2007 roku, kiedy powstała całkiem nowa, trójosiowa geosiatka Tensar TriAx, która dzięki unikalnej powierzchni i właściwościach staje na samym czele wśród wszystkich geosiatek. TriAx jest sztywną, polimerową geosiatką z oczkiem o kształcie trójkąta równoramiennego. Geosiatkę tą produkuje się używając całkiem nowej technologii. Podczas gdy jednoosiowe lub dwuosiowe geosiatki uzyskują maksymalne sztywności w jednym lub dwóch kierunkach, to trójkątny kształt otworów geosiatki TriAx zapewnia izotropową sztywność w trzech kierunkach w powierzchni geosiatki.
SPOSÓB INTERAKCJI GEOSIATKI I GRUNTU
Po ułożeniu monolitycznej geosiatki w gruncie zasypuje się ją w taki sposób, aby ziarna gruntu tworzyły opór. W rezultacie, naprężenia nie będę przenoszone za pomocą samego tarcia między powierzchniami, tak jak w przypadku geowłókniny, ale będą zazębiać się w powierzchni geokraty, tworząc stabilną powierzchnię – patrz poniżej.
Geotekstylia jako tkaniny wykonane z polimerowych włókien odznaczają się bardzo małą wielkością otworów. W kontakcie z gruntem ich praca opiera się tylko na tarciu powierzchniowym, co jest niedostateczne do zatrzymywania cząstek gruntu w przypadku naprężenia poziomego. Do uzyskania porządanej wytrzymałości produktu i uzyskania funkcji stabilizującej musi dojść do jej znacznej deformacji. Geosiatki z otwartą strukturą, w połączeniu z ziarnistym materiałem zapewniają dużą stabilność podłoża. Żebra sztywnych, monolitycznych geosiatek posiadają ostre krawędzie zarówno w kierunku podłużnym jak i poprzecznym, dzięki czemu tworzą barierę przed przesuwaniem się gruntu. Przykład takiego żebra znajduje się poniżej.
Ziarnisty materiał przenika przez otwory i tworzy efekt wzajemnego zazębiania się między cząstkami gruntu a geosiatką. Zazębianie między geosiatką a ziarnistym materiałem zapobiega przemieszczaniu się cząsteczek warstw podkładowych. Geosiatki również przenoszą poziome, rozciągające siły, co wyraźnie zwiększa nośność miękkiego podłoża.
Oddzielny temat poświęcony zachowywaniu się geotekstylii w stabilizacyjnych i podkładowych warstwach jest opisany w artykule „Zachowanie geowłóknin i geosiatek w warstwach podkładowych”.