Officine Maccaferri
РОССИЯ
Страна

Войти

«Макдрейн Арктик Бланкет» против морозного пучения грунтов

geocomposite_macdrain_arctic_blanket_maccaferri

Инновационный дренажный геокомпозит на страже целостности дорог

Морозное пучение - одна из самых больших и болезненных проблем дорожного строительства и эксплуатации в районах с холодным климатом. Дорожные  конструкции возводятся на земляной насыпи из связного грунта с высоким уровнем верховодки, а весной вместе со снегом сходит и асфальт. Это последствия морозного пучения, ликвидация которых дорого обходятся  и дорожникам, и автовладельцам. Компания «Маккаферри» разработала инновационное решение для предотвращения морозного пучения - дренажный геокомпозит «Макдрейн Арктик Бланкет».

Для районов с холодным климатом характерен высокий уровень верховодки. Температура в зимний период здесь понижается до −50°С, дорожные конструкции промерзают на большую глубину. В этих регионах дороги возводятся на земляной насыпи из связного грунта. Поскольку верхний слой грунтовых вод  находится довольно близко к поверхности, вследствие капиллярного подъема, вода  проникает в тело насыпи. Когда жидкость в капиллярах замерзает, образуются линзы льда, которые распирают грунт. Это явление и называют «морозным пучением». Силы морозного пучения могут поднять дорожное покрытие, а также способствовать нарушению его целостности. 

Следующая стадия наступает летом, когда под действием тепла лед тает. По мере роста температуры окружающей среды, грунт начинает оттаивать в верхней части насыпи, вода проникает в нижние слои. Но эта вода не может быстро дренировать по разрезу, поскольку грунт в нижних слоях остаётся на некоторое время замороженным. Таким образом, дорожное покрытие теряет поддержку основания, оно разуплотняется, слои основания теряют свою несущую способность, вызывая огромные просадки и разрушения в конструкции дороги. А нагрузка от транспорта в момент, когда верхние слои насыпи ослаблены, ведёт к серьезным разрушениям в конструкции дороги.

moroznoe_puchenie_dorogi

При каких условиях возникает морозное пучение?

Для проявления морозного пучения, согласно исследованиям Генри К. С. и Хольц Р. Д., необходимы три условия:

  1. Условия замерзания.
  2. Грунт подверженный промерзанию.
  3. Поступление воды по фронту замерзания.

Если хотя бы одно из условий отсутствует, морозного пучения не будет. В практике дорожного строительства в холодном климате применяют различные методики исключения хотя бы одного  из названных условий, чтобы предотвратить морозное пучение.

Для грунтов, подверженных промерзанию, для предотвращения разрушений, вызванных описываемым явлением, важно предотвратить начало процесса путем контроля содержания влаги в грунте.

Способы контроля содержания влаги в грунте

Капиллярное поднятие можно контролировать двумя способами:

  1. Устройство непроницаемого барьера, исключающего движение воды в обоих направлениях в грунте.
  • С этой целью укладывают однородный слой щебня толщиной до 0.5 м.
  • Используют капиллярные дрены, представляющие собой геокомпозиты, состоящие в сердцевине из геомата, а по краям – из слоёв геотекстиля.
  1. Устройство капиллярного разрыва, который предотвращает поднятие воды, но допускает обратное движение воды (в нижние слои).

МакДрейн® Arctic Blanket - дренажный композит для предотвращения капиллярного поднятия и морозного пучения

Компания «Маккаферри», используя существующие исследования и наработки, посвященные проблеме морозного пучения, разработала  инновационный дренажный геокомпозит, который после укладки в основании конструкции дороги обеспечивает капилляропрерывающий слой, предотвращая подъем грунтовых вод. Он предназначен для исключения или значительного ограничения морозного пучения, что предотвращает повреждение дорожного покрытия.

Это возможно благодаря таким свойствам: 

  • создание капилляропрерывающего слоя;
  • быстрый боковой отвод осадков и талых вод;
  • высокая стойкость к повреждениям конструкции и к ползучести при сжатии из-за перегруженности тела насыпи.

Как устроен геокомпозит «Макдрейн Арктик Бланкет»

Геокомпозит используется для предотвращения морозного пучения, действуя как капилляропрерывающий слой над уровнем грунтовых вод и обеспечивая быстрый боковой отвод осадков и талых вод. Дренажный геокомпозит состоит из трех слоев - каждый из них выполняет свою функцию.

 

macdrain_arctic_blanket_maccaferri_1

 

Верхний слой -  Нетканый геотекстиль. Он выполняет функцию фильтра, который позволяет воде, просачивающейся из грунта, попадать в дренажную сердцевину, усиливая водоотведение по слою геосинтетики, стабилизируя основание. Нетканый геотекстиль соответствует высочайшим стандартам по сопротивлению нагрузкам и фазам сжимания в вышележащих структурах.

Центральный слой - Геомат с W-образным профилем. Это дренажное ядро, обеспечивающее эффективный дренаж с высоким сопротивлением сжимающим нагрузкам и превосходной  водопропускной способностью. W-образный профиль обеспечивает высокую устойчивость к сжимающим нагрузкам (таким образом, он сводит к минимуму ползучесть при сжатии) и высокий расход, что позволяет воде, поступающей сверху и снизу, сливаться в боковые дрены.

Нижний слой - Нетканый геотекстиль с гидрофобным полимерным покрытием. Предотвращает капиллярное поднятие в грунтах, при этом позволяет воде проникать в обратном направлении.

С помощью дренажного геокомпозита капиллярный подъем полностью прекращается за счет незаполненного промежутка дренажного ядра: на самом деле сила поверхностного натяжения воды недостаточно велика, чтобы преодолеть промежуток в 9–10 мм.  Кроме того, нижняя поверхность нетканого геотекстиля является гидрофобной, и для прохождения через нее воде требуется минимальный напор 100 мм. Поскольку капиллярный эффект никогда не может образовать такого напора, попадание воды в дренажную зону предотвращается. В результате гидрофобный геотекстиль останавливает восходящий поток воды, в то же время, оставаясь проницаемым для нисходящего потока.

Общий эффект действия этого материала похож на действие одностороннего клапана.

 

moroznoe_puchenie_dorogi_macdrain

 

Как «Макдрейн Арктик Бланкет» предотвращает морозное пучение?

Гидрофобный геотекстиль, расположенный внизу, играет определяющую роль в предотвращении забивания дренажного ядра льдом из-за капиллярного подъема зимой: фактически, если капиллярная вода попадет в дренажное ядро зимой, вода замерзнет и дренажное ядро на всю толщину заполнится льдом; тогда лед соединит верхний и нижний геотекстиль, пустое пространство будет заполнено и капиллярный подъем продолжится вверх, образуя линзы льда в насыпи.

Возможность соприкосновения верхнего и нижнего геотекстиля также предотвращается высокой относительной толщиной (9–10 мм) сердцевины геомата для предотвращения мерзлотного пучения, в то время как геокомпозит с сердцевиной низкой толщины (4–5 мм) не гарантирует отсутствие соприкосновения верхнего и нижнего геотекстиля, что может нарушить капилляропрерывающий слой.

В условиях незамерзания нижний геотекстиль действует как фильтр, позволяющий свободное движение воды, что необходимо для эффективного дренажа: если центральный дренажный слой по какой-либо причине становится неэффективным (например, из-за плохой конструкции с неадекватным боковым уклоном), тогда вода все еще сможет просачиваться вниз.

Очень важной особенностью геокомпозита является то, что геотекстиль состоит из полипропилена, который имеет более низкую смачиваемость, чем полиэтилен, и намного более низкую смачиваемость, чем полиэстер, который является гидрофильным. Фактически, если геотекстиль имеет более низкую смачиваемость, чем частицы почвы, его способность действовать как капилляропрерывающий слой значительно повышается.

 

geocomposite_macdrain_arctic_blanket_maccaferri_vid

 

«Макдрейн Арктик Бланкет» снижает затраты на 40%

В России стоимость поиска материала, транспортировки, укладки, уплотнения слоя грунта толщиной всего 300 мм будет стоить около 900 рублей за 1 кв.м. насыпи. Если этот слой забивается мелкими частицами, потребуется периодическое его обслуживание. Для сравнения: стоимость поиска, транспортировки, укладки геокомпозита составляет около 550 рублей за 1 кв.м. насыпи.

Дренажный геокомпозит при правильной установке практически не требует технического обслуживания. Очевидно, что геомат для предотвращения морозного пучения обеспечивает высокую экономию - до 40%, гарантируя при этом гораздо более эффективную защиту от морозного пучения по сравнению с использованием гранулированной отсыпки. Защита обеспечивается специально разработанной конструкцией дренажного геокомпозита.

МакДрейн Arctic Blanket – геокомпозит, специально разработанный для эффективного решения проблемы морозного пучения при значительном сокращении затрат. Сокращение затрат при его использовании составит около 40%.

Если вы хотите узнать более подробно о преимуществах нового продукта - свяжитесь с нами.

 

 

All Rights Reserved © Officine Maccaferri Spa 2021 P.IVA IT 02145540379

Share This