Дренажный геокомпозит и строительный элемент на его основе

Полезная модель относится к конструктивным строительным элементам, предназначенным в основном для дренажа транспортных сооружений. Задачей полезной модели является получение технических результатов по улучшению фильтрационных свойств и скручиваемости в рулон дренажного геокомпозита за счет уменьшения площади контакта стренг его геотехнической решетки с геотканью и за счет изменения геометрической формы таких стренг, а также по упрощению конструкции, улучшению армирующих и дренажных свойств строительного элемента на основе этого дренажного геокомпозита. Дренажный геокомпозит (фиг.2), содержит с возможностью скручивания его в рулон, как минимум, один слой геоткани 2, скрепленной с, как минимум, одной геотехнической решеткой 3, ячейки которой образованы из взаимнопересекающихся стренг, выполненных из полиолефинового материала, включающего в себя светостабилизаторы, в качестве которых может быть применен технический углерод. Слой геоткани 2 скреплен с геотехнической решеткой 3 только в местах 7 пересечения ее стренг, снабженных утолщениями 6 с выпуклой криволинейной поверхностью. Конфигурация ячеек геотехнической решетки образована дугообразными линиями поверхностей стренг и сопряжениями этих линий с образованием в их границах или квадратов, или/и треугольников, или/и удлиненных овалов, или/и других геометрических фигур. Возможно применение более одного слоя геоткани, при этом слои геоткани могут быть скреплены с одной, или более одной геотехническими решетками. Возможно расположение в дренажном геокомпозите гео-техничесих решеток друг на друге непосредственно, или через скрепленный с ними слой геоткани, при этом возможно также применение разных по конструкции геотехнических решеток. Строительный элемент, состоящий из опорной поверхности и уложенного на нее дренажного геокомпозита, имеет отличительные признаки: применен дренажный геокомпозит, выполненный по любому из описанных выше вариантов исполнения дренажного геокомпозита по полезной модели.

Полезная модель относится к конструктивным строительным элементам, предназначенным в основном для дренажа транспортных сооружений и, в частности, к прослойкам в земляном полотне автомобильных и железных дорог.Она также может найти применение в укреплении грунта при строительстве аэродромов, при возведении объектов промышленного и гражданского назначения, при строительстве тоннелей, подземных конструкций, а также для защиты изоляции трубопроводов и их балластировке, для создания армирующей прослойки в фильтрующих системах, например, при строительстве торговых комплексов, участков парковки, садов и спортивных полей, а также в конструкциях полигонов для захоронения твердых бытовых отходов.

Дренажный геокомпозит нашел широкое применение как высокоэффективная и экономическая альтернатива традиционным дренажным системам из щебня. Он устойчив к воздействию ультрафиолетовых лучей и выхлопных газов.

Известен дренажный геокомпозит [1, Патент US 5877096, МПК Е02В 11/00; E02D 29/02; Е02В 11/00, приоритет 1997.05.05, публикация 1999.03.02], содержащий геотехническую решетку, ячейки которой образованы из взаимнопересекающихся стренг в виде полос, которые скреплены своими плоскими сторонами, как минимум, с одним слоем геоткани.

Скрепления стренг-полос геотехнической решетки с геотканью в такой конструкции аналога [1] образуют значительную общую площадь контактов элементов дренажного геокомпозита, что снижает его фильтрующие свойства.

Более лучшими фильтрующими свойствами обладает дренажный геокомпозит [2, Свидетельство RU 61725 U, МПК Е01С 9/00, Е01С 5/22, приоритет 2006.03.26, публикация 2007.03.10], принятый за прототип полезной модели. В нем уменьшена общая площадь контактов геотехнической решетки с геотканью за счет того, что ячейки образованы взаимно-пересекающимися стренгами в виде прутков цилиндрической формы.

Однако недостатком прототипа [2] все же остаются недостаточно эффективные фильтрующие свойства дренажного геокомпозита из-за наличия большой площади сплошного контакта стренг-прутков цилиндрической формы геотехнической решетки с геотканью. Кроме того, из-за цилиндрической формы таких прутков снижается способность просачивания жидкости, которой необходимо огибать поверхность таких элементов по окружности их поверхности, уменьшая свою скорость течения.

Еще одним недостатком дренажного геокомпозита по прототипу [2] является плохая скручиваемость дренажного геокомпозита в рулон из-за наличия сравнительно длинных стренг-прутков.

Известен также строительный элемент [3, Патент ES2278782, мпк E02D 31/00, В32В 5/18, приоритет 2001.08.22, публикация 2007.08.16], состоящий из опорного полотна и уложенного на него полотна дренажного геокомпозита, выполненного в виде непроницаемой циновки, заполненной бентонитом и фракциями глины. При этом такая циновка покрыта сетчатым слоем из вспененного геоматериала. Данный слой скреплен с непроницаемой циновкой с помощью сварных швов.

Недостатком аналога [3] является усложненная его конструкция из-за наличия множества компонентов в полотне геокомпозита.

Более проще по своей конструкции, принятый за прототип изобретения, строительный элемент [2], состоящий из опорного полотна и уложенного на него полотна дренажного геокомпозита, выполненного в виде скрепленного с геотканью прикаткой геотехнической решетки, ячейки которой образованы взаимно-пересекающимися стренгами в виде прутков цилиндрической формы.

Однако недостатком прототипа [2] является сложность строительного элемента из-за применения вместо традиционной двухуровневой - трехуровневой структуры размещения деталей геотехнической решетки, а также из-за рекомендуемой неодинаковости выполнения элементов ее уровней и слоев геоткани. Это усложняет также технологию производства строительного элемента из-за необходимости, например, снятия более толстого слоя грунта для укладки на опорное полотно такой утолщенной конструкции дренажного геокомпозита с трехуровневой геотехнической решеткой, или, например, для применения большего количества утеплителя, для обертывания строительных труб, расположенных в грунте вместе с утолщенным слоем дренажного геокомпозита.

Кроме того, в прототипе [2] из-за применения прямых прутков геотехнической решетки дренажного геокомпозита ухудшается надежность закрепления в нем нижнего слоя минеральной составляющей (например, слоя щебня) строительной конструкции, а также уменьшаются воздушные зазоры между слоями геоткани и геотехнической решетки, что ухудшает вентиляцию и водоотведение из дренажного геокомпозита и дренажные свойства строительного элемента в целом.

Задачей полезной модели является получение технических результатов по улучшению фильтрационных свойств и скручиваемости в рулон дренажного геокомпозита за счет уменьшения площади контакта стренг его геотехнической решетки с геотканью и за счет изменения геометрической формы таких стренг, а также по упрощению конструкции, улучшению армирующих и дренажных свойств строительного элемента на основе этого дренажного геокомпозита.

Поставленная задача для дренажного геокомпозита решается тем, что, дренажный геокомпозит, содержащий с возможностью скручивания его в рулон, как минимум, один слой геоткани, скрепленной с, как минимум, одной геотехнической решеткой, ячейки которой образованы из стренг, выполненных взаимнопересекающимися, имеет следующие отличительные признаки: слой геоткани скреплен с геотехнической решеткой только в местах пересечения ее стренг, снабженных утолщениями с выпуклой криволинейной поверхностью.

Скрепление слоя геоткани со стренгами только в местах их пересечения значительно уменьшит, в сравнении с аналогом [1] и прототипом [2], общую площадь соприкосновения стренг с геотканью, что положительно скажется на фильтрационных свойствах дренажного геокомпозита, а также на способности скручивания дренажного геокомпозита в компактный рулон.

Снабжение мест пересечения стренг утолщениями с выпуклой криволинейной поверхностью будет способствовать усилению положительного эффекта упомянутого выше первого отличительного признака, так как в совокупности все выпуклые криволинейные поверхности всех утолщений геотехнической решетки дополнительно уменьшат общую площадь соприкосновения ее стренг с геотканью.

Возможные варианты выполнения элементов дренажного геокомпозита:

- стренги геотехнической решетки выполнены из полиолефинового материала, включающим в себя светостабилизаторы, в качестве которого применен технический углерод;

- конфигурация ячеек геотехнической решетки образована дугообразными линиями поверхностей стренг и сопряжениями этих линий с образованием в их границах или квадратов, или/и треугольников, или/и удлиненных овалов, или/и других геометрических фигур;

- возможно применение более одного слоя геоткани, при этом слои геоткани скреплены с одной, или более одной геотехническими решетками;

- возможно расположение в дренажном геокомпозите геотехничесих решеток друг на друге непосредственно, или через скрепленный с ними слой геоткани, при этом возможно также применение разных по конструкции геотехнических решеток.

Поставленная задача для полезной модели относительно строительного элемента решается тем, что строительный элемент, состоящий из опорной поверхности и уложенного на нее дренажного геокомпозита, имеет отличительные признаки: применен дренажный геокомпозит, выполненный по любому из описанных выше варинтов исполнения дренажного геокомпозита по полезной модели.

Такое отличие позволит упростить строительный элемент, а также технологию его изготовления в сравнении с прототипом [2], так как вместо объемной структуры размещения деталей геотехнической решетки применяется ее плоская структура с утолщениями сравнительно небольших размеров и образованием ячеек простой конфигурации (квадрат, треугольник, овал и др.) со скругленными краями, что к тому же увеличивает общую опорную поверхность дренажного геокомпозита, тем самым повышая армирующие свойства строительного элемента. При этом имеющиеся зазоры между элементами дренажного геокомпозита и выпуклая поверхность утолщений его геотехнической решетки обеспечивают лучшую вентиляцию и водоотведение, улучшая дренажные свойства строительного элемента и всей строительной конструкции в целом, в которой этот элемент применяется.

Сущность полезной модели поясняется иллюстрациями.

На фиг.1 показан общий вид дренажного геокомпозита, скрученного в рулон. На фиг.2 и 3 показаны разрезы фрагментов полотна дренажного геокомпозита с применением в нем одной геотехнической решетки и скрепленных с ней, соответственно, одним и двумя слоями геоткани. На фиг.4 и 5 показаны фрагменты разрезов полотна дренажного геокомпозита с вариантами применения двух геотехнических решеток и скрепленных с ними несколькими слоями геоткани. На фиг.6-8 показаны виды А сверху фрагментов дренажного геокомпозита по стрелке на фиг.2 с применением различных конструкций геотехнической решетки. На фиг.9 показан вид Б снизу фрагмента дренажного геокомпозита по стрелке на фиг.2. На фиг.10 показана общая схема примера использования дренажного геокомпозита в строительной конструкции.

Дренажный геокомпозит, содержит с возможностью скручивания его в рулон 1 (фиг.1), один (фиг.2), два (фиг.1 и 3), три (фиг.4 -5) или более (не показано) слоев геоткани 2, скрепленных с, одной (фиг.1-3) или более (фиг.4 и 5) геотехническими решетками 3. Возможно расположение в дренажном геокомпозите геотехничесих решеток 3 друг на друге непосредственно (фиг.4) или через скрепленный с ними слой геоткани 2 (фиг.5). Возможно также применение разных по конструкции геотехнических решеток 3 (фиг.5).

Ячейки 4 (фиг.6-8) геотехнических решеток 3 образованы из взаимнопересекающихся стренг 5, выполненных, например, из полиолефинового материала, включающим в себя светостабилизаторы, в качестве которого применен технический углерод.

Конфигурация ячеек 4 геотехнической решетки 3 (фиг.6) образована дугообразными линиями поверхностей стренг 5 и сопряжениями этих линий с образованием в их границах квадрата.

Конфигурация ячеек 4 геотехнической решетки 3 (фиг.7) образована прямыми линиями поверхностей стренг 5 и сопряжениями этих линий с образованием в их границах множества треугольников.

Конфигурация ячеек 4 геотехнической решетки 3 (фиг.8) образована дугообразными линиями поверхностей стренг 5 и сопряжениями этих линий с образованием в их границах удлиненных овалов.

Также возможны варианты (не показаны) когда конфигурация ячеек 4 геотехнической решетки 3 может быть образована дугообразными линиями поверхностей стренг 5 и сопряжениями этих линий с образованием в их границах различных комбинаций с квадратами, треугольниками, и удлиненными овалами и другими гометрическими фигурами.

Слои геоткани 2 скреплены (прикаткой, сваркой, клеем и т.д.) с геотехническими решетками 3 только в пересечении ее стренг 5, снабженных утолщениями 6 с выпуклой криволинейной поверхностью. На фиг.9 показан пример расположения контактов 7 такого скрепления геотехнической решетки 3 по фиг.6 с прикатанным к ней слоем геоткани 2. Такая прикатка может быть сделана, например, нагретыми валками на специальном приспособлении (не показано). В результате слои геоткани 2 и геотехническая решетка 2 соединяются точечно в ее утолщениях 6, образуя места контактов 7 (фиг.2-5) и зазоры 8 между стренгами 5 геотехнической решетки 3 и слоем геоткани 2, необходимые для лучшей вентиляции элементов дренажного геокомпозита и повышения его дренажных свойств.

Описанные выше разновидности дренажного геокомпозита (фиг.1-9) могут быть применены как специальный армирующий элемент в различных строительных конструкциях. В качестве примера (фиг.10) показано использование дренажного геокомпозита, выполненного из прикатанного слоя геоткани 2 к геотехнической решетке 3, в дорожной конструкции с железнодорожным полотном 9 с укладкой дренажного геокомпозита на песчаное основание 10 и засыпкой его армирующим балластом, например щебнем 11.

Для этого вначале формируют строительный элемент. Для чего раскатывают рулон 1 (фиг.1), или несколько таких рулонов, из которых образуют полотно (или полотна) дренажного геокомпозита (геокомпозитов) с расположеием его (их) на открытой поверхности песчаного основания 10 (фиг.10). За счет выполнения геотехнической решетки 3 (или решеток) плоской (плоскими) с ее ячейками 4 простой геометрической конфигурации также упрощается и уменьшается в размерах, в сравнении с аналогом [1] и прототипом [2] конструкция строительного элемента на основе дренажного геокомпозита.

После чего на такой строительный элемент сверху засыпают щебень 11, производя его трамбовку и другие подготовительные операции. Затем сверху устанавливают железнодорожное полотно 9.

Армирующие свойства дренажного геокомпозита проявляются в строительной конструкции тем, что особенности выполнения окон 4 и стренг 5 геотехнических решеток 3 (фиг.2-8) с упомянутыми скругленными формами, увеличивающими опорную площадь дренажного геокомпозита и надежно фиксирующие в своих окнах нижний слой щебня 11, позволяют лучше удерживать от смещения в поперечном и продольном направлении слои всей строительной конструкции.

Дренирующие свойства такого дренажного геокомпозита также улучшены за счет уменьшения ее гидравлического сопротивления и за счет принудительного отвода воды за пределы строительной конструкции через зазоры 8 (фиг.2-5) между стренгами 5 геотехнической решетки (решеток) 3 и слоем (слоями) геоткани 2. При этом за счет точечных контактов слоя (слоев) геоткани 2 с геотехнической решеткой (решетками) 3 и выпуклости поверхностей ее (их) утолщений 6 (фиг.2-5) образован гарантированный воздушный зазор, позволяющий улучшить качество вентиляции и водоотведения в строительной конструкции.

Кроме того, за счет применения двух конструктивных элементов - геоткани 2 и геотехнической решетки 3, обладающих хорошими характеристиками по сопротивлению разрывной и ударной нагрузки, повысятся прочностные качества дренажного геокомпозита, строительного элемента на его основе и надежность строительной конструкции, в которой они будут использоваться.

Источники информации:

1. Патент US 5877096, МПК Е02В 11/00; E02D 29/02; Е02В 11/00, приоритет 1997.05.05, публикация 1999.03.02.

2. Свидетельство RU 61725 U, МПК Е01С 9/00, Е01С 5/22, приоритет 2006.03.26, публикация 2007.03.10 /прототип/.

3. Патент ES2278782, МПК E02D 31/00, В32В 5/18, приоритет 2001.08.22, публикация 2007.08.16.

1. Дренажный геокомпозит, содержащий с возможностью скручивания его в рулон как минимум один слой геоткани, скрепленной с как минимум одной геотехнической решеткой, ячейки которой образованы из стренг, выполненных взаимно пересекающимися, отличающийся тем, что слой геоткани скреплен с геотехнической решеткой только в местах пересечения ее стренг, снабженных утолщениями с выпуклой криволинейной поверхностью.

2. Геокомпозит по п.1, отличающийся тем, что стренги геотехнической решетки выполнены из полиолефинового материала, включающего в себя светостабилизаторы, в качестве которого применен технический углерод.

3. Геокомпозит по п.1, отличающийся тем, что конфигурация ячеек геотехнической решетки образована дугообразными линиями поверхностей стренг и сопряжениями этих линий с образованием в их границах или квадратов, или/и треугольников, или/и удлиненных овалов, или/и других геометрических фигур.

4. Геокомпозит по п.1, отличающийся тем, что применено более одного слоя геоткани, при этом слои геоткани скреплены с одной или более одной геотехническими решетками.

5. Геокомпозит по п.4, отличающийся тем, что в дренажном геокомпозите геотехнические решетки расположены друг на друге непосредственно или через скрепленный с ними слой геоткани.

6. Геокомпозит по п.4 или 5, отличающийся тем, что применены разные по конструкции геотехнические решетки в любой комбинации п.3.

7. Строительный элемент, состоящий из опорной поверхности и уложенного на нее дренажного геокомпозита, отличающийся тем, что применен дренажный геокомпозит, выполненный по любому из пп.1-6.