Применение синтетических полимерных материалов в качестве противофильтрационных элементов в гидротехническом строительстве началось еще в первой половине прошлого века. Первоначально это были «тонкие» толщиной 0,1-0,5 мм полиэтиленовые и поливинилхлоридные пленки. Рекомендации по проектированию пленочных противофильтрационных элементов гидротехнических сооружений приведены в «Инструкции по проектированию и строительству противофильтрационных устройств из полиэтиленовой пленки для искусственных водоемов» СН 551-82 Госстроя СССР, используемой проектировщиками более 20 лет.

геомембрана Современные полимерные материалы обладают рядом существенных преимуществ перед другими противофильтрационными материалами, в том числе перед «тонкими» полиэтиленовыми пленками образца 80-х годов прошлого века. Они воспринимают значительные растягивающие напряжения, сохраняют прочность даже при больших деформациях, однородны по своему качеству, долговечны, технологичны и эффективны для применения в строительстве. Частично происшедшие изменения в области изготовления рулонных материалов учтены в «Рекомендациях по проектированию и строительству противофильтрационных устройств из полимерных рулонных материалов».

Как правило, все эти листовые материалы и конструкции из них, предназначенные для устройства противофильтрационных элементов различных сооружений, называют «геомембраны». Наиболее распространены геомембраны из полиэтилена (ПЭ) и поливинилхлорида (ПВХ).

Геомембраны могут быть армированными и неармированными. Армирующий материал может быть из тканого и нетканого геотекстиля, стекловолокна и других материалов. Изготавливают и перевозят геомембраны обычно в рулонах шириной от 1,4 до 2,5 м. Толщина геомембран колеблется, как правило, в диапазоне от 1,0 до 4 мм.

геомембрана в ландшафтном дизайне В настоящее время, как правило, водонепроницаемые мембраны входят в состав геокомпозитной конструкции гидротехнического сооружения, в которой водонепроницаемый элемент используется в сочетании с защитными прокладками, повышающими устойчивость конструкции против механических повреждений.

В качестве защитных прокладок используются рубероид, различные рулонные пластмассовые материалы, поролон, резина, стеклоткани и стеклосетки, а также тканые и нетканые геотекстили.

Геомембраны применяются при строительстве как земляных, так и бетонных плотин, а также при их ремонте. В бетонных плотинах геомембраны наклеиваются на верховую грань плотин, обеспечивая водонепроницаемость сооружения. В грунтовых плотинах из них выполняются диафрагмы или экраны.

Конструкции противофильтрационных элементов грунтовых сооружений с применением геомембраны весьма требовательны к гранулометрическому составу грунтов переходных зон между геомембраной и материалом упорных призм.

Повреждаемость полимерных полотнищ частицами грунта зависит от размеров и геометрической формы частиц грунта. Повреждения пленки частицами грунта снижается при уменьшении крупности частиц грунта и при использовании грунтов с частицами округлой формы. Поэтому на практике наиболее часто переходные зоны выполняются из песка.

Экспериментальные исследования повреждаемости мембран

Исследование повреждаемости пленочного элемента частицами грунта защитных слоев достаточно просто. Необходимо исследуемый образец помесить в грунт, приложить к поверхности грунта заданную нагрузку, затем вынуть исследуемый образец из грунта и осмотреть его на предмет наличия сквозных повреждений.

В случае если повреждения не обнаружены, эксперимент повторяется при большем значении приложенной нагрузки вплоть до достижения нагрузки, после приложения которой фиксируется сквозной прокол. Последнее максимальное значение нагрузки, при которой образец не был проколот, является допустимой нагрузкой при прокалывании пленочного элемента частицами грунта защитного слоя.

Именно таким образом были выполнены экспериментальные исследования устойчивости полиэтиленовых пленок к прокалыванию частицами грунта защитных слоев, проводившиеся в 50-80-е годы прошлого века и лежащие в основе используемых нормативных документов, регламентирующих применение пленочных противофильтрационных элементов гидротехнических сооружений, в первую очередь СН 551-82.

Описанная методика исследования повреждаемости пленок (геомембран) имеет три существенных недостатка:

Для получения одного экспериментального значения величины нагрузки, при которой происходит прокалывание пленки, необходимо провести серию опытов.
Результат серии опытов является непрямым определением значения величины разрушающей нагрузки.
Понятие «прокол пленки» в подобных экспериментах является неоднозначным и требует доопределения.

Это может быть:

визуально обнаруживаемый прокол;
прокол, определяемый при помощи физических методов исследования образца после освобождения его от действия нагрузки;
прокол, определяемый только при приложении к пленке нагрузки, и т. д.

С целью исследования повреждаемости современных геомембран из толстых полиэтиленовых пленок было выполнено исследование повреждаемости геомембраны частицами грунта защитных слоев, отсыпанных из различных грунтов, под действием статической нагрузки, прикладываемой к поверхности грунта защитного слоя.

Лагуна из геомембраны, гидроизоляция Была поставлена задача экспериментально проверить обоснованность требований п. 2.5 СН 551-82, накладывающих существенные ограничения при проектировании защитных слоев и противофильтрационных элементов применительно к конструкциям противофильтрационных элементов с современными мембранами: «Для создания грунтовых слоев (подстилающего и защитного) следует, как правило, применять песчаные грунты с частицами максимальной крупности до 5 мм.

Применение дробленых и естественных грунтов с крупнозернистыми частицами неокатанной формы не допускается», а также определить численные значения предельной нагрузки, которые способна выдержать исследуемая геомембрана для различных фракций грунта защитных слоев.

При подготовке эксперимента ставилась задача избежать тех недостатков, которые имели место при проведении подобных испытаний в прошлом.

Эксперимент проводился в два этапа: предварительный, в ходе которого конструировались и опробовались составные элементы и параметры экспериментальной установки, и основной этап, собственно эксперимент, состоящий из 18 серий испытаний опытных образцов.

Перед проектируемым экспериментом ставились следующие задачи:

Получение численного значения нагрузки, при которой происходит прокол геомембраны частицами защитных слоев грунта (в результате каждого испытания).
Фиксация прокола геомембраны в момент времени, когда испытываемый образец находится под воздействием разрушающей нагрузки (в режиме реального времени).
Инструментальная фиксация момента прокола геомембраны.

гидроизоляция крыши с помощью геомембраны Успешному проведению эксперимента способствовало использование в опытной установке индикатора нарушения герметичности геомембраны — электрогафанического индикатора прокола геомембраны. Работа индикатора основана на принципе гальванического элемента.

С обеих сторон геомембраны располагаются положительный (медный) и отрицательный (алюминиевый) электроды. Электронепроницаемая геомембрана из полиэтилена помещена в слабощелочную среду, являющуюся электролитом с рН = 9,0.

При приложении к геомембране разрушающей нагрузки происходит прокол геомембраны, в результате которого гальванический элемент начинает вырабатывать электрический ток напряжением 0,67 В, фиксирующийся вольтметром.

Конструкция электрогальванического индикатора прокола геомембраны оказалась настолько удачной, что позволила провести все запланированные испытания без единого отказа индикатора. В лаборатории сопротивления материалов ГОУ СПбГПУ. Основным элементом установки является пресс, развивающий нагрузку до 100 тс.

пруд в ландшафтном дизайне с использованием геомембраны Испытываемый образец собирался в стальном цилиндре диаметром 320 мм и высотой 250 мм. Для проведения каждого испытания использовался новый образец геомембраны и новая порция щебня.

В исследовании использовались импортные высококачественные геомембраны различной толщины, изготовленные из полиэтилена высокой давления (ПВД). Геомембраны испытывались без защитных прокладок и с защитными прокладками из дорнита. В качестве защитных слоев использовались две фракции гранитного щебня, изготовленного по ГОСТ 12536-79:

« щебень фр. 5-20 мм;
« щебень фр. 20-40 мм.

Всего было произведено 18 серий испытаний по 5 испытаний в каждой серии, всего 90 испытаний прорыва геомембраны в результате ее прокола частицами защитных слоев грунта. Испытания производились в изотермических условиях при температуре воздуха в лаборатории +23 °С (±1 °С).

Сводная ведомость проведенных экспериментов представлена в таблице. Испытания проводились в следующей последовательности:

На приставном столике собирается образец для испытаний.
Образец в сборе перемещается под пресс.
Производится ступенчатое нагружение образца.
Фиксируется момент прокола геомембраны.
Образец выдвигается из-под пресса. Извлекается и осматривается геомембрана, фиксируется прокол.
На геомембрану наносится маркировка проведенного испытания с указанием информации о толщине геомембраны, наличии и толщине защитных прокладок из дорнита, крупности частиц грунта обсыпки и величине нагрузки, при которой произошел прокол.

Ступень нагружения в каждом испытании составляет 5-10 % от нагрузки прорыва. После увеличения нагрузки на ступень образец удерживается в течение 5 минут под постоянной нагрузкой, корректируемой в автоматическом или ручном режиме Таблица 1. Сводная ведомость проведенных экспериментов

Торговый дом МЕАПЛАСТ

Гарантия соответствия
и качества продукции

Особые предложения
при оптовом заказе

Быстрая доставка
удобным транспортом

Внимательный подход
к ключевым клиентам