Тканый и нетканый геотекстиль: понимание ключевых различий

Введение
Правильный выбор геотекстиля может как способствовать успеху, так и навредить любому проекту в области гражданского строительства или охраны окружающей среды. Независимо от того, строите ли вы дорогу, стабилизируете склон или проектируете дренажную систему, выбранный вами материал определяет его долгосрочную эффективность. На рынке доминируют два основных класса: тканые и нетканые геотекстили. Хотя на первый взгляд они могут показаться похожими, процессы их производства, физические свойства и функциональные возможности значительно различаются. В этой статье подробно рассматриваются эти различия, чтобы помочь вам принять взвешенное решение. В ходе изучения мы узнаем о роли геосинтетического волокна в каждом типе, об особых преимуществах нетканых фильтрующих материалов для дренажа и фильтрации, а также о специализированном использовании непроницаемого геотекстиля в проектах по устройству резервуаров. Читайте дальше, чтобы понять, какой геотекстиль подходит для вашего будущего проекта.

Что такое геотекстиль? Краткий обзор.
Геотекстиль — это проницаемая ткань, используемая в контакте с грунтом, горными породами или различными геотехническими материалами. Он выполняет одну или несколько из пяти ключевых функций: разделение, фильтрация, дренаж, армирование и защита. Необработанная ткань обычно представляет собой полипропилен или полиэстер, экструдированный в геосинтетическое волокно, которое затем вплетается или иглопробивается в ткань. Сочетание этих волокон — будь то в виде обычной сетки (тканый материал) или в виде хаотичного, войлокоподобного мата (нетканый материал) — создает два замечательных типа продуктов. Понимание этого важного различия — первый шаг к идеальной спецификации. Оба типа материалов могут быть разработаны для работы с высокой мощностью или высоким расходом, однако их проводимость под нагрузкой и при контакте с водой значительно различается. Для фильтрационных применений часто выбирают нетканые фильтрующие материалы благодаря их трехмерной пористой структуре. В то же время, когда требуется полная защита от жидкости, может быть использован непроницаемый геотекстильный материал (обычно композит с мембранным слоем). Однако популярные тканые и нетканые материалы являются проницаемыми. Давайте рассмотрим каждый вид подробно.

Тканые геотекстильные материалы: структура и производство
Тканые геотекстили изготавливаются путем переплетения двух нитей — основы (продольной) и утка (поперечной) — по обычному рисунку, аналогичному обычному ткачеству. Сами нити изготавливаются из непрерывных волокон геосинтетического волокна, часто в виде поперечных пленок или моноволокон. Поперечные нити плоские и лентообразные, образуя ткань с высокой прочностью на разрыв, но с очень низкой проницаемостью. Моноволоконные нити имеют сферическую форму и оставляют небольшие зазоры между нитями, что обеспечивает дополнительный поток воды. Технология плетения создает стабильный, малорастяжимый материал с прекрасными отверстиями (порами) одинакового размера. Благодаря тому, что волокна выровнены и плотно упакованы, тканые геотекстили превосходно справляются с разделением и армированием. Они обладают высоким модулем упругости, что означает, что они выдерживают деформацию под нагрузкой. Однако их фильтрующие свойства в целом ограничены, за исключением случаев использования моноволоконных материалов. Во многих областях применения, например, между основанием и комбинированным основанием в дорогах, тканое полотно предотвращает смешивание, обеспечивая при этом некоторое прохождение воды. В отличие от нетканого фильтрующего полотна, которое имеет хаотичную матрицу волокон, тканые геотекстили имеют плоскую, чистую поверхность. В настоящее время их обычно не используют в качестве водонепроницаемого геотекстиля до тех пор, пока они не будут покрыты или ламинированы, поскольку их плетеная форма по своей природе пропускает воду через зазоры.

Нетканые геотекстильные материалы: структура и производство.
Нетканые геотекстили изготавливаются путем соединения геосинтетических волокон механическим, термическим или химическим способом, за исключением ткачества или вязания. Наиболее распространенный метод — иглопрокалывание: иглы с зазубринами проталкивают волокна через полотно, переплетая их в войлокоподобную ткань. Это создает случайную трехмерную форму с высокой пористостью и ворсистой поверхностью. Нетканые материалы обычно толще и более сжимаемы, чем тканые. Они обеспечивают отличную фильтрацию и дренаж благодаря извилистым порам, которые захватывают частицы почвы, позволяя при этом воде проходить. По этой причине нетканые фильтрующие материалы широко используются в дренажных траншеях, для борьбы с эрозией и в круглых перфорированных трубах. Нетканые материалы также обеспечивают точную защиту (амортизацию) геомембран от проколов. Однако их прочность на разрыв ниже, чем у тканых аналогов, хотя существуют высокопрочные иглопробивные изделия. В отличие от тканых материалов, нетканые материалы изотропны — то есть обладают одинаковыми свойствами во всех направлениях. Они проницаемы по форме и не проявляют свойств непроницаемого геотекстиля, пока не будут смешаны с пленкой или покрытием. В тех случаях, когда крайне важно, чтобы вода текла по течению, и необходимо удерживать грунт, нетканые геотекстильные материалы часто являются наиболее эффективным решением.

Ключевое различие 1: Механическая прочность и удлинение
Наиболее часто отмечаемое различие между ткаными и неткаными геотекстилями заключается в их прочности и эластичности. Тканые геотекстили, в частности, изготовленные из геосинтетического волокна, полученного методом щелевой пленки, демонстрируют высокую прочность на разрыв при малом удлинении (обычно от 10% до 25% при разрыве). Это делает их идеальными для армирующих функций, таких как стабилизация крутых склонов, укрепление защитных стен или укрепление уязвимых грунтов. Под нагрузкой они практически не растягиваются, поэтому могут быстро увеличивать натяжение. Нетканые геотекстили, напротив, обладают меньшей прочностью на разрыв, но значительно большей эластичностью — часто превышающей 50%, а иногда достигающей 100% до разрыва. Эта гибкость позволяет им адаптироваться к неровным поверхностям и выдерживать локальные напряжения, не разрываясь. Для таких целей, как обмотка водосточной трубы или облицовка каменистой траншеи, такая эластичность полезна. Однако для несущего армирования обычно требуется тканое полотно. Стоит отметить, что ни один из распространенных видов не предназначен для использования в качестве водонепроницаемого геотекстиля; оба допускают прохождение воды. Если необходим непроницаемый барьер, следует отдельно использовать геомембрану или покрывающий геотекстиль.

Ключевое различие 2: Фильтрация и проницаемость
Фильтрация — это та область, где нетканые фильтрующие материалы действительно проявляют себя наилучшим образом. Случайная волокнистая матрица иглопробивного нетканого материала создает сообщество мелких, взаимосвязанных пустот, которые удерживают мелкие частицы почвы, позволяя воде свободно перемещаться. Это свойство количественно оценивается с помощью видимого размера отверстия (AOS) и скорости всплывания воды. Нетканые материалы обычно имеют значения AOS в диапазоне от 0,15 до 0,30 мм, что делает их хорошими для предотвращения протечки (потери почвы) в дренажных системах. Тканые геотекстили, особенно щелевые пленочные материалы, имеют множество крупных и более равномерных отверстий. Вода легко течет, однако частицы высокой плотности тоже. В результате тканые материалы плохо фильтруют песчаные или илистые грунты. Монофиламентные тканые геотекстили обеспечивают более высокую фильтрацию, чем пленочные материалы, но все же не обладают такими же функциями удержания, как качественный нетканый фильтрующий материал. Для задач, требующих как усиления, так и фильтрации — например, для дороги на мягком, влажном основании — инженеры иногда прикрепляют тканый геотекстиль для усиления и нетканый слой для фильтрации. В отличие от этого, непроницаемая геотекстильная ткань (например, геотекстиль, покрытый резиной или ламинированный пленкой) не пропускает воду и используется для каналов, прудов или покрытия свалок. Этот продукт представляет собой отдельную категорию, а не просто модный тканый или нетканый материал.

Ключевое отличие 3: текстура поверхности и взаимодействие с почвой.
Текстура поверхности геотекстиля влияет на его взаимодействие с окружающей почвой или заполнителями. Тканые геотекстили имеют гладкую, скользкую поверхность благодаря тому, что нити геосинтетических волокон плотно упакованы и плоские. Такая поверхность с низким коэффициентом трения может быть недостатком на склонах, где почва может также скользить по ткани. Однако она позволяет удобно укладывать смесь, не создавая при этом негативного воздействия на ткань. Нетканые геотекстили имеют волокнистую, ворсистую поверхность, которая создает высокое трение с почвой и зернистыми материалами. Это делает их превосходными для стабилизации склонов и создания противоэрозионных покрытий. Чрезмерное трение дополнительно помогает, когда геотекстиль используется в качестве подушки под непроницаемым геотекстильным материалом или геомембраной, предотвращая скольжение. Для разделения под дорожное полотно часто хорошо работает тканый геотекстиль, поскольку он предотвращает вдавливание смеси в основание, позволяя воде отводиться в стороны. Но на склоне обычно предпочтительнее использовать нетканый материал с большим трением. Кроме того, нетканый фильтрующий материал часто используется вокруг дренажных отверстий, поскольку его ворсистая поверхность препятствует засорению и обеспечивает плотный контакт с грунтом.

Руководство по применению: Когда использовать тканые геотекстили
Тканые геотекстильные материалы являются предпочтительным вариантом, когда основная потребность заключается в армировании или разделении под чрезмерными нагрузками. Типичные области применения включают:
Строительство дорог на неустойчивых грунтах: Тканый материал отделяет комбинированное основание от подверженного деформациям грунта, распределяя колесные массы и предотвращая образование колеи. В данном случае геосинтетическое волокно обладает электрическим сопротивлением растяжению, которое препятствует деформации.
Сохранение перегородок и крутых склонов: Тканые геотекстильные материалы служат армирующими слоями внутри обычно стабилизированных земляных стен. Они располагаются горизонтально между слоями грунта, чтобы выдерживать боковое давление грунта.
Разделение балласта на железной дороге:Тканый балласт предотвращает проседание в грунт, обеспечивая при этом отвод воды.
Укрепление асфальтированных поверхностей: На парковках или промышленных площадках тканый геотекстиль позволяет уменьшить требуемую толщину смеси.
В этих случаях тканые материалы больше не используются для качественной фильтрации. Если вода состоит из ила или глины, необходимо разместить отдельный нетканый фильтрующий материал со стороны, противоположной потоку. Кроме того, тканые геотекстили больше не являются непроницаемым геотекстильным материалом; они больше не удерживают воду. Для удержания жидкости следует добавить геомембрану или покрытый тканый материал.

Руководство по применению: Когда использовать нетканые геотекстили
Нетканые геотекстильные материалы превосходно подходят для фильтрации, дренажа и обеспечения безопасности. Используйте их в следующих случаях:
Дренажные траншеи и французские дренажные каналы: Обмотайте перфорированную трубу нетканым фильтрующим материалом, чтобы предотвратить проникновение грунта, но при этом обеспечить свободный доступ воды. Трехмерная форма геосинтетической волокнистой матрицы задерживает мелкие частицы и предотвращает быстрое засорение.
Меры по борьбе с эрозией на склонах: Нетканый материал можно размещать под каменной насыпью или растительным покрытием, чтобы предотвратить эрозию почвы, обеспечивая при этом отвод воды.
Геомембранная защита: При укладке непроницаемого геотекстиля или полиэтиленовой пленки высокой плотности (HDPE) под ним располагается толстый нетканый слой, защищающий от проколов острыми камнями. Нетканый материал поглощает и распределяет нагрузки.
Асфальтовое покрытие (промежуточный слой дорожного полотна): Нетканые геотекстильные материалы, пропитанные асфальтом, действуют как влагозащитный барьер и замедлитель образования трещин, несмотря на то, что это специализированное применение.
Подземные дренажные полотна: Нетканые материалы собирают и отводят воду вдоль своей плоскости благодаря своей способности следовать за потоком в плоскости.
Следует помнить, что обычные нетканые геотекстили являются проницаемыми. Они больше не могут заменить непроницаемый геотекстильный материал, когда требуется нулевая утечка. Однако для фильтрации и дренажа нетканый фильтрующий материал обычно является стандартом на предприятиях.

Особый случай: непроницаемое геотекстильное полотно
Хотя тканые и нетканые геотекстили являются проницаемыми материалами, для некоторых задач требуется барьер, сочетающий в себе энергетические свойства геотекстиля с гидроизоляционными свойствами мембраны. Это достигается путем ламинирования геомембраны (например, полиэтилена) на тканое или нетканое полотно или путем нанесения на материал полимерного покрытия. В результате получается непроницаемое геотекстильное полотно, предотвращающее проникновение любых жидкостей и паров. К распространенным функциям относятся облицовка ирригационных каналов, маскировка опасных отходов и создание плавающих покрытий для прудов-отстойников. Подложка из материала обеспечивает устойчивость к проколам и трению, а мембрана — непроницаемость. При выборе непроницаемого геотекстильного полотна крайне важно понимать, что его основа может быть как тканой (для обеспечения высокой прочности на разрыв), так и нетканой (для амортизации и эластичности). В отличие от этого, нетканый фильтрующий материал является преднамеренно проницаемым. Поэтому ни в коем случае не следует путать эти два понятия. Термин «геосинтетическое волокно» применяется ко всем сырым веществам, используемым во всех этих изделиях, независимо от того, являются ли они ткаными, неткаными или композитными.

Как выбрать между тканым и нетканым материалом
Для выбора подходящего геотекстиля необходимо ответить на три вопроса. Во-первых, является ли армирование наиболее важной функцией? Если вам нужно снять напряжение или распределить массы по уязвимому грунту, обычно лучше всего подходит тканый геотекстиль. Во-вторых, является ли фильтрация или дренаж основной необходимостью? Если вам нужно удерживать частицы грунта при прохождении воды, выберите нетканый фильтрующий материал. В-третьих, требуется ли вам полноценный жидкостной барьер? Если да, то ни модные тканые, ни нетканые материалы не подойдут; вам нужен непроницаемый геотекстиль или отдельная геомембрана. Во многих реальных проектах инженеры используют оба типа в комбинации: тканый геотекстиль для армирования, нетканый фильтрующий материал для дренажа и непроницаемый геотекстильный материал только там, где требуется герметичность. Тип и качество геосинтетического волокна также имеют значение — полиэстер прочен, но склонен к гидролизу в средах с высоким pH, в то время как полипропилен химически устойчив, но обладает низкой ползучестью. Всегда консультируйтесь с производителем, используя технические характеристики и особенности проектирования, специфичные для конкретного объекта.

Распространенные ошибки, которых следует избегать
Одна из распространенных ошибок — использование тканого геотекстиля из щелевой пленки в дренажной траншее, предполагая, что он будет фильтровать мелкие частицы. Это не так. Большие отверстия позволяют проходить песку и илу, что приводит к засорению труб и проседанию грунта. Другая ошибка — использование легкого нетканого геотекстиля для армирования под подъездной дорогой. Этот материал будет растягиваться и рваться из-за слишком низкой прочности на разрыв. Ошибка в 0,33 — это предположение, что все геотекстили непроницаемы. За исключением непроницаемых геотекстильных материалов, любой предпочтительный геотекстиль пропускает воду. Для облицовки прудов или покрытия полигонов твердых бытовых отходов необходимо использовать геомембрану или композитный материал. Кроме того, ни в коем случае нельзя заменять нетканый материал тканым армирующим слоем, за исключением случаев перерасчета несущей способности. Ориентация геосинтетических волокон имеет значение — тканые материалы имеют избыточную ориентацию в направлении, перпендикулярном плоскости полотна, в то время как нетканые материалы имеют среднюю ориентацию во всех направлениях. Понимание этих различий предотвращает дорогостоящие отказы.

Заключение
Тканые и нетканые геотекстили выполняют различные, но взаимодополняющие функции в гражданском и природоохранном строительстве. Тканые геотекстили, изготовленные из ориентированных геосинтетических волокон, обладают высокой прочностью на разрыв и низким удлинением, что делает их оптимальными для армирования и разделения. Нетканые геотекстили, производимые методом иглопрокалывания или склеивания волокон, обеспечивают тончайшую фильтрацию и дренаж, при этом нетканые фильтрующие ткани обычно используются для дренажных систем и борьбы с эрозией. Ни один из этих распространенных видов не является водонепроницаемым; для этого необходима непроницаемая геотекстильная ткань, сочетающая в себе материал и мембранный слой. Понимая ключевые различия в прочности, проницаемости, текстуре грунта и пригодности для инженерных коммуникаций, вы можете выбрать подходящий продукт для дорог, склонов, дренажных систем или проектов по ограждению. Всегда подбирайте геотекстиль в соответствии с требованиями к грунту и нагрузкам. В случае сомнений обратитесь за консультацией к инженеру-геотехнику. Обладая этими знаниями, вы сможете сделать уверенный и экономически выгодный выбор для вашего последующего проекта.

Связаться с нами

Название компании: Шаньдунская компания новых материалов Chuangwei, LTD.

Контактное лицо :Джейден Сильван

Контактный номер:+86 19305485668

Ватсап:+86 19305485668

Корпоративная электронная почта: cggeosynthetics@gmail.com

Адрес предприятия:Парк предпринимательства, район Даюэ, город Тайань.

                                Провинция Шаньдун