0 SADRŽAJ

0 SADRŽAJ 1

1 GEOSINTETICI U GEOTEHNICI..........................................................................................................................................21.1 Uvod 21.2 Vrste geosintetika i njihova proizvodnja....................................................................................................................2

1.2.1 Vrste geosintetika..................................................................................................................................................21.2.2 Osnovni materijali..................................................................................................................................................31.2.3 Proizvodnja vlakana i pređe..................................................................................................................................5

1.2.3.1 Način proizvodnje 51.2.3.2 Oblici vlakana i pređe 5

1.2.4 Proizvodnja netkanih tekstila.................................................................................................................................61.2.4.1 Općenito 61.2.4.2 Proizvodnja od kratkih vlakana 61.2.4.3 Proizvodnja netkanih tekstila od filamentnih vlakana (spun—bonded postupak) 7

1.2.5 Proizvodnja tkanih tekstila.....................................................................................................................................81.2.5.1 Općenito 81.2.5.2 Građa tkanih tekstila - vezovi 91.2.5.3 Građa i svojstva tkanih geotekstila 10

1.2.6 Pleteni tekstili......................................................................................................................................................101.2.7 Geomreže...........................................................................................................................................................10

1.2.7.1 Proizvodnja polimernih mreža tipa Netlon (ANALIT) 111.2.7.2 Proizvodnja polimernih mreža tipa Tensar 121.2.7.3 Poliesterske mreže za armiranje asfalta i tla 13

1.2.8 Geomembrane....................................................................................................................................................141.2.9 Geokompoziti......................................................................................................................................................14

1.2.9.1 Geokompoziti od geomreže i geotekstila 141.2.9.2 Geokompoziti od geotekstila i geomembrane 141.2.9.3 Geokompozlti od geomembrane i geomreže 151.2.9.4 Ostali geosintetici i geokompoziti 15

1.2.10 Spajanje..............................................................................................................................................................151.2.10.1 Općenito o spojevima 151.2.10.2 Sustavi spajanja 15

1.2.11 Postupci s otpadnim materijalom.........................................................................................................................171.3 Svojstva geosintetika.................................................................................................................................................18

1.3.1 Svojstva geosintetika...........................................................................................................................................181.3.2 Ispitivanja svojstava geotekstila.........................................................................................................................18

1.3.2.1 Uzimanje uzoraka i njihovo kondicioniranje 181.3.2.2 Fizička svojstva 191.3.2.3 Mehanička svojstva 191.3.2.4 Hidraulična svojstva 261.3.2.5 Svojstva otpornosti prema okolišu 30

1.4 Djelovanje geosintetika u građevinama...................................................................................................................311.4.1 Razdvajanje........................................................................................................................................................311.4.2 Armiranje.............................................................................................................................................................33

1.4.2.1 Općenito 331.4.2.2 Mehanizmi membranskog armiranja 33

1.4.3 Filtriranje.............................................................................................................................................................351.4.3.1 Mehanizam filtriranja 351.4.3.2 Vodopropusnost 361.4.3.3 Zadržavanje čestica tla i dugotrajno djelovanje filtara 36

1.4.4 Dreniranje............................................................................................................................................................371.4.5 Brtvljenje.............................................................................................................................................................38

1.5 Refrence......................................................................................................................................................................38

1

1 GEOSINTETICI U GEOTEHNICI

1.1 UVOD

Proizvodi od sintetičnih materijala, namijenjeni uporabi u zemljanim građevinama (i općenito u graditeljstvu) pojavili su se u većoj mjeri prije četrdesetak godina i otada se njihova primjena brzo širi.

Geosintetici se rabe u svim područjima graditeljstva, kao što su prometnice, hidrotehničke građevine, podzemne građevine, mostovi, zgradarstvo, športski objekti, objekti zaštite okoliša, a velika im je uporaba i u poljoprivredi i šumarstvu.

Budući da su prvi značajniji proizvodi takve vrste bili sintetični tekstili, a da je njihova primjena najviše bila povezana sa zemljanim građevinama (prometnice, hidrotehnika), svi slični proizvodi isprva su nazivani geotekstilima. Kako je, međutim, ubrzo ušao u primjenu i znatan dio proizvoda koji se nikako ne bi mogli svrstati u tekstile (npr. mreže, folije, kompoziti), uveden je općenitiji naziv "geosintetici".

Danas, međutim, ni taj naziv nije najprikladniji, jer njegov prefiks "geo" označava, vezu sa zemljom, a sintetični se materijali uvelike primjenjuju u građevinama koje su sasvim "izašle iz zemlje" (zgrade, mostovi i sl.).

Ipak, za sada je to naziv koji se najopćenitije i najčešće rabi za, niz industrijskih proizvoda od umjetnih materijala što se, upotrebljavaju u raznim područjima graditeljstva.

Geosintetici se proizvode u obliku folije (membrane), što je povoljno za mnoga tehnička rješena jer:

brzo se postavljaju,

zamjenjuju prirodne materijale,

daju bolja, i sigurnija, projektna rješenja,

imaju jaku podršku proizvođača.

1.2 VRSTE GEOSINTETIKA I NJIHOVA PROIZVODNJA

1.2.1 Vrste geosintetika

Prema građi i funkciji, geosintetici se mogu podijeliti na:

geotekstile,

Geotekstili se sastoje od posebno složenih i učvršćenih vlakana, tako da najčešće imaju izgled i građu neke vrste "flica". U tlu, odnosno građevinama, obavljaju više funkcija kao što su: razdvajanje, armiranje, filtriranje i dreniranje.

geomreže,

Geomreže su geosintetici otvorene grade kod kojih su otvori mnogo veći od dimenzija materijala. Glavna im je svrha armiranje, a u nekim slučajevima mogu služiti i za razdvajanje materijala,

geomembrane

Geomembrane su nepropusne folije, a služe za brtvljenje-sprečavaju prolaz vode ili plinova.

2

geokompozite

Geokompoziti su složeni materijali koji se sastoje od geotekstila i geomreža ili od geomembrana i geomreža, ili kombinacija tih materijala, s drugim materijalima, a služe za prije spomenute funkcije i njihove kombinacije.

Geosintetike proizvode tekstilna industrija i industrija plastičnih proizvoda.

Sirovine za proizvodnju geosintetika su raznovrsni polimerni materijali. Za neke se vrste geosintetika (geotekstili) moraju najprije od polimera proizvesti vlakna, dok se druge vrste mogu proizvoditi izravno od polimera.

1.2.2 Osnovni materijali

Kao osnovni materijali - sirovine za proizvodnju geosintetika upotrebljavaju se polimerni materijali, čiji je glavni izvor petrokemijska industrija. Ti su materijali sastavljeni od vrlo velikih molekula (makromolekula) koje se pak sastoje od brojnih malih jedinica, sličnog oblika, takozvanih monomera. Da bi se monomeri mogli povezati u makromolekule te tako stvoriti polimere, moraju proći kroz proces polimerizacije. Taj je proces (povezivanje) shematski prikazan na slika 0.1.

slika 0.1 Povezivanje polietilenskih monomera u makromolekulu (polimerizacija)

Polimeri, kao sirovina, imaju oblik praha ili zrnaca, a proizvode ih posebne kemijske industrije. Postoje tri glavne skupine polimernih materijala: termoplastici, termosetici i elastomeri. Njihova svojstva ovise o njihovoj građi, ali zajedničko im je svojstvo osjetljivost prema temperaturi. Zagrijavanje omogućuje njihovo oblikovanje ili posebno strukturiranje.

Glavne vrste polimernih materijala od kojih se proizvode geosintetici jesu: poliamid, poliester, polietilen, polipropilen i polivinilklorid. Postoje i druge vrste polimernih materijala, ali je njihova primjena u graditeljstvu vrlo mala. pa se ovdje o njima neće govoriti.

Svi navedeni polimerni materijali pripadaju skupini termoplastika. Osnovna tehnička svojstva najčešće upotrebljavanih polimera predočena su u tablica 0.2.

3

tablica 0.2 Osnovna tehnička svojstva najčešće upotrebljavanih polimera

Osnovna tehnička svojstva Poliester(PES)

Poliamid(PA)

Polietilen(PE)

Polipropilen(PP)

Gustoća (g/cm3 ) 1,36-1,38 1,14 0,95-0,96 0,90-0,92

Temperatura taljenja (°C) 256 218/258 130 165

Prirast vlažnosti

- kod 21° C i 65% rel. vlažnosti zraka (%) 0,2-0,5 3,5-4,5 0,0 0,0

- kod 24° C i 95% rel, vlažnosti zraka (%) 0,8-1,0 6,0-9,0 0,0 0,0

Čvrstoća na kidanje pojedinačnih vlakana

— kod normalne klime (daN/mm2) 35-90 45-70 32-65 35-90

- kod vlažnih vlakana u % od normirane vrijednosti (%)

95-100 80-90 100 100

Rastezanje do kidanja pojedinačnih vlakana

- kod normalne klime (%) 15-40 30-80 15-30 15-30

- kod vlažnih vlakana u % od normirane vrijednosti (%)

100-105 105-125 100 100

4

Sklonost puzanju mala mala vrlo velika velika

Postojanost protiv

- razrijeđenih kiselina dobra dobra vrlo dobra vrlo dobra

- koncentriranih kiselina srednja srednja srednja srednja

- razrijeđenih lužina dobra dobra dobra vrlo dobra

- koncentriranih lužina loša srednja srednja srednja

- mikroorganizama (trulež, plijesan) vrlo dobra dobra vrlo dobra vrlo dobra

- svjetlosti dobra dobra do loša vrlo dobra do srednja

loša

1.2.3 Proizvodnja vlakana i pređe

1.2.3.1 Način proizvodnje

Vlakna, odnosno filamenti proizvode se postupkom istiskivanja, (ekstruzije) rastopljenih polimera u posebnim postrojenjima.

Sirovina (zrnca polimera — čips) najprije se zagrijava i topi u pužastom istiskivaču, a zatim vodi kroz posebne crpke koje mjere potrebnu količinu polimera te ga tlače kroz filtar i matricu s velikim brojem rupica. Istisnute niti potom se hlade zrakom ili vodom.

Vrlo sličan postupak primjenjuje se za istiskivanje traka ili folija, ali tada matrice imaju uske izdužene otvore. Trake (vrpce) mogu se istiskivali neposredno, a mogu se dobiti i naknadnim izrezivanjem iz folija.

Nakon istiskivanja filamenti i folije izlažu se procesu sušenja, i termičke stabilizacije istezanjem, čime se molekularni lanci u njima uzdužno usmjeruju i time znatno poboljšavaju mehanička svojstva proizvoda.

Konačna je faza namotavanje i pakiranje pređe u prikladne oblike za prijevoz i rukovanje.

1.2.3.2 Oblici vlakana i pređe

Oblici vlakana, i pređe mogu biti različiti. Budući da o tome ovise svojstva završnih proizvoda - geotekstila, potrebito je nešto reći barem o onim oblicima vlakana što se najčešće upotrebljavaju.

1) Filamenti

Filamenti su pojedinačne niti, proizvedene prije opisanim postupkom istiskivanja, vrlo velike, teoretski beskonačne, dužine. Oblik (presjek) najčešće im je kružni, a promjer od 0,1 do 1 mm.

2) Višefilamentna pređa

Višefilamentna pređa sastavljena je od snopića vrlo tankih filamenata. Takva se pređa proizvodi izravno postupkom istiskivanja, gdje se mnogo (oko 200) ohlađenih tankih filamenata smota zajedno. Uobičajeni je promjer jednog filamenta oko 25 m,

Zbog velike efektivne površine takve višefilamentne pređe, njezina su tehnička obrada i izvlačenje učinkoviti, pa se postižu bolja mehanička svojstva. Krutost je takve pređe pri savijanju također znatno manja nego, primjerice, kod pojedinačnog filamenta istoga promjera.

Završni proizvodi od višefilamentne pređe odlikuju se, stoga, dobrom savitljivošću.

3) Pređa od uskih traka

Trake se, kako je već rečeno, mogu proizvoditi tako da se istiskuju kroz matricu s mnogo otvora ili se mogu izrezivati i iz široke folije. I u jednom i u drugom slučaju podvrgavaju se istezanju radi poboljšanja mehaničkih svojstava.

5

Širina traka može biti od 1 do 15 mm, a debljina 20 do 80 m. Dužina im je teoretski beskonačna. Trake mogu biti pojedinačne ili ih može biti više zajedno povezanih. Postoji i postupak takozvane fibrilacije, čime se dobiva profilirana površina i posebni oblici, trakaste prede. Takva se pripremljena pređa od traka posebice upotrebljava za proizvodnju geotekstila.

Tijekom proizvodnje materijalu se mogu dodavati razne tvari radi postizanja potrebnih svojstava (antioksidansi, antistatički dodaci, biocidi i dr.).

1.2.4 Proizvodnja netkanih tekstila

1.2.4.1 Općenito

Prema definiciji netkani su tekstili dobiveni mehaničkim i/ili kemijskim i/ili termičkim sastavljanjem kontinuiranih (filament) ili diskontinuiranih (stopel) vlakana položenih u slojeve, bez primjene tkanja, pletenja ili kakve njihove kombinacije.

Postoje brojni načini proizvodnje netkanih tekstila. Svima su im zajednička četiri proizvodna koraka: priprema vlakana, izrada runa, učvršćenje runa i naknadna obrada. Znatne su razlike u procesima za svaki od tih koraka. Posebno za izradu runa - vlakana složenih u rahli sloj pripremljen za daljnju obradu - postoji više načina (mehanički, aerodinamički, hidrodinamički, kemijski). Učvršćenje runa moguće je također ostvariti na razne načine — mehanički, kemijski, termički. Shematski su razni tehnološki za izradu netkanih tekstila predočeni na slika 0.1.

slika 0.1 Tehnološki postupci proizvodnje netkanih tekstila

Postoje znatne razlike u proizvodnji netkanih tekstila s obzirom na vrstu vlakana od kojih se proizvode, tj. jesu li posrijedi kratka, tzv. stapel vlakna ili su to dugačka vlakna - filamenti.

1.2.4.2 Proizvodnja od kratkih vlakana

Kratka (stapel) vlakna proizvode se sječenjem filamenata na dužinu prikladnu za obradu u proizvodnji netkanih tekstila pomoću odgovarajućih postupaka.

Dužina je kratkih vlakana obično oko 80 mm. Linijska masa može im znatno varirati - od 0,15 do 3 texa. U proizvodnji pojedinog netkanog tekstila mogu se upotrebljavati i kratka vlakna, različitih linijskih masa.

U cjelovitom postupku proizvodnje, izrada runa čini vrlo važnu fazu, jer o načinu njegove izrade uvelike ovise svojstva konačnoga, proizvoda geotekstila. Kad je posrijedi mehanički način, runo se radi od prethodno izmiješanih vlakana pomoću tzv. grebenaljki - uređaja koji raspoređuju vlakna, čiste ih i usmjeravaju na željeni način.

Aerodinamičkim načinom pak, vlakna se odižu strujom zraka i hvataju se na sitastim bubnjevima, gdje tako nastaje runo. Značajka je toga postupka što su vlakna, u runu "slučajno" usmjerena, tj. postoji znatna izotropnost runa.

6

Hidrodinamički način u načelu je sličan aerodinamičkome, samo medij za transport vlakana nije zrak nego voda. Taj je postupak inspiriran postupkom proizvodnje papira. Učvršćenje runa, kako je već rečeno, može se obaviti mehaničkim, kemijskim ili termičkim načinom.

Mehanički se runo učvršćuje postupkom takozvanog "iglanja", to jest višestruko se probada, runo brojnim kukastim iglama pri čemu se vlakna vrlo jako zamrse i zapletu.

Shematski je taj način učvršćenja runa predočen na slika 0.2.

slika 0.2 Shematski prikaz izrade netkanih tekstila od kratkih (stapel) vlakana postupkom "iglanja"

Kemijsko učvršćivanje obavlja se pomoću vezivnih sredstava koja na mjestima preklapanja vlakana stvaraju čvrste spojeve te tako učvrste i povezu runo. Vezivnih je sredstava za tu namjenu mnogo. Često je za njihovo isparavanje i stvrdnjavanje potrebna viša temperatura, pa se vezivom obrađeno dodatno suši i grije.

Termičko se učvršćivanje sastoji u tome da se jače zagrijava runo u kojemu se obično nalaze i vlakna čija je temperatura taljenja niža. Uz zagrijavanje primjenjuje se i tlačenje, čime se postiže da se rastaljena vlakna dobro slijepe i povežu.

Postupkom izrade netkanih tekstila od kratkih vlakana proizvode se netkani tekstili površinske 100 do 1000 g/m2, odnosno debljine i do 5 mm.

1.2.4.3 Proizvodnja netkanih tekstila od filamentnih vlakana (spun—bonded postupak)

Netkani tekstil od filamentne pređe može se proizvoditi od prethodno izrađenih filamenata namotanih na. kolutove, ili od filamenata neposredno ekstrudiranih u istom postupku (slika 0.3).

slika 0.3 Shematski prikaz izrade netkanih tekstila od kontnuiranih (filamentnih) vlakana (spunbonded postupak)

7

Filamenti se u snopovima razastiru na transportnu traku i zatim dalje obrađuju. Moguće je postići kontroliranu usmjerenost vlakana, što je značajno za konačna svojstva netkanog tekstila.

Učvršćenje runa postiže se mehaničkim, kemijskim ili termičkim načinom, kao i u prijašnjem primjeru. Tim se postupkom postiže bolja kakvoća netkanoga tekstila. Površinska je masa te vrste geotekstila 100 do 500 g/m2, a debljina l do 3 mm.

1.2.5 Proizvodnja tkanih tekstila

1.2.5.1 Općenito

Tkani su tekstili načinjeni od dva ili više nizova vlakana. Postupak se tkanja sastoji u tome da se Isprepleću nizovi niti u međusobno okomitom položaju. Niz niti koji ide uzdužno (u smjeru proizvodnje) zove se osnova, a niz niti okomitih na taj smjer, potka (slika 0.4).

slika 0.4 Niti osnove i niti potke u tkanom tekstilu

Tkanje se obavlja posebnim strojevima koji mogu proizvoditi razne vrste tekstila. Niti osnove i potke u tkanom tekstilu mogu biti položene i istkane na razne načine. Način na koji su položene niti zove se vez.

1.2.5.2 Građa tkanih tekstila - vezovi

Vez uvelike određuje mehanička, i fizička svojstva tkanine. Za određene namjene upotrebljavaju se, stoga, posebni vezovi.

Niti u tkanini teku izmjenično po donjoj i gornjoj strani tkanine. Vezovi se predočuju shemama na kojima niti osnove idu u "vertikalnom" smjeru, a niti potke u "horizontalnom". Niti osnove prikazuju se tamnim četvorinicama, a niti potke bijelim. Na shematskim prikazima vez je određen najmanjom jedinicom koja se ponavlja. Na preklopima se nit provlači ili s površine na donju stranu, ili obratno (slika 0.5). Dva, uzastopna, preklopa jedne niti čine jedan preplet (ili povezivanje) kod netkanog tekstila

8

slika 0.5 Shematski prikaz veza

1.2.5.3 Građa i svojstva tkanih geotekstila

Tkani su sintetični geoteksili načelno čvršći od netkanih tekstila, pa se većinom primjenjuju onda kad je najvažnija funkcija armiranje. No, mogu se upotrebljavati i za druge namjene, jer se. njihova grada, i svojstva mogu mijenjati.

Velik utjecaj na svojstva geotekstila, uz opisane načine tkanja (vezove), ima i vrsta vlakna od kojih su načinjeni. Ako su geoteksili istkani od monofilamentnih vlakana, oni imaju dosta otvora, i pružaju ravnomjerno mali otpor protjecanju vode. Veličina otvora, određena je razmakom između monofilamenata u tkanini i njihovom debljinom. Te se veličine mogu mijenjati kako bi se prilagodile traženim zahtjevima. Monofilamentne tkanine načinjene su najčešće od polietilena ili polipropilena.

Geotekstili od višefilamentnih vlakana načinjeni su od višefilamentne pređe;koja može biti sukana ili nasukana. Takvi geotekstili imaju gušću građu i "izgled sukna". Obično se izrađuju od poliamida ili poliestera.

Geotekstili načinjeni od trakastih niti odlikuju se dobrom savitljivošću. Trakaste se niti mogu dobiti istiskivanjem kroz odgovarajuće matrice ili izrezivanjem istegnutih folija. Materijal je polietilen ili polipropilen.

Debljina tkanih geotekstila ograničena je debljinom vlakana od kojih su proizvedeni. Ako se želi imati geotekstile veće čvrstoće, može se povećati debljina niti. To, međutim, ima, ograničenje, jer se s povećanjem debljine niti smanjuje savitljivost.

1.2.6 Pleteni tekstili

Pleteni se tekstili proizvode strojnim pletenjem usporednih niti, pri čemu mjesta, dodira nisu posebno spojena.. Načini pletenja mogu biti različiti. U graditeljstvu se najviše upotrebljavaju tekstili proizvedeni tzv, Raschel-postupkom (slika 0.6). Takvi se ne mogu Iako rasplesti. Svojstva pletenih tekstila mogu se poboljšati uvođenjem dodatnih niti, što povećava, debljinu i djeluje na stabilnost. Pleteni se tekstili dvodimenzionalnim mrežama, tj. to su strukture s dosta, velikim otvorima.

9

slika 0.6 Građa pletenog tekstila izrađenog Raschel-postupkom

1.2.7 Geomreže

Kao stoje već rečeno, geomreže su plošni proizvodi koji imaju otvore znatno veće od dimenzija materijala koji ih tvore.

Postoji više načina proizvodnje mreža. Najjednostavniji je tip mreže bušena folija od polimernog materijala bez ikakve daljnje obrade ili dorade. Taj je način proizvodnje mreže danas gotovo napušten jer su pronađeni savršeniji načini.

Jedan je od načina proizvodnje zavarivanje vlakana ili traka prethodno položenih na određene razmake. Oblik otvora, može biti pravokutan ili romboidan.

Spajanje se može izvesti termičkim, kemijskim ili mehaničkim načinom.

Značajka, je tih načina, da, se pri proizvodnji ne poboljšavaju svojstva, osnovnog materijala.

Kod novijih načina, s istom površinskom masom proizvoda postižu se znatno bolja, svojstva. Ti će postupci stoga, kao i zbog svoje posebnosti, biti nešto podrobnije opisani.

1.2.7.1 Proizvodnja polimernih mreža tipa Netlon (ANALIT)

Mreže Netlon proizvode se od različitih polimernih materijala kao što su polietilen, polivinilklorid, polipropileri i ekspandirani polistiren. Primjenjuje se posebni tehnološki, postupak istiskivanja kroz matricu, tzv. "ekstruzija". Tehnologija je proizvodnje vrlo prilagodljiva, tako da se na istom postrojenju mogu lako proizvesti mreže raznih veličina i oblika, otvora, raznih debljina filamenata i raznih dimenzija. Osim u graditeljstvu, te se mreže primjenjuju i u mnogim drugim oblastima.

Mreže Netlon proizvedene ekstruzijom, obično su plošnog oblika, ali mogu biti i cjevaste. Materijali su za njihovu proizvodnju prije spomenuti polimeri, ali može se upotrijebiti i bilo koji drugi ili sintetična guma. Boja mreže može biti različita, što se postiže pigmentom koji se dodaje osnovnom materijalu.

Postupak ekstruzije mreža Netlon provodi se pomoću od dvije matrice koje se okreću u suprotnom smjeru, (slika 0.7). Niti se dobivaju dijeljenjem toka od međusekcije do međusekcije.

Međusekcija nastaje kada se pri okretanju matrica urezi na unutrašnjoj i vanjskoj matrici poklope i se istiskuje nit. Kada, se urezi pomaknu iz međusekcije, istiskuju se dvije niti (slika 0.8.a). Ako se jedna matrica zaustavi, a druga nastavi okretanjem, dobiva se mreža kao na slika 0.8 b, a ako se matrice okreću u suprotnim smjerovima, dobiva se mreža prikazana na slika 0.8 c.

10

slika 0.7 Rotirajuće matrice za proizvodnju mreža Netlon

slika 0.8 Načini izrade mreža Netlon

Na slika 0.9 prikazani su razni oblici mreža Netlon. Ako se želi imati mrežu koja je stabilna u dva, smjera, onda, je u tu svrhu pogodan kvadratičan oblik mreže (okaca). Takva se mreža dobiva okretanjem samo jedne matrice, što uzrokuje da se rnreža okreće oko valjka.

Okretni nož rasijeca mrežu, a valjci za, izvlačenje izvlače je pod kutom od 45°. Tako nastaje plošni oblik mreže s istegnutim nitima u dva smjera.

slika 0.9 Oblici mreža proizvedenih sustavom Netlon

Dvosmjerno se istezanje Izvodi u dva puta - neposredno po napuštanju ekstruzijske linije mreža se isteže pomoću valjaka koji se okreću različitim brzinama u zagrijanoj vodenoj kupki i zatim propuštanjem kroz stroj s valjcima, pomoću kojeg se istežu poprečne niti mreže. Pri tom istezanju dolazi do molekulskog usmjerenja materijala koje mu povećava mehanička svojstva.

11

1.2.7.2 Proizvodnja polimernih mreža tipa Tensar

Još bolja svojstva mreže postižu se sustavom Tensar, čiji je temelj istezanje bušenih folija. Sustav je shematski prikazana, na slika 0.10

slika 0.10 Shematski prikaz postupka proizvodnje mreža sustava Tensar

Kao osnovni materijal primjenjuju se folije od polipropilena ili polietilena visoke gustoće. Posebnim alatima buše se otvori u folijama, pri čemu oblik, veličina i raspored otvora određuju konačni tip mreže. Uz kontrolirano zagrijavanje, folije se najprije izvlače u uzdužnom, a zatim i u poprečnom smjeni. Izvlačenjem se prvobitno nepravilno usmjereni dugački lanci molekula polimera istežu i usmjeravaju prema izvlačenju, a time se uvelike poboljšavaju mehanička svojstva.

Izgled mreže Tensar vidi se iz slika 0.11.

slika 0.11 Izgled i dimenzije mreže Tensar (tip A R 1)

12

1.2.7.3 Poliesterske mreže za armiranje asfalta i tla

To je posebna vrsta mreža koja, je razvijena za potrebe armiranja asfaltnih slojeva, a upotrebljavaju se i za armiranje tla. Takve se mreže u svijetu, a i kod nas, u te svrhe rabe već dvadesetak godina.

slika 0.12 Polietilenska mreža za armiranje asfalta i tla

Sastav materijala — poliester osigurava mrežama dobra mehanička svojstva, te dovoljnu otpornost prema visokim temperaturama kakve imaju asfaltne mješavine (do 160nCj tijekom polaganja.

Mreže imaju pravokutna okca, dimenzije kojih su 20 X 20, .30 x 30 ili 40 x 40 mm. Mreže su načinjene tkanjem od kontinuiranih filamenata.

Posebno je važno da mreže imaju površinsku obradu koja omogućuje dobro sljepljivanje s asfaltom.

Mreže su obično široke do 2 metra. Poliesterska mreža za armiranje asfalta prikazana je na slika0.12.

1.2.8 Geomembrane

Geomembrane služe za postizanje nepropusnosti građevina, prije svega za tekućine. Njihova je upotreba u svijetu velika; od svih geosintetika na drugom su mjestu po brojnosti primjene.

Za njihovu se proizvodnju upotrebljavaju različite sirovine - razni polimerni materijali (PEHD, PELD, PVC), sintetična guma i kombinacije, od kojih se u industrijskim postrojenjima proizvode folije. Geomembrane se mogu proizvoditi i od bitumeniziranih netkanih ili tkanih tekstila, a tada se mogu raditi i na samom gradilištu. Folije mogu biti jednoslojne i višeslojne. Da bi im se poboljšala otpornost, mogu se kombinirati i s plošnim materijalima druge vrste.

Postoje brojni postupci za proizvodnju geomembrana.

Debljina je geomembrana različita, i to najčešće od 0.25 do 2,5 mm, ali je moguće proizvesti i one kojima je debljina 15 mm. Širina im je obično do 2 metra, ali može biti i veća.

Na slika 0.13. shematski je prikazan postupak proizvodnje geomembrane koja se sastoji od tri sloja. U tom je postupku srednja folija proizvedena prije posebno, a gornja i donja folija izrađuju se tijekom postupka i u vrućem se stanju spajaju sa srednjom folijom.

13

slika 0.13 Shematski prikaz jednog od načina proizvodnje geomembrana (troslojna geomembrana)

1.2.9 Geokompoziti

Osnovna je zamisao ideja izrade geokompozita u tome da se spoje geosintetici određenih svojstava kako hl se ostvarila, optimalna svojstva potrebna za rješenje određenoga problema.

1.2.9.1 Geokompoziti od geomreže i geotekstila

Ovi geokompoziti mogu se sastojati od jedne mreže i jednog sloja geotekstila ili mreže i dva sloja geotekstila. Takav kompozit zadržava, drenažna i filtracijska svojstva, ali mu je čvrstoća znatno povećana, tako da može obavljati i funkciju armiranja.

Spajanje mreža i tekstila obavlja se tvornički, termičkim ili kemijskim načinom.

1.2.9.2 Geokompoziti od geotekstila i geomembrane

Ovi geokompoziti sastoje se obično od geomembrane s kojom je na obje strane slijepljen geotekstil. Prednost je toga materijala, čija je osnovna namjena brtvljenje, da, mu je tako znatno povećana otpornost prema, probijanju, što nekada, može biti vrlo značajno. Isto tako, ako se u kombinaciji s folijom rabe deblji geotekstili, oni mogu služiti i kao filtri za odvod vode (u njihovoj ravnini), te tako spriječiti da geomembrana bude u stalnom dodiru s vodom.

Povećano je također međupovršinsko trenje, tj. trenje s tlom s kojim je geokompozit u dodiru, što također može biti važno.

1.2.9.3 Geokompozlti od geomembrane i geomreže

Ova kombinacija služi također za, ostvarivanje propusnosti, ali ujedno može obavljati i funkciju armiranja. I ovdje je povećano trenje površine geokompozita s okolnim medijem.

1.2.9.4 Ostali geosintetici i geokompoziti

Danas se za određene svrhe proizvode i mnoge druge vrste geosintetika. Treba spomenuti, primjerice prostorne strukture - geoćelije što služe za stabilizaciju nasipa i pokosa, sintetske strunjače za građenje preko slabog tla, geokompozite koji se sastoje od tekstila i filtarskog materijala za dreniranje i dr.

14

1.2.10 Spajanje

1.2.10.1 Općenito o spojevima

Geosintetici; bilo da je riječ o geotekstilima, geomrežama, geomembranama,ili geokompozitima, rade se u ograničenim, širinama i dužinama, tako da se u neprekinutim površinama, mogu upotrijebiti samo kod manjih građevina.Pri većim projektima treba ih nastavljati, odnosno spajati.

Spajanje ovisi o vrsti geosintetika i o zahtjevima građevine. Od spojeva se nekada traži da imaju istu mogućnost prijenosa sila kao i osnovni geotekstil, a nekada je važna, primjerice njihova nepropusnost. Sve je to utjecalo da se razvilo više načina spajanja koji se danas primjenjuju. Načelno, najjednostavnije je preklapanje i ono se može izvesti gotovo svih vrsta geosintetika. (ako ne postoje posebni zahtjevi na spojeve). Od ostalih su načina važni: šivanje (kod geotekstila), vezivanje (kod mreža), lijepljenje i posebne kombinacije spojeva.

Spojevi se općenito mogu podijeliti na one što su prije izrađeni i na one što se izrađuju na mjestu polaganja, tj. ugradnje.

Prije izrađeni spojevi mogu se načiniti u tvornici ili izvan mjesta ugradnje, a rade se prema potrebama, odnosno izmjerama građevine. Njihova je prednosi u tome što su bolje kakvoće i lakše se izrađuju od onih na mjestu ugradnje (npr. pod vodom.).

Spojevi Izrađeni na mjestu ugradnje mogu biti uzdužni, tj. to su spojevi usporedno položenih traka, i poprečni spojevi , tj, nastavci traka.

Spojevi su općenito očekivano najslabija mjesta, pa njihovoj izradi valja obratiti najveću pozornost. Također ih treba strogo provjeravati i ispitivati u skladu s postavljenim normama. Pri projektiranju građevina (ili u izvedbi) spojeve treba predviđati na mjestima na, kojima će biti manje ugroženi, odnosno na mjestima, na kojima će posljedice njihova možebitnoj "popuštanja" biti najmanje štetne.

1.2.10.2 Sustavi spajanja

1) Spajanje preklapanjem

Preklapanje je najjednostavniji način spajanja geosintetika. Primjenjuje se ako iznad njega dolazi određena masa tla koja pritisne spoj, kao što su primjerice nasipni slojevi kod prometnica.

Kad su posrijedi građevine pod vodom, to je i jedini mogući način spajanja geotekstila na mjestu same ugradnje.

Za tu je vrstu spojeva važna, veličina preklopa. Za veličinu preklopa, ne može se dati opće pravilo, jer ona ovisi o položaju i funkciji spoja u građevini, o vrsti tla i nekim drugim uvjetima, pa, mora, biti određena projektom. Približno, veličina preklopa iznosi 30 do 50 cm. Preklopi se nekada osiguravaju drvenim kolčićima ili plastičnim pribadačama, pa se u takvim slučajevima, veličina preklopa može nešto smanjiti. Kod geomreža, preklopi iznose 15 do 25 crn, a, osiguravaju se vezanjem.

Način spajanja, geotekstila preklapanjem predočen je na slika 0.14. Primjenjuje se u sustavu s nasipnim slojevima.

slika 0.14 Spajanje geotekstila preklapanjem

15

2) Spajanje šivanjem

Šivanje je dobar način spajanja, a primjenjuje se za geotekstile, jer se dobivaju pouzdani i čvrsti spojevi. Veličina, preklopa može se pri tome smanjiti čak do 1.0 crn. Taj se način spajanja kod geotekstila često upotrebljava.

Upotrebljavaju se posebni ručni šivaći strojevi i poseban sintetični konac (PE, PA). Debljina konca (linijska u tex) mora biti takva da odgovara ušici igle šivaćeg stroja, te da konac lako prolazi kroz materijal, bez prevelikog trenja i oštećivanja materijala.

Načini spajanja šivanjem predočeni su na slika 0.15.

slika 0.15 Načini spajanja geotekstila šivanjem

3) Spajanje lijepljenjem

Ovaj se način primjenjuje zato što postoji kojima se geosintetici mogu pouzdano slijepiti, a dobra su Ijepila.poput sintetičnih smola, skupa.

Ipak, geotekstili se mogu slijepiti termičkim načinom pomoću plamenika, ali taj je način neujednačen i nije sasvim siguran, pa se rjeđe provodi.

4) Spajanje posebnim spojevima

Ako se geotekstiloni preko spojenih mjesta treba prenijeti vlačna sila mogu se izraditi posebni spojevi koji podnose tu silu. Ti se spojevi rade tako da se na obje strane geotekstila načini obrub, U oba obruba uvuče se neki nosivi element (čvrsta, šipka i sl.), a obrubi se povežu skupa pomoću plastičnih ili metalnih prstenova ili kopči (slika 0.16).

slika 0.16 Posebni spoj

1.2.11 Postupci s otpadnim materijalom

Geosintetici u građevinama, najčešće imaju trajnu ulogu. Ponekad, ipak predstavljaju otpadni materijal, kojeg treba deponirati.

16

Važno je znati u kakvom su stanju geosintetici. Oni kod kojih nije došlo do oštećenja, onečišćenja ili narušavanja strukture materijala, mogu se ponovo upotrijebiti u građevinama. Najčešće to ipak nije moguće i tada se primjenjuju različiti postupci, ovisno o stanju materijala i, poglavito, o njegovu onečišćenju. Načelno su moguća tri postupka: recikliranje, spaljivanje ili odlaganje.

Recikliranje. Svrha je recikliranja da se materijal geosintetika ponovo upotrijebi i preradi u novi proizvod. Za to su pogodni geotekstili, geomreže i geomembrane proizvedene od polietilena i polipropilena, a može se ponovo upotrijebiti i poliester vezan bitumenom.

Recikliranje obuhvaća više radnji, što ovisi o vrsti, obliku i čistoći geosintetika. Kod geosintetika velike površine (folije i sl.), ponajprije treba smanjiti njihovu veličinu mehaničkim načinom. Pri tome se rabe različite vrste mlinova i sjekača, Smanjenje dimenzija otpadnih geosintetika važno je za daljnju preradu, ali se pri tome često odjeljuju i nečistoće.

Odstranjivanje je nečistoća važno je za, daljnji proces. Može se to činiti suhim ili mokrim postupkom. Mokri je način djelotvorniji, ali zahtijeva više energije, jer se materijal mora nakon pranja osušiti.

Ako se geosintetik sastoji od raznovrsnoga materijala, u procesu recikliranja može biti potrebno da se razdvoje materijali. U tu se svrhu može primijeniti više postupaka.

Daljnje su faze zgušnjavanje, koje se može obaviti prešanjem ili topljenjem, te usitnjavanje (granuliranje). Tako dobiveni granulat služi za ponovnu proizvodnju plastičnih proizvoda u odgovarajućim postrojenjima.

Spaljivanje. Spaljivanje kao način problema otpadnih geosintetika može biti prikladno, pod uvjetom da se pri spaljivanju ne razvijaju štetne tvari koje bi mogle ugroziti okoliš i zdravlje. Važno je stoga uzeti u obzir vrstu materijala. Nepogodan je, primjerice, poiivinilklorid (PVC), jer pri njegovu spaljivanju, osim donekle neopasnih plinova (na otvorenom) štosu ugljični dioksid, ugljični monoksid i vodik, nastaju i plin klorovodične kiseline, metan i, katkad, fosgen, koji mogu biti štetni.

Spaljivanjem polietilena (PE) i polipropilena (PP) razvijaju se uglavnom ugljični dioksid i ugljični monoksid, pa se oni mogu spaljivati.

Pri spaljivanju poliamida (PA), osim ugljičnog dioksida i ugljičnog morioksida, pojavljuju se i male količine amonijaka i nekih drugih štetnih plinova. Poliamid se stoga također može spaljivati u prikladnom postrojenju.

Kad se spaljuje poliester (PE), ne javljaju se nikakvi štetni produkti, pa se on može normalno spaljivati. To vrijedi i za poliester pomiješan s bitumenom.

Odlaganje. Odlaganje se možda čini najjednostavnijim postupkom, ali taj bi način trebao biti najmanje poželjan. Odlaganje općenito zahtijeva prostor, a treba, biti kontrolirano, šio zahtijeva i odgovarajuće građevine.

Stoga bi. trebalo težiti recikliranju i spaljivanju a eventualno odlagati samo geosintetike koji pri spaljivanju izazivaju probleme (PVC).

1.3 SVOJSTVA GEOSINTETIKA

1.3.1 Svojstva geosintetika

Geosintetici u građevinama moraju obavljati više funkcija kao što su armiranje, razdvajanje, filtriranje, dreniranje, brtvljenje i zaštita. Da bi to postigli, moraju imati odgovarajuća svojstva. Geotekstili se općenito opisuju svojim fizičkim svojstvima (masa, debljina). Za svrhe armiranja bitna su im mehanička svojstva poput primjerice, vlačne čvstoće, a za filtriranje i dreniranje hidraulička svojstva, poput vodopropusnosti i sposobnosti zadržavanja sitnih čestica. Za brtvljenje im je potrebna što bolja nepropusnost glede tekućina i plinova. Spomenuti uvjeti smatraju se primarnim uvjetima, bitnim za stabilnost i djelovanje građevine.

17

Osim tih glavnih uvjeta, geosintetici moraju zadovoljavati i neke sekundarne, što se odnose na proces građenja, poput otpornosti prema kidanju i probijanju, i mogućnost izrade spojeva, te na kasniju izloženost uvjetima okoliša, za što je bitna što bolja otpornost prema ultraljubičastim zrakama, ekstremnim temperaturama, bakterijama i sl. Važne su i one spoznaje o svojstvima geosintetika što se odnose na mogućnost postupaka s otpadnim geosinteticima (recikliranje, spaljivanje).

Da bi se ustanovila spomenuta svojstva, razvijena su odgovarajuća ispitivanja, od kojih su mnoga propisana normama pojedinih zemalja (DIN, BS, AFNOR, ASTM, NEN), a osim toga i neke su međunarodne organizacije izdale propise o metodama ispitivanja geosintetika (RILEM, ISO, EDANA, PIARC). Zbog različitosti tih normi, koje su općenito još u stanovitom razvoju, pokušava se provesti međunarodno ujednačavanje načina ispitivanja. Tim se problemima dosta bavi primjerice RILEM, a pri Međunarodnom društvu za geotekstile (International Geotextile Society) osnovan je poseban odbor koji radi na prikupljanju i usporedbi norma što se odnose na ispitivanja svojstava geotekstila i općenito geosintetika.

Ovdje će se prikazati načini ispitivanja svojstava geosintetika koji su najčešći.

Ispitivanja su pojedinih vrsta geosintetika ponešto posebna, a ima i nekih koja su zajednička za više vrsta geosintetika. Najrazvijenija su ispitivanja kod geotekstila (ona će se i najpodrobnije prikazati), ali i za druge vrste geosintetika postoje razrađeni načini ispitivanja pojedinih svojstava.

1.3.2 Ispitivanja svojstava geotekstila

1.3.2.1 Uzimanje uzoraka i njihovo kondicioniranje

Da bi se dobili realni rezultati ispitivanja, najveću pozornost treba posvetiti uzimanju uzoraka. Uzorci moraju biti reprezentativni za materijal. Budući da se svojstva geosintetika u smjeru proizvodnje i okomito na taj smjer najčešće razlikuju, pri uzorkovanju valja to uzeti u obzir. S obzirom na različitost vrsta geosintetika kao i na različitost vrsta ispitivanja, način uzimanja uzoraka, njihova veličina i oblik propisani su pojedinim normama.

Veliku pozornost treba posvetiti i kondicioniranju uzoraka prije ispitivanja. Pojedina svojstva osnovnih materijala, za geosintetike, kao i svojstva gotovih proizvoda, mogu ovisiti o temperaturi i o sadržaju vlage u materijalu. Stoga je, kao jedno ravnotežno stanje, uvedena tzv. "standardna atmosfera" (za geotekstile). To je zrak temperature 20° C 2° C i relativne vlažnosti 65% ± 2%. Pri tome obično nije nužno da vlažnost prije ispitivanja, bude tako strogo određena, jer većina polimernih materijala nije jako osjetljiva na vlažnost. Praktički se jedino kod poliamida učinak vlažnosti ne bi smio zanemariti. Temperatura, naprotiv, jako utječe na svojstva svih polimernih materijala.

1.3.2.2 Fizička svojstva

LINIJSKA GUSTOĆA VLAKANA (PREDE)

Masa vlakana (pređe) izražena po jedinici dužine naziva se linijskom gustoćom. Osnovna jedinica za nju je l tex. Jedan tex jednako je 1 g/km. Na, linijsku masu vlakana znatno može utjecati vlažnost materijala, pa je preporučljivo da se prije ispitivanja materijal kondicionira u standardnoj atmosferi.

Pri ispitivanju linijske gustoće postoji razlika, što ovisi o tome uzima li se uzorak vlakna (pređe) neposredno iz pakiranja ili iz gotovog materijala.

Ako se uzorak uzima iz pakiranja, masa se određuje iz 10 do 50 metara pređe, namotane na bubanj obodnice 1,0 m uz silu od 5 ± 1 mN/tex.

Uzima li se se vlakno (preda) iz gotova materijala ono je valovito. Dužina je vlakana stoga veća od dužine tekstila, pa se moraju prije mjerenja napeti određenom silom. Zbog male dužine uzorka, dužina vlakna mora se vrlo točno izmjeriti.

18

Ispitivanja linearne gustoće mogu se raditi prema normama ASTM D 1059 ili DIN 53830/3.

DUŽINA I ŠIRINA

Netkani i tkani tekstili proizvode se u širinama do najviše 5,5 metara. Za posebne se namjene mogu proizvoditi i u većim širinama, ali je to obično popraćeno teškoćama u organizaciji proizvodnje i s većim troškovima, što treba pri projektiranju rješenja uzimati u obzir.

Dužina geotekstila ovisi o mogućnosti rukovanja rolama koje, stoga, ne smiju imati preveliku masu i promjer. Dužina geotekstila ovisi o njegovoj površinskoj masi, te je najčešća od 50 do 150 metara.

POVRŠINSKA MASA

Površinska, masa (ili masa po jedinici površine) najčešća je orijentacijska oznaka za potrošača (projektanta) geotekstila. Izražava, se u gramima, po kvadratnom metru. Način se njenoga ispitivanja sastoji u tome da se preciznom vagom mjeri (važe) masa uzorka, poznate površine, iz čega se izračunava masa na jedinicu površine (g/m2).

Veličina (kvadratičnih ili kružnih) uzoraka je 10.000-50.000 mm2.

Najvažnije norme i propisi: EDANA 40,1-77, ISO 3801 (1997), ASTM D1910-64 (1975), DIN 53854(1963),

DEBLJINA

Po definiciji, debljina, geotekstila jest udaljenost između referentne plohe na koju je postavljen uzorak geotekstila čija, se debljina želi odrediti i ploče koja je stavljena na, njega i koja stvara, određeni tlak.

Tlak pod kojim se mjeri debljina geotekstila iznosi 2-20 kPa, ovisno o normi i vrsti geotekstila.

Veličina (kvadratičnih ili kružnih) uzoraka može biti od 50 do 1.000 mm2.

Najvažnije norme i propisi: EDANA 30.2.78, ISO 5084 (1977), ASTM D 1777-64 (1975), DIN 5.3855/1 i DIN 53855/2.

1.3.2.3 Mehanička svojstva

VLAČNA ČVRSTOĆA I IZDUŽENJE

Vlačna čvrstoća spada u skupinu mehaničkih svojstava geotekstila. Ona je možda i najznačajnije svojstvo geotekstila, jer u mnogim slučajevima odražava primarnu funkciju sposobnosti armiranja.

Prilikom ispitivanja vlačne čvrstoće mjeri se i deformacija, (istezanje), pa se kao znakovit podatak može odrediti i najveće istezanje pri lomu.

Iz odnosa naprezanja i izduženja može se odrediti i tzv, modul krutosti. Modul krutosti može biti definiran kao sekantni modul, kada je predočen nagibom pravca što prolazi kroz dvije određene točke krivulje naprezanje — izduženje, ili kao tangentni modul, predočen nagibom tangente u nekoj točki te krivulje u odnosu na os izduženja. Kad je posrijedi tangentni modul, često je značajan tzv. početni tangentni modul koji se odnosi na tangentu u početnom, prilično ravnom dijelu krivulje.

Čimbenici koji utječu na odnos naprezanja i izduženja

Na ponašanje materijala s obzirom na odnos naprezanje — izduženje utječe više čimbenika, kao što su vrsta materijala, temperatura, brzina istezanja i građa geotekstila.

19

Učinak temperature. Temperatura ima znatan učinak na vlačna svojstva geotekstila. Taj utjecaj može biti važan jer se geotekstili upotrebljavaju u velikom rasponu temperature u odnosu prema temperaturi standardne atmosfere (20° C) koja se primjenjuje pri ispitivanju (npr. polaganje ispod vrućeg asfalta ili polaganje u uvjetima smrzavanja). Djelovanja temperature ispitivana su uglavnom na pređi, jer za taj utjecaj prevladavaju svojstva materijala, a grada geotekstila ima manje značenje. Tipični odnosi vlačne čvrstoće i temperature ispitivanja za pojedine sintetične materijale prikazani su na slika 0.17. Pri tome je temperatura od 20° C uzeta kao ishodišna temperatura (100 % čvrstoće) za sve materijale.Vidi se da s povišenjem temperature kod svih vrsta sintetičnih materijala dolazi do opadanja vlačne čvrstoće, ali ne u istoj mjeri. Tako npr. temperature, kod kojih je čvrstoća materijala oko 50 % od čvrstoće koja bi se dobila ispitivanjem pri 20° C, za pojedine materijale iznose:

polietilen 60° C

polipropilen 120° C

poliamid 6 180° C

poliester i poliamid 6.6 200° C

slika 0.17 Ovisnost o temperaturi vlačne čvrstoće sintetičnih materijala

Učinak brzine istezanja. I brzina istezanja djeluje na odnos vlačnog naprezanja — izduženja. Utvrđeno je da vlačna čvrstoća kod svih vrsta sintetičnih materijala, (pređe) opada sa smanjenjem brzine istezanja, pri čemu pojedini polimeri iskazuju stanovite razlike, no one nisu velike. Brzina istezanja pri ispitivanju mora stoga biti određena. Kod geotekstila iznosi obično 2 % u minuti. Rezultati ispitivanja na pređi mogu se sasvim dobo primijeniti na tkane tekstile. Međutim, za netkane tekstile to ne vrijedi jer kod njih prevladava utjecaj njihove građe.

20

Učinak građe geotekstila. Svojstva netkanih tekstila glede ponašanja pri vlačnom opterećenju određena su prije svega njihovom građom, a manje svojstvima samih vlakana. Kod tkanih tekstila, u kojima vlakna leže u dva glavna smjera, odnosi opterećenje — deformacija uvelike ovise o svojstvima vlakana u tim smjerovima.Netkani tekstili, u načelu, mogu biti u ravnini sasvim izotropni, tj. odnos naprezanja i deformacije jednak je. u svim smjerovima. Ipak, način proizvodnje znatno utječe na svojstva geotekstila, pa razlike u svojstvima u uzdužnom i u poprečnom smjeru mogu biti vrlo velike.Kod tkanih tekstila vrsta materijala, broj i debljina pređe u smjeru osnove i u smjeru potke mogu biti različiti, pa takvi materijali imaju izrazito anizotropno obilježje.Anlzotropni su materijali nekada, međutim, vrlo prikladni. Primjerice, ako opterećenje djeluje u jednom smjeru, onda se tekstil ugrađuje tako da svojim boljim svojstvima bude usmjeren u tom smjeru,

Metode za određivanje vlačne čvrstoće i izduženja

Ispitivanje vlačne čvrstoće na uskim trakamaIspitivanje se sastoji u tome da se razmjerno uske trake tekstila, učvršćene s oba kraja u stezaljke, podvrgnu vlačnoj sili do loma. Pri tome je brzina rastezanja konstantna. Shematski je uzorak prikazan na slika 0.18

slika 0.18 Uzorak geotekstila za ispitivanje vlačne čvrstoće na uskim, trakama i njegove deformacije pri ispitivanju

Ispitivanje vlačne čvrstoće na širokim trakamaPri ovom ispitivanju, koje je shematski prikazano na slika 0.19, uzorak ima dužinu 100 min između stezaljki uređaja za razvlačenje i širinu 500 mm u smjeru usporednom sa stezaljkama. Izduženjem pri lomu smatra seTaj se pokus ne provodi toliko radi provjere kvalitete proizvodnje, već više s namjerom da se može ocjenjivati ponašanje geotekstila u primjeni.

slika 0.19 Ispitivanje vlačne čvrstoće geotekstila na širokim trakama

21

Otpornost na rastezanje (Grab-pokus)Ovo je također vlačno ispitivanje pri kojemu se uzorak geotekstila, rasteže između dviju usporednih stezaljki, ali je uzorak širi od stezaljki. Rezultat je najveća sila, koju uzorak može izdržati. Načelo ispitivanja, shematski je prikazano na slika 0.20Stanje naprezanja u geotekstilu pri ovom pokusu složeno je i nehomogeno.Pretpostavka je da bi do takve situacije moglo doći u stvarnosti ako bi geotekstil bio nategnut preko dvije krute izbočine. Sve vrste geotekstila pri ispitivanju vlačne čvrstoće ne ponašaju se jednako, njihovo ponašanje uvelike ovisi o načinu proizvodnje.

slika 0.20 Načelo ispitivanja geotekstila na rastezanje, (Grab-test)

Ovisnost vlačne čvrstoće o građi geotekstila

Na slika 0.21 prikazani su rezultati ispitivanja nekoliko vrsta geotekstila. Iz dijagrama se može uočiti i to da se ponašanje tkanih tekstila, (A, B, C) može dobro predočiti početnim, tangentnim modulom, jer tkani tekstili imaju linearan odnos naprezanja i izduženja u najvećem dijelu raspona ispitivanja.

Kod iglanih netkanih tekstila, (D) situacija je složenija, pa se za njih obično određuje sekantni modul (npr. pri desetpostotnom izduženju).

22

slika 0.21 Odnosi vlačne čvrstoće i izduženja kod različitih vrsta geotekstla

POKUS PRSKANJA

U pokusu prskanja kružni uzorak geotekstila, postavljen preko tanke savitljive membrane i učvršćen između dviju stezaljki kružnog oblika, podvrgava se tlaku plina ili tekućine koji djeluju na membranu.Tlak na membranu povećava se sve dok ona ne prsne (slika 0.22.).

Najveća visina deformacije sustava membrana + geotekstil dosegnuta, pri prskanju uzorka naziva se visinom prskanja. Tlak prskanja dobiva se kao razlika između tlaka pri prskanju i membranskog tlaka. Tlak pri prskanju određuje se u ispitivanju, a membranski se tlak određuje ispitivanjem samo membrane, bez tekstilnog uzorka. Membranski je tlak onaj koji je potreban da se membrana deformira do visine prskanja (određene s geotekstilom).

Iz odnosa tlaka i visine deformacije mogu se nacrtati krivulje koje karakteriziraju ponašanje pojedinih vrsta geotekstila. Način ispitivanja različit je u pojedinim normama. Nekoliko metoda propisuje vrijeme unutar kojega tlak treba biti povećan do prskanja uzorka, dok je u ostalim metodama propisana konstantna brzina crpke. Rezultati, međutim, ovise i o veličini uzorka u ispitivanju, koji je također različito određen. Stoga nije moguće uspoređivati rezultate dobivene raznim metodama pokusa prskanja.

slika 0.22 Pokus prskanja

23

POKUS PROBIJANJA POMOĆU CBR-KLIPA

Ovo je ispitivanje uvedeno da bi se ocijenila otpornost materijala na probijanje odnosno na stvaranje rupa u geotekstilu zbog oštrog kamenja, oštećenja strojevima prilikom rada i sl.

Pokus se izvodi u CBR uređaju a, sastoji se u tome da se tekstilni uzorak čvrsto napet u prilagođenom CBR-kalupu, optereti okomito na njegovu površinu. Pokus je razvijen godine 1971., a normiran je u Njemačkoj u DIN 54307. Opterećenje se nanosi pomoću sličnog klipa kao u CBR-pokusu. Uzorak je učvršćen između dva kružna prstena, unutrašnjeg promjera 150 mm. Kalup oblika šupljeg valjka ima unutrašnji promjer također 150 mm, a mora biti dovoljno dubok da klip može prodrijeti do dubine 150 mm (slika 0.23). Klip je valjak, promjera 5,0 cm i visine 7,5 cm. Brzina pomicanja klipa prema dolje je 60±10 mm/min.

slika 0.23 Pokus probijanja u CBR-uredaju

Na slika 0.24. predočene su deformacijske značajke pri tom ispitivanju. Odnos između primijenjene sile i odgovarajuće deformacije u ovom je pokusu složen. Ipak, pokusom se može dobro procijeniti otpor utiskivanju tekstila s razmjerno velikom mogućnošću deformacije, posebice radi približne usporedbe različitih tipova geotekstila. Taj pokus može zato služiti u projektne svrhe.

slika 0.24 Određivanje deformacija geotekstila pri određenom utiskivanju klipa

24

OTPORNOST NA PARANJE

Paranje geotekstila može nastupiti pri postavljanju, jer je tada geotekstil često izvrgnut vlačnim naprezanjima. Paranje kod tkanih ili netkanih tekstila nastaje tako da pod djelovanjem vanjske sile najprije pukne jedna nit ili njih nekoliko, a, potom se tako započeto oštećenje širi kroz tekstil u jednom ili u dva smjera.

Netkani se tekstili većinom paraju u jednom smjeru, a tkani u dva, smjera (pravokutno paranje). Na otpornost prema paranju može se utjecati gradom, geotekstila (osobito kod tkanih tekstila), primjenom određenih vezova i načina tkanja.

Za određivanje otpornosti prema paranju razvijeno je više načina. Poznati su pokusi, primjerice "kuka", "noga", "jezik" i "krilo". Osobito se često, međutim, provodi takozvani trapezoidni pokus koji je određen normama više država, ili propisima, međunarodnih institucija

Uzorci za ispitivanje imaju trapezoidrii oblik pri čemu je na manjoj osnovici načinjen zarez.

U novije se vrijeme prednost daje većim uzorcima (RILEM, PIARC), kako bi i kod najdeformabilnijih netkanih tekstila, moglo doći do stvarnog paranja. Dimenzije su uzoraka: osnovice 670 i 225 mm, visina 445 mm, a dužina zareza 50 mm.

Uzorak geotekstila, pričvršćen u stezaljke u pokusu paranja, prikazanje na slika 0.25 Stezaljke se razmiču brzinom 50 mm/min. Mjeri se sila potrebna da se materijal para. Rezultati se primjenjuju u projektne svrhe

slika 0.25 Ispitivanje otpornosti geotekstila na paranje

TRENJE KOD GEOTEKSTILA

Trenje, koje se javlja na dodirnim plohama između geotekstila i tla, ima iznimno važnu ulogu u većini rješenja. Geotekstili, naime, mogu ispunjavati svoju funkciju armiranja, razdvajanja i tome slično samo kada se sile iz tla prenose na geotekstil, i obratno. "Sidreni" učinak geotekstila ovisi o mogućnosti aktiviranja trenja na njegovoj površini (površinama), ali i o koeficijentu trenja, samog tla. Trenje ovisi o više pojedinačnih čimbenika, kao što su hrapavost površine geotekstila, veličina i oblik zrna tla, prisutnost vode u tlu i tlak.

Kod geotekstila uvelike trenje ovisi o gradi njihove površine.

Kod geomreža trenje njihovog materijala nema veliko značenje. Kod njih na trenje najviše utječe okolni materijal (tlo) koji ulazi u otvore mreže, što posebno dolazi do izražaja kod nekoherentnih (zrnatih) materijala.

Način ispitivanja

Za ispitivanje trenja između geotekstila i tla najviše se provodi pokus pomoću posmične kutije. Tim se pokusom trenje određuje posredno. Ispituje se, naime, sila potrebna da se geotekstil izvuče iz tla. Ta se sila naziva i silom klizanja.

Pokus pruža mogućnost određivanja, razlike u otpornosti na klizanje različitih geotekstila, i to ili sa standardnim materijalom (pijeskom) ili s neporemećenim tlom.

25

slika 0.26 Uređaj za ispitivanje otpornosti geotekstila na klizanje u tlu

Prema RILEM-u SM-G-13, uređaj u kojem se obavlja ispitivanje (slika 0.26) sastoji se od dvije krute četvrtaste ili okrugle polu kutije. Uzorak, ugrađen u polukutije, opterećuje se na određeni način silom koja izaziva klizanje.

Posmično naprezanje u ravnini klizanja određuje se dijeljenjem primijenjene sile klizanja s korigiranim presjekom kutije uređaja.

Pokus se izvodi na samom materijalu (pijesak ili originalno tlo) i na materijalu u koji je na propisani način učvršćen geotekstil.

Relativna otpornost prema klizanju Rs (koja izražava utjecaj geotekstila) dobiva se iz odnosa,

gdje je:

g posmično naprezanje određeno na uzorku tla, s geotekstilom,

t posmično naprezanje određeno na uzorku tla bez geotekstila.

Rezultati takvih ispitivanja upotrebljavaju se u projektne svrhe.

1.3.2.4 Hidraulična svojstva

PERMITIVNOST

Jedna je od najvažnijih funkcija geotekstila filtriranje, pa je stoga iznimno važno poznavati njegovu propusnost. Osobito je važna propusnost u poprečnom smjeru. Geotekstilima se, pod djelovanjem opterećenja, debljina smanjuje pa je, umjesto koeficijenta vodopropusnosti, uveden novi pojam, tzv. permitivnost.

Permitivnost je definirana izrazom

gdje je:

permitivnost,

kn koeficijent vodopropusnosti u smjeru okomitom na geotekstil,

d debljina geotekstila.

Za, ispitivanje vodopropusriosti (okomito na ravninu geotekstila) u svijetu postoji više metoda.

Ovdje će se, radi ilustracije, podrobnije prikazati metoda koju je za ispitivanje permitivnosti preporučio RILEM (SM-G-9).

To se ispitivanje primjenjuje kod netkanih tekstila i kod gusto tkanih tekstila.

26

Pri ispitivanju mjeri se protok vode kroz geotekstil. Ispitivanje se obično obavlja s jednim slojem geotekstila, a, iznimno (ako je geotekstil jače propuštan), s dva sloja ili s više slojeva geotekstila.

Načelo ispitivanja prikazano je na slika 0.27

slika 0.27 Shematski prikaz uređaja za ispitivanje vodopropusnosti (permitivnosti) geotekstila

Ispitivanje se sastoji u mjerenju jediničnog protoka Q/S pod konstantnim hidrauličkim tlakom H, što ga dopušta, geotekstil u okomitom smjeru na svoju površinu. Mjerenje se obavlja pod pretpostavkom i uvjetima Darcvjeva zakona. Brzina je toka ograničena do 3,5 X 10-2 m/s.

Uređaj se sastoji od dva spremnika za vodu, uzvodnog i nizvodnog. Između njih je razlika u visini H, koja se može mijenjati. Zatim se u sklopu uređaja nalaze držač uzorka geotekstila, sustav za mjerenje protoka i sustav za mjerenje pada vodenog stupca H.

Ispitivanje protoka vode kroz geotekstil obavlja se pri tri razne visine H. Ucrtavanjem rezultata u dijagram (slika 0.28) dobije se krivulja odnosa jediničnog protoka i razlike tlaka. Ta se krivulja zamjenjuje pravcem prosječnog nagiba.

27

slika 0.28 Odnos permitivnosti geotekstila i okomitog tlaka na njega

Vodopropusnost (permitivnost) dobiva se iz izraza

gdje je:

hidraulična permitivnost (vodopropusnost) okomito na geotekstil (l/s)

kn hidraulična permeabilnost (propusnost) okomito na ravninu geotekstila (m/s),

d debljina geotekstila (m),

Q protok vode kroz geotekstil (pri 20° C) (m3/s),

S površina geotekstila u dodiru s vodom (m2),

H razlika razine vode uzvodno i nizvodno od uzorka (m),

x broj slojeva geotekstila.

TRANSMITIVNOST

Geotekstili imaju određenu vodopropusnost i u svojoj ravnini. To svojstvo dolazi do izražaja pri dreniranju. I ovdje stišljivost tekstila čini teškoće. Stoga je za svojstvo propusnosti geotekstila u ravnini uveden novi pojam — tzv. transmisivnost, koja je definirana ovako:

gdje je:

transmisivnost (m2/s),

Q protok (m3/s),

L dužina tekstila (m),

H razlika tlaka (m),

W širina tekstila (m).

Za ispitivanje transmisivnosti po ovom konceptu razvijene su brojne metode i uređaji. RILEM (SM-G-10) za tu svrhu preporučuje uređaj s radijalnim dreniranjem.

U ovom se ispitivanju mjeri protok vode kroz geotekstil pod konstantnim hidrauličkim tlakom i različitim normalnim tlakovima. spitivanje se primjenjuje kod netkanih i tkanih tekstila.

28

Uređaj za ispitivanje shematski je prikazan na slika 0.29.

slika 0.29 Uređaj s radijalnim, dreniranjem za ispitivanje transmisivnosti

Kružni uzorak geotekstila stavlja se između dvije metalne ploče čija je površina presvučena elastomernom folijom radi postizanja boljeg brtvljenja.

Protok je radijalan, a količina vode koja istječe u određenom vremenu (protok Q) mjeri se na izvodu.

Transmisivnost se dobiva iz izraza

gdje je:

transmisivnost (cm2/s),

kp koeficijent propusnosti (cm/s),

Q srednji protok (pri 20° C) kroz geotekstil (cm3/s),

e debljina tekstila (cm),

H razlika razine vode između središnjeg izvora i ruba uređaja (cm),

r1 vanjski radijus ploče (15 cm),

r2 radijus površine dotoka (2,5 cm).

U sklopu uređaja nalazi se i uređaj za, opterećenje ploče (geotekstila), tako da se ispitivanje obavlja pri raznim tlakovima.

Samo se ispitivanje sastoji u mjerenju protoka vode pri početnom opterećenju od 1 bara. Opterećenje (p) potom se povećava stupnjevito (2,5; 100; 200; 500 kPa) ponovno mjeri protok.

Iz rezultata se može dobiti krivulja = f(p).

Ta krivulja predočuje ponašanje geotekstila glede vodopropusnosti u njegovoj ravnini, uzimajući u obzir tlak kojemu je geotekstil izložen.

PRIVIDNA VELIČINA OTVORA ILI EKVIVALENTNA VELIČINA OTVORA

Ovo ispitivanje upotrebljava se za tkane i netkane tekstile (ne predebele).

29

Ispitivanje veličine otvora geotekstila. obavlja se tako da se geotekstil upotrijebi kao sito, te se kroz njega prosijavaju staklena zrnca. Upotrebljavajući redom sve sitnije frakcije staklenih zrnaca, odredi se veličina one frakcije od koje kroz geotekstil prođe manje od 5 mas. %. Veličina otvora izražava se kao broj standardnog američkog sita u milimetrima. U tom se slučaju prividna veličina otvora, ili ekvivalentna veličina otvora (to su istoznačni nazivi) naziva još i 95 postotna veličina otvora ili O95.

Uređaj za ispitivanje predočen je na slika 0.30

slika 0.30 Uređaj za ispitivanje prividne veličine otvora, geotekstila

1.3.2.5 Svojstva otpornosti prema okolišu

Ova su svojstva važna radi ispravne primjene geosintetika u građevinama, odnosno da bi građevine dugo i uspješno služile.

Na geosintetike mogu djelovati različiti utjecaji, poput: temperature, kemikalija, svjetlosti, bakterija. Za otpornost prema tim utjecajima, postoje određene metode ispitivanja, i opažanja, ali još nisu razvijeni neki brojčani kriteriji, te se otpornost izražava ocjenama. Pri projektiranju pojedinih graditeljskih rješenja treba imati na umu moguće utjecaje okoliša na, geosintetike, te odabrati ispravnu vrstu.

OTPORNOST PREMA TEMPERATURAMA

Kod geotekstila (a i općenito kod geosintetika) može biti zanimljiva otpornost prema visokim a i prema niskim temperaturama. Otpornost prema visokim temperaturama važna je primjerice kada su geosintetici u dodiru s vrućim asfaltnim mješavinama (armiranje asfalta, sanacije starih ispucanih kolnika), jer pri tome ne smije nastati topljenje i promjena svojstava, geosintetika. Otpornost prema niskim temepraturama povezana je s gubitkom elastičnosti sintetičnih materijala, i mogućnošću "krtog loma".

Za ispitivanje otpornosti plastika prema, visokim temperaturama američki standard ASTM D 794 propisuje načine ispitivanja kad se materijal izlaže djelovanju vrućeg zraka kontinuirano ili u ciklusima. Nakon određenoga vremena promatraju se i ispituju promjene u materijalu. Za otpornost plastika prema niskim temperaturama određeni načini ispitivanja opisani su u standardu ASTM D 746.

Ostale, norme i propisi za ispitivanje otpornosti plastika prema niskim temperaturama: DIN 53383, ISO/DIS 4577.

30

OTPORNOST PREMA KEMIKALIJAMA

Otpornost prema kemikalijama može se ispitivati sukladno standardu ASTM D 543. Suština je ispitivanja da se materijal izlaže određenim reagensima (kemikalijama) tijekom različitog vremena i da se opažaju promjene. Standard daje popis od 50 (standardnih) reagensa za ispitivanje.

Pojedine velike industrije obavile su (ili obavljaju) takva ispitivanja za svoje materijale, pa se podaci o otpornosti mogu naći u odgovarajućim specifikacijama proizvoda.

OTPORNOST PREMA SVJETLOSTI

Otpornost prema svjetlosti, osobito UV-zrakama, može se ispitati sukladno standardu ASTM D 1435, a rezultati su indikacija za dugotrajno ponašanje materijala izloženih svjetlu i vremenskim utjecajima. Pojedine su industrije i za te utjecaje obavile ispitivanja, među kojima i neka kod kojih su materijali bili izloženi suncu i vremenskim utjecajima tijekom tri godine. U svim istraživanjima nađeno je da je na svjetlo osobito osjetljiv polipropilen.

OTPORNOST PREMA BAKTERIJAMA

Ispitivanja su provedena na više vrsta geosintetika, i to tako da su bili izloženi djelovanju raznih vrsta bakterija tijekom raznih vremenskih razdoblja. Ispitivanje se svelo uglavnom na to da se ustanovi vodopropusnost (i usporedi s neizlaganim materijalima) i da se ispitaju neka mehanička svojstva. Nisu nađeni znakoviti dokazi djelovanja bakterija na ispitivane materijale.

1.4 DJELOVANJE GEOSINTETIKA U GRAĐEVINAMA

Geosintetici u svojim različitim oblicima, (tekstili, mreže, membrane, kompoziti) i vrstama, mogu u građevinama obavljati razne funkcije, prilagođene izvedbi radova i/ili dugotrajnom dobrom služenju građevine.

Najvažnije funkcije su:

razdvajanje (geomehanički bitno različitih materijala),

armiranje (slabog tla ili dijelova građevine),

filtriranje,

dreniranje (odvodnja) i

brtvljenje (izolacija, zaštita okoliša),

Na ove funkcije i mehanizme njihova, djelovanja valja se podrobnije osvrnuti.

1.4.1 Razdvajanje

Razdvajanje znači stavljanje savitljive sintetične brane između dva materijala, čija se svojstva znatno razlikuju, kako bi se sačuvala cjelovitost i povoljno djelovanje obaju materijala.

Koncept, odnosno učinak razdvajanja, možda se može najbolje predočiti tvrdnjom (Giroud): "Deset kilograma kamena stavljenog na deset kilograma blata rezultira s dvadeset kilograma blata".

Doista, zrnati materijal stavljen na meko tlo preko odgovarajućega, geosintetika ostaje kompaktan, a bez njega dolazi do miješanja kamenih zrna i tla, i do gubitka homogenosti. U donjoj zoni kamenoga sloja dolazi tada do razmicanja kamenih zrna i do gubitka trenja, zrna se utiskuju u meko tlo, pa u konačnici prevladavaju svojstva tla.

Za razdvajanje materijala mogu služiti geotekstili, geomreže, geomembrana i geokompoziti.

Geomembrane zadržavaju materijale u smislu brtvljenja (radi sprečavanja, toka vode ili pare) i tu ne moraju biti posrijedi bitno različiti materijali. Geomembrane se. naime, zbog određenih razloga, mogu predvidjeti i unutar istovrsnog materijala.

31

Razdvajanje, o kome se ovdje raspravlja, odnosi se na materijale koji se po svojoj vrsti ili stanju međusobno jako razlikuju. Jedan od tih materijala obično je u geomehaničkom smislu vrlo loš (slabo, organsko tlo, tlo zasićeno vodom), a drugi dobar (kamen, tj. zrnati kameni materijal).

Kod takvih je materijala, bitno spriječiti njihovo miješanje, jer u protivnome, kako je već prije rečeno, pretežu svojstva slabijega materijala. U tu svrhu mogu poslužiti geotekstili, geomreže ili geokompoziti (koji se sastoje od geotekstila i geomreže).

Najjasniju ulogu glede razdvajanja ima geotekstil. S obzirom na, njegovu gradu (poroznost) moguća je filtracija vode iz zasićenoga medija, čime dolazi do konsolidacije i fiksiranja stanja razdvojenosti.

Kod mreža je bitna vrsta kamenoga nadsloja. Pri određenoj granulaciji materijala nadsloja dolazi do uklještenja zrna u otvore mreže i stvaranja, jednog sloja uz mrežu koji također može na određeni način obavljati ulogu filtra. Mreže se inače primjenjuju u težim slučajevima (kod vrlo slabo nosivog, odnosno mekog tla), kada je potrebno trenutačno aktivirati armirajuću (nosivu) funkciju ili onda kada nema izgleda da se stanje tla poboljša.

Mehanizam razdvajanja, možemo najbolje uočiti usporedimo li sustav s geosintetikom sa sustavom bez geosintetika (slika 0.31). U sustavu bez geosintetika (slika 0.31 a), pod opterećenjem (osobito u slučaju dinamičkog opterećenja) usporedno nastaju dva procesa. U donjem dijelu sloja (nadsloja) od zrnatoga kamenog materijala meko (žitko) tlo počinje ulaziti u šupljine između zrna. Zbog toga se smanjuje trenje medu kamenim zrnima, ona se postupno (pod ponavljanim opterećenjem strojeva za ugradnju ili prometa) razmiču, a prostori između njih sve više se ispunjavaju žitkim tlom. Istodobno i kamena zrna iz sloja prodiru u meko tlo i miješaju se s njim. Ishod je taj da se gubi homogenost kamenog sloja drastično smanji njegova "efektivna debljina".

Uvođenjem brane od geosintetika između kamenoga sloja i mekoga tla (slika 0.31 b) situacija se bitno mijenja. Kameni sloj ostaje odvojen od tla, njegova debljina i struktura su sačuvane, tako da može uspješno djelovati (npr. kao sloj za povećanje nosivosti ili prometna površina). Filtarsko djelovanje geosintetika (osobito izraženo kod netkanih tekstila) pomaže učvršćivati ostvarenu stabilizaciju, jer postupno istiskivanje porne vode iz tla i njeno odvođenje imaju konsolidacijski učinak. Zbog toga geotekstili moraju zadovoljavati određena filtarska pravila (poglavlje 1.4.3.). Da bi se mogli ugrađivati a da se pritom ne oštete i da bi mogli zadržavati kameni sloj, geosintetici moraju svakako imati i određena mehaničke svojstva— vlačnu čvrstoću, otpornost na paranje, otpornost na probijanje i sl.)

slika 0.31 Homogenost i cjelovitost zrnatoga kamenog sloja u sustavu kolničke konstrukcije bez geosintetika (A) i s geosintetikom (B)

32

1.4.2 Armiranje

1.4.2.1 Općenito

Geosintetici imaju znatnu vlačnu čvrstoću, a (slabo) tlo nema to svojstvo. Stoga je logično da se određenim kombiniranjem tih dvaju materijala može dobiti poboljšano stanje.

Ovisno o načinu opterećenja i položaju geosintetika moguća su dva osnovna tipa armiranja:

membranski tip i

posmični tip (sidreni tip) armiranja.

Membransko se armiranje javlja kada je geosintetik položen na stišljivo tlo, a na njega djeluje vertikalno opterećenje. U geosintetiku se javlja vlačno naprezanje što rasterećuje tlo koje ga samo ne bi moglo preuzeti.

Posmično se armiranje javlja zbog učinka posmika (odnosno trenja) na međupovršinama geosintetika i dodirnih materijala (zrnatog materijala i tla). Vrlo slično posmičnome sidreno je armiranje, samo što se tu trenje javlja s obje strane elemenata koji služe za sidrenje.

Svakako da učinci armiranja geosinteticima imaju veliko značenje za poboljšanje nosivosti sustava građevina. Oni počinju djelovati samo pri određenim stanjima deformacije, što je vezano uz jakost opterećenja, ali i uz malu nosivost tla. S obzirom na vlačna naprezanja u geosintetiku, ima veliko značenje i kakvoća samoga geosintetika, prije svega vlačna čvrstoća (odnosno modul).

Geosintetici su vrlo pogodni materijali za različite svrhe i načine armiranja tla.

Mehanizmi djelovanja geosintetika kod visokih nasipa i potpornih građevina svode na povećanje posmične čvrstoće tla u slučaju njegova armiranja geosinteticima, pri čemu su, osim svojstava geotekstila (vlačna čvrstoća, puzanje, trenje površina), bitne i dimenzije i položaj geosintetika u građevini. Slični se učinci glede armiranja takvih građevina mogu, međutim, ostvariti i s nekim drugim materijalima (metali, beton), a to se i činilo prije pojave geosintetika.

Posebni učinci, svojstveni isključivo geosinteticima, ostvaruju se prije spomenutim membranskim tipom armiranja. Učinak se armiranja pritom javlja tek uz određeno stanje deformiranosti sustava tlo — geosintetik (s nadslojem zrnatog materijala) (slika 0.32)

slika 0.32 Membranski način armiranja

1.4.2.2 Mehanizmi membranskog armiranja

Mehanizmi membranskog armiranja mogu se razjasniti ako se razmotri jedan zrnati sloj položen na meko tlo koji se izlaže ponavljanju opterećenja (od gradilišnog ili "normalnog" prometa), i to bez geosintetika, odnosno preko brane od geosintetika.

DJELOVANJE SUSTAVA BEZ GEOSINTETIKA

Vozila koja se kreću po sloju zrnatoga kamenog materijala nanose opterećenje koje se prolaskom kroz sloj širi na veću površinu, te se tako smanjuje. To smanjenje mora, biti takvo da tlo može preuzeti prenesena naprezanja bez štetnih posljedica, tj. bez prekomjernih deformacija. Za to je potrebno da sloj ima dovoljnu debljinu i da pri opterećenju ostane cjelovit.

33

Kada je tlo slabo, mogu nastati neprihvatljivo velike deformacije, i to u dva slučaja:

ako su opterećenja mala, a broj prijelaza velik,

ako su opterećenja velika, i pri malom broju prijelaza.

Mehanizam ponašanja sustava u tim slučajevima predočen je na slika 0.33

slika 0.33 Mehanizmi ponašanja kolničke konstrukcije na mekom tlu bez geosintetika

Pri malim se opterećenjima (slika 0.33.a) sloj kamenoga materijala ugiba prema dolje, a opterećenje se od kotača širi na površinu tla, znatno veću od otiska kotača.

Pri opetovanim opterećenjima kameni materijal ne može podnijeti vlačna naprezanja, te počinje pucati od donje površine sloja. U te pukotine i šupljine ulazi tlo, pa se tako narušavaju dodiri između kamenih zrna i ona "plivaju" u mekanom materijalu. Time se smanjuje čvrstoća i sposobnost prijenosa opterećenja kroz sloj, pa pri mnogobrojnim prijelazima opterećenja dolazi do jakih deformacija i propadanja kolnika uz pojavu posmičnih lomova u tlu.

Pri velikim opterećenjima (slika 0.33 b), odmah dolazi do loma u sloju kamenog materijala i do utiskivanja "piramide" od zrnatog materijala u tlo.

Nakon daljnjih prijelaza opterećenja mekano tlo prodire duž stranica piramide prema gore, dolazi do "kuhanja" materijala, a nosivost se sustava približava nosivosti samog tla.

DJELOVANJE SUSTAVA S GEOSINTETICIMA

Geosintetik mijenja ponašanje sustava kameni materijal — slabo nosivo tlo na ovaj način:

pri malim opterećenjima:

poboljšava rasprostiranje opterećenja i smanjuje progibe,

sprečava prodiranje mekanog tla u pukotine i šupljine u sloju kamenoga materijala, pa time taj dio zadržava sposobnost za podnošenje opterećenja;

pri velikim opterećenjima:

34

javlja se povećano vlačno naprezanje u geosintetiku, koje nastavlja pomagati rasprostiranju opterećenja što se prenosi kroz sloj kamenog materijala. Geosintetik, međutim, nastavlja razdvajati sustav kamenog materijala i tla te sprečava njihovo miješanje. Nastaju deformacije oblika kolotraga u čitavom sustavu. Ako se te deformacije na površini kamenoga sloja popune, nosivost se sustava uvelike povećava, jer piramida prijenosa, opterećenja postaje šira.

Što se tiče vrste geosintetika (geotekstili ili geomreže), oni imaju glede načina armiranja slično djelovanje, ali ipak postoje i određene razlike. Naime, kad je posrijedi mreža, dolazi do uklještenja kamenih zrna u njenim otvorima tako da ona "vire" kroz te otvore. Na taj se način dobiva jedna medupovršina s potencijalno vrlo jakim trenjem što doprinosi učinkovitosti armiranja (posmično armiranje). Mreže, osim toga, imaju redovito znatno veće module krutosti od tekstila, što također ima velik utjecaj na armiranje.

Na učinak armiranja tla uvelike utječe deformiranost sustava (od opterećenja). Naime, tek pri znatnijim deformacijama geosintetika (i kamenog sloja) dolazi do izražaja tzv. "učinak napete membrane" i preuzimanje opterećenja, te rasterećenje tla.

Analize i opažanja su pokazali da je kod sustava s geosinteticima dubina kolotraga, što izazivaju vozila, jedan od najznačajnijih činitelja glede mogućnosti da, podnose opterećenja.

1.4.3 Filtriranje

Od geosintetika, sposobnost filtriranja imaju geotekstili. I neki geokompoziti (u kojima, se nalaze geotekstili) imaju tu sposobnost.

Učinak filtracije netkanoga tekstila uključuje prolaz vode kroz sam materijal (okomito na njegovu površinu) i zadržavanje čestica tla na strani od koje dolazi voda prema tekstilu. On je bitan kod uređaja za podzemnu odvodnju građevina.

Oba spomenuta zahtjeva, tj. vodopropusnost i zadržavanje čestica tla, traže se istodobno, što znači da struktura netkanoga tekstila mora biti dovoljno "otvorena" da bi kroz njega mogla prolaziti voda, a dovoljno gusta da se zadrže sitne čestice tla. Pri tome se očekuje da sustav djeluje dugo, tj. da ne dođe do začepljenosti pora u tekstilu tijekom očekivanog trajanja građevine. O tom svojstvu brine se tekstilna industrija i ona može proizvesti materijale koji su glede oltarskih svojstava pogodni za rješavanje različitih geotehničkih problema kod građevina.

1.4.3.1 Mehanizam filtriranja

Djelovanje uređaja za odvodnju (podzemnu) općenito se osniva na filtraciji. Uređaji za odvodnju radili su se na. klasičan način od zrnatih materijala određenih granulacija. U novije se vrijeme za te svrhe vrlo uspješno upotrebljavaju geotekstili.

Filtar mora imati sposobnost da zadrži čestice tla koje bi voda mogla ispirati iz tla, a ujedno mora dopuštati prolaz vode. Ta dva zahtjeva, ako ih se shvati previše doslovno, zapravo su u proturječju. Naime, sve čestice tla mogla bi zadržati jedino membrana koja nema nikakvu propusnost, ali u tom slučaju kroz nju ne bi mogla prolaziti voda. Ako bi se, pak, tražilo da voda sasvim neometano prolazi kroz filtar, on bi morao imati vrlo velike otvore koji ne bi mogli zadržati čestice tla. Stoga, svojstva filtra moraju biti takva da bude ostvaren kompromis između ta dva zahtjeva — filtar smije samo neznatno ometati protjecanje vode, a mora spriječiti razaranje strukture tla što bi moglo nastati zbog erozivnog djelovanja vode. Shodno tome, dobar filtar mora imati otvore koji su i dovoljno veliki i dovoljno mali. Otvori moraju biti dovoljno veliki da omoguće gotovo slobodan prolaz vode (što može dovesti do gubitka određene količine najsitnijih čestica iz tla), ali i dovoljno mali da se kostur čestica, tla, koji tlu daje strukturnu stabilnost, ne poremeti. Filtracija uz primjenu geotekstila može se definirati i ovako: To je ravnoteža sustava geotekstil — tlo, pri kojoj je omogućen slobodan protok vode poprečno na ravninu geotekstila, bez gubitka čestica tla, tijekom neograničena, vremena. Filtri moraju stoga zadovoljavati zahtjev vodopropusnosti, zahtjev zadržavanja čestica, tla i zahtjev dugotrajnog djelovanja. Ispravno projektirani i izrađeni sustavi filtara s geotekstilima mogu dobro odgovoriti tim zahtjevima.

35

1.4.3.2 Vodopropusnost

Vodopropusnost se geotekstila ne može jednostavno izraziti "normalnim" koeficijentom vodopropusnosti k. Geotekstili su, naime, stišljivi i njihova stvarna vodopropusnost ovisi i o njihovoj "stisnutosti", odnosno stvarnoj debljini pod opterećenjem.

Stoga u vodopropusnost treba biti uključena i debljina geotekstila, te je za poprečnu vodopropusnost, tj. za vodopropusnost geotekstila pri protoku vode okomito na njegovu površinu, uveden pojam "permitivnosti".

Permitivnost je definirana, kao:

gdje je:

permitivnost,

kn koeficijent vodopropusnosti u smjeru okomitom na geotekstil,

d debljina geotekstila.

1.4.3.3 Zadržavanje čestica tla i dugotrajno djelovanje filtara

Zadržavanje čestica tla ovisi o dvije vrste parametara:

mehaničkim i

geometrijskim.

U mehaničke parametre mogu se ubrojiti hidraulične vučne sile koje nastoje pomaknuti čestice tla, kohezija tla koja, nastoji zadržati čestice u strukturi i gravitacija koja može otežavati ili potpomagati pomicanje čestica tla, (ovisno o smjeru toka vode).

Geometrijski su parametri veličina otvora geotekstila, veličina i raspored čestica tla i gustoća tla.

Radi pojednostavljenja, u analizama se obično uzimaju u obzir samo geometrijski parametri.

Pojave pri filtriranju vode iz tla kroz geotekstil općenito su složene. Do sada je uočeno nekoliko mehanizama koji u određenim situacijama djeluju na procesfiltriranja, kao što su:

blokiranje,

stvaranje lukova,

začepljivanje.

Te su pojave prikazane na slika 0.34

36

slika 0.34 Pojave u (na) geotekstilu pri filtriranju vode iz tla: a) blokiranje b) stvaranje lukova c) začepljivanje

Blokiranje je definirano kao smanjenje vodopropusnosti geotekstila zbog toga što čestice iz tla zatvore pore geotekstila na njegovoj površini (slika 0.34.a). Stvaranje lukova također je jedan oblik blokiranja, pri čemu se slaganjem čestica iz tla blizu otvora stvaraju na površini geotekstila lukovi koji otežavaju prolaz vode (slika 0.34.b). Začepljivanje je definirano kao smanjenje vodopropusnosti geotekstila zbog ulaska sitnih čestica tla u pore u unutrašnjosti geotekstila (slika 0.34.c).

Postoji više kriterija za osiguranje svojstva zadržavanja čestica tla, a temelje se na poznavanju granulometrijskog sastava tla (sitnijih frakcija) i na njegovoj usporedbi s otvorima u geotekstilu. U tom smislu, primjerice, AASHTO preporučuje :

5) Ako je tlo takvo da manje od 50% čestica prolazi kroz sito No 200 (0,076 mm), otvor 095

geotekstila mora biti veći od otvora sita No 30 (0,59 mm).

6) Ako je tlo takvo da više od 50% čestica prolazi kroz sito No 200 (0,076 mm), otvor O95

geotekstila mora biti veći od otvora sita No 50 (0,297 mm).

Pri projektiranju valja izbjegavati situacije koje bi mogle biti nepovoljne glede začepljenja filtra. To su ovi slučajevi:

ako se tlo iz kojega se filtrira voda sastoji od pijeska ili prašine bez kohezije,

ako tlo ima diskontinuirani granulometrijski sastav,

ako su hidraulički gradijenti veliki.

Ako se takvi uvjeti ne mogu izbjeći, mogu se upotrijebiti filtri od zrnatih materijala, te netkani tekstili s poroznošću većom od 40%.

1.4.4 Dreniranje

Dreniranje vode iz zasićenoga medija pomoću geotekstila može se obavljati kroz geotekstil u njegovoj ravnini.

Dreniranje se može definirati kao proces u kojemu ravnoteža sustava, geotekstil tlo dopušta slobodan tok vode bez gubitaka čestica iz tla, u ravnini geotekstila tijekom neograničenog vremena.

Za dreniranje je važna transmisivnost geotekstila.

37

Za takvu ulogu odgovaraju debeli netkani tekstili koji imaju znatnu poroznost. Tanki tkani tekstili ne bi u tom smislu bili djelotvorni. Postoje i posebni geokompoziti s velikom mogućošću prihvaćanja i vođenja, vode u ravnini.

1.4.5 Brtvljenje

Brtvljenje je funkcija geotekstila kojom se sprečava prolaz vode i/ili vodene pare unutar građevine. Sposobnost brtvljenja imaju geomembrane.

Brtvljenje (izoliranje) potrebno je u mnogim rješenjima u graditeljstvu (zgradarstvo, mostovi, tuneli, hidrotehnika, prometnice, zaštita okoliša).

Sastav geomembrana treba biti takav da, im osigurava dovoljnu vodonepropusnost (k10-11 cm/s), a u mnogim slučajevima i dovoljnu mehaničku otpornost za uvjete pri polaganju i u građevini. Ako to nije slučaj, treba ih posebno zaštititi. Svojstva materijala geomembrana moraju biti takva da bude osigurana dugovječnost njihova uspješnoga služenja.

1.5 REFERENCE

Babić, B i dr. (1995), Geosintetici u graditeljstvu, Hrvatsko društvo građevinskih inžinjera, Zagreb

38