Geotextile

Geotextile

Clasificare

Geotextilele pot fi clasificate , dupa modul de fabricare, in urmatoarele mari categorii:

geotextile netesute;

geotextile tesute;

geotextile tricotate;

geotextile retea;

geotextile speciale.

Din puncte de vedere al polimerului utilizat pentru fabricarea geotestilelor se disting:

produse realizate dintr-un singur polimer (polietilena, polipropilena, poliester etc);

produse realizate dintr-un amestec de polimeri;

produse realizate dintr-un amestec de polimeri si fibre naturale.

Din punct de vedere al provenientei materiei prime acestea pot fi:

materiale la prima intebuintare (originale);

materiale recuperabile si refolosibile.

Din puncte de vedere al durabilitatii (durata de viata) geosinteticele se impart in:

produse cu durabilitate mare in care sunt incluse geosinteticele realizate exclusiv din

polimeri sintetici;

produse cu durata de viata limitata, biodegradabile, cuprinzand geotextilele realizate in amestec din polimeri si fibre naturale.

Geotextiele netesute

Geotextilele netesute sunt paturi fibroase, cu structura tridimensionala, formate dintr-un aglomerat de fibre orientate dupa o anume directie sau la intamplare, consolidate prin diferite procedee.

Caracteristica pentru geotextilele netesute, prin raport cu celelalte tipuri de geotextile clasice, este structura lor tridimensionala, care le confera proprietati filtrant-drenante foarte bune, similare cu cele ale mediilor poroase naturale.

Principalele procedee de consolidare utilizate sunt:

consolidarea mecanica prin intertesere;

consolidarea termica;

consolidarea chimica;

consolidarea prin coasere-tricotare.

Acestea pot fi aplicate independent sau asociat.

Interteserea este o consolidare mecanica realizata prin introducerea in staratul fibros si apoi extragerea din el a unor ace speciale, in forma de spic, care agatand fibrele le reorienteaza si le incalcesc.

Consolidarea termica se realizeaza prin fixarea (imbinarea) la cald a filamentului, sau fibrelor constituente, in punctele de contact ale acestora,

Consolidarea chimica consta in realizarea unor legaturi intre fibre cu ajutorul unui liant chimic, de regula rasina sintetica.

Consolidarea prin coasere este o consolidare mecanica realizata prin executarea unor siruri de cusaturi in lungul paturii fibroase.

Geotextile tesute

Geotextilele tesute sunt materiale cu structura bidimensionala, constituite din fibre dispuse intr-o retea regulata, ce rezulta din incrucisarea si indepartarea a doua sisteme de fire: urzeala si batatura. In general cele doua sisteme de fire sunt perpendiculare. Aspectul materialelor este identic cu al tesaturilor obisnuite.

In tehnologia textila, exista trei scheme principale de tesere: panza, diagonal si atlas. In raport cu numarul de fire si de incrucisari pe unitatea de suprafata, se obtin geotextile cu grad de acoperire diferit si implicit, cu permeabilitati diferite.

Tesaturile de tip panza sunt cele mai simple. In ele se relizeaza o impletitura continua a firelor din batatura cu fiecare fir de urzeala, structura tesaturii find rectangulara. Dupa tesere pot fi supuse unor procese de finisare, cum ar fi termofixarea calandrare sau fixarea prin acoperirea cu o peliula.

Tesaturile de tip diagonal sunt caracterizate printr-o structura in diagonala determinata de schema de tesere, care presupune trecerea firelor din batatura peste doua sau mai multe fire de urzeala, fiecare rand, in avans sau regres cu unul sau mai multe fire.

Tesaturile tip atlas au un aspect neted, caracteristic. Schema de tesere are cele mai putine incrucisari de fire pe unitatea de suprafata, la un grad de acoperire egal cu al celorlalte tesaturi.

Geotextile tricotate

Geotextilele tricotate sunt materiale cu structura bidimensionala, realizate prin impletirea unuia sau mai multor fire, sub forma unor bucle inlantuite. In raport cu modul in care se realizeaza legaturile dintre fire, materialele pot fi desirabile sau indesirabile.

Specifice pentru materialele tip tricot sunt flexibilitatea si supletea lor, sporite in raport cu cele ale tesaturilor, precum si marea lor deformabilitate la solicitari de tractiune.

Geotextile retea

Geotextilele retea sunt materiale textile cu spatii (ochiuri) mari de ordinul a cativa cm² realizate din benzi, fire sintetice sau naturale asamblate prin procedee speciale diferite de cele clasice de tesere sau tricotare.

Geotextilele speciale

Aceasta categorie de geotextile include numeroase tipuri, dintre care rogojinile, geotextilele insamantate, tesaturile din benzi si materiale profilate. Ele se utilizeaza in locul geotextilelor clasice sau in combinatie cu acestea.

Rogojinile sunt impaslituri groase si foarte rugoase, realizate din fire sau filamente destul de rigide. Au in general grosimi mari, pana la 2-4cm si o flexibilitate limitata. Principala caracteristica a acestor materiale este rugozitatea pronuntata.

Tesaturile din benzi sunt materiale realizate din benzi late de cativa mm, din material plastic, de regula cu structura inchisa. Materialele pot avea grade diferite de rugozitate, dependenta de cea a benzilor constituiente.

Geotextilele insamantate sunt produse netesute care au incorporate in ele seminte de graminee perene si eventual unele adaosuri (turba). Materialele sunt destinate lucrarilor antierozionale si asigura astfel insamantarea suprafetelor tratate si protectia acestora pana la dezvoltarea vegetatiei.

Caracteristicile geotextilelor

Caracteristici de identificare

Identificarea geotextilelor deriva din necesitatea de a cunoaste rapid tipul si modul de prezentare, precum si fabricantul produsului, folosind datele oferite de acesta.

Aceste caracteristici cuprind:

natura si performantele materiei prime;

tipul polimerului;

tipul firului sau a fibrei;

produsul in sine, definit prin modul de fabricatie, alcatuire;

tipul textil - definit dupa criteriul de fabricatie;

tehnologia de realizare, cu specificarea tratamentelor de consolidare si finisare;

elemente dimensionale: greutate, grosime care desi sunt carcteristici fizice, trebuie

cunoscute de la inceput;

elemente privind modul de livrare si ambalare al produselor (latimea de fabricatie,

elemente dimensionale ale rulourilor).

Pentru prelevarea probelor si pregatirea esantioanelor in vederea testarii se vor aplica prevederile SR EN 963:1999. In acest standard sunt prezentate si frecventele de esantionare recomandate.

Caracteristici fizice

Densitatea specifica (relativa)

Densitatea specifica este densitatea fibrelor din care este alcatuit geotextilul.

Densitatea relativa se defineste de obicei ca raportul dintre densitatea substantei si densitatea apei distilate, dezaerate, la 4 C.

Valorile tipice ale densitatii specifice (relative):

poliester: 1.22 - 1.38;

nylon: 1.0 - 1.14;

polietilena: 0.9 - 0.96;

polipropilena: 0.91.

Pentru determinarea densitatii specifice se vor respecta prevederile STAS 5886/68.

Masa unitara (m_a)

Masa unitara sau masa pe unitate de suprafata se exprima de regula in g/m² si este asfel calculata plecand de la cantarirea de epruvete patrate sau circulare de dimensiuni cunoscute. Pentru determinare se vor aplica prevederile SR EN 965:1999.

Grosimea (t)

Grosimea se defineste ca distanta dintre cele doua fete ale materialului, sub o presiune data (2, 20, 200 kPa). Grosimea nominala este grosimea determinata de presiunea de 2 kPa. Pentru identificarea produsului se foloseste dea mai mica valoare obtinuta. Pentru determinare se vor aplica prevederile SR EN 964-1:1999 si SR EN ISO 9863-2.

Supletea

Supletea reprezinta masura interactiunii dintre greutatea (masa) geotextilului si rigiditatea sa, exprimata prin masura in care materialul se indoaie sub greutatea proprie. Standardele aplicabile ASTMD 1388-96.

Porozitatea (n)

Porozitatea se defineste ca fiind raportul dintre volumul golurilor si volumul total. In cazul geosinteticelor porozitatea este legata de capacitatea materialului de a lasa sa treaca lichidele. Se poate calcula utilizand formula:

,  [1]

unde:

m_a = masa pe unitaea de suprfata;

r = densitatea totala a geotextilului;

t = grosimea geotextilului.

Procentajul de suprafata libera

Se aplica doar geotextilelor tesute si reprezinta raportul dintre suprafata libera (dintre fibre) si aria totala a probei.

Deschiderea echivalenta a porilor (O)

In cazul geotextilelor tesute si speciale, golurile - O_t - sunt spatiile libere considerate de regula dreptunghiulare, bine conturate de catre reteaua solida a produsului. Marimea golurilor in acest caz se poate detremina atit prin calcul, cat si pe baza de masuratori directe.

In cazul geotextilelor netesute, golurile - O_n - sunt reprezentate de porii acestora, a caror marime se determina direct sau indirect prin urmatoarele metode: optice, mecanice, hidrometrice, suctiune. Deschiderea porilor se exprima in unitati de lungime. Pentru determinare se vor aplica prevederile EN ISO 12956.

Caracteristici mecanice

Compresibilitatea

Compresibilitatea reprezinta capacitatea geotextilelor de a se deforma sub actiunea unor solicitari mecanice normale si este in general mai mare decat a pamanturilor, in special pentru materiale impaslite; o exceptie o constituie geotextilele tesute si cele netesute termosudate.

Pentru geotextilele netesute consolidate prin intertesere sau pentru cele ce contin rasini, compresibilitatea reprezinta o caracteristica importanta, legata de permeabilitatea acestora si de capacitatea acestora de a retine particulele de pamant.

Pentru studiul compresibilitatii geotextilelor sunt aplicabile metodele tradiditionale din geotehnica (incercarea in edometru), existand insa si norme specifice cum ar fi ASTM D 6364-1999.

Rezistenta la intindere

Rezistent la intindere reprezinta capacitatea geotextilelor de a prelua eforturi de tractiune.

Este o caracteristica fundamentala, fie ca geotextilul este utilizat cu functie de armare (caz in care reprezinta principala caracteristica mecanica), fie cu functii de filtrare, drenare sau separare (caz in care este o caracteristica secundara). De aceea este obligatoriu de determinat pentru marea majoritate a aplicatiilor.

Geotextilele tesute sunt mai rigide, in timp ce acelea netesute au o capacitate mai mare de deformare.

Comportarea la tractiune se exprima in kN/m de latime, prin rezistentele si deformatiile la intindere dupa cele doua directii de incercare: longitudinal (pe directia de confectionare) si transversal (pe directia perpendiculara celei de confectionare).

Din incercari de laborator rezulta:

efortul maxim de intindere (rezistenta la intindere a geotextilului, T_f);

alungirea la rupere (defomatia maxima, ε_f);

modulul de elasticitate (panta portiunii initiale a curbei s - ε).

Determinarea rezistentelor la intindere se poate face si pe probe supuse unui efort normal de compresiune. Acest mod de incercare permite modelarea situatiei reale in care se utilizeaza geotextilul, respectiv cu un efort normal datorat altor straturi naturale sau geosintetice aflate deasupra. Pentru determinarea rezistentei la intindere a geotextilelor se vor aplica prevederile SR ISO 10319:1997.

Rezistenta imbinarilor

De multe ori geotextilele trebuie imbinate, cel mai adesea prin coasere. Imbinarile trebuie testate din aceleasi puncte de vedere ca si sectiunea curenta a materialului.

Rezultatele sunt exprimate procentual, prin raportul dintre rezistentele (T) ale cusaturii si respectiv a geotextilului intact.

Penntru determinarea rezistentei la intindere a imbinarilor se aplica prevederile SR EN ISO 10321:1999.

Rezistenta la oboseala

Rezistenta la oboseala reprezinta capacitatea geotextilului de a suporta incarcari ciclice fara a ceda.

Se determina in conditii de solicitare si deformatie ce trebuie sa reproduca cat mai fidel situatia reala.

Rezistenta la plesnire (la intindere multiaxiala)

Pentru unele utilizari ale geotextilelor trebuie cunoscuta rezistenta la incarcari perpendiculare pe planul sau.

Exista doua metode de a supune geotextilul le eforturi perpendiculare pe planul sau:

incercarea Mullen, care utilizeaza o membrana gonflabila care deformeaza geotextilul

sub forma unei emisfere, pana la plesnire.

incercarea ce utilizeaza o proba rectangulara care se deformeaza cu ajutorul unei

membrane de cauciuc aflata dedesupt.

Prevederi referitoare la determinarea rezistentei la intindere multiaxiala a geosinteticelor sunt prezentate in ASTM D 5617-99.

Rezistenta la sfasiere

Geotextilele sunt supuse la astfel de eforturi in timpul instalarii. Se utilizeaza una din urmatoarele incercari:

incercarea cu proba trapezoidala prin care se determina forta necesara pentru initierea

sfasierii (ASTM D 4533-91);

incercarea cu proba "despicata", in care pe o proba cu o taietura initiala de 75mm se

trage de cele doua parti ale taieturii. Rezulta forta necesara pentru propagarea sfasierii (ASTM D 2261-96);

incercarea Elmendorf, aplicabila geotextilelor tesute, in care se determina forta medie

necesara pentru propagarea unei taieturi initiale, cu ajutorul unui aparat tip pendul (ASTM D 1424-96).

Rezistenta la impact (soc) - poansonarea dinamica

Caderea unor corpuri de tipul pietrelor, uneltelor etc. poate duce la perforarea geotextilelor. Pentru determinarea rezistentei la impact se utilizeaza un con metalic fixat intr-un aparat tip CBR si care este lasat sa cada liber pe geotextil.

Pentru determinarea rezistentei la impact prin incercarea de perforare dinamica se vor aplica prevederile SR EN 918:2000.

Rezistenta la poansonare statica

In afara rezistentei la impactul dinamic al unor obiecte, este necesara si cunoasterea rezistentei la poansonarea statica. Acest tip de solicitare este prezent pe toata durata de exploatare a geotextilului.

Pentru determinarea rezistentei la poansonare statica se utilizeaza un poanson cu dimensiuni standardizate si un aparat CBR aplicand prevederile SR EN ISO 12236:2000. Incercarea este aplicabila in special geotextilelor netesute.

Rezistenta la forfecare

Materialele geotextile utilizate cu functie de armare preiau efortul de intindere prin frecare.

Pentru caracterizarea frecarii dintre geotextil si diferite materiale pamantoase sau sintetice se poate utiliza fie un aparat de forfecare directa (utilizat in general pentru eforturi normale mari), fie un montaj tip "plan inclinat" (pentru eforturi normale reduse).

In cazul unei incercari, cu planul inclinat, se inclina planul cu o anume viteza si se masoara deplasarea materialelor asternute. Incercarea se opreste la o deplasare considerata limita.

Pentru caracterizarea frecarii pamant - geotextil se definesc urmatorii coeficienti de eficienta, in raport cu cei ai pamantului propriu-zis:

eficienta pentru coeziune

E_c=c_a/c x 100 eficienta unghiului de frecare

E_Ø=(tanα/tanØ)x100

in care:

c_a - coeziunea pamant - geotextil;

c - coeziunea pamantului;

α- unghiul de frecare dintre pamant si geotextil;

Ø - unghiul de frecare interna a pamantului.

Tabel 1 valori orientative ale unghiului de frecare si ale eficientei (in paranteza) pentru geotextil - nisip

Norme aplicabile in acest domeniu: ASTM D 5321-92(1997).

Rezistenta la smulgere

Solicitarea la smulgere din terenul in care se afla incorporate este proprie utilizarii geotextilelor ca elemente de armare in diferite tipuri de lucrari.

Aprecierea modului in care raspunde geotextilul la o astfel de solicitare se face prin incercarea de smulgere sau incercarea la ancoraj a unei epruvete de geotextil plasata intre doua straturi de pamant. Incercarea se executa la diferite incercari aplicate pamantului si determina forta necesara smulgerii geotextilului din pamant.

Normele aplicabile ASTM D 4632-91(1996), ASTM D 6706-01.

Gradul de protectie

Se urmareste evaluarea capacitatii unui geotextil de a proteja un alt strat (de regula geomembrana). Deformatia este inregistrata pe o placa de plumb si se masoara dimensiunea amprentelor.

Caracteristici hidraulice

Permitivitatea (permeabilitatea perpendiculara pe planul geotextilului, Ψ)

Aceasta caracteristica este determinata pentru geotextilele utilizate cu functie de filtrare.

Intrucat geotextilul se deformeaza sub incarcari, este preferata utilizarea permitivitatii Ψ in locul coeficientului de permeabilitate k, legatura dintre cei doi parametrii fiind definita de relatia:

Ψ=k/t 

unde t este grosimea geotextilului, permitivitatea exprimandu-se in s^-1.

Pentru determinarea permitivitatii se utilizeaza metoda cu gradient hidraulic constant si cea cu gradient hidraulic variabil, conform EN ISO 11058:1999.

Permitivitatea se poate determina si sub sarcina normala, conform ASTM D 5493-93.

Permitivitatea geotextilelor variaza intr-o plaja larga de valori: 0.02 - 2.2 s^-1.

Transmisivitatea (permeabilitatea in planul geotextilului, θ)

Aceasta caracteristica este importanta pentru geotextilele utilizate cu functie de drenaj.

Transmisivitatea, θ este produsul dintre coeficientul de permeabilitate in planul geotextilului k_p si grosimea geotextilului, t:

θ=k_p x t. [5]

Transmisivitatea se exprima in m³/s m.

Pentru determinarea transmisivitatii se vor aplica prevederile EN ISO 12958:1999.

Tabelul 2. Valori tipice ale transmisivitatii geotextilelor pentru un efort normal de 40kPa

Colmatarea

Pentru geotextilele utilizate cu functii hidraulice (filtrare, drenare) se determina capacitatea de colmatare si modificarea proprietatilor hidraulice.

O metoda simpla de incercare este punerea in contact a unei probe de pamant si a unei probe de geotextil intr-un cilindru. Se impune o sarcina hidraulica constanta care este mentinuta o perioada indelungata de timp.

Curbele tipice obtinute releva o perioada de tranzitie ce variaza de la 10 ore pentru pamanturi granulare, la 200 ore pentru pamanturi cu granulatie fina, dupa care sistemul pamant-geotextil incepe sa se comporte ca ai in realitate. Daca curba devine aproximativ paralela cu axa t (timpul), dupa aceasta perioada geotextilul este compatibil cu pamantul testat in conditiile de incercare. Daca panta continua sa fie descrescatoare, apare o colmatare din ce in ce mai importanta si rezulta ca geotextilul un este adaptat tipului de pamant testat.

Pentru a scurta timpul de testare, in loc sa se masoare debitul se poate masura sarcina hidraulica in diverse puncte ale coloanei de pamant - geotextil. Diferentele de sarcina hidraulica sunt apoi transformate in gradienti hidraulici.

Se poate utiliza in acest scop si un permeametru cu pereti flexibili (aparat triaxial).

Standarde aplicabile: ASTM D 1987-95, ASTM D 5101-01, ASTM D 5567-94(2001).

Caracteristici de durabilitate

Pentru incercarile de durabilitate sunt aplicabile prevederile standardului EN 12226:2000. Acest standard precizeaza care sunt metodele de evaluare a durabilitatii geotextilelor pentru fiecare tip de incercare: prin examinare vizuala, microscopica si a rezistentei la intindere este exprimata procentual fata de rezistenta epruvetei de control, neexpuse incercarii de durabilitate.

Deteriorarea in timpul instalarii

In timpul unei instalari necorespunzatoare geotextilul poate fi deteriorat, fiind supus in multe cazuri le eforturi mult mai mari decat cele de proiectare.

Standardul ENV ISO 10722-1 prevede aplicarea unei incercari ciclice pe un platan prin intermediul unui strat de agregate, care transmite incarcarea la geotextil. Dupa 200 de cicluri intre 5 si 900 kPa se extrage geotextilul si i se determina caracteristicile mecanice si hidraulice pentru a fi comparate cu cele initiale.

Rezistenta la abraziune

Abraziunea geotextilelor poate reprezenta, in unele cazuri, cauza cedarii sistemului geotextil - teren. Se defineste ca fiind pierderea unei parti din material datorita frecarii cu un alt corp.

Exista mai multe proceduri posibile de evaluare:

cu membrana gonflabila;

prin incovoiere si abraziune;

cu cilindru oscilant;

cu platforma rotativa;

prin abraziune uniforma.

Pentru determinarea rezistentei la abraziune se vor aplica prevederile EN ISO 13427, care utilizeaza metoda blocului (abraziune uniforma obtinuta cu hartie abraziva). Dupa 750 de cicluri se extrage proba si i se determina proprietatile mecanice si hidraulice pentru a putea fi comparate cu cele initiale. Rezistenta la abraziune se exprima ca un procent din rezistenta esantionului intact la intindere (pot fi utilizate si alte proprietiti care sunt relevante pentru aplicatia studiata).

Fluaj

Fluajul reprezinta deformatia obtinuta in timp sub incarcare constanta.

Deoarece geotextilele, ca si celelalte materiale geosintetice, sunt fabricate din polimeri care sunt cunoscuti ca fiind foarte sensibili la fluaj, este important de determinat aceasta caracteristica.

Sensibilitatea la fluaj a polimerilor creste considerabil in ordinea: poliester, poliamide, polipropilena, polietilena. De accea, pentru geosinteticele care sunt supuse la incarcari pe o perioada lunga de timp, de la 10 la 100 de ani, sarcina admisibila pentru poliester este de cca 50% din rezistenta la rupere la intindere, pentru poliamide de cca. 40%, iar pentru polipropilena si polietilena se recomanda sa ramana sub 25%.

In Europa, pentru fluajul din tractiune incercarea este standardizata prin EN ISO 13431:1999, care prevede o durata de testare de 1000h, iar daca se doreste extrapolarea rezultatelor pe durate de viata de ordinul 30, 60, 120 ani de 10000h sau mai mult. Rezultatele sunt exprimate sub forma unei curbe deformatie specifica (alungire) - timp.

Ca si in cazul incercarii de tractiune clasice, incercarea la fluaj din tractiune se poate realiza pe probe supuse unui efort normal, asa cum este cazul in realitate.

Pentru fluajul din compresiune se aplica prevederile standardului EN 1897:2001.

Rezistenta la degradare termica

Temperaturile inalte provoaca degradari ale polimerilor. De asemenea, temperaturile joase afecteaza fragilitatea si rezistenta la impact in momentul instalarii in conditii extreme sau prezenta exceptionala a unor astfel de temperaturi extreme.

Se pot testa proble la impact la diverse temperaturi. Temperatura care provoaca fragilizarea geotextilului este cea la care 50% din probe cedeaza la impact.

Standardele aplicabile: ASTM D 4594-96 (efectele temperaturii asupra stabilitatii geotextilelor).

Rezistenta la factorii de mediu

Produsele expuse la razele UV si alti factori de mediu pot fi afectate pe perioada depozitarii in stocuri de catre producatori, pe perioada transportului si cel mai adesea pe perioada depozitarii in santiere de caatre constructori.

Pentru determinarea rezistentei geotextilelor la factori de mediu se vor aplica prevederile ENV 12224:2000.

Rezistenta la degradarea biologica

Se apreciaza ca, desi geotextilele - indiferent de natura polimerului - pot fi un mediu prielnic pentru dezvoltarea microorganismelor, ele un constituie o hrana pentru acestea si ca urmare prezenta lor genereaza degradari ireversibile produselor. Numai in cazul in care microorganismele elibereaza in procesul de dezvoltare sau descompunere, substante chimice din categoria celor ce degradeaza polimerii sintetici (fenomen neidentificat in experimentarile efectuate, dar conjunctural posibil), la concentratii ridicate ale acestora si in conditii de temperaturi ridicate (peste +20^o C) geotextilele ar putea fi afectate de degradare. De asemenea, aceasta incercare trebuie realizata atunci cand cerintele pentru o functionare corespunzatoare necesita rezistenta microbiologica sau daca geotextilele sunt fabricate din polimeri noi a caror rezistenta este pusa sub semnul intrebarii.

Rezistenta microbiologica se defineste ca rezistenta geotextilelor (sau produselor inrudite) la atacul bacteriilor sau fungilor.

Pentru evaluarea rezistentei la degradarea biologica se aplica SR ENV 12225:2000 care prevede ca proba de geotextil sa fie ingropata intr-un pamant activ din punct de vedere biologic, iar dupa ce este dezgopata sa i se masoare rezistenta.

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX