Geotekstiilid

1. Sissejuhatus

Seoses loodusressursside pideva vähenemisega vähenevad ka võimalused ehitada kauakestvaid insenerrajatisi headest pinnastest. Üha suuremas ulatuses tuleb kasutusele võtta halvemate füüsikalis-mehaaniliste omadustega pinnaseid. Maa kui ressursi pidev väärtustumine ja kallinemine sunnib nii auto- kui ka raudteede ehitajaid ning ka paljude muude insenerrajatiste (lennuväljade maandumisrajad, tammid, puutornide alused jms.) püstitajaid minema üha nõrgematele aluspinnastele. Selleks aga, et neile pinnastele ja ka neist pinnastest ehitada kauakestvaid ja püsivaid rajatisi, tuleb neid pinnaseid parandada, panna nad nii tööle, et nad nn ületaksid endid. Üheks selles teeks on võtta kasutusele geosünteedid: tugevduskangad, geovõrgud, komposiitmaterjalid ja nende baasil luua uues konstruktiivsed lahendid.

Sarnane lugu on ka keskkonnakaitses ja –ehituses. Nõlvade ehitamisel on vaja tagada erosiooni- ja varisemiskindlus; prügilate ehitusel tagada, et reovesi ei pääseks aluspinnasesse ja seekaudu põhjavette; hoonete ehitamisel ei tohi pinnas hakata alt vajuma põhjustades nii suuri kahjusid; näiteid võib tuua kümneid.

Halbade pinnaste asendamine parematega on tihti väga kulukas, näiteks kui suurte mahtude korral on vaja tuua need kohale väga kaugelt. Prügilate ehitusel on muidu vaja mõnikord rajada alusesse lausa meetritepaksuseid savikihte peatamaks reovee liikumise. Külmakergetest tekkinud praod asfaldisse nõuavad iga-aastaselt miljoneid kroone remondiraha. Kõike seda oleks võimalik vältida kasutades vastavalt õigetele meetoditele erinevaid geosünteete. Lisaks juba eespool loetletutele veel asfaldivõrke, geomembraane, savikangaid, erosiooni- ja haljastusmaterjale.

2. Geotekstiilide iseloomustus

Geotekstiil on õhukene, reeglina vedelikke läbilaskev polümeerist tekstiili toode, mis näeb välja nagu „paindlik lina” (vt. joonis 1). Praegu meile kättesaadavaid geotekstiile jagatakse järgnevatesse kategooriatesse tootmisprotsesside järgi:

Kootud geotekstiil: tootmisel kasutatud lõngad (mis on tehtud ühe- või mitmekiulisena) on omavahel kootud täisnurga all ning selleks kasutatakse tavapärast kudumisprotsessi kangastelgedel.

Mittekootud geotekstiil: kanga kiud, mis asetsevad omavahel kindlate vahedega, suunas jne või juhuslikult üksteise suhtes, moodustavad võrgustiku. Nende kokkuliitmiseks kasutatakse sulatamist, mulgustatakse nõeltega kokku või töödeldakse matti keemiliste sideainetega nagu liim, kumm, latekskumme jne.

Silmuskootud geotekstiil: lõngad (või muud elemendid) silmustatakse omavahel kudumismasinaga, mitte kangastelgedega.

Õmmeldud, nõelutud geotekstiil: kanga kiud või -lõngad on omavahel kokku ühendatud õmblemise- või tikkimise teel.

geotex

Joonis 1. Valik erinevaid geoteksiile (loetledes ülalt alla: kootud, mittekootud ja silmuskootud).

3. Tootmisprotsess

Geotekstiile on mitmeid erinevaid liike ja nende kõikide tootmine erineb omavahel suuresti. Järgnevalt neli tootmisviisi.

3.1. Kootud geotekstiilid

Geotekstiile tehakse mitut erinevat moodi, kasutades osaliselt traditsioonilisi tekstiilitootmise protsesse ning osaliselt meetodeid, mida ei tunta selles tööstuses. Tootmine hõlmab kahte faasi: esimene faas on kuumuse ja surve all kiudude ja lõngade valmistamine polümeeri kuulikestest ning teine etapp on nendele nn lameda struktuuri andmine, mida nimetame kangaks.

Peamiseks elemendiks geotekstiilis on tema kiud. Nendele kiududele on iseloomulik painduvus, viimistletavus ning väga hea pikkuse ja tüseduse suhe. Kasutatakse nelja erinevaid sünteetilisi kiudusid: niitjad (saadakse kuuma sulatatud polümeeri surumisel läbi vastava vormi ning samal ajal venitades selle niitjaks katkematuks lõngaks), staapelkiud (niidid lõigatakse 2-10 cm pikkusteks kiududeks), lintkiud (lamedad lindikiud, mis on tavaliselt üks kuni kolm millimeetrit laiad, saadakse plastikust kile lõikamisel lintideks) ja köisjad kiud (kimp lintkiudusid on omavahel kokku köidetud).

Lõng koosneb mitmetest vastavalt valitud polümeerkiududest. Kootud

Nagu nimigi ütleb, on kootud geotekstiil tehtud tavapärase kudumistehnikaga. Kaasaegsed kangasteljed on väga mitmekülgsed ja keerukad seadmed (joonis 2). Kudumisprotsess annab geotekstiilile tema tavapärase väljanägemise: tootmisel paigaldatakse lõimelõngad kogu kanga pikkuses kindlate vahedega ning kanga koelõng lisatakse vahele kindel arv kordi sentimeetri kohta ning kindla nurga all. Seega kanga kudumise korrapärasus on kontrollitud ja kanga struktuur ühtlane kogu materjali ulatuses.

Joonis 2. Kootud geotekstiilide masina põhimõte ning selle erinevad osad.

Geotekstiilide tootmiseks kasutatakse mitmeid erinevaid lõngasid: monokiudsetest niitidest lõng (tehtud ainult ühest niidist), multiniitjas lõng (mitu niiti on omavahel kokku liidetud), keerdlõng (staapelkiud on omavahel kokku/spiraali keeratud), lintjad (seda liiki lõngad on valmistatud ühest lintkiust) ja kiulised lõngad (tehtud köisjatest kiududest). Sünteetilised kiud on väga head koormust kandvad elemendid, eriti hea tõmbetugevusega, mõnel juhul isegi samaväärsed eelpingestatud terasega (näiteks polüaramiidkiud).

Erinevaid kanga kudumi mustreid võib eksisteerida lõpmatult palju, see ei avalda mõju kanga tugevusomadustele. Termineid „lõimelõng ja koelõng” kasutatakse selleks, et omavahel eristada erisuunalisi lõngu (joonis 3). Pikisuunalist lõnga, mis jookseb pikisuunas nii kudumismasina või kangastelgedega kui ka juba valmis geotekstiili rulliga, nimetatakse lõimelõngaks. Põikisuunalist lõnga, mis jookseb aga põikisuunas masinaga ja tekstiilirulliga, nimetatakse koelõngaks. Lõimelõnga pikisuunalist asetsemist kudumismasinal kutsutakse ka mehhanismi suunaks (MD - ingl. keeles), tootmissuunaks või ka veel rulli pikisuunaks, koelõnga asetust kutsutakse mehhanismi ristisuunaliseks (cross machine direction, CMD – ingl. keeles). Joonisel 3 on kujutatud lamedat lintjat kudumit, ka sellel on mitu erinevat variatsiooni nagu näiteks diagonaalkoega, siidsiledaid ja sarž. See kudum on kõige tihedamini kasutatav geotekstiilide tootmisel.

Joonis 3. Tüüpiline kootud geotekstiil, mis on tehtud hariliku kudumiga

3.2. Mittekootud geotekstiilid

Mittekootud geotekstiile saadakse teistsuguste tootmisprotsesside tulemusena, kui kootud tekstiile. Kõigepealt laotakse lõngad liikuvale konveierlindile, moodustades sinna võrgustiku, mis ei ole veel seotud omavahel ning mis on laiem ja paksem, kui lõpp-produkt. Seejärel seotakse see lindil: mehaaniliste vahenditega (joonis 4, võrgust lüüakse läbi tuhandeid kidalisi nõelu, kinnitades niimoodi lõngad omavahel- see tekstiil sisaldab väga palju poore ja sellepärast on tal väga head veejuhtimisomadused, paksus jääb vahemikku 0,5–5 mm), kuumtöötlemine (kasutatakse kõrgeid temperatuure ja survet, et siduda kiudude matt tekstiiliks, kiududest tekkinud võrgustik peab sisaldama eri sulamistemperatuuridega polümeerkiude, mis kuumade rullide vahel omavahel liidetakse, sellistel tekstiilidel on parem tõmbetugevus kuid halvem filtreerimisomadus), keemiline sidumine (mati sisse segatakse keemilist sideainet nagu näiteks liimi, lateksit, tselluloosi saaduseid või vaiku). Selle kõige tulemusena saame kolme erinevat tüüpi tekstiile: mehaaniliselt seotud mittekootud geotekstiil (või nõeltöödeldud mittekootud geotekstiil), kuumtöödeldud mittekootud ja keemiliselt seotud mitekootud geotekstiilid.

Joonis 4. Nõeltöötlemismasin

3.3. Silmuskootud geotekstiilid

Silmuskootud geotekstiilid on toodetud kasutades tavapäraseid kudumisprotsesse, kinnitades lõngad omavahel silmuseid kasutades ning saades seejuures kindla struktuuri. Maailmas on kasutusel väga palju erinevaid silmuseid (joonis 5). Sellised geotekstiilid on väga venivad ning seepärast on tema kasutuskohad üsna piiratud.

Joonis 5. Silmuskootud geotekstiil (enamlevinud silmusega)

3.4. Õmmeldud/nõelutud geotekstiilid

Õmmeldud/ nõelutud geotekstiilid on toodetud multiniitjatest lõngadest, mis on kokku õmmeldud. Niiviisi saab isegi tugevaid ja raskeid „vaipasid” valmistada kiiresti. Geotekstiile toodetakse vahepeal toru- või silindrikujulisena ilma pikisuunalise õmbluseta. Selliseid geotekstiile nimetatakse torutekstiilideks.

3.5. Geotekstiilide omavaheline võrdlus

Geotekstiile võib immutada ka bituumeniga, mis muudab neid vastupidavamaks välistele jõududele ja vajadusel vedelikke pidavateks. Enamus geotekstiile on pakendatud ca viie meetristesse rullidesse ja tavaliselt on rullis 500 ruutmeetrit kangast. Tabelis on toodud erinevad geosünteedid ja nende peamised parameetrid.

Geotekstiil	Tõmbe-tugevus (kN/m)	Laienemine maksimum koormusel (%)	Nähtav ava suurus (mm)	Vee läbilaske-võime (l/m²/s)	Mass pindala kohta (g/m²)
Mittekootud
kuum-töödeldud	3–25	20–60	0.02–0.35	10–200	60–350
nõel- töödeldud	7–90	30–80	0.03–0.02	30–300	100–3000
keemiliselt töödeldud	5–30	25–50	0.01–0.25	20–100	130–800
Kootud
monokiudne	20–80	20–35	0.07–4.0	80–2000	150–300
multikiudne	40–1200	10–30	0.05–0.90	20–80	250–1500
lintkiudne	8–90	15–25	0.10–0.30	5–25	90–250
Silmuskootud
ristisuunaline	2–5	300–600	0.20–2.0	60–2000	150–300
pikisuunaline	20–800	12–30	0.40–1.5	80–300	250–1000
pistetega ühendatud silmused	30–1000	10–30	0.07–0.50	50–100	250–1000

4. Geotekstiilide funktsioonid

Geotekstiilid on laialdaselt kasutuses erinevates ehitussektorites: teede-, üld- ja keskkonnaehituses. Geotekstiilide põhilisteks kasutusfunktsioonideks on:
• pinnase tugevdamine;
• eraldamine;
• filtreerimine;
• dreenimine;
• kaitse.

Nagu näha, võivad geotekstiilid täita väga suurt valikut ülesannetest, see on võimalik tänu erinevatele tootmistehnoloogiatele ja kasutusel olevatele materjalidele. Seetõttu on geotekstiilid konkurentsitult kasutatavamad geosünteedid üldse.

4.1. Pinnase tugevdamine

Geotekstiilid täidavad armeerimise funktsiooni, parandades pinnase mehaanilisi omadusi. Kui pinnas ja tekstiil on omavahel kombineeritud, nn liit-, armeeritud pinnaseks, saame me väga hea survele ja tõmbele töötava pinnase, mis on põhimõtteliselt sarnane armeeritud betoonile. Kui geotekstiil on paigaldatud armeerimise eesmärgiga, siis tema peamine ülesanne ongi ära hoida tahtmatuid deformatsioone pinnastes. Selles protsessis käitub kangas nn. pingestava liikmena nakkudes, haardudes ning kleepudes pinnasega, tagades täitepinnase stabiilsuse (vt joonis).

Joonis. Geotekstiili kasutamine nõlva tugevdamisel (enamasti kasutatakse kootud geotekstiile nende tugevuse ja vähese venivuse tõttu).

4.2. Eraldamine

Eraldamiseks nimetame seda, kui geotekstiili ülesanne on vältida erinevate pinnasekihtide segunemist nii ehituse ajal kui ka peale seda. Joonisel näeme kuidas kangas hoiab ära pehmema ja peenema pinnase segunemise suuremateralise pinnasega, säilitades samas struktuurse terviklikkuse mõlemas materjalis. Antud juhul on tekstiili peamine roll pinnaste eraldamine, kuid säilib ka tema tugevdamise omadus, aga mitte nii oluliselt, kui asetsedes ühesuguse struktuuriga pinnases.

Märkimisväärne on, et eraldamisomadus sõltub pinnases olevate terade suurusest. Enamus nõrgad pinnased koosnevad väikestest teradest ning need peaks olema lahutatud jämedatest. Sellises situatsioonis oleks separeerimine äärmiselt vajalik (nagu teedel, raudteedel jne). Eraldamine ja armeerimine on sobivad funktsioonid, nad lausa töötavad koos, vastastikku: tugevdamine vähendab deformatsiooni ning pinnaste liikumist ja seepärast kahandab terade segunemist; teisest küljest eraldamine väldib segunemist seoses sellega hoiab ära tugevuse kadumise kihtides. Ideaalne materjal teedele (näiteks kui jämedateralisem materjal on laotatud peenemateralise, nõrgema vastupidavusega pinnasele) oleks katkematu nagu näiteks kõrgtugev geotekstiil.

Eraldus

Esimesel juhul on kaks erinevat pinnast ilma geosünteedita,
teisel juhul on paigaldatud geotekstiil paigaldatud eraldamise eesmärgiga (parimad geotekstiilid eraldamiseks on mittekootud)

Valiku peamise funktsiooni (kas armeerimine või eraldamine) vahel saab teha ka peamiste empiiriliste teadmiste abil, kui aluspinnase California kandevõime suhtarv (California Bearing Ratio, edaspidi CBR - tähendust meenuta pinnase geovõrkude loengumaterjalist) on teada. Kui alus on pehme, see tähendab, et CBR on madal (alla kolme), siis võib pidada armeerimist peamiseks funktsiooniks, sest sellises pinnases on pikirööpad väga kiired tulema. Geotekstiilil, mida kasutatakse pinnasega, mille CBR on kõrgem kui kolm, on praktiliselt olematu tugevdamise tõstmise tähtsus ning seepärast on primaarne roll pinnaste eraldamine. Pinnastes, mille imavuse CBR jääb ühe ja kolme vahele, sõltub esmane funktsioon kanga asukoha valikust.

4.3. Filtreerimine

Geotekstiilid võivad toimida ka filtritena, lastes endast läbi vajaliku hulga vedelikke, pidades seejuures kinni pinnaseosakesed, vastavalt tootja poolt määratud hulgale. Kangas laseb läbi vedeliku, vältides samas mullaosakeste rännet.

Kui tekstiil on asetatud aluse alla (pinnas mida oleks vaja filtreerida), siis kahe kihi seosetus tõuseb oluliselt. See võimaldab läbida kanga ainult osadel pinnaseosakestel, mis suudavad läbida tekstiili poorid. Et saavutada olukorda, kus geotekstiil käituks filtrina, on hädavajalik, et tasakaal (vaip peab olema võimalikult sileda pinna peal) pinnase ja geotekstiili vahel saavutatakse kohe peale kanga paigaldust. Sellega hoitakse ära pinnaseosakeste kogunemist ühte ja samadesse kohtadesse vaid need jagunevad kangal ühtlaselt. Pinnase tasakaalu võime põhimõtteliselt jagada kolmeks tsooniks (joonis):

• rahulik pinnas;
• „filtreeruv pinnas“, mida kõrgemal/kaugemal asub pinnas geotekstiilist, seda väiksemaks lähevad pinnaseosakesed;
• nn ületuskiht, mis on väga poorne ja avatud struktuuriga.

Kui kihistumisprotsess on lõppenud, võime kogu kihti nimetada pinnase filtriks, mis väga aktiivselt ja hästi täidab oma ülesannet.

Ideaalne pinnaseosakeste asetus juhul, kui on paigaldatud kangas, mis täidab filtreerimise eesmärki

Kangas, mis on paigaldatud filtreerimise eesmärgiga töötab samas ka pinnase eraldajana. Piiri tööpõhimõtte vahele saab eelkõige tõmmata selle järgi, kui palju on pinnases vedelikku ning geotekstiili valiku järgi. Kui näiteks vee imbumine läbi geotekstiili ei ole suur/ kriitilises olukorras, siis tõuseb eraldamine peamiseks funktsiooniks. Reeglina praktikas töötab kangas, mis on paigaldatud filtreerimiseks ka eraldajana ning tugevdajana, hõlmates niiviisi kolme tähtsat funktsiooni; vastavalt sellele ei olegi võimalik ainult eraldamist rakendada.

4.4. Dreenimine

Geotekstiilil on ka omadus juhtida vett mööda oma tasapinda ja seda nimetatakse tasapinnaliseks vooluks ehk dreenimiseks mööda oma tasapinda. Erinevates situatsioonides peab kasutatav materjal koguma risti oma tasapinnaga endasse sade- ja pinnaseveed ning juhtima need vastavatesse kogumiskohtadesse. Joonisel näeme, et geotekstiil, mis külgneb seinaga, kogub vee pinnasest ja juhib selle seina sisse tehtud rennipidi välja.

Tuleks veel ära märkida, et samal ajal, kui tekstiil täidab filtreerimise ja dreenimise funktsiooni, hajutab ta ka vedeliku liigset survet pinnase poorides, lubades veel valguda oma tasapinnale ning seda mööda edasi nn väljapääsu poole.

Geotekstiil täidab ka dreenimise funktsiooni (kuigi efektiivsemalt täidavad ülesannet spetsiaalsed dreenkomposiidid)

4.5. Kaitse ja muud ülesanded

Geotekstiil, mis on paigutatud kahe materjali vahele, täidab ka kaitsefunktsiooni, leevendades ja hajutades pingeid nendes ning kaitstes pindu väliste kahjustuste eest.

kaitse

Muud ülesanded:

Geotekstiilid võivad täita ka muid funktsioone, mis on kvalitatiivset laadi ning enamasti sõltuvad eeltoodud põhiülesannetest. Sellised kanga funktsioonid kirjeldavad põhiliselt nende toimimistunnuseid.

• Neelamine – geosünteet tagab neelduvuse, kui seda kasutada vedelike omastamise ja ühendamise eesmärgiga. Sellise ülesandega saab kasutada geotekstiile näiteks ökoloogilise õnnetuse korral nagu näiteks õlireostus. Kangas on võimeline pinnaseveest õli ära juhtima, lastes veel seda läbida, samal ajal õli kinni pidades ning pinnasest välja juhtides.

• Tagasihoidmine/ ohjeldamine – kasutades geotekstiili pinnase nn kapseldamiseks, saame niimoodi anda sellele vajaliku geomeetria ja väldime sellega kuju muutumise.

• Polsterdamine – tekstiil täidab seda ülesannet, kui kasutada kangast, et kontrollida ja summutada dünaamilisi, mehaanilisi kõrvalmõjusid. Sellise funktsiooni põhimõttega peaks kasutama geotekstiili näiteks kanalite vooderdusel, randade kaitsel ja ka seismilistes piirkondades aluse isoleerimiseks.

• Isolatsioon – geotekstiiliga saab ka vähendada ka elektri, soojuse või müra läbipääsu.

• Pinnase erosioonikontroll – kaitseb pinnast erosiooni eest, mida võib tekitada aktiivne vee või tuule liikumine.

• Vegetatiivne armeerimine – vähendades erosiooniohtu, vähendab geotekstiil samas ka taimestiku kasvu, takistades taimedel endale kasvamiseks vajalikku ruumi tekitada.

5. Geotekstiilide rakendamine

Lubatav funktsioneerimisomadus on omadus, mida mõõdetakse toimimistestiga, sealjuures nõutav väärtus saavutatakse projekteerijate või spetsialistide poolt kasutatavate tunnustatud analüüsi- ja projekteerimismeetoditega, mida katsetatakse reaalsetes olukordades. Terve protsess, mida kutsutakse „design-by-function“ (s.o. projekteerimine otstarbe põhjal), on leidnud projekteerimisel kasutust väga laialdaselt.

On täheldatud, et geotekstiilidel on kõige rohkem erinevaid funktsioneerimisomadusi ja seepärast on need leidnud kõige laialdasemalt rakendust. Suurem osa geotekstiile on tervenisti väga poorsed. Paksudel mittekootud nõeltöödeldud geotekstiilidel on märkimisväärselt poorne struktuur ja sellepärast võimaldavad nad endast suurel hulgal vedelikke läbi lasta. Poorsusaste on tekstiilidel väga varieeruv ning selle järgi saab kangaste vahel valiku teha. Nagu eelnevas peatükis välja toodud, on loomulikult olemas ka vedelikke kinnipidavaid tekstiile, mis on läbi immutatud erinevate materjalidega nagu näiteks bituumen.

Geotekstiile saabki tänu erinevatele omadustele rakendada väga paljudes kohtades, eelnevalt on toodud välja erinevad rakendusviisid (armeerimise eesmärgiga, eraldamine jne), seepärast nendel pikemalt ei peatu.

6. Geotekstiilide omadused

Geotekstiilide omadused võib jagada viite suuremasse klassi:
• füüsikalised;
• mehaanilised;
• hüdraulilised;
• vastupidavus;
• katseomadused.

6.1. Füüsikalised omadused

Peamised füüsikalised omadused, millele spetsialiseerutakse on erikaal, mass, paksus ja jäikus.

Erikaal

See on polümeeri erikaal, millest tekstiil on toodetud, ning see on välja toodud kui ühiku mahukaalu koefitsent neljakraadises puhtas vees (vt tabel). Erikaalu määramist kasutatakse rohkem geomembraanide kvaliteedi kontrollimiseks. Mõndade polümeeride erikaal on alla ühe, sellisel juhul on sellistest polümeeridest (näiteks polüpropüleen ja polüetüleen) tehtud tekstiilidega veealuseid töid raske teostada, sest mõned neist võivad nn ujuma jääda st neid on raske uputada.

Mass

Geotekstiili massi mõõdetakse reeglina terminitega mass pindalaühiku kohta ning põhiliselt kasutatakse ühikuid grammi ruutmeetri kohta. On kindlaks tehtud, et tavaliselt kaalutakse ruudu- või ringikujulist kindla suurusega (mitte vähem kui 100 ruutsentimeetrit) tükki. Tükke tuleb lõigata parajaks nii, et tekstiil ei oleks pinge all, sest niimoodi saavutatakse võimalikult täpne ja tõene tulem. Tekstiili massi ja struktuuri tundes, saame geotekstiili kättesaamisel teostada esmast kvaliteedikontrolli vastavalt siis sellele, kas toode ikka vastab tellitule. Geotekstiilidel jääb mass reeglina 100–1000 grammi vahele ruutmeetri kohta.

Tabel. Peamised omadused polümeeridel, mida kasutatakse geotekstiilide valmistamisel

Polümeer

Spetsiifiline erikaal

Tõmbejõud 20 ˚C juures

(MN/m²)

Elastsusmoodul

(MN/m²)

Sulamis-temperatuur (˚C)

Venimine katkemiseni (%)

PP

PET

PE

PVC

PA

0.90–0.91

1.22–1.38

0.91–0.96

1.3–1.5

1.05–1.15

400–600

800–1200

80–600

20–50

700–900

2000–5000

12,000–18,000

200–6000

10–100

3000–4000

165

260

130

160

220–250

10–40

8–15

10–80

50–150

15–30

Paksus

Geotekstiilidel mõõdetakse paksust tavaliselt ainult paksematel mittekootud kangastel. See on distants pealmise ja alumise kihi vahel, mõõdetuna normaalsel survel (2 kPa). Seda mõõdetakse kasutades paksuse mõõtmisaparaati, mille täpsus peab olema vähemalt üks millimeeter. See instrument koosneb alusest ning vabalt liikuvast plaadist, mis asetsevad omavahel paralleelselt ning millede pindala on üle kahe tuhande ruutmillimeetri. Geotekstiilide paksust mõõdetakse tavaliselt ühe kihi kaupa, kuid kui on kangas, kui on kokku liimitud mitu kihti, siis mõõdetakse ka mitmete kaupa.
Paksus on üks põhiline füüsikaline näitaja, mida kasutatakse tekstiilide kvaliteedikontrollis. Seda kasutatakse mitmete geotekstiilide parameetrite arvutamisel.

Jäikus

Jäikus on geotekstiili võime mitte painduda omaenda raskuse all. Jäiku tekstiile on üsna vähe, kuid neid on ning sellepärast ei hakka me siin ka pikemalt peatuma. Jäikus mängib olulist rolli geotekstiili paigaldamisel pehmetele pinnastele.

6.2. Mehaanilised omadused

Tihedus/kokkusurutavus

Geotekstiilide kokkusurutavust mõõdetakse tema paksuse kahanemist survel ning selle suurenemist normaaloludes. See omadus on väga tähtis mittekootud geotekstiilidele, sest neid kasutatakse tihti vedelike edasitoimetamiseks endas. Enamustel tekstiilidel, välja- arvatud nõeltöödeldud mittekootud kangastel, on kokkusurutavus suhteliselt madal.

Tõmbetugevus

Tõmbetugevus on geotekstiilide puhul väga oluline siis, kui neid on vaja kasutada näiteks pinnase armeerimiseks kui pinnas on pehme. Tõmbetugevus on maksimaalne vastupanu deformatsioonile tekstiilis, mis on põhjustatud välistest jõududest. Raskem geotekstiil on tavaliselt tunduvalt suurema tõmbetugevusega, kui kergemad. Tõmbetugevust kutsutakse geotekstiilide puhul samas ka pingetugevuseks.

Taluvus/püsivusomadus

Geotekstiilidel on mõned mehaanilised omadused, mis on seotud tekstiili konstrueerimis- ja eraldamisfunktsiooniga ning need on:
• Rebenemistugevus – võime vastu seista jõududele, mis võivad põhjustada kanga rebenemise ning seda võib tihti juhtuda paigaldamise ajal.
• Staatiline läbistustugevus – võime vastu seista punktkoormustele, mida võivad tekitada teravad esemed, puujuured jne.
• Vastupidavus löökidele (dünaamiline läbistustugevus) – võime vastu seista löökidest põhjustatud jõududele nagu näiteks kivide-/materjali kukkumine geotekstiilile, tööriistade kukkumine paigaldamise ajal jne.
• Väsimusvastupidavus – geotekstiili võime vastu pidada korduvatele laadimistele, ümbertegemistele ehituse käigus jne.

6.3. Hüdraulilised omadused

Geotekstiilide hüdraulilised omadused mõjutavad nende võimet funktsioneerida filtreerivate ja dreenivate materjalidena. Kõige tähtsamad hüdraulilised omadused on poorsus, kanga läbitavus ja vedeliku edasikandmisvõime.

Poorsus

Geotekstiili poorsus on kanga võime lasta vedelikul voolata läbi enda ning seda väljendatakse protsentidena. Seda suurust saab arvutada valemiga. Geotekstiil on sarnane erinevate pinnastega, sest ka vaipadel on poorid ja erinevad osakesed (kiud ja lõngad). Siiski, tänu kiudude ja lõngade asetusele ja kokkusurutavusele, on nende geomeetriline suhe palju keerulisem, kui pinnastes. Geotekstiili poorsust arvutatakse samamoodi, kui erinevate pinnaste oma.

Vedeliku edasikandmisvõime

Geotekstiili omadust juhtida vett ja gaase mööda oma tasapinda vaadeldakse eraldi funktsioonina ja seda nimetatakse ka tasapinnaliseks vooluks. Erinevates situatsioonides peab kasutatav materjal koguma risti oma tasapinnaga endasse sade- ja pinnaseveed ning juhtima need mööda oma tasapinda vastavatesse kogumiskohtadesse või, vastavalt ette nähtud funktsioonile, olema ka suuteline oma tasapinnas koguma ja juhtima gaase pinnastest välja.

7. Geotekstiilide valimine

Geotekstiilid on laialdaselt kasutuses erinevates ehitussektorites: teede-, üld- ja keskkonnaehituses. Geotekstiilide põhilisteks kasutusfunktsioonideks on:

• pinnase tugevdamine;
• eraldamine;
• filtreerimine;
• dreenimine;
• kaitse.

Vastavalt igale ülesandele on omad viisid, kuidas neid valida. Kuna eraldamine on siiski geotekstiilide peamine ülesanne, siis sellest järgnevas peatükis lähemalt ning filtreerimine käib sellega tihedalt kaasas, siis mõne sõnaga ka sellest.

Pinnase tugevdamisest oli juttu geovõrkudest. Sisuliselt taandub see pinnasemehaanika arvutustele ning muudele teguritele, mis seal olid mainitud.

Dreenimist tehakse ainult geotekstiilidega vähe, kuna on välja töötatud spetsiaalsed dreenmatid, kus geotekstiil täidab filtreerimisülesandeid. Eestis geotekstiile sel eesmärgil praktiliselt ei kasutata ning sellel lähemalt ka ei peatu.

Kaitsefunktsiooni täitev geotekstiil peab olema piisavalt paks ja tihe, et sealt ei tuleks läbi ükski terav kivi, mis võiks näiteks kahjustada geomembraani tekstiili all. Sellel siin rohkem täpsemalt ei peatu.

7.1. Eraldamine

Eesti oludes on kõige mõistlikum kasutada Põhjamaades, nende oludele ja nõudmistele välja töötatud standard NordGeoSpec, mis käsitleb kõigepealt nõudeid, mida üks või teine toode peab läbima. Kui geovõrkude valimine käis vastavalt igale tootjale eraldi, kuna kõik toodavad kasvõi pisut teistest erinevate omadustega võrke, siis geotekstiil peab lihtsalt vastama nimetatud standardile. Geotekstiile ei saa nii tootjatepõhiselt käsitleda, kui seda võrkude puhul tehakse.

Enne, kui hakkad tutvuma NordGeoSpec 2002-ga, vaata sissejuhatavat videoloengut siit.

Vaata NordGeoSpec 2002 siit.

7.2. Filtreerimine

Filtreeriva geotekstiili valik on, nagu eraldavagi, lihtne. On vaja teada geotekstiili ümbritsevate pinnaste omadusi, eelkõige peenosiste , sh tolmsete- ja saviosakeste sisaldust ning valida järgnevast tabelist geotekstiili vajalikud omadused (vt. pilt 1). Filtreeriva geotekstiili puhul on eelkõige oluline tema poori avade suurus, st pinnaseosakesed ei tohi tungida nendesse avadesse muutes nii geotekstiili aja jooksul veeläbistamatuks (vt. pilte 2 ja 3). Antud teemat on veel selgitatud kursust toetavas materjalis "Typar SF käsiraamat", mis käsitleb ühe konkreetse geotekstiili kasutamist ja omadusi, kuid laias laastus laienevad kõik seal esitatud nõuded ka teistele (Typar SF-il on NordGeoSpec sertifikaat, seega on sama sertifikaati omavate toodetega võrdlusel alust).

filter geotex

Pilt 1. Geotekstiili vajalike omaduste (eelkõige pooriava suurus) vastavalt pinnase terastikulisele koostisele.

ummistus1

Pilt 2. Pinnaseosakesed tungvad geotekstiili sisse

ummistus2

Pilt 3. Halvimal juhul ummistavad peened pinnaseosakesed geotekstiili täiesti muutes ta kasutuks.

8. Kasutatud materjal

1. DuPont 2007. Du Pont TYPAR® SF Technical Handbook. 65 p.

2. Fluet, J. E. 1987. Geotextile testing and the design engineer. ASTM International 1987, 183 p.

3. John, W. M. 1987. Geotextiles. Taylor & Francis , 347 p.

4. Pilarczyk, K. W. 2000. Geosynthetics and geosystems in hydraulic and coastal engineering, Taylor & Francis. 913 p.

5. Shukla, Sanjay Kumar; Yin, Jian-Hua 2006. Fundamentals of geosynthetic engineering. London [etc.] : Taylor & Francis, xiv, 410 p.

5. Van Santvoort, G. P. T. M. 1994. Geotextiles and geomembranes in civil engineering, Taylor & Francis. 595 pp.

6. www.mnt.ee/atp/failid/juhised/geosynteetide_kasutamise_juhis.pdf

Õpikeskkond:	Tallinna Tehnikakõrgkooli Moodle
Kursus:	Geosünteedid koolitusmaterjal külalistele (ERA080) - S. Sillamäe
Raamat:	Geotekstiilid

Printija:	Külaliskasutaja
Kuupäev:	laupäev, 21. detsember 2024, 20.57 PM

Kirjeldus

Sisukord