Геотекстиль в науке и технике

Геотекстиль представляет собой технический текстиль, которому будет суждено стать лидером на текстильном рынке будущего. Само слово «геотекстиль» происходит от греческого слова «гео» (земля) и собственно «текстиль». Термин «текстиль» применяется к любому производству из волокон, нитей или пряжи, характеризующихся гибкостью, тонкостью и высоким отношением длины к толщине, поэтому определение «геотекстиль» означает, что это проницаемые ткани, которые используется в сочетании со способностью почвы защищать, отделять, фильтровать и дренировать. Геотекстиль состоит как из натуральных волокон, так и из искусственных. В нашей статье мы расскажем о его применении в науке и технике.

Геотекстиль оказывает большое влияние на защиту от стихийных бедствий. Сегодняшние страны очень уязвимы к влиянию изменения климата. Из-за изменения климата и других причин день ото дня происходит значительное количество стихийных бедствий, особенно потопов, наводнений. Геотекстиль может защитить наши мосты, дороги и почву от них, ведь именно с его помощью делаются качественные насыпи и подпорные стены. С помощью геотекстиля также делают временные или постоянные дороги, характерные тем, что во время стихийного бедствия их невозможно повредить.

Сфера применения геотекстиля огромна, его используют не только в качестве защиты от стихийных бедствий, но и при дренаже почв и их фильтрации. Особенно хорошо для этого подходит геотекстиль иглопробивной, о котором больше можно узнать, перейдя по ссылке.

История геотекстиля

Использование геотекстиля было начато в Китае. Хотя те же плетеные циновки из тростника, найденные археологами в Вавилонии, на самом деле были также геотекстилем. Китайце же пользовались геотекстилем в частности при строительстве Великой Китайской стены.

Геотекстиль смешанного типа в его современном виде впервые появился в 1950-х годах после изобретения полимерных материалов. Чтобы решить проблему, связанную с почвой, технологи решили производить ткани из искусственных материалов, таких как полиамид и полиэтилен, это было необходимо для улучшения прочности почвы и ее качества.

Нидерланды – первая страна, которая разработала план по производству искусственного геотекстиля. В 1953 году она взялась за масштабный проект «Дельта», чтобы спасти страну от разрушительных последствий наводнений, вызванных Северным морем, путем производства искусственного геотекстиля. Другие развитые страны, такие как США, начали использовать геотекстиль специально для предотвращения эрозии почвы. Примерно с 1960-х годов искусственный геотекстиль стал популярным во всем мире.

Виды геотекстиля

Геотекстиль делится в основном на два типа: геотекстиль на основе волокна и геотекстиль на основе ткани. Геотекстиль на основе волокна делают из таких материалов как:

Натуральные волокна

Натуральные волокна собираются из растений, животных и минералов. Натуральные волокна обладают некоторыми свойствами, помогающими создавать геотекстиль: высокой прочностью, высоким модулем упругости, низким разрывным удлинением и низкой эластичностью. Пряжа и ткани, изготовленные из натуральных волокон, при нанесении обладают низкой ползучестью. Минеральные волокна хрупкие и малоэластичные, поэтому они неприменимы для производства геотекстиля в промышленных целях.

Важнейшие натуральные волокна, которые используются при производстве геотекстиля, – это джут, сизаль, лен, конопля, абака, рами и кокосовое волокно. Геотекстиль, изготовленный из натуральных волокон поддается биологическому разложению. Эти текстильные изделия используются в основном во временном производстве. Таким образом, преимущества использования натуральных волокон для изготовления геотекстиля заключаются в низкой стоимости, прочности, долговечности, доступности, хорошей биоразлагаемости (что важно для экологии).

Искусственные волокна

Синтетические или искусственные волокна, используемые для геотекстиля, называются геосинтетиками. Итак, существует разница между геотекстилем и геосинтетикой: геотекстиль состоит из обоих волокон, как натуральных, так и искусственных, но геосинтетические материалы изготавливаются исключительно из искусственных волокон. Можно сказать, что не весь геотекстиль является геосинтетическим материалом, но все геосинтетические материалы являются геотекстилем.

Четыре семейства полимеров признаны сырьем для геосинтетических материалов: полипропилен, полиэстер, полиамид и полиэтилен. Далее остановится на них подробнее.

Полипропилен является наиболее часто используемым полимером для производства геотекстиля из-за его низкой стоимости, подходящих свойств при растяжении и химической инертности. Полипропилен имеет низкую плотность, поэтому имеет низкую стоимость единицы объема. Недостатки полипропилена в том, что он очень чувствителен к УФ-лучам и высоким температурам. У него плохая ползучесть и сопротивление минералам.

Структура молекулы полипропилена.

Полиэстер используется в качестве геотекстиля из-за его превосходных качеств сопротивления, ползучести и прочности. Это особенно важно, когда к геотекстилю предъявляется требование переносить высокие нагрузки и низкие температуры. Недостатком полиэстера является гидравлическое разложение в почвах с кислотностью выше pH 10.. Молекулярная структура полиэстера представлена на картинке.

Полиамид: для изготовления традиционного геотекстиля необходим полиамид. Для его изготовления используются нейлон. Выбор полимеров зависит от прочности, свойств ползучести, структуры ткани и параметров отделки. Для этого используется синтетический полиамид, а не натуральный, такой как шелк, белок для него неприемлем.

Полиэтилен используется только в случае тканого геотекстиля с покрытием. Преимущества его использования заключаются в минимальном тепловом расширении и сжатии, повышенном сопротивлении разрыву и проколам. Он устойчив к ультрафиолетовому излучению и имеет отличную стойкость к термическому сшиванию.

Молекулярная структура полиэтилена.

Применение геотекстиля

Предотвращение стихийных бедствий

Как мы писали в начале, геотекстиль может предотвращать стихийные бедствия, защищая почвы от эрозии, из него прокладывают временные и постоянные дороги. О том, как именно геотекстиль способен предотвращать стихийные бедствия напишем далее:

Датчики и геотекстиль

Существуют различные типы датчиков, среди которых датчики двух категорий используются в текстиле. Это оптоволоконные датчики и чувствительные волокна. В волоконно-оптических датчиках используется чувствительный интерферометр. Когда происходит стихийное бедствие, ткань, которая использовалась в качестве армирующего материала, посылает сигнал об опасности, что дает возможность своевременно принять предохранительные меры.

Борьба с эрозией почвы с помощью геотекстиля

Борьба с эрозией почвы означает ее защиту от разрушений под воздействием внешних сил. Тут очень действенен геотекстиль, так как его уникальные свойства позволяют предотвратить ее (почвы) оседание, одновременно защитить от сорняков, а во время дождей он предотвратит вымывание песков в дренажный слой.

Перевод с английского.