30 апреля 2019
Несмотря на экономические трудности, связанные с возросшими ценами на сырье и энергоносители, а также сокращением бюджетного финансирования разных уровней на строительство и ремонт автодорог, российский рынок геотекстиля и геосинтетики (ГМ) продолжает расти. Так, по разным экспертным оценкам, прогнозируемый на 2010 г. объем потребления только нетканых ГМ в России оценивается в 290 млн м², что на 76% больше, чем в 2006 г.
При этом подавляющая часть (около 55%) потребляемых ГМ приходится на долю дорожного строительства, остальные используются в строительстве ж/д объектов, нефте-, газопроводов, при укреплении и возведении откосов, берегов водоемов, в гидротехническом, промышленногражданском и ландшафтном строительстве. Значительный объем потребления обеспечивается за счет производства нетканых геотекстильных материалов (НГМ), доля которых на мировом и внутреннем рынке постоянно возрастает.
Это объясняется очевидными технико-экономическими преимуществами НГМ: высокой производительностью оборудования, позволяющего вырабатывать их из штапельных волокон или из непрерывных нитей (шириной полотна до 6 м), разнообразием технологий изготовления (иглопробивной, термоскрепленный, вязальнопрошивной, комбинированный и др.), быстрой окупаемостью капиталовложений и привлекательностью для инвесторов. В производстве НГМ представляется возможным использовать регенерированное волокно из полиэтилентерефталевых бутылок, что позволяет снизить стоимость НГМ в условиях значительного подорожания первичных волокон и полимерных гранул.
Приведенные данные и прогнозы свидетельствуют о позитивной динамике объемов выпуска и потребления, а также о расширении областей применения НГМ в России. Исходя из больших внутренних потребностей в НГМ, только в последние годы введены в строй новые предприятия нетканых материалов, оснащенные современным технологическим оборудованием (в основном западноевропейских фирм) в различных регионах России.
<...>
Имея высокопроизводительное оборудование передовых и зарубежных фирм и качественное сырье, отечественные производители могут производить НГМ практически с любыми необходимыми потребителям характеристиками, в т. ч. взамен основных типов известных зарубежных брендов («Полифельт», «Тайпар» и др.).
При одинаковом уровне показателей и характеристик цена 1 м² зарубежных ГМ за счет таможенных сборов и увеличения транспортных расходов выше, чем у отечественных.
<...>
Особенности и масштабы потребления ГМ
Особенности производства и масштабы потребления ГМ на российском рынке заключаются в следующем:
- широкая область применения (авто-, ж/д, трубопроводное, промышленно-гражданское и гидротехническое строительство и др.). Это обусловливает производство ГМ различных по типам, структуре и свойствам — применительно к требованиям различных секторов экономики;
- большая протяженность федеральных, региональных и муниципальных дорог, требующих ремонта; строительство новых автомагистралей с платными услугами и страховкой, например, Москва — Санкт-Петербург, олимпийских объектов в Сочи;
- разнообразие климатических, почвенно-минералогических условий: диапазон колебания температур от +43 до –60 °С, переувлажненные участки, горные местности, различие в химическом составе грунта (от щелочной, нейтральной до кислой среды);
- постоянно возрастающие темпы дорожного и трубопроводного строительства в районах Крайнего Севера и вечной мерзлоты.
Перечисленные особенности определяют масштабы и объемы производства ГМ, различных по типам, сырьевому составу, структуре и свойствам с учетом реальных условий эксплуатации. Поэтому и проектировщикам, и строителям необходимо знать достоверные сведения по свойствам и характеристикам ГМ и исходному сырью.
Так, например, широко используемый в производстве НГМ полипропилен обладает устойчивостью к воздействиям большинства кислот и щелочей, однако не стоек к воздействию УФ-лучей; полиэфиры, в частности полиэтилентерефталат, обладая хорошими механическими характеристиками, быстрее подвергается гидролизу в присутствии воды и более быстрому разрушению в щелочной среде и т.д. Таким образом, свойства и характеристики ГМ зависят не только от способов и технологий производства, но и от исходного полимера.
Проблемы производства и потребления ГМ
Несмотря на возрастающие объемы производства и потребления ГМ, следует еще раз отметить некоторые проблемы, мешающие быстрому внедрению продукции, главным образом, отечественных производителей.
Прежде всего, следует отметить отсутствие в общероссийском классификаторе продукции (ОКП) кодов на ГМ, в результате чего при сертификации и сертификационных испытаниях приходится пользоваться кодами других классификационных групп, например, 83 9770 «Полотна нетканые технические шелковые», 83 8800 «Ткани готовые штапельные технические», 22 9250 «Изделия, получаемые методом экструзии» и др.
В то время как в Каталоге стандартов ISO геотекстиль выделен в отдельную группу, в общероссийском классификаторе стандартов (ОКС) он лишь обозначен кодом 58.080.70. В связи с этим важно принять обоснованную классификацию ГМ с учетом современных тенденций развития производства и потребления, приняв за основу такие существенные признаки классификации, как способ производства, используемое сырье, область применения и назначения. Такая классификация могла бы служить основой для разработки кодов ОКП по ГМ.
Методы испытаний (контроль)
Методы испытаний ГМ разнообразны в зависимости от областей их применения, назначения и типов. Так, например, на методы испытаний ГМ действуют более 90 стандартов ISO, EN, DIN, ASTM и др., которые охватывают практически все характеристики и свойства ГМ, в т.ч. отражающие условия эксплуатации и применения.
Прямое применение стандартов на методы испытаний ГМ затрудняется отсутствием соответствующих приборов и испытательной базы. Поэтому у нас действуют только 6 национальных стандартов на методы испытаний ГМ, гармонизированных со стандартами ISO. Работы по гармонизации национальных стандартов на методы испытаний ГМ со стандартами ISO и EN ведутся крайне медленно, хотя темпы и объемы производства и применения геосинтетики из года в год расширяются.
Из всего многообразия присущих ГМ свойств для оценки качества и соответствия требованиям потребителей, как правило, выбираются те, которые наиболее полно определяют пригодность их при использовании по прямому назначению. Свойства ГМ оцениваются предприятиями-изготовителями и аккредитованными испытательными центрами (лабораториями), результаты испытаний которых зависят от принятых методов, вида и типа испытательного оборудования и приборов, условий испытаний. Например, DIN EN 13249:2001-04 регламентирует определенные требования и характеристики ГМ для строительства дорог и покрытий, а также методы контрольных испытаний.
В процессе проектирования при выборе типа и марки ГМ важно знать структурные, механические, физические и гидравлические характеристики, которые в основном зависят от исходного сырья и способа производства. Номенклатура контролируемых показателей и методы испытаний ГМ отличаются в зависимости от области применения (армирование, фильтрация, разделение и др.), поэтому их следует подразделить на общие и специальные. Например, прочность на разрыв важна для всех типов ГМ, а водопроницаемость, коэффициент фильтрации, размеры пор, прочность при продавливании — только для выполнения функции фильтрации, дренажа и разделения.
Перечень и номенклатуру контролируемых показателей и методов испытаний ГМ следует подразделить на 2 группы:
- на стадии разработки и выпуска новых типов и видов по более широкой номенклатуре;
- на стадии массового производства и поставки ГМ потребителям по минимуму показателей при проведении выходного контроля продукции.
Номенклатуру показателей и методы испытаний ГМ каждого типа в зависимости от функционального значения изготовитель согласовывает с потребителем при заключении контракта и разработке нормативно-технической документации (СТО, ТУ и др.). Например, применительно к нетканым ГМ для фильтрации и дренажных систем в паспорте качества изготовитель должен отражать следующие показатели и их значения:
- природу и состав сырья;
- поверхностную плотность;
- толщину при давлении 2,0 и 100 кПа;
- прочность;
- значения деформации при 25% от разрывной нагрузки;
- начальный и конечный модуль деформации при растяжении;
- прочность при продавливании;
- эффективный размер пор;
- водонепроницаемость;
- коэффициент фильтрации при давлении 2,0; 100 и 200 кПа;
- устойчивость к кислой и щелочной среде.
Технические требования и значения показателей ГМ должны быть увязаны с методами испытаний и используемыми приборами, иначе трудно получить сопоставимые результаты. Прямое применение стандартов ISO и EN на методы испытаний ГМ возможно при наличии у наших производителей и потребителей аналогичного испытательного оборудования.
В настоящее время многие потребители (проектировщики, строители автодорог и других сооружений) требуют, чтобы производители ГМ проводили испытания по стандартам ISO и EN. Однако, для этого нет ни соответствующих приборов, ни гармонизированных методов испытаний. Поэтому при оценке качества ГМ следует ориентироваться на имеющиеся национальные стандарты на методы испытаний нетканых полотен, тканей и полимерных материалов.
Все действующие стандарты (ISO, EN и др.) на методы испытаний ГМ невозможно использовать без учета наших возможностей по обеспечению испытательным оборудованием и приборами. При этом, на наш взгляд, усилия производителей и служб дорожной отрасли и др. потребителей должны быть направлены на создание следующих приборов, устройств и приспособлений, а именно:
- прочности на разрыв широкой полоской 200 мм (ISO 10319);
- швов и соединений (ISO 12236);
- устойчивости к климатическим воздействиям (ISO 4892);
- прочности контакта с грунтом (ISO 12957);
- химической стойкости (ISO 12960);
- ползучести при растяжении (ISO 13431).
Созданием новых приборов для ГМ занимается фирма «Метротекс» (пос. Андреевка, Московская обл.), которая уже имеет определенные наработки:
- разрывная машина марки МТ–152 для определения прочности при различных режимах испытания, в т. ч. широкой полоской 200 мм;
- установка марки МТ–374 — прочность на продавливание;
- прибор марки МТ–375 — сопротивление падающему конусу;
- приборы марки МТ–162, МТ–163, МТ–164 — водопроницаемость, фильтрующая способность и размеры пор.
Технические требования
В процессе эксплуатации на ГМ воздействуют повышенные отрицательные температуры, химически агрессивные грунтовые среды (солевые растворы почвенных вод), циклическое замораживание и оттаивание, микробиологическая активность грунтов, переменный уровень увлажнения/высыхания, ультрафиолетовое облучение, одновременное воздействие давления и трения грунта, ударных воздействий. Более точные и объективные результаты влияния перечисленных факторов на ГМ можно получать путем проведения натурных испытаний, определяющих в конечном счете их долговечность и срок службы при эксплуатации. Если учесть, что срок службы ГМ устанавливается в пределах 20 и более лет, то проведение натурных испытаний оправдано для получения более точных и достоверных результатов, хотя это довольно длительный и трудоемкий процесс.
Многообразие типов, видов, способов изготовления, исходного сырья и областей применения обусловливает разработку обоснованных технических требований и методических указаний по использованию применительно к каждой группе ГМ. Материалы, используемые, например, в дорожном строительстве, должны обладать стойкостью к воздействию воды, химически и биологически активных сред, температурам от –60 °С до +43 °С. Этим требованиям соответствуют ГМ из синтетических волокон, нитей, волокнообразующих и полимерных материалов. Однако при выборе этих материалов необходимо учитывать их свойства. Так, полиэфир не стоек к щелочным средам при контакте со слоями грунта, содержащими известь, доломит; полипропилен — к УФ-облучению и в условиях длительного воздействия значительной нагрузки, полиамид — в кислых средах (рН < 5,5).
В настоящее время разработаны общие технические требования применительно к дорожной отрасли, ОАО «Газпром», РЖД, «Транснефть» и др. На их основе необходимо разработать обоснованные конкретные технические требования при проектировании и строительстве каждого объекта с учетом условий эксплуатации ГМ.
В испытательной лаборатории (ИЛ) ОАО «НИИНМ», аккредитованной в системах сертификации ГОСТ Р и Газпромсерт, проводятся широкие исследования и сертификационные испытания ГМ, включая нетканые материалы, ткани, геосетки и георешетки, геомембраны, геоматы, скальные листы и др. практически всех отечественных и ряда зарубежных производителей, накоплен большой экспериментальный и фактический материал. Результаты этих работ использованы при сертификации и идентификации, выдаче сертификатов соответствия органами по сертификации дорожной отрасли СоюздорНИИ (г. Балашиха) и создании каталога ГМ.
Перспективы
В ближайшие пять лет прогнозируется ежегодный рост спроса на НГМ не менее 10%. При этом опережающими темпами будет развиваться производство иглопробивных ГСМ из штапельного волокна — 148 млн м² (2010 г.), из непрерывных нитей фильерным способом — 90 млн м².
Полимерные георешетки, геосетки, геокомпозиты, бентониты имеют перспективы роста в армогрунтовом строительстве в качестве армирующих элементов, а также защитных и гидроизоляционных материалов.
Все вышесказанное позволяет констатировать необходимость совместно с заинтересованными организациями совершенствования нормативной и методической базы производства и применения, классификации и терминологии, методов испытаний и технических требований на основе накопленного отечественного опыта и зарубежной практики.
Г.К. Мухамеджанов,
к.т.н., руководитель ИЛ ОАО «НИИНМ», эксперт
по сертификации продукции текстильной промышленности и стандартизации
Журнал «ДОРОГИ. Инновации в строительстве» № 01, май 2010 г.