Geotkanina a geowłóknina – różnice

Czy zdajesz sobie sprawę, jak ważny jest prawidłowy dobór geosyntetyka dla Twojego projektu? Geowłóknina i geotkanina to dwie podstawowe kategorie materiałów, które mimo podobnych nazw różnią się zasadniczo pod względem właściwości i przeznaczenia. Znajomość tych różnic pozwala dobrać odpowiedni materiał do konkretnego projektu, zapewniając trwałość i bezpieczeństwo ziemnych konstrukcji oraz skuteczną ochronę przed erozją.

Funkcje i właściwości geowłóknin

Geowłókniny to materiały nietkane, powstające w procesie zgrzewania włókien syntetycznych (wykonanych najczęściej z polipropylenu lub poliestru). Mają miękką, włóknistą strukturę przypominającą filc i doskonale dopasowują się do kształtu podłoża. Włókna ciągłe lub cięte są ułożone kierunkowo, lub losowo.

Ich główne funkcje to:

• separacja: zapobiegają mieszaniu się warstw gruntu, co chroni nośność nawierzchni,
• filtracja: zatrzymują cząstki gruntu, a jednocześnie umożliwiają przepływ wody (drenaż),
• drenaż: odprowadzają wody gruntowe i opadowe,
• ochrona: ograniczają erozję powierzchniową i wgłębną.

Właściwości geowłóknin to:

• wysoka przepuszczalność wody,
• elastyczność i odporność na czynniki chemiczne oraz biologiczne,
• równomierna wytrzymałość w różnych kierunkach,
• wysokie wydłużenie (ponad 100%),
• wytrzymałość na rozciąganie do ok. 30 kN/m.

Geowłóknina jest powszechnie stosowana w budowie dróg, parkingów, fundamentów i systemów drenażowych. Sprawdza się wszędzie tam, gdzie najważniejsza jest filtracja i separacja warstw.

Parametry projektowe geowłóknin

Podczas projektowania konstrukcji z użyciem geowłóknin szczególnie istotne jest prawidłowe dobranie parametrów filtracyjnych i mechanicznych. W praktyce często popełnia się błąd, oceniając materiał wyłącznie na podstawie jego gramatury, podczas gdy kluczowe znaczenie mają: wielkość porów, wodoprzepuszczalność i wytrzymałość na rozciąganie.

Otwartość porów (O₉₀) to parametr określający średnicę porów, przez które przechodzi 90% objętości cieczy. W przypadku gruntów spoistych, w warunkach statycznych lub dynamicznych, wartość ta nie powinna przekraczać 100 µm, a dodatkowo spełniać warunek O₉₀ ≤ 10·d₅₀. Właściwy dobór tych parametrów pozwala uniknąć kolmatacji, czyli zapychania porów cząstkami gruntu, co mogłoby ograniczyć skuteczność filtracji.

Funkcje i zastosowanie geotkanin

Geotkaniny to materiały tkane, tworzone z przeplatanych nici syntetycznych (najczęściej polipropylenowych, poliestrowych lub polietylenowych), dzięki czemu charakteryzują się wysoką wytrzymałością mechaniczną i uporządkowaną strukturą.

Ich podstawowe funkcje to:

• wzmacnianie: zwiększają nośność i stabilność podłoża,
• stabilizacja: ograniczają przemieszczanie i osiadanie gruntu,
• separacja: oddzielają warstwy gruntu i zapobiegają ich mieszaniu,
• filtracja i drenaż: umożliwiają przepływ wody w płaszczyźnie materiału.

Właściwości geotkanin:

• bardzo wysoka wytrzymałość (15–4000 kN/m),
• niskie wydłużenie (6–15%),
• duża sztywność i mniejsza elastyczność,
• kontrolowana przepuszczalność.

Geotkaniny stosuje się głównie w nasypach, drogach gruntowych, torowiskach, wałach przeciwpowodziowych i konstrukcjach oporowych, gdzie liczy się stabilność i wzmocnienie słabego gruntu.

Parametry projektowe geotkanin

W projektowaniu geotkanin kluczową rolę odgrywa wytrzymałość na rozciąganie, wydłużalność, wodoprzepuszczalność oraz otwartość porów. Rodzaj przędzy i splotu decyduje o wytrzymałości geotkanin, dzięki czemu znajdują one zastosowanie w konstrukcjach wymagających wysokiej stabilności.

Ich wydłużenie jest znacznie mniejsze niż w przypadku geowłóknin, co pozwala na efektywne przenoszenie obciążeń. Otwory powstające w wyniku tkania mają charakter izotropowy i zwykle mieszczą się w przedziale 60–120 µm, co ułatwia kontrolę przepływu wody i umożliwia precyzyjne projektowanie hydrauliczne.

Konstrukcje z gruntu zbrojonego geotkaninami

Geotkaniny znajdują szerokie zastosowanie w budowie konstrukcji z gruntu zbrojonego, takich jak nasypy, mury oporowe czy strome skarpy. Ich działanie można porównać do roli zbrojenia w żelbecie – kompensują one brak wytrzymałości gruntu na rozciąganie, zwiększając jego odporność na ścinanie i przesuwanie.

Współpraca gruntu z geotkaniną opiera się na tarciu i adhezji, które pozwalają przenosić naprężenia i zapobiegać zsuwaniu się warstw gruntu. Ważnym aspektem projektowym jest odpowiednia długość zakotwienia geotkaniny, zależna od poziomu naprężeń ściskających w strefie kontaktu.

Badania potwierdzają, że zastosowanie tzw. „poduszki” geotkaninowej w połączeniu z kontrbankietami to jedno z najbardziej efektywnych rozwiązań wzmacniających podłoża pod nasypami drogowymi, kolejowymi i wałami przeciwpowodziowymi.

Geowłókniny czy geotkaniny? Podsumowanie

Oba materiały – geowłókniny i geotkaniny – znajdują szerokie zastosowanie w geotechnice, budownictwie oraz inżynierii środowiska. Choć zaliczają się do geosyntetyków, różnią się znacznie pod względem właściwości i konkretnych funkcji.

• Geowłókniny to materiały elastyczne, o dużej przepuszczalności i niższej wytrzymałości. Sprawdzają się tam, gdzie kluczowa jest filtracja, separacja i ochrona gruntu.
• Geotkaniny są sztywne, o wysokiej wytrzymałości na rozciąganie i niskim wydłużeniu. Wybiera się je w projektach, gdzie liczy się stabilizacja i wzmocnienie konstrukcji.

Dobór odpowiedniego materiału (między geowłókniną a geotkaniną) powinien zawsze opierać się na analizie warunków gruntowych, przewidywanych obciążeń oraz funkcji, jaką ma pełnić geosyntetyk, a nie jedynie na podstawie gramatury. Świadome zastosowanie właściwego produktu pozwala uniknąć błędów projektowych i gwarantuje trwałość całej inwestycji.