Geotextílie a všetko o nich

Presnejšiu predstavu o tom, čo sú to geotextílie, vám prinesie táto stránka. Napriek tomu že sa môže zdať, že ide o suchopárne údaje, odporúčame sa do tejto časti pozorne začítať :-)

História

Geotextílie sa používajú už viac ako 50 rokov. Prvé použitie geotextílie bolo zamýšľané ako náhrada filtrov. K tomuto účelu je geotextília používaná dodnes, ale k jej masívnemu rozšíreniu došlo predovšetkým v stavebníctve.

Za priekopníka využitia v tomto odvetví je považovaný Robert Barett, ktorý v päťdesiatych rokoch minulého storočia používal vtedajšie geotextílie pri výrobe a spevňovaní morských brehov pomocou betónových prefabrikátov.

Definícia

Definícií pojmu „geotextília“ (anglicky „geotextile“) je celý rad. Asi najpresnejšiu dnešnú definíciu uvádza norma STN EN ISO 10318, ktorá definuje geotextíliu ako

plošný, priepustný, polymérny (syntetický alebo prírodný) textilný materiál, ktorý môže byť netkaný, pletený alebo tkaný, používaný v kontakte so zeminou a/alebo inými materiálmi pri využití v geotechnike a stavebnom inžinierstve

Zjednodušenú definíciu uvádza slovenská verzia otvorenej encyklopédie Wikipédia, ktorá však nepostihuje všetky funkcie, pre ktoré sa súčasné geotextílie vyrábajú.

Dôležitá informácia: V nasledujúcom texte (aj inde na internete) sa okrem výrazu „geotextília“ stretnete aj s ďalšími názvami pre tieto výrobky. Nenechajte sa zmiasť rozdielnou terminológiou. Vo väčšine prípadov stále hovoríme o uvádzaných textilných materiáloch, ktorých označenie sa však líši spravidla podľa oblasti, kde sa obvykle využívajú:

• agrotextílie – výrobky využívané prevažne v poľnohospodárstve (odtiaľ tiež predpona agro-) 
• geotextílie – výrobky využívané predovšetkým na stavbách, napr. na oddelenie rôznych vrstiev materiálov
• ekotextílie – výrobky používané pri kultivácii svahov a v poľnohospodárstve, podobne ako agrotextílie. Na rozdiel od nich sa však vyrába z prírodných, 100% rozložiteľných materiálov (preto predpona eko-).

V bežnej reči sa tieto pojmy dosť zamieňajú – niektorí pestovatelia hovoria o geotextíliách proti burine, synonymom pre ekotextílie bývajú napríklad geotextílie z prírodných vlákien. V nasledujúcom texte sme zohľadnili zažitú terminológiu.

Z pohľadu laika je geotextília technickou textíliou, ktorá môže vyzerať podobne ako tkané látky používané v domácnosti, ale tiež sa jej vzhľad môže podobať materiálu nazývanému filc.

Vzhľad geotextílie, a tiež jej základné vlastnosti, sú totiž do značnej miery určené spôsobom výroby. Bežnú domácu textíliu pripomínajú geotextílie tkané a pletené, podobnosť s filcom vykazuje netkaná textília.

Často sa využívajú tiež recyklované suroviny získané spracovávaním odpadných plastov.

V poslednej dobe prichádzajú na trh tiež textílie vyrobené z kompostovateľnej prírodnej biomasy, ktoré sa vyznačujú tým, že sa postupom času za prítomnosti vody rozpadajú opäť na prírodné plne biologicky odbúrateľné prvky. Tieto geotextílie sa označujú ako ekotextílie, ale vzhľadom k ich primárnemu použitiu v poľnohospodárstve a záhradníctve sa tiež niekedy označujú výrazom agrotextílie.

Geotextílie zastávajú celý rad dôležitých funkcií. Technicky najvýznamnejšie sú funkcie separačná, ochranná, filtračná, výstužná a drenážna.

Geotextílie sa vyrábajú v mnohých farebných variantoch. Najbežnejšie farby sú biela, čierna a hnedá. Biela farba odráža slnko a skôr zatieňuje. Čierna naopak absorbuje slnečné žiarenie a udržuje pod textíliou vyššiu teplotu v porovnaní s textíliou bielou. Hnedá je veľmi populárnou farbou v poľnohospodárstve a záhradníctve.

Oblasti použitia geotextílií

Geotextílie sú textílie so širokým spektrom využitia v stavebníctve, v poľnohospodárstve, na záhrade alebo v priemysle, kde sa skôr nazývajú „technické textílie“. Ale kde a ako ich najlepšie využiť, aby bol úžitok maximálny? K čomu poslúžia?

Využitie geotextílií v stavebníctve

Na stavebné geotextílie sú kladené vysoké nároky a ich výrobcovia musia preukazovať ich vlastnosti pomocou najrôznejších skúšok. Jednotlivé vlastnosti, označované ako technické špecifikácie, potom slúžia projektantom aj staviteľom k výberu vhodnej geotextílie pre zamýšľané použitie.

Stavebné geotextílie sa najčastejšie využívajú ako separácia, teda na oddelenie jednotlivých vrstiev sypkých stavebných materiálov. Zabraňujú tak ich miešaniu a v niektorých prípadoch zvyšujú ich únosnosť pre dopravné alebo iné zaťaženie.

Najčastejším použitím netkanej textílie v stavebníctve je vzájomné oddeľovanie vrstiev z rôznych materiálov

Takmer výhradne sa tieto geotextílie vyrábajú zo syntetických materiálov, najmä z polypropylénu, polyesteru alebo ich zmesí. Niekedy sa tiež používajú na výrobu stavebných geotextílií recyklované plasty, avšak na dosiahnutie dobrých vlastností a dlhej životnosti nie sú geotextílie z recyklovaných materiálov vhodné.

Poľnohospodárstvo a záhradníctvo

Geotextílie pre poľnohospodárstvo a záhradníctvo sa často označujú tiež ako agrotextílie. Geotextíliu je však možné využiť ako podklad pod jazierkovú fóliu alebo pod mulčovaciu kôru na ochranu proti burine, na ochranu rastlín pred príchodom jarných mrazíkov alebo na zabránenie vysychaniu pôdy v horúcich letných mesiacoch. Hojne používaná je aj na dočasnú ochranu svahov proti erózii, výstavbu zelených striech alebo budovanie záhradných chodníkov a cestičiek.

Na záhradné textílie nie sú kladené zvláštne požiadavky na ich mechanické vlastnosti, ale uprednostňujú sa vlastnosti dôležité pre poľnohospodársku výrobu.

Syntetické geotextílie do záhrady (agrotextílie) sú vyrábané predovšetkým ako tenké textílie z polypropylénu v bielej, hnedej alebo čiernej farbe a sú využívané predovšetkým na zakrývanie polí a záhonov pred škodcami, na ochranu rastlín proti mrazu alebo na oddeľovanie mulčovacích pokryvov od zeminy.

Tkaná Agrotextília na čerstvo založenom záhone s pôdopokryvnými rastlinami bráni vzrastu buriny

Prírodné záhradné geotextílie sa najčastejšie vyrábajú z kokosových alebo jutových vlákien, prípadne z biomasy. Prírodné kokosové a jutové textílie sa zásadne vyrábajú tkaním, textílie z biomasy potom technológiou vpichovania. Používajú sa tam, kde je dôležité nevnášať do prírody syntetické produkty, čo sú obvykle rôzne ekosady alebo biofarmy.

Geotextílie z biomasy sa nazývajú ekotextílie a ich hlavnou prednosťou je bezzvyškový rozklad na prírodné suroviny. Sú ekologickou alternatívou k bežne používaným agrotextíliám a netkaným textíliám na báze vlákien vyrobených z ropy. Viac informácií o ekotextíliách možno získať tu.

Ekotextília vyrobená z prírodných surovín sa po čase rozloží a stane sa z nej hnojivo pre rastliny

Použitie geotextílií v priemysle

Geotextílie pre využitie v priemysle sú vždy špecificky zamerané na plnenie konkrétnej funkcie. Navrhujú a vyrábajú sa na základe požiadaviek priemyslových výrobných podnikov. Tieto geotextílie sa bežne nazývajú technické textílie a ich použitie v iných oboroch nie je vhodné.

Základné vlastnosti geotextílií

Jednotlivé vlastnosti geotextílií sa rozdeľujú na vlastnosti fyzikálne, mechanické a hydraulické. Tieto vlastnosti geotextílie dosť podrobne popisujú, ale nepostihujú a ani postihnúť nemôžu, ako dlho geotextília v konštrukcii vydrží. Preto sme na záver stránky pridali aj pár slov o životnosti geotextílií.

Fyzikálne vlastnosti

Z fyzikálnych vlastností je najznámejšia hmotnosť na meter štvorcový, najčastejšie uvádzaná v g/m². Ľudovo sa tejto vlastnosti hovorí gramáž. Táto fyzikálna vlastnosť sa stala veľmi populárna v dobe, keď sa geotextílie začínali používať. Pretože boli všetky podobné, stačil iba tento rozlišovací znak. Dnes je táto vlastnosť prekonaná, ale napriek tomu v mnohých stavebných projektoch sa táto vlastnosť stále udáva.

Mechanické vlastnosti

Medzi základné mechanické vlastnosti geotextílií patrí pevnosť v ťahu, predĺženie pri maximálnom zaťažení (tiež nazývaná „ťažnosť“) a odolnosť proti pretrhnutiu (tiež nazývaná „CBR“). Všetky tieto vlastnosti predurčujú chovanie geotextílie v stavebnej konštrukcii a sú nevyhnutnou súčasťou popisu v projektovej dokumentácii.

Hydraulické vlastnosti

Ku kľúčovým hydraulickým vlastnostiam patrí priepustnosť vody cez geotextíliu a jej odolnosť proti zaneseniu (odborne nazývaná „kolmatácia“) geotextílie jemnými čiastočkami zeminy. Tieto vlastnosti sú rozhodujúce vtedy, pokiaľ cez geotextíliu prechádza voda alebo iná tekutina, pretože predurčuje dobu, počas ktorej bude geotextília v konštrukcii plniť svoju funkciu.

Veľmi šikovnou vlastnosťou geotextílií je, že sa v nich nedržia plesne ani baktérie. Nevadí im alkalické ani kyslé prostredie. Sú tiež obvykle vyrábané s odolnosťou proti UV žiareniu, sú zdravotne nezávadné a nezanechávajú ekologickú stopu.

Životnosť geotextílií

Životnosť geotextílií závisí na použitej výrobnej surovine a tiež na prostredí, v ktorom je geotextilia umiestnená. Všeobecne sa dá povedať, že geotextílie vyrobené z primárnych plastov majú životnosť v desiatkach až stovkách rokov, výrobky z recyklovaných plastov vykazujú životnosť kratšiu, aj keď aj tu s rozvojom recyklačných technológií dochádza k postupnému zlepšovaniu.

Minimálna zaručená životnosť je vždy výrobcom vyznačená na sprievodnom dokumente ku konkrétnemu výrobku.
Životnosť ekotextílií, prípadne textílií z jutových, kokosových a ďalších prírodných vláken je maximálne 10 rokov. Tieto výrobky sa po čase vplyvom vlhkosti a iných faktorov rozložia a pôsobia ďalej v pôde viac rokov ako hnojivo.

Výroba geotextílií

Pre výrobu geotextílií sa v dobe ich počiatku využívali vtedajšie textilné stroje, ktoré sa iba mierne upravili. V dnešnej dobe by tieto stroje nevyhoveli požiadavkám na stálu kvalitu geotextílií, a preto sa dnes používajú stroje vyvinuté špeciálne na výrobu geotextílií alebo technických textílií.

Technológie výroby geotextílií

Geotextílie rozlišujeme podľa technológie ich výroby na tkané, netkané a pletené. Tkané geotextílie sú vyrábané na tkáčskych krosnách technológiou osnova-útek. Skladajú sa z dvoch radov súbežných vláken prepletených v pravých uhloch do tkaniny tak, aby vytvorili vzájomnú pravidelnú sústavu prepletených pramienkov.

Netkané textílie sa skladajú z vláken usporiadaných do nepravidelnej štruktúry. Vyrába sa mechanickým alebo fyzikálne-chemickým spôsobom, popr. ich kombináciou. Mechanické spevnenie sa dosahuje tzv. vpichovaním, teda prepichovaním náhodne rozptýlených vláken sústavami protichodne orientovaných špeciálnych ihiel.

Vysokopevnostné tkané geotextílie (textílie zhotovené pletením) sa vyrábajú na pletacích strojoch z niťou alebo pramienkov vytvarovaných do očiek vzájomne previazaných prípadne s použitím ďalších väzobných prvkov usporiadaných do stĺpčekov a riadkov. Pokiaľ sú nite (pramienky) v jednom smere priame, jedná sa o geotextíliu s priamo orientovanou štruktúrou (anglicky „directly oriented structure“).

Detaily štruktúry tkanej, netkanej a pletenej geotextílie

Pre výber vhodného typu geotextílie je potrebné vedieť, aké funkcie a aké chovanie od geotextílie očakávame.

Podrobnejšie údaje o jednotlivých spôsoboch výroby a ďalšie zaujímavosti nájdete v anglickom jazyku na stránkach Medzinárodnej geosyntetickej spoločnosti. Pre kvalifikovanú pomoc s výberom najvhodnejšej geotextílie je dobré sa obrátiť na odbornú firmu.

Výrobné suroviny pre geotextílie

Existuje celý rad geotextílií z rôznych výrobných surovín rôznych vlastností. Vlastnosti výrobných surovín potom dedia aj geotextílie. V zásade môžeme výrobné suroviny rozdeliť na syntetické a prírodné.

Geotextílie z umelých vláken

Hlavnými výrobnými zložkami sú polypropylén (PP) alebo polyester (PES). Vďaka výrobnej surovine geotextílie nie sú napádané plesňami a baktériami, dobre znášajú alkalické prostredie (len PP) aj kyslé prostredie (PP aj PES) a odolávajú obvyklým rozpúšťadlám. Farbu majú najčastejšie bielu alebo čiernu, ale vyrábajú sa aj v ďalších odtieňoch alebo ako pestrofarebné.

Pri nákupe geotextílií z umelých vláken je potrebné zohľadniť, akú majú plniť po inštalácii funkciu, v akom prostredí a ako budú v tomto prostredí namáhané. Napríklad tkané textílie umožňujú prenášať ťahové napätie a používajú sa ku zlepšeniu mechanických vlastností zemín, zatiaľ čo netkané geotextílie sú poddajné a sú schopné veľmi dobre chrániť iné materiály alebo konštrukcie.

Geotextílie z prírodných surovín

Prírodné suroviny pre výrobu geotextílií sú najčastejšie s ohľadom na svoju životnosť jutové a kokosové vlákna, v poslednej dobe ale tiež prírodné polyméry na báze polymliečnej kyseliny.

Geotextílie vyrobené z týchto surovín sú biodegradabilné – po čase sa pôsobením klimatických podmienok rozložia.

Textílie z prírodných surovín najčastejšie zastávajú protieróznu funkciu, kedy po svojej inštalácii poskytujú podporu rastu zelene, potom po rozložení, ktoré nastáva za 12 až 36 mesiacov (v závislosti na druhu výrobku), preberie protieróznu a protiabrazívnu funkciu už vyrastená vegetácia.

Funkcie geotextílií

Separačná funkcia

Najčastejšia funkcia, ktorú geotextília plní v zemných konštrukciách, je oddelenie vrstiev zemín rozdielnych vlastností. Pri návrhu je nutné zvážiť najmä maximálnu veľkosť zŕn, ich tvar a ostrohrannosť, spôsob navážania zásypu a tuhosť podložia.

Všeobecne platí, že čím väčšia bude zrnitosť zásypu, tým vyššiu musí mať geotextília odolnosť proti pretrhnutiu.
Je potrebné sledovať hodnotu odolnosti proti pretrhnutiu stanovenú CBR testom a priepustnosť geotextílie kolmo k rovine výrobku.  
Na separáciu sú všeobecne vhodné netkané a tkané textílie.

Filtračná funkcia

Geotextília, ktorá zastáva filtračnú funkciu, musí umožniť bezpečný priechod vody cez geotextíliu aj cez priľahlé vrstvy zeminy alebo iného materiálu, bez toho aby došlo k prílišnému zvýšeniu tlaku vody v póroch zeminy pred geotextíliou. Geotextília musí zároveň zabrániť pohybu jemnozrnných častíc unášaných prúdiacou vodou a zároveň nesmie dôjsť k jej upchatiu.

Pre zaistenie filtračnej funkcie musí geotextília splniť filtračné kritéria priepustnosti, zadržanie a zabránenie upchania podľa technických predpisov (napr. podľa TP 97 Geosyntetika v zemním tělese pozemních komunikací, SŽDC S4 Železniční spodek, resp. TNŽ 73 69 49 Odvodnění železničních tratí a stanic). Vhodné sú netkané textílie, tkaná textília je podmienečne vhodná až nevhodná.

Ochranná funkcia

Pri návrhu geotextílie pre ochrannú funkciu je nutné zohľadniť predovšetkým citlivosť chránenej konštrukcie na porušenie, druh použitého zásypu, spôsob navážania zásypu a schopnosť geotextílie absorbovať účinky od zasypávanej zeminy. Netkané geotextílie dosahujú vzhľadom k technológii výroby väčších hrúbok a tým majú vyššiu absorpčnú schopnosť pri pohlcovaní energie prierazu.

Dôležitou hodnotou pri ochrannej funkci je tiež odolnosť proti prerazeniu alebo pretrhnutiu. Tkané geotextílie dosahujú hrúbok menších = vyššie riziko poškodenia chráneného predmetu (napr. fólie).
Vhodné sú netkané geotextílie, tkané geotextílie sú nevhodné.

Výstužná funkcia

Najdôležitejšou vlastnosťou geotextílie s výstužnou funkciou je jej dlhodobá pevnosť. Tá sa niekedy upresňuje pomocou sečnicovej tuhosti geotextílie pri nízkom pretvorení (obvykle pri 2% predĺžení).

Netkané geotextílie vykazujú rádovo väčšie pretvorenie ako geotextílie tkané už pri malých generovaných silách (nízka počiatočná tuhosť). To vedie často k nekontrolovateľnému pretváraniu konštrukcií a v konečnej fáze ovplyvňuje nielen estetický vzhľad, ale aj bezpečnosť a spoľahlivosť konštrukcie.

Z tohoto dôvodu sa preto v konštrukciách tohoto typu vo väčšine prípadov nevyužívajú. Tkané geotextílie dosahujú pri rovnakom zaťažení nižších pretvorení ako netkané. Z tohoto dôvodu sú pre výstužnú funkciu vhodnejšie.
Pre vystužovanie je podmienečne vhodná tkaná geotextília, netkaná textília je nevhodná.

Drenážna funkcia

Zaistenie drenážnej funkcie pomocou geotextílie znamená, že geotextília musí svojou konštrukciou spoľahlivo prevádzať vodu. Pretože geotextílie sú obvykle vystavené tlaku zeminy, ktorý ich zviera a prevádzaniu vody tým bráni, je možné geotextílie pre túto aplikáciu použiť len pre nenáročné aplikácie a vždy v kombinácii s drenážnym štrkom alebo pieskom.

Netkané textílie sa používajú len vo veľkých hrúbkach, malá rýchlosť vody však spôsobuje ich zanášanie a postupné obmedzenie drenážnej funkcie. Tkané geotextílie nie sú schopné vedenia vody v rovine výrobku vôbec. Ako drenáž je možné využiť len netkanú geotextíliu.

Protierózna funkcia

Rozhodujúcimi faktormi pre výber vhodného typu trvalej protieróznej ochrany sú frekvencia zrážok, rýchlosť prúdenia vody, sklon a dĺžka svahu, typ zeminy a rastlinného pokryvu.

Tieto faktory ovplyvňujú vhodnosť použitia geotextílií ako protierózneho funkčného objektu. Je možné využiť geotextíliu z prírodného biologicky rozložiteľného materiálu za predpokladu, že slúži po obmedzenú dobu, počas ktorej protieróznu funkciu prevezme vegetácia.

Pri použití syntetických geotextílií je nevyhnutné voliť výrobky s dostatočnou odolnosťou proti ultrafialovému žiareniu.
Netkaná aj tkaná geotextília je podmienečne vhodná.