Co jsou geotextilie

Přesnější představu o tom, co jsou to geotextilie, vám přinese tato stránka. Přestože se může zdát, že jde o suchopárné údaje, doporučujeme se do této části pozorně začíst :-)

Historie

Geotextilie se používají už více než 50 let. První použití geotextilie bylo zamýšleno jako náhrada filtrů. K tomuto účelu je geotextilie používána dodnes, ale k jejímu masivnímu rozšíření došlo především ve stavebnictví.

Za průkopníka využití v tomto odvětví je považován Robert Barett, který v padesátých letech minulého století používal tehdejší geotextilie při výrobě a zpevňování mořských břehů pomocí betonových prefabrikátů.

Definice

Definicí pojmu „geotextilie“ (anglicky „geotextile“) je celá řada. Asi nejpřesnější dnešní definici uvádí norma ČSN EN ISO 10318, která definuje geotextilii jako

plošný, propustný, polymerní (syntetický nebo přírodní) textilní materiál, který může být netkaný, pletený nebo tkaný, používaný v kontaktu se zeminou a/nebo jinými materiály při využití v geotechnice a stavebním inženýrství

Zjednodušenou definici uvádí česká verze otevřené encyklopedie Wikipedie, která však nepostihuje všechny funkce, pro které se současné geotextilie vyrábí.

Důležitá informace: V následujícím textu (i jinde na internetu) se kromě výrazu „geotextilie“ setkáte i s dalšími názvy pro tyto výrobky. Nenechte se zmást rozdílnou terminologií.  Ve většině případů stále hovoříme o uváděných textilních materiálech, jejichž označení se však liší zpravidla podle oblasti, kde se obvykle využívají: 

• agrotextilie – výrobky využívané převážně v zemědělství (odtud také předpona agro-) 
• geotextilie – výrobky využívané především na stavbách, např. pro oddělení různých vrstev materiálů. 
• ekotextilie – výrobky používané při kultivací svahů a v zemědělství, podobně jako agrotextilie. Na rozdíl od nich se však vyrábí z přírodních, 100% rozložitelných materiálů (proto předpona eko-).

V běžné mluvě se tyto pojmy hojně zaměňují – někteří pěstitelé hovoří o geotextiliích proti plevelu, synonymem pro ekotextilie bývají například geotextilie z přírodních vláken. Zažité pojmosloví jsme zohlednili i v textu níže.

Z pohledu laika je geotextilie technickou textilií, která může vypadat podobně jako tkané látky používané v domácnosti, ale také se její vzhled může podobat materiálu nazývanému filc.

Vzhled geotextilie, a také její základní vlastnosti, jsou totiž do značné míry určeny způsobem výroby. Běžnou domácí textilii připomínají geotextílie tkané a pletené, podobnost s filcem vykazuje netkaná textilie.

Často se využívají také recyklované suroviny získané zpracováváním odpadních plastů.

V poslední době přicházejí na trh také geotextilie vyrobené z kompostovatelné přírodní biomasy, které se vyznačují tím, že se postupem času za přítomnosti vody rozpadají opět na přírodní plně biologicky odbouratelné prvky. Tyto geotextilie se označují jako ekotextilie, ale vzhledem k jejich primárnímu použití v zemědělství a zahradnictví se také někdy označují výrazem agrotextilie.

Geotextilie zastávají celou řadu důležitých funkcí. Technicky nejvýznamnější jsou funkce separační, ochranná, filtrační, výztužná a drenážní.

Geotextilie se vyrábějí v mnoha barevných variantách. Nejběžnější barvy jsou bílá, černá a hnědá. Bílá barva odráží slunce a spíše zastiňuje. Černá naopak absorbuje sluneční záření a udržuje pod textilií vyšší teplotu ve srovnání s textilií bílou. Hnědá je pak velmi populární barvou v zemědělství a zahradnictví.

Oblasti použití geotextilií

Geotextilie jsou textilie se širokým spektrem využití ve stavebnictví, v zemědělství, na zahradě nebo v průmyslu, kde se spíše nazývají „technické textilie“. Ale kde a jak je nejlépe využít, aby byl užitek maximální? K čemu poslouží?

Využití geotextilií ve stavebnictví

Na stavební geotextilie jsou kladeny vysoké nároky a jejich výrobci musí prokazovat jejich vlastnosti pomocí nejrůznějších zkoušek. Jednotlivé vlastnosti, označované jako technické specifikace, potom slouží projektantům i stavitelům k výběru vhodné geotextilie pro zamýšlené použití.

Stavební geotextilie se nejčastěji využívají jako separace, tedy pro oddělení jednotlivých vrstev sypkých stavebních materiálů. Zabraňují tak jejich mísení a v některých případech zvyšují jejich únosnost pro dopravní nebo jiné zatížení.

Nejčastějším použitím netkané textilie ve stavebnictví je vzájemné oddělování vrstev z různých materiálů

Téměř výhradně se tyto geotextilie vyrábějí ze syntetických materiálů, zejména z polypropylenu, polyesteru nebo jejich směsí. Někdy se také používají pro výrobu stavebních geotextilií recyklované plasty, avšak pro dosažení dobrých vlastností a dlouhé životnosti nejsou geotextílie z recyklovaných materiálů vhodné.

Zemědělství a zahradnictví

Geotextilie pro zemědělství a zahradnictví se často označují také jako agrotextilie. Geotextilii lze využít jako podklad pod jezírkovou folii nebo pod mulčovací kůru k ochraně proti plevelům, k ochraně rostlin před příchodem jarních mrazíků nebo k zabránění vysychání půdy v horkých letních měsících. Hojně používaná je i pro dočasnou ochranu svahů proti erozi, výstavbu zelených střech nebo budování zahradních chodníků a cestiček.

Na zahradní textilie nejsou kladeny zvláštní požadavky na jejich mechanické vlastnosti, ale upřednostňují se vlastnosti důležité pro zemědělskou výrobu.

Syntetické zahradní geotextilie (agrotextilie) jsou vyráběny především jako tenké textilie z polypropylenu v bílé, hnědé nebo černé barvě a jsou využívány především k zakrývání polí a záhonů před škůdci, k ochraně rostlin proti mrazu nebo k oddělování mulčovacích pokryvů od zeminy.

Tkaná Agrotextilie na čerstvě založeném záhonu s půdopokryvnými rostlinami brání vzrůstu plevelů

Přírodní zahradní geotextilie se nejčastěji vyrábějí z kokosových nebo jutových vláken, případně z biomasy. Přírodní kokosové a jutové textilie se zásadně vyrábějí tkaním, textilie z biomasy potom technologií vpichování. Používají se tam, kde je důležité nevnášet do přírody syntetické produkty, což jsou obvykle různé ekozahrady nebo biofarmy.

Geotextilie z biomasy se nazývají ekotextilie a jejich hlavní předností je bezezbytkový rozklad na přírodní suroviny. Jsou ekologickou alternativou k běžně používaným agrotextiliím a netkaným textiliím na bázi vláken vyrobených z ropy. Více informací o ekotextiliích lze získat zde.

Ekotextilie vyrobená z přírodních surovin se po čase rozloží a stane se z ní hnojivo pro rostliny

Použití geotextilií v průmyslu

Geotextilie pro využití v průmyslu jsou vždy specificky zaměřené na plnění konkrétní funkce. Navrhují a vyrábějí se na základě požadavků průmyslových výrobních podniků. Tyto geotextilie se běžně nazývají technické textilie a jejich použití v jiných oborech není vhodné.

Základní vlastnosti geotextilií

Jednotlivé vlastnosti geotextilií se rozdělují na vlastnosti fyzikální, mechanické a hydraulické. Tyto vlastnosti geotextilie dosti podrobně popisují, ale nepostihují  a ani postihnout nemohou, jak dlouho geotextilie v konstrukci vydrží. Proto jsme na závěr stránky přidali i pár slov o životnosti geotextilií.

Fyzikální vlastnosti

Z fyzikálních vlastností je nejznámější hmotnost na metr čtvereční, nejčastěji uváděná v g/m². Lidově se této vlastnosti říká gramáž. Tato fyzikální vlastnost se stala velmi populární v době, kdy se geotextilie začínaly používat. Protože byly všechny podobné, stačil pouze tento rozlišovací znak. Dnes je tato vlastnost překonaná, ale přesto v mnoha stavebních projektech se tato vlastnost stále udává.

Mechanické vlastnosti

Mezi základní mechanické vlastnosti geotextilií patří pevnost v tahu, protažení při maximálním zatížení (také nazývaná „tažnost“) a odolnost proti protržení (také nazývaná „CBR“). Všechny tyto vlastnosti předurčují chování geotextilie ve stavební konstrukci a jsou nezbytnou součástí popisu v projektové dokumentaci.

Hydraulické vlastnosti

Ke klíčovým hydraulickým vlastnostem patří propustnost vody přes geotextilii a její odolnost proti zanesení (odborně nazývaná „kolmatace“) geotextilie jemnými částečkami zeminy. Tyto vlastnosti jsou rozhodující tehdy, pokud přes geotextílii prochází voda nebo jiná tekutina, protože předurčuje dobu, po kterou bude geotextilie v konstrukci plnit svoji funkci. Velmi šikovnou vlastností geotextilií je, že se v nich nedrží plísně ani bakterie. Nevadí jim alkalické ani kyselé prostředí. Jsou také obvykle vyráběny s odolností proti UV záření, jsou zdravotně nezávadné a nezanechávají ekologickou stopu.

Životnost geotextilií

Životnost geotextilií závisí na použité výrobní surovině a také na prostředí, ve kterém je geotextilie umístěna. Obecně se dá říct, že geotextilie vyrobené z primárních plastů mají životnost v desítkách až stovkách let, výrobky z recyklovaných plastů vykazují životnost kratší, i když i tady s rozvojem recyklačních technologií dochází k postupnému zlepšování.

Minimální zaručená životnost je vždy výrobcem vyznačena na doprovodném dokumentu ke konkrétnímu výrobku.
Životnost ekotextilií, případně textilií z jutových, kokosových a dalších přírodních vláken je maximálně 10 let. Tyto textilie se po čase vlivem vlhkosti a jiných faktorů rozloží a působí dále v půdě řadu let jako hnojivo. Více informací o ekotextiliích lze získat zde.

Výroba geotextilií

Pro výrobu geotextilií se v době jejich počátků využívaly tehdejší textilní stroje, které se pouze mírně upravily. V dnešní době by tyto stroje nevyhověly požadavkům na stálou kvalitu geotextilií, a proto se dnes používají stroje vyvinuté speciálně pro výrobu geotextilií nebo technických textilií.

Technologie výroby geotextilií

Geotextilie rozlišujeme podle technologie jejich výroby na tkané, netkané a pletené. Tkané textilie jsou vyráběny na tkalcovském stavu technologií osnova-útek. Skládají se ze dvou řad souběžných vláken propletených v pravých úhlech do tkaniny tak, aby vytvořily vzájemnou pravidelnou soustavu propletených pramenců.

Netkané textilie se skládají z vláken uspořádaných do nepravidelné struktury. Vyrábí se mechanickým nebo fyzikálně-chemickým způsobem, popř. jejich kombinací. Mechanického zpevnění se dosahuje tzv. vpichováním, tedy propichováním náhodně rozptýlených vláken soustavami protichůdně orientovaných speciálních jehel.

Pletené textilie se vyrábějí na pletacích strojích z nití nebo pramenců vytvarovaných do oček vzájemně provázaných případně s použitím dalších vazebních prvků uspořádaných do sloupků a řádků. Pokud jsou nitě (pramence) v jednom směru přímé, jedná se o geotextilii s přímo orientovanou strukturou (anglicky „directly oriented structure“).

Detaily struktury tkané, netkané a pletené geotextilie

Pro výběr vhodného typu geotextilie je potřeba vědět, jaké funkce a jaké chování od geotextilie očekáváme.

Podrobnější údaje o jednotlivých způsobech výroby a další zajímavosti naleznete v anglickém jazyce na stránkách Mezinárodní geosyntetické společnosti. Pro kvalifikovanou pomoc s výběrem nejvhodnější geotextilie je dobré se obrátit na odbornou firmu.

Výrobní suroviny pro geotextilie

Existuje celá řada geotextilií z různých výrobních surovin různých vlastností. Vlastnosti výrobních surovin potom dědí i geotextilie. V zásadě můžeme výrobní suroviny rozdělit na syntetické a přírodní.

Geotextilie z umělých vláken

Hlavní výrobními složkami jsou polypropylen (PP) nebo polyester (PES). Díky výrobní surovině geotextilie nejsou napadány plísněmi a bakteriemi, dobře snáší alkalické prostředí (jen PP) i kyselé prostředí (PP i PES) a odolávají obvyklým rozpouštědlům. Barvu mají nejčastěji bílou nebo černou, ale vyrábí se i v dalších odstínech nebo jako pestrobarevné.

Při pořízení geotextilií z umělých vláken je třeba zvážit, jakou mají plnit po instalaci funkci, v jakém prostředí a jak budou v tomto prostředí namáhány. Například tkané textilie umožňují přenášet tahová napětí a používají se ke zlepšení mechanických vlastností zemin, zatímco netkané geotextilie jsou poddajné a jsou schopny velmi dobře chránit jiné materiály nebo konstrukce.

Geotextilie z přírodních surovin

Přírodní suroviny pro výrobu geotextilií jsou nejčastěji s ohledem na svou životnost jutová a kokosová vlákna, v poslední době ale také přírodní polymery na bázi polymléčné kyseliny.

Geotextilie vyrobené z těchto surovin jsou biodegradabilní – po čase se působením klimatických podmínek rozloží. Geotextilie z přírodních surovin nejčastěji zastávají protierozní funkci, kdy po své instalaci poskytují podporu růstu zeleně, poté po rozložení, které nastává za 12 až 36 měsíců (v závislosti na druhu výrobku), přebere protierozní a protiabrazivní funkci již vzrostlá vegetace.

Funkce geotextilií

Separační funkce

Nejčastější funkce, kterou geotextilie plní v zemních konstrukcích, je oddělení vrstev zemin rozdílných vlastností. Při návrhu je nutné zvážit zejména maximální velikost zrn, jejich tvar a ostrohrannost, způsob navážení zásypu a tuhost podloží.

Obecně platí, že čím větší bude zrnitost zásypu, tím vyšší musí mít geotextilie odolnost proti protržení.
Je třeba sledovat hodnotu odolnosti proti protržení stanovenou CBR testem a propustnost geotextilie kolmo k rovině výrobku.  
Pro separaci jsou obecně vhodné netkané a tkané textilie.

Filtrační funkce

Geotextilie, která zastává filtrační funkci, musí umožnit bezpečný průchod vody přes geotextilii i přes přilehlé vrstvy zeminy nebo jiného materiálu, aniž by došlo k přílišnému zvýšení tlaku vody v pórech zeminy před geotextilií. Geotextilie musí zároveň zabránit pohybu jemnozrnných částic unášených proudící vodou a zároveň nesmí dojít k jejímu ucpání.

Pro zajištění filtrační funkce musí geotextilie splnit filtrační kritéria propustnosti, zadržení a zabránění ucpání podle technických předpisů (např. dle TP 97 Geosyntetika v zemním tělese pozemních komunikací, SŽDC S4 Železniční spodek resp. TNŽ 73 69 49 Odvodnění železničních tratí a stanic). Vhodné jsou tkané textilie, netkaná textilie je podmínečně vhodná až nevhodná.

Ochranná funkce

Při návrhu geotextilie pro ochrannou funkci je nutné zohlednit především citlivost chráněné konstrukce na porušení, druh použitého zásypu, způsob navážení zásypu a schopnost geotextilie absorbovat účinky od zasypávané zeminy. Netkané geotextilie dosahují vzhledem k technologii výroby větších tlouštěk a tím mají vyšší absorpční schopnost při pohlcování energie průrazu.

Důležitou hodnotou při ochranné funkci je také odolnost proti proražení nebo protržení. Tkané geotextilie dosahují tlouštěk menších = vyšší riziko poškození chráněného předmětu (např. fólie).
Vhodné jsou netkané geotextilie, tkané geotextilie jsou nevhodné.

Výztužná funkce

Nejdůležitější vlastností geotextilie s výztužnou funkcí je její dlouhodobá pevnost. Ta se někdy upřesňuje pomocí sečné tuhosti geotextilie při nízkém přetvoření (obvykle při 2%ním protažení).

Netkané geotextilie vykazují řádově větší přetvoření než geotextilie tkané už při malých generovaných silách (nízká počáteční tuhost). To vede často k nekontrolovatelnému přetváření konstrukcí a v konečné fázi ovlivňuje nejen estetický vzhled, ale i bezpečnost a spolehlivost konstrukce. Z tohoto důvodu se proto v konstrukcích tohoto typu ve většině případů nevyužívají. Tkané geotextilie dosahují při stejném zatížení nižších přetvoření než netkané. Z tohoto důvodu jsou pro výztužnou funkci vhodnější.
Pro vyztužení je podmínečně vhodná tkaná geotextilie, netkaná textilie je nevhodná.

Drenážní funkce

Zajištění drenážní funkce za pomocí geotextilie znamená, že geotextilie musí svou konstrukcí spolehlivě převádět vodu. Protože geotextilie jsou obvykle vystaveny tlaku zeminy, který je svírá a převádění vody tím brání, lze geotextilie pro tuto aplikaci použít jen pro nenáročné aplikace a vždy v kombinaci s drenážním štěrkem nebo pískem.

Netkané textilie se používají jen ve velkých tloušťkách, malá rychlost vody však způsobuje jejich zanášení a postupné omezení drenážní funkce. Tkané geotextilie nejsou schopny vedení vody v rovině výrobku vůbec.
Jako drenáž je možné využít jen netkanou geotextilii.

Protierozní funkce

Rozhodujícími faktory pro výběr vhodného typu trvalé protierozní ochrany jsou četnost srážek, rychlost proudění vody, sklon a délka svahu, typ zeminy a rostlinného pokryvu.

Tyto faktory ovlivňují vhodnost použití geotextilií jako protierozního funkčního objektu. Je možné využít geotextilií z přírodního biologicky rozložitelného materiálu za předpokladu, že slouží po omezenou dobu, během které protierozní funkci převezme vegetace. Při použití syntetických geotextilií je nezbytné volit geotextilie s dostatečnou odolností proti ultrafialovému záření.
Netkaná i tkaná geotextilie je podmínečně vhodná.