ژئوممبران
فهرست مطالب
ژئوممبران‌ها یکی از اجزاء یا مصالح ژئوسینتتیک‌ها می‌باشند و کاربرد اصلی آنها عایق بندی یا ایزولاسیون در برابر نفوذ آب می‌باشد و به هیچ زیرساختی احتیاج ندارند. ژئوممبران‌ها غشاهای پلیمری هستند و غالبا از پلیمرها (پلی اتیلن یا پلی وینیل کلراید) ساخته شده‌اند و برای عایق بندی استخرها، مخازن ذخیره آب و مواد شیمیایی استفاده می‌شوند و انعطاف پذیری بالایی دارند و به عنوان یک مانع هیدرولیکی عمل می‌کنند.
ژئوممبران‌ها نسبت به سایر زیرسازی‌ها مانند قیرگونی، مقرون به صرفه‌تر می‌باشند. شامل ورق‌های نفوذناپذیری می‌باشند که از 5/97 درصد پلی اتیلن و 5/2 درصد کربن بلک تشکیل شده‌اند. در برخی از ژئوممبرانهای رنگی علاوه بر رنگ مشکی، از مستربچ هم استفاده می‌شود ولی این کار باعث می‌شود لایه ژئوممبران مقاومت خود را از دست داده و پوسیده شود. ورق‌های ژئوممبران به صورت رول بوده و در ورق‌هایی با ضخامت 5/0، 1، 5/1 و 2 میلی‌متر در طول ۱۰۰ تا ۱۵۰ متر و در عرض های ۲ الی ۹ متر تولید می‌شوند.
ژئو ممبران‌ها از سال 1959 در سدها استفاده شده‌اند و استفاده از آنها در سازه‌های برق آبی همچنان رو به رشد است. عمر یک ژئوممبران می‌تواند به کوتاهی 2 ماه یا 50 سال باشد. که به کیفیت و شرایط محیطی بستگی دارد.
ویژگی‌ها و مزایای استفاده از ژئوممبران
- مقرون به صرفه در مقایسه با اجرای استخرهای بتنی، سیمانی یا سنگی
- مقاومت کششی بالا
- مقاومت بالا در برابر خوردگی
- مقاوم در برابر تغییرات شدید شرایط جوی مانند یخ زدگی
- صرف زمان کمتر در هنگام اجرا
- مقاوم در برابر اشعه فرابنفش
- مقاوم در برابر بستن جلبک‌ها و خزه‌ها (به راحتی برای استخرهای آب شرب قابل اجرا می‌باشد)
- مقاوم در برابر بلایای طبیعی
- مقاوم در برابر تغییرات دمایی (-40 تا +80 درجه سلسیوس )
- مقاوم در برابر خروج مواد پلاستی سایزر از سطح ژئوممبران بر اثر حرارت یا تصعید
- قابلیت چکش خواری
کاربردهای ژئوممبران
- استخرهای کشاورزی
- ایزولاسیون فوندانسیون
- ایزولاسیون تونل
- ایزولاسیون روف گاردن
- ایزولاسیون انواع حوضچه‌های صنعتی
- سدسازی‌ها
- کانال‌ها، مخازن، حوضچه‌های ذخیره سازی، تونل‌ها
- تعمیر سدهای بتنی و بناهای قدیمی
استخرهای کشاورزی ژئوممبران
به دلیل مقاومت بالای ژئو ممبران‌ها در برابر اشعه فرابنفش، تغیرات دمایی و تغییرات آب و هوایی، برای استخرهای کشاورزی مناسب می‌باشند و معمولا از ژئوممبرانهای HDPE استفاده می‌شود.
مقرون به صرفه بودن، نصب سریع و آسان، عمر مفید بالا، مقاومت حرارتی بالا، مقاومت در برابر فشار بالای آب، عدم چسبیدن جلبک‌ها و خزه‌ها به دیواره و کف استخر، عدم جویده شدن توسط جوندگان موذی و … از ویژگی‌های مهم ورق‌های ژئوممبران برای استخرهای کشاورزی می‌باشد.
ژئوممبران بر اساس نوع رزین پلیمری مصرفی به چهار سته تقسیم می‌شوند
- HDPE (high-density polyethylene)
- PVC (Polyvinyl chloride)
- LLDPE (liner low-density polyethylene)
- VLDPE (vinyl low density polyethylene)
ژئوممبران سنگین (high-density polyethylene)
ژئو ممبران HDPE انعطاف پذیری کمتری نسبت به ژئوممبران LLDPE دارد و استحکام بالاتری را ارائه می‌دهد و شامل 5/97 % پلی اتیلن با چگالی بالا و حدود 5/2 درصد، کربن بلک می‌باشد. و معمولا به صورت رول‌هایی در ضخامت‌های مختلف بین 20 تا 120 میلی متر تولید می‌شود.
ویژگی‌ها
- پرمصرف‌ترین لاینر در جهان
- دوام بالا
- مقاوم در برابر اشعه فرابنفش
- قابل تولید در رنگ‌های متفاوت
- مقاومت شیمیایی بالا (در برابر انواع اسیدها و بازها)
- قابلیت تحمل دماهای بالا
- مقرون به صرفه
- مقاوم در برابر سوراخ شدن
کاربردها
- حفاظت از محیط زیست و بهداشت: مانند محل دفن زباله های خانگی، تصفیه خانه فاضلاب‌ها، استخر نیروگاه‌ها، زباله‌های جامد صنعتی، بیمارستانی و غیره
- حفاظت از آب: جلوگیری از نشت کانال آب، حفاظت از شیب
- خدمات مهندسی شهرداری: مترو، مهندسی زیرزمینی ساختمان‌ها، ضد نشت از روف گاردن‌ها، پوشش لوله‌های فاضلاب و غیره
- دریاچه‌های مصنوعی، زمین‌های رودخانه، مخازن، حفاظت از شیب، چمن‌های سبز
- پتروشیمی: ضد نشت مخازن ذخیره کارخانه‌های شیمیایی، پالایشگاه نفت، پمپ بنزین، مخزن واکنش شیمیایی
- صنعت معدن: استخر شست و شو و جداسازی، استخرهای تپه و غوطه وری، استخر خاکستر، استخر انحلال، استخر رسوب و …
- تسهیلات حمل و نقل: تقویت فونداسیون بزرگراه، جلوگیری از نشت پلکان
- کشاورزی: نفوذ ناپذیری مخازن، استخرهای آشامیدنی، مخازن و سیستم‌های آبیاری
- آبزی پروری: حوضچه آبزی پروری فشرده و کارخانه، استخر ماهی و …
- محل‌های دفن زباله (لندفیل)
- هیپ لیچ‌‌ها
ژئوممبران سبک (liner low density polyethylene) LLDPE
ژئو ممبران LLDPE یک ماده نفوذناپذیر ژئوتکنیکی است که عمدتا از پلی اتیلن، اتیلن، و سایر مواد تشکیل شده است و انعطاف پذیری بسیار بالایی دارد.
ویژگی‌ها
- مقاومت در برابر دمای پایین
- مقاومت در برابر اشعه فرابنفش
- طول عمر بالا
- مقرون به صرفه
- دوام و استحکام بالا
- جلوگیری از نشر و تراوش از محل دفن زباله، فاضلاب یا تصفیه پسماند
- مزارع آب دریا و آب شیرین
کاربردها
- تالاب‌ها و تصفیه خانه‌های فاضلاب
- سیستم‌های مهار ثانویه
- پروژه‌های اصلاح خاک
- مهار فضولات حیوانی
- حوضچه‌های تزئینی
- مخازن ذخیره مایعات
ژئوممبران (PVC (Polyvinyl Chloride
تاریخچه استفاده از این نوع ژئو ممبران به 60 سال پیش باز می‌گردد. نوعی از ژئوممبران است که میزان انعطاف پذیری آن مابین ژئوممبران سبک و سنگین است. این نوع ژئوممبران، یک لایه ضد آب پلیمری با کیفیت بالا است.
ترکیبات پی وی سی مورد استفاده در ژئوممبران‌ها، حاوی 25 تا 35 درصد از یک یا چند نرم کننده است تا ورقه‌ها را انعطاف پذیرتر کند. همچنین این دسته از ژئو ممبران‌ها، حاوی 1٪ تا 5٪ از یک تثبیت کننده شیمیایی و مقادیر مختلف مواد افزودنی دیگر می‌باشد. ترکیبات PVC نباید حاوی مواد محلول در آب باشند.
بسته به کاربرد و شرایطی که در آن ترکیب PVC مورد استفاده قرار می‌گیرد، انتخاب گسترده ای از نرم کننده‌ها وجود دارد که می‌توانند در ورق‌های پی وی سی استفاده شوند. انتخاب نرم کننده یکی از جنبه‌های بسیار مهم مواد پوشش PVC است زیرا از دست دادن خاصیت نرم کنندگی منجر به کاهش خواص فیزیکی مانند دمای پایین و افزایش طول می‌شود. سه مکانیسم اساسی برای از دست دادن نرم کننده وجود دارد: تبخیر، استخراج و حمله میکروبیولوژیکی. استفاده از نرم کننده های مناسب عملاً می‌تواند حملات میکروبیولوژیکی را از بین ببرد و تبخیر و استخراج را به حداقل برساند. خود پلیمر PVC تحت تأثیر این شرایط قرار نمی‌گیرد.
لایه‌های ژئو ممبران پی وی سی، بیشترین استفاده در بین تمام غشاهای پلیمری برای ته نشینی زباله دارند. مقاومت شیمیایی خوبی در برابر بسیاری از مواد شیمیایی معدنی نشان می دهند. با این حال، گنجاندن حلال‌های آلی ممکن است کاربرد آنها را محدود کند. گریدهای ویژه PVC «مقاوم در برابر روغن» (PVC-OR) نیز موجود است که مقاومت بالایی در برابر حمله نفت و سایر هیدروکربن‌های آلی دارند.
ویژگی‌ها
- تعمیر و نگهداری آسان و هزینه کم
- مقاوم در برابر سایش
- عدم آلودگی محیط زیست
- استحکام کششی بالا
- مقاوم در برابر اشعه فرابنفش
- مقاوم در برابر خوردگی
- طول عمر بالا
کاربردها
- صنایع کشاورزی (کانال‌های آبیاری، سیلوها، عایق رطوبتی مخازن کشاورزی، استخرهای شنا برای پرورش ماهی و آب انبارها)
- مصارف صنعتی ( استفاده از ژئوممبران پی وی سی در مخازن، برای آبکاری)
- محیط زیست (استفاده از این نوع عایق در استخرهای تصفیه پسماند، حوضچه‌های ضایعات فرایندهای صنعتی و …)
ژئوممبران VLDPE (Vinyl Low Density Polyethylene)
از جدیدترین نوع ژئو ممبران‌ها می‌باشد که به تازگی عرضه شده‌است و از ترکیب وینیل و LLDPEبه وجود آمده‌است.
و از ژئوممبرانLLDPE انعطاف پذیرتر است. به دلیل انعطاف پذیری در سازه‌هایی با سطوح نامنظم استفاده می‌شود و می‌تواند کشیده شود و با سطوح مورد نظر تطبیق پیدا کند. این دسته از ژئوممبران‌ها در مخازن، پوششهای شناور، سازه‌های زیرزمینی و غیره استفاده می‌شود.
ویژگی‌ها
- انعطاف پذیری فوق العاده
- مقاومت شیمیایی بالا
- مقاومت مکانیکی بالا
- مقاوم در برابر آب و هوا و شرایط جوی متفاوت
کاربردها
- استخراج معادن (شستشوی مواد معدنی و تبخیر نمک)
- محیط زیست (نیروگاه‌های حرارتی، تصفیه فاضلاب و غیره)
- هیدرولیک (مخازن آبیاری، کانال ها، آبزی پروری و…)
- سازه‌های زیرزمینی (تونل‌ها)
استفاده از ژئوممبران‌ها در جی سی ال
از دهه 1950، مهندسان موفق به طراحی سیستم های مهار شدند که شامل مجموعه گسترده‌ای از ژئو ممبران و محصولات ژئوسینتتیک می‌باشد. زیرا خاک‌های رسی متراکم، در پیشگیری از نشت سیال‌ها ناکارآمد بودند.
برای حفاظت از منابع آب، استفاده از ژئو ممبران و آسترهای رسی ژئوسینتتیک (GCLs) در طول سال‌ها به عنوان جایگزینی برای آسترهای سنتی مانند بتن و آسفالت افزایش یافت.
جی سی ال‌ها یا لاینرهای خاک رس ژئوسینتتیک یا از لایه‌های ژئوتکستایل پشتیبانی می‌شوند یا از لایه‌های ژئوممبران، جی سی ال‌های پشتیبانی شده با لایه ژئوتکستایل، شامل دو لایه ژئوتکستایل بافته شده یا نبافته است که یک لایه بنتونیت نازک در میان آن‌هاست و به صورت مکانیکی از طریق فرایندهای سوزن زنی، دوخت یا چسب‌های شیمیایی به هم متصل می‌شوند. جی سی ال‌های پشتیبانی شده با ژئوممبران، شامل یک لایه از بنتونیت سدیم است که با یک چسب غیر آلاینده به لایه‌های ژئوممبران متصل شده اند و هر دو منجر به تشکیل یک لاینر کامپوزیت می‌شوند. لایه‌های ژئوممبران، برای افزایش کارایی، استحکام و محافظت بیشتر در کامپوزیت‌های جی سی ال استفاده می‌شود.
بسیاری از ژئو ممبران‌ها داری ساختارهای کامپوزیتی هستند که آنها را قادر می‌سازد تا طیف وسیعی از کاربردهای بادوام را انجام دهند.
برای کسب اطلاعات بیشتر در موررد جی سی ال، به مقاله جی سی ال چیست مراجعه کنید.
ژئوممبرانهای مورد استفاده در جی سی ال‌ها ، معمولا از نوع HDPE می‌باشند. جی سی ال‌ها با لایه‌های ژئوممبران کاربردهای زیادی دارند از جمله مهم‌ترین آنها جلوگیری از نشت و خروج مایعات در محل‌های دفن زباله (لند فیل‌ها) می باشد.
درزهای ژئو ممبران مورد استفاده در جی سی ال را می‌توان با استفاده از روش‌های جوشکاری ژئوممبران مانند اکستروژن انجام داد.
از ژئوممبران‌ها در جی سی ال‌ها برای لندفیل‌های پوشیده و سربسته برای جلوگیری از مهاجرت یا نشت مایعات به داخل لندفیل‌ها، استفاده می شود.
استفاده از ژئوممبران‌ها و لایه‌های خاک رس ژئوسینتتیک، در منابع آب آشامیدنی، به صرفه جویی میلیون‌ها گالن آب در سال با کاهش نشت آب کمک می‌کند. در نتیجه از این لاینرها می‌توان برای لاینرهای کاربردی یا تزئینی مانند استخرهای تزئینی، پارک‌های تفریحی، استخرهای کشاورزی پرورش آبزیان و … استفاده کرد.
همچنین در فرایند‌ها یا پروژه‌های ماینینگ یا استخراج مواد معدنی با ارزش از زمین، کاربرد دارند. این لاینرها، تحت محلول‌های شیمیایی بزرگ یا به عبارتی پدهای شست و شوی بزرگ قرار می‌گیرند و به طور همزمان باعث جلوگیری از از دست رفتن فلزات با ارزش می شوند.
همچنین از ژئوممبران‌ها می‌توان به عنوان (پوششهای صاف) بر روی سیال‌ها برای کنترل تبخیر، جلوگیری از انتشار بوی بد، جلوگیری از انتشار مواد فرار آلی و … استفاده کرد.
تفاوت های ژئوممبران و ژئوتکستایل در کاربرد و عملکرد
هر دوی این لاینرها محدوده گسترده ای از خواص فیزیکی، مکانیکی و خواص شیمیایی مشابه را نشان می‌دهند. برای ساخت هر دو از مواد ژئوتکنیکی استفاده شده است و از آنجایی که در هر دو از مواد ژئوتکنیکی و ضد آب استفاده می‌شود، شباهت‌هایی با هم دارند و در عین حال دو ماده کاملا متفاوت از هم هستند. همان طور که گفتیم ژئوتکستایل و ژئوممبران، می‌توانند به تنهایی یا در ترکیب با هم برای دستیابی به استحکام مورد نظر، مورد استفاده قرار گیرند. ترکیب ژئوممبران با ژئوتکستایل، ژئوکامپوزیت گفته می‌شود.
- لایه یا ورق‌های ژئوممبران، شامل یک فیلم پلاستیکی (پلی اتیلن یا پلی وینیل کلراید) با چگالی بالا برای جلوگیری از تراوش می‌باشد.
- یک لایه ژئوتکستایل،شامل یک پارچه بافته شده یا نبافته است، از آنجا که ژئوتکستایل‌ها از مواد ژئوسینتتیکی می‌باشند در زهکشی، جداسازی خاک و شن و موارد دیگر استفاده می‌شوند.
- ژئوممبران نسبت به آب نفوذناپذیر است در صورتی که مواد ژئوتکستایل نفوذپذیر (ژئوتکستایل یک ماده ژئوسینتتیک قابل نفوذ از الیاف مصنوعی است که از طریق فرایند نیدل پانچینگ یا بافندگی تولید می‌شود) می‌باشد.
ژئوتکستایل معمولا از پارچه نبافته تولید شده است و همان طور که گفتیم در ترکیب با ژئوممبران معمولا با هم استفاده می‌شوند
ویژگی های مهم ژئوتکستایل
- وزن کم
- استحکام کششی بالا
- مقاومت در برابر حررت
- عدم یخ زدگی (به دلیل وجود پارچه های بافته یا بافته نشده)
- مقاوم در برابر خوردگی
مشکلات رایج ژئوممبران‌ها
- ژئوممبرانهای با کیفیت پایین می‌توانند توسط پرندگان با نوک زدن یا انواع سنگ‌های تیز که در سطح خاک پراکنده شده اند سوراخ های کوچکی ایجاد شود که با چشم مسلح دیده نشوند. در نتیجه در دراز مدت باعث ایجاد نشتی می‌گردد.
- پارگی ورق‌های ژئوممبران، زمانی اتفاق می‌افتد که فشار بیش از حد به قسمت خاصی از لایه وارد شود و باعث تغییر شکل آن شود تا زمانی که دیگر نتواند وزن مورد نظر را تحمل کند. (ژئوممبرانهای LDPE مقاومت بالایی در برابر پارگی از خود نشان می‌دهند و انعطاف پذیری بالایی دارند)
- ژئوممبران‌ها در معرض آسیب اشعه فرابنفش هستند، حتی اگر از پوششهای محافظ استفاده شود، قرار گرفتن طولانی مدت در برابر نور خورشید، منجر به آسیب می‌شود، در نتیجه به مرور زمان ممکن است مواد ژئوممبران، انعطاف پذیری خود را از دست بدهند و تحت فشار، ترک بخورند و پاره شوند.
- بیشتر ژئوممبران‌ها می توانند دماهای نسبتا بالا را به خوبی تحمل کنند. اما این موضوع همیشه برای دماهای انجماد صادق نیست. ژئوممبران HDPE به طور خاص در هنگام سفت شدن به دلیل انجماد یا پس از سال ها چرخه یخ زدگی و ذوب منظم به دلیل ساختار نیمه کریستالی پلیمر مستعد آسیب است. اما ژئوممبرانهای ترکیبی را می‌توان با مواد انعطاف‌پذیر دیگری مانند LDPE ترکیب کرد و در این صورت می‌توان اطمینان حاصل کرد تا حدود زیادی از ایجاد ترک‌ها جلوگیری کرد. خرابی یک ژئوممبران به محیط اطراف و اکوسیستم، آسیب جدی وارد می‌کند.
گردآوری، ترجمه و تالیف: واحد تولید محتوای گروه صنعتی مکرر – نسیم مهین عبدالله زاده
منابع:
دیدگاهتان را بنویسید