GCL چیست

فهرست مطالب

GCL(Geosynthetic Clay Liner) یا لاینر خاک رس ژئوسینتتیک، که به آن لاینر کامپوزیت نیز گفته می‌شود. مانعی هیدرولیکی است و شامل لایه ای از بنتونیت سدیم با نفوذپذیری بسیار پایین می‌باشد که توسط دو لایه‌ی ژئوتکستایل پروپیلنی یا ژئوممبران محافظت می‌شوند.

این لایه‌ها از طریق روش‌های مکانیکی با سیستم‌های دوختن لایه‌ها (Stich Bonding)، سوزن زنی (Needle Punching) و یا استفاده از چسب و مواد شیمیایی (Resin Bonding) به یکدیگر متصل می‌شوند.

لایه‌های ژئوسینتتیک به دو صورت بافته شده یا غیر بافته شده می‌باشند. اگرچه لایه‌های پلی اتیلن یا ژئوممبران یا مواد ژئوتکستایل برای طراحی محصول یا به عنوان یک لایه برای افزایش استحکام گنجانده می‌شوند.

تاریخچه‌ی GCL

منشاء GCL به سال 1962 بر می‌‌گردد، آرتور-جی کُلم پانل‌های غیر قابل نفوذ رطوبت از پیش ساخته شده را با خاک رس بنتونیتی و مقوا ترکیب کرد، و در نهایت در سال 1982 این اختراع ثبت شد.

سیستم GCL یکی از اجزای حیاتی دفن زباله‌های بسته مدرن است. در اوایل دهه‌ی 1980، این سیستم عمدتا از آستر رسی فشرده (CCL) تشکیل شده بود که به تدریج تا پایان سال 1980، توسط ژئوممبران (GM) جایگزین شد و در سال 1990، سیستم لاینر خاک رس ژئوسینتتیک (GCL) محبوبیت بالایی پیدا کرد.

با توجه به قوانین زیست محیطی، هر گونه نشت از محل‌های دفن زباله باید به درستی جمع آوری و دفع شود. در غیر این صورت آلودگی آب‌های زیرزمینی اطراف می‌تواند باعث ایجاد مشکلات زیست محیطی شود.

ضخامت یک GCL معمولا بین 5-12 میلی متر است. و با توجه به نوع ژئوسینتتیک اتخاذ شده معمولا به دو دسته تقسیم می شوند:

GT-GCL (GCL با پوشش ژئوتکستایل) که متشکل از دو لایه ژئوتکستایل و یک لایه بنتونیت نازک در میان آن‌هاست که به صورت مکانیکی از طریق فرایندهای سوزن زنی، دوخت یا چسب‌های شیمیایی تولید می‌شوند.
GM-GCL (جی سی ال با پشتیبانی از ژئو ممبران) که از یک لایه ژئوممبران و یک لایه بنتونیت تشکیل شده است که با یک چسب غیر آلاینده به هم چسبیده اند.

در قسمت (a) شکل بالا، پوشش ژئوتکستایل یک لایه نازک از بنتونیت را محصور کرده که به وسیله چسب غیر آلاینده به هم متصل شده اند. در قسمت (b)، لایه‌های ژئوتکستایل توسط فرایند سوزن زنی با لایه‌ی بنتونیت میانی به هم متصل شده اند. در قسمت (c) لایه‌های ژئوتکستایل توسط فرایند دوخت به لایه بنتونیت میانی متصل شده اند و در قسمت (d) لایه بنتونیت به همراه چسب به لایه ژئوممبران متصل شده است.

بنتونیت سدیم چیست

بنتونیت، توسط یک زمین شناس آمریکایی در سال 1980 شناسایی شد.

بنتونیت، یک خاک رس جاذب است که بیشتر از مونت موریلونیت تشکیل شده است. تخته‌های بنتونیت در نوردهی‌های بالا به رنگ کرم، زرد یا قهوه ای تبدیل می‌شوند. در زمان هیدراته شدن، بنتونیت متورم می‌شود، از خاصیت تورم بنتونیت در درزگیرهای آب زیرزمینی استفاده می‌شود زیرا منجر به تولید یک سد آب بندی خودبخودی با نفوذپذیری کم می‌شود.

بنتونیت بعد از متورم شدن، منبسط شده و به دلیل خواص کلوئیدی عالی آن، اغلب به عنوان گل حفاری در چاه‌های نفت و گاز برای تحقیقات ژئوتکنیکی و محیطی استفاده می‌شود. تغییرات سطحی مختلف در بنتونیت سدیم، مانند افزودن برخی پلیمرها، عملکرد رئولوژیکی یا آب بندی را در کاربردهای ژئومحیطی بهبود می‌بخشد.

مزایای بنتونیت سدیم

بهبود عملکرد نشت
عملکرد ضد آب دائمی
سهولت استفاده
قابلیت اجرا در مدت زمان کوتاه
عدم تاثیرپذیری از دمای محیط
ماده ای زیست تخریب پذیر
سازگار با محیط زیست
انجام واکنش‌های سبز
عملکرد بسیار بهتر از خاک رس فشرده
عدم خوردگی

کاربردهای بنتونیت سدیم

پوشش پایه محل‌های دفن زباله
درزگیری آب‌های زیرزمینی
جلوگیری از نشت آب در مناطق دریاچه‌های مصنوعی
مخازن
انبارهای نفت

لایه‌های ژئوسینتتیکی چگونه به هم متصل می‌شوند

این لایه‌ها از طریق سه روش مکانیکی به هم متصل می‌شوند:

سیستم سوزن زنی یا نیدل پانچینگ (Needle Punching)

طی این روش، که به صورت مکانیکی انجام می‌شود، توسط سوراخ کردن سوزن از یک ژئوتکستایل نبافته انجام شده و از طریق بنتونیت به یک لایه ژئوتکستایل بافته یا نبافته دیگر متصل می‌شود.

بنتونیت سدیم، که بین دولایه‌ی ژئوتکستایل محصور شده است، خاصیت نفوذپذیری بسیار کمی دارد زیرا به محض تماس خاک با آب، منبسط می‌شود و اجازه نفوذ آب را نمی‌دهد.

ژئوتکستایل نبافته همان ژئوتکستایل سوزنی بدون بافت است که از الیاف پلی استر یا پلی پروپیلن ساخته شده است. نوعی پارچه صنعتی است و از طریق فرآیند شانه کردن تجهیزات، درهم بافتن، سوزن زنی و سایر فرآیندهای تولید، الیاف کوتاه، به ژئوتکستایل تبدیل می‌شوند که ویژگی‌هایی از قبیل فیلتراسیون، دوام و مقاومت در برابر خوردگی و غیره را نشان می‌دهند.

در این روش، ژئوتکستایل‌ها، معمولاً همراه با ژئوممبران به عنوان پارچه ژئوتکنیکی در ساخت راه‌آهن‌ها، بزرگراه‌ها، سالن‌های ورزشی، سدها، و غیره استفاده می‌شود.

سیستم دوختن لایه‌ها به یکدیگر (Stich Bonding)

در یک پارچه‌ی نبافته، دوخت بر روی دستگاه بافنده ای اجرا می‌شود که با نخ‌های طولی تار را می‌چسبانند یا تار را در جای خود نگه می‌دارند. در حالی که در سایر روش‌های متداول مانند سوزن زنی یا چسباندن، پیوند الیافی که در تولید پارچه‌های نبافته مورد استفاده قرار می‌گیرند را سفت می‌کند و در نهایت پارچه بافته شده، بافتی به نرمی بافت اصلی دارد.

سیستم استفاده از چسب (Resin Bonding)

با استفاده از یک چسب مناسب غیر آلاینده، لایه‌ی بنتونیت میانی به دو لایه‌ی دیگر ژئوتکستایل متصل می‌شود.

ویژگی‌‌های GCL

مقاومت بالا در برابر تجزیه‌ی فیزیکی و شیمیایی
ایجاد یک لایه‌ی آب بندی هیدرولیکی موثر
ویژگی خود جوشی (self sealing) و ویژگی خود ترمیمی (self healing) تا قطر 5/7 سانتی متر
مقرون به صرفه
قابلیت چسبندگی به سطوح بتنی
سهولت نصب
صرفه جویی در زمان نصب
آب بندی گاز و بخار
حفاظت از آب‌های زیرزمینی
توانایی کنترل بالا در برابر انقباض و انبساط
حفاظت از محیط زیست
قابلیت نصب در شرایط دمایی مختلف
قابل اجرا در شیب‌های تند به دلیل تحمل بالای نیروی برشی

کاربردهای GCL

لاین‌های دفع زباله
کاربردهای معدنی (تاسیسات دفع خاکستر ذغال سنگ)
پوشش حفاظتی آب‌های زیرزمینی
حوضچه‌های تفریحی
کانال‌های جریان آب و فاضلاب‌ها
لایه‌های لندفیل
معادن
بزرگراه‌ها
رودخانه‌ها و دریاچه‌ها
عایق رطوبتی زیر ساختمان و سازه‌ها

فرایند نصب GCL

سطح زیرین GCL برای نصب باید کاملا آماده و یکنواخت شود و تمام مصالح موجود در بستر مانند شاخه‌های درخت، سنگ و کلوخ و .. برداشته شوند. و برای خروج آب باران و آب عبوری از سیستم لوله گذاری استفاده شود.

شرایط نگهداری GCL

رُل‌های GCL باید در محیطی خشک نگهداری شوند زیرا بنتونیت سدیم موجود در بین لایه‌ها با جذب رطوبت متورم شده و کارایی جی سی ال از بین می‌رود.
نیاز به استفاده از وسایل حمل و نقل سنگین مانند جرثقیل ها یا بیل های مکانیکی در زمان جابجایی رُل‌های GCL

GCL و محیط زیست

GCL ها در بسیاری از کاربردهای زیست محیطی به طور مستقل برای محافظت از محیط زیست استفاده می‌شوند.

بعنوان مثال GCL ها در برنامه‌های زیر ساخت جاده ای، محافظت از مناطق حساس زیست محیطی مانند تغذیه آب زیرزمینی، یا در برابر هر گونه آلودگی ناشی از وسایل نقلیه یا مواد خطرناک مورد استفاده قرار می‌گیرند.

یکی از منابع اصلی آلودگی خاک و آب‌های سطحی و زیرزمینی، دفع ناکافی مواد زائد جامد است. از این رو، ایجاد محل‌های دفن بهداشتی با استفاده از GCL ها، اهمیت بسیار زیادی برای محیط زیست دارد.

ضایعات جامد شامل پسماندهای تولید شده از عملیات معدنی، صنعتی و کشاورزی می‌باشد که ممکن است خطرات قابل توجهی برای سلامت عمومی و محیط زیست ایجاد کند. به منظور به حداقل رساندن اثرات زیست محیطی، پسماندهای جامد عموماً نیاز به دفع فیزیکی دارند (به عنوان مثال، خرد کردن، تراکم، احتراق) یا یک روش بیوژئوشیمیایی (مانند کُمپوست، یا سوزاندن).

مهم‌ترین پارامتری که باید در عملکرد GCL در نظر گرفت، رسانایی هیدرولیکی آن است که می‌تواند مستقیما تحت تاثیر شیرآبه از نظر حضور کاتیون‌ها و آنیون ها قرار گیرد. در نتیجه ارزیابی تمام این ویژگی‌ها در مورد جی سی ال‌ها، امری ضروری است.

گردآوری و ترجمه: واحد تولید محتوای گروه صنعتی مکرر

منابع:

استفاده از مطالب مکرر بلاگ تنها با ذکر منبع و لینک مستقیم به مطلب مجاز می‌باشد و در غیر این صورت پیگرد قانونی خواهد داشت.

GCL چیست

GCL چیست

تاریخچه‌ی GCL

بنتونیت سدیم چیست

مزایای بنتونیت سدیم

کاربردهای بنتونیت سدیم

لایه‌های ژئوسینتتیکی چگونه به هم متصل می‌شوند

ویژگی‌‌های GCL

کاربردهای GCL

فرایند نصب GCL

شرایط نگهداری GCL

GCL و محیط زیست

به اشتراک بگذارید

دیدگاهتان را بنویسید لغو پاسخ

پست های مرتبط