مشکلات ژئوممبران و راه حل آنها

مشکلات ژئوممبران

پیش از بررسی مشکلات ژئوممبران، توضیحات مختصری درباره آن و کاربردهایش خواهیم داد. سپس به مشکلات ژئوممبران و علل ایجاد و راه حل آنها، خواهیم پرداخت.

ژئوممبران یکی از اجزاء یا مصالح ژئوسینتتیک می‌باشد و کاربرد اصلی آن، عایق بندی یا ایزولاسیون در برابر نفوذ آب است. ژئوممبران ماده‌ای ژئوسنتتیک پلیمری است که به عنوان مانع در تاسیسات محیطی مانند محل‌های دفن زباله، تاسیسات معدنی، حوضچه‌های شیرابه و … استفاده می‌شود.

ژئوممبران‌ها، غشاهای پلیمری با انعطاف پذیری بالا هستند و غالبا از پلیمرهای (پلی اتیلن یا پلی وینیل کلراید) ساخته شده‌اند و برای عایق بندی استخرها، مخازن ذخیره آب و مواد شیمیایی استفاده می‌شوند.

همان طور که گفته شد، ژئوممبران‌ها ورق‌های نفوذناپذیری می‌باشند که از 97/5 درصد پلی اتیلن و 2/5 درصد کربن بلک تشکیل شده‌اند. و در ورق‌هایی با ضخامت 0/5، 1، 1/5 و 2 میلی‌متر در طول ۱۰۰ تا ۱۵۰ متر و در عرض‌ ۲ الی ۹ متر تولید می‌شوند.

انتخاب مواد و تنظیم ضخامت درست و تعمیر و نگهداری منظم، باعث کاهش احتمال بروز مشکلات ژئوممبران در طی سال‌ها می‌شود. با این حال، تعداد انگشت شماری از مشکلات مشترک برای ژئوممبران‌ها، با راه حل‌های آزمایش شده ای برای حل این مشکلات وجود دارد.

برای کسب اطلاعات بیشتر درباره ژئوممبران‌ها به مقاله ژئوممبران در وبلاگ گروه صنعتی مکرر مراجعه نمائید.

کیفیت پایین ژئوممبران و تخریب آن، به محیط اطراف و اکوسیستم، آسیب جدی وارد می‌کند در نتیجه در جهت رفع این مشکلات ژئوممبران، باید گام برداشت.

از مشکلات ژئوممبران‌ که بسیار رایج هستند، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

سوراخ شدن توسط پرندگان یا سنگ‌های تیز
پارگی ورق‌های ژئوممبران
ترک خوردگی و تغییر رنگ در برابر اشعه فرابنفش
عدم تحمل تغییرات دمایی شدید در مدت زمان طولانی
تخریب اکسیداتیو
تخریب حرارتی
تخریب شیمیایی و …

بررسی مشکلات ژئوممبران و ارائه برخی راه حل‌ها

سوراخ شدن ژئوممبران توسط پرندگان یا خرده سنگ‌های تیز

ژئوممبران‌های با کیفیت پایین، می‌توانند توسط پرندگان با نوک زدن یا انواع سنگ‌های تیز که در سطح خاک پراکنده شده اند سوراخ شوند که با چشم مسلح دیده نمی‌شوند و در دراز مدت باعث ایجاد نشتی می‌گردد

راه حل: نصب ژئوتکستایل مناسب بین سنگ‌ها و ژئوممبران

پارگی ورق‌های ژئوممبران

در صورت فشار بیش از حد به قسمت خاصی از لایه، باعث تغییر شکل آن می‌شود تا زمانی که دیگر نتواند وزن مورد نظر را تحمل کند

راه حل: استفاده از ژئوممبران‌های LDPE که انعطاف پذیری بالایی دارند و منجر به مقاومت در برابر پارگی می شوند.

ترک خوردگی و تغییر رنگ ژئوممبران در برابر اشعه فرابنفش

قرار گرفتن طولانی مدت در برابر اشعه فرابنفش منجر به از دست دادن انعطاف پذیری مواد ژئوممبران می‌شود و ممکن است باعث ترک خوردگی یا پارگی ورق‌ها شود

راه حل: اضافه کردن افزودنی‌های UV، مانند مسدود کننده‌های UV، جاذب‌ها و تثبیت کننده‌های نوری یا ترکیبی از آن‌ها به پلیمرها .

همچنین استفاده از کربن بلک به عنوان یک جاذب رایج در ماتریس HDPE به طور یکنواخت (حدود 2 تا 3 درصد جرم، با اندازه ذرات 22 تا 25 نانومتر) منجر به افزایش کارایی و جلوگیری از ترک خوردگی و تغییر رنگ در برابر اشعه فرابنفش می‌گردد.

عدم تحمل تغییرات دمایی شدید ژئوممبران در مدت زمان طولانی

(اکثر ژئوممبران‌ها دماهای نسبتا بالا را به خوبی تحمل می‌کنند. اما این موضوع همیشگی نیست.

ژئوممبران HDPE به طور خاص در هنگام سخت شدن به دلیل انجماد، یا پس از چرخه‌های یخ زدگی و ذوب متناوب، به دلیل ساختار نیمه کریستالی پلیمر مستعد آسیب می‌باشد)

راه حل: با ترکیب مواد انعطاف‌پذیر دیگری مانند LDPE،می‌توان به ژئوممبران‌های ترکیبی دست یافت و تا حدود زیادی از عدم ایجاد ترک‌ها، اطمینان حاصل کرد.

تخریب اکسیداتیو ژئوممبران

ورق‌های ژئوممبران مستعد تخریب اکسیداتیو می‌باشند که طی آن واکنشی بین پلیمر و مولکول اکسیژن رخ می‌دهد. به طور کلی فرآیند اکسیداسیون در پلیمرهای حالت جامد پیچیده و ناهمگن است.

راه حل: استفاده از آنتی اکسیدان‌ها در رزین HDPE

دو نوع مختلف از آنتی اکسیدان‌ها در این فرایند استفاده می‌شود: اولیه و ثانویه. آنتی اکسیدان‌های اولیه برای جلوگیری از تشکیل رادیکال‌های آزاد و آنتی اکسیدان‌های ثانویه برای کاهش تشکیل هیدروپراکسیدهای فعال استفاده می شود.

تخریب حرارتی ژئوممبران

یک ژئوممبران ممکن است قبل از نصب یا در حین نصب در دمای بالاتر از حد معمول قرار گیرد. ژئوممبران‌های ترموپلاستیک، اگر قبل از نصب در معرض گرما قرار گیرند، می‌توانند مسدود شوند یا به هم بچسبند و پاره شوند.

دماهای بالا می‌تواند باعث تسریع تخریب اشعه ماوراء بنفش و اکسیداتیو شود و باعث تغییر در خواص فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی شود.

در ژئوممبران‌های HDPE بیشترین دمای پیشنهادی بین 80 تا 90 درجه سانتی گراد است.

راه حل: از دمای حدود 105 درجه سانتیگراد یا بالاتر باید اجتناب شود زیرا نقطه ذوب پلی اتیلن 125 درجه سانتیگراد است.

تخریب شیمیایی ژئوممبران

ژئوممبران‌ها در معرض حملات شیمیایی مختلف قرار می‌گیرند. تخریب شیمیایی منجر به بریدگی پیوندهای عرضی و کاهش وزن مولکولی پلیمر و شکنندگی ژئوممبران می‌شود و اصلاح ساختار شیمیایی منجر به افزایش مقاومت مکانیکی و شیمیایی ژئوممبران می‌گردد.

راه حل: اصلاح ساختار پلی اتیلن با چگالی بالا

استفاده از جی سی ال در ترکیب با آسترهای ژئوممبران می‌تواند به رفع تعدادی از مشکلات ژئوممبران کمک کند.

GCL (Geosynthetic Clay Liners) لاینرهای خاک رس ژئوسینتتیک به عنوان یک سیستم مانع، برای آسترهای ژئوممبران در کاربردهای مختلف مهار محیطی استفاده می‌شوند. جی سی ال‌ها، مواد کامپوزیتی متشکل از یک لایه خاک رس بنتونیتی هستند که بین دو لایه ژئوتکستایل قرار گرفته اند. خاک رس بنتونیت موجود در جی سی ال، با ایجاد یک سد با نفوذپذیری بالا به بهبود عملکرد کلی و طول عمر آستر ژئوممبران کمک می‌کند.

برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد جی سی ال به مقاله GCL چیست در وبلاگ گروه صنعتی مکرر مراجعه نمائید.

همان طور که گفته شد استفاده از جی سی ال به همراه ژئوممبران منجر به رفع تعدادی از مشکلات ژئوممبران از جمله موارد زیر می‌شود:

محافظت در برابر سوراخ شدن و پارگی: جی سی ال‌ها می‌توانند به عنوان یک لایه بالشتکی عمل کنند و منجر به جلوگیری از آسیب به آستر ژئوممبران در اثر برخی عوامل مانند استفاده از اشیاء تیز، سنگ‌ها و سایر مواد شوند.
بهبود عملکرد هیدرولیکی: خاک رس بنتونیت موجود در جی سی ال، با ایجاد یک لایه حفاظتی اضافی و ایجاد یک مانع هیدرولیک، از نشت آب جلوگیری می‌کند.
بهبود استحکام برشی: لایه‌های ژئوتکستایل می‌توانند استحکام برشی اضافی را برای سیستم کلی لاینر فراهم کنند که می‌تواند در مناطقی با بارهای جانبی یا شیب های زیاد مهم باشد.
مزایای زیست محیطی: جی سی ال‌ها، اغلب با مواد طبیعی و زیست تخریب پذیر ساخته می‌شوند و می‌توانند به کاهش اثرات زیست محیطی سیستم‌های مهار کمک کنند.

گردآوری، ترجمه و تالیف: واحد تولید محتوای گروه صنعتی مکرر – نسیم مهین عبدالله زاده

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.

مشکلات ژئوممبران و راه حل آنها