ژئوگرید
فهرست مطالب
ژئوگرید، ماده‌ای ژئوسینتتیکی است که برای تقویت خاک و مواد مشابه استفاده می‌شود. مواد ژئوسینتتیک (ژئوگریدها)، محصولات پلیمری مانند پلی استر، پلی اتیلن با چگالی بالا و پلی پروپیلن هستند که ترکیب اصلی ژئوگریدها را ایجاد می‌کنند.
همان طور که می‌دانیم خاک‌ها تحت فشار و کشش به دلیل مقاومت کششی پایینی که دارند از هم جدا می‌شوند، نقش ژئوگریدها در این میان پررنگ می‌شود زیرا مقاومت بسیار بالایی در برابر کشش از خود نشان می‌دهند. ژئوگریدها، باعث محدودیت در حرکات ذرات خاک و تقویت بسترهای سست و مسلح سازی خاک می‌شوند.
ژئوگرید توسط دکتر برایان مرسر اختراع شد که در دهه 1950 اکسترود کردن پلاستیک مذاب به شبکه را به جای بافتن الیاف پلیمری به ثبت رساند.
تقاضای بالای استفاده از ژئوگریدها در ساخت و ساز و پروژه‌های عمرانی به دلیل دو عامل مهم مقاومت کششی بالا و توزیع یکنواخت و مناسب بار در یک سطح وسیع می‌باشد.
همان طور که گفته شد، ژئوگریدها معمولاً از مواد پلیمری مانند پلی استر، پلی وینیل الکل، پلی اتیلن یا پلی پروپیلن ساخته می‌شوند و در سایز، انواع و ضخامت‌های مختلف تولید می‌شوند.
غالبا از ژئوگریدها برای تقویت خاک‌ها در دیوارها، شیب‌های تند، خاک‌های جاده‌ای و همچنین تقویت خاک‌های پی استفاده می‌شود..
ژئوگریدها به عنوان یک ماده ژئوسینتتیکی متشکل از مجموعه‌های موازی متصل از دندههای کششی با روزنه‌هایی با اندازه کافی، برای عبور از خاک، سنگ یا سایر مواد ژئوتکنیکی اطراف تعریف می‌شوند. مقاومت کششی و مکانیکی بالا، جداسازی و فیلتراسیون از ویژگی‌های مهم ژئوگریدها می‌باشد.
ویژگی کلیدی همه ژئو گریدها این است که منافذ بین مجموعه دندههای طولی و عرضی مجاور به نام «دیافراگم» به اندازه‌ای بزرگ هستند که امکان عبور خاک از یک طرف ژئو گرید به طرف دیگر را فراهم می‌کنند. دندههای برخی از ژئوگریدها اغلب در مقایسه با الیاف ژئوتکستایل سخت‌تر و مقاوم‌تر هستند. علاوه بر اهمیت استحکام دنده، استحکام اتصال نیز بسیار مهم است (محل اتصال، جایی است که دندههای طولی و عرضی به هم می‌رسند و به هم متصل می شوند که “گره” نامیده می‌شود).
منافذ یا روزنه‌های باز ژئوگرید، باعث محصور شدن مواد در داخل می‌شود و از این طریق مقاومت برشی را هم افزایش می‌دهند. به عبارتی منافذ در ژئوگریدها به در هم قفل شدن سنگدانه ها یا خاکی که روی آن‌ها قرار می‌گیرد کمک می‌کند.
انواع ژئوگرید
ژئو گرید تک محوری (Uniaxial Geogrid)
ژئو گریدهای تک محوری در راستای طولی یک ورق پلیمری اکسترود شده، جهت گیری می‌کنند و یک ساختار شبکه ای متشکل از دندههای باریک و بلند را ایجاد می‌کنند. سایر محصولات از نخ‌های پلی استر برای ایجاد استحکام بالا در کرنش‌های کم استفاده می‌کنند.
کاربرد ژئوگریدهای تک محوری
- دیوارهای شیب دار و حائل
- سیستم لاینرهای دفن زباله
- خاکریزهای روی خاک‌های نرم
- شیب‌های خاکی بسیار تند و …
ژئوگرید دو محوری (Biaxial Geogrid)
ژئو گریدهای دو محوری، در دو جهت طولی و عرضی کشیده می‌شوند و تنش را به طور مساوی در هر دو جهت توزیع می‌کنند. در حالی که ژئو گریدهای بافته شده هنوز به صورت تجاری در دسترس هستند، ژئو گریدهای اکسترود شده و ژئو گریدهای کشیده شده که از پلی پروپیلن ساخته شده اند، بیشترین کاربرد را در میان ژئو گریدهای دو محوری دارند.
کاربرد ژئوگریدهای دو محوری
- استحکام بستر جاده‌ها
- باند فرودگاه
- جاده‌های حمل و نقل
- پروژه‌های عمرانی و …
ژئوگرید سه محوری (Triaxial Geogrid)
این دسته از ژئو گریدها، بهبود نسل بعدی ژئوگریدهای دو محوری هستند که دارای دندههای مورب اضافی هستند که سختی محصول را در صفحه افزایش می‌دهند. شکل گیری این دسته از ژئو گریدها، باعث افزایش جذب نیروهای کششی می‌شود.
کاربرد ژئوگریدهای سه محوری
- روش‌های متداول طراحی روسازی
کامپوزیت‌های ژئوگرید-ژئوتکستایل
کامپوزیت‌های ژئوگرید-ژئوتکستایل از هر دو نوع ماده تشکیل شده‌اند که به صورت حرارتی (لیزر) یا صوتی (اولتراسونیک) به یکدیگر جوش داده می‌شوند تا یک عنصر تقویت‌کننده و جداکننده مؤثر برای شرایط بسیار چالش‌برانگیز خاک‌های زیرزمینی فراهم کنند. هنگامی که معیارهای جداسازی و فیلتراسیون زیر لایه نمی‌توانند با مواد پرکننده با درجه بندی کافی برآورده شوند، کامپوزیت‌های ژئوگرید-ژئوتکستایل برای استقرار ایده آل هستند. این کامپوزیت‌ها، باعث می‌شوند که خاک‌های زیرین به طور مناسب فیلتر شوند، در نتیجه از آلودگی لایه‌های دانه ای پوشاننده جلوگیری می‌شود.
فرایند ساخت ژئوگرید به صورت تجاری به سه دسته تقسیم می‌شود
- اکستروژن
این روش تولید ژئو گریدها، شامل اکستروژن یک ورق پلیمری مسطح به پیکربندی مورد نظر است. مواد پلیمری مورد استفاده ممکن است پلی پروپیلن با چگالی بالا یا پلی اتیلن با چگالی بالا باشد. الگوی پانچ از قبل تنظیم شده، روی ورق قرار می‌گیرد تا سوراخ‌هایی با ابعاد دلخواه برای تشکیل شبکه‌های مورد نظر ایجاد شود. سوراخ کردن منجر به تشکیل به اصطلاح روزنه‌ها می‌شود. مرحله بعدی توسعه استحکام کششی است که با کشش مواد در جهت طولی و عرضی انجام می‌شود.
- بافندگی
در این روش ساخت ژئو گرید، نخ‌های منفرد از مواد پلی استر یا پلی پروپیلن برای ایجاد اتصالات منعطف و ایجاد روزنه‌ها، تحت بافتن یا بافندگی قرار می‌گیرند. توصیه می‌شود این مواد دارای استحکام بالایی باشند تا خاصیت مطلوب نهایی را به ژئو گرید بدهند. در نهایت با دادن یک پوشش اضافی از مواد قیر یا پلی وینیل کلراید یا لاتکس فرایند تمام می‌شود.
- جوش و اکستروژن
این روش مشابه روش اکستروژن است، با این تفاوت که اکستروژن دندههای پلی استر یا پلی پروپیلن مسطح با عبور دادن آن‌ها از غلتک‌ها انجام می‌شود، سپس به قسمت جوش فرستاده می‌شوند تا روزنه‌هایی ایجاد شود. در این روش از ماشین‌های خودکار استفاده می‌شود که با سرعت‌های مختلف کار می‌کنند و باعث کشش دنده‌ها و افزایش استحکام آن‌ها می‌شوند.
ژئو گریدها با در هم قفل شدن با مواد دانه‌ای یا ریز قرار گرفته روی آن‌ها کار می‌کنند. ژئو گریدها به طور معمول در رول‌های بزرگ (4 متر) عرض و (76 متر) طول، عرضه می‌شوند. این شبکه‌ها دارای وزن‌ها و قدرت‌های مختلفی هستند. دیوارهای بلندتر اغلب به شبکه‌های استحکام سنگین‌تری نیاز دارند، به ویژه در قسمت‌های پایین دیوار.
کاربرد ژئوگریدها
- ساخت دیوارهای حائل
- استحکام روکش و لایه‌های آسفالتی
- استحکام بسترهای راه آهن
- استحکام و تقویت بسترهای جاده ای
- استحکام بستر مخازن نفتی
- استحکام بستر مسیرهای انتقال لوله‌های نفت، گاز و آب
- ایجاد سطحی تفکیک کننده بین مواد آلوده و غیر آلوده
- پروژه‌های عمرانی
- تقویت و استحکام پایداری خاکریزهای ناپایدار
- سهولت دسترسی به معادنی که خاک نامناسب دارند
- افزایش طول عمر مفید
مزایای ژئوگریدها
- افزایش سرعت و سهولت اجرا
- جلوگیری از فرسایش خاک
- مقرون به صرفه (نسبت به روش‌های دیگر)
- عملکرد عالی در زمان بلایای طبیعی مانند زلزله
- کاهش مصالح مورد نیاز و حذف هزینه حمل مصالح
- سازگار با محیط زیست ( فاقد اثرات میکروبیولوژی مخرب)
- قابلیت اجرا در مناطق زاویه دار
- بهبود سرعت پروژه های ساخت و ساز و عمرانی
- افزایش ظرفیت باربری بسترهای ضعیف
- ایجاد ایمنی و دوام بیشتر لرزه ای با تثبیت شیب ها و افزایش مقاومت خاک
- مقاومت کششی و مکانیکی بالا
- قابلیت بالای جداسازی و فیلتراسیون
گردآوری و ترجمه: واحد تولید محتوای گروه صنعتی مکرر – نسیم مهین عبدالله زاده
منابع:
- https://www.geosolutionsinc.com/blog/what-are-geogrids.html
- https://happho.com/geogrids-manufacturing-process-applications-advantages/
- https://www.textileblog.com/geogrid-types-structures-installation/
- https://theconstructor.org/building/geogrids-types-functions-applications-advantages/15190
- https://www.tensar.co.uk/physical-properties-of-geogrids
