شرکت یاوران پلیمر ایرانیان

  ژئوسنتتيك ها( ژئوتکستایل , ژئوممبران , ژئوکامپوزیت ها ):

چكيده:

طي نيم قرن اخير استفاده از مواد و مصالح مصنوعي در پروژه هاي مهندسي عمران پيشرفت وسيعي داشته است. با ابداع مواد مصنوعي بادوام و قابل اطمينان، مصالحي با عنوان ژئوسنتتيك به دنيا معرفي شد. اين مصالح به صورت مصنوعي از مواد لاستيكي و پلاستيكي ساخته مي شود و بسته به نوع كاربرد و عملكرد مورد انتظار با اشكال و خواص مختلف توليد مي شوند. به علت كاربرد وسيع، سرعت اجرا و قيمت مناسب، توليد و مصرف اين مصالح به شدت در حال رشد است.

طبق آمار منابع رسمي ميزان فروش مصالح ژئوسنتتيك در آمريكا از 2/1 ميليارد دلار در سال 2007 به 2/ 2 ميليارد دلار در سال 2008 رسيده و پيش بيني مي شود در سال 2013 به 3/ 2 ميليارد دلار برسد.

ژئوسنتتيك ها در پروژه هاي صنعتي، سدسازي، راه سازي، سازه هايي از قبيل ديوار حايل، به سازي خاك و ساير پروژه ها كه با خاك مرتبط هستند كاربرد گسترده اي دارند. در ادامه سعي شده تا مهم ترين اعضاي گروه ژئوسنتتي کها به همراه ساختار فيزيکي و شيميايي و كاربرد آن ها در مهندسي عمران و محيط زيست معرفي شوند.

مقدمه:

ژئوسنتي کها موادي هستند که همگام با پيشرفت صنعت پتروشيمي با استفاده از انواع مختلف پليمرها ساخته مي شوند و استفاده از آن ها به عنوان مصالحي جديد در طرح هاي آب و خاک مورد استقبال قرار گرفته است. به طور کلي ژئوسنتتيک عنواني فراگير براي توصيف صفحات نازک و انعطاف پذيري است که در داخل توده خاک يا در ارتباط با مصالح خاکي با اهداف مختلفي مانند مسلح سازي، جداسازي، عايق بندي رطوبتي، مهار فرسايش، ايفاي نقش صافي )فيلتر(، زهک شي و غيره موردا ستفاده قرار مي گيرند. درب سياريا ز موارد، اين ورقه ها ممکن است ترکيبي از وظايف مذکور را به عهده داشته باشند. خواص فيزيکي و مکانيکي ژئوسنتتيکها هم چون استحکام، نفوذناپذيري، مقاومت در برابر فرسايش و از همه مهم تر مقاومت کششي فوق العاده بالاي آن ها نسبت به وزنشان باعث به وجود آمدن گسترة وسيعي از کاربرد اين مواد در طرح هاي عمراني شده است.

از اين مصالح در زمينه هاي مختلف از قبيل بهبود وضعيت خاك، اصلاح موارد زيست محيطي، هيدروليك و سازه هاي هيدروليكي و حمل و نقل استفاده مي شود. به عنوان مثال از اين مصالح جهت احداث ديوار مجاور سرريز )در پروژه سياه بيشه( به خوبي استفاده شد و صرفه جويي خوبي در زمان پروژه صورت گرفت.

كاربرد ژئوسنتتيك ها:

مهم ترين كاربردهاي ژئوسنتتيك ها جداسازي 1، فيلتريزاسيون 2، زه كشي 3، تسليح 4، جلوگيري از نشت سيالات يا حفاظت در مقابل فرسايش 5 است. در بعضي از موارد يك محصول دو كاربرد را به صورت هم زمان برآورده مي كند.

انواع ژئوسنتتيك ها:

ژئوسنتتيك ها به شش گروه اصلي ژئوتكستايل ها 6، ژئوممبرين ها 7، ژئوگريدها 8، ژئوفوم ها 9، ژئونت ها 10 ، ژئوكامپوزيت ها 11 و ژئوسنتتيك با پوشش رسي 12 تقسيم مي شوند. هر كدام از اين گروه ها داراي خصوصيات مخصوص به خود هستند و با توجه به همين خصوصيات در كارهاي مختلفي از آن ها استفاده مي شود. البته علاوه بر دسته هاي اصلي اشاره شده، دسته هاي ديگري از قبيل ژئوپايپ ها 13 و ژئوسل ها 14 وجود دارند، ولي به علت كاربرد كم تر در اين نوشته بررسي نمي شوند.

ژئوتكستايل ها:

ژئوتكستايل ها بزرگ ترين گروه ژئوسنتتيك ها را تشكيل مي دهند. اين محصولات، منسوجات متخلخل و نفوذپذيري هستند كه از الياف پليمري ساخته مي شوند. خاصيت اصلي آن ها فسادناپذيري در مقابل عوامل مخرب درون خاك است. در عملكرد فيلتريزاسيون، ژئوتكستايل در عين نگهداري ذرات ريز خاك، اجازه عبور آب از ميان لايه ذرات ريز به لايه ذرات درشت تر را مي دهد. به همين دليل، ژئوتكستايل بايد ثبات دائمي مكانيكي و نيز ثبات فيلتر هيدروليكي را براي ادامه كارآيي سازه، داشته باشد. براي اينكه اين كاربرد مؤثر واقع شود، ژئوتكستايل بايد از شسته شدن و از ميان رفتن ذرات ريز ممانعت كند. بدين منظور هنگام انتخاب و طراحي، مطابقت آن با معيارهاي فيلتري، نفوذپذيري، تأمين و حفظ جريان مداوم آب با حداقل ميزان فشار بررسي مي شود.

يکي ديگر از موارد استفاده از ژئوتکستايل ها، مسلح كردن خا کريزهاست. با به کار بردن لايه هاي ژئوتکستايل در خا کريز مي توان حجم مصرفي مصالح خاکي را کاهش داد و خا کريز را در مقابل تمامي بارهاي اعمالي مسلح کرد. هم چنين مي توان با استفاده از ژئوتكستايل، ديواري با شيب دلخواه تا 90 درجه ايجاد کرد. اين مصالح قابليت ساخت ديوار تا ارتفاع حدود 10 متر را دارد. اين ديوارها انعطاف پذير هستند و در مقابل لغزش دوراني ضريب اطمينان بالايي دارند. از خا کريزهاي مسلح در جلوگيري از رانش زمين، ديوارهاي حايل وزني که به نحوي محدوديت ابعاد دارند، در ريزش گيرها، در بستر جاده و ... استفاده مي شود. از ژئوتكستايل ها براي ممانعت از نفوذ مصالح اساس راه به لايه مصالح نرم تر خاك زيربستر 15 و در نتيجه تثبيت ضخامت لايه هاي مختلف طراحي شده نيز استفاده مي شود )خاصيت جداكنندگي(.

از مزيت هاي شاخص ژئوتكستايل ها سهولت و سرعت كاربرد، دوام بالا در مقابل عوامل طبيعي، توانايي نگهداري ذرات خاك در جاي خود و مقاومت الكتريكي بالاي آن ها و از معايب مهم آن ها ايجاد تغيير شكل در دراز مدت است كه در انواع جديد سعي شده اين مشكل برطرف شود. نمودار 1 نشان از رشد مصرف اين محصول در سال هاي اخير دارد.

ژئوممبرين ها:

ژئوممبرين ها ورق هاي لاستيكي يا پلاستيكي با نفوذپذيري بسيار پايين هستند كه به عنوان حفاظ رطوبتي به كار برده مي شوند. ژئوممبرين ها بعد از ژئوتكستايل ها دومين گروه بزرگ ژئوسنتتيك ها را تشكيل مي دهند. براي ساخت ژئوممبرين ها، مخلوط مناسبي از مواد پليمري ذوب و به صورت ورق هاي نازكي از قالب خارج مي شود. سپس ورق ها از داخل غلتك هايي كه در خلاف جهت هم حركت مي كنند عبور داده مي شوند. اين كار ضخامت ورق ها را در تمام قسمت ها يكسان مي كند و خواص مكانيكي آن ها را نيز بهبود مي بخشد. به علاوه، با اين روش مي توان ژئوممبرين هاي چند لايه ساخت. ضخامت پوشش ها )لايه ها( بين 75 / 0 تا 3 ميلي متر و پهناي آن ها بين 8/ 1 تا حداكثر 5/ 9 متر است.

هزينه اجراي پوشش ژئوممبرين بسته به ضخامت و جنس از 30,000 تا 80,000 ريال براي هر مترمربع متغير است. سرعت اجراي ژئوممبرين فوق العاده بيش تر از مصالح بنايي است، به گونه اي که استخر ذخيره آب بيش از 500,000 متر مکعب را مي توان يک هفته اي احداث كرد؛ در حالي كه با مصالح بنايي بيش از چندين ماه زمان و حجم بسيار زيادي مصالح براي احداث چنين استخري لازم است. ژئوممبرين ها به عنوان يك عايق بسيار مقاوم و كم هزينه با طول عمر بالا در بسياري از پروژه ها كاربرد دارد. بعضي از كاربردهاي اصلي ژئوممبرين ها عبارتند از: آب و فاضلاب )ساخت لاگون ها، كانال هاي آب رساني، حوضچه ها و استخرها و درياچه هاي مصنوعي(، ايزولاسيون سازه هاي زيرزميني در برابر نفوذ آب هاي سطحي و زيرزميني، سايت دفن زباله هاي صنعتي و خطرناك، ايجاد و توسعه زمين هاي كشاورزي در محيط هاي نامساعد.

جهت استفاده از ژئوممبرين ها در سطوح شيب دار يا قائم و جاهايي که امکان لغزش وجود دارد، از نوعي ژئوممبرين استفاده مي شود که بر روي سطح آن برجستگي هايي به شکل ميخ وجود دارد. اين ميخچه ها در آستر زير فرو رفته و مانع از لغزش لاية ژئوممبرين مي شوند. هنگام نصب، ژئوممبرين نبايد كشيده شود وا ز چين خوردگي آن نيز بايد جلوگيري كرد. چنانچه ژئوممبرين هاي توليدي از نوع مدفون يا نيازمند لايه محافظ باشند، بايد براي اجتناب از تجزيه و فساد آن در اثر اشعه ماوراي بنفش، هرچه سريع تر پس از نصب روي آن ها پوشانيده شود.

هم چنين جهت جلوگيري از سوراخ شدگي اين لايه ها )به دليل خاصيت آب بندي( بايد از مجاورت با لبه هاي نوك تيز جلوگيري و سطح پوشش قبل از احداث به خوبي صاف و يكنواخت شود.

ژئوكامپوزيت ها:

ژئوكامپوزيت ها تركيب دو يا چندتايي از ژئوتكستايل ها، ژئوگريدها، ژئونت ها يا ژئوممبرين ها هستند. در ساخت ژئوكامپوزيت ها ممكن است محصولات غيرپليمري نظير پشم شيشه 16 و رشته هاي فولادي براي افزايش مقاومت كششي، ماسه جهت ايجاد مقاومت فشاري و به عنوان پر كننده، رس براي منبسط شدن در مواقعي كه از ژئوكامپوزيت به عنوان پوشش استفاده مي شود و قير به عنوان مادة ضد آب استفاده شود. هدف از ساختن ژئوكامپوزيت ها ايجاد محصولاتي است كه در عملكردهايي نظير مسلح كنندگي، زه كشي، فيلتريزاسيون و غيره برتري قابل ملاحظه اي نسبت به انواع ديگر ژئوسنتتيك ها داشته باشند و نيز چند وظيفه را بتوانند به طور هم زمان انجام دهند. از انواع متداول تركيب ژئوسنتتيك ها براي ساخت ژئوكامپوزيت ها مي توان به تركيب ژئوتكستايل- ژئوگريد، ژئوتكستايل-ژئوممبرين و ژئوممبرين- ژئوگريد اشاره كرد.