ژئوممبران

ژئوممبران یک لایه با ورق با نفوذپذیری بسیار کم است که از مواد مصنوعی ساخته شده است. سیستم‌های ژئوممبران از سال 1959 برای تأمین، تقویت یا بازیابی آب‌بندی سدها استفاده می‌شوند. در ساخت و سازهای جدید، آنها بر روی سدهای خاکی، سدهای RCC و سدهای مخزن نصب می‌شوند.

ژئوممبران یک پوشش یا مانع غشایی مصنوعی با نفوذپذیری بسیار کم است که با هر ماده مرتبط با مهندسی ژئوتکنیک به منظور کنترل مهاجرت سیال (یا گاز) در یک پروژه، سازه یا سیستم ساخت بشر استفاده می‌شود. ژئوممبران‌ها از ورقه‌های پلیمری پیوسته نسبتاً نازک ساخته می‌شوند.

ژئوممبران‌ها برای مهار آب و مایعات خطرناک استفاده می‌شود که در صورت عدم نگهداری صحیح می‌توانند زمین یا سازه‌های اطراف را آلوده کنند.

مشخصات فیزیکی ژئوممبران‌ها

خصوصیات فیزیکی اصلی ژئوممبران‌ها در حالت تولید شده عبارتند از:

• ضخامت (ورق صاف، بافت، ارتفاع نرم)
• تراکم
• شاخص جریان مذاب
• جرم در واحد سطح (وزن)

ویژگی‌های مکانیکی ژئوممبران‌ها

تعدادی آزمایش مکانیکی برای تعیین استحکام مواد ورق پلیمری ایجاد شده است. بسیاری برای استفاده در ارزیابی ژئوممبران پذیرفته شده‌اند. آنها هم کنترل کیفیت و هم طراحی را نشان می‌دهند، یعنی آزمون‌های شاخص در مقابل عملکرد.

• استحکام کششی و کشیدگی (شاخص، عرض وسیع، متقارن محوری و درزها)
• مقاومت در برابر پارگی
• مقاومت در برابر ضربه
• مقاومت در برابر سوراخ شدن
• مقاومت برشی رابط
• استحکام لنگر
• ترک تنشی (بار ثابت و تک نقطه).

انواع ژئوممبران

بسته به رزین اصلی مورد استفاده، چندین نوع ژئوممبران موجود است. متداول ترین ژئوممبران‌های مورد استفاده در زیر لیست شده‌اند.

ژئوممبران پی وی سی

ژئوممبران پی وی سی (پلی وینیل کلراید) با معادل انگلیسی (PVC Geomembrane) یک ماده عایق رطوبتی ترموپلاستیک است که از وینیل، نرم کننده‌ها و تثبیت کننده‌ها ساخته شده است.

هنگامی که اتیلن دی کلرید به دی کلرید تبدیل می‌شود، سپس نتیجه پلیمریزه می‌شود تا رزین پلی وینیل کلرید مورد استفاده برای ژئوممبران PVC ساخته شود.

ژئوممبران پی وی سی مقاوم در برابر پارگی، سایش و سوراخ شدن است و برای عایق تونل‌ها، گودهای ساختمانی، ساخت کانال‌ها، دفن زباله‌ها، اصلاح خاک، لاینرهای تالاب فاضلاب و پوشش مخازن مناسب است. این ماده همچنین برای نگهداری آب آشامیدنی و جلوگیری از ورود آلاینده‌ها به منابع آب عالی است.

ژئوممبران TRP

یک ژئوممبران TRP (پلی‌اتیلن تقویت شده) با معادل انگلیسی (Reinforced Polyethylene Geomembrane) از پلی‌اتیلن برای نگهداری طولانی مدت آب و کاربردهای زباله صنعتی استفاده می‌کند.

ژئوممبران‌های TRP به دلیل محدوده دمایی پایین، مقاومت شیمیایی و پایداری در برابر اشعه ماوراء بنفش، گزینه‌ای ایده‌آل برای اصلاح خاک، دفن زباله، کانال‌ها، پوشش حوضچه‌های نگهدارنده موقت، کاربردهای کشاورزی و شهری هستند.

ژئوممبران HDPE

ژئوممبران HDPE با معادل انگلیسی (High-Density Polyethylene Geomembrane) محصول ارجح برای پروژه‌های آستر است. لاینر HDPE در برابر بسیاری از حلال‌های مختلف مقاوم است و پرمصرف‌ترین لاینر ژئوممبران در جهان است. اگرچه ژئوممبران HDPE نسبت به LLDPE انعطاف پذیری کمتری دارد، اما استحکام ویژه بالاتری را ارائه می‌دهد و می‌تواند دماهای بالاتری را تحمل کند. خواص استثنایی مقاومت شیمیایی و اشعه ماوراء بنفش آن را به محصولی بسیار مقرون به صرفه تبدیل کرده است.

پلی‌اتیلن با چگالی بالا (HDPE) با مقاومت قوی در برابر اشعه ماوراء بنفش/دما، هزینه مواد ارزان قیمت، دوام و مقاومت بالا در برابر مواد شیمیایی مشخص می‌شود.

این نوع رایج ترین ژئوممبران مورد استفاده است زیرا ضخامت بالاتری را ارائه می‌دهد که سایر ژئوممبران‌ها ندارند. HDPE انتخاب ارجح برای پروژه‌های پوشش حوض و کانال، دفن زباله و پوشش مخازن است. به دلیل مقاومت شیمیایی، HDPE می‌تواند در ذخیره سازی آب آشامیدنی استفاده شود.

مزایای HDPE

• به دلیل ساختار متراکم، مقاوم‌ترین عضو خانواده پلی‌اتیلن از نظر شیمیایی است.
• میدان جوشکاری شده با جوشکارهای گوه داغ و جوشکارهای اکستروژن. این جوش‌های با کیفیت عملاً قوی‌تر از خود ورق هستند.
• بهترین قابلیت های تست QC-QA در بازار.
• نیازی به پوشاندن ژئوممبران نیست زیرا پایدارین در برابر اشعه ماوراء بنفش هستند
• مقرون به صرفه است.
• به صورت رول موجود است و در عرض‌های مختلف از 1 تا 8 متر بسته به نیاز شما موجود است.

 کاربردهای ژئوممبران HDPE

• حوضچه‌های آبیاری، کانال‌ها، خندق‌ها و مخازن آب
• استخرهای تخلیه انبوه معدن و باطله سرباره
• زمین گلف و حوضچه‌های تزئینی
• سلول ها، پوشش ها و کلاهک‌های محل دفن زباله
• تالاب‌های فاضلاب
• سلول‌ها/سیستم‌های مهار ثانویه
• محفظه مایع
• مهار زیست محیطی
• اصلاح خاک

مطلب مرتبط : سپتیک تانک

ژئوممبران LLDPE

ژئوممبران LLDPE (پلی‌اتیلن کم چگالی خطی) با معادل انگلیسی (Linear Low-Density Polyethylene Geomembrane) با رزین‌های پلی‌اتیلن بکر ساخته شده است که آن را قوی، بادوام و مقاوم در برابر اشعه ماوراء بنفش و دمای پایین می‌کند.

مهندسان و نصابانی که به یک ژئوممبران غیرقابل نفوذ و نرم نیاز دارند، معمولا LLDPE را انتخاب می‌کنند زیرا در مقایسه با HDPE انعطاف‌پذیری بیشتری را ارائه می‌دهد.

آنها در کاربردهای صنعتی مانند محفظه زباله‌های حیوانی و محیطی و همچنین مخازن ذخیره‌سازی مایعات استفاده می‌شوند.

 ژئوممبران RPP

ژئوممبران‌های RPP (پلی‌پروپیلن تقویت شده) با معادل انگلیسی (Reinforced Polypropylene Geomembrane) آسترهای تقویت شده با پلی استر هستند که از یک کوپلیمر پلی‌پروپیلن تثبیت شده با اشعه ماوراء بنفش ساخته شده‌اند که به مواد پایداری، مقاومت شیمیایی و انعطاف پذیری می‌بخشد.

استحکام و دوام آن را می‌توان در حمایتی که با نایلون اسکریم دریافت می‌کند ردیابی کرد. ژئوممبران‌های RPP برای نگهداری طولانی مدت آب و کاربردهای زباله صنعتی ایده‌آل هستند.

RPP برای کاربردهای شهری، پوشش حوضچه‌های تبخیر، آبزیان و باغبانی و باطله‌های معدن عالی است.

ژئوممبران EPDM

ژئوممبران EPDM (اتیلن پروپیلن داین مونومر) با معادل انگلیسی (Ethylene Propylene Diene Monomer geomembrane) دارای بافتی لاستیک مانند است که باعث دوام، پایداری در برابر اشعه ماوراء بنفش، استحکام و انعطاف پذیری آن می‌شود.

آنها برای شرایط آب و هوایی شدید و برای مقاومت در برابر سوراخ شدن ایده‌آل هستند. ژئوممبران‌های EPDM به راحتی نصب می‌شوند و معمولاً به عنوان موانع سطحی برای سدها، لاینرها، پوشش ها، چشم انداز حیاط خلوت و سایر مکان‌های آبیاری استفاده می‌شوند.

موارد استفاده از ژئوممبران

ژئوممبران‌ها کاربردهای گسترده‌ای دارند که برخی از آنها عبارتند از:

• کشاورزی و نهالستان
• صنعت آب
• دریایی (ساخت و ساز پانتون)
• فرایند ساخت
• صنعت معدن

مایعات منجمد، جمع شده، روان، فاضلاب و مایعات ایستاده اگر به درستی مدیریت نشوند، می‌توانند خطرناک باشند. از این رو، از ژئوممبران برای جلوگیری از هدر رفتن مواد استفاده می‌شود.

موارد زیر برخی از کاربردهای ژئوممبران می باشد:

• به عنوان لاینر برای کانال‌های مختلف انتقال زباله
• به عنوان لایه‌های ضد آب در داخل تونل‌ها و خطوط لوله
• به عنوان لاینر برای صنعت کشاورزی
• به عنوان لاینر برای آب آشامیدنی یا ذخیره (به عنوان مثال، تعطیلی ایمن تاسیسات هسته ای)
• برای نگهداری و انتقال آب آشامیدنی و سایر مایعات در اقیانوس
• به عنوان لاینر استخر ماهی
• زیر بزرگراه ها برای جلوگیری از آلودگی ناشی از یخ زدایی نمک‌ها
• به عنوان لاینر برای انبوه زباله‌های اولیه، ثانویه محل دفن زباله جامد
• مجاور و زیر بزرگراه ها برای گرفتن نشت مایعات خطرناک
• به عنوان آستر برای لجن فاضلاب، مایع زباله‌های رادیواکتیو یا خطرناک
• به عنوان پوشش برای سرریزهای اضطراری
• برای نگهداری و حمل مایعات در کامیون‌ها
• برای عایق سازی گودهای ساختمانی
• برای عایق سازی تونل‌ها
• به عنوان عایق سازی پشت بام و روف گاردن

ژئوممبران برای چندین برنامه کاربردی

ژئوممبران برای لندفیل دفن زباله

ژئوممبران‌ها برای استفاده در کلاهک‌های دفن زباله، پوشش‌های دفن زباله، لاینرهای دفن زباله، بسته شدن موقت دفن زباله و موارد دیگر ایده‌آل هستند، زیرا می‌توانند بدون دردسر مکان‌های متفاوت را جهت انبوه زباله‌ها ایجاد کند. ازدیاد طول و دوام بالای آن، PVC را به بهترین پوشش محیطی برای این کاربردها تبدیل کرده است. اولین بار به عنوان لایه‌های پایینی برای مهار زباله‌های شهری و بسته شدن محل دفن زباله برای جلوگیری از نشت آب باران استفاده شد.

ژئوممبران یک ماده پوشش ایده‌آل برای کاربردها در موارد زیر است:

• تاسیسات دفن زباله‌های جامد شهری (MSW) و زباله‌های محوطه (در چندین ایالت)
• پسماندهای صنعتی کم خطر
• زباله‌های ساخت و ساز و تخریب C&D
• سایر تاسیسات دفن زباله‌های صنعتی غیر خطرناک
• بسته شدن حوضچه خاکستر زغال سنگ
• تاسیساتی که خاکستر بادی، خاکستر کوره سیمان، خاکستر چوب، گرد و غبار کوره آهک، و ماسه‌های ریخته گری را می‌پذیرند.

ژئوممبران برای درپوش و درب

درپوش‌های ژئوممبران دائمی به دلیل نشست‌های تفاضلی و افزایش گاه به گاه فشار گاز از زیر، تحت فشار زیادی در همه جهات قرار می‌گیرند. کلاهک‌ها اغلب بر روی نواحی شیب دار قرار می‌گیرند و انتظار می‌رود که روکشی از سایر ژئوسنتتیک‌ها و خاک را برای مدت طولانی در بالای آنها نگه دارند. پوشش‌های ژئوممبران عموماً برای محافظت از مواد در برابر نفوذ آب و جلوگیری از اتلاف مواد در اثر فرسایش، باد یا آب استفاده می‌شوند. علاوه بر این، روکش‌ها می‌توانند بو را کنترل کنند.

ژئوممبران برای آستر استخر

لاینرهای حوضچه هم سخت و هم انعطاف پذیر هستند و در برابر مواد شیمیایی و خوردگی مقاومت بالایی دارند. آنها از بادوام ترین آسترهای پلی‌اتیلن موجود در بازار هستند. آنها می‌توانند به صورت ذوبی به یکدیگر جوش داده شوند و مهر و موم های دائمی را در میدان تشکیل دهند. جنبه جوشکاری ذوبی به یک جوشکار با تجربه و تجهیزات مرتبط نیاز دارد تا از نصب با کیفیت اطمینان حاصل شود. ژئوممبران‌های استخر هم برای ماهی و هم برای گیاهان بی خطر هستند. ژئوممبران‌های استخر بسیار مقرون به صرفه هستند و در بین تمام آسترهای پلی‌اتیلن دارای بالاترین طول عمر هستند.

ژئوممبران برای استخراج و معادن

در این کاربرد، لاینر ژئوممبران HDPE به عنوان مانعی برای جداسازی عمل می‌کند و همچنین مهم ترین جزء در هیپ لیچینگ است. ژئوممبران باید در برابر حمله شیمیایی، بارهای نقطه ای ناشی از شرایط بارگذاری معمول هیپ زیاد، توپوگرافی خاص سایت، شرایط آب و هوایی خاص سایت و شرایط ساخت و ساز خاص مقاومت کند. GCL یک جایگزین مقرون به صرفه برای سیستم لاینر کامپوزیتی است، به خصوص اگر منابع خاک رس در محل کافی نباشد. GCL شامل یک لایه بنتونیت (معدنی جذب کننده آب) بین دو لایه ژئوتکستایل غیر بافته است. یک GCL با ضخامت 10 میلی‌متر معمولاً عملکردی مشابه یا بهتر از یک CCL 30 سانتی‌متری دارد و حتی قابلیت‌های خوددرمانی را نشان می‌دهد. GCL همچنین قابلیت های فیلتراسیون و مانع اضافی را ارائه می‌دهد. لایه محافظ با یک ژئوتکستایل نبافته ساخته شده است و به توزیع بارها و ایجاد تقویت برای ژئوممبران زیرین کمک می‌کند. لایه محافظ همچنین با جلوگیری از رسیدن ذرات ریز و شن به ژئوممبران به فیلتراسیون و زهکشی کمک می‌کند.

ژئوممبران برای مهار ثانویه

از مخازن کوچک گرفته تا کل مزارع مخازن، منطقه مهار ثانویه یک جزء مهم حفاظت از پوشش مخازن است. عملکرد ژئوممبران در صدها کاربرد ثانویه مهار ثابت شده است. ژئوممبران کانداکتیو می‌تواند برای تشخیص آسیب های پس از نصب و به عنوان بخشی از یک برنامه تعمیر و نگهداری دوره ای استفاده شود. ژئوممبران‌ها به طور گسترده در برنامه های مهار ثانویه، مانند محافظت از نشت با مخازن ذخیره مواد شیمیایی استفاده می‌شوند. ژئوممبران‌ها از ترکیب یک یا چند پلیمر ترموپلاستیک با مواد افزودنی مانند نرم کننده ها، کربن سیاه، مواد کمکی پردازش، آنتی اکسیدان ها ساخته می‌شوند. طیف گسترده‌ای از رزین های ترموپلاستیک برای ژئوممبران‌ها از جمله پلی‌اتیلن با چگالی بالا (HDPE)، ژئوممبران پلی‌اتیلن با چگالی بسیار کم (VLDPE)، پلی وینیل کلراید (PVC)، پلی‌پروپیلن (PP) استفاده می‌شود.

هنگام انتخاب نوع محفظه ثانویه برای استفاده، باید سازگاری ژئوممبران با نوع ماده یا ضایعات مورد نظر، دوام و مقاومت آن در برابر آتش، گرما و نور خورشید را در نظر گرفت. بنابراین، خواص مکانیکی (مانند رفتار کششی و مقاومت در برابر پارگی) و خواص دوام (مثلاً مقاومت در برابر حرارت) ویژگی‌های ژئوممبران هستند که باید برای تعیین مناسب‌ترین ماده در رابطه با استفاده نهایی بررسی شوند. خواص کششی به استحکام کششی یک ژئوممبران و توانایی ماده برای کشیده شدن تحت تنش اشاره دارد. این خصوصیات باید برای ارضای تنش‌ها (مثلاً وزن خود) و کرنش‌ها (مثلاً عدم تجاوز از کرنش تسلیم برای HDPE) در طول عمر مفید آن کافی باشد.

ژئوممبران برای لاینر کانال

ژئوممبران‌ها معمولا برای کنترل نشت از کانال‌های آب استفاده می‌شوند. انواع مختلفی از ژئوممبران برای این کاربرد موجود است از جمله ژئوممبران PVC، HDPE، LDPE ، CSPE و EPDM. اغلب این ژئوممبران‌ها نیاز به حفاظت دارند و چندین گزینه حفاظتی از جمله خاک فشرده، بتن یا شاتکریت وجود دارد. اداره احیای ایالات متحده (USBR) تعدادی برنامه آزمایشی را بر روی سیستم‌های پوشش کانال انجام داده است، از جمله پروژه نمایش کانال Deschutes Canal-Lining Demonstration که شامل اجرای 34 بخش آزمایش کانال است که بسیاری از آنها از ژئوممبران استفاده می‌کنند. این مقاله بر اساس USBR و سایر برنامه‌های آزمایشی، اثربخشی انواع مختلف سیستم‌های پوشش کانال مبتنی بر ژئوممبران را از نظر هزینه، کاهش نشت/نشت و دوام طولانی‌مدت بررسی می‌کند.

ژئوممبران برای مهار نفت و گاز

ژئوممبران با بافت HDPE با یک سطح بافت یک طرفه یا دو طرفه طراحی و ساخته می‌شود که توسط لاینر تولید خودکار و فرآیندهای مهندسی بهینه ساخته شده است. ژئوممبران بافت دار BPM HDPE از بهترین کیفیت پلی‌اتیلن با چگالی بالا (HDPE) مواد اولیه فرآیند تولید حرفه ای و فناوری ساخته شده است. محصولات لاینر ژئوممبران بافت دار BPM در ژئوتکستایل دوتایی و کمربندهای استحکام بسته بندی می‌شوند.

لاینر ژئوممبران با بافت HDPE دارای سطح ناصافی در یک یا هر دو طرف است که می‌تواند ضریب اصطکاک را به شدت بهبود بخشد که مناسب تر برای شیب تند و طراحی مهندسی عمودی است که حجم موثر ژئوممبران را برای افزایش مقاومت اصطکاکی و سایر خواص شیمیایی و فیزیکی به حداکثر می رساند. ژئوممبران HDPE صاف ژئوممبران بافت دار پلی‌اتیلن با چگالی بالا استحکام برشی برتر و بالاترین عملکرد چند محوری را نشان می‌دهد که دارای مقاومت برشی بالا، زوایای اصطکاک بزرگ، کشیدگی فوق العاده و بالاترین ضریب اصطکاک سطح مشترک است.

مزایای ژئوممبران

• مهار مثبت آب را فراهم میکند
• کمک به حفظ کیفیت آب
• کنترل فرسایش را برقرار میکند
• کاهش هزینه نگهداری
• خطر بیماری کمتر
• مدیریت حذف زباله
• جلوگیری از، از دست دادن اکسیژن محلول
• محیط کار را بهبود میبخشد

آزمایش ژئوممبران‌ها

اکثر روش‌های آزمایش ژئوممبران عمومی که در سراسر جهان به آنها ارجاع می‌شود، به دلیل سابقه طولانی در این فعالیت، توسط انجمن بین‌المللی ASTM|American Testing and Materials (ASTM) می‌باشد.

روش‌های آزمایشی جدیدتر توسط سازمان بین المللی استاندارد (ISO) توسعه یافته است. در نهایت، موسسه تحقیقات ژئوسنتتیک (GRI) روش‌های آزمایشی را توسعه داده است که فقط برای روش‌های آزمایشی است که توسط ASTM یا ISO مورد بررسی قرار نمی‌گیرند. البته، کشورها و تولیدکنندگان جداگانه اغلب روش‌های تست اختصاصی دارند.

ژئوممبران‌ها در کاربردهای زیست محیطی، هیدرولیک، حمل و نقل و نفت و گاز و همچنین در صنعت زباله مورد استفاده قرار می‌گیرند. رایج ترین نوع آن ورق های پلیمری پیوسته هستند. هنگامی که به ژئوممبران‌های بزرگتر نیاز است، برای استحکام و دوام آنها به صورت حرارتی یا شیمیایی در درزها با هم ذوب می‌شوند.