ژئوممبران

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به ناوبری پرش به جستجو

ژئوممبران (انگلیسی: Geomembrane‎) به ورق‌هایی گفته می‌شود که بدون نیاز به زیرساخت می‌تواند بعنوان عایق مورد استفاده قرار گیرد. این ورق‌ها با استفاده از جوش حرارتی یا روشهای مختلف در کنار هم قرار می‌گیرند. ورق ژئوممبران از پلیمر های مختلفی مانند پلی اتیلن یا پلی وینیل کلراید ساخته می‌شود. از ژئوممبران برای عایق‌بندی استخرهای خاکی، مخازن ذخیره آب و مواد شیمیایی استفاده می‌شود.

ژئوممبران چیست[ویرایش]

ژئوممبران ورقی نفوذ نا پذیر است و امروزه جایگزین خوبی برای روش‌های قدیمی (سنگ و سیمان و بتن) بحث ایزولاسیون شده‌است. ورقی عایق است بر پایه پلی اتیلن که معمولا ژئوممبران از 96 درصد رزین پلی اتیلن و 3 درصد مستربچ و 1 درصد انتی اکسیدان تشکیل می شود و بر اساس رزین پلی اتیلن به سه نوع hdpe / lldpe / vldpe / pvc تقسیم می شود . معمولا نقش عایق در استخر های کشاورزی ، ایزولاسیون فونداسیون ، ایزولاسیون تونل ، ایزولاسیون روف گاردن و ایزولاسیون انواع حوضچه های صنعتی را دارد .

ساختار ژئوممبران[ویرایش]

ژئوممبران از ۹۸ درصد پلی اتیلن و ۲ درصد کربن بلک تشکیل شده‌است ولی در ژئوممبران‌های رنگی به جز مشکی مقداری مستر بچ هم اضافه می‌شود و همین امر باعث می‌شود تا ورق ژئوممبران مقاومت خود را از دست داده و پوسیده می‌شود (موارد ذکر شده برای ژئوممبران سنگین (hdpe (high-density polyethylene می‌باشد).

ژئوممبران‌های (vldpe (vinyl low density polyethylene) , lldpe (liner low-density polyethylene), pvc (polyvinyl chloride همین ساختار را دارا هستند ولی آن‌ها به ترتیب به جای پلی اتیلن سنگین از پلی وینیل کلراید، پلی اتیلن سبک، ترکیبی از پلی اتیلن و وینیل می‌باشد.

انواع ژئوممبران[ویرایش]

  1. ژئوممبران سنگین (high-density polyethylene): ژئوممبران hdpe نوعی از ژئوممبران می‌باشد که معمولاً برای احداث استخرهای ذخیره آب به کار می‌رود این نوع ژئوممبران نسبت به ژئوممبران‌های دیگر انعطاف‌پذیری بالاتری دارد.
  2. ژئوممبران سبک (liner low density polyethylene): ژئوممبران سبک نوعی ژئوممبران است که معمولاً برای ایزولاسیون فونداسیون، ایزولاسیون بام سبز، ایزولاسیون تونل به کار می‌رود و انعطاف آن از دیگر ژئوممبران‌ها بیشتر می‌باشد.
  3. ژئوممبران (pvc (polyvinyl chloride: نوعی از ژئوممبران است که میزان انعطاف آن مابین ژئوممبران سبک و سنگین است به همین خاطر از جمله کاربردهای ژئوممبران سبک و سنگین بیشترین کاربرد آن در معدن است.
  4. ژئوممبران(vldpe (vinyl low density polyethylene: جدیدترین نوع ژئوممبران‌ها می‌باشد که به تازگی عرضه شده‌است که از ترکیب وینیل و lldpe به وجود آمده‌است.

کاربرد ژئوممبران[ویرایش]

  1. احداث استخر کشاورزی : امروزه جای استخرهای بتنی را استخرهای ژئوممبرانی گرفته‌است به دلیل هزینه‌های اقتصادی تر و عمر بالاتر ژئوممبران نسبت به بتن (ژئوممبران در برابر اشعه خورشید مقاوم است و در سرما و گرما بسیار مقاوم تر از بتن است به طوری که ژئوممبران تا دمای +۸۰ درجه سانتی گراد و -۷۰ در جه سانتی گراد را تحمل می‌کند، ژئوممبران نفوذ نا پذیری ۱۰۰ درصد دارد در حالی که بتن و سنگ و سیمان نفوذ ناپذیری اندکی دارد) معمولاً برای احداث استخرهای کشاورزی از ژئوممبران hdpe استفاده می‌شود.

مزایای احداث استخرهای کشاورزی با ورق ژئوممبران[۱]

  • نصب سریع و اسان
  • کاهش چشمگیر هزینه ها در مقایسه با بتن و سنگ و سیمان
  • عمر مفید 20-40 سال ژئوممبران ها با توجه به شرایط محیطی و پروژه
  • مقاومت حرارتی بالا
  • استقامت بالای ورق های ژئوممبران دربرابر فشار آب
  • وجود ضخامت های متفاوت برای عمق های متنوع و بالا
  • خنثی بودن پلی اتیلن ها در برابر الودگی ها و مواد افزودنی
  • نچسبیدن جلبک و خزه ها به دیواره و کف استخر
  • قابلیت اپارات و تعمیر در صورت بروز مشکل
  • غیر قابل جویده شدن توسط جوندگان موذی
  1. احداث استخرهای پرورش آبزیان : ژئوممبران به دلیل ترکیبات شیمیایی پلی اتیلنی و بیولوژی ماده ای خنثی می‌باشد و با هیچ مادهٔ دیگری ترکیب نمی‌شود و به آن هیچ ماده ای نمی‌چسبد به همین دلیل مناسب‌ترین گزینه برای احداث حوضچه پرورش آبزیان است زیرا خزه به آن نمی‌چسبد.
  2. احداث حوضچه ذخیره اسید و هیپ لیچ : به خاطر دلایل ذکر شده در بالا ژئوممبران ماده ای خنثی می‌باشد و با اسید هم واکنش نمی‌دهد و به خاطر این خصلت تنها گزینه برای احداث استخرهای ذخیره است و حوضچه‌های هیپ لیچ و لیچینگ می‌باشد.
  3. ایزولاسیون فونداسیون : ژئوممبران lldpe به دلیل انعطاف بالا مناسب‌ترین گزینه برای ایزولاسیون فونداسیون می‌باشد و جایگزین بتن می‌باشد و به دلیل انعطاف‌پذیری بالا در کنج‌ها و نقاط غیرقابل دسترس به راحتی نصب می‌شود.
  4. ایزولاسیون بام سبز : ژئوممبران‌های pvc , lldpe , vldpe مناسب‌ترین گزینه‌های ورق ژئوممبران برای ایزولاسیون بام سبز می‌باشند چون هم سبک هستند و هم هزینه آن‌ها از ایزوگام بسیار پایین‌تر می‌باشد و عمر و مقاومت بالاتری دارند.
  5. ایزولاسیون معدن و تونل : ژئوممبران‌های سبک و انعطاف‌پذیر مناسب‌ترین راه تنها راه کار برای ایزولاسیون معدن و انواع تونل می‌باشند.

نگاهی به ژئوممبران[ویرایش]

ژئوممبران یا مانع غشای مصنوعی با نفوذپذیری بسیار کمی که از هر ماده مرتبط با مهندسی ژئوتکنیک استفاده می شود تا بتواند سیال (یا آب) را در یک پروژه ، ساختار یا سیستم ساخته شده توسط انسان را کنترل کند. با ورقهای پلیمری نازک می توان ژئوممبران را ساخت، اما با ژئوتکستایل ها و با اسپری آسفالت، الاستومر یا پلیمر یا به عنوان ژئوکامپوزیتهای قیر چند لایه نیز می توان از آن ها استفاده کرد. ژئوممبران های ورق پلیمر هستند. ژئوممبران نسبت به بتن ، آسفالت و خاک رس بهتر است. طیف گسترده ای از مقاومت فیزیکی ، مکانیکی و شیمیایی را به نمایش می گذارد. سیستم های مهار ژئوسنتتیک نسبت به حرکت زمین حساسیت کمتری دارند و اکنون به عنوان اقتصادی ترین و ایمن ترین روش در نظر گرفته شده است.

ژئوممبرانژئوممبران یا مانع غشای مصنوعی با نفوذپذیری بسیار کمی است .

ساخت ژئوممبران[ویرایش]

تولید ژئوممبران با تولید مواد اولیه شروع می شود ، که شامل رزین پلیمر است ، و مواد افزودنی متنوعی مانند آنتی اکسیدان ها ، پلاستیک سازها ، پرکننده ها ، کربن سیاه و روان کننده ها (به عنوان یک کمک پردازش) به آن اضافه می شود. این مواد اولیه (یعنی فرمولاسیون) سپس با ورق های اکستروژن ، و / یا روکش پهن شده به ورق هایی با عرض و ضخامت های مختلف تبدیل می شوند. از لایه ژئوممبران در ژئو تکنیک استفاده می شود.

خصوصیات ژئوممبران[ویرایش]

اکثر روشهای آزمایش ژئوممبران عمومی که در سراسر جهان به آنها مراجعه می شود به دلیل سابقه طولانی در این فعالیت توسط انجمن تست و مواد آمریکایی ASTM (ASTM) است. جدیدترین روش آزمایشی که توسط سازمان بین المللی استاندارد سازی (ISO) تهیه شده است. البته، کشورها و تولیدکنندگان انفرادی اغلب روشهای آزمایش اختصاصی (و گاهی اوقات) اختصاصی دارند.

اجرای ژئوممبرانژئوممبران به صورت رول جابجا می شود .

خصوصیات فیزیکی ژئوممبران[ویرایش]

  • ضخامت
  • تراکم
  • شاخص ذوب
  • قابلیت توده شدن
  • انتقال بخار

خصوصیات مکانیکی[ویرایش]

تعدادی آزمایش مکانیکی وجود دارد که برای تعیین مقاومت ورق های پلیمری ساخته شده است. بسیاری از آنها برای استفاده در ارزیابی ژئومبره ها مورد استفاده قرار گرفته اند. آنها هر دو کنترل کیفیت و طراحی را نشان می دهند ، یعنی شاخص تست های عملکرد را نشان می دهد.

  • استحکام کششی و کشیدگی با پهنا و بدون درز
  • مقاومت در برابر پارگی
  • مقاومت در برابر ضربه
  • مقاومت در برابر سوراخ
  • مقاومت برشی
  • مقاومت لنگرگاه
  • مقاومت در برابر ترک خوردگی (بار ثابت و یک نقطه)

دوام ژئوممبران[ویرایش]

هر پدیده ای که باعث بریدگی زنجیره ای پلیمری ، شکستن پیوند ، کاهش مواد افزودنی یا استخراج در داخل ژئومبران می شود باید در عملکرد بلند مدت آن سازگار باشد. تعدادی نگرانی بالقوه در این رابطه وجود دارد. در حالی که هر یک از مواد خاص است ، روند کلی رفتار این است که باعث شود ژئوممبران در فشار استرس خود به مرور زمان شکننده می شود. برای ردیابی چنین تخریب طولانی مدت چندین ویژگی مکانیکی وجود دارد: کاهش طول کشش در شکست ، افزایش مدول الاستیسیته ، افزایش (سپس کاهش) استرس در شکست (یعنی قدرت) و از بین رفتن کلی انعطاف پذیری. بدیهی است ، بسیاری از خصوصیات فیزیکی و مکانیکی می توانند برای نظارت بر روند تخریب پلیمر مورد استفاده قرار گیرند.

ژئوممبران مشهداز ژئوممبران می توان در استخرها نیز استفاده کرد .

  • قرار گرفتن در معرض نور ماوراء بنفش
  • تخریب رادیواکتیو
  • تخریب بیولوژیکی (حیوانات ، قارچها یا باکتریها)
  • تخریب شیمیایی
  • رفتار حرارتی گرم یا سرد
  • تخریب اکسیداتیو

طول عمر ژئوممبران[ویرایش]

از کیفیت ژئوممبران به آهستگی کاسته می شود که رفتار آنها هنوز ناشناخته است. بنابراین ، آزمایش تسریع ، چه با فشار زیاد، درجه حرارت بالا و چه مایعات، تنها روش برای تعیین چگونگی رفتار مواد در طولانی مدت است. با روش های پیش بینی طول عمر از روش های زیر برای تفسیر داده ها استفاده می کند.

  • تست فشار: روشی است که با لوله HDPE در ایالات متحده برای تعیین ارزش تنش پایه طراحی هیدرواستاتیک انجام می شود.
  • روش پردازش نرخ: در اروپا برای لوله ها، ژئوممبران مورد استفاده قرار می گیرد ، این روش نتایج مشابه آزمایش محدودیت استرس را به همراه دارد.
  • رویکرد چند قطبی هوچست: روشی که از تنش های دو محوره و آرامش استرس برای پیش بینی طول عمر استفاده می کند و می تواند شامل درز نیز باشد.
  • مدل سازی Arrhenius: روشی برای آزمایش ژئوممبران (و سایر ژئوسنتتیک ها) که در Koerner برای هر دو شرایط دفن شده و در معرض آن شرح داده شده است.
کنارهم قرارگرفتن ژئوممبران[ویرایش]

مکانیسم اساسی درزگیری ورق های ژئوممبران پلیمری در کنار هم این است که به طور موقت ساختار پلیمر (با ذوب یا نرم شدن) دو سطح مخالف را مجدداً سازمان دهی کنید تا به صورت کنترل شده به هم وصل شوند که پس از اعمال فشار ، باعث می شود که این دو ورق به هم متصل شوند. این کار از انرژی حاصل می شود که از فرآیندهای حرارتی یا شیمیایی سرچشمه می گیرد. این فرایندها ممکن است شامل اضافه شدن پلیمر اضافی در منطقه مورد پیوند باشد.

در حالت ایده آل، کنارهم قرارگرفتن دو ورق ژئوممبران نباید باعث از بین رفتن خالص استحکام کششی در بین دو ورق شود و ورق هایی که در کنار هم قرار گرفته اند باید به عنوان یک ورقه ژئوممبران به کار بروند. با این حال ، به دلیل هندسه  ورق ها، تکنیکهای فعلی درزگیری ممکن است منجر به استحکام کششی جزئی و / یا از بین رفتن کشیدگی نسبت به ورق اولیه خواهد شد.

نصاب ورق ژئوممبرانورق ژئوممبران در برابر کشیدگی و سوراخ شدگی مقاوم است .

کاربردهای ژئوممبران[ویرایش]

ژئوممبران در در زمینه های زیست محیطی ، ژئوتکنیکی ، هیدرولیکی ، حمل و نقل و توسعه خصوصی استفاده می شود:

  • برای جریان آب آشامیدنی
  • برای ذخیره آب (مانند برای پالایش تأسیسات هسته ای)
  • برای دفع مایعات زائد (به عنوان مثال ، لجن فاضلاب)
  • برای دفع زباله رادیواکتیو یا خطرناک
  • برای مهار مخازن ذخیره سازی زیرزمینی
  • به عنوان لایه ای برای کف استخرها
  • به عنوان راه حلی برای محلول های آب نمکی
  • به عنوان راه حلی در صنعت کشاورزی
  • به عنوان روش و راه حلی برای صنعت آبزیان ، از جمله ماهی / استخر میگو
  • به عنوان محکم سازی زمین گلف و معماری های ماسه ای
  • به عنوان لایه برای معماری و محکم کردن در عمران
  • برای کانال های انتقال آب
  • برای انتقال مواد زاید مختلف
  • برای دفن زباله های
  • برای تصفیه پدهای هیپ لیچ
  • به عنوان پوشش برای محل های دفع زباله های جامد
  • به عنوان پوشش برای کود هوازی و بی هوازی در صنعت کشاورزی
  • به عنوان پوشش برای خاکستر زغال سنگ نیروگاه
  • برای درزگیری دیوارها و تشخیص نشت

منابع[ویرایش]

ژئوممبران