ژئوممبران

ژئوممبران ورقه های غشایی سنتتیک با نفوذ بسیار کم و ترکیب شده از پلیمرهای الاستومر یا پلاستومر که به  صورت پخش در محل یا بصورت پیش ساخته بوسیله غلطک، حرارت دادن یا دیگر فرایند های مشابه آماده شده و نصب می گردد.

تعریف و تاریخچه

کلمه ژئوسنتتیک از دو بخش ژئو (Geo) و سنتتیک (Synthetic) ساخته شده‌است. از کلمه «ژئو» در مواردی استفاده می‌شود که مربوط به زمین باشد و قسمت دوم، «سنتتیک»، در مورد موادی استفاده می‌شود که ساخته دست بشر باشند یا به عبارت دیگر موادی که مصنوعی اند و به صورت آزاد در طبیعت یافت نمی‌شوند. کلمه ژئوسنتتیک برای دسته ای از محصولات به کار می رود که عموماً  جهت بر طرف سازی مشکلات ژئوتکنینک به کار می روند. این کلمه به طورکلی برای هشت محصول: ژئوتکستایل، ژئوگرید، ژئوممبران، ژئونت، ژئوسنتتیک کلی لاینر، ژئوفوم، ژئوسل و ژئوکامپوزیت ها استفاده می شود. طبیعت پلیمری آن ها به گونه ای است که سبب می شود برای استفاده در زمین، جایی که دوام زیادی از آن انتظار می رود مورد استفاده قرار گیرد. ژئوسنتتیک ها در اشکال و با مواد مختلفی تولید می شوند که هر کدام برای مصارف نهایی تقریباً مشابه به کار می روند. این محصولات گستره وسیعی از کاربردها را دارند و در حال حاضر در بسیاری از کاربردهای عمرانی، ژئوتکنیک، حمل و نقل، محیطی، هیدرولیک و کاربردهای توسعه ای خصوصی مانند جاده، فرودگاه، خطوط راه آهن، سد خاکی، دیوار حائل، استخر ذخیره آب، کانال آب، کنترل فرسایش، کنترل رسوب، بستر لندفیل، پوشش لند فیل، معادن، پرورش آبزیان وکشاورزی استفاده می شوند.

ژئوتکستایل های ابتدایی از فیبرهای طبیعی، پارچه یا گیاهانی ساخته شده بودند که با خاک مخلوط شده و برای بالا بردن کیفیت جاده ها خصوصاً وقتی جاده روی خاک ناپایدار قرار داشت استفاده می شدند. با اینکه ژئوسنتتیک های امروزی شباهت های کمی با پیشینیان خود دارند اما از یک اصل پیروی می کنند. توسعه ی ژئوسنتتیک ها کند بوده، عمدتاً به دلیل محدودیت هایی که در استفاده در مواد سازنده ی آن ها وجود داشته است. در پی پیشرفت ها ی اخیر در صنعت پلیمر، توسعه ی ژئوسنتتیک ها نیز روند بسیار سریعتری به خود گرفت. بارزترین نشان پیشرفت و پذیرش این محصول از سوی صنایع مختلف را می توان در تشکیل انجمن بین المللی ژئوسنتتیک  (IGS) در سال  1983 در پاریس دانست. اولین بار در اواخر دهه ۴۰ و اوایل دهه ۵۰ میلادی در آمریکا از ژئوسنتتیکها استفاده نمودند و در دهه ۷۰ در اروپا رواج فراوان یافت. اخیرا در کشورهای آسیایی استفاده از این مصالح رایج شده‌است. اولین استفاده از ژئوسنتتیک در ساواناریورسایت در ایالات متحده آمریکا در سال 1926 میلادی انجام شد. باب بارت اولین کسی بود که اولویت طرح های کاربرد مواد ژئوسنتتیک در پروژه های آب و خاک را مطرح ساخت و بدین دلیل به نام پدر ژئوتکستایل مشهورگردید.

ژئوممبران

ژئوممبران ورقه های غشایی سنتتیک با نفوذ بسیار کم و ترکیب شده از پلیمرهای الاستومر یا پلاستومر که به صورت پخش در محل یا بصورت پیش ساخته بوسیله غلطک، حرارت دادن یا دیگر فرایند های مشابه آماده شده و نصب می گردد.

دسته بندی ژئوممبران بر اساس ماده اولیه

ژئوممبران پلی اتیلنی : پلی اتیلن پلیمری است که از پلیمریزاسیون مونومرهای اتیلن بدست می آید، آغاز مراحل تولید ژئوممبران پلی اتیلنی ، از سال 1930 میلادی و تحت شرایط فشار و دمای بسیار بالا آغاز گردید. در اواسط سال 1950 روشهای تولید این محصول در دما و فشار پایینتری ارائه شد که منجر به تولید پلی اتیلن با چگالی بالاتر، مقاومت مکانیکی برتر و تعداد زنجیره های پلیمری بیشتر گردید.

عموما ژئوممبران های پلی اتیلنی با فرمولهاي متفاوت ( با چگالی های متفاوت ) ساخته می شوند. ژئوممبران های پلی اتیلنی در انواع گوناگون HDPE، LDPE، LLDPE، VLDPE، MDPE تولید و ارائه می شوند. وزن مخصوص پلی اتیلنها در محدوده 0.85 تا 0.96 گرم بر سانتیمتر مربع می باشد.

ژئوممبران حاوی۷ درصد پلی اتیلن، 2.5 درصد کربن سیاه و 0.5 درصد آنتی اکسیدان می باشد.  مواد اصلی مورد استفاده جهت ساخت این ممبرانها علاوه بر مولکولهای HDPE (پلی اتیلن با چگالی بالا یا همان پلی اتیلن سخت )، شامل یک comonomer افزودنی مانند بوتن یا هگزن نیز می باشد که سبب افزایش انعطاف پذیری و یا مقاومت در برابر عوامل محیطی می شود. فرآیند تولید ژئوممبران از پلی اتیلن ساده نسبتا ارزان و مقرون به صرفه است. موارد فوق باعث شده است ژئوممبران پلی اتیلنی شناخته شده ترین نوع از انواع ژئوممبران محسوب گردد.

ژئوممبران PVC : ژئوممبرانهای PVC از مخلوط PVC صلب (که در لوله های PVC مورد استفاده می باشد) و همچنین مواد نرم کننده که پلاستیسایزر نامیده می شوند، ساخته می شوند. رزین PVC قبل از تولید ژئوممبران با پلاستیسایزر ها مخلوط شده و محصول انعطاف پذیری حاصل می شود. مقادیر پلاستیسایزرها در PVC تا مقادیر حدود 40درصد استفاده می شوند. پلاستیسایزرها موجب کاهش کشش بین مولکولی در زنجیره های مجاور هم شده و موجب انعطاف پذیری PVC می شود. ازجمله مزایای این نوع ورق نرمی و ازدیاد طول مناسب و ترمیم پذیری آسان و سریع آن است.

از معایب اين عايق می توان به واكنش آنها با مايعات و اسيدها و مواد شيميايي اشاره نمود كه این واکنشها به دلیل تجزيه شدن آنها بوده و طول عمر آنها را به شدت نسبت به ورق های پلی اتیلن کاهش می دهد و بهتر است تا در مجاورت فاضلاب و هیدروکربن ها مورد استفاده قرار نگیرد.

انعطاف پذیری بسیار زیاد ژئوممبران PVC به خاطر وجود مواد روان کننده در ترکیب شیمیائی آن است. در صورتی که فرمولاسیون صحیحی در تولید PVC رعایت نشود، روان کننده های فوق الذکر دوام زیادی را در شرایط محیطی نخواهد داشت.

شکل ظاهری

ژئوممبران ها  در دو نوع صاف و مضرس با ضخامتهای 0.5 - 0.75 - 1.5 - 1 - 2  میلیمتر و در رنگ های مشکی، آبی و سفید تولید می شوند.

کاربرد ورق‌های ژئوممبران

ژئوممبران کاربردهای بسیار زیادی در کشاورزی، دامپروری و صنعت دارد که به طور خلاصه می توان به موارد ذیل اشاره نمود:

عایق بندی استخرها و مخازن گوناگون از جمله کشاورزی، پرورش ماهی، صنعتی و تفریحی

جهت بهبود فضا و بستر تالاب ها و دریاچه های مصنوعی

پوشش دادن مخازن ذخایره مواد شیمیایی

ایزولاسیون تونل ها با استفاده از ژئوممبران

پوشاندن کانال و خط های انتقال آب و فاضلاب و زهکشی آب

برای دفن بهداشتی زباله به عنوان یک پوشش بسیار خوب و غیر قابل نفوذ

پوشاندن بستر و دیواره مخزن های سوخت

ایزولاسیون سد ها و بند های خاکی با استفاده از ژئوممبران

ژئوممبران برای عایق کردن استخر های خاکی

استخر خاکی جزو مرسوم ترین استخر ذخیره آب می باشد. از این نوع استخر برای جمع آوری حقابه چاه،‌ قنات، چشمه یا رودخانه و نیز ذخیره آب های حاصل از بارندگی در فصل پاییز و زمستان جهت استفاده در فصل آبیاری برای انجام عملیات های آبیاری تحت فشار (قطره ای و بارانی و …) استفاده می شود .

در گذشته برای عایق کردن این نوع استخر ها از روش های متداولی مانند کاهگل نمودن کف و دیوار، ‌سیمان، سنگ و سیمان، دوغاب، آجر و روش های مختلف دیگر جهت جلوگیری از نفوذ آب به زمین و هدر رفت آب استفاده شده است.  اما این پوشش ها فقط مقدار کمی از هدر رفت آب جلوگیری می کنند و همچنین برخی از این پوشش ها (سنگ، بتن، سیمان) هزینه بسیار بالایی برای کارفرما دارد. همچنین این پوشش ها به تعمیر ونگهداری زیادی احتیاج دارند و تحت شرایط سخت محیطی دچار خسارت های زیان آوری می شوند .

با توجه به اینکه ژئوممبران از جنس پلیمر می باشد در مقابل آب نفوذ ناپذیر است. به همین علت ورق ژئوممبران به عنوان یک پوشش بسیار مطلوب برای استخرها شناخته می شود.

قیمت، هزینه اجرا و نصب ورق های ژئوممبران در مقایسه با پوشش های سنتی (سنگ ، سیمان ، بتن و..) کمتر از نصف می باشد. همچنین طول عمر ورق ژئوممبران بسیار زیاد بوده و در برابر سرما و گرما و نیز تابش نور خورشید مقاومت بالایی دارد .

نصب ورق ژئوممبران همچنین سریعتر و آسان تر می باشد. بطوریکه در هر روز می توان بیش از 2000مترمربع از ورق ژئوممبران فقط با یک اکیپ نصب نمود. همچنین احداث استخر ژئوممبران به پوشش و یا زیرسازی خاصی احتیاج ندارد و تنها خاک نرم و غلطک خورده برای این نوع استخر لازم است بنابر این بسیار از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه می باشد.

همچنین برای استخرهایی که به صورت سیمانی ساخته شده و دچار خسارت گردیده اند فقط کافی است سطح آن را با ژئوممبران پوشش دهیم و احتیاج به هزینه ای دیگری نمی باشد.

ویژگی ها و مزایای استخر ژئوممبران نسبت به انواع دیگر استخرها

عمر متوسط آن بیش از 100 سال می باشد

مقرون به صرفه بودن از لحاظ اقتصادی نسبت به استخرهای سیمانی و بتنی

صرف جویی بسیار زیاد در زمان ساخت نسبت به سایر روشهای ساخت استخر

نفوذ ناپذیری بسیار زیاد ورق ژئممبران در برابر آب

مقاومت بالا در بازه دمایی 45- الی 75+ درجه سانتیگراد

مقاوم در برابر اشعه ماورای بنفش خورشید بواسطه داشتن کربن سیاه

مقاومت در مجاورت با اسید، باز و نمک به علت دارا بودن آنتی اکسیدان

خاصیت ارتجاعی 7 برابر طول اولیه که باعث مقومت در برابر زلزله و حرکت گسل می شود

مقاوم در برابر عوامل محیطی و بیولوژیکی نظیر علفهای هرز، جوندگان، باکتری، جلبک و رویش نی.