ایستاسازه
En Ar

خانه - خدمات ایستاسازه - پایدارسازی گود عمیق - ژئوممبران چیست؟ (?what is geomembrane)

ژئوممبران گونه ای از مصالح ژئوسنتتیک است که از مواد پلیمری ساخته شده است و روند استفاده از آن به جای سایر محصولات مشابه رو به افزایش می باشد و برای عایق بندی از آن استفاده می شود.
ورق ژئوممبران از پلیمرهای مختلفی مانند پلی اتیلن سنگین (HDPE) و پلی وینیل کلراید (PVC) ساخته شده است و دارای عمر طولانی و عایق بندی 100% است. ژئوممبران یکی از بزرگترین گروه ها از خانواده انواع مواد ژئوسنتتیک و موثرترین و شناخته شده ترین محصولات جهت عایق بندی می باشد.

از انواع ورق های ژئوممبران جهت ساخت انواع استخرها استفاده می کنند، برای استخرهای خاکی، نیازی به زیرسازی خاصی نیست. تنها خاک نرم کوبیده شده برای بستر سازی کفایت می کند و در موارد خاص و همچنین به درخواست کارفرما از ژئوتکستایل برای زیرسازی استخر استفاده می ‌شود از این رو از این ورق برای عایق بندی مجدد استخرهای عمودی با دیواره های بتنی نیز استفاده می شود.

انواع ورق های ژئوممبران به شکل توپی به محل پروژه ارسال گردیده و سپس توسط مجریان ماهر با دستگاه جوش (اتو) و دستگاه اکسترودر (اکسترودر یک دستگاه صنعتی است که دارای محفظ و ماردون شکل مانند بوده که مواد گرانولی را با نیروی حرکتی و حرارتی به داخل هدایت کرده تا به هنگام خروج با فشار از انتهای دستگاه، محصولی به صورت خمیری یا نواری شکل تولید کند) به هم متصل شده و نصب می شود.

این نوع عایق ها یعنی همان ژئوممبران اتیلن استحکام بالایی در برابر رشد گیاهان و دیگر عوامل و … دارند و همچنین در برابر اشعه فرابنفش خورشید (uv) از خود مقاومت بالایی را نشان می دهد و همین عوامل سبب شده تا بسیاری از افراد از عایق های ژئوممبران برای ساخت استخر و عایق سازی ذخایر آبی خود از آن استفاده کنند.

ژئوممبران ها آسترهای غشایی مصنوعی یا موانعی هستند که برای کنترل انتقال مایعات در یک پروژه، سازه یا سیستم ساخته شده توسط بشر استفاده می گردند. از این رو این نوع عایق ها کاربردهای زیاد و متنوعی دارند.

از انواع ورق های ژئوممبران در کاربردهای زیست محیطی، هیدرولیکی، حمل و نقل، نفت و گاز و همچنین دفن زباله مورد استفاده قرار می گیرند. اندازه ژئوممبران ها دارای قابلیت تنظیم می باشد یعنی در هر زمان و مکانی می توان آنها را به اندازه و ابعاد دلخواه خود درآورد، رایج ترین نوع آن ورق های پلیمری پیوسته می باشد. اساساً، از ژئوممبران ها در هر جایی که اجازه از بین رفتن مواد داده نشود استفاده خواهد شد. از آنجا که مایعات روان، استخر، منجمد و ایستاده و حتی بخارات در صورت عدم مدیریت درست توانایی ویرانگری بالایی را دارند، غشاهای ژئوممبران این امکان را به صنایع داده تا به توسعه و پشتیبانی پروژه های بیشتری نسبت به گذشته اهمیت بدهند.

ژئوممبران ها ورق های نازک و انعطاف پذیری هستند که در کارخانه ها و در یک محیط کنترل شده تولید می گردند. غالباً انواع ورق های ژئوممبران به عنوان عایق های آب در سازه های آبی مورد استفاده قرار می گیرند. اگر ژئوممبران با ژئوتکستایل ترکیب شود، آن را “ژئوکامپوزیت” نام گذاری می نمایند.


کاربرد های معمول ژئوممبران ها


1. پوشش استخر پساب.

2. آستر دفن زباله.

3. موانع گاز یا بخار در زیر ساختمان ها.

4. پوشش در اطراف مخازن ذخیره سازی زیرزمینی.


 همانطور که گفته شد عایق های ژئوممبران در برابر خورشید مقاوم اند و در سرما و گرما بسیار مقاوم تر از بتن عمل می کنند و از عمر بالاتری نسبت به بتن برخودار می باشند. عایق بندی با این ورق ها قوی می باشد و نفوذ ناپذیری عایق ژئو ممبران تقریبا 100 درصد خواهد بود، در حالی که بتن و سنگ و سیمان نفوذ ناپذیری اندکی دارند.

کاربرد معمول انواع ژئوممبران
کاربردهای معمول ژئوممبران ها

کاربرد های دیگر ژئوممبران


ژئوممبران ها یک نوع عایق برای نگهداری آب هستند و امروزه ذخیره سازی آب از اهمیت بالایی برخوردار است. البته از این عایق ها برای کاربرد های دیگری مثل ایزولاسیون پی، تونل، معدن و … نیز استفاده  می گردد. اما عمده کاربرد ژئوممبران در استخرهای کشاورزی می باشد.

کشاورزان برای ذخیره آب نیاز به یک استخر برای ذخیره سازی آب دارند که بایستی این استخر عایق گردد. استفاده از ژئوممبران به جای روش های سنتی مثل بتن، سیمان و … مزایای بسیار زیادی خواهد داشت. نکته اول عمر مفید ژئوممبران ها می باشد. این عایق ها به دلیل استفاده از مواد پلی اتیلن و درصد ناچیزی مستربچ از کیفیت بسیار بالایی برخوردار هستند. عایق های ژئو ممبران در حدود 50 سال عمر مفید دارند که البته بستگی به کیفیت تولید این ورق ها نیز خواهد داشت.


موارد دیگر استفاده و کاربرد انواع عایق ژئوممبران به شرح زیر است:


1. استفاده به عنوان آستر برای ذخیره آب قابل شرب.

2. به عنوان آستر استخر ماهی.

3. به عنوان آستر مایعات زائد (به عنوان مثال، لجن فاضلاب)، مایع زباله رادیواکتیو یا خطرناک.

4. به عنوان آستر برای صنعت کشاورزی.

5. به عنوان آستر برای کانال های مختلف حمل و نقل زباله.

6. به عنوان آستر برای دفن زباله های اولیه، ثانویه و یا ثالث زباله های جامد و توده های زباله.

7. به عنوان آستر برای سرریز اضطراری.

8. به عنوان آسترهای ضد آب در داخل تونل ها و خطوط لوله.

9. به عنوان آستر در گودبرداری ساختمان جهت عایق بندی گود ساختمان.

10. به عنوان آستر در باغ بام ها (روف گاردن) و فضاهای سبز.

11. عایق بندی تونل های جاده و متروها.

12. برای مهار و حمل مایعات در کامیون ها.

13. برای مهار و انتقال آب آشامیدنی و سایر مایعات در اقیانوس.

14. کاربرد ژئوممبران در زیر بزرگراه ها برای جلوگیری از آلودگی ناشی از یخ زدایی نمک ها.

15. کاربرد ژئوممبران در زیر و مجاور بزرگراه ها برای گرفتن نشت مایع خطرناک.

گاهی اوقات برای اینکه قیمت تمام شده ورق های ژئوممبران کاهش پیدا کند برخی اقدام به استفاده بیش از اندازه استاندارد از مستربچ و کربن بلک می کنند. این موضوع باعث می شود کیفیت و دوام ژئوممبران تولیدی نیز افت پیدا نماید.


انواع ورق ژئوممبران


HDPE (High Density Polyethylene) – پلی اتیلن با چگالی بالا

LLDPE (Linear Low Density Polyethylene) – پلی اتیلن با چگالی کم خطی

PVC (Polyvinyl Chloride) – پلی وینیل کلراید

Suntech PVC (Polyvinyl Chloride) – پلی وینیل کلراید

GCL (Geosynthetic Clay Liner)

انواع ورق ژئوممبران
انواع ورق ژئوممبران

ژئوممبران های پلی اتیلن سنگین (HDPE)


ژئوممبران های پلی اتیلنی در انواع گوناگون HDPE، LDPE، LLDPE، VLDPE، MDPE تولید و ارائه گردیده اند. وزن مخصوص پلی اتیلن ها در محدوده 0/85 تا 0/96 گرم بر سانتیمتر مربع می باشد. ژئوممبران ها معمولا حاوی ۹۷% پلی اتیلن فشرده حدود ۲٫۵% کربن سیاه و ۰٫۵% آنتی اکسیدانت می باشند. ورق های HDPE پلی اتیلن سنگین یکی از پرمصرف‌ ترین مواد در تولید ورق‌ های ژئوممبران در جهان می باشند. در ژئوممبران های از نوع پلی اتیلن سنگین زنجیرهای پلیمر به شکل فشرده ‌ای در شبکه بلوری قرار گرفته ‌اند و مانع از نفوذ مواد شیمیایی به داخل پلیمر خواهند شد. ورق های از جنس پلی اتیلن (PE) مقاومت شیمیایی خوبی در مقابل مواد اسیدی و قلیایی دارند. این نوع از ژئوممبران ها مقاومت شیمیایی عالی و استحکام بالایی در برابر گستره وسیعی از مواد شیمیایی (هیدروکربن‌ها و حلال‌ها) دارد. این نوع ژئوممبران ها به دلیل مقاومت شیمیایی بالا و امکان جوش حرارتی به جای استفاده از چسب ‌های سیمانی و حلال ها، مقاومت در برابر UV، قیمت پایین و خواص مکانیکی متنوع محبوبیت زیادی پیدا نموده اند و نسبت به رقبای خود مورد توجه بیشتری قرار گرفته ‌اند. حفاری و آزمایش ژئوممبران های HDPE که به مدت 20 سال در محل دفن زباله ها قرار داده شده بودند نشان داده است که آن ها از نظر شیمیایی دوام بسیار بالایی دارند. مطالعات انجام شده بر روی این محصولات نشان داد که بعد از گذشت 20 سال قرار گرفتن در این شرایط شیمیایی خاص، هیچ گونه کاهشی در خواص مقاومتی (پاره شدگی، سوراخ شدگی و کشش) مشاهده نشده است. حداقل الزامات برای خواص مکانیکی، شیمیایی و فیزیکی کیفیت انواع ژئوممبران در استاندارد GM-13 ارائه شده است. لازم به ذکر است که انتخاب رزین مناسب، شرایط عملیاتی مناسب و فرمولاسیون برای تولید ژئوممبران مطابق با الزامات ضروری می باشد. ژئوممبران سنگین HDPE برای ساخت استخرهای ذخیره آب به کار می رود و نسبت به عایق های ژئوممبران دیگر از انعطاف پذیری بالایی برخوردار می باشد. کاربرد این ورقه های سبک برای ایزوالسیون پی، ایزوالسیون بام سبز، ایزوالسیون تونل می باشد و از انعطاف نسبتا خوبی برخودار می باشد.

میزان انعطاف پذیری ژئوممبران pvc مابین نوع سبک و سنگین می باشد. به همین دلیل علاوه بر کاربردهای انواع سبک و سنگین، بیشترین کاربرد آن در معدن خواهد بود. عایق های ژئوممبران VLDPE جدیدترین نوع این ورق ها می باشند که از ترکیب وینیل و ژئوممبران سنگین ساخته شده اند و به تازگی به بازار عرضه گردیده اند.

این عایق ها همچنین در دو نوع مختلف صاف و مضرس و در رنگ های متفاوت و در ضخامت های 5.0 الی 2 میلیمتر تولید می گردند. ورق ژئوممبران HDPE شامل 97 %پلی اتیلن ، 5.2 % کربن سیاه و 5.0 % آنتی اکسیدان می باشد.

ژئو ممبران های پلی اتیلن سنگین (HDPE)
ژئوممبران های پلی اتیلن سنگین (HDPE)

ژئوممبران های پلی اتیلن سبک (LLDPE)


ورق های پلی اتیلن سبک LLDPE برای رفع ضعف ورق های HDPE در انعطاف پذیری به بازار عرضه گردیدند؛ از آنجا که ورق ‌های ژئوممبران HDPE انعطاف پذیری پایینی دارند، برای کاربردهایی که به انعطاف پذیری بالاتری احتیاج بود، این نوع از ورق ‌های ژئوممبران تولید گردیدند. ژئوممبران های VLDPE و LLDPE برای کاربردهایی همچون روکش محل ‌های دفن زباله و سایر تاسیساتی که نیاز به مقاومت سوراخ شدگی بالا دارند و در جاهایی که احتمال فرونشست زمین وجود دارد، مخازن آب، دریاچه‌های مصنوعی و کانال ها و استخرهای مربوط به فرآیند فاضلاب مناسب خواهند بود.

ژئوممبران LLDPE از رزین های پلی اتیلن بکر تولید می گردد که انعطاف پذیری بسیار خوبی دارد و مقاومت فوق العاده ای در برابر دمای پایین و قرار گرفتن در معرض اشعه ماورا بنفش دارد.

ژئوممبران‌های LLDPE با انواع پلیمرهای پلی ‌اتیلن تولید می گردند که دامنه چگالی وسیعی را در بر خواهند گرفت.

به عنوان مثال گرید با دانسیته بالا خواص مکانیکی مناسب ایجاد خواهد کرد که نزدیک به خواص HDPE و MDPE خواهد بود و گریدهای با چگالی پایین خاصیت نرمی و انعطاف ‌پذیری به آن خواهد داد که نزدیک به VLDPE می باشد. استاندارد GRI GM-17 الزامات مربوط به ژئوممبران LLDPE را مشخص می کند.

ژئو ممبران های پلی اتیلن سبک (LLDPE)
ژئوممبران های پلی اتیلن سبک (LLDPE)

ژئوممبران های پلی ونیل کلراید (PVC)


به طور کلی پلی ونیل کلراید یک پلیمر انعطاف ناپذیر و شکننده است. اما اضافه کردن برخی از افزودنی ها سبب شده است تا محصولات تولید شده از PVC بسیار منعطف باشند.

عوامل نرم کننده (پلاستی سایزر) خاصیت نرم و منعطف شدن را در ژئوممبران های PVC ایجاد کرده اند و امکان لوله ای شدن و بافته شدن را به آن خواهند داد تا بتواند به عنوان ژئوممبران استفاده گردد. معمولاً تا 40% پلاستی سایزر برای منعطف کردن PVC برای ساخت ژئوممبران استفاده می گردد.

از جمله مزایای این نوع ورق، نرمی و ازدیاد طول مناسب و ترمیم پذیری آسان و سریع آن است. از معایب این عایق ها می توانیم به واکنش آنها با مایعات و اسیدها و مواد شیمیایی اشاره کنیم که این واکنش ها به دلیل تجزیه شدن آنها بوده و طول عمر آنها را به شدت نسبت به ورق های پلی اتیلن کاهش خواهد داد. انعطاف پذیری بسیار زیاد ژئوممبران PVC به خاطر وجود مواد روان کننده در ترکیب شیمیائی آن می باشد. در صورتی که فرمولاسیون صحیحی در تولید PVC رعایت نگردد، روان کننده های فوق الذکر دوام زیادی در شرایط محیطی نخواهند داشت.

ژئوممبران های پلی اتیلن سنگین (HDPE)
ژئوممبران های پلی اتیلن سنگین (HDPE)

کاربرد های انواع عایق ژئوممبران


ژئوممبران ها عملکردهای تفکیکی، زهکشی، تقویت، محافظتی و … را دارا می باشند.

کاربردهای عایق ژئوممبران
کاربردهای عایق ژئوممبران

عملکرد تفکیکی ژئوممبران ها


مصالح ساختمانی جداگانه (خاک و شن و ماسه، بتن و غیره) با خصوصیات فیزیکی مختلف مانند اندازه ذرات، توزیع ، قوام و چگالی و غیره ارتباط دارد.

عملکرد زهکشی:

از ژئوممبران ها می توان در جهت ایجاد کانال زهکشی استفاده کرد تا به وسیله آن مایع یا گاز از درون ساختار خاک پاک شود.

عملکرد تقویتی:

از بوش HDPE می توان برای بهبود پایداری ساختار ساختمان و کیفیت خاک و نیز برای افزایش مقاومت در برابر کشش و مقاومت در برابر توانایی تغییر شکل خاک استفاده کرد.

عملکرد حفاظتی:

از ژئوممبران می توان به طور موثر در جهت پخش، انتقال و تجزیه تنش استفاده کرد تا از تخریب شدن خاک هنگام آبپاشی، توسط نیروهای خارجی جلوگیری به عمل آید.

بنابراین ژئوممبران و محصولات مربوطه کاربرد‌های زیادی از جمله جاده ها، فرودگاه ها، راه آهن، خاکریزها، سازه های نگهدارنده، مخازن، کانال ها، سدها، مهندسی ساحل و … را دارد.

کاربرد‌ انواع ورق ژئوممبران
کاربرد‌های ژئوممبران ها

دسته بندی این نوع از ماده ها مختلف است، ولی می توان مناطق فعلی کاربرد ژئوممبران را در سه دسته مشاهده نمود:

1. مربوط به حمل و نقل.

2. مربوط به محیط زیست.

3. مربوط به ژئوتکنیک.

دسته بندی ژئو ممبران ها
دسته بندی ژئوممبران ها

هر یک از عوامل دارای زیر شاخه های زیر است.


1. مرتبط به حمل و نقل:


1. قطار راه آهن در زیر سطح آب.

2. پوشش ضد رطوبت تونل ها.

3. پوشش های عایق رطوبت.

4. جلوگیری از انبساط یا انقباض خاک.

5. جلوگیری از سرمازدگی.

6. جلوگیری از تشکیل گودال karst.

7. حفظ محتوای آب برای خاک های ناپایدار.

8. حفظ محتوای آب برای خاک های گسترده.

9. سیستم های مهار ثانویه.

10. سیستم های ضد آب.


2. مربوط به محیط زیست:


1. محفظه مایع برای: آستر و روکش مخزن، آسترهای مخزن ذخیره سازی زیرزمینی.

2. محفظه جامد برای: آسترها و روکش های محل دفن زباله، لنت های شستشوی انبوه، آسترهای استخر.

3. مهار بخار برای: موانع رطوبت، موانع هیدروکربن، موانع متان.


3.  مربوط به ژئوتکنیک:


1. آستر مخصوص سدهای خاکی/ سنگی.

2. آستر سدهای بتنی.

3. آستر سدهای بنایی.

4. سدهای قابل حمل.

5. سدهای بادی.

6. افزایش ظرفیت سرریز.

7. آستر برای کنترل تراوشات.

8. آستر کانال ها.

9. سیستم های انحراف آب.

به دلیل کیفیت مناسب و اقتصادی و مقرون به صرفه بودن، استفاده از ژئوممبران روز به روز در حال افزایش است. در عایق بندی انواع استخرهای بزرگ خاکی و سیمانی، مخازن ذخیره آب و مواد شیمیایی و سدسازی از این ورق استفاده می گردد. همچنین این عایق های نفوذ ناپذیر در ایزوالسیون، جایگزین روش های قدیمی مانند سنگ و سیمان و بتن می باشد.


شرح بعضی از کاربرد های عایق ژئوممبران


1. در صنعت کشاورزی و دامپروری معمولا از ورق ژئوممبران HDPE استفاده می شود و این ورقه ها در عایق بندی استخرهای خاکی جهت ذخیره کردن آب برای مصارف کشاورزی و دام و طیور کاربرد بسیار زیادی دارند.

2. در ساخت ورق ژئوممبران نوعی ماده خنثی وجود دارد که با هیچ ماده ای ترکیب نشده و هیچ ماده ای قابلیت چسبیدن به آن را ندارد. به همین جهت از آن برای عایق بندی استخرهای پرورش ماهی و میگو و سایر آبزیان استفاده می شود و باعث می شود تا هیچ خزه ای به آن نچسبد.

3. می توان در ساخت حوضچه های ذخیره اسید و هیپ لیچ از این عایق ها استفاده کرد. زیرا به دلیل وجود آنتی اکسیدان با اسید واکنش نمی دهد.

4. در عایق کردن پی، نوع سنگین این اوراق به دلیل اینکه از انعطاف پذیری بالایی برخوردار است و راحت نصب می شود جایگزین بتن می شود.

5. موارد دیگری از قبیل عایق بندی تالاب ها وحوضچه ها، دریاچه های مصنوعی، کانال انتقال آب، فاضلاب و زه آب، مخازن آب روستایی، مخازن آب شرب، آب انبار مرغداری و … که استفاده از عایق ژئوممبران باعث افزایش بازدهی آن ها است.


قیمت ورق ژئوممبران


 بر اساس مترمربع قیمت گذاری شده و قیمت هر متر مربع این ورق ها با ضخامت 1 میلی متر با توجه به حجم مورد نیاز که به کارخانه سفارش داده می شود تعیین می گردد. چون ورق هایی با این ضخامت معمولا کاربرد زیادی ندارد و پر مصرف ترین و پرکاربردترین نوع این عایق با ضخامت 5.1 میلیمتر می باشد که باز هم بسته به نوع موادی که در ساخت انواع ورق ژئوممبران به کار رفته و کیفیت و دوامی که تولید می شوند قیمت های متفاوتی دارند.

یکی از دلایل اصلی متغیر بودن قیمت ژئوممبران، نوسانات قیمت مواد پلی اتیلنی است که در ساخت آن به کار برده می شود. قیمت این ورقه ها با ضخامت 2 میلی متر که کاربردهای تخصصی دارند و معمولا در استخرهای با عمق بیش از 15 متر استفاده می گردند، سفارشی می باشد و قیمت آن روزانه ارائه می گردد.


مزایای استفاده از عایق های ژئوممبران


ژئوممبران ها دارای مزایای بسیار بالایی است که می توان به موارد زیر اشاره کرد:


1. مقاومت بالا در برابر خوردگی و سایش.

2. استحکام و مقاومت بالا در برابر ضربه، فشار آب، پارگی، لنگرگاه، ترک خوردگی و … .

3. نصب و راه اندازی آسان و راحت نسبت به سایر روش ها

4.کم کردن و پایین آوردن هزینه ها توسط این نوع عایق نسبت به سایر عایق های دیگر.

5. مقاوم در برابر آسیب رسانی جوندگان به آن ها زیرا که این ورق ها توسط جوندگان موذی به هیچ عنوان آسیب پذیر نیستند.

6. صرفه جویی در زمان اجرا در پروژه ها به دلیل نصب سریع و آسان ژئوممبران ها.

7. مقرون به صرفه بودن در هزینه ها در مقایسه با بتن و سنگ و سیمان. به صورت تقریبی هزینه ها یک چهارم کاهش می یابد.

8. عمر طولانی بیش از 50 سال.

9. مقاومت در برابر حرارت، یخ زدگی و سایر عوامل محیطی و بیولوژیکی.

10. مقاومت در برابر فشار آب.

11. خنثی بودن عایق ژئوممبران در برابر آلودگی ها و مواد افزودنی.

12. عدم چسبیدن خزه و جلبک و باکتری به دیواره و کف استخر.

13. مقاوم در برابر سوراخ شدگی ناشی از حمله جوندگان.

14. نفوذ ناپذیری بسیار بالای با عایق بندی تقریبی 100 درصد.

15. مقاوم در برابر زلزله به خاطر خاصیت ارتجاعی که ورق ژئوممبران دارد.


در زمینه پایدارسازی گود بیشتر مطالعه کنید : 

در زمینه مطالعات ژئوتکنیک بیشتر مطالعه کنید :

در زمینه طراحی و مشاوره ژئوتکنیک بیشتر مطالعه کنید : 

در زمینه بهسازی خاک بیشتر مطالعه کنید : 

در زمینه تخریب و خاکبرداری بیشتر مطالعه کنید : 

در زمینه ابنیه و ساختمان بیشتر مطالعه کنید : 

مطالب مرتبط :

سایر مقاله ها

ادوات و تجهیزات حفاری (دستگاه دریل واگن) (Drill Wagon)

یکی از اصول اساسی و کاربردی در کار پایدارسازی و [...]


بیشتر بخوانید

آزمایش تعیین تخلخل و چگالی خشک سنگ (Experiment to determine the porosity and dry density of rock)

این آزمایش با هدف تعیین میزان تخلخل و چگالی خشک [...]


بیشتر بخوانید

آزمایش های تعیین درصد رطوبت و شاخص دوام وارفتگی در سنگ ها (Water content of rock)

امروزه در بسیاری از بخش های مهندسی ژئوتکنیک پیشرفت های [...]


بیشتر بخوانید

دستگاه و تجهیزات تزریق دوغاب سیمان (ست تزریق) (Cement Grouting Equipment)

تزریق دوغاب سیمان یکی از روش های نسبتاً جدید پایدارسازی [...]


بیشتر بخوانید