ژئوممبران‌ها محصولات ژئوسنتتیکی پر کاربردی هستند که به منظور آب‌بندی سازه‌های ژئوتکنیکی و انواع استخر‌ها اعم از استخر‌های کشاورزی، آبزیان، لیچینگ و هیپ لیچینگ به کار می‌روند. این محصولات در حقیقت ورق‌های پلیمری منعطف، پیوسته و کم ضخامت می‌باشند.
از جمله مهم‌ترین مواد اولیه این محصولات می‌توان به، رزین پلیمری و افزودنی‌های مختلف مثل آنتی اکسیدان‌ها، پلاستیسایزر‌ها، پرکننده‌ها، کربن سیاه و روان‌کننده‌ها، اشاره کرد. این مواد بعد از اختلاط، با استفاده از اکستروژن به ورق‌هایی با ضخامت‌های متفاوت تبدیل می‌شوند.
به طور کلی تست‌هایی که به منظور اندازه‌گیری خواص مقاومتی مختلف این محصولات در دنیا، مورد استفاده قرار می‌گیرند توسط ASTM و ISO معرفی شده‌اند. هرچند که به تازگی GRI، مؤسسه تحقیقات ژئوسنتتیک‌ها، به تعریف تست‌هایی که در ASTM و ISO معرفی نشده‌اند، پرداخته است.
خواص فیزیکی ژئوممبران
پارامتر‌های مهم و مؤثر این محصولات عبارتند از:
- ضخامت
- چگالی
- اندیس ذوب
- جرم واحد سطح
- انتقال آب
آزمایش‌ها
یک سری آزمایش‌های مکانیکی به منظور تعیین مقاومت این ورق‌های پلیمری توسعه داده شده است که عبارتند از:
- آزمایش مقاومت کششی و افزایش طول
- مقاومت در برابر پارگی
- مقاومت در برابر ضربه
- مقاومت در برابر سوراخ شدگی
- مقاومت برشی سطوح تماس
- مقاومت انکراژ
- مقاومت در برابر ترک‌های محیطی
کاربرد‌های ژئوممبران
برخلاف ژئوتکستایل‌ها که دارای عملکرد‌های گوناگونی می‌باشند، این محصولات تنها دارای یک عملکرد آب‌بندی هستند و در آب‌بندی سازه‌های ژئوتکنیکی، هیدرولیکی، حمل و نقل و غیره کاربرد دارند. به عنوان مهم‌ترین کاربرد‌های آنها می‌توان به آب‌بندی موارد زیر، اشاره کرد:
- استخر ذخیره آب برای مصارف کشاورزی
- استخر ذخیره ضایعات مایع و رادیو اکتیو
- تانک‌های ذخیره‌سازی زیرزمینی
- استخر پرورش آبزیان
- دریاچه‌های مصنوعی
- کانال‌های انتقال آب
- استخر‌های هیپ لیچ
- تونل‌ها و خطوط لوله
- نمای سد‌های خاکی و سنگی
از این محصولات در روکش آسفالت جاده‌ها به منظور جلوگیری از ورود نزولات جوی به زیرسازی جاده استفاده می‌شود. همچنین از آنها به منظور جلوگیری از نشت گاز‌ها و سیالات ناشی از زباله‌ها، در محل دفن و انباشت زباله‌ها استفاده می‌شود.
این محصولات نفوذناپذیر در نظر گرفته می‌شوند اما به خاطر ساختار متخلخل مولکولی، آنها تا حدودی، برخی از گاز‌ها مثل متان و دی اکسید کربن را از خود عبور می‌دهند.
انواع ژئوممبران
پلی اتیلن و پلی وینیل کلراید مهم‌ترین پلیمر‌هایی هستند که در ساخت این محصولات به کار می‌روند. انواع پلی اتیلنی این محصولات بر اساس وزن مخصوص پلی اتیلن به کار رفته، به انواع HDPE (پلی اتیلن با چگالی بالا)، LDPE ( پلی اتیلن با چگالی پایین)، VLDPE ( پلی اتیلن با چگالی خیلی پایین) و MDPE ( پلی اتیلن با چگالی متوسط)، تقسیم می‌شود.
پلی اتیلن (PE)
رایج‌ترین پلی اتیلن مورد استفاده برای ساخت ژئوممبران‌هایی که در ساخت محل انباشت زباله کاربرد دارند، HDPE می‌باشد. در حقیقت، HDPE پلی اتیلن با چگالی متوسط می‌باشد که با افزودن کربن سیاه به عنوان پایدارساز در برابر اشعه UV به پلی اتیلن با چگالی بالا تبدیل شده است.
حفاری و آزمایش ژئوممبران‌های HDPE که به مدت 20 سال در محل دفن زباله‌ها قرار گرفتند نشان می‌دهد که آنها 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 نشد.
معایب این محصول غیر قابل انعطاف بودن، حساسیت در برابر ترک‌های محیطی و بالا بودن ضریب انبساط حرارتی می‌باشد.
انواع سبک‌تر پلی اتیلن دارای انعطاف بیشتر و عملکرد بهتری در برابر عوامل محیطی که منجر به ایجاد ترک می‌شود، می‌باشند. هر چند که دارای مقاومت شیمیایی کمتری نسبت به HDPE هستند.
پلی وینیل کلراید (PVC)
به طور کلی PVC یک پلیمر انعطاف ناپذیر و شکننده می‌باشد. اما اضافه کردن برخی از افزودنی‌ها سبب شده است تا محصولات تولید شده از PVC بسیار منعطف باشند. افزودن پلاستیسایزر‌ها سبب می‌شود تا علاوه بر افزایش انعطاف، این محصول در شرایط شیمیایی مختلف و در برابر اشعه UV مقاوم گردد.
نحوه اتصال ژئوممبران‌ها
از آن جا که این محصولات به منظور آب‌بندی به کار می‌روند، چگونگی اتصال آنها به هم، به نحوی که مانع از نشت شود، بسیار حائز اهمیت می‌باشد. مهم‌ترین روش‌های اتصال این ورق‌ها، عبارتند از:
- با استفاده از حلال: لبه‌های دو ورق را به حلالی آغشته کرده و سپس با اعمال فشار، دو ورق به هم متصل می‌شوند.
- با استفاده از چسب: در این روش چسب به وسیله برس بر دو لبه‌ی ورق‌ها قرار گرفته و بدین وسیله اتصال صورت می‌گیرد.
- به روش حرارتی: روش‌های حرارتی متعددی برای اتصال ورق‌های ژئوممبران وجود دارد که در آنها لبه‌های ورق‌ها به نحوی، به روش هوای داغ و یا به روش‌های الکتریکی ذوب شده و بخش‌های ذوب شده توسط غلتک‌هایی پرس شده و به هم متصل می‌شوند.
- به روش مکانیکی: روش‌های اصلی اتصال مکانیکی، به کارگیری نوار‌های چسبنده و یا دوختن به وسیله‌ی دستگاه‌های خاص می‌باشد.
روش‌هایی که در آنها از حلال و چسب استفاده می‌شود بیشتر برای اتصال ورق‌های PVC کاربرد دارند. برای اتصال ورق‌های HDPE و LDPE اغلب از روش حرارتی استفاده می‌شود.
