ژئوممبران چیست؟
ژئوممبران یک نوع ورق ضد نفوذ است. این ورق از مواد پلیمری تولید شده است. این ورق‌ها برای جلوگیری از نفوذ آب و سایر مایعات به کار می‌روند. ژئوممبرین یا ژئوممبران به صورت ورقه‌های نازک و انعطاف پذیر تولید می‌شود. این ورق در پروژه‌های مختلف مهندسی مانند حفاظت از مخازن آب، کانال‌های آبیاری و احداث استخر کاربرد دارد. ورق‌های ژئوممبران بر اساس کاربردهای مختلف در ضخامت‌های متفاوتی تولید می‌شوند. ورق‌های با ضخامت 1.5 میلی‌متر بیشترین کاربرد را دارند و برای عایق کاری مخازن آب و کانال‌های آبیاری مناسب هستند.
پلیمرهای به کار رفته در ژئوممبرین
ورق‌های ژئوممبرین به دو دسته کلی پلی اتیلنی و پی وی سی تقسیم می‌شوند. ساختار ورق ژئوممبران پلی اتیلن متشکل از ۹۷% پلی اتیلن، ۲.۵% کربن و ۰.۵% آنتی اکسیدان است. این نوع ورق‌ها را می‌توان در دسته بندی‌های مختلف بر اساس چگالی و خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آنها قرار داد. ژئوممبران پلی اتیلن سنگین (HDPE) برای عایق کاری مخازن ذخیره سازی و سازه‌های زیر زمینی، کاربرد فراوانی دارد. این نوع ورق ژئوممبران مقاومت بالایی در برابر رطوبت و اشعه خورشید دارد. در ادامه به انواع ژئوممبرین اشاره می‌کنیم:
ژئوممبران پلی اتیلن سبک LLDPE
ژئوممبران پلی اتیلن سبک مانند سایر ژئوممبرین‌ها، دارای مزایای فراوانی است. این نوع ژئوممبرین نسبت به مدل سنگین از انعطاف پذیری بیشتری برخوردار است. به همین علت نصب آنها بسیار آسان‌تر است. این ورق‌ها در برابر اشعه UV و مواد شیمیایی مقاومت و ماندگاری بالایی دارند. این نوع ژئوممبران در بسیاری از پروژه‌های مهندسی و ساختمانی کاربرد دارد. به طور مثال در سد سازی برای جلوگیری از نفوذ آب از سد و کنترل سطح آب به کار می‌رود.
ژئوممبران پی وی سی
ژئوممبران پی وی سی یکی از انواع محصولات ژئوسنتتیک است که از پلی وینیل کلراید تولید شده است. این متریال نیز همانند پلی اتیلن از انعطاف پذیری و مقاومت بالا در برابر ضربه و پوسیدگی برخوردار است. در صنعت معدن استفاده از ژئوممبرین PVC بسیار رایج است. در ساختار این ورق‌ها ۴۰ درصد پلاستیسایزر وجود دارد. پلاستیسایزر موجب خاصیت ارتجاعی و انعطاف پذیری بالای آنها می‌شود.
ژئوممبران پلی پروپیلن تقویت شده (RPP)
ژئوممبران پلی پروپیلن تقویت شده (RPP) دارای مزایایی همچون انعطاف پذیری، مقاوم در برابر خوردگی و سایر عوامل خارجی است. این ورق از متریال‌هایی همچون پلی پروپیلن و الیاف تولید شده است. استفاده از آسترهای نایلونی در ساختار ژئوممبرین RPP، دوام آنها را افزایش می‌دهد. با توجه به مقاومت و دوام بالا، برای مهار زباله‌ها در صنایع مختلف به کار می‌رود.
تفاوت ژئوممبران EPDM با ECB
ژئوممبران EPDM از سه متریال اتیلن، پروپیلن و داین مونومر تشکیل شده است. EPDM به دلیل ساختار مولکولی خود، مقاومت بسیار خوبی در برابر نفوذ آب دارد. این ماده به علت مقاومت در برابر حرارت به عنوان یکی از عایق‌های حرارتی محسوب می‌شود. این نوع ورق‌ها در برابر تابش مستقیم نور خورشید مقاومت بالایی دارند. به همین علت برای عایق کاری برخی سیستم‌ها همچون چیلر و برج خنک کننده به کار می‌رود. این نوع ورق در طراحی فضای سبز نیز کاربرد دارد. در واقع برای جلوگیری از رشد علف‌های هرز و حفظ رطوبت خاک مفید است.
ژئوممبران ECB نوعی از ژئوممبران است که از ترکیب پلیمری اتیلن و بوتیل کربنات تولید می‌شود. این ورق‌ها به وسیله فرآیند اکستروژن دو مرحله‌ای تولید می‌شوند. این ورق‌ها همانند سایر ژئوممبرین‌ها انعطاف پذیر هستند و به راحتی بر روی سطوح مختلف قرار می‌گیرد. آنها در برابر تغییر شکل‌های ناشی از حرکت خاک یا سازه‌ها مقاوم هستند. عایق ECB در برابر فشارها و نیروهای وارده مقاوم است و دچار پوسیدگی و سایش نمی‌شود.
مقایسه ژئوممبران پلی اتیلن سنگین و سبک
ژئوممبران HDPE و LLDPE دو نوع متداول از ژئوممبران‌های پلیمری هستند. این ورق‌ها در پروژه‌های مختلف مهندسی و ساختمانی استفاده می‌شوند. HDPE دارای ساختار مولکولی خطی و شاخه‌های کوتاه و منظم است که استحکام و دوام بیشتری دارد. ژئوممبرین HDPE دارای چگالی بالاتری است. به همین دلیل مقاومت بیشتری در برابر خوردگی و اشعه UV دارد. در نهایت برای پروژه‌های سد سازی گزینه مناسبی است. LLDPE دارای ساختار شاخه دار و نا منظم است که انعطاف پذیری بیشتری نسبت به پلی اتیلن سنگین دارد.
موارد استفاده از ورق‌های ژئوممبران
ژئوممبران‌ها مواد مصنوعی هستند که در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. این ورق‌ها در ساخت استخرهای مختلف کاربرد فراوانی دارند. استخرهای کشاورزی نقش مهمی در مدیریت منابع آبی و تأمین آب مورد نیاز برای کشاورزی دارند. این استخرها به ویژه در مناطقی که با کمبود آب یا خشکسالی مواجه هستند، اهمیت بیشتری پیدا می‌کنند. این استخرها به شیوه‌های مختلف و با متریال‌های متفاوتی تولید می‌شوند. امروزه استخرها پس از حفاری، با ورق‌های پلیمری همچون ژئوممبرین تولید می‌شوند. نسبت به روش‌های سنتی مانند بتن و سیمان، هزینه اجرای استخر ژئوممبران به مراتب پایین‌تر است. سایر کاربردهای ژئوممبران عبارتند از:
- سد سازی
ژئوممبرین در مقایسه با بتن عملکرد بهتری دارد. به همین علت استفاده از آن در سازه‌های هیدرولیکی رو به افزایش است. این متریال به حفظ منابع آبی کمک می‌کند. همچنین با کاهش نیاز به تعمیرات و نگهداری، هزینه‌های جانبی را نیز کاهش می‌دهد.
- حفاظت از خاک و آب
ژئوممبران‌ها از مواد پلیمری با دوام تولید شده‌اند که در محافظت از خاک و آب نقش بسیار مهمی دارند. این مواد به عنوان یک لایه محافظ عمل می‌کنند. در واقع می‌توانند از نفوذ آب و مواد آلوده به خاک و آب‌های زیرزمینی جلوگیری کنند. به این ترتیب به حفظ محیط زیست کمک می‌کنند.
- سیستم‌های تصفیه فاضلاب
ژئوممبرین در سیستم‌های تصفیه فاضلاب، ذرات جامد، مواد آلوده و حتی برخی میکروارگانیسم‌ها را از آب جدا می‌کند. در پروژه‌های تصفیه فاضلاب، این ورق‌ها با سایر مواد ژئوسنتتیک همچون ژئوتکستایل ترکیب می‌شوند. سپس می‌توانند جریان سیال را تنظیم کنند.
صنایع نفت و گاز
این ورق‌ها در صنایع نفت و گاز برای عایق کاری مخزن استیل و سایر مخازن ذخیره سازی استفاده می‌شوند. با عایق کاری مخازن، احتمال نشت مواد به محیط زیست بسیار کم است. برای محافظت از خطوط لوله‌ها همچون لوله کاروگیت در برابر عوامل خارجی می‌توان از این عایق‌ها استفاده کرد.
مزایای ورق ژئوممبرین
عایق‌ها محصولاتی هستند که برای جلوگیری از انتقال حرارت، صوت و رطوبت به کار می‌روند. انواع مختلفی از عایق‌ها وجود دارند که بر اساس کاربرد و نوع مواد دسته بندی می‌شوند. پشم شیشه یکی از قدیمی‌ترین عایق‌های حرارتی است که از الیاف شیشه تولید شده است. این عایق برای جلوگیری از انتقال حرارت استفاده می‌شود. در سال‌های اخیر ژئوممبران، عایق الاستومری و ژئوتکستایل برای عایق کاری و جلوگیری از انتقال حرارت به کار می‌روند. عایق‌های سنتی در مقایسه با عایق‌های جدید، کارایی کمتری در جلوگیری از انتقال حرارت دارند.
همچنین با گذشت زمان به سرعت فرسوده می‌شوند و نیاز به تعویض دارند. برخی از عایق‌های قدیمی مانند پشم شیشه اگر الیاف آنها در هوا پخش شود، باعث مشکلات تنفسی می‌شوند. عایق‌های قدیمی در برابر آتش مقاومت کمتری دارند و خطر آتش سوزی را افزایش می‌دهند. با پیشرفت تکنولوژی، عایق‌های جدیدتری با کارایی بالاتر و معایب کمتر تولید شده‌اند. این عایق‌ها جایگزین مناسبی برای عایق‌های قدیمی هستند. آنها از مواد پلیمری تولید شده‌اند که علاوه بر کارایی بالا، ایمنی و دوام بیشتری دارند. در ادامه به مزایای ژئوممبرین اشاره می‌کنیم:
- کاهش هزینه‌های نگهداری و تعمیرات
این ورق‌ها یک راه حل مقرون به صرفه برای محافظت از سازه‌ها هستند. با وجود آنها هزینه‌های نگهداری و تعمیرات در طولانی مدت کاهش می‌یابد.
- مقاوم در برابر آب و رطوبت
یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های ورق‌های ژئوممبرین، مقاومت بالا در برابر نفوذ آب و رطوبت است. این خاصیت، آنها را به یک انتخاب عالی برای محافظت از سازه‌های مختلف در برابر شرایط مرطوب تبدیل می‌کند.
- نصب آسان
یکی از مزایای مهم این ورق‌ها سهولت در نصب و اجرا است. این امر موجب کاهش زمان اجرا و هزینه‌های مربوط به پروژه می‌شود. معمولاً این ورق‌ها به صورت رول‌های بزرگ عرضه می‌شوند که می‌توان آنها را به راحتی به محل پروژه حمل کرد.
تفاوت ژئوممبرین با ژئوتکستایل
واژه ژئوسنتتیک از دو بخش تشکیل شده است. ژئو به معنای زمین و سنتتیک به معنای مصنوعی یا تولید شده از مواد مصنوعی است. این اصطلاح به محصولاتی اشاره دارد که برای بهبود و توسعه زیر ساخت‌ها استفاده می‌شوند. ژئوسنتتیک‌ها در انواع مختلفی تولید می‌شوند و هر کدام برای کاربردهای خاصی طراحی شده‌اند. اما به طور کلی برای اهداف مشابه همچون بهبود عملکرد و دوام سازه‌ها به کار می‌روند.
ژئوتکستایل منسوجاتی نفوذ پذیر هستند که در پروژه‌های مهندسی عمران و ساخت و ساز استفاده می‌شوند. هدف استفاده از این محصولات بهبود پایداری خاک، کنترل فرسایش و فیلتراسیون است. این محصولات ژئوسنتتیکی از الیاف مصنوعی تولید شده‌اند. این پارچه‌ها در مدل‌های مختلفی مانند نبافته و بافتنی موجود هستند. این محصولات دارای استحکام و انعطاف پذیری بالایی هستند. ورق‌های ژئوممبران نسبتاً نازک و انعطاف پذیر هستند. همانطور که اشاره کردیم، از مواد مصنوعی مانند پلی اتیلن و پی وی سی تولید شده است. در حالی که ژئوتکتسایل از پلی استر یا پلی پروپیلن تولید می‌شوند.
آزمایش و تست‌های ورق ژئوممبرین
در فرآیند تولید ژئوممبران به مواد پلیمری افزودنی‌هایی مثل پیگمنت‌ها و آنتی اکسیدان‌ها اضافه می‌شود. مواد اولیه و افزودنی‌ها در اکسترودرها مخلوط و ذوب می‌شوند. سپس ماده مورد نظر از یک قالب مسطح عبور داده می‌شود. در نهایت به یک ورقه صاف و نازک تبدیل می‌شود. پس از اتمام فرآیند تولید، آزمایش و بازرسی ژئوممبرین اقدامات حیاتی برای اطمینان از کیفیت این محصولات است.
یکی از این آزمایشات تست ضخامت است. این تست برای اندازه گیری ضخامت ورق‌های ژئوممبرین و اطمینان از تطابق آنها با مشخصات فنی مورد نیاز انجام می‌شود. ضخامت یکی از مهم‌ترین پارامترها برای تعیین مقاومت مکانیکی و نفوذ ناپذیری ژئوممبران است. یکی دیگر از آزمون‌ها، تست نفوذ پذیری است. این تست برای اندازه گیری میزان نفوذ پذیری مواد مختلف از طریق ژئوممبرین انجام می‌شود. میزان نفوذ پذیری آنها باید کم باشد تا مواد و ذرات مختلف از آنها عبور نکند. سایر آزمون‌ها عبارتند از:
- تست مقاومت شیمیایی
این آزمون برای ارزیابی مقاومت ژئوممبرین در برابر تأثیر مواد شیمیایی مختلف استفاده می‌شود. مقاومت شیمیایی بالا به این معنا است که در برابر مواد شیمیایی مقاومت بالایی دارند.
- تست مقاومت مکانیکی
این تست برای ارزیابی مقاومت ژئوممبرین در برابر فشار، کشش و سایش انجام می‌شود. مقاومت مکانیکی بالا نشان دهنده توانایی ژئوممبران در تحمل شرایط سخت محیطی است.
ماندگاری ورق ژئوممبرین چقدر است؟
طول عمر ژئوممبران به عوامل مختلفی بستگی دارد. به طور کلی این محصولات دوام بسیار بالایی دارند. ژئوممبرین می‌تواند دماهای بسیار بالا و پایین را تحمل کند. بنابراین آنها برای شرایط آب و هوایی مختلف مناسب هستند. این ورق‌ها در برابر نور آفتاب، یخ زدگی و سایر عوامل محیطی مقاوم هستند. ورق‌های ژئوممبران به گونه‌ای طراحی شده‌اند که در برابر فشار آب زیاد نیز مقاومت هستند. در نتیجه از نفوذ آب به داخل سازه جلوگیری می‌نمایند.
اگر این ورق‌ها از مواد اولیه با کیفیت و طبق استانداردها تولید شوند، از طول عمر بالایی برخوردار هستند. اشعه ماوراء بنفش (UV) به مرور زمان به ساختار این ورق‌ها آسیب می‌رساند. برخی مواد شیمیایی می‌توانند باعث تجزیه یا تغییر ساختار ژئوممبرین شوند. برای افزایش طول عمر ورق‌های ژئوممبران باید برخی نکات را رعایت کنید. هنگام حمل و نقل ورق‌ها نباید دچار خراش یا پارگی شوند. سایر نکات عبارتند از:
- ورق‌ها باید در مکانی خشک و دور از اجسام تیز نگهداری شوند.
- پیش از جوشکاری، سطح ورق‌ها باید از هر گونه گرد و خاک و آلودگی پاک و تمیز شوند.
- بازرسی‌های دوره‌ای برای بررسی وضعیت ورق‌ها و شناسایی هرگونه آسیب ضروری است.
روش اجرای ژئوممبران
ژئوممبران‌ها نوعی از مصالح ژئوسنتتیک هستند. روش اجرا و نصب این ورق‌ها باید با دقت فراوان و توسط افراد مجرب انجام شوند؛ زیرا کیفیت نصب مستقیماً بر عملکرد و طول عمر ژئوممبرین تأثیر می‌گذارد. اجرای نادرست می‌تواند منجر به تخریب زود هنگام و افزایش هزینه‌های تعمیر و نگهداری شود. بنابراین رعایت دقیق دستورالعمل‌ها و قوانین برای نصب صحیح این ورق‌ها ضروری است. فرآیند نصب این ورق‌ها شامل مراحل مختلف زیر است:
- آماده سازی سطح زمین
آماده سازی زمین برای نصب ژئوممبران یک مرحله حیاتی است که باید با دقت انجام شود. این مرحله شامل فشرده سازی خاک و یکنواخت بودن سطح است. برای آماده سازی سطح زمین باید خاک به خوبی فشرده شود. هر گونه سنگ، ریشه گیاهان و اجسام تیز باید از سطح زمین حذف شوند. سطح باید کاملاً صاف و بدون ناهمواری باشد.
- ترانشه
هدف از ترانشه، ایجاد یک شیار مناسب برای قرار دادن ژئوممبران در امتداد شیب‌ها و دیواره‌های استخر است. ابعاد ترانشه باید متناسب با نوع پروژه و شرایط محلی باشد.
- پهن کردن ورق بر روی زمین
قبل از پهن کردن ورق باید شرایط جوی را بررسی کرد. باد شدید و باران می‌تواند به ورق آسیب برساند یا موجب دشواری فرآیند نصب شود. ورق‌ها باید در جهت وزش باد بر روی زمین قرار بگیرند. در این صورت از ورود هوا به زیر ورق جلوگیری می‌شود. ورق باید بر روی زمین به صورت صاف و یکنواخت پهن شود. در صورت لزوم می‌توان از وزنه‌های مخصوص برای جلوگیری از حرکت ورق در طول نصب استفاده کرد. در طول فرآیند نصب و اجرا باید از راه رفتن روی ژئوممبران خودداری کرد.
- اتصال لایه‌ها و ورق‌ها
پس از پهن کردن ژئوممبران باید در اسرع وقت به اتصال ورق‌ها اقدام کرد تا از نفوذ هوا و آب جلوگیری شود.
خرید ورق ژئوممبران
ژئوممبران به دلیل خواص منحصر به فرد برای عایق بندی و ایزولاسیون در بسیاری از پروژه‌ها استفاده می‌شود. این ورق‌های پلیمری برای جلوگیری از نفوذ مایعات و رطوبت به خاک یا سایر سازه‌ها بسیار مفیدند. نصب ژئوممبرین نیاز به زیر سازی و فرآیندهای دشواری ندارد. برای نصب این ورق‌ها به تجهیزات بسیاری کمی نیاز است. آنها باید بر روی خاک نرم و فشرده قرار گیرند. به همین علت آنها گزینه‌ای اقتصادی و عالی برای بسیاری از پروژه‌های عمرانی و مهندسی هستند. برای خرید ورق ژئوممبران باید به نکات ذیل توجه کنید:
- نوع متریال
همانطور که اشاره کردیم این ورق‌ها بر اساس نوع متریال در انواع مختلف هستند. ورق‌های ژئوممبران HDPE و PVC هر دو انواع محبوبی از مصالح ژئوسنتتیک هستند. ورق ژئوممبرین پلی اتیلن در برابر بسیاری از مواد شیمیایی مقاوم است. همچنین از مقاومت بالایی در برابر ضربه برخوردار است که برای محیط‌های زیر خاک و سنگ ایده آل است. مدل پی وی سی دارای انعطاف پذیری خوبی است. این نوع ورق‌ها برای استفاده در پروژه‌هایی همچون احداث سدها و استخرها مناسبند.
- ضخامت و اندازه
ضخامت و اندازه ورق‌های ژئوممبران به نوع پروژه و نیاز شما بستگی دارد. برای مواد شیمیایی به ورق‌های ضخیم‌تر نیاز است. همچنین در محیط‌هایی که فشار بیشتری بر ورق وارد می‌شود، باید ضخامت ورق زیاد باشد. در صورت وجود دمای بالا یا تابش شدید UV، ورق‌های ضخیم‌تر ماندگاری بیشتری دارند.
- ماندگاری و کیفیت
انتخاب ژئوممبرین با کیفیت و ماندگاری بالا اهمیت زیادی دارد. استفاده از مواد پلیمری با کیفیت بالا در تولید ژئوممبرین به افزایش ماندگاری آن کمک می‌کند.
- استانداردها و مجوزها
این ورق‌ها باید طبق استانداردهای بین المللی مانند ASTM یا ISO تولید شوند. ژئوممبرین‌های غیر استاندارد از دوام و ماندگاری کمی برخوردار هستند. همچنین در برابر عوامل محیطی مانند نور آفتاب و رطوبت مقاومت کمتری دارند.
فاکتورهای تاثیر گذار در قیمت ژئوممبران
در تعیین قیمت ژئوممبران فاکتورهایی همچون نوع متریال تاثیر گذار است. به طور کلی ژئوممبرین پی وسی قیمت بالاتری نسبت به مدل پلی اتیلن دارد؛ زیرا انعطاف پذیری بالایی دارد. ژئوممبران پلی اتیلن سبک به علت مزایایی همچون وزن سبک و نصب آسان قیمت بیشتری از مدل HDPE دارد. افزایش ضخامت ژئوممبران نیز به طور مستقیم بر قیمت نهایی آنها تأثیر می‌گذارد. سایر عوامل عبارتند از:
- کیفیت
- استاندارد و مجوزها
- فرآیند تولید
- عرض و اندازه ژئوممبران
