معرفی و بررسی انواع ژئوتکستایل

توسعه راه سازی و یا تقویت یک بستر نیازمند استفاده از روش های مختلفی می باشد که بعضا برخی از آنها سنتی و برخی دیگر نیز مدرن می باشند. روش های سنتی در این کار همیشه به دلیل داشتن عمر کوتاه و مشکلات فراوان زیرساختی، می تواند مدت بعد از مدت کوتاهی از بین برود، به همین منظور بسیاری از افراد در حوزه صنعت به فکر طراحی مدل جدیدی از ابزارها برای ایجاد یک محصول حرفه ای در این زمینه کرده اند که نتیجه آن ژئوتکستایل شده است.

 

ژئوتکستایل

ژئوتکستایل و انواع آن

انواع ژئوتکستایل در اصل یک نوع از منسوجات صنعتی می باشد که از مواد اولیه مختلفی مانند پلیمر، پلی استر، پلی اتیلن و پلی پروپیلن تولید می شوند. البته روش های گوناگونی امروزه برای تولید این محصولات در بازار وجود دارد که با توجه به جنس و همچنین نوع کاربرد می تواند از نظر مواد اولیه و نوع طراحی بسیار با دیگر انواع ژئوتکستایل های موجود در بازار متفاوت باشد.

مدل های مختلفی از انواع ژئوتکستایل در بازار وجود دارد که به دو گروه بسیار محبوب دسته بندی می شوند و این موارد شامل، ژئوتکستایل نبافته و ژئوتکستایل بافته می شود که هرکدام بسته به شرایط و حوزه های کاری مختلف می توانند مورد استفاده قرار بگیرند.

ژئوتکستایل نبافته و مزیت های آن

در اصل این مدل از انواع ژئوتکستایل بسیار کاربردی و پر استفاده می باشد و از به هم تنیدن الیاف ریز پلیمری تشکیل می شود که روش های مختلفی برای دوخت و همچنین ساخت آن وجود دارد که می توان به سوزن کاری ، روش حرارتی و شیمیایی در تولید آن اشاره کرد.

البته باید این نکته را در نظر داشته باشید که طراحی این محصولات به صورت نمدمالی شده می باشد و کاملا بدون بافت می باشد، یعنی در آن تار و پود ها مشخص نیست. البته همین روش ساخت، باعث می شود تا این منسوجات صنعتی مدول الاستیسته بسیار بالایی نداشته باشند و به همین دلیل انواع ژئوتکستایل نبافته خواص تنش- کرنش مناسبی را برای برخی از کارها همانند مسلح سازی را نمی توانند به خوبی ایفا کنند.

اما در کنار این موضوع این محصول به دلیل در هم تنیدگی بسیار عالی خود می تواند خواصی چون موئینگی، نفوذ ناپذیری در مایعات، جذب آب، تحمل فشار، جذب قیر و از تمام این موارد مهم تر نفوذ پذیری انتخابی را برای شما فراهم می کند که می تواند در کارها و بخش های مختلف صنعتی و راهسازی مورد استفاده قرار بگیرد.

ژئوتکستایل

مزیت ها و کاربردهای ژئوتکستایل نبافته

  •     جلوگیری از اختلاط خاک های یک بستر و همچنین تقویت و ایجاد مقاومت در بستر خاکریزهای راه آهن
  •     جلوگیری از ایجاد مشکل و بالاست در خاک ریزهای مختلف و جلوگیری از آلوده شدن بالاست توسط خاک
  •     مانع نفوذ آب و از طریق ایجاد یک غشاء آب بندی شده قیر اندود
  •     جلوگیری از شست و شوی بستر خاک ها و همچنین جدا سازی لایه های خاک
  •     محافظت از سطح هایی که آسیب پذیری آن به واسطه آب بسیار آسان است و ایزولاسیون استخرها و حوضچه ها

ویژگی های ژئوتکستایل نبافته در یک نگاه کلی

ژئوتکستایل نبافته در اصل ویژگی های نفوذپذیری مناسبی دارد، اما مشکلی که دارد بیشتر در مقابل UV خورشید دوام چندانی ندارد و زود حالت خود را از دست می دهد، از طرفی نیز ویژگی بسیار مثبت آن داشتن یک حد مناسب از خاصیت گرماژ پایین(وزن واحد سطح) می باشد، که باعث کاهش هزینه های پیاده سازی می شود. همچنین این محصول خاصیت قوی جذب آب، عدم عبور ذرات خاک، نفوذ ناپذیری در مقابل سیالات، دوام و توانایی مقابله با ضربات تنها برخی از موارد کاربردی هستند که این محصول همراه خود دارد.

 

ژئوتکستایل

ژئوتکستایل بافته 

این مدل دقیقا برعکس انواع ژئوتکستایل نبافته می باشد و از طریق ایجاد حالت تار و پود های درهم تنیده به وجود می آید. این محصول دارای ساختاری کاملا پارچه گانه می باشد. البته این ویژگی این امکان را به وجود می آورند که با افزایش میزان تار و پود ها بتوانید به میزان مقاومت آن بی افزاید و قدرت آن در مقابل خوردگی را افزایش دهید و خواص تنش، کرنش بسیار مطلوبی را برای مسلح سازی خاک ایجاد کنید.

این ویژگی ها و همچنین ویژگی هایی چون جداسازی لایه ها خاک و در برخی از مدل ها ویژگی هایی چون مقاومت کششی بالا  و جلوگیری از عدم عبور ذرات مختلف خاک، سبب شده است تا از این محصول بیشتر برای ایجاد قابلیت کنترل فرسایش در بخش های مختلف استفاده شود.

ویژگی ها و کاربرد های انواع ژئوتکستایل بافته

  •     ایجاد خواص تنش و الاستیسیته
  •     ایجاد مقاومت های کششی محوری(تک محوری و دو محوری) Uniaxial – Biaxial
  •     جلوگیری از عدم عبور ذرات ریزدانه و مختلف و جلوگیری از پارگی
  •     میزان مقاومت بالای آن در مقابل UV

استفاده از ژئوتکستایل بافته به شما این امکان را می دهد تا بتوانید با ایجاد یک مقاومت کششی مناسب، مانع از فرسایش خاک شوید و همین امر سبب می شود، شما بتوانید بدون مشکل در محل هایی که زیرساخت مناسبی ندارد و یا احتمال فرسایش خاک وجود دارد، بتوانید لایه های خاک را به واسطه آن تثبیت کنید.

 

ژئوتکستایل

ژئوکامپوزیت

با ایجاد کردن یک ساختار خاص درون انواع ژئوتکستایل نبافته به واسطه تنیدن رشته هایی از جنس پلیمر می توان به محصولی به نام ژئوکامپوزیت رسید. این محصول علاوه بر داشتن خواص ژئوتکستایل نبافته برخی از خواص ژئوتکستایل بافته شده را نیز همراه خود دارد، زیرا این محصول دارای تار و پود کششی یک محوره نیز می باشد.

این محصول از نظر کشش و مقاومت نیز نسبت به دو محصول دیگر بسیار قوی تر و مقاوم تر است و از این محصول بیشتر برای مقاوم سازی خاکریزهای راه آهن و تقویت روکش های آسفالت استفاده می شود که می تواند مانع از فرسایش خاک و یا نشست خاک در یک بستر مخصوص شود.

خاصیت ضربه پذیری و همچنین توانایی جداسازی انواع ژئوتکستایل نبافته برخی از ویژگی های این محصول می باشد که می تواند در بخش های صنعتی مختلفی مورد استفاده قرار بگیرد و به عنوان یک جداساز و یا یک محافظ خاک به خوبی عمل کند و علاوه بر بخش های صنعتی در بخش های راه سازی نیز بسیار کاربردی باشد.

 

ژئوسنتتیک

ژئوسنتتیک ها موادی هستند که ساخته ی انسان اند و برای افزایش کیفیت خاک مورد استفاده قرار می گیرند. این کلمه از Geo به معنای زمین یا خاک به علاوه ی synthetic به معنای ساخته ی انسان مشتق شده است. ژئوسنتتیک ها به طور ویژه ای از پلیمرهایی با پایه ی پتروشیمیایی ساخته شده اند که از نظر زیست شناسی بی جان هستند و از فعالیت های باکتریایی و اسفنجی تجزیه نمی شوند.

در حالیکه بیشتر آنها لزوما از نظر شیمیایی فاقد هر گونه واکنش می باشند، ممکن است بعضی از آنها بوسیله ی مواد پتروشیمیایی آسیب ببینند و بعضی از آنها دارای میزانی از حساسیت به امواج فرابنفش باشند.

مواد ژئوسینتتیک بر روی خاک یا درون خاک قرار می گیرند  تا یکی از چهار مورد زیر را انجام دهند ( بعضی از آنها بیش از یک مورد از موارد زیر را به طور همزمان انجام می دهند):

  • جداسازی، محبوس کردن، توزیع بارها 

بهبود تراز نهایی خاک های گوناگونی مانند خاک جاده، کوچه و باریک راه ها

بهبود مکان های دارای شیب مانند سیل گیرها، دامنه ی تپه ها و نقطه ی ورودی رودها

دیواره های خاک، زمینهای مجاور پل ها، آبراهه های سرپوشیده یا پل ها و خاک ها

  • جلوگیری از حرکت خاک (لوله کشی) در حالی که به آب اجازه ی حرکت درون مواد را می دهد

مانند سیستم های زهکشی و خاکریز کردن پیرامون سازه های آبگیر

  • کنترل فشار آب

 راه اندازی جریان زهکشی در سطح صافی از مواد مانند دیوارهای فونداسیون تا به آب  این امکان را بدهد که در محیط زهکشی حرکت کند.

تعداد زیادی از مواد گوناگون ژئوسینتتیک که بسیاری از آنها دارای نام های مشابه ای می باشند، همچنین دارای نام های تجاری یکسانی می باشند، که شناسایی آنها بدون یادگیری طبقه بندی اساسی تا حدودی گیج کننده می باشد. برای این انواع که به طور ویژه ای در کشاورزی استفاده می شوند، طبقه بندی زیر وجود دارد:

  • ژئوتکستایل ها که برای زهکشی، جداسازی، و تقویت به کار می روند که در دو شکل موجود می باشند:
  1. بافته شده ها پارچه مانند هایی با فیبرهای بافته شده ی قائم که به یکدیگر چسبیده اند.
  2. بافته نشده ها موادی با فیبرهایی که به طور تصادفی انتخاب شده اند.
  • ژئوگریدها مواد مشبکی هستند که برای تثبیت و تقویت به کار می روند.
  • ژئوسل ها موادی هستند که دارای حفره در یک رشته می باشند و برای تثبیت به کار می روند.
  • ژئوممبران ها لایه هایی با نفوذپذیری پایین یا موادی با جریان محدود شده می باشند.
  • کنترل فرسایش مواد  قابل تجزیه و غیر قابل تجزیه از باکتری ها

ژئوتکستایل ها

ژئوتکستایل ها به عنوان هر گونه تکستایل قابل نفوذی می باشند که در فونداسیون خاک، صخره، زمین و یا  سایر مواد ژئوتکنیکال مرتبط مهندسی به شمار می روند و به عنوان یک بخش اصلی از پروژه ها، ساختار ها و سیستم هایی که ساخته ی دست انسان اند حساب می شوند. آنها به طور ویژه ای برای اهداف کشاورزی در مواد ژئوسینتتیک استفاده می شوند.

همچنین مواد پارچه ای یا پارچه مانندی هستند که بر اساس روش استفاده شده برای جاگذاری فیبرها یا الیاف در این پارچه طبقه بندی می شوند. ژئوتکستایل ها به طور ویژه ای در رول هایی با عرض تقریبی 5.6 متر و طول 50 تا 150 متر وجود دارند.

بافته شده: این محصولات پارچه مانند بوسیله ی بافت داخلی یکدست و منظمی از فیبرها و الیاف ها و در دو روش ساخته شده اند  که در نمودار 1 نشان داده شده اند. این محصولات دارای الگوی ساختاری شفاف و منظمی هستند و دارای منافظ قابل تشخیص و قابل اندازه گیری می باشند. ژئوتکستایل های بافته شده به طور ویژه ای برای جداسازی، تقویت، توزیع بار پالایش و زهکشی خاک مورد استفاده قرار می گیرند. و می توانند دارای مقاومت در برابر فشار و فشار کششی نسبتا پایین یا کشسانی محدود تحت بارگیری  باشند( به طور نمونه تا میزان 15 درصد).

نمودار 1- یک نمونه ژئوتکستایل بافته شده

شکل1- یک نمونه ژئوتکستایل بافته شده

بافته نشده: این پارچه ها بوسیله ی یک جاگذاری تصادفی از فیبرها در یک حصیر و اتصال به وسیله ی پیوند حرارتی، پیوند با رزین یا پانچ سوزنی ساخته می شوند که در نمودار 2 نشان داده شده است. این محصولات دارای هیچگونه الگوی فیبر شفافی نیست. ژئوتکستایل های بافته نشده به طور ویژه ای برای جداسازی، تثبیت، توزیع بار و زهکشی خاک مورد استفاده قرار می گیرند اما برای تقویت خاک و بقا دیوارها مورد استفاده قرار نمی گیرند. آنها دارای فشار و نیروی کشسانی بالا و قابل توجهی تحت شرایط بارگیری می باشند.

نمودار 2- یک نوع ژئوتکستایل بافته نشده

شکل2- یک نوع ژئوتکستایل بافته نشده

نمودار 3- ویژگی های اصلی ژئوتکستایل ها

شکل3- ویژگی های اصلی ژئوتکستایل ها

ژئوگریدها

همان طور که در نمودار 4 آمده است، ژئوگریدها موادی با دریچه های سوراخ سوراخ یا شبکه ای هستند که به طور جداناپذیری به پلیمرها متصل شده اند. که از ابتدا برای تقویت خاک مورد استفاده قرار گرفته اند. استحکام آنها می تواند بیش از ژئوتکستایل های معمولی باشد. ژئوگریدها دارای فشار و کشسانی کمی تا حدود 2 تا 5 درصد تحت شرایط بارگیری می باشند. در هر جا که امکان پذیر باشد، می توان از آنها در موقعیت های کشاورزی استفاده کرد.

در یک پروژه ی خلاصه شده در برگه ی گزارش 590.302-2، تحت عنوان” دسترسی پیشرفته ی دام به آبی که از ژئوسینتتیک ها و شن استفاده می کند” از یک محصول ژئوگرید برای دستیابی دام به دریاچه استفاده کرد. از آنجایی که بر اساس برگه ی گزارش644.000-2 ثابت شده است که یک ژئوتکستایل با هزینه ی پایین تر، یک ماده ی جایگزین مناسب برای ژئوگرید در چنین موقعیتی است، به یاد داشته باشید که این پروژه با کاربردهای بسیار زیادی در نظر گرفته خواهد شد، مانند استفاده از ژئوسینتتیک در ساخت جاده ها، راه باریکه ها و ورودی رودها.

نمودار 4 - یک نمونه ژئوگرید

شکل4 – یک نمونه ژئوگرید

ژئوسل ها

همان طوری که در نمودار 5 نشان داده شده است، در حالی که ژئوتکستایل ها و ژئوگریدها مواد صافی هستند، ژئوسل ها یا ژئووب ها دارای عمق می باشند. آنها به طور ویژه ای از ورقه های پلی اتیلن ساخته شده اند و هنگام باز شدن برای استفاده به صورت تا شده می باشند. در سراشیبی ها با زیرساخت ملایم و کنترل فرسایش در کانال ها مورد استفاده قرار می گیرند. و حتی ممکن است در بالاترین سطح از یک ژئوتکستایل یا ژئوگرید مورد استفاده قرار بگیرند.

در حالیکه در دسته های به هم فشرده روی هم قرار می گیرند، به طور ویژه ای در زمان پهن کردن  ناحیه ای با عرض 2.5 متری و طول 6 تا 12 متر را پوشش می دهند. با توجه به Factsheet 644.000-2، از ژئوسینتتیک در ساخت جاده، راه باریکه، و ورودی رودخانه استفاده می شود.

نمودار 5- یک نمونه ژئوسل

شکل5- یک نمونه ژئوسل

ژئوممبران ها

در حالیکه ژئوتکستایل ها، ژئوگریدها و ژئوسل ها، معمولا نفوذپذیرند تا این امکان را برای آب فراهم کنند که درون آنها پالایش شوند، ژئوممبران ها ورقه های پلیمری استفاده شده برای کنترل حرکت جریان می باشند.

این مواد، دارای نفوذپذیری کمی می باشند و در حوضچه ها، گودال ها و غیره مورد استفاده قرار می گیرند تا leachate را کنترل کنند.

کنترل فرسایش

مواد ژئوسینتتیک زیادی مانند تیوپ ها، حصیر ها و غیره برای کنترل فرسایش به کار می روند. برخلاف سایر ژئوسینتتیک ها، این مواد ممکن است قابل تجزیه باشند مانند  پوشال و پوشش حصیری

تبصره: این factsheet با ژئوسینتتیک ها ( موادی که باید در خاک مورد استفاده قرار بگیرند) سر و کار دارد، بسیاری دیگر شامل سینتتیک مشبک یا محصولات گرید است که برای استفاده غیر از خاک در دسترس اند مانند حصار های پلاستیکی مشبک، پارچه های سایه دار و تورسازی و … .