ژئوممبران – ورق استخر

ژئوممبران مهمترین محصول در خانواده محصولات ژئوسنتتیک؛ یک پوشش مصنوعی نفوذناپذیر از مواد پلیمری است که در ایزولاسیون استخرهای کشاورزی، عایق بندی، زهکشی، محافظت از خاک و سطوح یا مواد دیگر در برابر نشت آب و مواد شیمیایی استفاده می‌شود.

ژئوممبران ورقی از جنس پلیمر است که مستقیما بر روی بستر خاکی قرار میگیرد و مانع از عبور یا نشت آب به درون بستر خاکی می‌شود و به دلیل ویژگیهای نفوذناپذیری بالا، عمر طولانی، انعطاف پذیری و وزن سبک در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرند. این ورق‌های نفوذناپذیر امروزه بهترین جایگزین برای روشهای قدیمی ایزولاسیون شناخته می‌شود.

ژئوممبران چیست؟

ژئوممبران یک ورق نازک، انعطاف پذیر و نفوذ ناپذیر از مواد پلیمری مانند پلی اتیلن، پلی پروپیلن یا پلی وینیل کلراید است که می‌تواند برای جلوگیری از نشت آب، فاضلاب، مواد شیمیایی یا سایر مواد استفاده شود.

در واقع این ورق‌های عایق، پوششهای مصنوعی یا موانعی هستند که برای کنترل نشت سیال در پروژه‌ها، ساختارها یا سیستمهای دست ساز استفاده می‌شوند. ورق‌های ژئوممبران در ایران معمولا دارای عرض 2 تا 7.5 متر، ضخامت 0.75 تا 3 میلیمتر و طول 20 تا 100 متر هستند.

ژئوممبران غیرقابل نفوذ بوده و از ورقه‌های پیوسته نازک پلیمری تشکیل شده است و از نشت آلاینده‌های مضر یا مواد شیمیایی خطرناک به محیطهای اطراف جلوگیری نموده و برای عایق بندی استخرهای خاکی جهت نگهداری آب آشامیدنی و ذخیره آب آبیاری، کنترل حرکت سیال، ایجاد مهار در پروژه‌های مربوط به معدن، ساخت لاگون در تصفیه فاضلاب و ایجاد تونل و کانال عایق استفاده می‌شود.

ژئوممبران‌ها در کاربردهای زیست محیطی، هیدرولیک، حمل و نقل و نفت و گاز و همچنین در صنعت زباله مورد استفاده قرار می‌گیرند. رایج‌ترین نوع آنها ژئوممبران پلی اتیلن و پی وی سی هستند و اندازه آنها کاملاً قابل تنظیم. بنابراین می‌توانند به اندازه یک استخر ماهی در حیاط خلوت یا در صورت لزوم به بزرگی یک زمین فوتبال باشند. هنگامی که به ژئوممبران‌های بزرگتر نیاز است، برای استحکام و دوام، آنها را به صورت حرارتی یا شیمیایی در درزها با هم ذوب نموده و جوش اکستروژنی میدهند.

به طور کلی ژئوممبران به چهار گروه پلی اتیلن سنگین، سبک، پی وی سی و VLDPE تقسیم بندی می‌شود که در ادامه به معرفی آنها می پردازیم.

ژئوممبران پلی اتیلن سنگین (HDPE)

ژئوممبران پلی اتیلن سنگین (HDPE) از 97% پلی اتیلن سنگین و 3% مواد افزودنی که نقش مقاوم سازی در برابر اشعه ماوراء بنفش خورشید و عوامل اکسیدکننده محیط را دارند تشکیل شده است. انعطاف پذیری و طول عمر بالای ژئوممبران پلی اتیلنی سنگین باعث محبوبیت آن در صنایع مختلف از قبیل نفت و گاز، صنایع شیمیایی، آب و فاضلاب، دفن زباله، شیلات، معدن و کشاورزی شده است.

ژئوممبران پلی اتیلن سنگین (HDPE) برای احداث استخرها به کار می رود. پلی اتیلن با چگالی بالا پرمصرف ترین نوع ورق ژئوممبران است و به دلیل دوام، مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش قوی و هزینه مواد نسبتاً ارزان، انتخاب اول برای پروژه‌های عایق بندی است.

ورق ژئوممبران پلی اتیلن سنگین بدلیل قیمت مناسب و مقاومت در برابر شیمیایی و اشعه ماوراء بنفش اغلب برای کاربردهایی در معرض نور مانند دفن زباله، پوشش مخازن و همچنین پوشش حوضچه‌ها، کانال و استخر استفاده می‌شوند. ضخامت ژئوممبران پلی اتیلن سنگین بیشتر از سایر مدلهاست و نسبت به وزن خود بسیار قوی است و می‌تواند در برابر دماهای بالاتر مقاومت کند.

همچنین پلی اتیلن سنگین در صورت تولید با مواد درجه یک، برای نگهداری مواد غذایی ایمن است و امکان استفاده از آن در ذخیره سازی آب آشامیدنی را فراهم می‌کند.

ژئوممبران پلی اتیلن سبک (LDPE)

معمولا از ژئوممبران پلی اتیلن سبک (LDPE) برای ایزولاسیون فونداسیون، ایزولاسیون بام سبز، ایزولاسیون تونل به کار می رود و انعطاف آن از دیگر مدل ها بیشتر است.

ژئوممبران‌های پلی اتیلن با چگالی کم انعطاف پذیری بیشتری را در مقایسه با پلی اتیلن سنگین ارائه می‌دهند. این محصول با گرانول‌های پلی اتیلن بکر ساخته می‌شود و در برابر دمای پایین و قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش مقاوم است.

ژئوممبران پلی اتیلن سبک طول عمر زیادی دارد و برای سالها، قوی و بادوام باقی می ماند. بهترین استفاده از آن مربوط به ایزولاسیون مخازن ذخیره مایعات، محفظه زباله‌های محیطی و حیوانی و استخرها و مخازن با سطوح پیچیده و گوشه‌های تیز است.

ژئوممبران پی وی سی (PVC)

ژئوممبران پی وی سی (PVC) یک ماده عایق رطوبتی ترموپلاستیک است که از وینیل، نرم کننده‌ها و تثبیت کننده‌ها ساخته شده است. و دارای انعطافی بین لاینرهای پلی اتیلنی سبک و سنگین است.

رزین پلی وینیل کلراید مورد استفاده برای ژئوممبران‌های پی وی سی از شکستن اتیلن دی کلرید به یک مونومر وینیل کلرید ساخته می‌شود. سپس برای ساخت رزین پی وی سی پلیمریزه می‌شود.

ورق‌های ژئوممبران پی وی سی بسیار انعطاف پذیر هستند و در معادن، برای دفن زباله‌ها و ایزولاسیون کانال ها، پوشش مخازن، اصلاح خاک و لاگونهای تالاب فاضلاب گزینه بسیار مناسبی هستند.

ژئوممبران VLDPE

ژئوممبران پلی اتیلن بسیار سبک (VLDPE) جدیدترین و بروزترین نوع ورق‌های استخر است که از ترکیب وینیل و پلی اتیلن با دانسیته خیلی پایین ساخته شده است. این ورق‌ها به دلیل چگالی پایین خود، وزن خیلی کم و انعطاف پذیری و مقاومت بسیار بالایی دارند.

ورق‌های ژئوممبران پلی اتیلن با چگالی خیلی پایین بسیار انعطاف پذیر بوده و در عین حال دارای مقاومت بالایی در برابر پارگی، سوراخ شدگی و تنشهای مکانیکی هستند. مقاومت شیمیایی بالا و دوام طولانی از دیگر ویژگیهای این ورق‌ها محسوب میشود.

عایق بندی مخازن آب و فاضلاب، عایق بندی تونل ها و سدها، زهکشی زمینهای کشاورزی، محافظت از سطوح در برابر آسیب از کاربردهای ژئوممبران پلی اتیلن خیلی سبک میباشد.

ژئوممبران EPDM

ژئوممبران EPDM شامل ترکیبات اتیلن، پروپیلن و دی مونومر است. به دلیل مقاومت در برابر مقاومت بالا در برابر آب، رطوبت، حرارت، تغییرات دمایی و خوردگی و تطابق با شکلهای منحنی و پیچیده در کاربردهای مختلف از جمله مخازن متعادل ساز، پوشش استخرها و مخازن به کار می‌روند.

ژئوممبرانهای EPDM در ساختمانها به عنوان آببندی در سقف‌های شیروانی، فضاهای زیرزمینی و بام‌ها استفاده می‌شوند. همچنین، این پلیمر به عنوان ژئوممبران در تولید استخرهای شنا، نمای ساختمان، پوشش مخازن ذخیره آب و حتی کفپوش‌های ورزشی نیز استفاده می‌شود.

ژئوممبران TPO

از ترکیب پلاستیک‌ها و المان‌های نرمی تشکیل شده‌اند (پلی‌استر و پلی‌اتیلن ترموپلاستیک) و برای کاربردهایی مانند حفاظت از زیرسازی‌ها و جلوگیری از سقوط خاک، مناسب هستند. به رنگ‌های سفید، خاکستری، بژ، سبز، قهوه‌ای و آبی یافت می‌شود.

ورق ژئوممبران TPO شامل سه لایه می‌باشد که عبارتند از: لایه تحتانی پلیمر TPO، پلی‌استر با مقاومت بالا و لایه فوقانی پلی افلین ترموپلاستیک.

استفاده از لاینرهای ژئوممبران پلی اتیلن (PE) اکنون به نقطه کاربرد تقریباً جهانی رسیده است به نحوی که در بسیاری از پروژه‌های عظیم عمرانی و صنعتی از پوشش‌های ژئوممبران استفاده میکنند.

مقایسه ژئوممبران PVC و HDPE

پلی وینیل کلراید (PVC) و پلی اتیلن با دانسیته بالا (HDPE) دارای خواص مکانیکی و فیزیکی و همچنین کاربرد میدانی متفاوتی هستند. با این حال، بسته به کاربرد خاص هر دو به طور گسترده در بسیاری از برنامه‌ها مورد استفاده قرار گرفته‌اند. برخی از تفاوتهای عمده بین این دو ماده عبارتند از:

• ژئوممبران‌های PVC انعطاف‌پذیر بوده و کار با آن‌ها نسبتاً آسانتر است، در حالی که ژئوممبران‌های HDPE سخت و دارای انعطاف پذیری کمتری هستند.
• ژئوممبران‌های HDPE تمایل دارند یک قله تیز در منحنی تنش-کرنش خود را نشان دهند و بنابراین، تمایل به شکست نسبتاً ناگهانی دارند در حالی که PVC قبل از شکست مقدار بسیار زیادی کشیدگی را متحمل می‌شود.

کاربردهای ژئوممبران

ژئوممبران دارای کاربردهایی چون عایق بندی استخرها، پوشش آب انبارها و مخازن سر بسته؛ ایزولاسیون استخرهای سیمانی و بتنی، پوشش دهی تالاب ها و دریاچه‌های مصنوعی، عایق بندی استخرهای پرورش آبزیان، پوشش مخازن ذخیره مواد نفتی و شیمیایی، پوشش دهی کانالهای انتقال آب، فاضلاب و پساب دارد و این روزها مورد توجه افراد بسیار زیادی قرار گرفته است.

رایج ترین کاربردهای ورق ژئوممبران در ادامه بصورت تیتروار لیست شده است:

• در کشاورزی: بمنظور عایق بندی تالابها، حوضچه‌های آبیاری و کانال‌ها
  امروزه به جای استفاده از استخرهای بتنی از استخرهای ژئوممبران استفاده می‌کنند؛ چه استخرهای مربوط به بخش کشاورزی و چه استخرهای تفریحی و ذخیره آب از ورق‌های پوشش استخر استفاده می‌کنند. ژئوممبران پلی اتیلن سنگین به دلیل باصرفه بودن، طول عمر بالاتر نسبت به بتن و مقاومت بسیار بالا در برابر تغییرات محیطی، معمولا در احداث استخرهای کشاورزی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
• آبزی پروری، استخر پرورش میگو: در استخرهای پرورش آبزیان نیز از ژئوممبران به دلیل ترکیبات شیمیایی پلی اتیلنی و بیولوژی که ماده ای خنثی است و به هیچ ماده ای نمی چسبد استفاده می‌کنند. در حوضچه‌های آبزیانی که از ورق استخر استفاده شده است به هیچ عنوان خزه‌ها به سطح نمی چسبند.
• پوشش‌های گلخانه
• حوضچه‌های آب آشامیدنی
• مناظر آب و حوضچه‌های معماری
• دفن زباله: پروژه‌های دفن زباله برای حفاظت از آبهای زیرزمینی و خاک آلوده به ژئوممبران نیاز دارند. ژئوممبران HDPE مقاوم در برابر مواد شیمیایی است، بنابراین محل دفن زباله‌های خطرناک، دفن زباله بهداشتی همگی از ژئوممبران استفاده می‌کنند.
• عایق برای کانالهای مختلف انتقال زباله
• عایق برای دفن زباله‌های جامد اولیه، ثانویه و یا ثالث و توده‌های زباله
• عایق برای مایعات زباله (به عنوان مثال، لجن فاضلاب)، مایع زباله‌های رادیواکتیو یا خطرناک
• استخراج: لاینر ژئوممبران HDPE به فرآیند هیپ لیچ معدن و محافظت از محیط زیست کمک می‌کند.
• سدهای رودخانه ای: پروژه‌های سدهای رودخانه ای شامل: حوضچه‌های آب نمک، حوضچه‌های جلبک، حوضچه زمین گلف، دریاچه‌ها
• حوضچه‌های تبخیر برای بازیافت نمک
• دفع باطله آسیاب از عملیات معدن
• تالاب‌ها و گودال‌ها
• به عنوان مثال از لاگون و لاینر برای کنترل نشت فاضلاب استفاده می‌شود.
• مهار فضولات حیوانی
• چاله‌های گاز نفت
• پوشش‌های مجموعه بیوگاز
• عایق بندی گودهای ساختمانی
• پوشش برای سرریزهای اضطراری
• ایزولاسیون تونل‌ها و خطوط لوله
• نگهداری و حمل مایعات در کامیون ها
• نگهداری و انتقال آب آشامیدنی و سایر مایعات در اقیانوس
• زیر بزرگراه‌ها برای جلوگیری از آلودگی ناشی از یخ زدایی نمکها
• ایزولاسیون بزرگراه‌ها برای نشت مایعات خطرناک.
• استفاده بمنظور پوشش صفحات تولید برق: گاهاَ لایه‌های سطحی نانوفتوولتائیک ها برای تولید برق نیز در معرض تنش های SC هستند. قرارگیری ژئوممبران بدون درز روی GCL ها و ژئوکامپوزیت ها و بکارگیری تخصصی ورق های استخر در معرض، میتواند از احتمال وقوع چنین رخدادی شدیداَ بکاهد. فناوری آستر به تازگی توسعه‌ی ویژه ای را تجربه می نماید.

این ورق‌های عایق کاربردهای گسترده ای در معادن، صنایع دریایی، عمران، تصفیه آب و حمل و نقل دارند. در ادامه به صورت مبسوط تر کاربردهای آنها را تشریح می نمائیم.

استفاده از ژئوممبران برای پوشش سد

ژئوممبران با آب بندی کانال ها، سدها و مخازن برای جلوگیری از آلودگی آب آشامیدنی از خاک و سایر آلاینده‌ها و همچنین جلوگیری از هدر رفتن آب از طریق نفوذ آب به خاک اطراف استفاده می‌شود. ایزولاسیون سد یا کانال می‌تواند نشت را به حداقل برساند و در نتیجه کارایی ذخیره سازی و انتقال را بهبود بخشد. ژئوممبران همچنین به عنوان یک محفظه ثانویه برای مخازن ذخیره سازی زیرزمینی، حوضچه‌های خورشیدی و محلول آب نمک استفاده می‌شود.

کاربرد ژئوممبران در ساختمان سازی

نفوذ رطوبت و بخارات به دیوارها و فونداسیون ساختمانها، یکی از مهمترین علل تخریب و استهلاک ها بناها بشمار میرود. بخصوص در استانهای شمالی و نقاط شرجی جنوب کشور. نصب آسترهای ژئوممبران، همواره به عنوان یک راه حل فوق العاده عالی مطرح می‌شود. بطوریکه قادر است به طور کامل از نفوذ:

• لایه های بخار،
• جریانهای آب،
• و توده‌های رطوبت،

به سقفها، دیواره‌ها و پی ساختمان جلوگیری نماید.

نکته مهمتر اینکه مجریان ساختمانی همیشه به هزینه‌های پروژه ساختمانی، نگاه ویژه ای داشته و از انجام عملیاتهای اضافه و بکارگیری تجهیزات بیشتر، اجتناب میکنند. این درحالیست که نه تنها قیمت پوشش های پلیمری استخر زیاد نیست. بلکه در قیاس با مصالح سنتی (سیمان، سنگها و…)، هزینه کلی پروژه تا 25% نیز کاهش می‌دهد!!.

امکان استفاده از ژئوممبرین ها در ساختمانهای سبز نیز وجود دارد. زیرا این پوشش‌ها، گزینه ای کاملاَ دوستدار طبیعت محسوب می شوند. (با گسترش روز افزون ساختمانهای سبز، آینده خوبی برای مصالح سازگار با طبیعت پیش بینی میشود)

استفاده از ورق استخر در پالایشگاه‌ها

پالایشگاه های نفت و پتروشیمی (و دیگر ترکیبات سوختی)، همواره میتوانند سیالات شیمیایی و عناصر حریق پذیر زیادی را به خاک زیرین انتقال دهند. به‌همین دلیل لزوم نصب پوشش های مطمئنی همچون ورق های استخر در این کاربریها، بیش از پیش احساس میشود. باتوجه به حساسیت بالای مواد رهاشده در این کاربری‌ها، لازم است بر روی 2 نکته متمرکز باشید:

• پوششهای انتخابیتان، بایستی دارای ضخامت قابل قبولی باشند. انتخاب پوشش ترکیبی از ژئوممبرین و ژئوتکستایل، گزینه‌ی جذابتری برای این کاربریها بشمار می‌آید.
• ابتدا از ماندگاری بالای این پوششها مطمئن شده و سپس به نصب آنها اقدام نمایید. عایق های ژئوممبران انتخابی شما، نباید به هیچ عنوان با عناصر شیمیایی واکنش نشان دهند. ضمن اینکه در برابر سیالات اسیدی و شیمیایی، ایستادگی مناسبی داشته باشند.

کاربرد در خطوط حمل و نقل

امروزه تقریباَ تمامی خطوط حمل و نقل از ورق استخر در بسترسازی خود استفاده می کنند. زیرا از یکسو کنترل پذیری مناسبتری برای عدم نفوذ آبهای سطحی به سطوح زیرین بدست می آید و از سوی دیگر، با عدم نفوذ آبهای اسیدی باران به لایه های زیرین خاک، عمر مفید بستر معابر افزایش می‌یابد. نفوذ مداوم آب به لایه‌های خاکی زیرین معابر، موجب باز شدن لایه های خاک و کاهش مقاومتشان می‌شود. این درحالیست که با پوشش های ترکیبی ورقهای استخر + ژئوتکستایل ها، میتوان کیفیت خاک زیرین را حفظ نمود.

همچنین معمولاَ کف جاده ها مملو از سیالات و توده‌های روغنی، چربی و سوختی است. به‌همین دلیل با نصب ژئوممبران ها، از ترکیب این عناصر با آب باران و نفوذ به سفره‌های آب پاک زیرزمینی نیز جلوگیری میگردد. هنگام نصب این پوشش‌ها در احداث خطوط حمل و نقل، در بسیاری از مواقع شاهد ایجاد چروکهایی هستیم. بسیار رایج است که بولدوزرهایی، خاک پوششی را پخش کنند تا رویه‌ها را از چین و چروک بتراشند. همین مسئله موجب توسعه سیستم های ژئوکامپوزیت دوگانه شد.

کاربردها برای انواع زیرسازی جاده‌ها

روش های مختلفی برای بکارگیری ورق های استخر در کاربردهای مختلف زیرسازی وجود دارد. پوششهایی که میتوان آنها را به تنهایی و یا در ترکیب قدرتمندتر با ژئوتکستایل ها بکار برد. به‌عنوان مثال، ترکیبشان در زیرسازی ها با یک ژئوتکستایل نبافته، بافته شده یا گرما ست شده نیز ممکن است امکان پذیر باشد. چراکه ژئوتکستایل‌ها خاصیت پخش بار جالب توجهی دارند. دراین میان درزهای ورق‌های استخر همیشه از نقطه نظر:

• استحکام؛ و
• رطوبت

نگران کننده هستند. نگرانیهایی که بسته به اهمیت شرایط و موقعیت های کاربری خاص، میتوانند ساده‌تر یا حادتر بنظر بیایند. البته در بسیاری از موارد، سفتی «مطلق» یک ضرورت نیست و درز زدن (پیوند) کامپوزیت ژئوممبران – ژئوتکستایل نگران کننده نمی‌باشد. بطوریکه می توان آنها را به صورت مکانیکی دوخت (به عنوان مثال با دوخت ساده)؛ و یا یک همپوشانی ساده داشته باشند. درنتیجه، استفاده از ژئوممبرین برای انواع کاربرد های زیرسازی، یک زمینه هیجان‌انگیز و رو به رشد است. احساس می‌شود که با یک تلاش آموزشی گسترده، رشد قوی برای ژئو ممبرانها در آینده حاصل خواهد شد.

برخی از جاده های بین شهری بزرگ ایران و سایر نقاط جهان، همواره برف گیر هستند. بدین معنی که در فصول سرد سال، غالباَ پوشیده از برف شده و موجب اختلال در رفت و آمدها می شوند. ارگانهای شهری به همین دلیل، برای از بین بردن توده های یخی و برفها از نمک استفاده می‌کنند. ترکیب نمکها با آب باران و برف و نفوذ آنها به لایه های زیرین آسفالت، موجب بروز دو اتفاق می شود:

• خاکهای کامپکت شده زیر بستر اصلی جاده، به مرور از هم باز شده و مستهلک میشوند.
• و مهمتر آنکه با نفوذ نمک به منابع آب زیرزمینی، این منابع شدیداَ امکان شور شدن دارند.

بنابراین از ورق های استخر به عنوان عایق قابل اعتمادی در برابر نفوذ نمکها، استفاده میشود. کار گذاشتن عایق های ژئوممبرین در زیر بستر آسفالتها، از هرگونه نفوذ آبها و محلولهای نمکی جلوگیری میکند.

ژئوممبران و ایزولاسیون معدن و تونل

استفاده از ورق‌های ژئوممبران در صنعت معدن از دهه 1970 شروع شد و پس از آن افزایش یافت. به عنوان محلول پوششی برای حوضچه‌های تبخیر، پدهای هیپ لیچ و ته نشینی باطله استفاده می‌شود.

طراحی و ساخت این پدهای هیپ لیچینگ (فرآیندی برای استخراج فلزات گرانبها) برای محافظت از محیط در برابر قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی مضر تنظیم شده است. بنابراین یک ژئوممبران پلی اتیلن با دانسیته بالا، یک جزء حیاتی در ساخت تأسیسات هیپ لیچ را تشکیل می‌دهد.

بهنگام بازسازی معادن، ژئوممبران پلی اتیلن سنگین برای آب بندی و جلوگیری از آلودگی مواد زائد به محیط اطراف استفاده می‌شود. در ایزولاسیون معادن نیز از ژئوممبران پلی اتیلن سبک به علت انعطاف پذیری بسیار بالا استفاده می‌شود.

کاربردهای دریایی ژئوممبران

ژئوممبران‌های پلی اتیلن به طور گسترده در صنایع دریایی، به ویژه در ساخت اسکله‌های شناور یا سکوهای اسکله که وظیفه پر کردن مخازن قابل حمل دریایی را بر عهده دارند، استفاده می‌شود.

در فرآیند ساخت و ساز، این ورق‌های عایق به دور فوم شناور مخازن قابل حمل دریایی پیچیده می‌شود تا یک مانع محافظ ایجاد کند. با پوشاندن مخازن دریایی با یک ژئوممبران پلی اتیلن، فوم پانتون از آسیب جانداران دریایی، نیروهای محیطی و سایر آلاینده‌های موجود در آب محافظت می‌شود.

همچنین ژئوممبران قابلیت شناوری به پانتون ها اضافه می‌کند و طول عمر کلی آنها را بهبود می بخشد.

استفاده از ورق استخر در آب بندی مخازن

مهار ثانویه مخازن ذخیره سازی زیرزمینی، غالباَ بوسیله‌ی استفاده توأمان از ژئوممبران و ژئوتکستایل انجام می‌پذیرد. مخازن ذخیره سوخت زیرزمینی در بسیاری از ایالت های آمریکا و سراسر جهان، نیاز به مهار ثانویه دارند. به‌گونه ای که این مخزنهای نگهداری سوخت، شبیه به یک گودال حفر شده و در کف آنها، ورقهای ژئوممبرین گسترانیده میشود تا از نفوذ سیال به زمین زیرین جلوگیری کند.

ژئوممبران برای لندفیل دفن زباله

ژئوممبران پی وی سی برای استفاده در ساخت لندفیل و استخرهای دفن زباله ایده آل است زیرا طول عمر بالا، یکپارچگی در نصب و پوشش، قابلیت جداسازی و ایزولاسیون دقیق دارد. این ورق‌ها اولین بار به عنوان لایه زیرین برای مهار زباله‌های شهری و بسته شدن محل دفن زباله برای جلوگیری از نشت آب باران استفاده شد.

ژئوممبران یک ورق پوششی ایده آل برای ایزولاسیون محل دفن زباله‌های جامد شهری، زباله‌های محوطه، زباله‌های صنعتی کم خطر، زباله‌های ساختمانی و دفن زباله‌های صنعتی غیر خطرناک است.

همچنین از ژئوممبران برای ساخت حوضچه بمنظور مدفون کردن خاکستر زغال سنگ، خاکستر بادی، خاکستر کوره سیمان، خاکستر چوب، گرد و غبار کوره آهک و ماسه‌های ریخته گری استفاده می‌شود.

بهره گیری از ژئوممبران در اینگونه کاربری ها از چند جهت حائز اهمیت است:

• لندفیلها مملو از زباله‌های تر و خشک هستند. نفوذ شیرابه‌های سمی و خطرناک به لایه‌های خاک زیربستر محلهای دفن زباله، میتواند موجب آلوده سازی منابع آب زیرزمینی و طبیعت و شیوع بیماری های واگیردار و کشنده شود!!. این درحالیست ممانعت از ورود شیرابه‌های سمی و آلوده، یکی از مهمترین کاربردهای ورق استخر می‌باشد.
• برخی از مکانهای دفن زباله، دارای حوضچه‌های مجزای دپوی شیرابه هستند. کف این حوضچه‌ها نیز بایستی با این پوششهای ژئو ممبرانی پوشانده شوند.
• وجود حجم زیادی از جوندگان در اینگونه کاربری‌ها، امری قابل پیش بینی و طبیعیست. یکی از مزیتهای مهم ورقهای استخر، مقاوم بودن و عدم خوردگی آنها از سوی جوندگان می‌باشد.
• چنانچه مواد افزودنی و هرگونه مواد اسیدیته نیز در زباله‌ها وجود داشته باشد، این پوششها قادر به ارائه‌ی مقاومتی عالی هستند. البته اگر از جنس پلی اتیلن سنگین باشند.

پوشش شناور حوضچه‌های شیرابه

پوشش های شناور تقویت شده از جنس:

• پلی پروپیلن،
• پلی‌اتیلن چگالی بالا،
• کلرو سولفوناته و…،

همه و همه برای پوشش های شناور بر روی حوضچه های شیرابه، به منظور کاهش بو و جلوگیری از بارش ناشی از تبدیل شدن به شیرابه ای که نیاز به تصفیه دارد، مورد استفاده قرار میگیرند. در برخی کاربردهای دیگر، به‌ویژه در مخازن آب آشامیدنی، پوشش‌ها و آسترهای شناور PP دچار شکست‌های ناشی از تنش در:

• امتداد بالای چین و چروک‌ها؛ و
• در سایر مکان‌های تحت تنش،

شده‌اند. به‌نظر می رسد این هم افزایی بین استرس و محیط مایع، استرس و اکسیداسیون حرارتی؛ و استرس و اشعه ماوراء بنفش است که از دست دادن مواد افزودنی را تسریع میکند. مشکلات تنشی در سالهای اولیه تولید ورقهای استخر پلی اتیلنی نیز دیده میشد که رفته‌رفته با تقویت صنعتی برطرف گردید. پوشش شناور تقویت شده PP برای قرارگیری بر روی مخزن آب آشامیدنی نیز بسیار پرتقاضاست.

مزایای ژئوممبران

ژئوممبران دارای مزایای بی شماری است که در ذیل به آنها اشاره شده است:

• حذف نشتی و هدر رفتن آب
• سرعت عمل در نصب و اجرا
• صرفه جویی در هزینه‌ها در مقایسه با روشهای قدیمی مثل بتن و سیمان
• عایق بندی بسیار بالاتر و بادوام
• در استخرهایی که از ژئوممبران استفاده می‌شود خزه و جلبک به کف و دیوار استخر به هیچ عنوان نمی چسبد
• دارای مقاومت بسیار بالا در برابر عوامل محیطی و عوامل بیولوژیکی
• عمر مفید نزدیک 20-40 سال بسته به شرایط محیطی و پروژه
• غیر قابل جویده شدن توسط جوندگان
• قابلیت تعمیر در صورت بروز مشکل
• دارای انعطاف پذیری بسیار بالا
• عدم واکنش به مواد شیمیایی
• نصب و اجرای ساده و در عین حال حساس

قبل از اینکه به معایب ژئوممبران بپردازیم باید گفت؛ ورق‌های پوشش استخر در مقابل گاز و رطوبت بسیار مقاوم بوده و قابلیت ایزولاسیون هر سازه ای را دارند. همچنین در مقابل محلول‌های شیمیایی خنثی بوده و در واکنش‌های شیمیایی شرکت نمی‌کنند.

همین امر تفاوت بزرگی به وجود آورده و از داشتن معایب آنچنانی بر روی این نوع ورق‌ها معاف گردیده است. اما عدم تولید به صورت سفارشی مطابق اندازه و ابعاد پروژه و همچنین وزن بالا را می‌توان جزء معایب ژئوممبران نامید.

آزمایش و بازرسی ژئوممبران

این آزمون‌ها و آزمایش‌ها شامل وزن، ضخامت، کیفیت، شاخص جریان مذاب و چگالی است. هدف از انجام این آزمون‌ها این است که ورق‌های تولید شده را براساس مقاومت در برابر پارگی، ضربه، سوراخ شدن و استحکام کششی، استحکام مواد در شرایط مختلف مورد بررسی و آزمایش قرار دهند تا کیفیت نهایی محصول تایید شود.

تست‌های عمومی ورق‌های ژئوممبران شامل موارد زیر می‌شوند:

• تست ضخامت: به منظور اطمینان از تطابق با مشخصات فنی سفارش ارسال شده در پروژه‌های مختلف انجام می‌شود.
• تست جداسازی: در این تست، میزان قابلیت جداسازی مواد شیمیایی مختلف مورد آزمایش قرار می‌گیرد.
• تست نفوذپذیری برای ارزیابی و اندازه‌گیری نرخ نفوذپذیری مواد مختلف انجام می‌شود.
• تست مقاومت مکانیکی به منظور ارزیابی عملکرد و توانایی ژئوممبران در مقاومت در برابر فشار، کشش، تماس با آب، و تنش‌های مکانیکی دیگر انجام می‌شود.
• تست مقاومت شیمیایی برای ارزیابی و اندازه‌گیری مقاومت ژئوممبران در مقابل تاثیر مواد شیمیایی مختلف استفاده می‌شود.

ضخامت ژئوممبران

محدوده ضخامت ژئوممبران 0.3 تا 3 میلیمتر است لیکن ضخامت را میتوان با توجه به طراحی پروژه مشتری سفارشی کرد. محبوب‌ترین و پرکاربردترین ضخامت برای ژئوممبران ها: 1 میلی، 1.5 و 2 میلی متری می‌باشد.

ژئوممبران با ضخامت 0.5 تا 1.5 میلیمتری برای استخر میگوی حوضچه ماهی و پروژه‌های مخزن آب، آبیاری و سد محبوبیت دارد و ضخامت 1.5 الی 2 میلیمتری برای عایق بندی محلهای دفن زباله، تصفیه آب، گاز نفت و معدن محبوبیت دارد.

تفاوت ژئوممبران و ژئوتکستایل

ژئوممبران ها ورقهای غیر قابل نفوذی هستند که از مواد مصنوعی ساخته شده اند. آنها برای ایجاد مانعی در برابر جریان مایعات یا گازها در کاربردهای مختلف از جمله لاینرهای دفن زباله، آسترهای حوضچه و سیستمهای مهار استفاده می‌شوند.

اما ژئوتکستایل پارچه نفوذپذیری است که از الیاف مصنوعی یا طبیعی ساخته شده است. از آنها برای تقویت، جداسازی، فیلتر کردن یا زهکشی خاک در پروژه‌های مختلف مهندسی عمران استفاده می‌شود. این پارچه زیر ورقهای ژئوممبران پهن می‌شوند.

برای جلوگیری از جابجایی ماسه‌ها زیر ورقهای ژئوممبران و خالی شدن بخشی از زیر این ورقها از پارچه ژئوتکستایل استفاده میشود.

مراحل نصب و اجرای ژئوممبران

قبل از هر کاری با مشاوران و کارشناسان مربوط در این حوزه تماس گرفته تا اقدامات و آنالیزهای کافی مراحل اجرایی پروژه انجام شود. از جمله این اقدامات میتوان به نقشه برداری، طراحی استخر، پیاده کردن ابعاد استخر، عملیات خاکبرداری، عملیات بسترسازی لوله گذاری و عملیات مربوط به حوزه کشاورزی اشاره کرد.

فارغ از نوع پروژه، مراحل اجرای ورق‌های ژئوممبران به شرح زیر است:

• در ابتدا خاکبرداری با دیوارهای شیب دار و تراز کردن سطح
• تسطیح و رگلاژ دیوار و کف عاری از هر گونه سنگ و کلوخ و تیز گوشه‌ها
• دقت کنید دیواره و کف مسطح، هموار و فاقد رطوبت باشد.
• حفر ترانشه گیر داری جهت مهار لبه‌های ورق در دور تا دور استخر
• و در آخر ورق ژئوممبران روی بستر پهن شده و آماده نصب می‌شود.

مراحل مختلف نصب ژئوممبران بصورت زیر است.

• انتقال رول ها از طریق حمل با کامیون
• جابجایی با تسمه‌های مستحکم
• نگهداری ورق‌ها در سطح صاف بدون رطوبت و در دمای معمولی
• پاکسازی سطح محل نگهداری ورق‌ها از اجسام نوک تیز
• آماده سازی سطح زمین و فشرده سازی خاک
• پاکسازی تمامی سطح استخر از سنگها و اجسام نوک تیز
• خشک کردن سطح تا حداکثر ممکن
• گودبرداری ترانشه قبل از نصب و پایدارسازی آن بمنظور جلوگیری از ریزش
• ترانشه باید بر اساس طراحی و ابعاد پروژه قبل از نصب گود برداری شود. زمان عملیات گود برداری باید طوری در نظر گرفته شود که از ریختن آن جلوگیری شود. گوشه‌ها باید به صورت منحنی با شعاع انحنای مناسب کنده شده تا از اعمال فشار متمرکز به ورق جلوگیری شود و نصب ژئوممبران به درستی انجام شود.
• گوشه‌ها باید به صورت منحنی با شعاع انحنای مناسب کنده شده تا از اعمال فشار متمرکز به ژئوممبران جلوگیری شود.
• ژئوممبران را از بالای زمین و در جهت وزش باد پهن کنید و ده سانتیمتر همپوشانی بدون چروک ایجاد کنید.
• روی لبه ورقها کیسه شن بگذارید تا باد آنها را جابجا نکند.
• روی سطح ورقها راه نروید و سیگار نکشید. در حد ممکن یک لایه محاظ قبل از اتمام عملیات نصب پهن کنید.
• بهنگام پهن کردن ورقها هر گونه موج غیر قابل قبول است.بلافاصله بعد از پهن کردن با جوش گوه نسبت به جوشکاری آنها اقدام کنید.
• بر اساس طول، عرض، شیب و عمق استخر، برش و چیدمان ورقهای ژئوممبران طوری انتخاب می‌شود که تقارن حفظ شود.
• پهن کردن ورق‌ها برای نصب ژئوممبران باید در دمای حداقل 10 و حداکثر 40 درجه سانتیگراد انجام گیرد.
• چنانچه هوا نامساعد است و باران می بارد ورق‌ها را پهن نکنید.
• رطوبت یا گرد و خاک باید از سطح ژئوممبران تمیز شود.
• جهت جوش ها باید موازی جهت شیب و نه در جهت عمود بر آن باشد.
• دستگاه گوه داغ برای جوشکاری اولیه و جوش اکسترودر برای تعمیرات باید مجهز به گیج اندازه گیری دما باشد. گوه‌های فلزی تا دمای مورد نیاز داغ می‌شوند و سطح نواحی همپوشانی را ذوب می کنند. سپس با اعمال فشار توسط دو غلطک یک پیوند دائمی بین آنها برقرار می‌کند. دمای جوش بیشتر از 400 درجه سانتیگراد نشود.

طول عمر ژئوممبران HDPE

ژئوممبران‌های HDPE چقدر دوام می آورند؟
پاسخ به این سوال آسان و سریع بدست نمی آید و کاملا بستگی به متریال، فرمول ساخت، استانداردها، روش تولید، نوع دستگاه و… دارد. این لاینرها قاعدتا از مواد اولیه درجه یک پلی اتیلن و ماده اصلی کربن سیاه ساخته شده اند و 50 سال گارانتی فرسایش و خوردگی دارند اما اگر فرمول تغییر کند، ویژگی‌ها متفاوت است و طول عمر ممکن است کاهش یابد.

چه مواردی بر طول عمر ژئوممبران تأثیر می گذارد؟
اشعه ماوراء بنفش، اکسیداسیون، ازن، مواد شیمیایی، بیولوژیکی، دما و غیره بر عمر این ورقها تاثیرگذار هستند.

در اسناد ASTM GRI، آزمایشی در مورد طول عمر ژئوممبران با دو شرایط مختلف وجود دارد، طول عمر ژئوممبران‌های زیر سایه بان و طول عمر لاینرهای در معرض هوا و در مقابل نور خورشید.

برای ژئوممبران تحت پوشش در پروژه‌های دفن زباله، عمر از 446 سال در دمای 20 درجه سانتیگراد تا 69 سال در دمای 40 درجه سانتیگراد پیش بینی شده است. طول عمر ژئوممبران در معرض هوا خیلی واضح نیست، زیرا شرایط همیشه یکسان نیست. اما در آزمایش آزمایشگاهی، طول عمر ژئوممبران در معرض هوا 36 سال پیش‌بینی شده است و آزمایش ادامه دارد.

اگر شرایط پروژه شما سخت باشد، به عنوان مثال، دفن زباله، تصفیه فاضلاب، پروژه‌های باطله معدن، پروژه می‌تواند عمر طولانی تری با لاینر ژئوممبران استاندارد ASTM داشته باشد.

قیمت ژئوممبران

قیمت هر مترمربع ورق ژئوممبران بسته به متراژ پروژه و البته بسته به نوع پروژه متفاوت خواهد بود. بسته به ضخامت، جنس، متراژ و ایرانی یا خارجی بودن ورق مورد نیاز؛ قیمت در سال 1403 بین 103.000 تا 350.000 تومان متغیر می‌باشد.

پارامترهای تاثیر گذار در قیمت ژئوممبران به شرح زیر است:

• ژئوممبران پی وی سی قیمتی بیشتر از ورقهای عایق پلی اتیلن دارد. همچنین ژئوممبران پلی اتیلن سبک گران تر از مدل سنگین میباشد.
• افزایش ضخامت ژئوممبران بیشتر باعث بالاتر رفتن قیمت آن خواهد شد.
• عرض بیشتر بدلیل نیاز به تجهیزات پیشرفته‌تر قیمت را بالاتر خواهد برد.
• بدلیل کاهش هزینه‌های سربار و پرت تولید، هر مقدار میزان سفارش بیشتر شود قیمت ژئوممبران کاهش می یابد.
• کیفیت بالاتر مواد اولیه مصرفی در تولید، قیمت ژئوممبران را بالاتر خواهد برد.

لیست قیمت هر متر مربع برخی از ورقهای ژئوممبران پلی اتیلن سنگین در ابتدای فروردین سال 1403 به شرح زیر است:

• عرض 2 ضخامت 1.5 میلیمتر: 1.200.000 ریال
• عرض 5 ضخامت 1.5 میلیمتر: 1.370.000 ریال
• عرض 7.5 ضخامت 1.5 میلیمتر: 1.430.000 ریال
• عرض 2 ضخامت 2 میلیمتر: 1.390.000 ریال
• عرض 5 ضخامت 2 میلیمتر: 1.790.000 ریال
• عرض 2 ضخامت 2 میلیمتر: 1.540.000 ریال

لیست قیمت برخی از ورقهای ژئوممبران PVC در ابتدای فروردین سال 1403 به شرح زیر است:

• عرض 2 ضخامت 1 میلیمتر، قیمت هر مترمربع 1.050.000 ریال
• عرض 2 ضخامت 2 میلیمتر، قیمت هر مترمربع 1.980.000 ریال
• عرض 2 ضخامت 1.5 میلیمتر، قیمت هر مترمربع 1.590.000 ریال

فرایند تولید ژئوممبران

فرآیند تولید ژئوممبران با اکسترود گرانول پلی اتیلن یا پی وی سی آغاز و در ادامه افزودنیهای مختلفی مانند کربن سیاه، نرم کننده‌ها، آنتی اکسیدان ها و روان کننده‌ها اضافه می‌شوند. در ادامه مواد افزودنی وارد قیف می‌شود که به یک اکسترودر افقی منتهی می‌شود.

این ترکیبات بواسطه یک پیچ پیوسته از طریق بخش تغذیه، تراکم، اندازه گیری و مراحل فیلتر منتقل و پس از آن با فشار وارد یک قالب می‌شود تا ورق‌هایی با عرض و ضخامتهای مختلف توسط کلندری ایجاد شود.

برای جلوگیری از اکسیداسیون و افزایش دوام، افزودنی‌هایی در فرمولاسیون ژئوممبران اضافه می‌شود. کربن سیاه گاهی اوقات به فرمولاسیون اضافه می‌شود تا پایداری آن در برابر اشعه ماوراء بنفش بهبود یابد و پلی اتیلن با دانسیته بالا با رنگ سیاه به یکی از مقاوم ترین محصولات موجود به اشعه UV در بازار تبدیل شود.

ناب زیست در تولیدات خود از فرآیند blown film برای تولید ژئوممبران استفاده می‌کند. این فرآیند از سیستم کنترل کیفیت ISO9001 پیروی می‌کند:
رزین پلی اتیلن و رزین کربن بلک در قیف های مختلف قرار می گیرند، سپس از مخازن مواد اولیه با درصد طراحی شده مخلوط می‌شوند، سپس به بشکه اکسترودر تغذیه می‌شوند.
رزین توسط یک میله گرمایش الکتریکی در خارج از بشکه گرم می‌شود. با چرخش یک پیچ طراحی شده منتقل می‌شود. جریان مذاب از طریق یک توری فیلتر عبور می‌کند تا خلوص آن حفظ شود.
ژئوممبران از قالب دایره ای به صورت حباب بیرون می زند که توسط مجموعه ای از غلتک های نوک تیز واقع در بالای یک برج خنک کننده کشیده می‌شود. حلقه باد، باد خنک را برای خنک کردن دمای ژئوممبران و اطمینان از قطر حباب فراهم می‌کند.
حباب از یک قاب در حال فروریختن عبور می‌کند و ژئوممبران به سمت زمین هدایت می‌شود، قبل از بسته بندی توسط بادگیر، حباب ژئوممبران به عرض طراحی شده بریده می‌شود.

کنترل کیفیت فرآیند تولید

کنترل کیفیت مواد خام بر اساس استاندارد ISO9001 انجام می پذیرد. گرانول مورد بازرسی و آزمایش قرار می‌گیرد و در صورت گذراندن تست می‌توان از آن مواد در تولید استفاده کرد؛ در غیر این صورت، گرانول‌های پلی اتیلن خریداری شده عودت می‌گردد.

هنگامی که تولید شروع می‌شود، گرانول در مخزن مواد ریخته می‌شود که برای حفظ خلوص 100% تمیز است. هنگامی که حباب ژئوممبران ساخته می‌شود، تجهیزات تست ضخامت آنلاین بازرسی انجام می‌دهند، در صورت وجود سوراخ، خط تولید متوقف می‌شود و تغییر می‌کند. پس از برش حباب، عرض دوباره بررسی می‌شود و سپس بسته بندی را انجام دهید.
هر رول از ورق‌ها دارای یک آزمایش نمونه بر اساس استاندارد ASTM GM13 میباشد؛ به ویژه ضخامت، استحکام کششی، ازدیاد طول، مقاومت به پارگی و CBR.

ورق ژئوممبران رنگی

به طور کلی، ژئوممبران با رنگهای مختلفی مانند سیاه، سفید، آبی یا سبز برای کاربردهای خاص تولید میشود. رنگ سیاه پوشش رایج ژئوممبران است و مدلهای رنگی برای پروژه‌های خاص طراحی و تولید شده است.

بدلیل وجود مواد خام کربن سیاه در ترکیب ژئوممبران رنگ غالب آن سیاه است. مواد کربن بلک مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش ژئوممبران را افزایش می‌دهد و در صورت قرار گرفتن در معرض نور خورشید می‌تواند عمر طولانی تری داشته باشد.

اگر ژئوممبران ماده سیاه کربن نداشته باشد، رنگ شفاف است، بنابراین میتوان رنگهای خاص دیگری همچون آبی، سفید، سبز و قرمز را تولید نمود. رنگ را می‌توان در هر دو طرف انجام داد، مانند رنگ مشکی دو طرفه. همچنین میتواند یک طرف را رنگ سیاه و طرف دیگر را رنگ سفید، قرمز، رنگ سبز یا رنگهای دیگر ایجاد کند.

استفاده از رنگ آبی زیبایی خاصی به استخرها می‌بخشد، رنگ سفید براحتی می‌تواند نور خورشید را منعکس کند و از داغ شدن ماده شیمیایی درون استخر جلوگیری کند، رنگ سبز در ژئوممبران همچون چمنهای مسنوعی بلحاظ بصری بسیار زیبا دیده می‌شود.

تقاضای جهانی ورقهای ژئوممبران

مهمترین دلایل افزایش تقاضای جهانی ورقهای ژئوممبران عبارتند از:

• ارائه مزایای فنی و هزینه ای نسبت به روشهای سنتی ساخت و ساز، به ویژه در مناطقی که خاک‌های فعال، پراکنده و خاک رس دارند.
• حفظ انعطاف و یکپارچگی بصورت همزمان؛ در صورتی که مواد سفت تر که در عایق بندی استفاده می‌شوند، ترک می‌خورند.
• کاهش ضخامت لایه، افزایش فضای خالی موجود و کاهش هزینه‌های ساخت
• از آئین نامه‌های دقیق MQA (کنترل کیفیت ساخت) و CQA (کنترل کیفیت ساخت و ساز) که برای ساخت و ساز استفاده می‌شود، پیروی میکند.
• بسیار بادوام، مقاوم در برابر عوامل جوی و آب و هوا و مقاومت در برابر طیف وسیعی از محلولهای شیمیایی
• هم از نظر طبیعت و هم در استفاده انعطاف پذیر هستند و می‌توان از آنها برای پوشش دهی اطراف پروفیل‌های هندسی نامنظم استفاده کرد.
• بدلیل غیر سمی و بی اثر بودن از نظر شیمیایی برای نگهداری طولانی مدت آب آشامیدنی ایمن هستند.