ژئو تکستایل چیست؟
ژئوتکستایل ها نسبت به مصالح سنتی مورد استفاده در مهندسی عمران جدید هستند و کاربرد های متنوعی برای خود ایجاد کرده اند. بعنوان مثال امروزه ژئو تکستایل ها نقش بسیار مهمی در راهسازی دارند. علاوه بر راهسازی از آنها در ساخت فرودگاه ها، بنادر و خیلی از انواع دیگر سازه ها استفاده میشود. یکی از نقش های ژئوتکستایل ها برای جداسازی هست. بعنوان مثال در راهسازی ژئوتکستایل باعث جدا شدن لایه های زیرین جاده میوشند و باعث میشود مصالح مختلف با یکدیگر مخلوط نشوند. ژئوتکستایل ها این نقش را با بوجود آوردن یک لایه ضخیم الیاف در بین دو لایه مختلف ایجاد می کنند. علاوه بر کاربرد های متنوع، ژئو تمستایل ها نسبتا قیمت مناسبی هم دارند و به همین دلیل به سرعت جای خود را در پروژه ها و فیلد های مختلف از جمله مهندس عمران، ژئوتکنیک، بهره برداری از سواحل و سازه های هیدرولیکی باز کرده اند.
ژئوتکستایل: مشخصات و خواص مهم
مشخصات ژئو تکستایل ها به گروه های زیر تقسیم میشوند:
خواص فیزیکی:
- دانسیته
- وزن واحد سطح
- ضخامت
- سختی
خواص مکانیکی:
- مقاومت کششی
- ازدیاد طول
- مقاومت پارگی
- مقاومت سایشی
- مقاومت رد برابر فشردگی
خواص هیدرولیکی:
- تخلخل
- خاصیت عبوردهی
- انتقال
طول عمر:
- مقاومت در برابر یو وی
- مقاومت شیمیایی
- زیست تخریب ناپذیری
ژئوتکستایل: انتخاب الیاف
ژئوتکستایل ها از الیاف مختلفی همچون الیاف طبیعی، پی وی سی، پلی استر، پلی پروپیلن، پلی اتیلن، پلی آمید و … میتوانند ساخته شوند. الیاف پلی پروپیلن و پلی استر در میان تمام انواع نام برده شده از همه متداول تر هستند.
الیاف پلی استر از پلیمریزاسیون اتیلن دی گلیکول با دی متیل فتالات تولید میشوند. این الیاف خواص کششی و خزشی مناسبی دارند و در عین حال نسبت به طیف وسیعی از ماد شیمیایی خنثی هستند. الیاف پلی استر در برابر حلال های قطبی مقاومت خوبی ندارند و باید در برابر آنها محافظت گردند.
الیاف پلی پروپیلن الیاف کریستالی هستند که از پلیمریزاسیون مونومر های پروپیلن در حضور کاتالیزور زیگلر ناتا تولید میشوند. الیاف پلی پروپیلن به دلیل پایین بودن نقطه انتقال شیشه ای (Glass Transition) خواص خزشی نسبتا پایینی دارند و در طول زمان مقاومت خود را حفظ می کنند. پلی پروپیلن تماما از زنجیره های هیدروکربنی ساخته شده و مقاومت شیمیایی عالی دارد. همچنین از لحاظ زیست تخریب پذیری، مطالعات نسان داده است که پلی پروپیلن مدفون در خاک توسط میکرو ارگانیزم ها مورد حمله قرار نمی گیرد و ماندگاری خوبی دارد.
ژئوتکستایل و انواع آن
ژئو تکستایل ها به سه صورت بافته شده، تنیده شده، تنیده نشده و بافته شده تولید میشوند. عمده تفاوت این سه نوع در نحوه و روش تولید آنهاست. در ژئوتکستایل های تنیده شده، الیاف بصورت تارو پود از میان یکدیگر عبور داده میشوند تا منسوج ژئو تکستایل شکل بگیرد. ژئوتکستایل های تنیده نشده از الیاف پلیمری تشکیل شده اند که در کنار یکدیگر بوسیله عمدتا سوزن حرارتی (Needle Punch) تحکیم شده اند. ژئو تکستایل های بافته شده نیز توسط روشی که از صنعت نساجی الهام گرفته شده است تولید میشوند. در این روش الیاف کاملا به داخل یکدیگر گره خورده و بافته میشوند. شکل های زیر انواع ژئو تکستایل ها را نشان میدهد.
عملکرد ژئو تکستایل
همانطور که توضیح داده شد، ژئو تکستایل ها منسوجاتی هستند که در زیر زمین و یا مابین مصالح مدفون میشوند. عملکرد کلی ژئو تکستایل ها را می توان به 6 دسته تقسیم کرد: جداسازی، فیلتراسیون، زهکشی، تحکیم، آب بندی و محافظت.
جداسازی:
تعریف جداسازی عبارت است از قرار دادن یک لایه مقاوم و متخلخل مابین دو لایه مصالح متفاوت به جهت جلوگیری از اختلاط آنها و یا بهبود عملکرد آنها بطوریکه عملکرد دو لایه تحت تاثیر قرار نگیرد. بعنوان مثال در راهسازی از ژئو تکستایل برای جداسازی لایه های مختلف خاک با دانه بندی های متفاوت استافده می کنند. با جداسازی خاک ریزدانه از قلوه سنگ های کف توسط یک لایه ژئو تکستایل می توان اطمینان حاصل کرد که لایه زیرین که نقش زهکش را دارد عملکرد خود را انجام میدهد و فضای خالی مابین قلوه سنگ ها توسط خاک ریزدانه پر نمی شود. نقش جداسازی در شکل زیر نمایش داده شده است.
از جمله مواردی که ژئوتکستایل نقش جداکننده دارد می توان اشاره کرد به:
- ما بین لایه زیرین جاده های شوسه و سطح سنگی
- مابین لایه های زیرین در راه های ریلی
- بین جداره لندفیل ها و سطح زیرین آن
- زیر سطح زمین های ورزشی
- زیر سطح پیاده رو ها و پارکینگ ها
فیلتراسیون
تعریف فیلتراسیون عبارت است از اجازه عبور مایعات (عموما آب) از یک طرف به طرف دیگر در جهت عمود به صفحه ژئوتکستایل بدون از دست دادن خاک. در فیلتراسیون الیاف می توانند تنیده یا نا تنیده باشند و فقط اجازه عبور آب را از داخل خود بدهند و از ورود خاک ممانعت کنند. تخلخل و عبور دهی دو پارامتر اصلی و موثر در خاصیت فیلتراسیون ژئوتکستایل هست. استفاده از ژئوتکستایل در سال های اخیر کاملا جایگزین روش های سنتی زهکشی که شامل استفاده از قلوه سنگ ها و پوکه ریزی بود شده است. بعلاوه برای فیلتراسیون، ژئوتکستایل ها هم میتوانند در سطوح عمودی و هم در سطوح افقی کار شوند.
زهکشی
بر خلاف خاصیت فیلتراسیون که عبور آب در جهت عمود بر سطح ژئوتکستایل انجام میشود، در زهکشی جریان آب از داخل لایه تکستایل هست. بدین صورت که یک لایه نسبتا ضخیم ژئوتکستایل در داخل خود فضای خالی را برای عبور آب در جهت موازی با آن بوجود می آورد که خود باعث خاصیت زهکشی این محصولات هست.
تحکیم
اثر تحکیم شامل هم افزایی هست که ژئوتکستایل ها با خاک ایجاد می کنند و باعث افزایش استحکام آن میشود. این تاثیر عمدتا از سه مکانیزم نشات میگیرد:
- مقاومت جانبی که در اثر اصطکاک بین ژئوتکستایل و خاک بوجود می آید
- ساپورت نیروی منتقل شده با خاک و توزیع آن بصورت یکنواخت
- وادار کردن سطح شکست لایه تحت بار به سطوح بالاتر
در این عملکرد مقاومت خاک به دلیل استحکام بالای الیاف پلیمری ژئوتکستایل افزایش می یابد و تحمل بار آن بالا میرود. این روش بسیار مشابه تحکیم بتن با استفاده از رشته های فلزی مانند میلگرد هست. همانطور که افزودن میلگرد به بتن باعث افزایش مقاومت کششی آن میشود، افزایش الیاف پلیمری به شکل لایه های گسترده به خاک نیز باعث بهبود استحکام آن می گردد. با استفاده از ژئو تکستایل ها و ژئوگرید ها، می توان جاده ها و راه ها را حتی بر روی بستر های نسبتا سست هم بنا کرد. علاوه بر اینها، با استفاده از ژئوتکستایل می توان خاکریز های نسبتا شیبدار تری ساخت.
آب بندی
ژئوتکستایل ها به تنهایی قادر به آب بندی نیستند. آین خاصیت ژئوتکستایل ها ناشی از اضافه کردن مواد پلیمری و یا قیر (آسفالت) به آن می باشد که بطور کامل ژئوتکستایل را نفوذ ناپذیر می کند. این امر از جریان اب هم در جهت عمود بر صفحه ژئوتکستایل و هم در داخل آن ممانعت می کند و ژئوتکستایل را به یک لایه نفوذ ناپذیر تبدیل می کند. یکی از نمونه های آب بندی ژئوتکستایل ها، استفاده از آنها در روکش کردن آسفالت ها هست. بطوریکه دیگر آب نمی تواند به ترک های سطوح قدیمی نفوذ کند و باعث بوجود آمدن ترک های انعکاسی در آسفال جدید شود
محافظت
این خاصیت ژئوتکستایل بعنوان یک لایه محافظ جهت جلوگیری از آسیب دیدن و یا سوراخ شدن یک لایه دیگر هست. بعنوان مثال استفاده از آنها بعنوان محافظ برای ژئوممبران ها در پروژه های ساختمانی.
