معرفی ژئوممبران

ئوممبرانبه ورق هایی گفته می شود که بدون نیاز به زیر ساختی میتواند بعنوان عایقی در مقابل رطوبت و گاز باشد.این ورق های با استفاده از جوش حرارتی و یا روشهای مختلف در کنار هم قرار می گیرند.ورق ژئوممبران از پلیمرهای مختلفی مانند پلی پروپلین، پلی اتیلن HDPE ، پلی اتیلن LDPE ، پلی اتیلن LLDPE ، پلی اتیلنVLDPE و یا پلی وینیل کلراید PVC ساخته شده است که تمام مواد بکار رفته در تولید ورق ژئوممبران، دارای کاربرد و مزیت زیادی می باشد.

معرفی ژئوممبران
ژئوممبران گونه ای از مصالح ژئوسنتتیک می باشد که برای عایق بندی از آن استفاده می شود. این محصول از مواد پلیمری ساخته شده و روند استفاده از آن به جای سایر محصولات مشابه رو به افزایش است.
ژئوممبران نوعی پوش پلیمری برای عایق بندی استخرهای خاکی و مخازن ذخیره آب و مواد شیمیایی می باشند. ورق ژئوممبران عموماً از جنس پلی اتیلن یا پی وی سی بوده (به همراه مشتقات دیگری مانند کربن سیاه) و از عمر طولانی و عایق بندی بسیار بالایی (نزدیک به 100 درصد) برخوردار است.
ژئوممبران برای استفاده در انواع استخرها مناسب می باشد. برای استخرهای خاکی، نیازی به زیرسازی اضافی نمی باشد. تنها خاک نرم کوبیده شده برای بسر ژئوممبران کفایت می کند. همچنین از ورق ژئوممبران می توان برای عایق بندی مجدد استخرهای عمودی با دیواره های بتنی نیز استفاده کرد.
ژئوممبران ورق هایی از جنس پلی اتیلن سنگین (HDPE) می باشد که دارای عرض و طول نسبتاً زیاد و ضخامت کم است که دارای نفوذ پذیری بسیار کم (در حد صفر) در مقابل سیالات بوده و میتوان از آن جهت آب بند نمودن مخازن نگهداری سیالات و یا جلوگیری از ورود سیالات خطرناک به محیط زیست استفاده نمود. از دیگر مزیت های ژئوممبران می توان به ایزولاسیون نمودن سدها اشاره نمود. ژئوممبران محصولی از جنس پلیمر ژئوسنتتیک بوده و وظیفه اصلی آن ایزولاسیون و یا عایق بندی می باشد.
ژئوممبران یکی از بزرگترین گروه ها از خاتواده مواد ژئوسنتتیک هستند که طی دو دهه اخیر به موثرترین و شناخته شده ترین مواد جهت عایق های مهندسی و صنعتی تبدیل شده اند.
برای استخرهای خاکی، نیازی به زیرسازی اضافی نمی باشد. تنها خاک نرم کوبیده شده برای بستر ژئوممبران کفایت می کند. همچنین از ورق ژئوممبران می توان برای عایق بندی مجدد استخرهای عمودی با دیواره های بتنی نیز استفاده کرد.
اقتصادی و مقرون بصرفه : احداث استخر با استفاده از عایق ژئوممبران هزینه های تمام شده را به یک سوم نسبت به سنگ، سیمان، و بتن کاهش می دهد.
اجرای سریع : صرفه جویی در زمان اجرای پروژه با بکارگیری ژئوممبران که به طور متوسط در هر روز بیش از ۲۰۰۰ متر مربع با توجه به شرایط پروژه قابل نصب و اجرا می باشد.
دوام بالای ژئوممبران : عمر متوسط ورق ژئوممبران به بیش از ۸۰ سال می باشد.
ورق ژئوممبران کاربردهای زیادی در صنعت، کشاورزی و دامپروری دارد.
مشخصات فیزیکی ژئوممبران :
1. ورقهای پلیمری از جنس پلی اتیلن سنگین با چگالی بالا شامل ۹۷% پلی اتیلن سنگین ، ۲٫۵% کربن سیاه و ۰٫۵% آنتی اکسیدان می باشد.
2. تولید این ورق در ضخامت های ۰٫۵% – ۰٫۷۵ % – ۱٫۵% – ۲ میلیمتر انجام می شود.
3. محصول ژئوممبران در دو نوع مختلف ( ژئوممبران صاف و ژئوممبران مضرس ) و در رنگ های متفاوت تولید می شود.
مزایای ژئوممبران نسبت به سایر :
1. در برابر دمای ۴۰- درجه الی ۷۰+ درجه سانتی گراد.
2. در برابر اشعه ماورای بنفش خورشید بواسطه داشتن کربن بلک.
3. در برابر عوامل محیطی و بیولوژیکی نظیر علف های هرز ، جوندگان ، باکتری ها ، جلبک ها و غیره.
4. در برابر شکست در واکنش های شیمیایی ( اسیدها، بازها و نمک ها ) به علت داشتن آنتی اکسیدان.
5. در برابر زلزله و حرکت گسل ها بواسطه خاصیت ارتجاعی تا ۷ برابر طول اولیه.
6. کاهش هزینه های اجرای استخر ژئوممبران نسبت به استخرهای بتنی، سنگ وسیمانی.
7. زمان مورد نیاز بسیار کمتر برای ساخت استخر ژئوممبران نسبت به استخرهای بتنی یا سنگی.
8. نفوذ ناپذیری بسیار بالای ورق ژئوممبران به طوری که تقریباً ۱۰۰% عایق بندی می شود.
9. عمر متوسط ورق ژئوممبران به بیش از ۸۰ سال می باشد.
10. نچسبیدن خزه و جلبک به کف و دیواره استخر ژئوممبران.
11. مقاومت بالای ورق ژئوممبران در برابر عوامل محیطی (مانند نور آفتاب، یخ زدگی و …) و بیولوژیکی.
مزاياي استفاده از ژئوممبران :

1. مقاومت مطلوب ژئوممبران در برابر عوامل جوي و محيطي و اشعه ماوراء بنفش UV.
2. مقاومت مطلوب در برابر انواع مواد شيميايي ازقبيل اسيدها، بازها و نمكها و همچنین مقاومت كششي مناسب در برابر نيروهاي وارده.
3. انعطاف پذيري مطلوب در برابر تنشهاي وارده خصوصاً در برابر نيروهاي ديناميك و نشستهاي نامتقارن.
4. سهولت اجرا و سرعت نصب بالا و كاهش هزينه هاي ساخت با بكار گیری ژئوممبران در استخرها، كانالها مخازن بدون لاينينگ بتني.
5. افزايش ضريب ايمني طرح و عمر مفيد پروژه و داشتن مشخصات مكانيكي مناسب نظير مقاومت در مقابل سوراخ شدگي ناشي از حمله جوندگان و ميكروارگانيسمها.
6. مواد تشكيل دهنده آنها از نظر شيميائي خنثي بوده و بدون واكنش با مواد ديگر مي باشند.
7. مقاومت در برابر رسوبات زيرزميني ناشي از گازهاي متان و هيدروكربن.
8. ژئوممبران به‌عنوان یک عایق بسیار مقاوم و کم هزینه و دارای طول عمر زیاد، در بسیاری از صنایع کاربرد دارد که از آن جمله می‌‌توان به موارد زیر اشاره نمود :
9. آب و فاضلاب : از ژئوممبران‌ها جهت ساخت لاگون‌ها، کانال‌های آبرسانی، حوضچه‌ها و استخرها و دریاچه‌های تفریحی مصنوعی استفاده می‌‌شود و با نظر به اینکه ژئوممبران در تماس مستقیم با خاک هستند، حسب نیاز امکان ترکیب آنها با ژئوتکستایل و یا ژئوگریدها میسر است.
10. ایزولاسیون سازه‌ های زیرزمینی در برابر نفوذ آبهای سطحی و زیرزمینی: در این خصوص می‌‌توان به ایزوله دیوارهای مترو های شهری و سازه‌ های هیدرولیکی و غیره اشاره نمود.
11. سایت دفن زباله شهری و صنعتی و خطرناک : با استفاده از ژئوممبران می‌‌توان مخازن کاملاً ایزوله ای از محیط اطراف را جهت دفن زباله‌ های شهری و صنعتی ایجاد نمود. ژئوممبران دارای انواع فراوانی، به لحاظ مقاومت در برابر مواد شیمیایی و مخرب هستند.
12. ایجاد و توسعه زمین‌های کشاورزی در محیط‌ های نامساعد.
ژئوممبران عایقی مقاوم :
1. در برابر دمای ۴۰- درجه الی ۷۰+ درجه سانتی گراد.
2. در برابر اشعه ماورای بنفش خورشید بواسطه داشتن کربن بلک.
3. در برابر عوامل محیطی و بیولوژیکی نظیر علف های هرز، جوندگان، باکتری ها، جلبک ها و غیره.
4. در برابر شکست در واکنش های شیمیایی ( اسیدها، بازها و نمک ها ) به علت داشتن آنتی اکسیدان.
5. در برابر زلزله و حرکت گسل ها بواسطه خاصیت ارتجاعی تا ۷ برابر طول اولیه.
کاربردهای ورق های ژئوممبران :
1. پوشش استخرهای خاکی ذخیره آب جهت مصارف کشاورزی، طیور و دامداری.
2. عایق بندی مجدد و بیشتر استخرهای سیمانی وبتنی توسط ژئوممبران.
3. پوشش دهی تالاب ها و دریاچه های مصنوعی.
4. عایق بندی استخرهای پرورش ماهی، میگو و سایر آبزیان.
5. پوشش دهی مخازن ذخیره مواد نفتی و شیمیایی و استخرهای لیچینگ معادن.
6. پوشش دهی کانال های انتقال آب، فاضلاب و زه آب.
7. کشاورزی : استخرها : جهت ذخیره آب در استخرها.
8. کشاورزی : مخازن نگهداری آب : جمع آوری آب های سطحی و هدایت آن به منابع اصلی.
9. کشاورزی : کانال های آبیاری : جایگزین مناسب کانال های بتونی و رسی.
10. حفظ محیط زیست : پوشش لندفیل ها : نگهداری مواد آلاینده جهت حفظ آب های زیر زمینی از آلودگی ناشی از آن.
11. حفظ محیط زیست : پوشش روی لندفیل ها : جلوگیری از ورود آب های ناشی از بارش باران به لندفیل، حبس گازهای ناشی از تجزیه زباله ها جهت تولید انرژی و کاهش تولید گازهای گلخانه ای.
12. حفظ محیط زیست : مخازن نگهداری فاضلاب : نگهداری فاضلاب های صنعتی و خانگی به منظور جلوگیری از آلودگی منابع آب زیرزمینی از آلودگی و تصفیه آنها.
13. حفظ محیط زیست : استخرها و دریاچه های مصنوعی : جلوگیری از نشتی آب و تخریب بسترهای خاکی.
14. عمران : تونل ها : حفظ سازه های احداث شده در تونل ها از نشت آب به آنها.
15. عمران : سدها : برای پایدارسازی بستر.
16. عمران : معادن : جلوگیری از آلودگی خاک و آب های زیرزمینی در استخراج فلزات مس، طلا و روی از طریق محلول های شیمیایی (leaching).
17. عمران : پوشش استخرهای تبخیری جهت تخلیص انواع نمک های معدنی از قبیل نمک طعام، نمک کلرید پتاسیم و غیره.
18. صنعت نفت، گاز و پتروشیمی : مخازن : پوشش اولیه و ثانویه جهت احداث مخازن نفتی، گاز مایع و سایر تولیدات این گروه جهت نگهداری آنها و همچنین جلوگیری از آلودگی محیط زیست.
19. شیلات : پوشش استخرهای پرورش ماهیان سردابی.
20. نیروگاه ها : پوشش استخرها و حوضچه های تبخیری در نیروگاه های سیکل ترکیبی.
21. نیروگاه ها : استخرهای خورشیدی.
22. احداث حوضچه های نگهدارنده فاضلاب ها توسط ژئوممبران.
23. ساخت لندفیل ( سايت دفن زباله ).
24. احداث مخازن ذخیره آب توسط ژئوممبران.
25. احداث حوضچه هاي تبخير مواد شيميايي توسط ژئوممبران.
26. عايق ثانويه براي مخازن سوخت و ذخيره مواد نفتي جهت جلوگيري از نشت به داخل خاك و آلودگي محيط زيست توسط ژئوممبران.
27. آب بندی سد ها، تونل های تحت فشار، استخرهای پرورش ماهي ، شنا و سقف ساختمانهای مسکونی و صنعتی توسط ژئوممبران.
28. حفاظت از بتن (Concrete Protection) در برابر مواد شیمیائی مضر برای بتن و یا جریان سیالاتی که موجب فرسایش در سطح بتن است.
29. عایق بندی مخازن و استخرهای گوناگون با استفاده از ژئوممبران (کشاورزی، پرورش ماهی، تفریحی و صنعتی…).
30. ایزولاسیون تونل ها با استفاده از ژئوممبران.
31. عایق بندی تصفیه خانه های پساب شهری و صنعتی با استفاده از ژئوممبران.
32. عایق بندی سدهای باطله در صنایع معدنی با استفاده از ژئوممبران.
33. عایق بندی کانال های انتقال و نگهداری آب با استفاده از ژئوممبران.
34. عایق بندی مخازن پتروشیمی و حوضچه های پساب صنعتی با استفاده از ژئوممبران.
35. ایزولاسیون سد ها و بند های خاکی با استفاده از ژئوممبران.
36. استفاده در دریاچه ها و استخرها به عنوان لایه محافظ و ایزوله.
37. استفاده در سدها و آب بندها.
38. استفاده در تونل ها جهت عایق در برابر آب های زیرزمینی.
39. استفاده در ساخت مخازن ذخیره آب و یا پسماندها و هرگونه سیالات دیگر (حتی اسیدها) بعنوان یک لایه غیر قابل نفوذ و مقاوم (با عمر ۱۰۰ ساله).
40. استفاده در محلهای دفن زباله بعنوان یک محافظ در برابر نفوذ مواد آلاینده به محیط زیست.
41. احداث حوضچه های تبخیر مواد شیمیایی توسط ژئوممبران.
دسته بندی ژئوممبران بر اساس ماده اولیه :
ژئوممبران پلی اتیلنی :
پلی اتیلن پلیمری است که از پلیمریزاسیون مونومر های اتیلن بدست می آید ، آغاز مراحل تولید ژئوممبران پلی اتیلنی ، از سال ۱۹۳۰ میلادی و تحت شرایط فشار و دمای بسیار بالا آغاز گردید. در اواسط سال ۱۹۵۰ روشهای تولید این محصول در دما و فشار پایینتری ارائه شد که منجر به تولید پلی اتیلن با چگالی بالاتر ، مقاومت مکانیکی برتر و تعداد زنجیره های پلیمری بیشتر گردید. عموماًژئوممبران های پلی اتیلنی با فرمولهای متفاوت ( با چگالی های متفاوت ) ساخته می شوند. ژئوممبران های پلی اتیلنی در انواع گوناگون HDPE، LDPE، LLDPE، VLDPE، MDPE تولید و ارائه می شوند. وزن مخصوص پلی اتیلنها در محدوده ۸۵/۰ تا ۹۶/۰ گرم بر سانتیمتر مربع می باشد. این ژئوممبرانها معمولا حاوی ۹۷% پلی اتیلن فشرده حدود ۲٫۵% کربن سیاه و ۰٫۵% آنتی اکسیدانت هستند . مواد اصلی مورد استفاده جهت ساخت این ممبرانها علاوه بر مولکولهای HDPE ، شامل یک comonomer افزودنی مانند بوتن یا هگزن نیز می باشد که سبب افزایش انعطاف پذیری و یا مقاومت در برابر عوامل محیطی می شود. توجه به این نکته اهمیت دارد که این پوششها فاقد هر گونه مواد پلاستیسایزر، که تصاعد شونده بوده و سبب خشکی و ترک خوردگی و تخریب سیستم نفوذ ناپذیر کننده می شوند، هستند. پلی اتیلن (PE) مقاومت شیمیائی بسیار خوبی در مقابل مواد اسیدی و قلیایی دارد، همچنین با افزودن مقاوم کننده هایی نه چندان گران قیمت می توان دوام آن را در مقابل پرتو UV خورشید و اکسید کننده های محیط را نیز افزایش داد. انعطاف پذیری نه چندان زیاد اما جهت عایق بندی در سطوح وسیع ، انعطاف پذیری قابل قبولی دارند. فرآیند تولید ژئوممبران از پلی اتیلن ساده نسبتا” ارزان و مقرون بصرفه است. موارد فوق باعث شده است ژئوممبران پلی اتیلنی شناخته شده ترین نوع از انواع ژئوممبران بوده و با در نظر گرفتن مسائل فنی و اقتصادی در بسیاری از کاربردها نظیر احداث حوضچه های نگهداری فاضلاب، لندفیل ها و مخازن ثانویه مواد هیدروکربنی انتخاب بهینه ای محسوب گردد.
ژئوممبران PVC :
ژئوممبرانهای PVC از مخلوط PVC صلب (که در لوله های PVC مورد استفاده می باشد) و همچنین مواد نرم کننده که پلاستیسایزر نامیده می شوند، ساخته می شوند. رزین PVC قبل از تولیدژئوممبران با پلاستیسایزر ها مخلوط شده و محصول انعطاف پذیری حاصل می شود. مقادیر پلاستیسایزرها در PVC تا مقادیر حدود ۴۰% استفاده می شوند. پلاستیسایزرها موجب کاهش کشش بین مولکولی در زنجیره های مجاور هم شده و موجب انعطاف پذیری PVC می شود. ازجمله مزایای این نوع ورق نرمی و ازدیاد طول مناسب و ترمیم پذیری آسان و سریع آن است. از معایب این عایق می توان به واکنش آنها با مایعات و اسیدها و مواد شیمیایی اشاره نمود که این واکنشها به دلیل تجزیه شدن آنها بوده و طول عمر آنها را به شدت نسبت به ورق های پلی اتیلن کاهش می دهد. انعطاف پذیری بسیار زیاد ژئوممبران PVC به خاطر وجود مواد روان کننده در ترکیب شیمیائی آن است. در صورتی که فرمولاسیون صحیحی در تولید PVC رعایت نشود، روان کننده های فوق الذکر دوام زیادی را در شرایط محیطی نخواهد داشت.
نکته : ژئوممبران PVC دارای مقاومت شیمیائی بالایی نیست و بهتر است تا در مجاورت فاضلاب و هیدروکربن ها مورد استفاده قرار نگیرد.
تولید ژئوممبران و روش های آن

تولید ژئوممبران با استفاده از مواد پلیمری مانند پلی اتیلن و پی وی سی انجام می پذیرد. استفاده از ژئوممبران پلی اتیلن مرسوم تر نسبت به نوع PVC آن می باشد. پلی اتیلن پلیمری است که ار پلیمریزاسیون مونومرهای اتیلن به دست می آید، چرخه تولید این محصول ار سال ۱۹۳۰ میلادی و در شرایط فشار و دمای بسیار بالا آغاز گردید. در اواسط سال ۱۹۵۰ روشهای تولید در دماها و فشارهای پایین تر ارائه گردید که منجر به تولید پلی اتیلن با چگالی بالاتر، مقاومت مکانیکی برتر و تعداد زنجیرهای پلیمری بیشتر شد این مصنوع بعدها به عنوان پلی اتیلن سبک (HDPE مخفف high density polyethylen) خوانده شد که نسبت به پلی اتیلن سبک و از نفوذناپذیری و مقاومت شیمیایی برتری برخوردار بود.
در تولید ژئوممبران در کارخانه ها در اکثر مواقع از یکی از فرآیندهای: روزن‌رانی (Extrusion)، غلتک زنی و پخش اندود (Spread coating) استفاده می گردد.
تولید ژئوممبران در فرآیند روزن‌رانی روشی است که در آن پلیمر مذاب به صورت ورقه های غیر مسلح خارج می شود و بلافاصله پس از خروج، هنگامی که ورقه ژئوممبران هنوز گرم است، از طریق غلتک زنی به یک لایه الیافی متصل و یکپارچه تبدیل می گردد.
غلتک زنی دومین روش متداول در تولید ژئوممبران است. در این روش با عبور یک لایه پلیمری داغ از بین غلتک های گرم، ورق ژئوممبران تولید می شود.
ژئوممبران در این فرآیند در رول هایی به عرض ۱/۵ تا ۱۰ متر تولید می شوند. رول های باریک ژئوممبران برای اتصال به یکدیگر و تولید ژئوممبران های عریض به کارخانه های دیگری انتقال می یابند. این ورقه ها را می توان به هر شکل که مورد نیاز است طراحی کرده تولید نمود و محدودیت اندازه آنها صرفاً تابع شرایط حمل و نقل می باشد. ورقه ها پس از تولید بسته بندی شده و برای نصب به محل پروژه انتقال می یابند.
البته در تولید ژئوممبران عریض، علاوه بر کیفیت مواد اولیه، نورد ورق بسیار مهم است. اگر دستگاه های نورد و تولید ژئوممبران کیفیت مناسبی نداشته باشند و اصول مربوطه رعایت نشود، ورقه های عریض تولید شده از کیفیت مناسبی برخوردار نخواهند بود. در این صورت ضخامت ورق ها در راستای عرض یکسان نبوده و متغیر می باشد.
مراحل نصب ژئوممبران عبارتند از :
1. آماده سازی بستر پروژه
2. تعیین چیدمان
3. برش کاری ورق ژئوممبران
4. پهن کردن و اتصال اولیه ژئوممبران
5. جوش کاری
6. تست عایق ژئوممبران
7. بهره برداری
8. ترمیم نقاط عایق بندی نشده