ژئوممبران ها و انواع متداول آن
ژئوممبران‌ها در کاربردهای مهندسی به عنوان موادی مورد استفاده قرار می‌گیرند که به منظور مهار جریان سیالات در شرایط مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. این موارد شامل زه‌های ذخیره آب، کانال‌های آبیاری، خاکریزهای دفع زباله شهری، تالاب‌های فاضلاب مایع، دیواره‌های آب‌بند، روکش‌های محافظ سدها، پوشش نهایی خاکریزهای دفع زباله و موارد مشابه می‌باشد.
این ژئوممبران‌ها می‌توانند به صورت مسلح یا غیرمسلح وجود داشته باشند. در اغلب موارد، ترکیبی از مواد پایه پلیمری و قیر به منظور افزایش نفوذناپذیری از این ژئوممبران‌ها استفاده می‌شود. پلیمرها به عنوان ترکیبات شیمیایی با وزن مولکولی بالا شناخته می‌شوند که از طریق فرآیند پلیمریزاسیون، مونومرها به زنجیره‌های بلند مولکولی تبدیل می‌شوند.
در این فرآیند، زنجیره‌های پلیمری ممکن است به صورت خطی کامل یا شاخه‌ای تشکیل شوند. انواع پلیمرهای متداول در صنایع ژئوسنتتیک (مانند تولید‌کنندگان ژئوممبران‌ها) به شرح زیر تقسیم‌بندی می‌شوند:
۱- الاستومرها یا مواد سنتتیک الاستیک با ویژگی‌های کاملاً انعطاف‌پذیر، که از طریق فرآیند ولکانیزاسیون حرارتی با عامل ولکانیزه کننده، تولید می‌شوند. به عنوان مثال، الاستومر ایزوپرن-ایزوبوتیلن (که به عنوان الاستیک بوتیل هم شناخته می‌شود) و دین مونومر اتیلن-پروپیلن (EDPM) از این دسته به حساب می‌آیند.
۲- پلاستومرهایی که خواص مکانیکی آن‌ها با درجه حرارت تغییر می‌کند، شامل موارد زیر می‌شود:
– پلی‌وینیل کلراید (PVC)
– پلی‌اتیلن سبک (LDPE)
– پلی‌اتیلن سخت یا سنگین (HDPE)
– پلی‌اتیلن خیلی سبک (VLDPE)
– پلی‌اتیلن سبک خطی (LLDPE)
– پلی‌پروپیلن انعطاف‌پذیر (FPP)
ژئوممبران‌ها و مواد اولیه تولید آن‌ها
در فرآیند تولید ژئوممبران‌ها، به جز ترکیبات پایه، از مواد افزودنی دیگر نیز استفاده می‌شود. به عنوان نمونه، مواد افزودنی به پلیمرها شامل پرکننده‌ها، الیاف، مواد کمک‌کننده فرآیند، ماده‌های روان‌کننده، کربن سیاه، پایدارسازها، آنتی‌اکسیدان‌ها و مواد ضد قارچ می‌باشد. پرکننده‌ها معمولاً مواد معدنی مانند رس کائولین، خاکستر بادی میکایی یا اکسیدهای فلزی مانند آلومینیوم و منیزیم می‌باشند.
روان‌کننده‌ها به منظور افزایش انعطاف‌پذیری ترکیب و در تولید ممبران‌ها از مواد پلیمری سخت مانند PVC استفاده می‌شوند. این مواد همچنین می‌توانند فرآیند تولید را تسهیل نمایند. نسبت وزنی روان‌کننده‌ها به ترکیب اصلی معمولاً از صفر تا ۲ درصد در الاستومرها و تا ۵۵ درصد در ترکیبات PVC متغیر است. کربن سیاه (که به میزان مصرف ۱ تا ۲ درصد از وزن ترکیب اصلی در پلاستومرها و ۱۰ تا ۴۵ درصد در الاستومرها)، ماده‌ای است که به ترکیب رنگ سیاه می‌دهد و در برابر فرآیند کهولت ناشی از اشعه ماوراء بنفش خورشید مقاومت ایجاد می‌کند و سختی الاستومرها و ژئوممبران‌ها را افزایش می‌دهد.
مواد پایدارساز و آنتی‌اکسیدان برای کاهش اثر کهولت خارجی ناشی از اشعه ماوراء بنفش و گاز ازون استفاده می‌شوند و به پایداری ژئوممبران‌ها در طول فرآیندهای تولید کمک می‌کنند. مواد ضد قارچ نیز به منظور جلوگیری از حمله قارچ‌ها و باکتری‌ها به پلیمرها به مواد PVC اضافه می‌شوند.
فاز کریستالی پلیمر یکی از اجزای مهم در ترکیب مولکولی است که تاثیر قابل توجهی بر رفتار ژئوممبران‌ها دارد. محدوده تغییرات درصد کریستالیته در ژئوممبران‌ها به این صورت است:
- HDPE: از ۴۰ تا ۶۰ درصد
- VLDPE و LLDPE: از ۲۵ تا ۳۵ درصد
- FPP: از ۱۱ تا ۱۸ درصد
- PVC: از ۲ تا ۵ درصد
افزایش کریستالیته در ژئوممبران‌ها منجر به ویژگی‌های زیر می‌شود:
- کاهش انعطاف‌پذیری
- کاهش مقاومت در برابر ترک‌خوردگی به علت شرایط محیطی
- افزایش انبساط و انقباض حرارتی با افزایش طول دوره‌های حرارتی
- کاهش سهولت نصب در محل
- کاهش اتصال به لایه زیرین یا پایه
در انتخاب ژئوممبران‌ها، به دلیل تنوع گسترده‌ای که در این محصولات وجود دارد، ضروری است تا با انجام آزمایش‌های کامل و دقیق، مطمئن شوید که خصوصیات مورد نظر به‌درستی به‌دست می‌آید.
