معرفی ژئوتکستایل و کاربردهای آن در صنایع مختلف

ژئوتکستایل ( Geotextile) منسوجاتی نفوذپذیر هستند که در هنگام استفاده همراه با خاک، توانایی تقویت ، حفاظت، جداسازی، فیلتر کردن و تخلیه آب را دارند و  در بـین ژئوسنتتیکها بیشترین کاربرد را دارند. جهت ساخت ژئوتکستایل ها غالباً از الیاف پلی استر، پلی پـروپیلن و پلـی اتـیلن اسـتفاده می شود. ژئوتکستایل ها در یک دسته بندي کلی به دو دستۀ بافته شده و بافته نشده تقـسیم می شوند.

ژئوتکستایل هاي بافته نشده به علت دارا بودن فضاي خالی نـسبتاً زیـاد، خاصـیت فیلتـري بیشتري دارند .دربافته نشده ها الیاف تشکیل دهنده بایکدیگر درهم آمیخته شده انـد و همـین خـصوصیت موجـب می شود تا مقاومت آنها در برابر پاره شدگی از بافته شده ها بیشتر باشد زیرا نیرو با الیاف بیشتري درگیر می شود. آنچه موجب بوجود آمدن گسترة وسیع استفاده از ژئوتکستایلها میشود خواص فوق العادة فیزیکی و مکانیکی آنها به نسبت وزن آنها میباشد،

استحکام، نفوذپذیري، مقاومت کششی بسیار بالا، مقاومت بالا در برابر سوراخ شدگی و … از خصوصیات ژئوتکستایلها میباشد. یکی از خصوصیات مفید ژئوتکستایلها خاصیت ارتجاعی آنها میباشدکه موجب برگشت پذیري خاك مـسلحِ تحـت اثـر بارهاي خارجی به حالت اولیه می باشد.
ژئوتکستایل به خاطر ایفای نقش های متنوع، دارای زمینه های کاربردی فراوانی می باشد که در زیر چند کاربرد عمده آن آمده است:

حفاظت ژئوممبرین

ژئوتکستایل ها به طور مؤثر به عنوان بالشتک حفاظتی از لایه های ژئوممبران در مقابل سوراخ شدگی و پارگی حفاظت می کند. لایه های ژئوتکستایل نبافته بستری بسیار محکم برای حفاظت از لایه های ژئوممبرین در مقابل فشارهای آب در استخرهای ذخیره آب کشاورزی یا پرورش ماهی یا لندفیلها و یا لیچینگهای معادن و … به کار می روند.

نقش جداسازی در جاده

عامل عمده شکست جاده تزریق مواد لایه های مجاور به درون پی سنگریزه ای و پیامد نزول استحکام در لایه سنگریزه ای می باشد وقتی لایه سنگریزه ای روی لایه  زیرساخت قرار می گیرد. لایه زیرین آلوده به خاک گشته و به مرور بار ترافیکی و ارتعاش، لایه سنگریزه ای پی (Aggregate) را به درون خاک تزریق می کند و موجب حرکت لایه به طرف بالا می گردد. در محل های مرطوب ترافیک موجب پمپ خاک های  زیرساخت ضعیف به درون سنگریزه گردیده و تمامی این شرایط باعث کاهش ضخامت مؤثر لایه سنگریزه ای می گردند در نتیجه لایه حمایتی جاده تخریب شده و عمر مفید جاده کاهش می یابد. استفاده از ژئوتکستایل های نبافته برای بهبود عملکرد بزرگراه ها، جاده ها ، پارکینگ ها ، فرودگاه ها، باراندازها و بستر انبار و بستر کارخانجات و …استفاده می گردد.

زیرسازی جاده

ژئوتکستایل در فیلتراسیون آب، چه جریان تحت فشار در اثر نیروهای دینامیکی و چه جریان ثابت را با فیلتر از خود عبور داده و از ورود خاک نرم به درون لایه سنگی پی و زهکش جلوگیری می کند؛ در نقش مستحکم سازی، استحکام مواد نرم را حد مطلوبی افزایش می دهد و با توزیع فشار منطقه ای و موضعی از فرو رفتن مواد سنگی و دانه ای پی به درون بافت نرم و مرطوب جلوگیری می کند؛ و نیز نقش زهکشی در جاده را بهبود می بخشد.

روکش جاده

منبع اصلی تخریب در فرش جاده تزریق آب ناخواسته به درون ساختار از طریق ترک موجود در سطح فرش است. هنگام ساخت یا تجدید فرش بزرگراه، جاده، باند فرودگاه محل های پارکنیگ الحاق پارچه بین اندود اتصال (tack coat) و لایه جدید آسفالت یک سد رطوبت مؤثری را ایجاد کرده و زیر پی را در مقابل نفوذ آب سطحی حمایت می کند.
در این کاربرد، ژئوتکستایل دارای دو مکانیزم برای بهبود عملکرد روکش می باشد. اول این که، به عنوان لایه میانی با جذب تنش و فشار، از انتشار ترک خوردگی بازتابی (Reflective) از روکش قدیمی به روکش جدید جلوگیری کرده و یا به تعویق می اندازد و دوم، به عنوان لایه انتقال رطوبت  به بیرون، از ورود نزولات آسمانی و مایعات سطحی از طریق ترک های آسفالت به درون لایه زیرین و مرطوب سازی  زیرساخت و متعاقب آن، از هم گسیختگی و ضعف  زیرساخت جلوگیری می کند.
روشی که اغلب برای بازسازی (مرمت) جاده ترک خورده و گسیخته به کار می رود، روکش AC می باشد این عمل موقتاً ترک ها را می پوشاند و بعد از این که روکش جایگزین شد، هر حرکت جانبی یا طولی جاده موجب انتشار ترک های روکش قبلی به روکش جدید می گردد و ترک های بازتابی رخ می دهد. این حرکت موجب ورقه و ریش شدن و بریدگی در طول ترک های بازتابی گشته و راهی برای نفوذ آب های سطحی به لایه پی و  زیرساخت می گردد.
در زیر روکش جدید AC، ژئوتکستایل می تواند برای دفع فشارهای وارده ناشی از حرکت روکش قبلی، استحکام کششی ایجاد کند. ژئوتکستایل به عنوان لایه میانی در دفع فشار ناشی از ترک های افقی و عمودی عمل می کند.
آغشته سازی ژئوتکستایل با قیر و آسفالت، یک لایه غیر قابل نفوذ را نسبت به آب های سطحی به وجود می آورد. به خاطر سنخیت و قرابت الیاف پلی مری با مواد نفتی، جذب قیر و مواد اتصال Tack coat به لایه ژئوتکستایل به خوبی صورت می گیرد.

زیرسازی خط آهن

ژئوتکستایل در این کاربرد موجب تثبیت خط آهن می گردد و با توجه به شرایط محل، یک یا چند نقش اصلی را ایفا می کند: حفظ هندسه بستر خط آهن برای عملکرد مؤثر ریل، حیاتی می باشد. ژئوتکستایل در نقش جداسازی، بین مواد پی (Ballast) و زیر پی (Subballast) ریل واقع می گردد. وقتی مواد  زیرساخت در اثر حرکت قطار و نیروی کوبش آن به درون لایه پی و زیرین پمپاژ می شود، می تواند بستر غیر مسطحی را براین خط آهن به وجود آورد و باعث کاهش سرعت و یا حتی خارج شدن قطار از ریل گردد، یک ژئوتکستایل جداساز می تواند این مشکل را رفع نماید؛ ژئوتکستایل در نقش مستحکم سازی در خطوط جدید و یا خطوط تعمیری، با توزیع فشار وارده به  زیرساخت، موجب افزایش تحمل آن می گردد؛ ژئوتکستایل به مهارسازی مواد پی و زیر پی در مقابل حرکات جانبی کمک می کند و از این طریق خواص انسجامی و تحمل فشار را حفظ می کند؛ ژئوتکستایل هم چنین مکانیزمی را برای زهکشی جانبی (حاشیه ها) ایجاد می کند و عملکرد زهکشی را بهبود می بخشد.

سدسازی

کاربرد ژئوتکستایل در زمینه سدسازی برای ضد آب سازی و جلوگیری از نشت آب از بدنه سد شده و از تخریب تدریجی آن جلوگیری می نماید. در این کاربرد، از ژئوتکستایل سنگین به عنوان لایه محافظ غشا ژئوممبرین (که نقش لایه غیرقابل نفوذ را بازی می کند) استفاده می شود. ژئوتکستایل هم چنین به عنوان زهکشی سطحی دیواره سد و انتقال رطوبت به زهکش های پائین سد عمل می کند.

کنترل فرسایش

ژئوتکستایل ها جایگزین فیلترهای دانه ای و تفکیک شده سنگریزه ای در زیر سنگ چینی ها (Rip Rap) یا بلوک های بتن آرمه می گردند و در مواردی از جمله کانال های زهکشی، سواحل، سیستم های حفاظتی و اسکله و سدهای خاکی به کار می روند. بدون یک فیلتر ژئوتکستایل، عمل موج و حرکات آب، خاک های  زیرساخت را در زیر مجموعه سنگریزه ای یا لایه آرمه فرسایش می دهد و موجب لزوم تعمیرات اساسی می گردد. انتخاب ژئوتکستایل برای کنترل دائمی فرسایش شبیه زهکشی زیرزمینی می باشد. با این همه کاربردهای کنترل فرسایش معمولاً نیاز به ژئوتکستایل هائی با خواص استحکامی بالا هست. کانال های زهکش، سواحل، پل و سیستم های حفاظت از خوردگی سازه ها در اثر آب (آب خوردگی) از مواد کاربردی این نقش از ژئوتکستایل می باشد.

زهکشی زیرزمینی

ژئوتکستایل، جایگزین فیلترهای خاکی متداول برای زهکشی تقریباً تمام ساختارها از جمله سیستم های کنترل آب زیرزمینی، فرش جاده ها، زیرساخت های ساختمان، سدها و دیوارها می باشند. در مقایسه با فیلترهای خاکی سنتی، ژئوتکستایل ها علاوه بر ایجاد یک زهکش پیوسته و مناسب، خاکبرداری و تأثیرات زیست محیطی را کاهش داده و موجب کاهش عمده هزینه ها می گردد.
ژئوتکستایل های بی بافت سبک وزن تا وزن متوسط مناسب کاربرد فیلتر زهکش بوده و اجازه می دهند که آب زیرزمینی از هسته های زهکشی بگذرند و در عین حال از بسته شدن و گیر کردن سیستم زهکشی، با خاک مجاور جلوگیری می کند. ژئوتکستایل های نیمه سنگین بی بافت وقتی در تماس نزدیک با یک ژئونت یا سنگ زهکش قرار می گیرد می تواند ضایعات و خاک را فیلتر نماید و در عین حال به آب و مایعات شیمیائی اجازه عبور دهد.

سیستم جمع آوری مایعات و گاز

ژئوتکستایل های نبافته و بافته شده برای مایعات محلول و سیستم های جمع آوری گاز استفاده می شوند این محصولات کارائی سیستم را برای دفن زباله ها و هم برای طرح پاکیزه سازی آب زیرزمین افزایش می دهند. انتخاب ژئوتکستایل های فیلتری برای پاکیزه سازی محیط و کنترل ضایعات همانند انتخاب برای سیستم های زهکشی زیرزمینی است. لایه های نبافته سنگین وزن عموماً جهت این امر مناسب می باشند.