در گذشته از سازه‌های بتنی در صنایع مختلف مانند نیروگاه‌های آبی استفاده می‌شد؛ اما گذشت زمان نشان داد این نوع سازه برای استفاده در برخی صنایع مناسب نیست. بتن زودتر از عمر مفید خود دچار گسل و شکستگی می‌شد که باعث به وجود آمدن خسارت و پرداخت هزینه زیاد برای رفع مشکل، می‌شود. اثرات حرارتی، انقباض سیمان، انبساط و انقباض بتن، یخ زدگی و ذوب شدن از جمله مواردی بود که باعث آسیب دیدن بتن و کوتاه شدن عمر مفید آن می‌شود.
به همین دلیل محصولات ژئوسنتتیک تولید و به بازار عرضه شد. محصولات ژئوسنتتیک از مواد پلیمری مختلف ساخته شده که امروز در صنایع مختلف مانند پروژه‌های عمرانی، معدنی و زیر ساخت حمل و نقل استفاده می‌شود. محصولات ژئوسنتتیک به چهار دسته ژئوممبران، ژئوتکستایل، ژئوسل و ژئوکامپوزیت تقسیم می‌شود. در این مطلب قصد داریم شما را با انواع ژئوممبران آشنا کنیم.
ژئوممبران چیست؟
ژئوممبران، ورقه‌های پلیمری هستند که از طریق روشی به نام اکستروژن ساخته می‌شوند. در این روش، مواد اولیه‌ای مانند رزین پلیمری از طریق گرمای بسیار زیاد، ذوب و با مواد دیگری مانند آنتی اکسیدان‌ها، پلاستیک‌سازها، کربن سیاه و روان کننده‌ها ترکیب شده و در نهایت در قالب ورقه‌های نازک در‌می‌آیند. بعد از تولید، روی این ورقه‌ها طبق استانداردهای سازمان بین‌المللی (ISO) آزمایش‌های مختلفی انجام می‌شود. در این آزمایش‌ها، استحکام کششی، مقاومت در برابر ضربه، مقاومت در برابر سوراخ شدن و نفوذناپذیری آنها مورد سنجش قرار می‌گیرد.
اهمیت این آزمایش‌ها به دلیل آن است که از این ورقه‌ها در حوزه‌های مهمی مانند تاسیسات هسته‌ای استفاده می‌شود. ساختار ورق های ژئوممبران به گونه‌ای است که در برابر واکنش شیمیایی، اشعه ماورا بنفش و سوراخ شدن مقاوم است. این ورقه‌ها به دلیل استحکام بالا، در حوزه‌هایی که نیاز به هدایت مایعات و گازها است، به کار می‌رود.
همچنین از ژئوممبران برای دفع پسماندهای خطرناک که باید از نفوذ مواد سمی به خاک جلوگیری کرد، استفاده می‌شود. در کل می‌توان گفت در صنایع کشاورزی، حمل و نقل، معدن، مدیریت آب و پسماند، این محصول کاربرد دارد. از این محصول برای ساخت حوضچه‌ها، سدها، تونل‌ها، لوله‌ها، فاضلاب‌ها، جاده‌ها و بزرگراه‌ها استفاده می‌شود. این ورقه‌ها از نشت مایعات و گازها به بیرون جلوگیری و از آنها در برابر تابش نور خورشید محافظت می‌کند.
مقایسه سریع و توضیحات کامل در مورد انواع ژئوممبران
همانطور که بیان کردیم، برای تولید ژئوممبران از مواد رزین پلیمری استفاده می‌شود. با توجه به نوع مواد رزین پلیمری، ژئوممبران به انواع مختلفی تقسیم می‌شود. در این قسمت مزایا و معایب هرکدام را به صورت کوتاه توضیح می‌دهیم و توضیحات کاملی را هم در مورد هر یک از انواع ژئوممبران ارائه می کنیم.
ورق ژئوممبران HDPE
| مزایا | معایب |
| مقاومت شیمیایی عالی، مقاومت در برابر اشعه ماورا بنفش، ارزان، قابل جوش، دوام و عمر بالا | انعطاف‌پذیری کم، امکان سوراخ شدن و خراشیدگی در سطوح ناهموار، وزن زیاد، امکان انبساط در دمای بالا |
HDPE از پلی اتیلن با چگالی بالا ساخته شده است. به دلیل هزینه نسبتا ارزانی که نسبت به دیگر انواع ژئوممبران دارد، در صنعت بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع ورق ژئوممبران به دلیل مقاومت بالایی که دارد، برای ساخت حوضچه تبخیر و دفن زباله استفاده می‌شود.
مقاومت شیمیایی و اشعه ماورا بنفش یکی از بهترین ویژگی‌های این محصول بوده که باعث شده از آن برای ذخیره مواد غذایی و آب آشامیدنی استفاده شود. ورقه‌های ژئوممبران HDPE مستعد پارگی ناگهانی نیست و آنها را می‌توان به یکدیگر جوش داد.
علاوه بر مزایایی که بیان کردیم، HDPE معایبی نیز دارد. به دلیل وزن بالای این نوع ورق، هزینه حمل و نقل آن بالا است. ضمن آن که این نوع ورق را نمی‌توان به صورت سفارشی در کارخانه مونتاژ کرد. به همین علت از این نوع ورق، برای ساخت حوضچه‌های بزرگ استفاده می‌شود که از نظر هزینه مقرون‌به‌صرفه‌تر است. عمر این نوع ورق‌های ژئوممبران، نزدیک به ٣۶ سال است.
ورق ژئوممبران LLDPE
| مزایا | معایب |
| قدرت کشسانی بالاتر، قابل استفاده در زمین‌های ناهموار، نصب آسان، نسبتا ارزان، مقاومت شیمیایی، قابل جوش و دوام بالا | وزن سنگین آن حمل و نقل و نصب آن را سخت و گران کرده است، امکان پارگی طولی و تغییر شکل، نسبت به HDPE در برابر اشعه ماورا بنفش و واکنش شیمیایی، مقاومت کمتری دارد. امکان انبساط در دمای بالا |
LLDPE، ژئوممبران‌های خطی پلی اتیلن با چگالی کم هستند که در دمای پایین و در برابر اشعه ماورا بنفش مقاوم هستند. LLDPE نسبت به HDPE انعطاف‌پذیری بالایی دارند و برای حوزه‌هایی که نیاز به ورقه‌های غیرقابل نفوذ دارند و همچنین برای استفاده در سطوح ناهموار، بسیار مناسب است.
انعطاف‌پذیری این ورق علاوه بر این مزیت، معایبی نیز به همراه دارد. به دلیل انعطاف‌پذیری بالا LLDPE، مقاومت کشسانی آن نسبت به HDPE پایین بوده و بیشتر در معرض تغییر شکل و پارگی قرار دارد. همچنین ورق‌های LLDPE نسبت به HDPE در برابر اشعه ماورا بنفش مقاوم نیستند؛ اما با این حال اگر در نگهداری از LLDPE، نکات مهم مربوط به نگهداری آن رعایت شود، عمر مفید آن نزدیک به ٣۶ سال خواهد بود.
ورق ژئوممبران PE
| مزایا | معایب |
| فوق العاده بادوام، مقاوم در برابر سوراخ شدن، مقاومت شیمیایی | گران‌تر از دیگر انواع ژئوممبران |
در صنایع مختلف، به دلیل داشتن خواص مقاومت عالی شیمیایی، مقاومت مکانیکی بالا و کم هزینه بودن ورق پلی اتیلنی، تمایل بالایی برای استفاده از ژئوممبران های HDPE و LLDPE ایجاد شد. هزینۀ کم مواد پلی اتیلن باعث می شود تا بتوان مقاطع ضخیم تری از ژئوممبران در مقایسه با سایر مواد گران تهیه کرد؛ بدین ترتیب مقاومت بیشتری نیز در برابر ایجاد سوراخ و سایش ورق بدست می آید.
PE {در کاربرد ژئوممبرانی} به طور معمول به شکل یک فیلم بادی یا ورق مسطح اکسترودی تولید می شود. این ماده (با در نظر گرفتن نسبت ضخامت آن به هر میلی متر) ارزانترین ماده برای تولید صنعتی ژئوممبران است، بنابراین به طور کلی HDPE به عنوان اولین انتخاب در بحث ژئوممبران در نظر گرفته می شود و فقط در مواردی که دلایل علمی صحیحی برای عدم استفاده از آن وجود دارد، مواد دیگر به آن ترجیح داده خواهند شد. در حال حاضر در عمل نیز، PE پرمصرف ترین ماده برای تولید ژئوممبران است (در حدود ۹۵٪ ژئوممبران ها از PE ساخته شده اند).
ورق ژئوممبران fPP
| مزایا | معایب |
| انعطاف‌پذیری بالا، مقاومت بالا در برابر سوراخ‌شدگی و پارگی، قابل استفاده در زمین ناهموار، طول عمر بالا در صورت استفاده روکش، در مقایسه با دیگر انواع ژئوممبران جوش دادن قطعات با یکدیگر راحت‌تر است، مقاومت شیمیایی | آسیب‌پذیر نسبت به هیدروکربن‌ها و مواد شیمیایی حاوی کلر |
یکی از انواع ورق های ژئوممبران که در ساخت استخر ژئوممبران و حوض از آن بسیار استفاده می‌شود، ورق های fPP هستند. علت پرکاربرد بودن این نوع ورق، انعطاف پذیری بالای آن است. fPP را می‌توان به نحوی قالب‌گیری کرد که تنگ‌ترین گوشه‌ها و فرورفتگی‌ها را پوشش دهد. این نوع ورق بدون نیاز به روان‌کننده به صورت ذاتی انعطاف‌پذیر هستند که این امر بزرگ‌ترین مزیت آن به شمار می‌رود. ورق های fPP می‌توانند در سطوح ناهموار و شیب‌دار، فشار زیادی را تحمل کنند بدون آن که دچار تغییر شکل یا پارگی شوند. این ورق ها تا دمای ۵٠- درجه سانتی‌گراد، قدرت انعطاف خود را حفظ می‌کنند.
ورق fPP در برابر اشعه ماورا بنفش و مواد شیمیایی مقاوم است، اما نمی‌توان گفت در برابر ترکیبات شیمیایی این مقاومت را دارد. fPP در برابر هیدروکربن‌ها، مواد شیمیایی حاوی کلر، روغن‌ها (از جمله چربی‌های حیوانی) و اکسیدان‌های قوی آسیب‌پذیر است. زمانی که fPP در برابر این نوع مواد قرار می‌گیرد، امکان ترک‌خوردگی و پارگی در آن بیشتر می‌شود. اما با این حال این نوع ورق در خطوط کانال‌کشی و سدهای خاکی کاربرد فراوانی دارد.
ورق ژئوممبران PVC
| مزایا | معایب |
| بسیار انعطاف‌پذیر و تاشو، مقاومت شیمیایی عالی، بسیار ارزان، قابل جوش، نصب آسان | ضعیف در برابر اوزن و اشعه ماورا بنفش، در دمای خیلی پایین یا خیلی بالا کارایی خوبی ندارد |
PVC یکی از انواع ژئوممبران است که قیمت نسبتا ارزان و انعطاف‌پذیری بالا، نقاط قوت آن به شمار می‌رود. این نوع ورق به خوبی گوشه‌ها و شکاف‌ها را پوشش می‌دهد و نصب آن بسیار آسان است. مقاومت شیمیایی PVC مناسب بوده و به راحتی می‌توان ورق‌های PVC را با یکدیگر جوش داد یا با استفاده از چسب‌های مخصوص به یکدیگر متصل کرد. ژئوممبران PVC به صورت طبیعی تولید نمی‌شوند و برای تولید نیاز به روان‌کننده دارند. این روان کننده‌ها قابل حل در آب است و به همین علت، برخی از آنها زندگی آبزیان را به خطر می‌‌اندازد. به همین علت انتخاب نوع روان‌کننده با توجه به حوزه‌ای که قصد استفاده از آن را دارید، بسیار مهم است.
ورق‌های PVC در دمای بسیار بالا و پایین مقاوم نبوده و امکان آسیب دیدن آنها در این شرایط بسیار زیاد است.
ورق ژئوممبران EPDM
| مزایا | معایب |
| مقاومت خوب در برابر اشعه ماورا بنفش، استحکام بالا، عملکرد خوب در دمای پایین، بسیار منعطف | مقاومت کم در برابر هیدروکرین‌ها، روغن‌ها و حلال‌ها، امکان به وجود آمدن شکاف در آن هنگام جوشکاری، گران‌تر از دیگر انواع ژئوممبران |
یکی از محبوب‌تربن انواع ژئوممبران برای پوشش حوضچه‌ها، ورق های ژئوممبران EPDM است. ورق های EPDM بادوام و انعطاف‌پذیر هستند. این نوع ورق بدون آن که قدرت دوامشان کم شود، می‌توانند کشیده شوند و گوشه‌ها و نقاط ناهموار را پوشش می‌دهند. ورق های EPDM یکی از انواع ژئوممبران بوده که در دمای بسیار بالا و پایین منبسط و منقبض نمی‌شوند و چسبندگی خود را در این شرایط روی سطوح ناهموار از دست نمی‌دهند. عملکرد خوب این نوع ورق در دمای بسیار بالا و پایین باعث شده که افراد نگران ایجاد شکاف یا سوراخ شدن آنها در این شرایط نباشند.
نوع ساختار این ورق به گونه‌ای است که برای موجودات دریایی مضر نبوده و آن را می‌توان برای روکش استخر ماهی استفاده کرد. با تمام این مزایا، ورق های EPDM نقاط ضعفی نیز دارند. احتمال آسیب دیدن این نوع ورق در هنگام جوشکاری وجود دارد. به همین علت برای اتصال آنها به یکدیگر باید از چسب‌های نواری استفاده کرد. ورق های EPDM مقاومت شیمیایی کمی به خصوص در برابر چربی‌ها و حلال‌ها دارند.
مقایسه ژئوممبران EPDM با ژئوممبران HDPE
BPA (بیسفنول A) نوعی ماده شیمیایی است که برای تولید پلاستیک‌های پلی کربناتی و رزین‌های اپوکسی به کار می‌رود. طی تحقیقات روی این ماده، مشخص شد که BPA برای سلامت انسان، به خصوص نوزادان خطرناک است.
از ورق های HDPE برای استخر و حوضچه‌های ماهی می‌توان استفاده کرد؛ چرا که فاقد BPA بوده و همچنین در برابر شستشوی شیمیایی مقاوم است در صورتی که ورق های EPDM این خاصیت را ندارد. ورق های EPDM نسبت به HDPE بسیار سبک بوده و به همین علت هزینه حمل و نقل و نصب کمتری دارد. از سوی دیگر، ورق های EPDM را نمی‌توان به یکدیگر جوش داد؛ چرا که امکان آسیب دیدن آن وجود دارد و باید با نوارهای مخصوص آنها را به یکدیگر اتصال داد. این در حالی است که ورق های HDPE را می‌توان به راحتی به یکدیگر جوش داد. در نهایت ورق های HDPE نسبت به EPDM ارزان‌تر است.
مقایسه ژئوممبران EPDM با ژئوممبران PVC
ورق EPDM نسبت به PVC قیمت بالاتری دارد. البته این تفاوت قیمت به سطحی که می‌خواهید برای آن استفاده کنید و ضخامت آن بستگی دارد. از سوی دیگر مقاومت ورق های PVC در هوای بسیار سرد یا بسیار گرم، نسبت به EPDM کمتر است. طول عمر ورق های EPDM ٣٠ سال بوده، در حالی که ورق های PVC بعد از ١٠ سال باید تعویض شود. ورق‌های EPDM در برابر اشعه ماورا بنفش و ازن مقاوم است، اما PVC ممکن است به مرور زمان آسیب ببیند.
عدم امکان جوش‌دادن ورق های EPDM به یکدیگر و استفاده از نوار چسب برای اتصال آنها، یکی دیگر از تفاوت‌های این دو نوع ورق به شمار می‌رود.
سوالات متداول در خوص انواع ژئوممبران
مهمترین انواع ژئوممبران چیست؟
ژئوممبران HDPE، LLDPE، PE، PVC و EPDM.
دلیل تفاوت انواع ژئوممبران چیست؟
برای تولید ژئوممبران از مواد رزین پلیمری استفاده می‌شود. با توجه به نوع مواد رزین پلیمری، ژئوممبران به انواع مختلفی تقسیم می‌شود.
نتیجه‌گیری
در این متن انواع ژئوممبران و مزایا و معایب هرکدام را به طور کامل توضیح دادیم. هرکدام از این ورق ها مزایا و معایب خاصی دارد و یک نوع خاص از این ورق ها را نمی‌توان برای استفاده در تمام حوزه‌ها پیشنهاد کرد. قبل از آن که بخواهید بین انواع ژئوممبران، یکی را انتخاب کنید، در ابتدا باید نوع کاربرد، اندازه محیط و میزان بودجه خود را تعیین کرده و سپس نسبت به تهیه آن اقدام کنید.
