ژئوتکستایل (Geotextile) منسوجاتی نفوذپذیر است که برای بهبود خاصیت خاک از آن استفاده می‌شود و توانایی جداسازی، تقویت، فیلتر، حفاظت یا تخلیه را دارداین محصول . به دو شکل لایه بافته و لایه نبافته وجود دارد که بر پایه پلی‌پروپیلن و پلی‌استر و مواد پلیمری دیگر، در ابعاد گوناگون تولید می‌شود.
در واقع ژئوتسکتال از کنار هم قرارگیری الیاف پلیمری ریز و در هم تنیدن آنها تولید می‌شود. تولید ژئوتکستایل با روش‌های مختلفی مانند سوزن کاری، شیمیایی یا حرارتی صورت می‌گیرد و ساختاری نمد گونه و بدون بافت دارد. در این مقاله از فرنام بسپار قصد داریم به نحوه تولید ژئوتکستایل و روش‌های آن بپردازیم. با ما همراه باشید.
ژئوتکستایل چیست و چه کاربرد هایی دارد؟
به زمین‌های پارچه‌ای، فیلتر پارچه‌ای و مصنوعی، بافته اجرائی یا پارچه ساختمانی، ژئوتکستایل گفته می‌شود. در واقع آنها صفحات پلیمری نفوذپذیری هستند که معمولاً به صورت نبافته یا بافته تولید می‌شوند و جنس آنها از پلی‌پروپیلن، پلی‌استر یا نایلون است. در تولید این محصول اول از الیاف پلی‌استر و بعد از الیاف پلی‌پروپیلن استفاده می‌کنند.
عمدتاً رنگ الیاف پلی‌پروپیلن سفید و الیاف پلی‌استر در رنگ‌های سفید، قهوه‌ای و سبز تولید می‌شوند. دلیل آنکه در بیشتر کشورها از Geotextile بافته برای کارهای ساختمانی استفاده می‌شود، داشتن خصوصیاتی چون مقاومت بالا، تخریب کمتر و همچنین وزن و هزینه پایین آن است.
از این محصول می‌توان در موارد بسیار زیادی مانند روکش جاده، جداسازی جاده، زیرسازی جاده، سدسازی، زیرسازی خط راه‌آهن، کنترل فرسایش، دیواره‌های محافظ، کنترل و نگهداری ضایعات، زهکشی زیرزمینی، محافظت ژئوممبران، سیستم جمع‌آوری مایعات و گازها، تحکیم و ثبات خطوط راه‌آهن، مقاوم‌سازی زمین در برابر زلزله، استحصال زمین‌های باتلاقی، فیلتر در سدهای خاکی، فیلتر در کانال‌های آبیاری، احداث باند فرودگاه، مقاوم‌سازی، ایزولاسیون و لاینینگ تونل‌ها، حفاظت از سواحل دریا و رودخانه، مخازن فاضلاب، مخازن ذخیره آب، تحکیم بستر خاک‌ریزها و… استفاده کرد. به طور کلی در مواردی که در ادامه آنها را توضیح خواهیم داد، کاربرد دارند.
- جداسازی: Geotextile به عنوان یک لایه متخلخل انعطاف‌پذیر که نفوذپذیری بسیار زیادی دارد، موجبات جداشدن دو نوع متفاوت بافت خاک را فراهم ساخته، به طوری که درستی و صحت مصالح، به قوت خود باقی بماند.
- تسطیح: به کار بردن در بستر‌هایی که ظرفیت باربری پایینی دارند مانند بستر‌هایی با خاک ماسه‌ای، لجنی، بادی و امثال آنها، برای تسطیح و افزایش مقاومت خاک
- زهکشی: استفاده از Geotextile برای خاکریز جاده‌ها، دیواره تونل‌ها، پشت دیوار حائل، لندفیل‌ها و محل‌های دفن زباله
- فیلتراسیون: ژئوتکستایل قابلیت عبور انتخابی آب و همچنین محافظت از عبور ریزدانه‌ها به درون حفره‌های زهکش را دارد
- حفاظت: از این محصول به عنوان لایه محافظ ژئوممبران نیز استفاده می‌شود و معمولاً زیر ژئوممبران و روی بستر خاکی قرار می‌گیرد.
در تولید ژئوتکستایل از چه مواد خامی استفاده می شود؟
در فرایند تولید ژئوتکستایل می‌توان از الیاف طبیعی و مصنوعی استفاده کرد. الیاف‌های طبیعی معمولاً به شکل نوار‌های کاغذی، مالچ پشمی یا تراشه‌های چوب هستند.نوع طبیعی، زیست تخریب‌پذیر هستند و عمر نسبتاً کوتاهی دارند و از آنها برای جلوگیری از فرسایش خاک استفاده می‌شود.
رایج‌ترین الیاف طبیعی عبارت‌اند از الیاف رامی و جوت. رامی یک الیاف نیمه گرمسیری است و سالی ۵ تا ۶ بار از گیاهان به دست می‌آیند. این الیاف از سلولز خالص تولید می‌شود و در بین الیاف گیاهی، بالاترین استحکام را دارد. جوت نیز یک نوع فیبر گیاهی چند منظوره است که توانایی ترکیب با خاک را دارد و زیست تخریب‌ناپذیر است.
از جوت به عنوان ماده مغذی برای پوشش‌های گیاهی نیز استفاده می‌شود. چهار پلیمر مصنوعی که به عنوان مواد اولیه Geotextile بیشترین کاربرد را دارند شامل پلی‌آمید، پلی آستر، پلی‌پروپیلن و پلی‌اتیلن هستند. دو نوع پلی‌آمید به نام‌های نایلون ۶. ۶ و نایلون ۶ وجود دارد. نایلون ۶ یک پلی‌آمید آلیفاتیک است که معمولاً از پلیمریزاسیون مشتقات نفتی به وجود می‌آید و نایلون ۶. ۶ نیز یک نوع دیگر از پلی‌آمید آلیفاتیک است که از پلیمریزاسیون هگزامتیلن و نمک اسید آدیپیک به دست می‌آید.
این پلی‌آمیدها نسبت به پلی‌استرها و پلی اپیلن‌ها استحکام بیشتری دارند. پلی‌استرها با پلیمریزاسیون اسیدترفتالیک یا دی متیل ترفتالات، سنتز می‌شوند. از آن جایی که الیاف پلی‌استر استحکام و مقاومت بالایی دارد، برای استفاده در ژئوتسکتایل‌هامناسب‌تر است. پلی‌پروپیلن یک نوع ترموپلاستیک کریستالی است که به طور معمول از پلیمریزاسیون مونومر‌های پروپیلن تولید می‌شود. از انواع پروپیلن‌ها می‌توان به کوپلیمر و همو پلیمر اشاره کرد. کوپلیمر برای مصارف صنعتی و همو پلیمر برای مصارف نخ و الیاف کاربرد دارد.
روش های تولید ژئوتکستایل کدامند؟
برای تولید Geotextile دو روش غیربافته و بافته شده ارگانیک، وجود دارد. طبقه‌بندی مصالح ساختمانی با توجه به روش ساخت آنها و همچنین مواد اولیه متفاوت است. مواد اولیه معمولاً شامل الیاف شیشه، الیاف پروپیلن، پلی‌استر و نخ ترکیبی حاوی پنبه یا پشم است. پلی‌استر به کار برده شده در این محصول یک ماده ثانویه خام بازیافتی است. پلی‌پروپیلن برای تولید به مواد اولیه نیاز دارد.
در این الیاف، یک نخ پیوسته تشکیل می‌شود که سبب ایجاد ساختار متراکم و بدون پرز و افزایش استحکام آن می‌شود و رنگ آن معمولاً سفید یا خاکستری است. در روش بافته شده ارگانیک، تولید به روش سنتی است. در این روش، خطوط درهم‌تنیده می‌شوند و امکان تنظیم تراکم و اندازه سلول‌ها وجود دارد و دارای ویژگی‌هایی چون مقاومت کششی بالا است. نوع نبافته به عمل حرارتی یا مکانیکی به شکل پیوندهای پلی‌پروپیلن یا پلی‌استر نیاز دارند. بسته به نوع تولید این محصول انواع مختلفی از این الیاف مانند باند و سوزن پانچ وجود دارد.
تولید ژئوتکستایل‌های نبافته از طریق منشأ ژئوتسکتایل نیز انجام می‌شود. منشأ این محصول روشی سنتی است و منسوجات نبافته از طریق پیوند حرارتی و سوزن زدن به وجود می‌آیند. نوع سوزنی، به پرس سوزنی نیاز دارد. عمل سوراخ‌شدن باعث می‌شود تا الیاف بتوانند در لایه‌های مختلف نفوذ کنند. این الیاف قابلیت صافی بالایی دارند و آب می‌تواند در جهات مختلف به‌خصوص جهت طولی و عرضی از آن عبور کند.
تست کشش در ژئوتکستایل ها
برای تعیین تست کشش در Geotextileها می‌توان از سه روش تست خزش کشش، آزمایش کشش پهنا و آزمایش کشش چنگال استفاده کرد. برای تست استاندارد بار شکستگی و ازدیاد طول این محصولات از آزمایش کششی چنگال استفاده می‌شود. تست آزمایش کششی به عنوان یک شاخص مهم برای تعیین قدرت محصولات، یک راهنمای کامل ارائه می‌دهد؛ اما به صورت مستقیم در طراحی استفاده نمی‌شود. زمانی که الیاف نبافته به کاربرد نهایی محدود می‌شوند، استحکام بیشتری از خود نشان می‌دهند.
در این روش، هر نمونه با فک‌های یک اینچی در مرکز عرض بسته و سریع کشیده می‌شود. انجام این تست بسیار سریع، آسان و ارزان است و تنها چند دقیقه زمان می‌برد و از آن برای تأیید سازگاری و کیفیت محصولات، مطابق با مشخصات سازنده آن استفاده می‌شود. آزمایش کشش پهنا یا کشش عرض عریض، به زمان بیشتری برای تعیین خواص کششی Geotextileها نیاز دارد و معمولاً گران‌تر است. در این روش اندازه هر نمونه در تمام عرض خود گرفته شده و سپس به‌آرامی کشیده می‌شود.
در تست کشش پهنا برخلاف روش کشش چنگال، نتایج استحکام به صورت بار در واحد عرض ارائه می‌شود. از آزمایش کشش پهنا به دلیل زمان و هزینه‌های بالایی که دارد، به ندرت برای کاربردهای کنترل کیفیت استفاده می‌کنند. تست خزش تنش نیز روشی استاندارد برای ارزیابی رفتار تنش نامحدود و پارگی Geotextileها است. در روش کشش خزش، نمونه در تمام عرض خود گرفته می‌شوند و کشیدگی یا تغییر شکل خزشی نمونه، در طول آزمایش کنترل می‌شود. به‌وسیله این آزمایش می‌توان زمان گسیختگی در سطح‌های مختلف بار یا سطح بار در یک زمان معین را که به راحتی گسیخته می‌شود، تعیین کرد.
جمع‌بندی
ژئوتکستایلها در انواع مدل‌های بافته و نبافته تولید و به بازار عرضه می‌شوند که می‌توان با توجه به نوع پروژه، بهترین مدل را انتخاب کرد. به عنوان مثال برای تقویت زیرسازی خاکی کشاورزی از نوعِ بافته و برای کنترل فرسایش سواحل از نوعِ نبافته استفاده می‌شود. این محصولات در کنار ژئوسنتتیک‌های دیگری مانند ژئوممبران، ژئوسل و ژئوگرید، ترکیب قابل قبولی ایجاد می‌کنند و در مصارف گوناگونی مانند احداث استخر‌های کشاورزی، صنایع، معادن و پروژه‌های عمرانی از آنها استفاده می‌شود.
کیفیت انواع موجود این محصول در بازار، با یکدیگر متفاوت است و معمولاً بر اساس جرم بر مترمربع به اندازه‌های ۳۰۰، ۴۰۰ و ۵۰۰ عرضه می‌شوند؛ به همین دلیل از نظر قیمتی، رنج‌های متفاوتی دارند.
