آشنایی با فرآیند فیلتراسیون با ژئوتکستایل

از طراحی و ساخت پلیمرها، به‌عنوان یکی از مولفه‌های موثر در پیشرفت جهان یاد می‌کنند. به‌طوری‌که گسترش آن در ابعاد مختلف زندگی تاییدی بر این اثرگذاری است. امروزه، پلیمرها در زندگی ما با شکل‌ها و کاربردهای مختلف، حضوری پررنگ دارند. در واقع، در اکثر سازه‌ها و ابزارها، ردپایی از پلیمر وجود دارد. یک نمونه عالی از این کاربردها را می‌توان در ساخت ژئوتکستایل‌ها دید که یک نوع پارچه پلیمری هستند که کاربردهای متنوعی در صنعت دارند.

از خصوصیات این محصول می‌توان به نصب سریع و راحت، مقاومت بالا، وزن پایین، هزینه کم و از همه مهم‌تر، دوست‌دار محیط زیست اشاره کرد. آن‌چه که باعث شده است تا این ماده در بسیاری از پروژه‌های عمرانی کاربرد داشته باشد، عملکرد فیلتراسیون آن است. در ادامه به توضیح هر چه بیشتر در مورد فیلتراسیون با ژئوتکستایل می‌پردازیم.

ژئوتکستایل چیست و چه کاربردی دارد؟

پیش از این که در مورد فرآیند فیلتراسیون با ژئوتکستایل سخن بگوییم، باید در قدم اول به این سوال جواب دهیم که ژئوتکستایل چیست. درواقع (Geotextile) نوع خاصی از پارچه پلیمری مانند پلی استر (polyester) و پلی پروپیلن (polypropylene) است که دارای سوراخ‌های بسیار ریز برای بهبود خواص خاک در پروژه‌های عمرانی است. نام این ماده از دو بخش ژئو (Geo) به معنی زمین و تکستایل (Textile) به معنی نساجی یا بافت تشکیل شده است. به عبارت دیگر، ژئوتکستایل‌ها به مواد نساجی نفوذپذیر گفته می‌شود که در هنگام استفاده همراه با خاک، توانایی‌های زیر را ارائه می‌دهد:

• فیلترکردن (Filter)
• جداسازی (Separate)
• تقویت (Reinforce)
• حفاظت (Protect)
• تخلیه (Drain)

امروزه این مواد در پروژه‌های عمرانی مانند جاده‌ها، فرودگاه‌ها، راه‌آهن، خاکریزها، سازه‌های نگه‌دارنده، مخازن، کانال‌ها، سدها و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرند. همچنین، آنها به پنج صورت زیر تولید می‌شوند:

• بافته (Woven)
• بافته‌‌نشده (Nonwoven)
• حلقه‌ای (Knitted)
• اسپان‌باند (Spunbonded)
• بافته طنابی‌شکل (Braided)

مطالعه بیشتر: پایدار سازی شیب با ژئوسل

چه زمانی از ژئوتکستایل ها در فیلتراسیون استفاده می شود؟

یکی از مهمترین وظایف منسوجات مورد استفاده در کارهای عمرانی، فیلتراسیون است. این نکته را باید بدانیم که ژئوتکستایل‌ها نقشی حیاتی در فیلتراسیون بازی می‌کنند. به همین دلیل، امروزه نقش اساسی و مهم این مواد در این حوزه، بیشتر از گذشته ثابت شده است.

زمانی خواص فیلتراسیون به ژئوتکستایل اضافه می‌شود که نیاز به حرکت آب در دو جهت باشد. در واقع، از این محصول جهت حفظ سنگدانه‌های ریز هنگام حرکت بین لایه‌های خاک استفاده می‌شود. همچنین این مواد دارای دو ویژگی اصلی  تخلخل و نفوذپذیری هستند. بر اساس این ویژگی‌ها، ژئوتکستایل توانایی تقویت جریان جانبی آب را دارد. علاوه بر این، این مواد با قدرت زیادی می‌تواند انرژی جنبشی حاصل از افزایش مویرگی آب‌های زیرزمینی را پراکنده کند. کاربردهای این نوع ژئوتکستایل می‌تواند هم به صورت عمودی و هم به شکل افقی باشد که به حل مشکلات زهکشی در مسیر جاده‌ها و سازه‌ها کمک کند.

چگونه یک فیلتر ژئوتکستایل غیر بافته راه اندازی می شود؟

اگر یک ژئوتکستایل طراحی دقیق و مناسبی داشته باشد، می‌تواند طبق درجه‌بندی خاک به یک دسته از ذرات، اجازه عبور از خود را بدهد. به همین دلیل است که فیلتراسیون با این ماده اهمیت پیدا می‌کند.

اگر بخواهیم فرآیند فیلتراسیون با ژئوتکستایل را بهتر شرح دهیم، باید بگوییم که ژئوتکستایل یک ناحیه فیلتر در داخل خاک مجاور خود ایجاد می‌کند. در واقع، روش کار این محصول به این صورت است که در زمان حرکت آبی که دارای انرژی بالایی است، ذرات ریز و متوسط را وادار به حرکت می‌کند. همچنین، در زمانی که حرکت آب به آهستگی است و از انرژی آن کاسته شده است، این مواد تنها می‌توانند ذرات ریز را حرکت دهند. به این ترتیب، آن‌چه باقی می‌ماند، یک ناحیه فیلتر درجه‌بندی شده با ذرات درشت، متوسط و ریز است.

مطالعه بیشتر: آشنایی کامل با فرآیند تولید ژئوتکستایل

آیا فیلتر های ژئوتکستایل مسدود می شوند؟

یکی از سوال‌هایی که در فیلتراسیون با ژئوتکستایل باید به آن پاسخ دهیم، این است که ” آیا فیلترهای ژئوتکستایل مسدود می‌شوند یا نه؟” ابتدا باید بدانیم که همه فیلترها که شامل ژئوتکستایل نیز می‌شود، تا حد مشخصی مسدود می‌شوند. نکته‌ای که در فرآیند فیلتراسیون با ژئوتکستایل بسیار اهمیت پیدا می‌کند، قدرت نفوذپذیری این نوع فیلتر است. نفوذپذیری فیلتر ژئوتکستایل بسیار بیشتر از خاک است. در واقع، این نوع فیلتر اجازه می‌دهد حداقل تا هزار برابر بیشتر از خاک‌های معمولی جریان آب داشته باشد.

علاوه بر این، درصورتی‌که یک ژئوتکستایل ۹۹ درصد از قابلیت جریان خود را از دست بدهد، باز هم جریان کافی خواهد داشت. بنابراین به جای اینکه بپرسید «آیا ژئوتکستایل معمولا مسدود می‌شود؟»، یک سؤال ادراکی‌تر از آن بپرسید و آن این است که «آیا ژئوتکستایل خیلی مسدود می‌شود؟». پاسخ به این سؤال بستگی به این دارد که این ماده در چه شرایطی قرار دارد؛ شرایط معمول (Usual Conditions) یا شرایط غیر معمول  (Unusual Conditions) . در ادامه، به توضیح در مورد هر یک از شرایط‌ها می‌پردازیم.

1. شرایط معمول: در شرایط معمول، اگر فیلتراسیون با ژئوتکستایل با کیفیت خوبی باشد، گرفتگی زیادی نخواهد داشت. شرایط معمول، زمانی است که شرایط خاک و آب در هیچ یک از دسته‌بندی‌ها قرار نمی‌گیرد.
2. شرایط غیر معمول: تجربه نشان می‌دهد که شرایطی وجود دارد تا نگرانی‌هایی را در مورد کاربرد فیلتر ژئوتکستایل ایجاد کنند. در ادامه به توضیح در مورد هر یک از این عوامل می‌پردازیم.

• زمانی که خاک‌هایی با درجه پایین (مانند وقتی که همه ذرات خاک به یک اندازه هستند)، خاک‌های ریز و با چسبندگی کم مانند لس، آرد سنگ و ریزه‌کاری‌های معدن سنگ وجود دارند.
• خاک رس‌های پراکنده که در طول زمان به ذرات ریز منفرد تقسیم می‌شوند (برای تمام انواع خاک رس این اتفاق نمی‌افتد).
• خاک‌هایی که انسجام کمتر با توزیع اندازه ذرات ناهموار (بر اساس شکاف) دارند و همراه با جریان‌های آب با انرژی بالا هستند.
• آب‌های زیرزمینی بسیار قلیایی که در آن کاهش جریان مایع از طریق ژئوتکستایل می‌تواند باعث رسوب کلسیم، سدیم یا منیزیم شود.
• مایعاتی که با حجم بیشتری از جامدات معلق مانند آب رودخانه کدر، آب لایروبی شده یا همراه با محتوای میکروارگانیسم بالا هستند. این دسته از جامدات، در بسترهای فیلتر بیوراکتور و معادن قدیمی قرار دارند که اخرای نارنجی (Orange Ochre) و ضایعات کشاورزی را آزاد می‌کنند.
• مواردی که مربوط به آب با انرژی بالا یا جریان‌های آب برگشت‌پذیر مانند مناطق جزرومدی یا کاربردهای ساحلی هستند.

در این موارد می‌بایست در مورد مناسب‌ترین گزینه برای ارائه فیلتراسیون، مشاوره تخصصی دریافت کرد. در بسیاری از این شرایط، انتخاب ژئوتکستایل تخصصی، عملکرد فیلتراسیون با این ماده را افزایش خواهد داد. در موارد دیگر ممکن است ژئوتکستایل مسدود و منجر به کاهش طول عمر این محصول و تعویض مکرر آن شود.

خربد محصولات ژئوسنتتیک

جمع‌بندی

چیزی که ما شاهد آن هستیم این است که فیلتراسیون با ژئوتکستایل در حال گسترش است و روزبه‌روز روش‌های نوین و کارآمدتری به دنیا ارائه می‌شود. شرکت فرنام بسپار به‌عنوان آغازکننده تولید محصولات ژئوسنتتیک، فعالیت خود را از سال ۱۳۷۹ شروع کرده است. این شرکت در جهت برآورده ساختن نیازهای مشتریان و ارائه باکیفیت‌ترین محصولات، دانش روز دنیا را همراه با افراد متخصص در حوزه فیلتراسیون با ژئوتکستایل به کار گرفته است. امید است تا خوانندگان این مقاله، اطلاعات دقیق و مهمی در این زمینه کسب کرده باشند.