ترکیب ژئوتکستایل و ژئونت برای تولید ژئوکامپوزیت

زمانی که قصد داریم از ژئوتکستایل برای تصفیه سازی و فیلتراسیون استفاده کنیم، ساخت یک محصول چند لایه ساندویچی شکل از ژئوتکستایل و ژئونت می تواند گزینه ای مناسب باشد و معمولا رضایت عمومی از این ترکیب و به این منظور استفاده بسیار بالا می باشد. عملکرد زهکشی با استفاده از ژئوکامپوزیت بسیار بهبود پیدا می کند و در صورتی که به صورت افقی از این ترکیب استفاده کنیم، می توانیم در محیط های مختلف از نفوذ یخ یا نمک در محیط های جغرافیایی مختلف جلوگیری نماییم.

زمانی که آب وارد لایه ژئوکامپوزیت می شود از درون لایه های ژئونت و ژئوتکستایل حرکت می کند و همین امر باعث می شود تا بتوان از این نمونه ژئوتکستایل برای تصفیه سازی شیرابه زباله و یا در برکه های آب برای جلوگیری از آسیب دیدن محیط زیست استفاده نماییم.

ترکیب ژئوممبران و ژئوتکستایل برای تولید ژئوکامپوزیت

در این ترکیب برای دست پیدا کردن به ژئوکامپوزیت باید ژئوتکستایل را به صورت یک لایه دور ژئوممبران بپوشانیم. این کار به دلیل مقاومت بالاتر ژئوتکستایل نسبت به ژئوممبران برای مقاومت و همچنین عدم آسیب پذیری بیشتر می باشد و در صورت سوراخ شدن و یا مقاومت کششی و یا حتی اصطکاک این نمونه از ژئوممبران دارای مقاومت بسیار بالاتری می باشد.

ژئوتکستایلی که برای تولید این نمونه از ژئوکامپوزیت مورد استفاده قرار می گیرد، ژئوتکستایل نبافته و تولید شده به روش گرما دهی و سوزن کاری شده است و تقریبا وزن سنگین تری نسبت به انواع ژئوتکستایل دارد. این محصول می تواند برای زهکشی مورد استفاده قرار گیرد و حتی در صنعت هوانوردی از این نمونه ژئوکامپوزیت برای عایق کاری استفاده می شود. از دیگر موارد استفاده از این محصول می توان به تولید روشویی و یا دستشویی اشاره کرد که نمی خواهیم به صورت مستقیم با ژئوممبران تماس داشته باشیم.

ترکیب ژئوتکستایل و ژئوگرید برای تولید ژئوکامپوزیت

این نمونه از ژئوکامپوزیت ها با استحکام کمتر و مدول کمتر و همچنین مقاومت کششی کمتر تولید می شوند. بطور کلی می توان گفت که هدف از تولید این نوع از ژئوکامپوزیت بهبود عملکرد فیزیکی ژئوتکستایل است زیرا که ژئوتکستایل مورد استفاده برای تولید این نمونه از ژئوکامپوزیت معمولا دارای مقاومت کمتری است و می تواند در نهایت تولید ژئوکامپوزیت مقاومت بیشتری داشته باشد و به طور کلی یک محصول تقویت شده ژئوتکستایل به شمار می رود .

ژئوکامپوزیت ژئوگرید

مقاومت کششی مسلح کننده در درون خاک حاصل از مقاومت اصطکاکی سطح تماس و ایجاد مقاومت پاسیو ایجاد شده در جلو المان های متقاطع عرضی ژئوگرید می باشد.در خاک رس مسلح شده با ژئوگرید مقاومت سطح تماس پایین بوده و درنتیجه گسیختگی سطح تماس قبل از رسیدن مقاومت کششی مسلح کننده به حد نهائی رخ می دهد. همچنین بدلیل تفاوت فاحش بین اندازه چشمه های ژئوگرید در مقایسه با دانه های خاک رس، ژئوگرید در محدود نمودن حرکت ذرات و ایجاد مقاومت پاسیو در خاک رس تقریبا بی تاثیر است.

در این پژوهش سعی شده تا با استفاده از آزمایش های سه محوری (UU) در مقیاس بزرگ و CBR، اثر وجود لایه های ژئوتکستایل در اطراف ژئوکامپوزیت بر بهبود اندرکنش خاک-ژئوگرید و در نتیجه افزایش مقاومت برشی و ظرفیت باربری بررسی شده و همچنین ارتباط میان نتایج آنها مورد مطالعه قرارگیرد.

این آزمایش ها بروی نمونه های فاقد مسلح کننده، مسلح شده با با لایه های ژئوکامپوزیت انجام گرفت.نتایج مطالعات و آزمایش ها نشان داد که وجود لایه های ژئوتکستایل در اطراف ژئوگرید درتسلیح خاک رس بنحو موثری سبب بهبود اندرکنش سطح تماس و بسیج شدن تنش ها بروی ژئوگرید شده و نه تنها باعث ارتقاء پارامترهای مقاومت برشی می گردد، بلکه سبب افزایش ظرفیت باربری نیز می شود. نتایج پرتونگاری بعمل آمده از نمونه های گسیخته شده در آزمون سه محوری نیز بوضوح انعکاس صفحه گسیختگی در اثر وجود ژئوکامپوزیت را نشان داد. همچنین بوسیله رابطه ای ارتباط میان مقاومت برشی و اعداد CBR بدست آمده مورد بررسی قرارگرفت.

ژئوکامپوزیت آسفالتی

سالانه مبالغ هنگفتی صرف تعمیر و نگهداری روسازی راه ها می شود. درصورتی که با اتخاذ تمهیداتی بتوان فقط یک سال بروز خرابی در روسازی راه ها را به تاخیر انداخت، می توان بامنابع حاصل از صرفه جویی، راه های بیشتر و با کیفیت مطلوب تر ایجاد کرد. پس از ساخت راه، روسازی آن در معرض عواملی مانند نزولات جوی و بار ترافیکی وسایل نقلیه قرار می گیرد.

این عوامل متناسب با شدتی که دارند منجر به کاهش کیفیت روسازی و در نتیجه اضمحلال آن می شوند. از جمله خرابی هایی که در لایه آسفالتی راه ها مشاهده می شود ترک های موسوم به ترک های انعکاسی است. این نوع ترک ها از لایه قدیمی آسفالت به لایه آسفالت جدید (روکش) منتقل می شوند.

عوامل تاثیر گذار و ارائه مدل مقاومت بیرون کشش ژئوکامپوزیت بین دو لایه آسفالتی

یکی از راه های تعمیر روسازی های ترک خورده به کارگیری روکش بر روی این گونه روسازی ها می باشد که در این صورت روکش فوقانی مستعد بروز ترکها به شکل روسازی پیشین است. یکی از مهمترین روش های پیشگیری از ترک خوردگی فوق موسوم به ترک خوردگی انعکاسی است که راه حل آن به کاربست ژئوسنتتیک ها می باشد.

میزان گیرداری ژئوسنتتیک ها در بین لایه های آسفالتی در شرایطی که ژئوسنتتیک از عملکرد مسلح نمودن (Reinforcement) استفاده می نماید، اهمیت قابل توجهی دارد. همچنین میزان گیرداری ژئوسنتتیک می تواند میزان مقاومت برشی بین لایه های آسفالتی را تحت تاثیر خود قرار داده و نهایتا منجر به تخریب هایی گردد.

بمنظور شناخت میزان گیرداری ژئوسنتتیکها در خاک آزمایش بیرون کشش ژئوسنتتیک آزمایش مرسومی قلمداد می شود. با این وجود از این آزمایش در شناخت میزان گیرداری ژئوسنتتیک در بین لایه های آسفالتی استفاده چندانی نشده است.

در این تحقیق دستگاه آزمایش بیرون کشش (Pull out) ژئوسنتتیک که در دانشگاه صنعتی امیرکبیر توسعه داده شده است، به منظور ارزیابی میزان گیرداری ورق ژئوکامپوزیت با اندازه شبکه های متفاوت در آسفالت به کار برده شد و تاثیر سه پارامتر موثر بر مقاومت بیرون کشش بر اساس طراحی آزمایش فول فاکتوریل بررسی و مقایسه گردید. نتایج بیانگر آن است که که مهمترین پارامتر موثر بر گیرداری ژئوکامپوزیت دما می باشد که به میزان دو برابر بیش از مقدار تک کت در میزان مقاومت یبرون کشش ژئوکامپوزیت موثر بوده است.

همچنین ابعاد و سایز ژئوکامپوزیت اثر چندانی در مقاومت تحت بارگذاری یکنواخت از خود نشان نداده است.علاوه بر این با تحلیل تداخل پارامترها مشخص شد که بیشترین تداخل میان پارامترها مربوط به تداخل میان دما و میزان تک کت به کار رفته بین دو لایه است .

بررسی رفتار برشی و بیرون کشش استاتیکی ژئوکامپوزیت مدفون در خاک دو لایه

به منظور بررسی رفتار برشی و بیرون کشش ژیوکامپوزیت مدفون در خاک تک لایه و دولایه، مطالعه یی آزمایشگاهی به وسیله ی دستگاه برش مستقیم بزرگ مقیاس و بیرون کشش تحت تنش های قایم مختلف انجام گرفت. نتایج نشان داد تنش قائم ، عامل موثری برای افزایش مقاومت برشی، مقاومت بیرون کشش و تغییر در نوع گسیختگی خاک ژئوکامپوزیت است و اثر چشم گیری بر جابه جایی در بیشینه ی مقاومت بیرون کشش دارد.

در شرایط یکسان بارگذاری، قرارگیری ورق ژئوکامپوزیت در سطح مشترک خاک دولایه باعث تغییر رفتار بیرون کشش نسبت به حالت تک لایه شده است. اندرکنش خاک ژئوکامپوزیت علاوه بر تنش قائم به نوع و اندازه ی ذرات خاک، تک لایه و دولایه بودن آن حساس است. میانگین ضرایب سطح تماس موثر محاسبه شده برای ماسه ژئوکامپوزیت ۰/۸ و برای شن ژئوکامپوزیت ۰/۹۱ است.

قرارگیری لایه ژئوکامپوزیت در مرز خاک دولایه باعث بهبود رفتار خاک نسبت به حالت تک لایه شده است؛ به طوری که میانگین ضریب اندرکنش بیرون کشش برای خاک دولایه (ماسه ژئوکامپوزیت شن) ۰/۵۱ و برای خاک ماسه یی و شنی به ترتیب ۰/۳۵ و ۰/۴۷ به دست آمده است.

تاریخچه استفاده از ورق های ژئوکامپوزیت در راهسازی به چه زمانی باز می گردد و استفاده از آنها در ایران در چه وضعیتی است؟

اواخر دهه ۱۹۶۰ در فرانسه با استفاده از الیاف بافته نشده (non-woven) نسبت به تسلیح لایه های خاک اقدام شد که به عبارتی اولین گام در استفاده از ژئوسنتتیک ها در راهسازی بود. اولین گام در تولید صنعتی این نوع مصنوعات پلمیری توسط ۲ کشور آلمان و انگلستان برداشته شد. اولین محصولات ژئوسنتتیکی که وارد آمریکا شد حاصل تولیدات کارخانجات انگلستان بود که اواخر دهه ۱۹۷۰ به این کشور صادر شد. اولین تحقیقات در زمینه استفاده از ژئوسنتتیک ها در لایه های روسازی نیز به دهه ۱۹۸۰ بر می گردد.

اگرچه از زمان به رسمیت شناخته شدن محصولات ژئوسنتتیک در سطح جهان به عنوان مصالح مفید در طرح های عمرانی حدود ۴۰ سال می گذرد، ولی در ایران به دلایلی از جمله ناآشنایی عوامل اجرایی، هزینه اولیه بالاو وجود بعضی ابهامات، استفاده از این محصولات کمتر مورد توجه قرارگرفته است؛ این در حالی است که با تحقیقات کتابخانه ای، آزمایشگاهی و میدانی می توان از فناوری های جدید که در حاشیه قرار گرفته اند یا توجه زیادی به آنها نمی شود، در فعالیت های عمرانی استفاده کرد و به عنوان یک گزینه در کنار دیگر راه حل هایی که همگی از نظر فنی قابل قبول هستند ارزیابی اقتصادی کرد .

وجه تمایز پژوهش حاضر با دیگر کارهای مشابه در چیست؟

اگر چه استفاده از مصالح ژئوسنتتیک (بخصوص از نوع ژئوتکستایل) در لایه های روسازی (بویژه لایه آسفالتی) در مقیاس محدود در بعضی طرح ها مشاهده می شود، ولی واقعیت این است که چارچوب یک طرح تحقیقاتی در آنها رعایت نشده است. به عبارت دیگر استفاده از مصالح مذکور معمولابدون برداشت دقیق وضعیت موجود آسفالت بوده است، در صورتی که برای قضاوت درباره اثر استفاده از یک محصول در جلوگیری از وقوع مجدد یک خرابی، ضمن آن که باید فرآیند پس از اجرا را ردیابی کرد لازم است از وضعیت خرابی های موجود و پیش از استفاده از محصول نیز اطلاع حاصل کرد.

طرح پژوهشی حاضر که از سوی پژوهشکده حمل و نقل وزارت راه و ترابری در دست انجام است در واقع اولین طرح تحقیقاتی میدانی در سطح کشور است که ضمن بررسی میدانی انواع مواد و محصولات سنتی و مدرن (اعم از تولیدات داخل و خارج) برای جلوگیری (به تاخیر انداختن) ترک های انعکاسی، سعی در بومی سازی روش های مدرن و پیشرفته رایج در دنیا دارد. علاوه بر آن در این پژوهش سعی بر آن است که امکان توسعه تولیدات و محصولات پارچه گونه ها به وسیله تولیدکننده های داخلی ارزیابی شود.

نتیجه گیری و کاربرد های ژئوکامپوزیت

ژئوکامپوزیت را می توان محصولی بسیار مناسب برای استفاده در فیلتراسیون و یا حتی در ساخت جاده ها و بزرگراه ها دانست. در این مقاله ما به شما سه نمونه از ژئوکامپوزیت هایی که با استفاده از ژئوتکستایل ها تولید می شوند را معرفی کردیم. در صورتی که می خواهید به درک بیشتری در این زمینه برسید، بهتر است بدانید که هدف ما از تولید ژئوکامپوزیت های ژئوتکستایل، بهبود خواص فیزیکی ژئوتکستایل ها و افزایش کارایی آن ها می باشد.

 بسیاری از محصولات پیش ساخته که از ژئوتکستایل ها بهره می برند، عموما ژئوکامپوزیت هایی هستند که نقص های ژئوتکستایل را با سایر محصولات و مواد اولیه برطرف کرده اند و از این روی می توان گفت که ژئوتکستایل به عنوان ماده اولیه دارای نقش بسیار مهمی در کارایی ژئوکامپوزیت ها می باشد. در صورتی که علاقمند به آن هستید که در زمینه ژئوتکستایل های نبافته که بیشتر در تولید ژئوکامپوزیت ها استفاده می شوند و همچنین کاربردهای آن بیشتر اطلاعات به دست بیاورید، این مقاله می تواند برای شما مناسب باشد.