ژئوتکستایل چیست و چه کاربردی دارد؟
ژئوتکستایل (Geotextile) نوعی الیاف مصنوعی نفوذ پذیر است که در پروژه‌های عمرانی، راه سازی و زهکشی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این مصالح معمولاً از پلی پروپیلن یا پلی‌استر تولید می‌شوند و به صورت بافته یا نبافته تولید می‌گردند. ژئوتکستایل‌ها نقش کلیدی در جداسازی، فیلتراسیون، تقویت، محافظت و زهکشی خاک دارند. با جلوگیری از اختلاط لایه‌های مختلف خاک، موجب افزایش پایداری سازه می‌شوند. این محصول در احداث جاده‌ها، تونل‌ها، سدها و خطوط راه آهن کاربرد گسترده‌ای دارد.
انواع ژئوتکستایل
ژئوتکستایل‌ها از جمله مصالح ژئوسنتتیکی هستند. آنها در مهندسی عمران، ژئوتکنیک، راه سازی و پروژه‌های زیر بنایی به کار می‌روند. این منسوجات به دو دسته کلی ژئوتکستایل بافته‌شده (Woven) و ژئوتکستایل نبافته (Non-Woven) تقسیم می‌شوند. انتخاب نوع مناسب ژئوتکستایل به عملکرد مورد انتظار، شرایط محیطی و نیازهای مهندسی بستگی دارد. در ادامه به بررسی هر دو نوع و خصوصیات آنها اشاره می‌کنیم:
ژئوتکستایل بافته شده (Woven Geotextile)
ژئوتکستایل بافته شده یکی از رایج‌ترین انواع ژئوسنتتیک‌ها است. آنها از در هم بافتن نخ‌های پلیمری مقاوم در دو جهت طولی (warp) و عرضی (weft) تولید می‌شوند. این فرآیند مشابه بافته شدن پارچه است؛ اما با نخ‌هایی که ضخامت و استحکام بسیار بالاتری دارند. حاصل این روش تولید یک لایه با ساختار منظم، مستحکم و مقاوم است. بنابراین این نوع محصولات توانایی بالایی در تحمل تنش‌های کششی و بارهای وارده دارند.
این نوع ژئوتکستایل می‌تواند نیروهای کششی بالایی را در هر دو جهت تحمل کند. در پروژه‌هایی که بارهای سنگین، نشست خاک یا لغزش وجود دارد، مدل بافته شده گزینه‌ای ایده آل است. مقاومت کششی معمولاً بین 20 تا 800 کیلو نیوتن بر متر است. به علت الگوی بافت متراکم، میزان عبور آب یا مایعات از آن کمتر است. آنها تحت فشار، کشش یا تغییرات دمایی دچار تغییر شکل نمی‌شوند.
ژئوتکستایل نبافته (Non-Woven Geotextile)
ژئوتکستایل نبافته یکی از انواع پرکاربرد و پرمصرف در دسته ژئوسنتتیک‌ها است. بر خلاف نوع بافته شده، الیاف آنها به صورت تصادفی و بدون الگوی مشخص در کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند. این نوع ژئوتکستایل با استفاده از فرآیندهای سوزن زنی، حرارتی یا شیمیایی به هم متصل می‌شوند. محصول نهایی معمولاً ظاهری پشمی، مات و ضخیم‌تر دارد. مدل بافته نشده بیشتر برای کارکردهای زهکشی، فیلتراسیون و جداسازی در پروژه‌های عمرانی و محیطی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
چه تفاوتی میان ژئوتکستایل‌های بافته شده و نبافته وجود دارد؟
ژئوتکستایل بافته شده به دلیل بافت منظم نخ‌ها در دو جهت دارای مقاومت کششی بالا است. آنها در برابر بارهای مکانیکی زیاد مانند فشار، کشش و تغییر شکل مقاوم هستند. این نوع ژئوتکستایل برای پروژه‌هایی که نیاز به تقویت و پایداری بیشتر دارند مانند ساخت جاده‌ها بسیار مناسب هستند. مقاومت کششی ژئوتکستایل‌های بافته نسبت به نوع بافته شده کمتر است؛ اما در عوض انعطاف پذیری بالاتری دارد. ژئوتکستایل‌های نبافته بیشتر در کاربردهایی مانند زهکشی و فیلتراسیون مورد استفاده قرار می‌گیرند. سایر تفاوت‌های آنها عبارتند از:
نفوذ پذیری
ژئوتکستایل بافته شده به دلیل ساختار فشرده و منظم بافت نفوذ پذیری کمتری دارند. به همین دلیل ژئوتکستایل‌های بافته شده برای زهکشی‌ها و انتقال آب از آنها مناسب نیستند. به جای آن مدل نبافته بیشتر برای جداسازی لایه‌ها، تقویت خاک‌ها و مقاومت در برابر فشارهای مکانیکی استفاده می‌شود. این نوع ژئوتکستایل به دلیل ساختار الیافی و متخلخل نفوذ پذیری بالایی دارند. آنها برای زهکشی، فیلتراسیون و جدا کردن ذرات خاک کاربرد دارند.
انعطاف پذیری
مدل بافته نشده به دلیل ساختار محکم و بافته شده خود، دارای انعطاف پذیری کمتری هستند. بنابراین آنها برای پروژه‌هایی که سطح نرم یا متغیر دارند و نیاز به انطباق دقیق با سطح دارند، مشکل ساز است. آنها بیشتر در پروژه‌هایی که نیاز به تقویت و مقاومت در برابر فشار دارند، کاربرد دارند. نوع نبافته به علت ساختار تصادفی و نرم انعطاف پذیری بالایی دارند. به همین دلیل آنها برای پروژه‌هایی که نیاز به نصب سریع و آسان در سطوح نامنظم دارند، بسیار مناسب هستند.
اهمیت استفاده از ژئوتکستایل
آیا می‌دانید که پایه گذاری و طراحی پروژه‌های عمرانی بدون استفاده ژئوتکستایل هزینه‌ها و زمان اجرایی پروژه‌ها را افزایش می‌دهد؟ ژئوتکستایل با ویژگی‌های منحصر به فرد خود، نقش حیاتی در تقویت سازه‌ها و پروژه‌های عمرانی ایفا می‌کند. در خطوط انتقال سیالات مثل هنگام دفن لوله پلی اتیلن، استفاده از ژئوتکستایل بسیار مهم است. اجرای آنها به عنوان لایه‌ای محافظتی میان لوله و خاک اطراف توصیه می‌شود.
در مواردی که از مخزن اسید برای نگهداری مواد خورنده استفاده می‌شود، ژئوتکستایل به عنوان یک لایه محافظ در زیر این مخازن به کار می‌رود. ژئوتکستایل از نشت احتمالی و واکنش آن با خاک یا سازه‌های مجاور پیشگیری می‌کند. در پروژه‌هایی که از مخزن فایبرگلاس برای ذخیره سازی آب یا مواد شیمیایی استفاده می‌شود، ژئوتکستایل نقشی کلیدی ایفا می‌کند. این ماده با ایجاد یک لایه محافظ، از تماس مستقیم مخزن با سطح ناهموار زمین جلوگیری می‌کند. در واقع آنها مانع از آسیب دیدگی و خرابی بدنه مخزن می‌شوند.
چگونه می‌توان ضخامت مناسب ژئوتکستایل را برای یک پروژه خاص انتخاب کرد؟
انتخاب ضخامت مناسب ژئوتکستایل یکی از مهم‌ترین مراحل در طراحی پروژه‌های عمرانی، ساختمانی و محیط زیستی است. ضخامت ژئوتکستایل تأثیر زیادی بر عملکرد و دوام آن در پروژه‌های مختلف دارد. عوامل مختلفی مانند نوع پروژه، نوع بارگذاری، شرایط محیطی و ویژگی‌های خاک باید برای تعیین ضخامت ژئوتکستایل در نظر گرفته شوند. یکی از کاربردهای اصلی ژئوتکستایل‌ها در برج خنک کننده، استفاده از آنها به عنوان لایه‌ای تقویتی است.
این ماده برای جلوگیری از فرسایش خاک و حفظ ساختار زیرین برج به کار می‌رود. این لایه‌های مقاوم می‌توانند از نفوذ رطوبت به بخش‌های حساس سیستم و آسیب‌های محیطی جلوگیری کنند. قبل از انتخاب ضخامت ژئوتکستایل، لازم است که اهداف استفاده از آن در پروژه به وضوح مشخص شوند. در ادامه به عوامل موثر بر تعیین ضخامت ژئوتکستایل اشاره می‌کنیم:
بارگذاری و فشارهای مکانیکی
در پروژه‌هایی مانند ساخت جاده‌ها و راه آهن ژئوتکستایل باید تحمل فشارهای مکانیکی زیاد را تحمل کند. در این مواقع ضخامت ژئوتکستایل باید بیشتر باشد تا بتواند مقاومت کششی کافی برای حفظ ساختار خاک را فراهم کند. به طور مثال در طراحی یک جاده بین شهری تردد خودروهای سنگین در آن زیاد است. ژئوتکستایل با ضخامت بیشتر معمولاً ۵۰۰ تا ۷۰۰ گرم بر مترمربع انتخاب می‌شود. این نوع ضخامت از تغییر شکل لایه‌های خاک و نشست‌های غیر یکنواخت جلوگیری می‌کند.
نوع خاک و ویژگی‌های آن
خاک‌های ریز دانه مانند رس و لای، در برابر تغییر شکل و فشار حساس‌تر هستند. در این خاک‌ها ژئوتکستایل باید ضخیم‌تر باشد تا از نفوذ رطوبت و شسته شدن ذرات خاک جلوگیری کند. برای مثال در پروژه‌ای در یک منطقه خاک رس قرار دارد و نیاز به زهکشی و جدا شدن لایه‌ها وجود دارد. در این شرایط ژئوتکستایل با ضخامت بیشتر از ۶۰۰ گرم بر مترمربع انتخاب می‌شود.
نوع کاربرد (فیلتراسیون، زهکشی، جداسازی)
برای پروژه‌هایی که نیاز به فیلتراسیون یا زهکشی دارند، ژئوتکستایل باید دارای نفوذ پذیری بالا باشد. ضخامت ژئوتکستایل باید طوری انتخاب شود که بتواند آب را به راحتی عبور دهد. عبور آب باید بدون اینکه ذرات خاک یا شن را از لایه‌ها جدا کند، صورت گیرد. برای پروژه‌های زهکشی انتخاب ژئوتکستایل با ضخامت کمتر مثلاً ۲۰۰ تا ۳۰۰ گرم بر مترمربع مناسب است؛ زیرا این ضخامت می‌تواند فیلتراسیون مؤثر و جلوگیری از حرکت خاک‌های ریز را فراهم کند.