چنانچه مشهود است پیشوند ژئوتكستایل، (Geo) یعنی با خاك پوشاندن و Textileیعنی پارچه به این ترتیب آنرا منسوج با قابلیت پوشاندن خاك ترجمه می كنند.
به این ترتیب ژئوتكستایل ها محصولاتی هستند كه در فونداسیون ها، زیر خاك روی صخره ها، هر سطحی كه با خاك پوشانده شود و یا هر منظور مشابه دیگری كه در علم مهندسی زمین و یا مواد وابسته به آن و در پروژه های ساختمان سازی، راه سازی و تثبیت خاكها و یا صخره های ناپایدار بكار رود. عامل عمده شکست جاده تزریق مواد لایه های مجاور به درون پی سنگریزهای و پیامد نزول استحکام در لایه سنگریزهای می باشد وقتی لایه سنگریزهای روی لایه Subgrade قرار می گیرد.
ژئوتكستایل به خاطر ایفای نقش های متنوع دارای زمینه های كاربردی فراوانی می باشد كه در زیر چند كاربرد عمده آن آمده است:
-- نقش جداسازی در جاده
-- زیرسازی جاده
-- روکش جاده
-- زیرسازی خط آهن
-- کنترل فرسایش
-- سدسازی
-- دیواره های محافظ
-- زهکشی زیر زمینی
-- کنترل و نگهداری ضایعات
-- سیستم جمعآوری مایعات و گاز
-- حفاظت ژئوممبرین
-- ثبات و تحکیم خطهای آهن
۱) نقش جداسازی در جاده
عامل عمده شکست جاده تزریق مواد لایه های مجاور به درون پی سنگریزهای و پیامد نزول استحکام در لایه سنگریزه ای می باشد وقتی لایه سنگریزه ای روی لایه Subgrade قرار می گیرد. لایه زیرین آلوده به خاک گشته و به مرور بار ترافیکی و ارتعاش، لایه سنگریزهای پی (Aggregate) را به درون خاک تزریق میکند و موجب حرکت لایه به طرف بالا می گردد. در محلهای مرطوب ترافیک موجب پمپ خاکهای Subgrade ضعیف به درون سنگریزه گردیده و تمامی این شرایط باعث کاهش ضخامت مؤثر لایه سنگریزه ای می گردند در نتیجه لایه حمایتی جاده تخریب شده و عمر مفید جاده کاهش مییابد. استفاده از ژئوتکستایل های بافته و نبافته برای بهبود عملکرد بزرگراه ها، جاده های غیر فرشی، محلهای پارکینگ، فرودگاه ها، باراندازها و مناطق نگهداری اجناس استفاده می گردد.
۲) زیرسازی جاده
ژئوتکستایل در این کاربرد با توجه به شرایط محل در یک یا چند نقش اصلی به کار می رود در جداسازی Subgrade و مواد سنگی و دانه ای واقع می گردد، ژئوتکستایل آب، چه جریان تحت فشار در اثر نیروهای دینامیکی و چه جریان ثابت را از خود عبور داده و از ورود خاک نرم به درون لایه سنگی پی (Aggregate) و لایه های زهکش جلوگیری می کند؛ در نقش مستحکم سازی، موجب استحکام مواد نرم Subgrade (خصوص CBR۳<) میشود و میزان CBR را تا حد مطلوبی افزایش میدهد و با توزیع فشار منطقه ای و موضعی از فرو رفتن مواد سنگی و دانه ای پی به درون Subgrade نرم و مرطوب جلوگیری می کند؛ و نیز نقش زهکشی در جاده را بهبود می بخشد.
۳) روکش جاده
منبع اصلی تخریب در فرش جاده تزریق آب ناخواسته به درون ساختار از طریق ترک موجود در سطح فرش است. هنگام ساخت یا تجدید فرش بزرگراه، جاده، باند فرودگاه محلهای پارکنیگ الحاق پارچه بین اندود اتصال (tack coat) و لایه جدید آسفالت یک سد رطوبت مؤثری را ایجاد کرده و زیر پی را در مقابل نفوذ آب سطحی حمایت می کند.
در این کاربرد، ژئوتکستایل دارای دو مکانیزم برای بهبود عملکرد روکش می باشد. اول اینکه، به عنوان لایه میانی با جذب تنش و فشار، از انتشار ترک خوردگی بازتابی (Reflective) از روکش قدیمی به روکش جدید جلوگیری کرده و یا به تعویق می اندازد و دوم، به عنوان لایه ضد رطوبت از ورود نزولات آسمانی و مایعات سطحی از طریق ترک های آسفالت به درون لایه زیرین و مرطوب سازی Subgrade و متعاقب آن، از گسیختگی و ضعف Subgrade جلوگیری می کند.
روشی که اغلب برای بازسازی (مرمت) جاده ترک خورده و گسیخته به کار می رود، روکش AC می باشد این عمل موقتاً ترک ها را می پوشاند و بعد از اینکه روکش جایگزین شد، هر حرکت جانبی یا طولی جاده موجب انتشار ترک های روکش قبلی به روکش جدید میگردد و ترک های بازتابی رخ میدهد. این حرکت موجب ورقه و ریش شدن و بریدگی در طول ترک های بازتابی گشته و راهی برای نفوذ آبهای سطحی به لایه پی و Subgrade میگردد.
در زیر روکش جدید AC، ژئوتکستایل میتواند برای دفع فشارهای وارده ناشی از حرکت روکش قبلی، استحکام کششی ایجاد کند. ژئوتکستایل به عنوان لایه میانی در دفع فشار ناشی از ترک های افقی و عمودی عمل میکند.
آغشته سازی ژئوتکستایل با قیر و آسفالت، یک لایه غیر قابل نفوذ را نسبت به آبهای سطحی به وجود می آورد. به خاطر سنخیت و قرابت الیاف پلیمری با مواد نفتی، جذب قیر و مواد اتصال Tack coat به لایه ژئوتکستایل به خوبی صورت می گیرد.
۴) زیرسازی خط آهن
ژئوتکستایل در این کاربرد موجب تثبیت خط آهن می گردد و با توجه به شرایط محل، یک یا چند نقش اصلی را ایفا میکند: حفظ هندسه بستر خط آهن برای عملکرد مؤثر ریل، حیاتی می باشد. ژئوتکستایل در نقش جداسازی، بین مواد پی (Ballast) و زیر پی (Subballast) ریل واقع میگردد. وقتی مواد Subgrade در اثر حرکت قطار و نیروی کوبش آن به درون لایه پی و زیرین پمپاژ می شود، می تواند بستر غیر سطحی را براین خط آهن به وجود آورد و باعث کاهش سرعت و یا حتی خارج شدن قطار از ریل گردد، یک ژئوتکستایل جداساز می تواند این مشکل را رفع نمائید؛ ژئوتکستایل در نقش مستحکم سازی در خطوط جدید و یا خطوط تعمیری، با توزیع فشار وارده به Subgrade، موجب افزایش تحمل آن می گردد؛ ژئوتکستایل به مهارسازی مواد پی و زیر پی در مقابل حرکات جانبی کمک می کند و از این طریق خواص انسجامی و تحمل فشار را حفظ می کند؛ ژئوتکستایل همچنین مکانیزمی را برای زهکشی جانبی (حاشیه ها) ایجاد میکند و عملکرد زهکشی را بهبود می بخشد.
۵) سدسازی
کاربرد ژئوتکستایل در زمینه سدسازی برای ضد آبسازی و جلوگیری از نشت آب از بدنه سد شده و از تخریب تدریجی آن جلوگیری می نماید. در این کاربرد، از ژئوتکستایل سنگین (معمولاً ۱۶OZ/yd) به عنوان لایه محافظ غشا ژئوممبرین (که نقش لایه غیرقابل نفوذ را نسبت به آن بازی میکند) استفاده می شود. ژئوتکستایل همچنین به عنوان زهکشی سطحی دیواره سد و انتقال رطوبت به زهکش های پائین سد عمل می کند.
۶) کنترل فرسایش
ژئوتکستایلها جایگزین سنگریزهای در زیر سنگ چینی ها (Rip Rap) یا بلوکهای بتن آرمه میگردند و در مواردی از جمله کانالهای زهکشی، سواحل، سیستم های حفاظتی و اسکله و سدهای خاکی به کار میروند. بدون ژئوتکستایل، عمل موج و حرکات آب، خاکهای Subgrade را در زیر مجموعه سنگریزهای یا لایه آرمه فرسایش می دهد تحلیل لایه Subgrade مزیت آرمه یا مجموعه قلوه سنگها (Rip Rap) را تنزل می بخشد و موجب لزوم تعمیرات اساسی می گردد. انتخاب ژئوتکستایل برای کنترل دائمی فرسایش شبیه زهکشی زیرزمینی می باشد. با این همه کاربردهای کنترل فرسایش معمولاً نیاز به ژئوتکستایل هائی با خواص استحکامی بالا هست. کانال های زهکش، سواحل، پل و سیستمهای حفاظت از خوردگی سازهها در اثر آب (آب خوردگی) از مواد کاربردی این نقش از ژئوتکستایل می باشد.
بدون حضور ژئوتکستایل، ضربات موج آب، مواد Subgrade را از زیر پوشش سنگی (Rip Rap) یا بتن آرمه فرسایش می دهد. تخریب و فرسایش Subgrade، مزایا و عمکرد حفاظ سنگی یا آرمه را خنثی می سازد و موجب نیاز به تعمیر اساسی و جایگزین پر هزینه میگردد.
۷) دیوارهای محافظ
دیوارهای محافظ به مالکان خود این اجازه را می دهند تا کاربرد زمین خود را به حداکثر برسانند با این وجود ساخت یک دیوار سیمانی ثقلی، اغلب به خاطر سنگینی و گرانی غیر عملی می باشد. ژئوتکستایل ها به طور وسیع جهت استحکام بخشیدن به خاکریزها روی خاک های نرم، سیلبند و دیوارهای نگهدارنده به کار میروند ژئوتکستایل ها از نظر بودجه ای، ساخت دیوارهای نگهدارنده را عملی می سازند در حقیقت یک ژئوتکستایل به کار رفته جهت دیوار نگهدارنده می تواند تقریباً با کمتر از نیمی از هزینه یک دیوار نگهدارنده سنتی ساخته شود. ژئوتکستایل های بافته مزایای چشمگیری نسبت به روش سنتی مانند نصب آسان، ساخت راحت و توانائی استفاده از مواد خاکبرداری شده محل پروژه را دارا می باشند و همچنین ژئوتکستایل های پلی پروپیلنی تقریباً نصف ژئوگریدها هزینه دارند و به طور قابل ملاحظه ای نیروی کمتری را برای نصب نیازمند هستند.
۸) زهکشی زیرزمینی
ژئوتکستایل، جایگزین موارد متداول برای زهکشی تقریباً تمام ساختارها از جمله سیستم های کنترل آب زیرزمینی، فرش جاده ها، زیرساخت های ساختمان، سدها و دیوارها می باشند. در این مقایسه، ژئوتکستایل ها علاوه بر ایجاد یک زهکش پیوسته و مناسب، خاکبرداری و تأثیرات زیست محیطی را کاهش داده و موجب کاهش عمده هزینه ها می گردد.
ژئوتکستایل های بی بافت سبک وزن تا وزن متوسط مناسب کاربرد زهکش بوده و اجازه می دهند که آب زیرزمینی از هسته های زهکشی بگذرند و در عین حال از بسته شدن و گیر کردن سیستم زهکشی، با خاک مجاور جلوگیری می کند. ژئوتکستایل های نیمه سنگین بی بافت وقتی در تماس نزدیک با یک ژئونت یا سنگ زهکش قرار می گیرد می تواند ضایعات و خاک را برطرف نماید و در عین حال به آب و مایعات شیمیائی اجازه عبور دهد.
۹) کنترل نگهداری ضایعات
کنترل ضایعات و طرحهای پاکیزهسازی زمین نیاز به ژئوتکستایل هائی با خواص فیزیکی پایدار و کیفیت تولید مناسب دارد در کاربردهای زیست محیطی، ژئوتکستایل باید خواص مهم و حیاتی را در حالیکه در معرض محیطهای شدیداً شیمیائی هستند، حفظ نماید. کاربرد ژئوتکستایل در سیستمهای جمع آوری گاز و نیز محافظت از لایه ژئوممبرین، پوشش های ضایعات می باشد. ژئوتکستایل ها برای ضایعات شهری و محل دفن زباله ها و ضایعاتی مضر و خطرناک، تالاب های تصفیه پساب، همچنین مخازن نگهداری و کنترل ضایعات و دیگر سیستم های نگهداری سطحی توصیه شده اند.
۱۰) سیستم جمع آوری مایعات و گاز
ژئوتکستایل های نبافته و بافته شده برای مایعات محلول و سیستمهای جمع آوری گاز استفاده می شوند این محصولات کارائی سیستم را برای دفن زباله ها و هم برای طرح پاکیزه سازی آب زیرزمین افزایش میدهند. انتخاب ژئوتکستایل ها برای پاکیزه سازی محیط و کنترل ضایعات همانند انتخاب برای سیستم های زهکشی زیرزمینی است. لایه های نبافته سنگین وزن عموماً جهت این امر مناسب می باشند.
در خطوط انتقال نفت و گاز، جهت مهار كردن نیروی شناور و جلوگیری از حركت رو به بالای لوله هنگام عبور سیال باید جهت افزایش نیروی عمودی ، تمهیداتی اتخاذ كرد كه این امر در گذشته با وزنه های بتنی انجام می شد. لذا در صورت عدم استفاده از وزنه های بتنی، خاك و مصالح بالای لوله تنها نیروی مقابله كننده با حركت رو به بالای لوله خواهد بود و لیكن در صورت استفاده از سیستم یكپارچه خاك و ژئوتكستایل میتوان وزن كل خاك اطراف و روی لوله و دیوارههای كانال را بر سطح مقطع لوله اعمال نمود و به این ترتیب به وزن كافی جهت مقابله با نیروی شناوری دست یافت.
مكانیزم عملكرد ژئوتكستایل: توزیع متناسب وزن خاك بر سطح لوله، توان كششی و عدم گسیختگی ژئوتكستایل مقاومت كافی برای غلبه بر نیروی شناوری را تضمین می نماید. علاوه بر این خاصیت جذب آب توسط ژئوتكستایل باعث می گردد كه آبهای نفوذی به كانال را جذب كرده و با قابلیت آبگذاری و عبور از سطح خود موجب كنترل جریان آب در محل تراشه حفر شده می گردد.
۱۱) حفاظت ژئوممبرین
ژئوتکستایل ها به طور مؤثر به عنوان بالشتک حفاظتی از لایه های کنترل ضایعات در مقابل سوراخ شدگی و صدمات دیگر حفاظت میکند. لایه های ژئوممبرین، سازه های پوششدار و بی پوشش نبافته بسیار محکم برای تقویت سیستم های لایه ای و حفاظت از لایه های ژئوممبرین در مقابل فشارهای شدید ناشی از اختلافات سطح به کار میروند. بدون لایه های محافظ، لبه های تیز مواد زیرزمین و مواد زائد موجب آسیب دیدگی ممبرین شده و نهایتاً از کیفیت و کارائی لایه ها می کاهد. لایه های نبافته و لایه های ترکیبی به عنوان حفاظ در مقابل صدمات مکانیکی به کار می روند. لایه های نبافته سنگین وزن با وزن حدود ۶۰۰ ژئوممبرین ها را محافظت میکند.
۱۲) ثبات و تحکیم خطهای آهن
با استفاده از ژئوتکستایل های نبافته روی لایه زیرین نرم و مرطوب طول عمر جاده و خط آهن افزایش مییابد این عمل با جلوگیری از ورود مخلوظ ریگ و سنگ و شن و ماسه به درون لایه زیرین ایجاد می شود. بی بافتهای سنگین وزن برای ثبات خط آهن مناسب میباشند. استفاده از ژئوتکستایل و زیر بستر خط آهن این اطمینان را میدهد که خاکریز خط آهن، بارهائی را که برای آن پیش بینی شده را تحمل کند.
ژئوتکستایلها غالباً از پلیمرها یا پلی پرپیلنها ساخته شدهاند. پلیپرپیلنها دارای وزن مخصوص کمتر از واحد بوده (9/0 = y) و محکم و بادوام هستند. از الیاف و فیبرهای رشتهای پلیپرپیلن ها در ساخت ژئوتکستایل های بافته شده (Woven) و بافته نشده (Nonwoven) استفاده میشود. همچنین از فیبرهای پلیاستر با مقاومت بالا نیز در ساخت ژئوتکستایل ها استفاده میشود. پلیاسترها دارای وزن مخصوص بزرگتر از واحد (1) و مقاومت بسیار عالی هستند و با اغلب خاکهای موجود در محیط سازگار می باشند.
ژئوتكستایل در واقع پارچه ای است كه بجای استفاده از رشته های طبیعی مانند نخ، پشم و یا ابریشم، از رشته های مصنوعی در ساخت آن استفاده میشود. این رشته های مصنوعی از مصالح پلیمری ساخته می شوند. پلیمرهایی كه در ساخت رشته های مصنوعی ژئوتكستایل به كار میروند به ترتیب استفاده آنها در ژئوتكستایل های گوناگون عبارتند از:
الف- پلیپروپلین حدود 83 درصد
ب- پلی استر حدود 14 درصد
پ- پلی اتیلن حدود 2 درصد
ت- پلی آمید یا نایلون حدود 1 درصد
به طور کلی ژئوتکستایل ها به دو نوع اصلی تقسیم میشوند:
1- بافته شده یا منسوج (woven)
2- بافته نشده یا غیرمنسوج (Nonwoven)
ژئوتکستایلهای منسوج (Woven Geotextiles)
این ژئوتکستایل ها از تک رشته های به هم بافته شده (Monofilament) یا چند رشته ای های به هم بافته شده (Multi Filament) و یا نوارهای منسوج بریده شده (Slim Film Fabric) ساخته می شود. تهیه این دسته از ژئوتکستایل ها، در دو مرحله انجام می گیرد که عبارتست از:
1- تولید و عمل آوردن الیاف
2- افت الیاف
ژئوتکستایل های تک رشته ای نسبت به انواع دیگر نفوذپذیری بهتری دارند و برای استفاده به عنوان زهکش و یا جهت کنترل فرسایش خاک مناسب هستند.
ژئوتکستایل های چند رشته ای دارای مقاومت بالایی هستند و اصولاً به عنوان مسلح کننده کاربرد دارند. ژئوتکستایل های تشکیل شده از نوارهای منسوج جهت کنترل رسوبات و محصور کردن لای و لجن، و پایداری جاده ها و مسیرها مورد استفاده قرار میگیرند.
این تصویر تغییر اندازه داده شده است. روی نوار جهت مشاهده سایز اصلی تصویر کلیک کنید. سایز اصلی تصویر 1047x710 می باشد.
ژئوتکستایل های غیر منسوج (NonWoven Geotextile)
این نوع ژئوتکستایل ها از الیاف کوتاه و یا الیاف بلند که به صورت رندم در لایه هایی بر روی یکدیگر، همانند یک شبکه نمدی توزیع شده اند، ساخته میشود. سپس این شبکه های نمدی از دستگاه هایی، جهت به هم متصل کردن لایه ها به یکدیگر، عبور داده میشوند.
ژئوتکستایل های غیرمنسوج در زهکش ها، کنترل فرسایش خاک و همچنین جهت پایدارسازی جاده ها و مسیرها بر روی خاک های حساس به رطوبت کاربرد دارند.
امروزه در اکثر کشورهای پیشرفته ژئوتکستایل ها را جهت تسلیح، تقویت و پایدارسازی بستر و ساحل های سست و یا احداث راه و راه آهن روی بستر باتلاقی، حتی در مواقع دشوار، بدون نیاز به هرگونه لجن برداری و یا قلوه ریزی و یا احیاء اراضی ساحلی و توسعه بندرگاه ها و یا احداث موجشکن و دیگر سازه های دریایی، روی بسترهای فوقالعاده سست بکار می برند.
همچنین از کیسه های شنی ژئوتکستایل جهت راه حلی مطمئن برای ترمیم سریع و اقتصادی موقت سازههای ساحلی صدمه دیده، استفاده می شود.