ژئوسنتتیک ها از جمله محصولات پر کاربرد در مهندسی عمران هستند که در تماس با خاک، زمین یا سنگ قرار میگیرند. این محصولات که از مواد پلیمری ساخته شده اند میتوانند به اهداف متفاوتی در مهندسی به کار روند. از این اهداف میتوان به زهکشی، مسلح سازی، کنترل فرسایش خاک، جداسازی، حفاظت در برابر آلودگی و … اشاره کرد. استفاده از این تولیدات بیشتر در عرصه مهندسی عمران نظیر، راهسازی و حمل و نقل، ژئوتکنیک، ژئوتکنیک دریایی، سازه، راه‌آهن، محیط زیست و … کاربرد دارد و با توجه به افزایش محبوبیت آنها، روز به روز به موارد کاربرد و اهداف استفاده شان افزوده می‌شود. یکی از مهمترین ویژگی این منسوجات مقاومت كششي فوق‌العاده بالاي آنها نسبت به وزنشان است که باعث بوجود آمدن گستره وسيعي از كاربرد اين مواد در طرح‌هاي عمراني شده است.

با توجه به ضعف مصالح خاکی در کشش، این محصولات به عنوان المانی جهت تامین مقاومت کششی در خاک بکار می­ روند. بنابراین در شیروانی های خاکی استفاده از ژئوسنتتیک ها برای دوختن لایه های خاک به یکدیگر و مقابله با پدیده لغزش به عنوان یک روش عملی و علمی شناخته شده است.

تاریخچه استفاده از ژئوسنتتیک ها

ژئوسنتتیک و کاربردهای آن از زمان رومیان مورد توجه بوده است. بصورتی که آن‌ها از فیبرهای طبیعی، پارچه و یا گیاه و ترکیب این‌ها با خاک برای پایدارسازی خاک جاده‌ها استفاده می‌کردند.

رومیان باستان با استفاده از پارچه ها، گیاهان و فیبرهای طبیعی و بکار بردن آنها در خاک جهت پایدارسازی خاک در جاده ها استفاده میکردند. اگرچه ژئوسنتتیک امروزی با وسایل استفاده شده در زمان باستان تفاوت دارد ولی اصول کلی در بهبود شرایط خاک و تامین پایداری در طول تاریخ یکسان بوده است.

بیشتر بخوانید: دیوار خاک مسلح چیست؟

اداره راه کارولینای جنوبی در سال 1926 اولین بار از پارچه ها برای تسلیح راه ها استفاده کرد. آنها از پارچه های پنبه ای سنگین استفاده نمودند بطوریکه ابتدا پارچه را بر روی اساس خاکی اولیه قرار داده میشود. سپس روی آن قیر داغ ریخته و نهایتا با لایه ای نازک از ماسه پوشانده میشد. طبق نتایج بدست آمده از پروژه های این اداره، پارچه های پنبه ای سبب کاهش ترک و خرابی های معمول در راه ها شده بودند.در ادامه به توسعه این محصولات در اروپا دهه 70 به اوج خود رسید و اخیراً نیز در کشور های آسیایی بهره‌گیری از این تولیدات رواج پیدا کرده است.

 

انواع ژئوسنتتیک ها

ژئوسنتتیک ها انواع مختلفی دارند که هر یک از آنها برای کاربردهای متفاوتی ممکن است استفاده شوند. از مهمترین انواع این محصولات میتوان به موارد زیر اشاره کرد.

  • ژئوگرید (Geogrid)
  • دیمپل شیت (Dimple Sheet)
  • ژئودرین (Geodrain)
  • ژئوسل (Geocell)
  • ژئونت (Geonet)
  • جی سی ال (Geosynthetics Clay Liner)
  • ژئوتکستایل (Geotextile)
  • ژئوممبرین (Geomembrane)
  • ژئوپایپ (Geopipe)
  • ژئوکامپوزیت (Geocomposite)
  • ژئوفوم (Geofoam)

در ادامه به توضیح مختصر برخی از این ژئوسنتتیک ها و کاربرد آنها پرداخته خواهد شد.

 

ژئوتکستایل (Geotextile)

ژئو تکستایل ها در واقع نوعی پارچه ساخته شده از الیاف مصنوعی اند که به صورت یک پارچه انعطاف پذیر و متخلخل ساخته می شود. از مهمترین خواص آنها میتوان به مقاومت بالا در سایش، طول عمر زیاد و قابلیت هدایت آب اشاره کرد. از این محصولات میتوان برای زهکشی، حفاظت سازه از سواحل، حفاظت خاک در برابر فرسایش، مسلح سازی و جداسازی، افزایش قدرت باربری بستر راه‌آهن و … اشاره کرد.

ژئوگرید (Geogrid)

این مصالح بصورت شبکه ای تولید میشوند و در ضخامت و ابعاد مختلفی در دسترس اند. از ویژگی های مهم ژئوگرید میتوان به مقاومت کششی بالا اشاره کرد. این منسوجات در مسلح سازی و ساخت دیوارهای حائل و راهسازی کاربرد دارند. ژئوگرید در مقایسه با ژئوتکستایل قابلیت چفت و بست بیشتری با خاک دارد. در واقع ژئوگرید خاک را ثابت نگه میدارد تا بدین صورت مقاومت دیوارهای بنا شده روی آن بیشتر شود.

ژئوممبرین (Geomembrane)

این محصول بصورت ورقه های نازک تولید میشود و مهمترین ویژگی آن نفوذناپذیری در مقابل انواع سیالات، طول عمر بالا و مقاومت کششی زیاد است. مهمترین کاربرد این تولیدات استفاده به عنوان لایه عایق بدون نیاز بصورت زیرسازی های خاص است. از ژئوممبرین در پروژه های سدسازی، لوله های انتقال آب و فاضلاب، ساخت استخر های صنعتی، دریاچه های مصنوعی سیستم های ذخیره سازی و سیستم آببندی استفاده میشود. جهت محافظت از ژئوممبرین در مقابل سوراخ شدن میتوان از یک لایه ژئوتکستایل استفاده کرد تا علاوه بر محافظت از ژئوممبرین، از تنش وارده بر آن نیز بکاهد.

دیمپل شیت (Dimple Sheet)

دیمپل شیت که با اسم ورقه های شانه تخم مرغی پلی اتیلن نیز شناخته میشود از جمله محصولاتی است که به عنوان عایق رطوبتی جهت زهکشی در دبی های بالا استفاده میشود. این مصالح بدلیل هندسه ای که دارند از مقاومت فشاری بالایی برخوردار اند و همچنین میتوانند آب سطحی را نیز به خوبی هدایت کنند.

جی سی ال (Geosynthetics Clay Liner)

جی سی ال (GCL) یا کلی لاینر از یک لایه نازک رسی (بنتونیت) ساخته شده در کارخانه در میان دو ژئوتکستایل یا ادغام شده با ژئوممبرین تشکیل شده است. از مهمترین ویژگی های جی سی ال ها خاصیت خود ترمیمی آنهاست. جی سی ال ها قابلیت استفاده برای موارد محیط زیستی و کنترل آلودگی را دارند. همچنین از آنها میتوان برای آببندی و جلوگیری از نشت آب نیز استفاده کرد.

بیشتر بخوانید: زهکشی و آب‌بندی چیست؟

سوء مدیریت آب در پروژه ها میتواند مشکلات زیادی را بوجود آورد که یکی از این مشکلات خطرناک فرسایش خاک است. فرسایش اغلب منجر به فرورفتگی های جبران ناپذیر می شود. به همین دلیل، برای جلوگیری از این اتفاق، می توان از جی سی ال (GCL) در زیر سازه های هیدرولیکی استفاده کرد.