ژئوسنتتیک محصولاتی هستند که از مواد پلیمری تهیه‌شده و به‌عنوان یک جزء اصلی پروژه‌های عمرانی برای دستیابی به اهداف انواع مهندسی کاربرد دارد. طبیعت پلیمری آن‌ها به‌گونه‌ای است که سبب میشود برای استفاده در زمین، جایی که دوام زیادی از آن انتظار می‌رود مورداستفاده قرار گیرد.
پیشوند Geo به معنای “جغرافیایی” نشان میدهد که کاربرد این محصولات با خاک، سنگ و یا زمین ارتباط دارد و پسوند Synthetic برای تعریف این موضوع است که این محصول ساخت دست بشر است. به‌عبارت‌دیگر ژئوسنتتیک ها محصولات مصنوعی هستند که به‌صورت آزاد در طبیعت یافت نمی‌شوند.
برخی از کاربردهای اساسی ژئوسنتتیک:
- زهکشی خاک
- کنترل فرسایش سطحی خاک
- جداسازی خاک
- تقویت و تسلیح خاک
- تصفیه خاک
- و حفاظت
- کاربردهای توسعه‌ای خصوصی مانند جاده‌ها، فرودگاه‌ها، خطوط راه‌آهن، سدهای خاکی، دیوار حائل، استخرهای ذخیره آب، سدها، کانال‌ها، کنترل فرسایش، کنترل رسوب، بستر لند فیل‌ها، پوشش لند فیل‌ها، معادن، پرورش آبزیان و کشاورزی و…
می‌باشد.
از اهم مشتقات ژئوسنتتیک‌ها میتوان به ژئوتکستایل‌ها (Geotextiles)، ژئوگریدها (Geogrides)، ژئوممبران‌ها (Geomembranes)، ژئودرین‌ها (Geodrains)، ژئوسل‌ها (Geocells) و… اشاره نمود که هر یک بر اساس ویژگی‌های آن، کاربرد خاصی داشته و در راه و باند، آب و سد، هیدرولیک، خاک، ژئوتکنیک، نفت و گاز و پتروشیمی و ساختمان مورداستفاده قرار میگیرد.
1- ژئوتکستایل:
ژئوتکستایل ها (Geotextile) بزرگ‌ترین عضو خانواده ژئوسنتتیک ها هستند. این فرآورده‌ها درواقع پارچه‌هایی هستند که به‌جای استفاده از نخ، پشم و ابریشم در بافت آن‌ها از الیاف سنتتیکی استفاده‌شده است بنابراین تجزیه بیولوژیکی دیگر مشکلی محسوب نمی‌شود یا به‌عبارت‌دیگر چنانچه از این مصالح در داخل خاک استفاده نماییم، دیگر نگران افت کیفیت و تجزیه بافت آن‌ها نیستیم. ویژگی مهم این فرآورده‌ها متخلخل بودن آن‌هاست تا آب بتواند از بین حفرات و در داخل صفحه ژئوتکستایل حرکت نماید البته در درجات مختلف. از این موارد میتوان به‌عنوان فیلتر یا زهکش استفاده کرد تا از عبور دانه‌های ریز خاک جلوگیری کرده اما اجازه زهکشی آب را میدهد. به‌عنوان خلاصه بحث میتوان گفت که ژئوتکستایل به سبب “پلیمری” بودن در خاک تجزیه نمی‌شود و تا سالیان سال باعث زهکشی آب، استحکام‌بخشی به مصالح و محافظت از عایق‌های رطوبتی مثل ژئوممبران میشود.
خواص ژئوتکستایل:
مقاومت بالا در سایش
خاصیت هیدرولیکی بالا که موجب هدایت حجم زیادی از آب میشود.
طول عمر بالا
مقاومت در برابر آسیب
2- ژئوگرید:
ژئوگرید ها (GeoGrid) مصالح پلیمری شبکه‌ای هستند که کاربردهای اصلی آن‌ها در مسلح کردن خاک برای پایدارسازی شیب‌ها است. این مواد از جنس پلی‌استر و پلی‌اتیلن یا ترکیبی از این مواد یا سایر مواد مشابه هستند. ژئوگریدها در ضخامت، سایز و ابعاد مختلف به‌صورت شبکه‌های سه‌بعدی تولید می‌شوند. از کاربردهای ژئوگرید این است که میتوان به‌عنوان تقویت‌کننده‌های مناسب مورداستفاده قرار بگیرند زیرا از مزایای ژئوگرید مقاومت کششی بالا و قفل‌شدگی قابل‌توجهی در ساختار شبکه آن‌هاست. ژئوگریدها ضمن بالا بردن پایداری خاک از تغییر مکان‌های افقی آن جلوگیری می‌‌کند. این دسته از ژئوسنتتیک ها معمولاً در مناطقی که خاک‌ها اشباع یا نم‌دار هستند، در بالا و پایین لایه ژئوتکستایل قرار می‌گیرند.
- ژئوگرید معمولاً حدود ۷۰ درصد ارتفاع دیوار را شامل میشود.
- ژئوگرید معمولاً در تمام عرض خاکریز قرار داده میشود.
- فاصله بین ژئوگرید ها در طراحی، مدنظر قرار میگیرد. ولی جایی که ازنظر لرزه‌خیزی منطقه آرامی است فاصله ژئوگرید ها به‌طور مشخصی بیشتر است.
3- ژئوممبران:
ژئوممبران‌ها (Geomembrane) به‌عنوان یک عایق بسیار مقاوم،کم‌هزینه و دارای طول عمر زیاد (جلوگیری از عبور آب)، در بسیاری از صنایع کاربرد دارد که از آن جمله میتوان به موارد زیر اشاره نمود:
– آب و فاضلاب: از ژئوممبران‌ها جهت ساخت لاگون‌ها، کانال‌های آبرسانی، حوضچه‌ها و استخرها و دریاچه‌های مصنوعی استفاده میشود. با توجه به اینکه ژئوممبران در تماس با خاک هستند، برحسب لزوم امکان ترکیب آن‌ها با ژئوتکستایل و یا ژئوگریدها میسر است.
– ایزولاسیون سازه‌های زیرزمینی در برابر نفوذ آب‌های سطحی و زیرزمینی: در این خصوص میتوان به ایزوله دیوارهای متروهای شهری و سازه‌های هیدرولیکی و غیره اشاره نمود.
– سایت دفن زباله شهری و صنعتی و خطرناک: با استفاده از ژئوممبران میتوان مخازن کاملاً ایزوله از محیط اطراف، جهت دفن زباله‌های شهری و صنعتی ایجاد نمود. ژئوممبران‌ها دارای انواع فراوانی، به لحاظ مقاومت در برابر مواد شیمیایی و مخرب هستند.
– ایجاد و توسعه زمین‌های کشاورزی در محیط‌های نامساعد.
4- ژئوسل:
ژئوسل (Geocell) یکی از انواع ژئوسنتتیک ها از جنس پلی‌اتیلن سنگین می‌باشد. این محصول داری ساختار لانه‌زنبوری یا لوزی شکل و به شکل آکاردئونی ( فنری و قابل باز و بسته شدن و درنتیجه تسهیل در حمل‌ونقل ) می‌باشد.
ژئوسل ها درواقع مصالحی هستند که جهت پایدارسازی شیب‌ها و جلوگیری از فرسایش خاک در شیروانی مورداستفاده قرار می‌گیرند، این پایدارسازی منجر به کاهش پیامدهای زیست‌محیطی شده و کاهش لغزش زمین را در پی خواهد شد.
با استفاده از این ژئوسل ها، سطوح شیب‌دار پوشیده میشود و فضایی برای پر کردن با خاک نباتی، مصالح زهکش یا بتن فراهم میشود.
5- ژئونت:
ژئونت (Geonet) توری مرغی یا توری پلاستیکی یک محصول ژئوسنتتیک است که از نوارهای موازی تشکیل‌شده است که به‌صورت متقاطع نیز بر روی یکدیگر قرارگرفته‌اند و به اشکال مختلف مثل مربعی، شش‌ضلعی و لوزی تولید می‌شوند.
ژئونت ها برای هدایت مایعات یا گازها در جهت زهکشی با استفاده از ویژگی زهکشی درون صفحه‌ای مورداستفاده قرار می‌گیرند. توری پلاستیکی (توری مرغی) غالباً به همراه ژئوتکستایل که در یک سمت یا هر دو سمت آن لمینیت شده باشد
در نگاه اول ژئونت ها مشابه ژئوگرید ها به نظر می‌رسند اما ژئونت ها نه‌تنها نسبت به نوع مصالح و ظاهر با ژئوگریدها متفاوت‌اند، بلکه عملکرد آن‌ها که همان زهکشی آب یا گازها در صفحه می‌باشد نیز متفاوت است. درحالی‌که ژئوگرید ها برای تسلیح خاک هستند نه زهکشی آب.
6-ژئودرین:
ژئودرین (Geodrain) با سه لایه کامپوزیتی عایق رطوبتی، زهکشی و جمع کنندگی و هدایت و انتقال آبگذری، با کاربری بسیار بالایی عمل زهکشی و عایق رطوبتی را در دیواره‌های در ارتباط با خاک انجام میدهد. همچنین از نوع دیگری از کامپوزیت‌های ژئودرین با خاصیت زهکشی افقی، جهت ایجاد فضاهای سبز روی پشت‌بام‌ها و باغ‌های پشت‌بامی استفاده میشود. این محصولات با توجه به سبکی وزن، انعطاف‌پذیری، سرعت عمل در نصب و راحتی حمل‌ونقل، استفاده وسیعی در صنعت ساختمان، در کشورهای اروپایی و آمریکایی، پیداکرده است. به‌علاوه نوع دیگری از این محصولات جهت زهکشی و در قالب‌بندی (کفراژ) فونداسیون‌ها و در دیوارهای حائل و یا در زهکشی و تحکیم پارکینگ‌ها و … مورداستفاده قرار میگیرد. کارکرد عمومی محصولات ژئودرین به‌طور عمده به‌عنوان زهکش در پشت دیوارهای قائم و حائل لبه جاده، خاکریزها و تونل‌ها و به‌طور افقی به‌عنوان زهکش در زیر محوطه‌های پارکینگ زیر فضای سبز (اماکن ورزشی و استادیوم‌ها) و بام‌ها، سیستم‌های فاضلاب و Landfill است.
7- سایر موارد:
تنوع ژئوسنتتیک ها بسیار زیاد بوده و در این مقاله به اهم موارد که کاربرد بیشتری در عمران دارند اشاره شد. لذا انواع دیگری از گروه ژئوسنتتیک ها وجود دارد که میشود به ژئوکامپوزیت ها و ژئوپایپ ها اشاره کرد که برای عبور آب و زهکشی در خاک استفاده می شود.
خلاصه عملکرد ژئوسنتتیک ها:
در این مقاله سعی شده است که پرکاربردترین مصالح ژئوسنتتیک مورد بررسی واقع شود در حالی که تنوع این مواد بسیار زیاد می باشد. در جدول زیر خلاصه بررسی و مقایسه ها آمده است:
