ژئوسينتتيكها، و كاربرد آن:
كليات:
ژئوسينتتيكها يكي از انواع گوناگون تركيبات پليمري هستند كه در فعاليتهاي عمراني كاربرد گسترده‌اي يافته‌اند.اين مواد در واقه پارچه‌هايي از جنس مواد پلي‌اتيلن و يا پلي‌پروپيلن، پلي آميد و پليستر هستند كه توسط شركت‌هاي مختلف و به صورت‌هاي متفاوتي به بازار عرضه مي‌شود. در اين فصل ژئوسينتتيكها و كاربرد آن در راهسازي مورد بررسي قرار گرفته است. از آنجا كه در راهسازي غالباً از ژئوسينتتيكها و ژنوگريدها استفاده مي‌شود بحث ما غالباً روي ان مباحث متمركز است.
استاندارد ASTM ژنوسينتتيك را چنين تعريف مي‌كند:
محصول صفحه‌اي شكل كه از مصالح پليمري ساخته شده و با خاك، سنگ و يا ديگر مصالح مرتبط ژنوتكنيكي در سازه‌ها و پروژه‌هاي ساخت بشر استفاده مي‌شود.
مواديكه در ساخت ژئوسينتتيكها استفاده مي‌شود، تقريباً به طور كامل از صنعت پلاستيك بدست مي‌آيد. يعني، به طور كامل از مصالح پليمري ساخته مي‌شود. هر چند مصالحي چون لاستيك، الياف شيشه‌اي و مصالح طبيعي نيز گاهي در ساخت آنها مورد استفاده قرار مي‌گيرد. لغت پليمري از دو كلمه يوناني، پوليز به معني خيلي و مروز به معناي اجزا تشكيل شده است بنابراين يك ماده پليمري شامل اجزاء متعددي است كه با اتصال به يكديگر، ماده را مي‌سازند.
انواع مصالح ژنوسينتتيك كه امروزه بيشتر اسفتاده مي‌شوند، عبارتند از:
الف: ژنوتكستايلها.
ب: ژنوگريدها
پ: ژنوسلها
ت: ژنوممبرينها
ث: ژئوسينتتيكها با آستري از رس يا GCLها
ج: ژنوپايپها
چ: ژنوكامپوزيتها
چند نمونه ژئوسينتتيك در شكل 3 آورده شده است، ژئوسينتتيكها پنج وظيفه اساسي زير را بر عهده دارند:
الف: جداسازي
ب: تسليح يا تقويت
پ: فيلتراسيون
ت: زهكشي
ث: آب‌بندي
.jpg)
ژئوسينتتيكها سريعتر از تمام مصالح ساختماني كه تا به حال در كارهاي عمراني به كار رفته‌اند، در مهندسي عمران كاربرد بافتهاند، دلايل اين كاربرد فراوان عبارتند از:
الف: با كنترل كيفيت در كارخانه ساخته مي‌شوند.
ب: آنها را به طور سريعتري مي‌توان نصب نمود، بنابراين سرعت اجراي سازه‌ها بالا مي‌رود.
پ: جايگزين مصالح خام مي‌شوند.
ت: به طور گسترده‌اي در دسترس بوده و مي‌توان آنهارا از بازار تهيه نمود.
امروزه تماني دست اندركاران طرح‌هاي عمراني (پيمانكاران، طراحان و كارفرمايان) مايل به استفاده از مصالح ژئوسينتتيك در كارهاي عمراني هستند. پيمانكاران علاقمند به مصالح با قابليت اجراي سريعتر و با وابستگي كمتر به شرايط جوي مي‌باشند.ضمن اين كه مي‌خواهند حجم عمليات خاكي آنها كاهش يابد. طراحان طرفدار مصالح با قابليت اعتماد بيشتر و با سهولت در كنترل كيفيت هستند و در فرجام، كارفرمايان خواهان مصالح با حداقل هزينه ساخت و نگهداري مي‌باشند.
استاندارد ASTM ژنوتكستايل را چنين تعريف مي‌كند:
يك ژئوسينتتيك تراوا كه فقط شامل پارچه است.
ژئوتكستايل در واقع پارچه‌اي است كه به جاي استفاده از رشته‌هاي طبيعي مانند نخ، پشم و يا ابريشم، از رشته‌هاي مصنوعي در ساخت آن استفاده مي‌شود. اين رشته‌هاي مصنوعي از مصالح پليمري ساخته مي‌شوند. پليمرهايي كه در ساخت رشته‌هاي مصنوعي ژنوتكستايل به كار مي‌روند، به ترتيب استفاده آنها در ژنوتكستايل‌هاي گوناگون عبارتند از:
الف: پلي‌پروپيلن حدود 83 درصد
ب: پلي استر حدود 14 درصد
پ: پلي اتيلن حدود 2 درصد
ت: پلي آميد يا نايلون حدود 1 درصد
پس از ساخت رشته يا ساير اجزاء خطي چون تار، نوار و الياف از پليمر، بعنوان قدم اول در ساخت ژنوتكستايل، گام دوم شامل تركيب اين اجزاء خطي است تا ژنوتكستايل توليد شود.
اين گام به دو صورت كلي انجام شده تا ژنوتكستايل در دو گروه زير طبقه‌بندي شود:
الف: ژنوتكستايل‌هاي بافته شده: رشته‌هاي مصنوعي يا ساير اجزاء خطي به دست آمده از پليمرها با استفاده از ماشين بافندگي استاندارد به ژنوتكستايل تبديل مي‌شود.
ب: ژنوتكستايل‌هاي بافته نشده: رشته‌هاي مصنوعي يا ساير اجزاء خطي به دست آمده از پليمرها به طور تصادفي روي هم قرار گرفته و با اتصال آنها به يكديگر ژنوتكستايل توليد مي‌شود.
بسته به نحوه اتصال، انواع گوناگون ژنوتكستايل بافته نشده به شرح زير توليد مي‌شود:
الف: اتصال با سوزن
ب: اتصال با چرخش
پ: اتصال با حرارت
ث: اتصال با صمغ
لازم به يادآوري است كه علت استفاده از رشته يا ساير اجزاء خطي ژنوتكستايل يا ساير فراورده‌هاي ژنوسينتتيك اين است كه بهترين راه به دست آوردن حداكثر مقاومت كششي از يك ماده به شكل رشته در آوردن آنهاست.
در كارهاي عمراني بيش از 80 نوع كاربرد براي ژنوتكستايل وجود دارد. ولي به طور كلي چهار كاربرد عمده براي ژنوتكستايل وجود دارد:
الف: جداسازي
ب: تسليح يا تقويت
پ: فيلتراسيون
ث: زهكشي
از بين خصوصيات مختلف ژنوتكستايلها، استانداردهاي مربوط به تعيين خواص فيزيكي و مكانيكي آنها كامل‌تر و دقيق‌تر است. اين در حالي است كه خواص هيدروليكي، آبگذراني و زيست محيطي اين مواد هنوز هم در استانداردهاي مختلف به صورت‌هاي متفاوتي بيان مي‌شود، چرا كه روش‌هاي توليد ژنوتكستايل مشابه يكديگر هستند اما كاربردهاي مختلف اين ماده استانداردهاي متفاوتي را به وجود آورده است. اما در اين ميان، استاندارد IGS وظيفه گردآوري، مقايسه و تدوين استانداردهاي نهايي مربوطه را برعهده دارد.
در ادامه خصوصيات فيزيكي و مكانيكي ژنوتكستايلها شرح داده مي‌شود و براي بررسي و مشاهده ساير استانداردهاي مورد نياز در اين زمينه مي‌توان به نتايج كار كميته D35 استاندارد ASTM مراجعه كرد.
خصوصيات فيزيكي:
استحكام:
استحكام براساس اندازه‌گيري خمش، تحت اثر وزن ماده تعريف مي‌شود. براي تعيين استحكام نمونه‌اي به عرض 25 ميلي‌متر از ژنوتكستايل اختيار شده و در لبه يك سطح افقي قرار داده مي‌شود. مقدار فاصله قائم محل تقاطع ژنوتكستايل با صفحه‌اي به زوايه 5/41 درجه مطابق شكل 3 اندازه‌گيري شده و استحكام نمونه به صورت زير تعريف مي‌گردد.
s=m(delta/2)^2
خصوصيات مكانيكي:
تراكم‌پذيري:
منظور از تراكم‌پذيري در ژنوتكستايل ضخامت آن در تنش‌هاي قائم متفاوت است. شكل 4 تغييرات تراكم‌پذيري براي انواع مختلف ژنوتكستايل را نمايش مي‌دهد. همان‌طوري كه در اين شكل مشاهده مي‌شود تراكم‌پذيري براي ژنوتكستايل بافته نشده بيشتر از بافته است. استفاده از عمليات حرارتي در توليد ژنوتكستايل بافته نشده باعث تراكم‌پذيري آن مي‌شود. ضمناً شيب منحني ضريب تراكم‌پذيري ناميده مي‌شود.
مقاومت كششي:
ايده اصلي تعيين مقاومت كششي، قرار دادن ژنوتكستايل در بين مجموعه‌‌اي از گيره‌ها و كشيدن ژنوتكستايل تا حدي گسيختگي است. از انجام اين آزمايش مي‌توان نمودار تنش- كرنش را رسم كرد و از روي آن علاوه بر مقاومت كششي، كرنش نظير خرابي، سختي و مدول الاستيسيته ژنوتكستايل را به دست آورد. شكل 5 اين منحني را براي چند نوع متفاوت ژنوتكستايل نمايش مي‌دهد. چنانكه مشاهده مي‌شود مقدار كشش براي واحد عرض در نظر گرفته شده و در نتيجه واحد E برحسب كيلونيوتن بر متر مي‌باشد.