کاربرد ژئوسنتتیک
خواص فیزیکی و مکانیکی ژئوسنتتیک ها
استحکام ،نفوذ ناپذیری ،مقاومت در برابر سوراخ شدگی ، و از همه مهمتر مقاومت کششی فوق العاده بالای آنها نسبت به وزنشان باعث به وجود آمدن گستره وسیعی از کاربرد این مواد در طرح های عمرانی شده است.
در این مقاله سعی بر آن شده تا مهمترین اعضای گروه ژئوسنتتیک ها یعنی ژئوگریدها ،ژئوتکستایل ها و ژئوممبرین ها به همراه ساختار فیزیکی و شیمیایی آنها به طور کامل معرفی گردد و ضمن بیان کاربرد آنها در قسمت های مختلف مهندسی عمران و محیط زیست، به محدودیتها و روش های اجرای آنها نیز اشاره شود.
Geogridsژئوگریدها (ژئوسنتتیک ها)
پلی اتلین و یا پلی پروپیلن هستند که p.v.c ژئوگریدها شبکه های طوری رو باز از جنس الیاف و پلیمر های عمده کاربرد آنها بطور کلی مسلح کردن لایه های مختلف که امکان لغزش بین آنها زیاد است همچون لایه های خاکی در پی ها و یا لایه های آسفالتی راه سازی و فرودگاه ها بکار می روند همچنین در لایه های سطوح پوشش قیری در مهندسی هیدرولیک جهت جلوگیری از نفوذ آب استفاده می شوند مهم ترین نقش جهت چسباندن دو لایه ای که میان آن از ژئوگرید (ژئوسنتتیک ها) استفاده شده است را منافذ درشت لایه های ژئوگرید (ژئوسنتتیک ها) ایفا می کنند.
ژئوگریدها بیشتر نیروهای افقی و از شکل خارج شدگی را تحمل می کنند و بنابر این در برابر توسعه و ازدیاد ترک های انعکاسی (انتقالی) از ساختار موجود به لایه ي سایشی مقاومت می کنند. اینگونه تعمیر بیشتر از طریق مسلح کردن کل سطح انجام می گیرد.
کاربرد ژئوگرید ها(ژئوسنتتیک ها)در راه سازی :
نقش عمده ژئوگرید ها(ژئوسنتتیک ها) در مسطح کردن آسفالت به عنوان ماده ای برای افزایش مقاومت کششی آسفالت است. ضعف آسفالت در برابر کشش موجب می شود تا ترک هایی که در لایه های زیرین ساختمان راه به وجود آمده اند به سطح آن منتقل شوند موجب خرابی رو سازی گردند دو نقش مهم ژئوگریدها (ژئوسنتتیک ها) در لایه های آسفالتی عبارت است از:
- افزایش مقاومت کششی لایه های آسفالتی
- تحمل میزان چشم گیری از نیروهای کششی افقی در آسفالت و توزیع آنها در یک سطح بزرگتر که این عمل موجب پایین آمدن میزان حد اکثر اوج نیروهای کششی فطرت ناشی از بار گذاری حاصل از بار های سنگین می شود. و (reflecting cracks) عمده موارد استفاده از ژئوگریدها در راه سازی جهت جلوگیری از بروز ترک های انعکاسی همچنین جلوگیری از ترک خوردگی های ناشی از حرارت می باشد. ترک خوردگی آسفالت ها بیشتر به علت خستگی فرسودگی ناشی از حرارت ایجاد می شود. هرچند خستگی ناشی از ترافیک نیز در این امر موثر است.
ترک های رو سازی راه معمولا بر اثر کرنش های کششی و برشی آسفالت به وجود می آیند. توانایی آسفالت در تحمل میزان کرنش های کششی و برشی آسفالت به وجود می آیند. توانایی آسفالت در تحمل میزان کرنش های کششی متغیر بوده و وابسته پارامتر ها همچون: میزان و نوع قیر، سرعت بارگذاری و مدت زمان اعمال کرنش می باشد.
همانطور که گفته شد، در کل توانایی آسفالت در تحمل کرنش های کششی ضعیف می باشد و دارای محدودیت است، به طوری که ترک های کششی اغلب در کرنش های یک درصد در دمای کمتر از صفر درجه ی سانتیگراد و دو تا سه درصد در دمای بیش از 20 درجه ی سانتیگراد در درون آسفالت ایجاد میشوند.
تمرکز کرنش در آسفالت به دلیل وجود ترک های کهنه یا قدیمی در افزایش میزان و سرعت ترک خوردگی آسفالت موثر می باشد. بنا بر این می بایست نسبت به مسلح کردن آسفالت و افزایش مقاومت کششی آن و بالاخره سطح کرنش های نهایی اقدام نمود، که بدین منظور از جمله ی بهترین راه حل ها می توان به مسلح کردن آسفالت با کمک استفاده از شبکه های پلیمری مسلح ژئوگرید اشاره نمود.
ژئوگرید های بافته نشده می توانند بیش از یک کیلوگرم بر متر مربع قیر را به خود جذب کنند و علاوه بر خاصیت کششی تشکیل عایقی را بدهند که از نفوذ آب در پوشش قیری جلوگیری کنند.
در روکش های انعطاف پذیر مسلح) ژئوگرید( میتوان تغییر شکل های بزرگتر و توان باربری بالاتری را بدون ترک خوردگی ایجاد کرد.
ایجاد تغییر شکل در روکش باعث تولید برشی بین آسفالت و مسلح کننده شده و انتقال این تنش برشی به مسلح کننده در اثر تماس بین آسفالت و مسلح کننده باعث ایجاد نیروی کششی در مسلح کننده می شود. میزان این تنش برشی انتقالی به خواص تغییر شکل پذیری آسفالت و مسلح کننده و نیز برهم کنش آسفالت و مسلح کننده بستگی دارد. ماکزیمم تنش کششی در مسلح کننده توسط میزان تنش برشی انتقال یافته ممکن بین آسفالت و مسلح کننده محدود میشود.
موارد استفاده از ژئوگریدها در راه سازی
- جهت تقویت آسفالت کف جادهها که دارای زیر سازی نسبتاً ضعیفی میباشند. در این حالت تغییر شکل های زیر سازی اثرات تخریبی کمتری بر رو سازی میگذارد.
- در جلوگیری از ترک های انعکاسی و ترک های ناشی از تغیرات درجه ی حرارت خصوصاً در هوای بسیار سرد به شکل بسیار مفیدی موثر است.
- در آسفالت ریزی جاده هایی که در چند مرحله انجام میشود در زمانی که در نقطه ی خاصی مجبور به اتمام آسفالت ریزی در جهت طولی جاده هستیم به جهت ایجاد فاصله ی زمانی بین دو آسفالت ریزی ،در فصل مشترک انتها و ابتدای آسفالت ریزی چسبندگی کافی بین آسفالت به وجود نمی آید. ژئوگریدها به خوبی میتوانند این اختلال را رفع نمایند. این موضوع برای آسفالت ریزی جاده هایی که دارای بیش از یک باند میباشند نیز به وجود می آید.
- در زمانی که مجبور به توسعه ی عرضی جاده هستیم، در اثر اختلاف بین زیر سازی قسمت قدیم و جدید جاده و نشست زیر اساس قسمت کناره تازه احداث شده، و همچنین عدم چسبندگی لازم بین دو لایه ی آسفالت قدیم و جدید ترک های طولی در امتداد جاده در فصل مشترک باندها به وجود می آید که با استفاده از ژئوگریدها(ژئوسنتتیک ها) در این قسمتها اختلالات احتمالی تا حدود زیادی قابل پیشگیری است.
- در باندهای فرودگاه هایی که با آسفالت پوشیده شده اند به علت بالا بودن بار ترافیکی ممکن است ترک هایی خصوصاً در نقاط فرود به وجود آید. با توجه به وجود محدودیت زمانی جهت تعمیر باندهای فرودگاه، باید سعی شود تا حد ممکن فاصله ی زمانی بین تعمیرات را افزایش داد. استفاده از ژئوگریدها (ژئوسنتتیک ها) یکی از راه حل های ممکن است.
در زمانی که مجبور به شکافتن جادهها به منظور های مختلف همچون عبور لوله های آب، گاز، فاضلاب و یا هر موضوع دیگری که در زمان تاسیس راه پیشبینی نشده باشد، هستیم همسان سازی زیر اساس قسمت ایجاد شده جدید با جاده قبلی سخت و گاهی به علت وارد شدن فشار به تاسیسات احداث شده غیرممکن میباشد همین اختلاف بین دو زیر سازی موجب ایجاد فرورفتگی در محل و ایجاد ترک و فروپاشی محل میشود. استفاده از ژئوگریدها به خوبی این اختلال را پوشش میدهد.
در محل هایی که مجبور به پوشش آسفالت بر روی سطوحی که از نظر انقباض با آسفالت اختلاف دارند و همچنین ایجاد پوشش بر روی درز های بین آنها هستیم، مانند پل های فلزی و یا بتنی ، این اختلاف بین انقباض بین دو ماده موجب ایجاد ترک در آسفالت و واپاشی آن میشود. همچنین است در هنگامی که بین دو قطعه که دارای فاصله با هم هستند و از پوشش آسفالت استفاده میشود . استفاده از ژئوگرید در این مواقع تا حدود زیادی از این خرابی ها جلوگیری میکند.