ژئوتکستایل

ژئوتکستایل یک ماده نساجی نفوذ‌پذیر مصنوعی است که برای بهبود ویژگی‌های خاک از آن استفاده می‌شود. این ماده هنگامی که با خاک ترکیب می‌گردد، توانایی جداسازی، فیلتر، تقویت، حفاظت و زهکشی را دارد. ژئوتکستایل ماده ایده‌آلی برای بسیاری از فعالیت‌های زیرساختی از جمله جاده، اسکله، محل‌های دفن زباله، ساختارهای زهکشی و سایر پروژه‌های عمرانی محسوب می‌شود.

انواع ژئوتکستایل

ژئوتکستایل‌ها از پلیمرهایی مانند پلی‌استر یا پلی‌پروپلین ساخته شده‌اند. این مواد بر اساس شیوه آماده‌سازی به سه دسته تقسیم می‌شوند:

1. ژئوتکستایل‌های پارچه بافتنی
2. ژئوتکستایل‌های غیربافتنی
3. ژئوتکستایل‌های بافته شده

1- ژئوتکستایل‌های پارچه بافتنی

بافتنی یا مواد ساخته‌شده از نخ‌ها جزء رایج‌ترین ژئوتکستایل‌ها هستند که با استفاده از تکنیک‌های مشابه با منسوجات پارچه‌ای معمول ساخته می‌شوند. این نوع دارای ویژگی بارز دو مجموعه از نخ‌های موازی است. نخی که در سراسر پارچه حرکت می‌کند، تار نام دارد و نخ عمودی، پود است (این حالت‌ها در شکل زیر نشان داده شده‌اند).

2- ژئوتکستایل‌های غیربافتنی

ژئوتکستایل‌های غیربافتنی از طریق نخ رشته‌ای پیوسته یا از طریق الیاف قلابی کوتاه تولید می‌شوند. پیوند الیاف‌ها معمولاً با استفاده از تکنیک‌های حرارتی، شیمیایی یا مکانیکی و ترکیبی از آنها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

الیاف‌های ژئو که از بهم پیوستگی مکانیکی یا پیوند حرارتی یا شیمیایی به‌دست می‌آیند، دارای ضخامت 5/0 الی 1 میلیمتر هستند، درحالیکه نوع غیربافتنی از نظر شیمیایی دارای ضخامت 3 میلیمتر هستند.

3- ژئوتکستایل بافته شده

ژئوتکستایل بافته شده با فرآیند بهم پیوستن مجموعه‌ای از حلقه‌های نخ با یکدیگر تولید می‌شود. همه ژئوسنتتیک بافته شده با استفاده از تکنیک بافتن به همراه سایر روش‌های تولید ژئوسنتتیک از جمله بافندگی، ساخته می‌شود.

جدا از این سه ژئوتکستایل، سایر ژئوسنتتیک‌های مورد استفاده شامل ژئونت، ژئوگرید، ژئوسل، ژئو ممبرین، ژئوکامپوزیت و غیره می‌شوند که هر یک از آنها دارای ویژگی‌های متمایز بوده و برای کاربردهای مشخصی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

کارکردهای ژئوتکستایل

وضعیت اجرای ژئوتکستایل در هر کاربردی توسط شش کارکرد تعریف می‌شود:

1- جداسازی

کارکرد جداسازی ژئوتکستایل اساساً در ساخت و ساز جاده‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. ژئوتکستایل مانع از چسبیدن دو خاک می‌گردد. به‌عنوان مثال، با جداسازی خاک زیرلایه از کل مصالح، ژئوتکستایل سبب محافظت از زهکشی و حفظ ویژگی مقاومت مصالح می‌شود.

برخی از حوزه‌های قابل اجرا عبارتند از:

بین لایه زیرین و سنگ زیر پی در فرودگاه، جاده‌های آسفالت شده و نشده.
بین زیرلایه در راه آهن.
بین محل دفن زباله و سنگ زیر پی.
بین غشای زمینی (ژئوممبرین) و لایه‌های زهکش شن

2- فیلترسازی

تعادل ژئوتکستایل به سیستم خاک اجازه می‌دهد تا جریان مایع کافی را با اتلاف محدود خاک در صفحه ژئوتکستایل فراهم آورد. تخلخل و نفوذپذیری جزء ویژگی‌های اصلی ژئوتکستایل‌ها هستند که شامل فعالیت نفوذ می‌باشند.
استفاده از ژئوتکستایل در زهکش لبه پیاده‌رو که در شکل بالا نشان داده شده است، یکی از کاربردهای متداول محسوب می‌شود.

3- تقویت

تزریق ژئوتکستایل به خاک سبب افزایش مقاومت کششی خاک می‌شود، این افزایش به همان اندازه‌ای است که فولاد در بتن انجام می‌دهد. سه مکانیسم زیر باعث افزایش مقاوت خاک به سبب ورود ژئوتکستایل می‌شوند:
مقاومت جانبی از طریق اصطکاک سطحی بین ژئوتکستایل و خاک/مصالح
نیرو وارد کردن به صفحه شکست سطح جهت توسعه سطح دیگر با مقاوت برشی بالاتر
نوع لایه پشتیبان از بارهای چرخ

4- درزگیری

لایه ژئوتکستایل غیربافتنی بین لایه‌های جدید و قبلی آسفالت قرار می‌گیرد. ژئوتکستایل، آسفالت را جذب می‌کند تا به لایه ضد آب تبدیل شده و جریان عمودی آب را به ساختار پیاده‌رو به حداقل برساند.

استفاده از ژئوتکستایل در ساخت و ساز

دامنه ژئوتکستایل در حوزه مهندسی بسیار وسیع است. کاربرد ژئوتکستایل بر اساس ماهیت کار مشخص می‌شود.

1- فعالیت‌های جاده‌ای

ژئوتکستایل‌ها در ساخت و ساز جاده به‌صورت گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند. آنها از طریق افزودن مقاومت کششی باعث تقویت خاک می‌شوند. از ژئوتکستایل‌ها به‌عنوان لایه ضد نفوذ آب در بستر جاده استفاده می‌شود و آنها نفوذپذیری را بدون از دست دادن کارکرد جداسازی خود حفظ می‌کنند.

2- فعالیت‌های راه‌آهن

پارچه‌های بافتنی یا غیربافتنی جهت جداسازی خاک از خاک زیرین بدون ممانعت از گردش آب زیرزمینی که در آنجا زمین ناپایدار است، مورد استفاده قرار می‌گیرند. پوشش تک لایه‌ها با پارچه مانع پخش شدن مصالح به خاطر شوک‌ها و لرزش‌های ناشی از رفت و آمد قطار می‌شود.

3- کشاورزی

ژئوتکستایل‌ها برای کنترل گل و لای مورد استفاده قرار می‌گیرند. برای بهبود مسیرها و جاده‌های گل آلود مربوط به احشام یا ترافیک سبک، پارچه‌های غیربافتنی از طریق همپوشانی مورد استفاده قرار می‌گیرند تا لوله را پوشش دهند.

4- زهکشی

استفاده از ژئوتکستایل‌ها جهت فیلترسازی خاک و مواد کم و بیش بزرگ جهت انتقال آب، به عنوان جایگزینی با دوام از نظر تجاری و فنی برای سیستم‌های مرسوم محسوب می‌شود. ژئوتکستایل، مکانیسم فیلترسازی را برای زهکش‌ها در سدهای زمینی، در جاده‌ها و بزرگراه ها، در مخازن، پشت دیوارهای نگهدارنده، سنگرهای زهکشی عمیق و کشاورزی انجام می‌دهد.

5- فعالیت‌های مربوط به رودخانه، کانال و ساحل

ژئوتکستایل محافظ حاشیه‌های رودخانه در برابر فرسایش ناشی از جریان آب نیز هست. وقتی در کنار بسترهای طبیعی و مصنوعی استفاده می‌شود، مثل فیلتر عمل می‌کند.