جی سی ال-gcl

انواع GCL (جی سی ال ) و کاربرد جی سی ال

خاصیت گذردهی کم خاک رس خالص، در مقابل مایعات پایه تشکیل نوعی ژئوکمپوزیت بنام GCL یا Geosynthetics Clay Liner گشته است.

جی سی ال تشکیل شده از دو لایه ژئوتکستایل در زیر و رو که مابین آنها مقدار مشخصی رس بنتونیت قرار گرفته و این مجموعه با روشهای خاصی بهم متصل شده و غشاء یکپارچه نفوذ ناپذیر درمقابل مایعات را پدید آورده اند.

تغییر در عوامل تشکیل دهنده GCL یعنی نوع ژئوتکستایل، نوع رس بنتونیت و تفاوت در روش اتصال این اجزا ( تولید) منجر به پیدایش انواع گوناگون GCL گشته است ؛ اما قبل از آنکه به دسته بندی انواع GCL پرداخته شود لازم است مکانیزم عمل این مصالح یعنی چگونگی جلوگیری از عبور مایعات مورد بررسی قرار گیرد.

مکانیزم عملکرد جی سی ال :

فرآیند جلوگیری از عبور سیالات توسط GCL، بر قابلیت جذب آب توسط رس بنتونیت و قرارگیری آب در ساختار مولکولی لایه ای شکل آن که منجر به متورم شده رس می شود، استوار است.هنگامی که بنتونیت متورم می شود در صورتی که مابین دو سطح سفت، یعنی سطوحی که می توانند مانع از انبساط نا محدود آن در اثر متورم شوند، قرار داشته باشد، به مرور تبدیل به نوعی ژل نفوذ ناپذیر می شود که خلل و فرج مابین دو سطح را پر کرده و عمل ایزولاسیون اتفاق می افتد.

بنابراین متورم شدن بنتونیت در اثر تماس با سیال و سفتی سطوح زیر و روی آن، شروط لازم و کافی برای ایزولاسیون مناسب توسط GCL است و می توان نتیجه گرفت که GCL را هیچ گاه نمی شود بصورت روباز (exposed) استفاده نمود.با توجه به همین مکانیزم است که دو قابلیت خود جوشی (self sealing) یعنی عدم نیاز به اتصال پانلهای مجاور از طریق جوشکاری یا چسب و خود ترمیمی (Self-healing) یعنی قابلیت ترمیم سوراخهائی که عمدا” یا سهوا” در سطح GCL بوجود می آیند، برای آن تعریف می شود.:

دسته بندی انواع GCL بر اساس انواع گوناگون بنتونیت :

متداول ترین نوع بنتونیت مورد استفاده، بنتونیت سدیم فعال (Active Sodium Bentonite) است که بصورت پودر نرمی مابین دو لایه ژئوتکستایل قرار می گیرد.بنتونیت سدیم دارای قابلیت متورم شدن تا ۱۵ برابر حجم اولیه خود است. علاوه بر نوع پودری ، نوع گرانول آن نیز بکار گرفته می شود که هر چند دیرتر شروع به تورم می کند اما مقدار تورم نهایی آن با نوع پودر ی مساوی خواهد بود.

بنتونیت سدیم در مجاورت سیالات خنثی نظیر آب شیرین به خوبی منبسط می شود اما در صورتی که غلظت برخی یونها نظیر کلر، سدیم، منیزیم، در سیال زیاد باشد مانع از متورم شدن آن خواهند شد. جهت استفاده در این موارد، بنتونیت سدیم را پلیمریزه می نمایند که تا حدودی در بهبود خاصیت متورم شدن بنتونیت موثر است. همچنین بنتونیت در مجاورت سیالات هیدروکربنی منبسط نمی شود که در چنین مواردی جهت حصول غشاء آب بند کننده می بایست GCL را قبل از مجاورت با سیال (یعنی در مرحله نصب) پیش آب دهی (Pre-hydration) نمود و قبل از آنکه رطوبت از بین برود (Dehydration) ، روی آن را با خاک پوشش داد.

انواع روشهای تولید جی سی ال :

ژئوکمپوزیت جی سی ال را با روشهای گوناگون و با استفاده از ژئوسنتتیکهای مختلفی در ساختار آن تولید می کنند. در قدیمی ترین انواع GCL هیچ نوع ژئوسنتتیکی مورد استفاده قرار نمی گرفت و GCL از قراردادن مقدار مورد نیاز رس ما بین دو لایه مقوا تولید و به بازار عرضه می شد.با پیشرفت فن آوری تولید ژئوسنتتیک ها، امکان بکارگیری ژئوتکستایل در ساخت GCL فراهم آمد و امروزه بسته به سیستم تولید از دو لایه ژئوتکستایل نبافته و یا ترکیبی از ژئوتکستایل نبافته در زیر ژئوتکستایل بافته در روی GCL استفاده می شود.

روش های گوناگونی نیز برای اتصال سه لایه تشکیل دهنده GCL یعنی دو لایه ژئوتکستایل و یک لایه رس وجود دارد از جمله دوختن لایه ها در ردیف های دوخت مشخص (Stitch Bonding) یا استفاده از چسب و مواد شیمیائی (Resin Bonding) یا روش بافت سوزنی (Needle Punching) که منجر به شکل گیری GCL با ساختاری کاملا” یکپارچه که مقاومت برشی اتصال بین لایه های آن بسیار زیاد است و جزو معتبر ترین روشهای تولید می باشد.

استفاده از سوزنکاری جهت تولید GCL باعث می شود وزن و ضخامت رس در تمام مدت تولید، حمل و نصب ثابت بماند و همچنین در صورت برخورد GCL با رطوبت ،قبل از شروع بهره برداری، رس دچار تورم نا خواسته نمی شود. کاربردهای GCL: کاربرد در کارهای زیست محیطی: GCL را جهت آب بندی در کارهای زیست محیطی و در سازه هائی نظیر مخازن بهداشتی دفن زباله (لندفیل) وحفاظت ثانویه پیرامون مخازن حاوی هیدروکربن (Secondary Containment) استفاده می کنند.

بخاطر حساسیت نسبتا” بالای ایزولاسیون در پروژه هائی نظیر لندفیل، معمولا” استفاده از GCL را بهمراه یک لایه ژئوممبران و بعنوان مکمل آن در نظر می گیرند.

کاربرد در کارهای هیدرولیکی :

جی سی ال را جهت کاهش نفوذ پذیری در حوضچه های نگهداری و همچنین کانالهای انتقال آب بکار میبرند.با توجه به لزوم پوشاندن روی GCL، معمولا” این گونه سازه های هیدرولیکی را دارای سطوح دیواره و کف خاکی در نظر می گیرند.

کاربرد GCL در کارهای ساختمانی :

هنگام ساختمان سازی در مناطقی که سطح آب زیرزمینی بالائی دارند همواره می باید تمهیداتی برای جلوگیری از ورود آب از کف (فونداسیون) و بدنه ( دیوارهای حائل یا دیوارهای کناری) به درون طبقاتی که زیر سطح آب قرار دارند، اندیشید. با توجه به آنکه اجرای سیستم آب بند کننده، معمولا” در محیطی مرطوب صورت می پذیرد که در چنین محیط هائی امکان جوشکاری مصالحی نظیر ژئوممبران و یا اجرای قشرهای آب بند کننده (پوشش ها) روی سطوح بتنی فراهم نیست، استفاده از GCL می تواند راهکاری موثر باشد.

در چنین شرایطی قطعا” رس موجود در جی سی ال نمی بایست قبل از بهره برداری در معرض رطوبت بطور نامحدود متورم شود لذا در این کاربرد استفاده از GCL های تولید شده به روش سوزنکاری (Needle Punch) نسبت به دیگر انواع GCL ترجیح داده می شود.