Geomembrana - Geomembrane

Geomembrany jest bardzo niska przepuszczalność syntetyczne membrany lub wkładka barierowa z dowolnym geotechnicznego inżynierii materiały związane w taki sposób, aby kontrolować przepływ płynu (lub gaz) w migracji przez człowieka projektu, struktura lub systemu. Geomembrany są wykonane ze stosunkowo cienkich arkuszy polimerowych ciągłe, ale mogą być również wykonane z impregnacji geowłókniny z asfaltu , elastomeru lub polimeru sprejów , lub w postaci wielowarstwowych bitumicznych geokompozytów. Zdecydowanie najpowszechniejsze są ciągłe geomembrany z arkuszy polimerowych.

Produkcja

Produkcja geomembran rozpoczyna się od produkcji surowców, w skład których wchodzą żywica polimerowa i różne dodatki, takie jak przeciwutleniacze, plastyfikatory, wypełniacze, sadza i smary (jako pomoc w przetwórstwie). Te surowce (tj. „Preparat”) są następnie przetwarzane na arkusze o różnych szerokościach i grubości przez wytłaczanie , kalandrowanie i / lub powlekanie przez rozprowadzanie.

Trzy metody produkcji geomembran.

Geomembrany dominują w sprzedaży produktów geosyntetycznych, osiągając na całym świecie 1,8 mld USD rocznie, co stanowi 35% rynku. Rynek amerykański jest obecnie podzielony na HDPE, LLDPE, fPP, PVC, CSPE-R, EPDM-R i inne (takie jak EIA-R) i można go podsumować w następujący sposób: (Uwaga: M m ² odnosi się do milionów kwadratów metrów.)

• polietylen o dużej gęstości (HDPE) ~ 35% lub 105 M m ²
• liniowy polietylen o małej gęstości (LLDPE) ~ 25% lub 75 M m ²
• polichlorek winylu (PVC) ~ 25% lub 75 M m ²
• elastyczny polipropylen (fPP) ~ 10% lub 30 M m ²
• polietylen chlorosulfonowany (CSPE) ~ 2% lub 6 M m ²
• terpolimer etylenowo-propylenowo-dienowy (EPDM) ~ 3% lub 9 M m ²

Powyższe stanowi około 1,8 miliarda USD sprzedaży na całym świecie. Prognozy dotyczące przyszłego wykorzystania geomembrany są silnie uzależnione od zastosowania i położenia geograficznego. W przypadku wykładzin i pokryć wysypisk w Ameryce Północnej i Europie prawdopodobnie nastąpi niewielki wzrost ( ~ 5%), podczas gdy w innych częściach świata wzrost może być dramatyczny (10-15%). Być może największy wzrost będzie widoczny w ograniczaniu wydobycia popiołu węglowego i ługów z hałd w celu wychwytywania metali szlachetnych.

Nieruchomości

Większość ogólnych metod badań geomembrany, do których odwołuje się na całym świecie, pochodzi z ASTM International | American Society of Testing and Materials ( ASTM ) ze względu na ich długą historię w tej działalności. Nowsze są metody badawcze opracowane przez Międzynarodową Organizację Normalizacyjną ( ISO ). Wreszcie, Instytut Badań Geosyntetycznych (GRI) opracował metody testowe, które są przeznaczone tylko dla metod badawczych nieuwzględnionych przez ASTM lub ISO. Oczywiście poszczególne kraje i producenci często mają określone (a czasami) zastrzeżone metody badań.

Właściwości fizyczne

Główne właściwości fizyczne geomembran w stanie powykonawczym to:

• Grubość (blacha gładka, teksturowana, wysokość chropowatości)
• Gęstość
• Wskaźnik szybkości płynięcia
• Masa na jednostkę powierzchni (waga)
• Przenikanie pary (woda i rozpuszczalnik).

Właściwości mechaniczne

Istnieje wiele testów mechanicznych, które zostały opracowane w celu określenia wytrzymałości polimerowych materiałów arkuszowych. Wiele z nich zostało przyjętych do oceny geomembran. Stanowią one zarówno kontrolę jakości, jak i projekt, tj. Testy wskaźnikowe i wydajnościowe.

• wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie (indeks, szeroka szerokość, osiowosymetria i szwy)
• Odporność na rozdarcie
• odporność na uderzenia
• Odporność na przebicie
• wytrzymałość na ścinanie interfejsu
• wytrzymałość zakotwienia
• pękanie naprężeniowe (obciążenie stałe i pojedynczy punkt).

Wytrzymałość

Każde zjawisko powodujące pękanie łańcucha polimerowego , zrywanie wiązań, zubożenie dodatku lub ekstrakcję w obrębie geomembrany należy uznać za zagrażające jej długoterminowej wydajności. W tym względzie istnieje szereg potencjalnych obaw. Chociaż każdy z nich jest specyficzny dla materiału, ogólny trend w zachowaniu polega na tym, że z upływem czasu geomembrana staje się krucha pod wpływem naprężenia i odkształcenia. Istnieje kilka właściwości mechanicznych, które należy śledzić podczas monitorowania takiej długotrwałej degradacji: zmniejszenie wydłużenia przy zerwaniu, wzrost modułu sprężystości , wzrost (a następnie spadek) naprężenia przy zerwaniu (tj. Wytrzymałość) oraz ogólna utrata plastyczności . Oczywiście wiele właściwości fizycznych i mechanicznych można by wykorzystać do monitorowania procesu degradacji polimerów.

• ekspozycja na światło ultrafioletowe (laboratorium terenowe)
• degradacja radioaktywna
• degradacja biologiczna (zwierzęta, grzyby lub bakterie)
• degradacja chemiczna
• zachowanie termiczne (na gorąco lub na zimno)
• degradacja oksydacyjna.

Dożywotni

Geomembrany degradują się na tyle wolno, że ich zachowanie w ciągu całego życia jest jeszcze nieznane. W związku z tym przyspieszone badanie , czy to przez wysokie naprężenia, podwyższone temperatury i / lub agresywne ciecze, jest jedynym sposobem określenia długoterminowego zachowania materiału. Metody przewidywania cyklu życia wykorzystują następujące sposoby interpretacji danych:

• Testowanie granicy naprężenia: Metoda przemysłu rur HDPE w Stanach Zjednoczonych służąca do określania wartości bazowego naprężenia hydrostatycznego.
• Metoda procesu Rate: stosowana w Europie do rur i geomembran, metoda daje podobne wyniki, jak badanie granicy naprężeń.
• Podejście wieloparametrowe Hoechsta: Metoda, która wykorzystuje naprężenia dwuosiowe i relaksację naprężeń do przewidywania długości życia i może również obejmować szwy.
• Modelowanie Arrheniusa: Metoda testowania geomembran (i innych geosyntetyków ) opisana w Koerner zarówno w warunkach podziemnych, jak i narażonych.

Zszywanie

Podstawowym mechanizmem łączenia ze sobą polimerowych arkuszy geomembrany jest czasowa reorganizacja struktury polimeru (poprzez stopienie lub zmiękczenie) dwóch przeciwległych powierzchni, które mają być połączone w kontrolowany sposób, który po przyłożeniu nacisku powoduje połączenie dwóch arkuszy ze sobą. . Ta reorganizacja wynika z wkładu energii pochodzącej z procesów termicznych lub chemicznych . Procesy te mogą obejmować dodanie dodatkowego polimeru w obszarze, który ma zostać związany.

Idealnie byłoby, gdyby zszywanie dwóch arkuszy geomembrany nie powodowało utraty netto wytrzymałości na rozciąganie w poprzek dwóch arkuszy, a połączone arkusze powinny zachowywać się jak jeden arkusz geomembrany. Jednak ze względu na koncentrację naprężeń wynikającą z geometrii szwu, obecne techniki zszywania mogą skutkować mniejszą wytrzymałością na rozciąganie i / lub utratą wydłużenia w stosunku do arkusza macierzystego. Charakterystyka obszaru łączenia jest funkcją typu geomembrany i zastosowanej techniki łączenia.

Aplikacje

Instalacja geomembrany w ramach budowy systemu podkładowego składowiska odpadów.

Geomembrany były używane w następujących zastosowaniach środowiskowych, geotechnicznych, hydraulicznych, transportowych i prywatnych:

• Jako wkładki do wody pitnej
• Jako wykładziny na wodę rezerwową (np. Bezpieczne zamknięcie obiektów jądrowych)
• Jako wykładziny do ścieków (np. Szlamu ściekowego)
• Wykładziny do odpadów radioaktywnych lub niebezpiecznych
• Jako wykładziny do ochrony pośredniej podziemnych zbiorników magazynowych
• Jako wkładki do stawów solarnych
• Jako wkładki do roztworów solanki
• Jako wkładki dla przemysłu rolniczego
• Jako wkładki dla przemysłu akwakultury, np. Staw rybny / krewetkowy
• Jako wkładki do otworów wodnych na polach golfowych i bunkrów z piaskiem
• Jako wkładki do wszystkich typów stawów ozdobnych i architektonicznych
• Jako wkładki do kanałów wodnych
• Jako wkładki do różnych kanałów transportu odpadów
• Jako wykładziny na pierwotne, wtórne i / lub trzeciorzędne składowiska odpadów stałych i pryzmy
• Jako wkładki do podkładek do ługowania hałd
• Jako osłony (kołpaki) na składowiska odpadów stałych
• Jako osłony do tlenowych i beztlenowych komór fermentacyjnych w rolnictwie
• Jako osłony popiołu węglowego elektrowni
• Jako wkładki do ścian pionowych: pojedyncza lub podwójna z funkcją wykrywania nieszczelności
• Jako odcięcia w strefowych zaporach ziemnych w celu kontroli wycieków
• Jako wykładziny do przelewów awaryjnych
• Jako wykładziny hydroizolacyjne w tunelach i rurociągach
• Jako wodoodporna okładzina zapór ziemnych i skalnych
• Jako wodoodporna okładzina do zapór betonowych zagęszczanych wałkiem
• Jako wodoodporna okładzina do murów i zapór betonowych
• W koferdamach do kontroli przesiąkania
• Jako pływające zbiorniki do kontroli wycieków
• Jako pływające pokrywy zbiorników zapobiegające zanieczyszczeniom
• Do przechowywania i transportu płynów w samochodach ciężarowych
• Do zatrzymywania i transportu wody pitnej i innych płynów w oceanie
• Jako bariera dla zapachów ze składowisk
• Jako bariera dla oparów (radonu, węglowodorów itp.) Pod budynkami
• Do kontrolowania ekspansywnych gleb
• Do kontrolowania gleb podatnych na mróz
• Osłania obszary podatne na zapadlisko przed płynącą wodą
• Aby zapobiec infiltracji wody we wrażliwych obszarach
• Aby utworzyć rury barierowe jako tamy
• W obliczu podpór konstrukcyjnych jako tymczasowych przegród
• Do odprowadzania wody na preferowane ścieżki
• Pod autostradami, aby zapobiec zanieczyszczeniu przez sole odladzające
• Pod autostradami i w ich sąsiedztwie, aby uchwycić wycieki niebezpiecznych cieczy
• Jako konstrukcje zabezpieczające dla tymczasowych dopłat
• Aby pomóc w ustaleniu jednorodności ściśliwości podpowierzchniowej i osiadania
• Pod nakładkami asfaltowymi jako warstwa hydroizolacyjna
• Aby ograniczyć straty spowodowane wyciekiem w istniejących zbiornikach naziemnych
• Jako elastyczne formy, w których nie można dopuścić do utraty materiału.

Zobacz też

• Badanie integralności wykładziny elektrycznej

Bibliografia

Dalsza lektura