مهندسی نساجی گیلان:. گیل تکس
سایت تخصصی نساجی و پوشاک
مهندسی نساجی گیلان:. گیل تکس
سایت تخصصی نساجی و پوشاکدرباره من
پایگاه تخصصی نساجی و پوشاک
گیل تکس
به کانال تلگرام ما بپیوندید:
www.t.me/taroopod
================
ادامه...
ژئو تکستایل
ژئوتکستایل نوع خاصی از منسوجات صنعتی محسوب می شود که کاربردی تخصصی در زمینه زمین ، بهینه سازی حاک و زیر ساخت های آن دارد . در واقع مهندسین عمران برای احداث سازه های جدید نیاز به زیر ساخت های مناسب در زمین مربوطه دارند که می تواند در شرایطی خاص آماده سازی های اولیه به علت غیر مقاوم بودن زمین ، زه کشی ضعیف و غیره مشکل ساز می شود . در جایی که ساخت و ساز بر روی زمین های نامرغوب و غیر مقاوم با احداث فوندانسون های عمیق و پر خرج صورت می گیرد تنها راه چاره اقتصادی باقی مانده استفاده از ژئوتکستایل مناسب می باشد . این مصالح نسبت به مصالخ دانه ای سنتی مزایای زیادی از جمله : تاثیرات بر هزینه های خرید ، حمل و نقل و نصب و کمک در جهت جلوگیری از فرسایش و تخلیه مواد طبیعی موجود در محیط زیست زیست دارند که آنها را جایگزین مناسبی برای مصالح قدیمی نموده است .
بررسی اقتصادی و رشد جهانی ژئو تکستایل
شاید بهتر باشد قبل از معرفی تخصصی این محصولات به مسایل اقتصادی آن و رشد این صنعت در جهان اشاره ای داشته باشیم ، چرا که هر طرح جدیدی اگر از نظر اقتصادی پاسخ گو نباشد به مرحله عمل نحواهد رسید .
بر
اساس آمار اعلامی گروه صنعتی فریدونیا ، بازار های موجود در آمریکا در زمینه مصالح
نساجی ، غشاءها و شبکه های زمینی سالانه با افزایش عرصه ای معادل 4% و همچنین رشد
تقاضای مشابه روبرو است .
که بر اساس پیش بینی ها با شناخت بیشتر بازار از این محصول روند تقاضا افزایش خواهد یافت . میزان درخواست 1/1 میلیارد دلاری صنایع ژئوتکستایل نشان دهنده بیشترین سهم تقاضا یعنی حدود 75% از فروش مصالح زمینی می باشد . با توسعه ساخت و ساز بر روی زیر بنا ها در کشور های پیش رفته پیش بینی می شود استفاده جهانی از مصالح و مصنوعات زمینی و نساجی نیز افزایش می یابد .
تابحال بیش از 80 طرح کاربردی برای ژئوتکستایل مطرح شده است که کاربردهایی همچون پیش روی رودخانه ، مهار سیل ، دفن زباله و آشغال در زیر خاک ، محدود نگه داشتن آلودگی های آب و رسوب لجن ، زهکشی و جلوگیری از فرسایش دیوار ها ، دامنه ها و محوطه سازی دارند . شاید کاربردی ترین و پر استفاده ترین کاری که با ژئوتکستال در سطح جهان صورت گرفته است آماده سازی زیر ساخت های جاده ای می باشد . برای نمونه پارچه های ژئومکستایل مورد استفاده در روکش جاده ها تا بحال در بیش از 230000 کیلومتر جاده در آمریکا به کار رفته است . و برای بیش از 25 سال از این منسوجات برای تقویت سازی و استحکام خاک های نرم subgrade جاده به کار رفته اند . طرح های موفق اولیه تا سال 1970 انجام پذیرفت . در سال 1975 نشان داده شد که با کمک ژئوتکستایل می توان باعث شد که بتوان جاده ها را با لایه های دانه ای (granular) نازک تری ساخته شوند . در سال 1986 اداره کل بزرگراه های فدرال آمریکا مزایای اقتصادی و قانونی کاربرد ژئوتکستایل را مورد تایید قرار داد که پذیرش کاربرد این منسوجات را افزایش داد و روند استفاده از آنها را سرعت بخشید . در همین راستا کشور های جنوب شرق و جنوب آسیا مانند هند ، کره ژاپن تایوان ،هنگ کنگ و خصوصا ً چین که در دهه های گذشته برای اجرای طرح های آزمایشی محصولات ژئوتکستایل را از اروپا و آمریکا تهیه نموده بودند امروزه چنان به استفاده و مزایای این محصول پی برده اند که اکنون خودشان تولید کننده عمده آن شده و حتی خود را به مرحله صادرات رسانده اند و همچنین در آسیا استفاده از این محصول رو به افزایش است منباب مثال در هند که تنها 2% از بزرگراه ها چهار بانده بوده ، جهت بهبود سیستم جاده سازی برآورد هزینه ای بالغ بر 13 بیلیون دلار نموده که تقاضای عظیمی جهت مصرف ژئوتکستایل به وجود خواهد آورد .
دلایل استفاده از ژئو تکستایل ها
یکی از دلایل اصلی استفاده از ژئوتکستایل ها مشکل دار بودن خاک موجود در منطقه احداث پروژه ها می باشد . که می توان به غیر همگن و همسان بودن خاک و خاکهای سست و بی ثبات و رطوبت در محیط اشاره نمود که در این موارد راه حل های سنتی شامل برطرف کردن و جایگزین کردن خاک های ضعیف ، تثبیت سازی خاک و نصب یک زهکش پیچیده و .... می باشد . روشهای فوق خیلی گران قیمت بوده و مدت زمان زیادی را در بر میگیرد. راه خل دیگر استفاده از ژئوسنتتیکها می باشد که امکان استفاده از مواد پرکننده با کیفیت پایین تر ، مواد پر کننده کمتر و یا کاهش مقدار مورد نیاز برای حفر کردن را ایجاد مینماید و در بسیاری از موارد هزینه های کلی پروژه را کاهش می دهند .
این مصنوعات تقریبا ً در تمامی پروژه های مربوط به خاک و عمرانی کاربرد دارند که منباب مثال می توان به موارد زیر اشاره نمود:
1- ساخت راه آهن
2- ساخت خط لوله
3- کانال ها
4- محافظت ساختار های دیوار
5- ساخت محل زهکشی/ سرویس های ورزشی
6- ساخت جاده
7- ساخت تونل
8- ساخت زباله دانی های فنی
9- ساختار هیدرولیکی (محافظ ساحلی و محافظت پشت رودخانه )
10- ساخت ساختمان
ژئوتکستال (ژئوسنتتیک ها )
استاندارد ASTM 1994 ژئو سنتتیک ها را اینگونه تعریف می کند که ژئوسنتتسک ها محصولات مسطحی هستند از مواد پلیمری ساخته شده و در پروژه های مهندسی عمران به همراه خاک ، سنگ، زمین یا سایر مصالح مرتبط با مهندسی ژئوتکنیک بکار برده می شوند . این مصنوعات در ننقش های ذیل به کار می روند :
- جداسازی
- تقویت و تثبیت سازی
- فیلتراسیون
- زهکشی
- محصور سازی
- ضدآب
- محافظت کننده
نقش جداسازی
در ابتدا لازم به ذکر است که ژئو تکستایل ها نوع خاصی از ژئو سنتتیک ها محسوب می شوند که از فرایند های نساجی بدست می آیند که معمولا یا از نوع منسوجات بی بافت هستند یا توسط ماشین آلات گرد باف خصوصا گردبافهای تاری و با شرایط خاص بافته می شوند .
ژئوتکستایل جداساز به معنی حضور یک پارچه متخلخل انعطافی در حد واسط مواد غیر مشابه می باشند ، به طوری که انسجام و عملکرد هر دو ماده جدا شده ، دست نخورده باقی بماند و حتی بهبود یابد مشکل اساسی که موجب ایجاد ترک خوردگی روی آسفالت جاده ها می شود آ« است که سنگ های درشتی که به عنوان پی در جاده استفاده می شود روی بستری از خاک و سنگهای نرم قرار دارد حال اگر این دو لایه با هم بر اثر مرور زمان و تنش هایی که به صورت ضربه ای و توسط ماسین هایی که روی جاده عبور می کنند به این لایه ها وارد می کنند با هم مخلوط شوند یا به عبارت دیگر سنگ های درشت به لایه های زیرین رفته و جای خود را با خاک نرم عوض نماید لایه ای از این خاک نرم که قدرت تحمل ذربه های ناشی از حرکت ماشین را ندارد در زیر آسفالت شکل می گیرد و موجب ایجاد ترک خوردگی در سطح آسفالت می شود .
مکانیزم جداسازی ژئوتکستایل به این گونه است که با قرار گرفتن در بین پی یا زیر پی و خاک های نرم و ریز از اختلاط این دو بخش نا مشابه برای همیشه جلوگیری می کند و با توزیع نیروهای وارده ، موجب دفع فشار های موضعی می گردد. در گذشته برای رفع این مشکل از مقدار بیشتری مصالح استفاده کرده و ضخامت لایه های سنگی را افزایش میداده اند که با کمک ژئوتکستایل میزان مواد مورد نیاز کاهش یافته و در مصرف مصالح صرفه جویی می شود . در ضمن این روش به عمر مفید جاده به صورت چشمگیری می افزاید و با چلوگیری از انتقال مواد ریز به لایه های پی سنگی از تخریب زهکش جلوگیری می شود . کاربرد دیگری که برای این مواد در نظر گرفته می شود استفاده از آنها در زهکشی زباله دانی های فنی نام برد .
نقش تقویت کنندگی
ژئو تکستایل ها به طور کلی در توده خاک می توانند بوسیله توسعه نیروهای کششی نقش تقویت کنندگی داشته باشند. در واقع یک ژئو تکستایل استحکامی باعث تغییر واکنش آسفالت جاده نسبت به نیرو های وارده می شود . در این مکانیزم ، کرنش های موجود در توده خاک منجر به کرنش هایی در ژئو تکستایل کردیده که موجب بسیج نمودن نیرو های کششی در استحکامات می شود . و این نیرو ها در جهت محدود سازی حرکات خاک عمل کرده و موجب توزیع استخکام برشی اضافی می گردند . این فرایند موجب می شود تا سیستم خاک ژئوتکستایل ، استحکام برشی بزرگتری در توده خاک ایجاد کند . به بیان ساده تر منسوج با استحکام بالا کمبود استحکام توده خاک ضعیف را نموده و در کل مجموع آن دو در مقابل تنش های برشی کقاومت می کنند . پس این منسوج باید دارای مدول تنش –کرنشی اولیه بالایی باشد تا تنش ها را تحمل نموده و آنها را در محدوده بزرگتری پخش نماید . این کاهش فشار ها می تواند موجب کاهش قابل توجهی در ضخامت مورد نیاز لایه پی سنگی می شود .
ساخت شیب های با دوام و دیواره های حائل و سایر سازه های خاکی با ساختار های نگهدارنده همگی از موارد استفاده از این مصنوعات می باشد . از طرفی مقرون به صرفه بودن استفاده از این مصنوعات نسبت به روشهای سنتی (برای مثال دیوار های عمودی خاک تقویت شده نسبت به دیوارهای بتونی سنتی هزینه احداث کمتری دارد. )موجب شده که استفاده از این مصنوعات امروزه در پروژه های ژئوتکنیکی دارای اهمیت خاصی باشند.
نقش فیلتراسون
فیلتراسون ژئوتکستایل به عنوان سیستم تعادلی ژئوتکستایل – خاک برای جبران کافی و مناسب مایعات یا محدود کنندگی اتلاف خاک می باشد .فرایند فیلتراسون با حفظ خاک محل و اجازه آزاد عبور آب از خاک و منع عبور ذرات خاک محلول در آب و توزیع فشار هیدرواستاتیک می باشد . ژئوتکستایل می تواند جریان آب را به خوبی هدایت نماید که موجب حفظ زهکشی و افزایش عمر مفید سازه مثلا جاده می شود . با حضور ژئوتکستایل فیلتری ار پمپاژ شدن مواد ریز به درون لایه پی سنگی تحت فشار های دینامیکی در جاده و ریل جلوگیری می شود و لایه زهکشی از پر و مسدود شدن در امان می ماند . در گذشته برای فیلتراسیون از فیلتر های سنگریزه ای استفاده می شده است که دسترسی و نصب آن مشکل بوده و امروزه فیلترهای منسوج جایگزین مناسبی به حساب می ایند که هم نصب آسان تر دارند و هم ارزان ترند و هم کارایی بالاتری دارند .
یکی از نکاتی که در مورد ژئوتکستایل های فیلتری دارای اهمیت است این است که هر چه جریان مایع از میان ژئوتکستایل افزایش یابد باید فضاها و منافذ منسوج نیز بزرگتر شود . اما فضا های بزرگتر موجب میگردد که ذرات خاک بتواند از لای منافذ عبور کرده و اگر جریان مایع افزایش یابد باعث فروریختگی ساختار خاک می گردد. با استفاده از انتخاب مناسب یک ژئوتکستایل با اندازه منافذ با اندازه کافی کوچک از نگهداری خاک روی طرف مخالف جریان لایه جلوگیری می شود .
نقش زهکشی
ژئوسنتتیک ها نقش زهکشی را با انتقال مایع در میان ساختارشان ایفا می کنند . ژئوتکستایل ها و ژئوکمپوزیت ها قابلیت ایجاد زهکشی را دارند . این مصنوعات با ایجاد مجرای انتقال مایعات اجازه عبور جریان مناسب مایع را با حفظ خاک سازه می نماید . ژئوتکستایل های بی بافت نیدل پانچ ، فضا های خالی زیادی را در بین ساختار خود دارند و می توانند نقش زهکشی را به خوبی به عهده بگیرند . این منسوجات جایگزین بسیار مناسبی برای فیلتر های تفکیک شده مدرج خاکی در اکثر ساختار ها از جمله سیستم های کنترل آبهای زیرزمینی ، جاده ، زیر ساز های ساختمانی ، سد ها و دیوار های حائل می باشند .
نکته ای که باید مورد توجه قرار گیرد آن است که نقش زهکشی ارتباط تنگاتنگی با نقش فیلتراسیون این منسوجات وجود دارد و تنها تفاوت در جهت جریان اعمالی آنها می باشد .
نقش ضد آب
ژئوسنتتیکی که ضریب هدایت هیدرولیکی پایینی برای محدود نگه داشتن مایعات یا بخار دارند جهت ایفای این نقش به کار می روند . ژئوتکستایل های اشباع شده از آسفالت (ایزوگام ) برای جلوگیری از انتقال رطوبت استفاده می شوند . این منسوجات به عنوان پوششهای بالای سطح مخازن مایع و بعنوان لایه هایی برای کانال ها جهت نگهداری آب یا مواد شیمیایی استفاده می گردند.
نقش محافظت
ژئوتکستایل ها را معمولاً برای محافظت از ژئوسنتتیک های دیگر (مانند ژئوممبرین ها )به کار می برند . منباب مثال ژئوتکستایل ها برای محافظت از ژئوممبرین ها از سوراخ شدگی باید نسبت به بارهای کوتاه مدت و بلند مدت ایجاد شده بوسیله زباله ها مقاوم باشند و عدم مقاومت ژئوممبرین ها را جبران نمایند و عمر مفید آنها را افزایش دهند .
پلی استر ، ماده اولیه اصلی تولید ژئوتکستایل
امروزه نقش منسوجات صنعتی در زمینه های مختلف صنایع ، کشاورزی ، پزشکی و .... همواره اهمیت روزافزونی می یابد . این امر به واسطه خواص برتر آن از قبیل سبکی وزن ، میزان الاستیسیته و ثبات ابعادی قابل تنظیم ، استحکام زیاد ، مقاومت در درجه حرارت های زیاد و کم ، سختی و مقاومت در مقابل خوردگی و فاسد شدن و ... همراه با کاهش هزینه می باشد .
ماده اولیه تولید این نوع منسوجات پلی استر و پلی پروپیلن می باشد . الیاف پلی استر مقاوم ، سنگین تر از آب با قدرت کشش بالا ، خاصیت خزشی و سازگار با معمولی ترین خاک محیط زیست می باشد .
آقای دیوید جونز مدیر تولید و اختراعات در شرکت تن کیت می گوید : منسوجات تاری و پودی پلی استر از پلی مر انتخاب شده و جهت افزودن بر استحکام پارچه های مورد مصرف در تقویت خاکریز ها ، در شبکه های زمینی و دیوار ها به کار می رود .
با مشاهده افزایش در بکار گیری الیاف پلی استر در ژئو تکستایل رئیس بازار یابی بین المللی ، آقای کلارک هیلاندی تهیه کننده عمده صنایع پلی استر تامین نخهای پلی استر برای ژئوتکستایل و شبکه های زمینی باعث رشد تجارت آنها تلقی کرده و پلی استر را ماده ای فوق العاده عنوان می نماید زیرا با مقاومت بالا ، خزش پایین ضریب بالا به ویژه در کاربردهایی مانند حفظ و نگهداری خاک ، سنگ و دیوارها در سراشیبی دامنه خاکریز ها موثر می داند . به اظهار وی پلی استر تهیه شده از الیاف های مذکور با حلقه مولکولی دراز کربوکسیل ، در انتهای مجموعه شرایط لازم را جهت حفظ استحکام طولانی مدت ژئوتکستایل در زمانی که در زیر خاک مدفون می گردد را فراهم میسازد. الیاف و نخهای صنعتی که جهت مصارف خاص فنی مورد استفاده قرار می گیرند باید دارای خصوصیات ویژه ای نظیر استحکام ، مدول ارتجاعیت ، پایداری حرارتی و مقاومت شیمیایی و جمع شدگی و خستگی کمی باشند . همچنین با توجه به اینکه در بسیاری از موارد از این الیاف جهت تولید مواد کامپوزیتی استفاده می شود ، این الیاف باید از قدرت چسبندگی مناسب به لاستیک برخوردار باشند .
نخهای صنعتی تولید شده در جهان را بر مبنای فراوانی می توان به صورت زیر طبقه بندی نمود :
50% جهت استحکام بخشی به تایر لوازم نقلیه سبک و سنگین
13% جهت تولید تسمه های انتقال مواد یا نیرو و شلنگ های انتقال مواد
17% جهت تولید منسوجات با کارایی خاص مانند سایبان های روکش شده ، کمربند ایمنی و ....
20% جهت تولید نخهای استحکام دهنده به کامپوزیت ها ، نخهای دوخت صنعتی ، تولید تجهیزات ماهیگیری ، کابل و طناب های خاص می باشند .
مهمترین ویژگی هایی که می توان برای پلی اتیلن ترفتالات PET جهت تولید نخهای صنعتی عبارتند از :
_ الیاف صنعتی باید استحکام کششی بالایی داشته باشند و به همین منظور باید وزن مولکولی پلیمر بالا باشد یا به عبارت دیگر ویسکوزیته ذاتی آنها باید –با توجه به کاربرد نهایی- در حدود 0.80 تا 0.92 dl/g باشد .
_ الیاف صنعتی باید تا بالا ترین حد ممکن کشیده شده باشند و میزان کشش باقیمانده در آنها حد اقل باشد . جهت اعمال کشش زیاد به الیاف ، الیاف فیلامنتی پلی اتیلن ترفتالات باید از درجه یکنواختی بسیار بالایی برخوردار باشند و به وسیله تجهیزات ریسندگی بسیار خاصی تولید می شوند . این تجهیزات ریسندگی نسبت به سیستم های متداول دارای نرخ ورود و خروج پلی مر و دمای بیشتری هستند و همچنین در زیر صفحه رشته ساز آنها یک ناحیه باز پخت ( گرم کردن و خنک کردن تدریجی ) قرار دارد .
_ جهت حد اقل نمودن میزان کشش باقیمانده در الیاف فیلامنتی پلی اتیلن ترفتالات صنعتی از سیستم های کشش و تثبیت حرارتی چند مرحله ای با نسبت کشش و دمای زیاد استفاده می شود .
_ جهت تولید الیاف فیلامنتی PET صنعتی باید از کو منومر های خاصی جهت اصلاح شیمیایی پلیمر پلی اتیلن تر فتالات استفاده نمود . تعدادی از این کو منومر ها عبارتند از : غیر فعال کننده گروه های انتهایی کربوکسیل ، ترکیبات افزایش دهنده قدرت چسبندگی به لاستیک ، تسهیل کننده های کشش الیاف ،....
_ در تولید الیاف فیلامنتی صنعتی از افزودنی های مات کننده نظیر دی اکسید تیتانیوم استفاده نمی شود زیرا حضور این پیگمنت های غیر آلی در الیاف سبب افت خواص در مراحل بعدی می شود . همچنین در تولید الیاف صنعتی رنگ الیاف از اهمیت چندانی برخوردار نیست .
