Они обычно ограничиваются такими незаметными областями применения, как укрепление почвы, локализация воды и других жидкостей, грунтовка захоронений отходов и другие отстойники для отходов.
Строгие требования, содержащиеся в экологических нормах, побуждают обращаться к нестандартным вариантам применения, обладающим очень высокой прочностью, которая в определенных случаях достигает нескольких столетий. Геоткани, геотекстиль, сетки для армирования грунта…
Геотекстиль представляет собой материал, используемый в следующих целях:
- Стабилизация, укрепление почвы для дорог, железнодорожных путей, взлетных площадок, насыпей, упорных конструкций, резервуаров, каналов, дамб, укрепления берегов рек и гидротехнический инжиниринг.
- Защита геотканями от прямого контакта с камнями, гравием и другими опасными материалами.
- Разделение разных слоев почвы в проектах гражданского строительства.
- Фильтрование или дренаж почвы в проектах гражданского строительства, захоронениях отходов и тому подобное.
Геоткани – это огромные непроницаемые полотна, изготовленные из неармированного полимерного материала, которые используются для укрепления земли и ограждения захоронений отходов, обеспечивая этим локализацию опасных/бытовых отходов и их стоков. Функциональные задачи могут быть различными:
- Базовые прокладки.
- Покрывающие системы.
- Упругие прокладки.
- Укрепляющие слои для усиления почвы.
- Изолирующие прокладки.
- Водонепроницаемые ткани.
Ухудшающиеся параметры могут быть различными:
- Механические: прокол, компрессия, растяжение, разрыв, сползание…
- Долгосрочное старение: окисление, температура, циклическое температурное воздействие, ультрафиолет…
- Химическое воздействие окружающей среды: контакт с промышленными загрязнителями или отходами, растрескивание под воздействием напряжений
- Утечка добавок, перемещающихся в окружающую среду: пластификаторы, противоокислители, анти-УФ, стабилизаторы, низкая молекулярная масса…
Во многих из этих сфер применения геоткани ассоциируются с геотекстилем или нижними слоями сетки для армирования грунта, которые защищают геоткань от прямого контакта с камнями, гравием и другими опасными материалами. В случае захоронений отходов и других способов хранения отходов геотекстиль или сетка для армирования грунта также могут дренировать газы и фильтраты, которые производятся определенными видами отходов.
Геоткани и соответствующие виды геотекстиля также используются для восстановления каналов, туннелей, резервуаров и тому подобного, являясь экономически выгодным средством обеспечения максимально надежной водонепроницаемости и предотвращая утечки жидкости.
Ниже перечислены некоторые из множества областей применения, которые представляют собой далеко не полный список.
- Каналы и ирригационные каналы
- Дамбы, перегородки и оболочки для насыпей
- Передвижные покрытия, канальные передвижные покрытия
- Прокладки для кучного выщелачивания, фильтрующие слои, иловые площадки
- Покрытия для летучей золы, навозохранилища, прокладки и покрытия для углевых штабелей, прокладки и крышки
- Изоляционное покрытие и колпаки для захоронений отходов,
- Резервуары
- Сток ливневой воды
- Муниципальные бассейны, катки
- Аквакультурные водоемы, резервуары для китов
- Промышленные водоемы для горных работ, соляных растворов,
- Водоемы на площадках для гольфа, декоративные водоемы и озера
- Охлаждающие бассейны, Противопожарные водоемы
- Водоемы для испарения под воздействием солнечных лучей
- Фермерские водоемы
- Прокладки для резервуаров
- Дополнительная изоляция, изоляция бумажных отходов
- Гидроизоляция туннелей
- Обработка отходов: сточные воды, черный щелок,
- Станции обработки сточных вод, окислительные бассейны, отстойные бассейны для сточных вод Выбор полимера
Используемые полимеры обязательно должны быть гибкими, чтобы их можно было установить на место. Можно вспомнить некоторые из них:
1) Мягкий поливинилхлорид, PVC-NBR (поливинилхлорид-бутадиен-нитрильный каучук), например изоляционные прокладки, облицовка водоема для обеспечения безопасности рыб, материалы с пленочным покрытием или слоистые материалы для брезента и навесов, захоронения отходов и облицовка каналов (начиная с 1950-х годов), декоративные водоемы и озера. Общие преимущества таковы:
- Большие панели, благодаря которым на месте работ требуется меньше стыковых соединений, а также снижаются издержки.
- Простой процесс соединения с помощью обычных инструментов при сборке на месте работ.
- Облегчение ремонта после механических повреждений.
- Устойчивость против проколов и ударов, благодаря чему отсутствуют механические повреждения во время установки, в том числе укрытие поверхности земли.
- Хорошие показатели трения по поверхности.
- Значительное удлинение при разрыве (300-450%), предел текучести отсутствует.
- Высокая гибкость.
- Прочность.
- Низкие затраты.
С другой стороны, мягкий поливинилхлорид подвержен десорбции пластификатора и выщелачиванию, становясь более жестким и хрупким.
2) Полиэтилен и этиленвинилацетат или сополимеры EBA, например линейный полиэтилен низкой плотности – геотканные прокладки для водоемов, полиэтилен высокой плотности – прокладки из справов геотканей, легкий брезент и изолирующие прокладки. Общие преимущества таковы:
- Большие панели, благодаря которым на месте работ требуется меньше стыковых соединений, а также снижаются издержки на установку.
- Простой процесс соединения с помощью обычных инструментов при сборке на месте работ.
- Облегчение ремонта после механических повреждений.
- Устойчивость против проколов и ударов, благодаря чему отсутствуют механические повреждения во время установки, в том числе укрытие поверхности земли.
- Хорошие показатели трения по поверхности.
- Высокая гибкость.
- Отсутствует необходимость в пластификаторах.
- Прочность.
- Низкие затраты.
С другой стороны, определенные типы полиэтилена могут быть подвержены слабому растяжению при извлечении и появлению трещин в результате воздействия напряжений.
3) Полипропилен чаще всего выбирают для создания водоемов для очистки сточных вод. Общие преимущества таковы:
- Долгий срок службы в виде открытых тканей (некоторые участники перерабатывающей промышленности говорят 20 лет).
- Отличная механическая производительность, прочность на растяжение и разрыв позволяет применять размачивающие водоемы.
- Простота соединения обычными инструментами для сборки на месте работ.
- Облегчение ремонта после механических повреждений.
- Отсутствует необходимость в пластификаторах.
- Не подвержен образованию трещин под воздействием окружающей среды.
- Отличная стойкость к химическому воздействию.
4) Хлорсульфированный полиэтилен (CSM) представляет собой материал, который чаще всего используют для изготовления открытых прокладок, колпаков и передвижных покрытий. Общие преимущества таковы:
- Отличное сопротивление воздействию ультрафиолета.
- Отсутствует необходимость в пластификаторах.
- Низкий коэффициент распространения тепла и усадки обеспечивает отличную стабильность размеров и возможности горизонтального наложения.
- Не подвержен образованию трещин под воздействием окружающей среды.
- Высокая гибкость.
- Отличная стойкость к химическому воздействию большинства видов промышленных сточных вод.
5) Сплавы сополимера этилена для изоляции топлива, удобрений или трансформаторного масла.
6) Уретаны для изоляции топлива.
7) А также хлорированный полиэтилен (CPE), полихлоропрен (CR), каучук на основе сополимера этилена, пропилена и диенового мономера (EPDM), эпихлоргидрин и другие. Специфическая проблема гражданского строительства: сверхвысокий срок службы
Гражданское строительство подразумевает большое количество работы, которая часто имеет дорогостоящие последствия. Убытки могут быть колоссальными, а ремонт может быть затруднен. Следовательно, планируемый срок службы всегда измеряется десятилетиями, иногда столетиями, а в исключительных случаях, например для опасных радиоактивных отходов, до тысячи лет. Эти показатели устойчивости невозможно проверить, а результаты тестирований ускоренного старения обрабатываются моделированием, на основе чего можно делать только прогнозы. Теоретические ожидаемые сроки службы зависят от используемых моделей, но для некоторых методик создан определенный консенсус.
Что касается изоляционных прокладок для захоронений отходов, В. Меллер и И. Якоб из BAM приводят результаты ускоренного старения в течение 13 лет в горячем воздухе и 6 лет в горячей воде для геотканей из полиэтилена высокой плотности. Они приходят к заключению о том, что для этих типов полиэтилена высокой плотности срок службы главным образом основан на медленном ослаблении стабилизаторов и достигает столетий при температуре окружающей среды.
И. Якубович и У. Йохансон (SNTRI) изучают прочность геотканей из полиэтилена в агрессивной жидкой среде. Они приходят к заключению о том, что большое значение имеет температура и присутствие загрязнителей, некоторые из которых (например, разные виды дизельного топлива) могут растворять добавки и даже полимеры.
Х. У. Жеон и его группа (Университет Южной Кореи) приводят результаты тестирования ускоренной деформации для полиэфирных сеток для армирования грунта. Они приходят к выводу о том, что большое значение имеет температура и запас прочности, так как деформация усиливается при увеличении первоначального натяжения. Некоторые примеры свойств геотканей
В следующих таблицах (по данным компании GeoChem) отображаются примеры свойств геотканей. Эти результаты имеют отношение только к проверенным показателям, и их нельзя обобщить. Следует помнить о том, что некоторые методы можно использовать для проверки одной характеристики, а толщина варьируется в диапазоне 0.25-1.5 мм. Характеристика | Метод испытания | Поливинилхлорид | | Толщина (мм, номинальная) | | 0.25 | 1 | 1.5 | | Удельный вес | ASTM D792 | 1.20 | 1.20 | 1.20 | | Минимальные механические свойства при растяжении:Фактор разрушения Растяжение при разрыве, % Показатель при растяжении 100% (psi, фунт на квадратный дюйм) | ASTM D882 | 253500.080 | 974000.3 | 1454500.4 | | Сопротивление разрыву (фунты, мин.) | ASTM D1004 C | 3.2 | 10.5 | 15 | | Низкая температура (°C) | ASTM D1790 | -25 | -30 | -30 | | Поглащение воды (% потери, макс.) | ASTM D3083 | 0.15 | 0.2 | 0.2 | | Потери летучих веществ (% потери, макс.) | ASTM D1203 | 1.5 | 0.5 | 0.5 | | Сопротивление закапыванию в землю (% изменения, макс.) | ASTM D3083 | 5 to 20 | 5 to 20 | 5 to 20 | | Гидростатическое сопротивление (МПа, мин.) | ASTM D751 | 0.3 | 0.8 | 1.2 | | Прочность стыкового соединения (фунты/дюймы ширина, мин.) | ASTM D3083 | 20 | 77.6 | 116 | | Адгезия поверхности (фунты/дюймы ширина, мин.) | | 10 | 15 | 15 |
Характеристика | Метод испытания | Black LLDPE | | Толщина (мм) | ASTM D-1593 | 0.25 | | Удельный вес | ASTM D-792 | 0.936 | | Содержание углеродной сажи | ASTM D-1603 | 2.5 | | Механические свойства при растяжении:Предел текучести (фунты/дюймы ширина) Прочность на разрыв (фунты/дюймы ширина) Растяжение при текучести (%) Растяжение при разрыве (%) | ASTM D-882 | 132730700 | | Сопротивление разрыву (граммы) | ASTM D-1922 | 2500 | | Низкая температура (°C) | ASTM D-746 | -65 | | Гидростатическое сопротивление (МПа) | ASTM D-751 | 0.350 | | Сопротивление проколу (фунты) | FTMS 101C | 11 | | Сопротивление закапыванию в землю (прибл. % уменьшения) | ASTM G-22 | 10 | | Прочность стыкового соединения | ASTM D-3083 | 18 | | Коэффициент водопроницаемости (см³/см²/сек | ASTM D-96 | 1.99 X 10-10 | | проницаемость для паров воды г/м²/24часа | ASTM D-96-A | 0.17г/м²/24часа | | Рейтинг образования трещин под воздействием окружающей среды (24 дня) | ASTM-D-1693 | Сбоев нет |
Характеристика | Метод испытания | Неусиленный полипропилен | Усиленный полипропилен | | Толщина (мм, номинальная) | | 0.75 | 1 | 0.9 | 1.1 | | Механические свойства при растяжении и разрыве (МПа, мин.) | ASTM D638 | 1.8 | 17 | | | | Растяжение и разрыв (%, мин.) | ASTM D638 | 650 | 600 | | | | Сопротивление разрыву (фунты/дюймы, мин.) | ASTM D1004 | 375 | 350 | | | | Низкая температура (°C) | ASTM D1790 | -40 | -40 | -55 | -55 | | Стабильность размеров (% макс. изменения) | ASTM D1204 (100 deg. C, 1hr.) | 3 | 3 | 1 | 1 | | Поглощение воды (% потери, макс.) | ASTM D3083 | 0.8 | 0.8 | | | | Потери летучих веществ (% потери, макс.) | ASTM D1203 (Method A) | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | | Гидростатическое сопротивление (МПа, мин.) | ASTM D751 | 0.6 | 0.6 | 2.4 | 2.4 | | Адгезия поверхности (фунты/дюймы ширина, мин.) | ASTM D413 | 20 | 30 | 25 | 25 |
Можно отметить значительные различия между следующими показателями:
- Натяжение при разрыве и пределе текучести.
- Низкая рабочая температура, от -65°C до -25°C, последний показатель температуры не подходит для многих климатических районов.
- Механическая эффективность усиленного и неусиленного полипропилена.
Отрасль геотканей представляет собой хорошо развитый рынок, в основе которого лежат следующие показатели:
- Простота использования полимеров,
- Уникальная механическая и экономическая эффективность
- Замена традиционных материалов вроде бетона и металлов
- Строгие требования по защите окружающей среды.
Сверхвысокий срок службы является специфической проблемой геотканей. Гражданское строительство подразумевает большое количество работы, которая часто имеет дорогостоящие последствия. Убытки могут быть колоссальными, а ремонт может быть затруднен. Следовательно, планируемый срок службы всегда измеряется десятилетиями, иногда столетиями, а в исключительных случаях, например для опасных радиоактивных отходов, до тысячи лет. http://www.omnexus.com |
