مواد ژئوتکستایل

ژئوتکستایل معمولاً به عنوان هر ماده نساجی قابل نفوذی که برای افزایش پایداری خاک، کنترل فرسایش یا کمک به زهکشی استفاده می شود، تعریف می شود. به بیان ساده تر، اگر از پارچه ساخته شده و در زمین دفن شده باشد، احتمالاً یک ژئوتکستایل است! ژئوتکستایل ها هزاران سال است که به زمان فراعنه مصر مورد استفاده قرار گرفته اند.

این کاربردهای اولیه ژئوتکستایل اساساً الیاف طبیعی یا پوشش گیاهی بودند که مستقیماً با خاک مخلوط شده بودند. ژئوتکستایل های مدرن معمولا از پلیمرهای مصنوعی مانند پلی پروپیلن، پلی استر، پلی اتیلن و پلی آمیدها ساخته می شوند.

ژئوتکستایل ها را می توان بافته، بافتنی یا غیر بافته کرد. پلیمرهای مختلف و فرآیندهای تولید منجر به مجموعه ای از ژئوتکستایل های مناسب برای انواع کاربردهای ساختمانی می شود.

اعتقاد بر این است که اولین کاربردهای مدرن ژئوتکستایل، پارچه های صنعتی بافته شده در دهه 1950 بود. یکی از اولین موارد ثبت شده یک سازه ساحلی بود که در فلوریدا در سال 1958 ساخته شد. این نصب شامل آزمایشگاه مهندسی ساحلی در دانشگاه فلوریدا بود و در املاک خصوصی که به شدت توسط طوفان ها فرسایش یافته بود انجام شد.

اولین ژئوتکستایل مدرن نبافته در سال 1968 توسط شرکت Rhone Poulence در فرانسه ساخته شد. این یک پلی استر نسبتاً ضخیم سوزنی بود که در ساخت سد در فرانسه در سال 1970 استفاده شد.

ژئوتکستایل های غیر بافته

ژئوتکستایل های غیر بافته شبیه نمد هستند و جریان آب صاف را فراهم می کنند. آنها معمولاً به عنوان پارچه های فیلتر شناخته می شوند، اگرچه ژئوتکستایل های تک رشته ای بافته شده را می توان به عنوان پارچه های فیلتر نیز نام برد. کاربردهای معمولی برای ژئوتکستایل های غیر بافته شامل زهکشی سنگدانه ها، روکش های آسفالتی و کنترل فرسایش است.

ژئوتکستایل بافته شده یک ساختار نساجی مسطح است که از درهم آمیختن دو یا چند رشته رشته در زوایای قائم ایجاد می شود. دو نوع رشته وجود دارد: فیلم های شکافی که صاف هستند. و تک رشته ها که گرد هستند.

ژئوتکستایل های بافته شده با لایه شکافی معمولاً برای کاربردهایی ترجیح داده می شوند که در آنها خواص استحکام بالا مورد نیاز است و نیازهای فیلتراسیون کمتر ضروری است. این پارچه ها شکست برشی موضعی را در شرایط زیرزمینی ضعیف کاهش می دهند و به ساخت و ساز بر روی زیر خاک های نرم کمک می کنند.

ژئوتکستایل‌های تک رشته‌ای بافته شده برای کاربردهایی که هم استحکام و هم فیلتراسیون یک نگرانی هستند، مانند کاربردهای ریپ رپ ساحلی ترجیح داده می‌شوند.

تولید ژئوتکستایل

اکثر ژئوتکستایل ها با استفاده از تکنیک های تولید پارچه کلاسیک یا معمولی تولید می شوند. فرآیندهای تولید برای تولید ژئوتکستایل ها را می توان به طور کلی در دو دسته کلاسیک و ژئوتکستایل های ویژه طبقه بندی کرد.

در نظر گرفته می شوند، در حالی که ژئوتکستایل های خاص، در عین حال که ظاهری مشابه با ژئوتکستایل های کلاسیک دارند، محصول مستقیم فناوری نساجی، یعنی بافته، حصیر و توری نیستند.

ژئوتکستایل‌های کلاسیک در دو مرحله ساخته می‌شوند، یعنی تولید الیاف، رشته‌ها، لایه‌های شکاف (نوار) یا نخ و به دنبال آن تبدیل این مواد تشکیل دهنده به پارچه. مواد تشکیل دهنده مورد نیاز برای ساخت ژئوتکستایل ها با استفاده از تکنیک های مختلفی تولید می شوند که در زیر مورد بحث قرار می گیرد.

رشته ها رشته ها با روش های مختلف اکستروژن، یعنی مرطوب، خشک و مذاب تولید می شوند. اکستروژن مذاب برای پلیمرهایی مانند پلی استر و پلی پروپیلن استفاده می شود که به طور گسترده برای تولید ژئوتکستایل های مبتنی بر الیاف مصنوعی استفاده می شود.

در اینجا، پلیمرهای مذاب از طریق اسپینرها یا قالب ها اکسترود می شوند و متعاقباً در امتداد محور رشته کشیده می شوند به طوری که جهت گیری مولکولی در امتداد رشته بهبود می یابد و در نتیجه خواص کششی بالاتری ایجاد می شود.

هنگامی که چندین رشته به طور همزمان از طریق اسپینر اکسترود می شوند، به عنوان نخ چند رشته ای شناخته می شود.

الیاف کوتاه

الیاف کوتاه (اصلی). رشته ها به طول های کوتاه بین 2 تا 10 سانتی متر خرد می شوند که به عنوان الیاف اصلی شناخته می شوند. سپس این الیاف اصلی به هم می پیچند تا یک نخ تشکیل شود.

فیلم های شکاف. فیلم ها از طریق فرآیند اکستروژن مذاب با استفاده از قالب های شکافی تولید می شوند که متعاقباً با تیغه های تیز شکاف می شوند. این لایه‌ها را می‌توان بیشتر فیبریل کرد و به رشته‌های فیبری شکسته شد که به عنوان نخ فیبریل شده شناخته می‌شود.

عناصر خطی فوق، یعنی رشته ها، الیاف، لایه های شکاف یا نخ ها، می توانند به چندین نوع ژئوتکستایل کلاسیک تبدیل شوند، همانطور که در زیر به اختصار مورد بحث قرار می گیرد.

ژئوتکستایل های بافته شده

ژئوتکستایل های بافته شده یک پارچه بافته شده از دو مجموعه از رشته های متعامد در هم آمیخته یا نخ های الیاف اصلی تشکیل شده است. طرح یا الگوی بافت با روشی که در آن نخ ها یا رشته ها در هم می آمیزند تعیین می شود.

رشته ها یا نخ هایی که در جهت طولی و عرضی قرار می گیرند به ترتیب به عنوان تار و پود شناخته می شوند. پیش‌بینی می‌شود ژئوتکستایل‌های تک رشته‌ای و شکافی در مقایسه با ژئوتکستایل‌های چند رشته‌ای، تابیده شده و فیبریل شده نازک‌تر باشند.

ژئوتکستایل های نبافته

پارچه‌های نبافته به‌عنوان ورقه، تار یا خمیری از الیاف/رشته‌های جهت‌دار یا تصادفی تعریف می‌شوند که با اصطکاک، و/یا چسبندگی و/یا چسبندگی به هم متصل شده‌اند.

به طور کلی، تشکیل پارچه نبافته را می توان به عنوان یک فرآیند دو مرحله ای در نظر گرفت: تشکیل تار (تراز کردن الیاف با ویژگی های جهت گیری خاص) و اتصال این الیاف به وسیله ابزارهای مکانیکی، حرارتی یا شیمیایی.

16 این فرآیند دو مرحله ای طبقه بندی را تشکیل داده است. سازه‌های نبافته، به‌عنوان مثال، کارد شده، بافته شده، تابیده شده، مذاب، سوزن‌زنی، درهم‌تنیدگی هیدرولیکی، چسبانده شده، باند حرارتی، چسبانده شده و غیره. برخی از فرآیندهای مهمی که برای ساخت ژئوتکستایل‌های نبافته استفاده می‌شوند در زیر مورد بحث قرار می‌گیرند.

نخ ریسی

این فرآیند شامل مراحل مختلفی است، یعنی اکستروژن رشته، کشیدن، دراز کردن و باندینگ. دو مرحله اول را می توان به راحتی از یک فرآیند اکستروژن مذاب معمولی درک کرد. مراحل آخر شامل رسوب رشته ها به صورت تصادفی بر روی تسمه نقاله است.

لازم به ذکر است که منسوجات نبافته تابیده شده عموماً به صورت خود چسبنده هستند، اما علاوه بر این، می توان آنها را با استفاده از وسایل حرارتی، شیمیایی یا مکانیکی به منظور افزایش خواص مکانیکی آنها به هم چسباند.