بخشی از مقاله
چکیده
طی نیم قرن اخیر استفاده از مواد و مصالح مصنوعی در پروژههای عمرانی پیشرفت وسیعی داشته است. همزمان با بکارگیری و ابداع مواد مصنوعی بادوام و قابل اطمینان، مصالحی با عنوان ژئوسنتتیک نیز به جامعهی مهندسی دنیا معرفی شد. ژئوسنتتیکها3 دستهای از ژئومتریالها هستند که کاربرد آنها به دلایلی نظیر سرعت اجرا و قیمت مناسب، رشد بسیار محسوسی داشته است. این مواد محصولات مسطحی هستند که از مواد پلیمری ساخته شده و به عنوان بخشی جداییناپذیر در طرحهای مهندسی عمران به همراه خاک، سنگ، زمین یا سایر مصالح مرتبط به کار برده می-شوند .
تفکر ساخت و ساز سنتی حاکم بر کارفرمایان و پیمانکاران و فقدان حمایتها و تسهیلات لازم از سمت دولت به دلیل وارداتی بودن این مصالح را میتوان از جمله مهمترین عامل عدم استقبال پیمانکاران در بکارگیری ژئوسنتتیکها در پروژههای عمرانی کشور نام برد. در این مقاله سعی شده تا ضمن بررسی و بیان خلاصهای از آخرین تحقیقات و دستاوردهای بکارگیری این مواد در صنعت ساخت و ساز در کشورهای مختلف جهان، همزمان به واکاوی مهمترین موانع اجرایی در مسیر استفاده حداکثری از این مصالح نوین در پروژههای عمرانی داخل کشور نیز پرداخته شود.
-1 مقدمه
ژئوسنتتیک واژهای است که برای گروهی از محصولات پلیمری که برای حل مشکلات پروژههای عمرانی مورد استفاده قرار میگیرند، بکار میرود. استفاده از اینگونه مصالح عملا از دههی 1970 میلادی آغاز گردیده و طی دو دههی اخیر رشدی شتابان داشته است.
ژئوسنتیکها موادی هستند که همگام با پیشرفت صنعت پتروشیمی با استفاده از مواد پلیمری - پلاستیکی - مشتقات نفتی ساخته میشوند که خاصیت اصلی آنها، فسادناپذیری در مقابل عوامل درون خاک است.
به طور کلی ژئوسنتتیک عنوانی فراگیر برای توصیف صفحات نازک و انعطافپذیری است که در داخل تودهی خاک یا در ارتباط با مصالح خاکی با اهداف مختلفی مانند مسلحسازی - کنترل ایجاد کرنشهایی که میتواند سبب خرابی شود - ، جداسازی - جلوگیری از مخلوط شدن خاکهای ریزدانهی چسبنده با مصالح دانهای - ، عایقبندی رطوبتی، مهار فرسایش، ایفای نقش صافی - فیلتر - ، زهکشی و غیره مورد استفاده قرار میگیرند. در بسیاری از موارد، این ورقهها ممکن است ترکیبی از وظایف مذکور را به عهده داشته باشند. خواص فیزیکی و مکانیکی ژئوسنتتیکها همچون استحکام، نفوذناپذیری، مقاومت در برابر فرسایش و از همه مهمتر مقاومت کششی فوقالعاده بالای آنها نسبت به وزنشان باعث به وجود آمدن گسترهی وسیعی از کاربرد این مواد در طرحها و پروژههای عمرانی شده است.
واژهی ژئوسنتتیک عموما در برگیرندهی هشت نوع فرآوردهی عمده شامل ژئوتکستایلها4، ژئوگریدها،5 ژئونتها،6 ژئوممبرینها،7 ژئوسنتتیک کلی لاینرها - 8با لایه رسی - ، ژئوفومها،9 ژئوسلها10و ژئوکامپوزیتها11است که هر یک براساس ویژگیهای آن، کاربرد خاصی داشته و در زمینههای مختلف از قبیل ژئوتکنیک - بهبود وضعیت خاک - ، اصلاح موارد زیست محیطی، هیدرولیک و سازههای هیدرولیکی، حمل و نقل - راه و فرودگاه - ، ، نفت و گاز و پتروشیمی و ساختمان مورد استفاده قرار میگیرند.
در این مقاله سعی شده تا ضمن بررسی و بیان خلاصهای از آخرین تحقیقات و دستاوردهای بکارگیری این مواد در صنعت ساخت و ساز در کشورهای مختلف جهان، همزمان به واکاوی مهمترین موانع اجرایی در مسیر استفاده حداکثری از این مصالح نوین در پروژههای عمرانی داخل کشور نیز پرداخته شود.
-2 مروری بر تحقیقات گذشته
آنچه که امروزه بهعنوان ژئوسنتتیک نامیده میشود در حقیقت محصولاتی است که نخستین بار در کنترل فرایند فرسایش زمین توسط بارت12در سال 1966 مورد استفاده قرار گرفت.
اولین تولیدکنندگان ژئوسنتتیک کشورهای آلمان و انگلستان بودهاند، به طوریکه اولین محصولات ژئوسنتتیک که وارد آمریکا شدند، حاصل تولیدات کارخانجات 13ICIانگلستان بود که در اواخر دههی 1970 به این کشور صادر شد. اولین یادداشتها و مقالات مرتبط با کاربرد صحیح ژئوسنتتیکها در امور مختلف حاصل کار بر روی محصولات ICI بوده است. با گسترش تولیدات مصنوعات ژئوسنتتیک در سطح جهان و روند رو به افزایش مصرف آنها بسیاری از شرکتها بهسوی تحقیق، توسعه و تولید این محصولات روی آوردند
- 2010 - Mahrez and Karim و - 2003 - Al-Qadi - et.al - با نصب ژئوتکستایلها در محلی که آسفالت گرم در معرض بیشترین تنش کششی یا تمرکز تنش است، میتوان میزان این تنش را کاهش داد و ایجاد خرابیها را به تاخیر انداخت
غلامعلی شفا بخش و عبدالحسین حداد - 1383 - با تسلیح بسترهای خاکی توسط ژئوسنتتیکها نظیر ژئوتکستایلها و ژئوگریدها، میتوان ضریب اطمینان پایداری آنها را در مقابل لغزش و شرایط نامساعد محیطی و ژئوتکنیکی به طور قابل ملاحظهای افزایش داد.
السواف - El Sawwaf, 2007 - رفتار پی نواری روی یک لایه ماسهی مسلح به ژئوگرید را که بر روی یک شیب رسی نرم کوچک مقیاس قرار گرفته بود را مورد ارزیابی قرار داد. حضور لایهی تسلیح نه تنها رفتار پی را اصلاح کرد بلکه منجر به کاهش قابل توجه عمق لایهی ماسهای جایگزین شده روی رس نرم برای همان نشست پی و در همان تراز بار شد
حیدریان و همکاران - 1394 - با استفاده از آزمایشهای برش مستقیم و تک محوری، ویژگیهای مقاومتی مخلوط ماسه-ژئوفوم و رس- ژئوفوم را بررسی کردند و به نتایج زیر رسیدند: با افزایش تنشهای قائم در مخلوط ژئوفوم و ماسه - با درصد وزنی یکسان ژئوفوم - ، میزان اتساع کاهش مییابد. با افزایش مقدار ژئوفوم، مقاومت تک محوری مخلوط ژئوفوم و رس، کاهش، چسبندگی ظاهری مخلوط ماسه و ژئوفوم افزایش و زاویهی اصطکاک داخلی نمونهی ماسه و ژئوفوم کاهش مییابد.
مرتضی فتح پور کاشانی و همکاران - 1393 - با ارزیابی تاثیر و کارایی لایههای ژئوسنتتیک - ژئوکامپوزیت - در تقویت رویه آسفالتی در برابر نفوذ ترکهای انعکاسی به این نتیجه رسیدند که استفاده از محصولات ژئوسنتتیک به خصوص ژئوکامپوزیت در رویههای آسفالتی باعث جذب و کاهش تنشهای کششی، برشی و فشاری وارده از چرخ وسایل نقلیه میشود
-3 کاربرد ژئوسنتتیکها
ژئوسنتتیکها با توجه به نوع مواد تشکیل دهنده و روش ساخت، کاربردهای گوناگونی در عملیات عمرانی دارند که می-توان آنها را در پنج بخش اصلی زیر طبقهبندی نمود
· جداسازی14مصالح از یکدیگر با قرار دادن ژئوسنتتیک در میان لایههای مختلف.
· تسلیح و تقویت15خاک در شرایطی که نیاز به بالا رفتن تاب مقاومتی خاک باشد.
· عمل فیلتراسیون16به منظور جلوگیری از فرسایش لایههای خاک در سازههای آبی.
· ایجاد زهکش17و زهکشی لایههای خاک در شرایطی که قابلیت تراوایی لایههای خاک طبیعی محدود است.
· حفاظت در مقابل رطوبت و آببند نمودن18بخشهایی از سازه و یا تاسیسات عمرانی در مقابل نفوذ آب یا مواد زاید.
