المنسوجات الأرضية في بناء الطرق
1. تحسين الأداء:تعزيز التربة بشكل فعال وتوزيع الأحمال وتحسين الاستقرار الهندسي وقدرتها على التحمل.
2. توفير التكاليف:استبدال مواد الرمل والحصى التقليدية، مما يقلل بشكل كبير من تكاليف المواد والنقل والعمالة.
3. البناء الفعال:المادة خفيفة الوزن وسهلة التركيب، مما يمكن أن يقلل بشكل كبير من فترة البناء ويحسن كفاءة البناء.
4. الترشيح المستمر:ويسمح بمرور المياه مع منع تآكل التربة، مما يضمن موثوقية نظام الصرف على المدى الطويل.
مقدمة المنتج:
المنسوجات الأرضية في بناء الطرق هي نوع جديد من المواد الجيوتقنية المصنوعة من الألياف الاصطناعية (مثل البوليستر والبولي بروبيلين والنايلون وما إلى ذلك) أو الألياف الطبيعية (مثل القطن والقنب وما إلى ذلك، والتي أصبحت الآن أقل استخدامًا) كمواد خام. وهي مادة مركبة جيوتقنية نفاذة مصنوعة من خلال عمليات مثل التثقيب بالإبر والنسيج والترابط بالصهر الساخن. تلعب دور "النسيج الهندسي" في مجالات مثل الهندسة الجيوتقنية والحفاظ على المياه والنقل. وظيفتها الأساسية هي حل مشاكل مثل ترشيح التربة والصرف والعزل والتعزيز، وتعزيز الاستقرار الهندسي والمتانة.
التعريف الأساسي
جوهر الجيوتكستايل هو منتج من ألياف البوليمر يتميز بالنفاذية، والذي يحتاج إلى تلبية خاصيتين أساسيتين:
1. خصائص المواد:الألياف الصناعية هي المادة الخام الرئيسية (تمثل أكثر من 90٪)، ويتم استخدام الألياف الطبيعية فقط للمشاريع المؤقتة أو ذات المتطلبات المنخفضة بسبب ضعف مقاومة التآكل ومقاومة الشيخوخة؛
2. السمات الوظيفية:يجب أن يكون لديه نفاذية للمياه (تختلف عن المواد غير القابلة للنفاذ مثل الأغشية الجيوممبرينية)، ويجب أيضًا أن يتكيف مع متطلبات الهندسة للقوة ودقة الترشيح ومقاومة الطقس وما إلى ذلك؛
3. سيناريوهات التطبيق:يستخدم فقط في المجالات المتعلقة بالهندسة الجيوتقنية (مثل أسِرّة الطرق والسدود ومكبات النفايات وما إلى ذلك)، مع استخدامات ومعايير أداء مختلفة تمامًا عن المنسوجات العادية (مثل الملابس وأقمشة المنسوجات المنزلية).
الميزات الأساسية
يعتمد تصميم أداء الجيوتكستايل بشكل كامل على المتطلبات الهندسية، ويمكن تلخيص ميزاته الأساسية في "خمسة متانة ونفاذية واحدة + التكيف الوظيفي":
1. خصائص فيزيائية وميكانيكية ممتازة
قوة عالية: يمكن أن تصل قوة الشد للألياف الاصطناعية (مثل البوليستر) إلى 20-50 كيلو نيوتن/متر، مما يمكنها من تحمل قوة الشد الناتجة عن تشوه التربة وتجنب التشقق الهندسي؛
مقاومة التمزق / مقاومة الثقب: قوة مقاومة التمزق للمنسوجات الأرضية أعلى بكثير من قوة النسيج المثقوب بالإبرة، والذي يمكنه مقاومة ثقب الأشياء الحادة مثل الحجارة والجذور، وحماية الهيكل الهندسي؛
استقرار أبعادي جيد: معدل انكماش حراري منخفض (عادة <3٪)، لا يتشوه بسهولة في البيئات ذات درجات الحرارة العالية والمنخفضة (-40 ℃ ~ 80 ℃)، مناسب للهندسة في مناطق مناخية مختلفة.
2. مقاومة قوية للتآكل البيئي
مقاومة التآكل الكيميائي: تتمتع بتحمل جيد للأحماض والقواعد (مثل المواد الحمضية في التربة والمكونات القلوية في مياه الصرف الصحي)، والأملاح (مثل أملاح مياه البحر في المناطق الساحلية)، ولن تتدهور بسبب التفاعلات الكيميائية؛
مضاد للضرر البيولوجي: لا يتحلل بواسطة الكائنات الحية الدقيقة (مثل البكتيريا والفطريات)، ولا يجذب الحشرات والفئران للعض، مما يتجنب تلف المواد بسبب الأنشطة البيولوجية؛
مضاد للشيخوخة: بعد إضافة عامل مضاد للأشعة فوق البنفسجية (UV)، يمكن تعريضه لأشعة الشمس لفترة طويلة دون الشيخوخة أو التقصف، ويمكن أن تصل مدة خدمته إلى 10-50 عامًا (يتم تعديلها وفقًا لمستوى الهندسة).
3. التحكم في النفاذية والترشيح
النفاذية: تتراوح المسامية عادةً بين 60% و90%، ويتراوح معامل النفاذية (k) بين 10⁻³ و10⁻¹ سم/ثانية. يمكن تعديلها وفقًا للمتطلبات الهندسية (مثل سرعة التصريف ومتطلبات الاحتفاظ بالماء)، مما يُمكّن من تصريف المياه الزائدة بسرعة، ويمنع هدر التربة.
الترشيح: من خلال التحكم في حجم المسام (عادة 0.05-0.5 مم)، من الممكن تحقيق "السماح بمرور المياه ومنع فقدان جزيئات التربة" - على سبيل المثال، في طبقة منع التسرب في السد، يمكن ترشيح الرواسب في التسرب ومنع "الأنابيب" (تفريغ التربة بواسطة تدفق المياه) داخل السد.
4. راحة البناء العالية
خفيف الوزن: تتراوح كتلة الوحدة عادةً بين 100 و600 جم/م²، ويمكن أن يصل طول اللفة الواحدة إلى 50-100 متر. يسهل نقله وتركيبه دون الحاجة إلى معدات ثقيلة.
سهولة الوصل: يمكن وصله من خلال طرق مثل اللحام الساخن والخياطة والترابط اللاصق، مع قوة وصل تزيد عن 80% من المادة الأساسية، مما يتجنب تسرب المياه أو الكسر عند المفصل؛
قدرة قوية على التكيف: ملمس ناعم، قادر على التكيف مع أسطح التربة غير المنتظمة (مثل قاع الطرق المتموجة، ومنحدرات الجسور المنحنية)، دون الحاجة إلى قطع معقد.
5. الاقتصاد والصداقة البيئية
يمكن التحكم في التكلفة: بالمقارنة مع المواد التقليدية مثل طبقات ترشيح الرمل والحصى وطبقات منع تسرب الخرسانة، تتمتع الجيوتكستايل بتكاليف مواد وبناء أقل، ويمكنها تقليل كمية الأعمال الترابية في المشروع (مثل استبدال بعض الرمل والحصى بالجيوتكستايل وخفض ارتفاع قاع الطريق)؛
صديقة للبيئة وقابلة لإعادة التدوير: يمكن إعادة تدوير بعض المنسوجات الأرضية (مثل المنسوجات الأرضية المصنوعة من مادة البولي بروبيلين) وإعادة استخدامها، مع الحد الأدنى من انبعاثات الملوثات أثناء عملية الإنتاج، بما يتماشى مع مفهوم الهندسة الخضراء.
معلمات المنتج:
مشروع |
متري |
||||||||||
القوة الاسمية/(كيلو نيوتن/متر) |
|||||||||||
6 |
9 |
12 |
18 |
24 |
30 |
36 |
48 |
54 |
|||
1 |
قوة الشد الطولية والعرضية / (كيلو نيوتن/متر) ≥ |
6 |
9 |
12 |
18 |
24 |
30 |
36 |
48 |
54 |
|
2 |
أقصى استطالة عند أقصى حمل في الاتجاهين الطولي والعرضي/% |
30~80 |
|||||||||
3 |
قوة اختراق الجزء العلوي من CBR / كيلو نيوتن ≥ |
0.9 |
1.6 |
1.9 |
2.9 |
3.9 |
5.3 |
6.4 |
7.9 |
8.5 |
|
4 |
قوة التمزق الطولي والعرضي/كيلو نيوتن |
0.15 |
0.22 |
0.29 |
0.43 |
0.57 |
0.71 |
0.83 |
1.1 |
1.25 |
|
5 |
فتحة مكافئة 0.90(O95)/مم |
0.05~0.30 |
|||||||||
6 |
معامل النفاذية الرأسية/(سم/ثانية) |
K× (10-¹~10-)، حيث K=1.0~9.9 |
|||||||||
7 |
معدل انحراف العرض /٪ ≥ |
-0.5 |
|||||||||
8 |
معدل انحراف كتلة مساحة الوحدة /٪ ≥ |
-5 |
|||||||||
9 |
معدل انحراف السُمك /% ≥ |
-10 |
|||||||||
10 |
معامل التباين في السُمك (CV)/% ≤ |
10 |
|||||||||
11 |
ثقب ديناميكي |
قطر ثقب الثقب/مم ≤ |
37 |
33 |
27 |
20 |
17 |
14 |
11 |
9 |
7 |
12 |
قوة الكسر الطولي والعرضي (طريقة الإمساك)/كيلو نيوتن ≥ |
0.3 |
0.5 |
0.7 |
1.1 |
1.4 |
1.9 |
2.4 |
3 |
3.5 |
|
13 |
مقاومة الأشعة فوق البنفسجية (طريقة مصباح قوس الزينون) |
معدل الاحتفاظ بالقوة الطولية والعرضية% ≥ |
70 |
||||||||
14 |
مقاومة الأشعة فوق البنفسجية (طريقة مصباح الأشعة فوق البنفسجية الفلوري) |
معدل الاحتفاظ بالقوة الطولية والعرضية% ≥ |
80 |
||||||||
تطبيقات المنتج:
1. الحفاظ على المياه وهندسة الطاقة الكهرومائية
الجسر/الخزان: ضع طبقة مركبة من "الجيوتكستايل + الغشاء الجيوممبرين" على المنحدر العلوي للجسر لمنع تسرب المياه؛ وضع الجيوتكستايل المثقوب بالإبر على منحدر المياه الراكدة لتصفية الرواسب في التسرب وتجنب ارتفاعات الأنابيب؛
إدارة النهر: وضع الجيوتكسيل المنسوجة على منحدر النهر، وتعزيز التربة وحماية المنحدر من تآكل المياه، مع السماح لمياه النهر بالتسلل والحفاظ على بيئة النهر؛
محطة معالجة مياه الصرف الصحي: يتم وضع الجيوتكستايل المركب في قاع خزانات الترسيب وخزانات معالجة الرشح لمنع تسرب مياه الصرف الصحي إلى باطن الأرض وتلويث التربة والمياه الجوفية، مع تصفية الشوائب في الحمأة.
2. هندسة النقل
الطبقة الأساسية للطرق السريعة/السكك الحديدية: وضع الجيوتكستايل المنسوج في أسفل الطبقة الأساسية (بين الطبقة الأساسية وتربة الأساس) لعزل أنواع مختلفة من التربة (مثل منع اختلاط حشو الطبقة الأساسية وتربة الأساس اللينة)؛ وتعزيز قاع الطريق في نفس الوقت لتقليل هبوط قاع الطريق الناتج عن أحمال المركبات؛ ووضع الجيوتكستايل على منحدر قاع الطريق، وتصريف مياه الأمطار ومنع غسل المنحدر؛
مدرج المطار: يتم وضع مادة الجيوتكسيل اللاصقة الساخنة بين الطبقات الأساسية والسطحية للمدرج لتصفية الرطوبة في الطبقة الأساسية ومنع احتباس الرطوبة من التسبب في تشقق المدرج؛
هندسة الأنفاق: يتم وضع نسيج جيوتكستايل مثقوب بالإبرة بين بطانة النفق (الجدار الخرساني) والصخور المحيطة به كـ "طبقة تصريف" لتصريف تسرب المياه من الصخور المحيطة ومنع تلف البطانة بسبب ضغط المياه.
3. هندسة البناء والبلدية
أساس المبنى: في معالجة أساس التربة اللينة، يتم وضع الجيوتكستايل ودمجه مع طبقة وسادة من الرمل والحصى لتشكيل "نظام توحيد الصرف"، مما يسرع من استقرار تربة الأساس؛
موقع مكب النفايات: تركيب طبقة مركبة مضادة للتسرب من "الجيوتكستايل + الغشاء الجيوممبرين" في الجزء السفلي وحول موقع مكب النفايات لمنع تسرب السوائل إلى الأرض؛ وضع الجيوتكستايل على الجزء العلوي من موقع مكب النفايات لعزل القمامة عن التربة التي تغطيها، مع تصفية مياه الأمطار لمنع فقدان التربة التي تغطيها؛
تخضير المناظر الطبيعية: وضع مواد تكسية أرضية في قاع البحيرات الاصطناعية وبرك المياه الطبيعية لمنع تسرب التربة إلى المياه والتسبب في تعكر المياه؛ ضع مواد تكسية أرضية أسفل العشب لعزل التربة عن طبقة تصريف الرمل والحصى ومنع التربة من سد قناة الصرف.
4. التعدين والهندسة البيئية
بركة مخلفات المناجم: يتم وضع الجيوتكستايل على جسم السد وقاع بركة المخلفات لتصفية الرواسب في مياه المخلفات ومنع ارتفاع منسوب مياه السد؛ عزل المخلفات في نفس الوقت عن التربة المحيطة لتجنب تلوث المعادن الثقيلة؛
إصلاح التربة: وضع المنسوجات الأرضية المركبة في مناطق التربة الملوثة باعتبارها "طبقة حاجزة" لمنع الملوثات (مثل المعادن الثقيلة والمواد العضوية) من الانتشار إلى التربة المحيطة والمياه الجوفية؛
الهندسة الزراعية: وضع الجيوتكستايل في أسفل قنوات الري في الأراضي الزراعية لتقليل تسرب القنوات وتحسين كفاءة استخدام موارد المياه؛ وضع الجيوتكستايل في أساس الدفيئة لعزل التربة والرمال ومنع ضغط التربة.
باختصار، أصبح الجيوتكستايل، باعتباره مادة متعددة الاستخدامات في الهندسة الجيوتقنية، عنصرًا أساسيًا في الإنشاءات الهندسية الحديثة. ولا يزال أداؤه وتطبيقاته في ازدياد، مما يوفر دعمًا مهمًا للسلامة والكفاءة وحماية البيئة في مجال الهندسة.
