Углубленный взгляд на геомембранные облицовки

Подложки из геомембраны являются неотъемлемой частью многих проектов гражданского строительства и систем защиты окружающей среды. Как следует из названия, геомембраны - это мембраны, которые используются для геоинженерии и локализации. Они обеспечивают барьер, который контролирует миграцию жидкости и защищает окружающую среду.

Что такое геомембранная облицовка?

Геомембрана - это непроницаемый мембранный слой из полимерных материалов, который используется в геотехнических, гражданских и экологических целях. Геомембраны поставляются в длинных рулонах, которые могут быть развернуты на большой площади и сварены вместе для создания непроницаемого барьера. Они используются в качестве барьеров в тех случаях, когда требуется предотвратить миграцию жидкостей.

Одними из наиболее распространенных материалов, используемых для изготовления геомембранной облицовки, являются:

• Поливинилхлорид (ПВХ)
• Полиэтилен высокой плотности (ПЭВП)
• Линейный полиэтилен низкой плотности (LLDPE)
• Полипропилен (PP)
• Хлорсульфонированный полиэтилен (ХСПЭ)
• Усиленный полиэстером ПВХ

ПЭВП - один из наиболее широко используемых материалов для геомембран, поскольку он обладает высокой прочностью на разрыв, химической стойкостью и выносливостью. Геомембраны из ПНД легкие, гибкие и простые в установке. ПВХ и LLDPE также являются популярными вариантами. Материал выбирается в зависимости от конкретных требований проекта и области применения.

Применение и использование геомембранных облицовок

Геомембраны находят широкое применение в проектах гражданского строительства и системах защиты окружающей среды. Вот некоторые из наиболее распространенных видов использования геомембранной облицовки:

Футеровочные материалы для полигонов

Одно из наиболее распространенных применений геомембранных вкладышей - в качестве нижних барьеров и верхних покрытий на полигонах. Футеровка удерживает отходы и предотвращает загрязнение окружающей почвы и грунтовых вод свалочным фильтратом. Современные полигоны должны иметь систему геомембранной облицовки в соответствии с экологическими нормами.

Применение в горнодобывающей промышленности

Геомембраны устанавливаются на горнодобывающих предприятиях как часть системы локализации вокруг хвостохранилищ и площадок кучного выщелачивания. Это предотвращает выброс загрязняющих веществ с горнодобывающих предприятий в окружающую среду.

Каналы и водохранилища

Облицовка каналов и водохранилищ геомембранами помогает предотвратить потери при просачивании воды и сохранить запасы воды. Геомембраны способны выдерживать гидростатическое давление в таких случаях.

Тоннели и подземные сооружения

Нанесенные распылением геомембраны или геолисты могут служить в качестве гидроизоляционного слоя в подземных сооружениях, таких как туннели, подвалы и подземные парковки.

Вторичная защита

Геомембраны обеспечивают вторичную защиту резервуаров для хранения топлива и химикатов от утечек и разливов.

Сельское хозяйство

Геомембраны используются для прокладки оросительных каналов и отстойников для животных в сельском хозяйстве. Это помогает экономить воду и утилизировать сельскохозяйственные отходы.

Пруды для сбора ливневых вод

Покрытие прудов для сбора ливневых вод геомембранами задерживает собранную дождевую воду и стоки и препятствует их инфильтрации в грунт.

Основные свойства и требования к производительности

Для успешного применения геомембраны должны обладать определенными эксплуатационными характеристиками. Вот некоторые из основных свойств и требований:

• Непроницаемость: Предотвращение передачи жидкости - основная задача геомембранной облицовки. Материал должен обладать очень низкой проницаемостью.
• Гибкость: Подложка должна быть достаточно гибкой, чтобы соответствовать условиям участка, контурам и неровным поверхностям.
• Устойчивость к проколам и разрывам: Геомембраны требуют высокой прочности на прокол и разрыв, чтобы выдерживать нагрузки при монтаже и приложенные нагрузки.
• Прочность швов: Прилегающие листы соединяются вместе с помощью таких процессов, как термическая сварка. Швы должны иметь прочность, равную или превышающую прочность основного материала.
• Долговечность: Требуется длительный срок службы и химическая стойкость, чтобы выдержать воздействие окружающей среды и контакт с отходами.
• Стабильность: Облицовка должна сохранять свои свойства при воздействии экстремальных температур, ультрафиолетового облучения и приложенных нагрузок в течение расчетного срока службы.
• Совместимость: Футеровка должна быть совместима со всеми материалами, с которыми она будет контактировать, например, с бетоном, грунтами или агрессивными жидкостями.

Правильная рецептура и производство позволяют создавать геомембраны с этими важнейшими эксплуатационными характеристиками.

Производственные процессы

Полимерные геомембраны изготавливаются с помощью различных процессов, таких как экструзия, каландрирование и нанесение покрытия. Вот обзор распространенных методов производства:

Экструзия

Наиболее распространенным процессом производства геомембран является экструзия. Полимерный материал расплавляется при высокой температуре и выдавливается через фильеру в листовой профиль. Геомембраны из ПНД обычно производятся методом экструзии. Экструзионные линии могут производить листы шириной более 15 метров.

Ведение календарей

В этом процессе используются нагретые валки и давление для создания тонких, однородных полимерных листов. Геомембраны из ПВХ часто производятся методом каландрирования. Это непрерывный процесс, в ходе которого полимерная паста выдавливается между тяжелыми валками в лист.

Нанесение покрытия

Системы жидких смол наносятся на текстильную основу для производства геомембран. Материал распределяется по армирующей тканевой оболочке по мере прохождения под головкой для нанесения покрытия. Листы CSPE и ПВХ, армированные полиэстером, изготавливаются методом напыления.

Производители проводят контроль качества и испытания, чтобы гарантировать соответствие геомембран заданным свойствам. Кроме того, они создают большие рулоны для эффективной транспортировки и укладки на объекте.

Основные методы установки

Правильная установка геомембранных облицовок имеет решающее значение для создания непроницаемого барьера, обеспечивающего долговременную защиту. Вот основные методы установки:

Полевой шов

Швы, в которых соединяются соседние листы облицовки, являются наиболее важной частью установки. Сварка швов осуществляется с помощью процессов термоплавки, которые размягчают прилегающие поверхности и сплавляют их вместе. Для выполнения непрерывных швов используются автоматические термосварщики. Обычно используются экструзионная сварка и клиновая сварка.

Анкерные траншеи

По периметру облицовки выкапываются анкерные траншеи. Края геомембранной облицовки закрепляются в этих траншеях, обычно с помощью уплотненной глины или бетона. Это предотвращает поднятие или смещение облицовки.

Проникновения

Трубы, структурные опоры и другие элементы, проникающие через геомембрану, должны иметь надлежащие герметичные соединения, называемые "башмаками". Это позволит предотвратить возникновение утечек через эти отверстия.

Неразрушающий контроль

Для обеспечения герметичности швов и соединений используются методы неразрушающего контроля, такие как испытание давлением воздуха. Любые дефекты могут быть выявлены и устранены.

Защитные слои

Для предотвращения повреждений поверх установленной геомембраны укладываются соответствующие слои почвенного покрытия и защиты. Геотекстиль часто используется как над, так и под облицовкой для защиты.

При качественном монтаже геомембранная облицовка образует непроницаемый барьер, адаптированный к условиям участка.

Дефекты и испытания геомембраны

Как и любой другой материал, геомембраны могут иметь дефекты как в процессе производства, так и в течение срока службы. Тщательные испытания помогают выявить любые дефекты, которые могут повлиять на эффективность барьера.

Вот несколько основных типов тестирования:

Заводские испытания

Производители используют испытания для контроля качества на своих производственных линиях, чтобы обнаружить дефекты и обеспечить соблюдение спецификаций. К ним относятся инспекции, отбор образцов и неразрушающий контроль.

Испытание швов

Целостность швов, соединяющих листы, проверяется с помощью таких методов, как испытание давлением воздуха, вакуумный бокс и ультразвуковой контроль. Все некачественные швы ремонтируются.

Место утечки электричества

На токопроводящую геомембрану подается напряжение, и при прохождении тока через дефекты можно обнаружить места утечки.

Разрушающие испытания

Из геомембраны вырезаются образцы и проверяются на такие свойства, как толщина, ударопрочность, прочность на разрыв и химическая стойкость.

Полевые испытания

После установки неразрушающий контроль всей облицовки позволяет выявить любые повреждения в результате строительных работ.

Благодаря тщательному тестированию можно выявить любые дефекты геомембраны и устранить их путем ремонта или заделки.

Методы ремонта геомембраны

Иногда во время установки или в течение срока службы геомембранной облицовки возникают дефекты или повреждения. Для восстановления целостности барьера существует ряд методов ремонта.

Заплатки

Заплатки из геомембранного материала, наваренные на поврежденный участок, обеспечивают простой ремонт. Заплатка должна выходить за пределы дефектного участка.

Точечная сварка

Небольшие разрывы или отверстия можно отремонтировать точечной сваркой. Это работает при ограниченных небольших дефектах.

Топпинг

Большие участки повреждений можно устранить с помощью топпинга - когда лист геомембраны приклеивается поверх поврежденной облицовки с помощью клея или термической сварки.

Снять и заменить

Части облицовки могут быть полностью удалены и заменены, если ремонт не представляется возможным. Это позволяет полностью восстановить целостность.

Напорная цементация

Специальные ремонтные составы могут быть закачаны под давлением под лайнер для заполнения пустот и герметизации протечек.

Организованный протокол ремонта позволяет эффективно устранять повреждения установленных геомембранных облицовок.

Геомембранные облицовки по сравнению с облицовками из уплотненной глины

Геомембраны обеспечивают более эффективный контроль просачивания по сравнению с уплотненными глиняными футеровками. Однако для оптимального сдерживания просачивания оба материала иногда используются вместе.

Непроницаемость

• Геомембраны, по сути, непроницаемы с очень низкой проницаемостью в диапазоне 10-14 см/с.
• Уплотненные глиняные прокладки имеют более высокую проницаемость около 10-8 см/с.

Долговечность

• Геомембраны сохраняют свои барьерные свойства в течение длительного времени.
• Уплотненная глина может со временем пересыхать и трескаться, увеличивая проницаемость.

Простота установки

• Развертывание геомембраны позволяет получить готовую мгновенную подложку.
• Уплотненные глиняные прокладки требуют сложных условий укладки и уплотнения грунта.

Устойчивость

• Геомембраны противостоят проколам и повреждениям гораздо лучше, чем глина.
• Уплотненная глина подвержена растрескиванию из-за дифференциальной осадки и других нарушений.

Стоимость

• Для локализации больших площадей геомембранная облицовка, как правило, более экономична, чем толстые слои уплотненной глины.

Часто оба материала используются вместе, чтобы использовать сильные стороны каждого из них: геомембрана обеспечивает надежный непроницаемый барьер, а глина - защиту.

Экологические преимущества

Технология геомембранной изоляции играет незаменимую роль в защите окружающей среды. Некоторые из ключевых преимуществ включают:

• Предотвращение загрязнения грунтовых вод в результате деятельности горнодобывающих, энергетических предприятий и мест хранения отходов
• Не допускать утечек загрязняющих веществ в почву, водоносные горизонты и водоемы
• Обеспечивает безопасный сбор свалочного фильтрата и газа
• Защитите запасы воды, перекрыв каналы и водохранилища
• Облегчает очистку сточных вод и повторное использование воды

При ответственном подходе к проектированию и строительству геомембраны значительно снижают экологические риски и предотвращают загрязнение окружающей среды в различных отраслях промышленности.

Проектирование геомембранного покрытия

Правильное проектирование необходимо для того, чтобы геомембранные облицовки выполняли свое предназначение. Вот некоторые ключевые факторы, которые учитывают инженеры:

• Условия местности, такие как рельеф, гидрогеология, тип почвы
• Природа материала, который должен содержаться - водный, химический, газовый
• Требуемые критерии эффективности барьеров
• Механические нагрузки на лайнер от вскрышных пород, оборудования, оседания
• Совместимость с жидкостями и почвами
• Требования к долговечности для срока службы лайнера
• Доступность для обслуживания и ремонта
• Защитные слои покрытия для предотвращения повреждения лайнера

При тщательном выборе марки материала, толщины и деталей установки можно создать эффективную систему защиты.

Обеспечение качества и надзор за строительством

Строгий контроль качества обеспечивает правильную установку геомембранной облицовки для достижения проектных целей локализации.

• Контроль качества изготовления и испытания
• Сертифицированные компетентные монтажники
• Контроль качества/КК при заделке швов и ремонте
• Документирование процедур установки
• Использование протоколов осмотра и контрольных списков
• Испытания и неразрушающий контроль
• Устранение всех выявленных дефектов
• Проверка соответствия установленной системы облицовки
• Защитные слои поверх лайнера во избежание повреждений

Бдительный строительный надзор проверяет качество и целостность барьера на протяжении всего процесса.

Способы разрушения геомембранной облицовки

При правильном проектировании, установке и обслуживании геомембраны обеспечивают отличную долгосрочную защиту. Тем не менее, некоторые потенциальные виды отказов должны быть защищены:

Дефектные швы

Неправильный шов при монтаже может стать причиной протечек и пробоин. Проверка и ремонт минимизируют риски.

Механические повреждения

Контакт с оборудованием, оседание, отрыв опор - потенциальные причины повреждений. Адекватное защитное покрытие почвы помогает снизить риски.

Химическая деградация

Некоторые химические вещества могут со временем разрушить облицовку. Оценка совместимости с химическими веществами имеет решающее значение.

Термические напряжения

Большие перепады температуры могут привести к усадке или деформации лайнера. Выбор подходящей марки лайнера позволяет избежать этих проблем.

УФ-деградация

Постоянное воздействие ультрафиолета приводит к выветриванию и может повредить геомембрану. Покровный грунт предотвращает воздействие ультрафиолета.

При правильном проектировании и строительстве риск разрушения можно снизить для обеспечения долговременной работы барьеров.

Осмотр и мониторинг геомембранной облицовки

Регулярные осмотры и мониторинг обеспечивают поддержание целостности геомембранной облицовки в течение всего срока службы. Это включает в себя:

• Периодические визуальные осмотры поверхности облицовки
• Контроль уровня содержащейся жидкости
• Отбор проб любых жидкостей на наличие загрязняющих веществ
• Обследование на предмет обнаружения электрических утечек
• Испытание проникающих элементов и соединений
• Испытания давлением воздуха для обнаружения утечек
• Устранение дефектов в случае их обнаружения
• Поддержание глубины защитного почвенного покрова
• Осмотр после сильных штормов или сейсмических событий

Хорошо спланированный протокол мониторинга сохраняет функциональность системы локализации в течение длительного времени.

Технологические достижения в области геомембранной облицовки

Технология геомембранной облицовки продолжает развиваться благодаря новым инновациям:

• Новые полимерные составы с повышенной прочностью
• Армированные геомембраны с геотекстилем и георешетками
• Сварочные процессы для более прочных полевых швов
• Проводящие геомембраны для обнаружения электрических утечек
• Развертывание крупных сборных панелей
• Робототехника для автоматизированного обнаружения и устранения утечек
• Улучшенные смоляные покрытия и ламинаты
• Включение датчиков для контроля целостности лайнера
• Использование беспилотников и LiDAR-сканирования для проведения инспекций
• Улучшенная диагностика при испытании швов

Исследования и разработки обусловлены растущими требованиями к производительности и сферам применения.

Заключение

Геомембраны - это передовая, надежная и удивительно универсальная технология локализации. Благодаря своим уникальным непроницаемым барьерным свойствам геомембраны позволяют создавать важнейшую экологическую инфраструктуру в промышленности, горнодобывающей промышленности, ливневых стоков и отходов. Строгий контроль качества при производстве и монтаже позволяет этим тонким, но высокопрочным материалам сохранять долговременные эксплуатационные характеристики. Непрерывные инновации в технологии геомембран способствуют все большей защите окружающей среды. Их возможности делают их основным инструментом геотехнической инженерии для защиты подземной среды.

ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ

Здесь представлены ответы на некоторые часто задаваемые вопросы о геомембранных облицовках:

Как долго служат геомембраны?

При правильном выборе материала и монтаже геомембраны могут надежно служить более 50-100 лет. Срок службы зависит от условий эксплуатации и участка.

Какой толщины должна быть геомембрана?

Типичная толщина геомембраны варьируется от 30 мил для базовых применений до более 200 мил для локализации опасных отходов. Состав материала и армирование также влияют на эффективную толщину.

Можно ли перерабатывать геомембранные вкладыши?

Да, отходы лайнеров и использованные геомембраны, срок службы которых истек, могут быть переработаны. Материал перерабатывается в такие изделия, как пластиковые пиломатериалы.

Как геомембраны крепятся к бетону?

Для создания водонепроницаемых соединений между геомембранами и бетоном наряду с механическими анкерами используются специализированные клеи и герметики.

Как следует защищать геомембраны?

Геомембраны покрываются защитными слоями грунта, геотекстиля, георешетки или временных прокладочных материалов. Это предотвращает повреждения в результате монтажных работ и воздействия окружающей среды.

Как проверяют геомембраны на наличие дефектов?

Для проверки установленных геомембранных облицовок используются визуальный осмотр, испытания давлением воздуха, вакуумные испытания, электрические исследования утечек, термография и другие методы неразрушающего контроля.

Какие стандарты применяются к геомембранам?

Основные стандарты включают GRI GM13 и GM17 от Института геосинтетики, а также различные стандарты ASTM International, охватывающие методы испытаний, производство и установку.

узнать больше Геомембрана