پوشش عایق بنتونیتی : (Geosynthetic Clay Liner)براساس استاندارد GRI-GCL3

فرآیند جلوگیری از عبور سیالات توسطGCL، بر قابلیت جذب آب توسط رس بنتونیت و قرارگیری آب درساختار مولکولی لایه ای شکل آن که منجر به متورم شدن رس می شود، استوار است. هنگامی که بنتونیت متورم می شود در صورتی که مابین دو سطح متراکم، یعنی سطوحی که می توانند مانع از انبساط نامحدود آن در اثر تورم شوند، قرار داشته باشد، به مرور تبدیل به نوعی ژل نفوذ ناپذیر می شود که خلل و فرج مابین دو سطح را پر کرده و عمل ایزولاسیون اتفاق می افتد. بنابراین متورم شدن بنتونیت در اثر تماس با سیال و سفتی سطوح زیر و روی آن، شروط لازم وکافی برای ایزولاسیون مناسب توسطGCL است و می توان نتیجه گرفت که GCL را هیچ گاه نمی توان بصورت روباز(exposed) و بدون محصور شدگی (Confinement) استفاده نمود.

شکل 2 ساختار مولکولی سديم بنتونيت

شکل 1 خاصیت افزایش حجم پودر سدیم بنتونیت

این محصول از طریق قراردادن مقدار مشخص رس بنتونیتی (بنتونیت سدیم یا کلسیم) بین دو لایه در برگیرنده مثلاً دو لایه ژئوتکستایل تولید می شود که استفاده از دو لایه ژئوتکستایل سوزنی، یکی نابافته در بالا و دیگری بافته در پایین پودر بنتونیت سبب افزایش مقاومت کششی این محصول میگردد.

روش های گوناگونی نیز برای اتصال سه لایه تشکیل دهنده GCL یعنی دو لایه ژئوتکستایل و یک لایه رس وجود دارد از جمله دوختن لایه ها در ردیف های‌ دوخت مشخص(Stitch Bonding)یا استفاده از چسب و مواد شیمیائی(Resin Bonding)یا‌ روش بافت سوزنی که منجر به شکل گیری GCL با ساختاری کاملا یکپارچه که مقاومت برشی اتصال بین لایه های آن بسیار زیاد است و جزو معتبر ترین روشهای تولید می باشد.

استفاده از سوزنکاری جهت تولید GCL باعث می شود وزن و ضخامت رس در تمام مدت تولید ، حمل و نصب ثابت بماند و همچنین در صورت برخورد GCL با رطوبت ، قبل از شروع بهره برداری، رس دچار تورم ناخواسته نشود.

همانگونه که ذکر شد رس بنتونیتی مورد استفاده در تولید این محصول می تواند از دو نوع سدیم بنتونیت و کلسیم بنتونیت میباشد که هریک با توجه به ساختار مولکولی خود دارای خواصی متفاوت هستند. متداول ترین نوع بنتونیت مورد استفاده، بنتونیت سدیم طبیعی (Natural Sodium Bentonite) است که بصورت پودر / گرانول مابین دو لایه ژئوتکستایل قرار می گیرد. بنتونیت سدیم دارای قابلیت تورم تا 15 برابر حجم اولیه خود در حالت آزاد و در مجاورت آب و رطوبت میباشد. علاوه بر نوع پودری ، نوع گرانولی آن نیز بکار گرفته می شود که هر چند دیرتر شروع به تورم می کند اما مقدار تورم نهایی آن با نوع پودری برابر خواهد بود. بنتونیت سدیم در مجاورت سیالات خنثی نظیرآب شیرین به خوبی منبسط می شود اما در صورتی که غلظت برخی یونها نظیر کلر، سدیم ومنیزیم در سیال زیاد باشد باعث کاهش میزان تورم نهایی آن خواهد بود. در این موارد، بنتونیت سدیم را پلیمریزه می نمایند که تا حد زیادی در بهبود خاصیت تورم بنتونیت موثر است.

نوع دیگری از بنتونیت، کلسیم بنتونیت است که دارای ساختار مولکولی چهار وجهی است. میزان تورم کلسیم بنتونیت در مواجه با سیال در مقایسه با سدیم بنتونیت کمتر است. بر همین اساس وزن کلسیم بنتونیت مورد استفاده در این نوع عایق برای عملکرد قابل قبول بسیار بالاست که این امر موجب صعوبت اجرا خواهد شد.

هدف بکارگیری این مصالح، استفاده از خاصیت تورمی بنتونیت هنگام مواجهه با سیالات است. در زیر به برخی دیگر از ویژگیها و مزایای استفاده از GCL اشاره شده است:

  • نفوذ پذیری بسیار پایین
  • خاصیت خود جوشی
  • خاصیت خود ترمیمی
  • امکان استفاده در شرایط مرطوب
  • عدم نیاز به جوشکاری با توجه به خاصیت خودجوشی
  • انعطاف پذیری فوق العاده
  • امکان اتصال کامل با سازه مجاور
  • ماندگاری طولانی
  • قابلیت نصب بدون نیاز به چسب، پرایمر و ...

Self-Sealing

عایق بنتونیتی

پیش فرض استفاده از این محصول در پروژه های مختلف، محصور شدن آن بین دو لایه خاکی متراکم یا بتنی می باشد. بر همین اساس بستر مناسب جهت اجرای GCL ، بتن یا خاک با تراکم 95% بوده و پس از اجرای GCL نیز می بایست حداقل 20 سانتیمتر بتن و یا 45 سانتیمتر خاک با تراکم 95% اجرا گردد.

 

 Self-Healing

عایق بنتونیتی

برای مثال در صورت سوراخ شدن احتمالی این لایه در هنگام نصب و یا عملیات خاکی، این محصول با توجه به خاصیت تورمی بنتونیت امکان اصلاح سوراخ های بوجود آمده تا اندازه کوچکتر 1 سانتیمتر را داراست. با توجه به عدم نیاز به استفاده از دستگاه جوش تخصصی، نصب این محصول به نسبت عایق های پلیمری بسیار سریع‌تر و آسان تر می باشد.