Применение геомембран в современных инженерных областях

В современных инженерных областях, таких как водопользование, охрана окружающей среды и транспорт, на первый взгляд незаметный, но важнейший материал незаметно охраняет инженерную безопасность и окружающую среду – это геомембрана, гибкий противофильтрационный барьер на основе высокомолекулярных полимеров. Согласно национальному стандарту «GB/T 17643-2011 Геосинтетические полиэтиленовые геомембраны», геомембраны определяются как «мембраноподобные геосинтетические материалы из полимеров, практически непроницаемые», и их основная функция заключается в эффективном блокировании миграции жидкостей (воды, химических растворов) и газов.

1. Классификация по материалу и структуре

- По основному материалу:

• ПЭ (полиэтиленовая) мембрана: наиболее широко используемая, в том числе:

• Мембрана из полиэтилена высокой плотности (HDPE): высокая прочность, сильная стойкость к химической коррозии, отличная стойкость к ультрафиолетовому старению, подходит для использования в суровых условиях, таких как свалки, места захоронения опасных отходов и большие резервуары.

• Пленки из полиэтилена низкой плотности (LDPE) и линейного полиэтилена низкой плотности (LLDPE): более мягкие, с высокой степенью удлинения, с высокой способностью к деформации, часто используются в аквакультуре, искусственных озерах, каналах и других проектах с высокими требованиями к защите от просачивания, но в относительно мягкой среде.

• Пленка из ПВХ (поливинилхлорида): хорошая гибкость, из нее можно изготавливать более широкие изделия, легко сваривать, на начальном этапе она нашла более широкое применение, но устойчивость к низким температурам и долговременная устойчивость к старению обычно ниже, чем у полиэтилена высокой плотности.

• Пленка EVA: отличная эластичность и устойчивость к низким температурам, особенно подходит для холодных регионов или случаев, где требуются высокие требования к гибкости.

- По структурной форме:

• Гладкая геомембрана: гладкая поверхность и относительно низкий коэффициент трения.

• Шероховатая геомембрана (однослойная/двуслойная): Поверхность становится шероховатой с помощью специального процесса, что значительно увеличивает коэффициент трения с грунтом или геотекстилем и улучшает устойчивость склона.

• Композитная геомембрана: геомембрана и геотекстиль соединяются методом термокомпаундирования или склеивания (например, два полотна и одна мембрана, одно полотно и одна мембрана). Геотекстиль обеспечивает защиту, дренаж и армирование, обладает улучшенными комплексными характеристиками и широким спектром применения.

2. Основные преимущества геомембран

- Отличные характеристики защиты от просачивания: коэффициент проницаемости чрезвычайно низок (обычно <10^-13 см/с), что в сотни раз или даже выше, чем у натуральных материалов, препятствующих просачиванию, таких как глина, и его можно назвать «водонепроницаемым».

- Высокая прочность и долговечность: в частности, мембраны из ПНД обладают превосходной прочностью на растяжение, разрыв и прокол, устойчивостью к химической коррозии, устойчивостью к УФ-старению и сроком службы более 50 лет.

- Легкость и экономичность: малый вес, удобство транспортировки и укладки; стоимость единицы площади зачастую ниже, чем у традиционного глиняного противофильтрационного решения, что позволяет сэкономить инвестиции в проект.

- Эффективное строительство: стандартизированное заводское производство, большая ширина, отработанная технология сварки на месте и высокая скорость строительства.

- Высокая приспособляемость: хорошая гибкость позволяет адаптироваться к неравномерной осадке и определенной деформации фундамента; шероховатая конструкция поверхности отвечает требованиям устойчивости крутых склонов.

- Экологичность: эффективно предотвращает утечку загрязняющих веществ, защищает грунтовые воды и почву; сам материал нетоксичен и безвреден.

3. Шесть вариантов применения геомембран

- Проекты по охране окружающей среды: основание и покрытие противофильтрационных слоев полигонов бытовых отходов, мест захоронения твердых промышленных отходов/опасных отходов, а также регулирующих и очистных бассейнов сточных вод (основные области применения).

- Проекты по охране водных ресурсов: противофильтрационные сооружения водохранилищ, каналов и плотин; противофильтрационные сооружения искусственных озер и ландшафтных водоемов; противофильтрационные сооружения шлюзов и перемычек.

- Сельское хозяйство, лесное хозяйство, животноводство и рыболовство: противофильтрационные работы в прудах аквакультуры (пруды для разведения креветок, пруды для разведения рыбы); противофильтрационные работы в оросительных каналах; облицовка водохранилищ и бассейнов для биогаза.

- Горнодобывающие проекты: противофильтрационные работы на основаниях бассейнов кучного выщелачивания и хвостохранилищ; облицовка бассейнов растворения и испарительных бассейнов.

- Строительные проекты: гидроизоляция и противофильтрационная защита подземных сооружений (подвалов, тоннелей); гидроизоляционные слои садов на крышах; противофильтрационная изоляция дорожного полотна.

- Транспортные проекты: изоляция и дренаж дорожного полотна автомобильных и железных дорог; противофильтрационные работы в туннелях.

4. Основные этапы строительства и укладки

- Предварительная подготовка:

• Подготовка фундамента: Выровняйте и утрамбуйте площадку, удалите острые камни, корни деревьев и другой мусор, убедитесь, что фундамент прочный, а склон ровный в соответствии с проектными требованиями. Особые геологические условия (например, просадочный лёсс) требуют специальной обработки.

• Приёмка и хранение материалов: Геомембрану и вспомогательные материалы (например, сварочные электроды) следует принимать в соответствии с проектными требованиями, при наличии сертификатов и протоколов испытаний. Хранить на ровной поверхности, избегать попадания прямых солнечных лучей и дождя, а также источников открытого огня.

- Укладка:

• Планирование резки: Разработайте план укладки в соответствии с размерами объекта и проектными чертежами, минимизируйте количество сварных швов на объекте. Учитывайте расширение и сжатие, вызванные перепадами температур и нагрузками.

• Укладка: обычно выполняется от самой нижней точки к самой верхней. Мембрана должна быть естественно расслаблена и равномерно расправлена, чтобы избежать образования искусственных складок и концентрации напряжений. При укладке на склоне рекомендуется выполнять укладку сверху вниз, используя временные средства фиксации (например, мешки с песком). Ширина нахлеста мембраны должна соответствовать требованиям (обычно 10–15 см для гладкой поверхности и больше для шероховатой).

• Защитный слой: В процессе укладки необходимо своевременно накрывать защитным слоем (например, геотекстилем или слоем песка, предусмотренным проектом), чтобы предотвратить выдувание, прокол или старение мембраны под воздействием солнца.

- Сварка (основной процесс):

• Выбор метода: в основном используются сварка горячим клином (двухдорожечная сварка плавлением) и экструзионная сварка пистолетом (однодорожечная сварка, применяется для Т-образных, ремонтных и сложных деталей).

• Контроль параметров: температура, скорость и давление сварочного аппарата строго регулируются в соответствии с типом, толщиной, температурой окружающей среды и влажностью материала мембраны. Перед началом сварки необходимо провести пробную сварку, а затем подвергнуть образцы для пробной сварки разрушающим испытаниям (например, на сдвиг и отслаивание).

• Проверка сварных швов: для проверки герметичности сварных швов используйте метод контроля давления воздуха (закрытая полость, образованная двухдорожечной сваркой) или электроискровой дефектоскопии (для экструзионных швов). Некачественные сварные швы должны быть своевременно отремонтированы и повторно проверены.

- Закрепление

• Засыпка и покрытие: После приемки защитный слой и верхний наполнитель засыпаются слоями в соответствии с проектными требованиями, чтобы избежать работы тяжелой техники непосредственно на мембране и предотвратить ее повреждение.

• Контроль качества и приемка: Весь процесс (материалы, фундамент, сварка, крепление, покрытие) строго контролируется и документируется, а окончательная приемка осуществляется в соответствии с требованиями спецификации.

5. Почему стоит выбрать Haoyang Enivronmental?

- Передовые материаловедения: Выбирайте Haoyang, чтобы получить инженерные геомембраны с молекулярно стабилизированными составами, достигающие паропроницаемости 0,05 и стойкости к УФ-излучению 98, превосходящие стандарты GRI GM13 и гарантирующие десятилетия надежной изоляции.

- Сертифицированный контроль качества: Наше производство, сертифицированное по стандарту ISO 9001, использует 100 первичных смол с прослеживаемостью партий и независимой лабораторной проверкой, что гарантирует постоянный допуск по толщине в пределах 3% для всех 1,5-миллиметровых вкладышей из полиэтилена высокой плотности.

- Инженерная точность: Подтвержденный опыт монтажа с использованием запатентованной технологии бесшовной сварки шириной 10 метров сокращает количество монтажных стыков на 70, снижая риск протечек и обеспечивая удлинение на 380 при осадке грунтового основания.

- Глобальная проверка производительности: Изделия прошли полевые испытания в экстремальных условиях: от чилийских шахтерских хвостохранилищ до тайских муссонных каналов. С 2008 года не было зафиксировано ни одного отказа в 300 проектах.

- Экономическая эффективность: широкий формат рулонов и роботизированная сварка, резка и время установки 50, доставка 30, экономия в течение жизненного цикла по сравнению с традиционными методами, подтвержденная примерами проектов плотин в Индонезии.

- Устойчивое партнерство: Специализированная группа НИОКР предлагает решения, учитывающие особенности конкретного объекта, включая проекты армирования сейсмоопасных зон и сертифицированные по стандарту NSF 61 изоляционные материалы для питьевой воды, поддерживающие ваши цели ESG с использованием геосинтетических материалов с низким углеродным следом.

Геомембрана стала незаменимым «защитным средством от просачивания» в современном строительстве благодаря своим превосходным противофильтрационным свойствам, превосходной физической и химической стабильности и удобству в строительстве. От создания защитных барьеров для защиты зеленых водоемов и гор до создания водопроводов для сельскохозяйственного орошения и изоляционных фундаментов для транспортной инфраструктуры – сфера применения геомембран постоянно расширяется. С развитием технологий материалов и совершенствованием строительных технологий геомембраны будут играть все более важную роль в создании безопасных, экологичных и устойчивых инженерных систем, обеспечивая надежную гарантию гармоничного сосуществования человеческой инженерии и природной среды.