Что такое композитная геомембрана и как ее установить.
Композитная геомембрана (также известная как геокомпозитный лайнер, композитный лайнер или геокомпозитная водонепроницаемая мембрана) — это искусственный материал, полученный путём соединения двух или более различных материалов физическими или химическими методами (такими как горячее прессование, иглопробивание, склеивание, экструзионное покрытие и т. д.). Основная идея заключается в объединении преимуществ различных материалов и устранении недостатков одного материала для достижения оптимальных и более высоких эксплуатационных характеристик.
Основные аспекты и структура
Наиболее распространенной формой композитной геомембраны является совокупность «геомембрана + геотекстиль», образующая конфигурации типа One Cloth One Membrane (односторонний композит) или Two Cloth One Membrane/Double Geotextile Geomembrane/Geocomposit Two Cloth One Membrane (двусторонний композит):
1. Основной слой – геомембрана
Это ключевой слой композитного материала, обеспечивающий основной непроницаемый (противофильтрационный) барьер. Наиболее распространённые типы включают композитную геомембрану HDPE/композитный лайнер HDPE, композитную геомембрану PP и УФ-стойкую композитную геомембрану/УФ-стабилизированную композитную лайнеру для долгосрочного использования в рекламе.
К наиболее часто используемым мембранным веществам относятся:
HDPE (полиэтилен высокой плотности):высокая химическая стойкость к коррозии, правильная стойкость к старению, исключительная механическая прочность и наиболее широкое применение.
LDPE/LLDPE (полиэтилен низкой плотности/линейный полиэтилен низкой плотности):более высокая гибкость и высокая способность адаптироваться к деформации.
ПВХ (поливинилхлорид):нужная гибкость и удобство сварки.
ПП (полипропилен):надлежащим образом избыточная термостойкость.
ТПО (термопластичный полиолефин):надлежащая экологическая безопасность и устойчивость к климату.
EPDM (этиленпропилендиеновый мономер):Отличная устойчивость к климатическим условиям, низким температурам и гибкость, однако высокая стоимость.
Мембрана может быть чистой или текстурированной (шероховатый пол увеличит коэффициент трения), что делает ее текстурированным композитным покрытием.
2. Защитно-армирующий слой - геотекстиль
Обычно соединяется с одним или каждым аспектом геомембраны, образуя геотекстильно-связанную геомембрану или двусторонний геокомпозит. Основные функции:
Физическая защита: предотвращает проколы и царапины геомембраны острыми камнями, мусором или строительными инструментами на этапе укладки и засыпки.
Дренаж и воздухопроницаемость: обеспечивает плоский дренажный канал для отвода воды или бензина под мембраной (например, биогаза со свалок), образуя дренажную композитную геомембрану.
Армирование: повышает типичную прочность геокомпозита на растяжение, прочность на разрыв, сопротивление проколу и сопротивление ползучести, в результате чего получается высокопрочный геокомпозитный облицовочный материал/армированная композитная мембрана/высокопрочный композитный облицовочный материал.
Повышенное трение: Жесткий пол из геотекстиля увеличит коэффициент трения с грунтом или геотехническим материалом, улучшит устойчивость склона и предотвратит скольжение на протяжении всего периода укладки.
Изоляция: предотвращает смешивание частиц почвы разного размера друг с другом.
3. Распространенные типы композитов
Одна ткань, одна мембрана/односторонний геокомпозит:Одна сторона геомембраны покрыта геотекстилем (обычно нетканым). Подходит для условий, где требуется только односторонняя защита или дренаж.
Две ткани, одна мембрана/двусторонний геокомпозит/геокомпозит Две ткани, одна мембрана/двойной геотекстиль Геомембрана:Оба вида геомембраны комбинируются с геотекстилем (обычно нетканым). Это обеспечивает комплексную защиту, дренаж и армирование и является наиболее распространённым вариантом.
Геомембрана + Геосетка/Композитная сетка:Важной причиной является значительное повышение прочности на растяжение и модуля упругости материала, разработка армированной композитной мембраны, используемой в условиях, где требуются чрезвычайно высокие общие эксплуатационные характеристики армирования.
Бентонитовое водонепроницаемое одеяло (GCL): Уникальная композитная геомембрана и самовосстанавливающийся геокомпозит, обычно изготавливаемый из двух слоёв геотекстиля (тканого или нетканого), между которыми находится слой частиц бентонита на основе натрия, сформированных методом иглопробивания или склеивания. Бентонит разбухает в воде, образуя плотный коллоидный водонепроницаемый слой. В некоторых случаях считается экологичным композитным покрытием.
Основные преимущества
1. Превосходные комплексные характеристики: сочетает в себе функции защиты от просачивания, защиты, дренажа (или воздухопроводимости), армирования, изоляции и другие.
2. Повышенная долговечность: защитный слой геотекстиля значительно снижает вероятность повреждения геомембраны в процессе разработки и эксплуатации, продлевая срок службы композитной геомембраны, особенно если она устойчива к УФ-излучению/стабилизирована.
3. Улучшенные механические свойства: прочность материала на растяжение, прочность на разрыв, сопротивление проколу и сопротивление ползучести увеличиваются в разы (высокая прочность).
4. Улучшенное межфазное трение: геотекстильный слой обеспечивает большее сопротивление трению, повышая устойчивость склона.
5. Простота строительства: композитная конструкция сокращает количество этапов многослойной укладки на объекте, повышая эффективность и качество строительства. Более подробную информацию см. в руководстве по монтажу композитной мембраны.
6. Высокая экономическая эффективность: хотя стоимость композитной подложки (цена за м²) может быть выше, чем у одной геомембраны, её общая эффективность и более низкие затраты на разработку и обслуживание делают её более доступной по цене. Приобретение у профессиональных производителей композитных геомембран или лучшего поставщика композитных геомембран гарантирует выгоду.
Основные приложения
Благодаря своим выдающимся эксплуатационным характеристикам композитные геомембраны/геокомпозитные покрытия широко используются в проектах, требующих надежной защиты от просачивания и полной защиты:
1. Охрана окружающей среды
Система композитных облицовок для свалок (нижние облицовки и конструкции обтекателей для муниципальных полигонов твердых отходов и полигонов опасных отходов).
Контроль просачивания на очистных сооружениях сточных вод (регулирующие пруды, анаэробные пруды, пруды-окислители и т.д.) - Композитная облицовка отстойников сточных вод.
Контроль просачивания в промышленных хвостохранилищах с композитной геомембраной и золоотвалах.
2. Проекты по охране водных ресурсов
Противопротечное покрытие для резервуаров - Композитная гидроизоляционная мембрана для резервуаров.
Противофильтрационное покрытие для искусственных озер - Композитное покрытие для искусственных озер.
Противофильтрационные покрытия для каналов и канав - Композитная геомембрана для облицовки каналов.
Противофильтрационные сооружения для плотин и насыпей.
3. Коммунальное хозяйство
Водонепроницаемые и устойчивые к проколам слои для подземных гаражей и садов на крыше.
Геокомпозит для гидроизоляции туннелей/Композит для гидроизоляции туннелей для проектов метрополитена и тоннелей.
4. Организация дорожного движения
Противофильтрационные изоляционные слои для автомобильных и железных дорог.
5. Горное дело
Противофильтрационные средства для участков кучного выщелачивания и бассейнов с растворами.
6. Аквакультура
Противофильтрационное покрытие для прудов для разведения рыбы и нереста — композитная подкладка для прудов аквакультуры.
7. Экологическое восстановление
Экологический восстановительный геокомпозит для восстановления среды обитания и проектов по водно-болотным угодьям.
Меры предосторожности при установке
I. Подготовка перед установкой
1. Обработка основания (поверхности фундамента):
Ровность: Удалить острые предметы (камни, корни деревьев, наконечники арматуры и т. д.), утрамбовать и выровнять, уклон ≤1:3, избегать локальной просадки. Неровность поверхности фундамента должна быть ≤20 мм.
Плотность: Уплотненность ≥90%, отсутствие рыхлости, пустот, трещин (необходимо заполнить).
Дренаж/воздуховод: Если в проекте предусмотрен дренажный/воздуховодящий слой (например, слой гравия, геокомпозитная дренажная сетка), его необходимо уложить в соответствии со спецификациями.
Чистота: Тщательная очистка без скоплений воды, грязи и масляных пятен.
2. Приемка и хранение материалов:
Проверьте технические характеристики продукта (например, толщину композитной геомембраны — 1 мм, 2 мм или другую; материал, композитная структура), сертификат соответствия и протокол испытаний на соответствие действующим стандартам ASTM для композитных облицовок или стандартам производства композитных облицовок. При необходимости подтвердите химическую стойкость.
Проверьте внешний вид: нет ли дыр, разрывов, явных складок, следов старения и загрязнений.
Хранение: Беречь от света и влаги, укладывать штабелями высотой не более 4 рулонов, вдали от источников огня и химикатов. При хранении на открытом воздухе следует учитывать возможность использования с защитой от ультрафиолетового излучения.
3. Оборудование и персонал:
Оборудование: сварочный автомат с подъемным механизмом (двухдорожечный сварочный аппарат для термоплавкого сплава), термофен (экструзионный сварочный пистолет), сварочное колесо под давлением, вакуумный течеискатель, искроискатель, резак, утяжеленные мешки с песком (или геомешки).
Персонал: Сварщики должны быть сертифицированы и иметь опыт сварки композитных материалов. Следуйте Руководству по монтажу композитной мембраны.
II. Процесс укладки (основные этапы)
1. Направление укладки:
Укладывайте сверху вниз вдоль склона, чтобы уменьшить силу скольжения.
Направление длинной стороны (направление рулона) должно быть максимально параллельно линии максимального наклона, чтобы уменьшить количество поперечных сварных швов.
2. Распределите образец:
Измерьте и разложите листы согласно чертежу, оставив нахлест (обычно 10–15 см). При использовании геокомпозитных листов нестандартных размеров убедитесь в их точности.
Расслабьтесь и полежите в естественном положении, чтобы избежать появления морщин, вызванных сильным натяжением (допускаются небольшие волнистые морщины).
3. Перекрытие (ключевой момент!):
Нахлест ткани/ткани: обычно сшивание (≥10 см) или горячее склеивание (нетканые материалы).
Перекрытие мембрана/мембрана: необходимо использовать сварку горячим расплавом (двухдорожечную сварку или экструзионную сварку):
Двухдорожечная сварка горячим расплавом (основной шов): подходит для плоских поверхностей большой площади, образуя два сварных шва и полости, что удобно для измерения давления воздуха. Соответствует стандартам ASTM для композитных подложек.
Экструзионная сварка (ремонт/сложные детали): заполните шов расплавленным сварочным прутком, подходит для углов, ремонтов и Т-образных соединений.
Очистите место нахлеста: перед сваркой тщательно протрите поверхность нахлеста безводным спиртом (ширина ≥10 см).
4. Крепление и фиксация:
Верхнее крепление: закладывается в бетонную анкерную траншею (обычно используется) глубиной ≥50 см, засыпается и утрамбовывается.
Укрепление склонов: временно используйте мешки с песком или геомешками для утяжеления (на расстоянии 1–2 м), чтобы предотвратить подъем или смещение под воздействием ветра, и постепенно удаляйте их при обратной засыпке.
III. Процесс сварки (основа качества)
Отладка параметров:
Возьмите тот же образец материала (размером ≥1м×0,3м) на месте для пробной сварки.
Отрегулируйте температуру (обычно 200–400 ℃), скорость (1,5–3 м/мин) и давление до тех пор, пока прочность сварного шва не составит ≥90% от прочности основного материала (испытание на отслаивание в соответствии с Методами испытания швов геокомпозитов).
2. Сварочные работы:
Двухдорожечный сварочный аппарат движется с одинаковой скоростью вдоль перекрываемой кромки, обеспечивая однородность и непрерывность двух линий сварки.
Экструзионная сварка применяется для точной обработки сложных деталей (трубных раструбов, углов «инь» и «ян»), при этом сварочный пруток полностью покрывает соединение.
Т-образное соединение: сначала сварите поперечный шов, затем продольный шов, чтобы закрыть место соединения.
3. Проверка качества в режиме реального времени:
Визуальный осмотр: Сварной шов ровный, без пузырей, загрязнений, утечек и прожогов.
Определение давления воздуха (двухдорожечная сварка): доведите давление в полости до 200–300 кПа, поддерживайте давление в течение 3–5 минут, не снижая его.
Проверка вакуумного покрытия (плоский сварной шов): нанесите мыльный раствор, откачайте до -0,02 МПа, и пузырьки не должны образовываться. Это основные методы испытания геокомпозитных швов.
IV. Обработка узлов (слабое место в системе защиты от просачивания)
1. Трубопровод/сооружение через мембрану:
Используйте готовые кожухи для труб (кожух из полиэтилена высокой плотности) или сварные арматурные листы на месте.
Очистка трубопроводов от ржавчины и шлифовка, двухпроходная сварка гофрированных кожухов и мембраны, затяжка хомутами из нержавеющей стали.
2. Угловой/деформационный шов:
Избегайте прямых углов 90° и используйте дуговой переход (радиус ≥50 см).
Добавьте армирующий слой (мембрану из того же материала), выдавите и полностью приварите.
3. Якорная траншея:
Мембрана плавно складывается в траншее, чтобы избежать концентрации напряжений, а обратная засыпка уплотняется послойно.
V. Защита от обратной засыпки
Материал покровного слоя: используйте хорошо просеянный (без граней и углов) песок или гальку (размер частиц ≤ 5 см), толщина ≥ 30 см.
Укладка геотекстиля: Если конструкция предусматривает использование геотекстиля сверху, сначала уложите ткань, а затем выполните засыпку, которая будет играть буферную и защитную роль.
Метод обратной засыпки:
Легкая разгрузка и тонкая укладка: Механическая разгрузка на расстоянии ≥ 1,5 м от мембраны и ручное выравнивание.
Направление: Надавливайте снизу вверх, чтобы не перетаскивать мембранный материал.
Уплотнение: Уплотнение производить с помощью легкого оборудования (например, плоской трамбовки), чтобы избежать вибрационного укатывания.
VI. Приёмка и проверка
1. Разрушающий контроль:
Возьмите 1 образец сварного шва (≥ 0,3 м × 0,6 м) на каждые 5000 м2 и проведите испытание на прочность на сдвиг/отслаивание в лабораторных условиях (часть методов испытания швов геокомпозитов).
2. Неразрушающий контроль:
Обнаружение электрических искр: сканирование всех сварных швов (напряжение 15–30 кВ) и подача сигнала тревоги об искре в месте утечки.
Обнаружение вакуумной камеры: сосредоточьтесь на выборочной проверке узловых деталей (таких как входные отверстия труб и тройники).
3. Отчет о целостности:
Зафиксируйте место, метод и результаты контроля, а также составьте схему расположения сварных швов. Обеспечьте соответствие стандартам ASTM для композитных футеровок и спецификациям проекта.
Ключевые моменты
Погодные условия: Избегайте строительства в дождливые и снежные дни, при сильном ветре (>4 градусов) и низких температурах (<5°C). Предварительно прогрейте сварочный аппарат и поверхность мембраны при низких температурах. Это критически важно для обеспечения устойчивости композитной геомембраны к УФ-излучению.
Защита строительной площадки: не наступайте на людей в обуви с шипами и подкладывайте временные деревянные доски в зоне сварки. Во время сварки подкладывайте под них чистые деревянные доски, чтобы предотвратить ожоги основания. Защищает высокопрочную геокомпозитную облицовку.
Ремонт повреждений: в случае проколов или неквалифицированных проверок используйте сварку горячим воздухом с заплатками из того же материала (на расстоянии более 20 см от края дефекта). Сохраняет целостность композитной гидроизоляционной мембраны.
Техника безопасности: Зона сварки проветривается, оператор носит защитную маску/перчатки. При работе на склоне используйте предохранительный ремень, а при работе с оборудованием соблюдайте безопасную дистанцию.
В основе монтажа композитной геомембраны лежат «ровное основание, стандартизированный нахлест, надежная сварка, армирование узлов и защита обратной засыпки». Только строгое соблюдение стандартизированных процессов (таких как стандарт GRI-GM13 ASTM) и контроль процесса укрепления (методы испытаний швов геокомпозита) позволяют гарантировать качество и длительный срок службы композитной геомембраны, используемой в вековых проектах по защите от просачивания. Рекомендуется доверить проектирование, контроль и отслеживание всего процесса профессиональной команде инженеров по защите от просачивания (лучшему поставщику композитной геомембраны или опытному подрядчику), используя примеры проектов с использованием геокомпозита для получения передового опыта. Рассмотрите возможность выбора между ценами на оптовые партии геокомпозитного покрытия и прямыми поставками от производителей композитной геомембраны для экономически эффективной реализации крупных проектов, таких как система композитного покрытия для свалок, композитная геомембрана для хвостохранилищ или композитная гидроизоляционная мембрана для резервуаров.
Краткое содержание
Композитная геомембрана/геокомпозитный вкладыш – это усовершенствованная геокомпозитная гидроизоляционная мембрана, изготовленная путем комбинирования геомембраны (основного противофильтрационного слоя) с другими геосинтетическими материалами (в основном геотекстилем, образуя геомембрану на основе геотекстиля, выполняющую функции защиты, дренажа и армирования). Она сочетает в себе преимущества каждого компонента, обеспечивает превосходные противофильтрационные свойства, физическую защиту, высокую прочность (прочность геокомпозита на разрыв) и удобство в строительстве, являясь незаменимым противофильтрационным материалом в современном гражданском строительстве, водном хозяйстве и природоохранной инженерии. Распространенные конфигурации включают однослойную мембрану и двухслойную мембрану/двусторонний геокомпозит.
Он решает проблемы, связанные с тем, что одинарная геомембрана легко разрушается, имеет низкий коэффициент трения и не может дренировать и направлять воздух, что значительно повышает надежность и долгосрочные эксплуатационные характеристики (срок службы композитной геомембраны) противофильтрационной системы. Выбор типа (например, композитная облицовка HDPE, композитная геомембрана PP, текстурированная композитная облицовка, самовосстанавливающийся геокомпозит типа GCL, дренажная композитная геомембрана; толщина композитной геомембраны 1 мм или 2 мм; односторонняя/двусторонняя) зависит от конкретных инженерных требований (например, система композитной облицовки свалок, композитная геомембрана хвостохранилищ, композитная облицовка отстойников сточных вод, композитная гидроизоляционная мембрана для водохранилищ, композитная геомембрана для облицовки каналов, композитная облицовка искусственных озер, гидроизоляционный геокомпозит для туннелей, композитная облицовка прудов аквакультуры, геокомпозит для экологического восстановления, дорожное земляное полотно, горнодобывающая промышленность) и геологических условий. Выбор подходящего материала (химически стойкого, с УФ-стабилизацией) от проверенных производителей композитных геомембран, учет цены за м² композитного покрытия и цены на объемные геокомпозитные покрытия, а также соблюдение стандартов ASTM для композитных покрытий и стандартов их производства имеют решающее значение для успеха проекта. Прямое сотрудничество с заводом по производству композитных геомембран или сотрудничество с лучшим поставщиком композитных геомембран гарантирует получение качественных геокомпозитных листов по индивидуальным размерам и доступ к проверенным примерам реализации проектов с использованием геокомпозитных материалов.
