Geomembrana - Geomembrane

Uma geomembrana é um forro de membrana sintética de permeabilidade muito baixa ou barreira usada com qualquer material relacionado à engenharia geotécnica para controlar a migração de fluido (ou gás) em um projeto, estrutura ou sistema feito pelo homem. As geomembranas são feitas de folhas poliméricas contínuas relativamente finas, mas também podem ser feitas a partir da impregnação de geotêxteis com asfalto , elastômero ou sprays de polímero , ou como geocompósitos de betume multicamadas. Geomembranas contínuas de folha de polímero são, de longe, as mais comuns.

Manufatura

A fabricação de geomembranas começa com a produção das matérias-primas, que incluem a resina polimérica, e vários aditivos, como antioxidantes, plastificantes, cargas, negro de fumo e lubrificantes (como auxiliares de processamento). Essas matérias-primas (ou seja, a "formulação") são então processadas em folhas de várias larguras e espessuras por extrusão , calandragem e / ou revestimento espalhado.

Três métodos usados ​​para fabricar geomembranas.

As geomembranas dominam as vendas de produtos geossintéticos, com US $ 1,8 bilhão por ano em todo o mundo, o que representa 35% do mercado. O mercado dos EUA está atualmente dividido entre HDPE, LLDPE, fPP, PVC, CSPE-R, EPDM-R e outros (como EIA-R), e pode ser resumido da seguinte forma: (Observe que M m 2 se refere a milhões de quadrados metros.)

O valor acima representa aproximadamente US $ 1,8 bilhão em vendas mundiais. As projeções para o uso futuro da geomembrana dependem fortemente da aplicação e da localização geográfica. Os revestimentos e coberturas de aterros na América do Norte e na Europa provavelmente terão um crescimento modesto ( ~ 5%), enquanto em outras partes do mundo o crescimento pode ser dramático (10-15%). Talvez os maiores aumentos sejam vistos na contenção de cinzas de carvão e mineração de lixiviação para captura de metais preciosos.

Propriedades

A maioria dos métodos de teste de geomembrana genéricos que são referenciados em todo o mundo são pela ASTM International | Sociedade Americana de Testes e Materiais ( ASTM ) devido à sua longa história nesta atividade. Mais recentes são os métodos de teste desenvolvidos pela International Organization for Standardization ( ISO ). Por último, o Geosynthetic Research Institute (GRI) desenvolveu métodos de teste que são apenas para métodos de teste não abordados pela ASTM ou ISO. É claro que países e fabricantes individuais costumam ter métodos de teste proprietários específicos (e às vezes).

Propriedades físicas

As principais propriedades físicas das geomembranas no estado de fabricação são:

Propriedades mecânicas

Existem vários testes mecânicos que foram desenvolvidos para determinar a resistência dos materiais em folha polimérica. Muitos foram adotados para uso na avaliação de geomembranas. Eles representam o controle de qualidade e o design, ou seja, testes de índice versus desempenho.

Resistência

Qualquer fenômeno que cause cisão da cadeia polimérica, quebra de ligação, depleção de aditivos ou extração dentro da geomembrana deve ser considerado como comprometedor de seu desempenho a longo prazo. Há uma série de preocupações potenciais a esse respeito. Embora cada um seja específico do material, a tendência geral de comportamento é fazer com que a geomembrana se torne frágil em seu comportamento tensão-deformação ao longo do tempo. Existem várias propriedades mecânicas para rastrear no monitoramento de tal degradação de longo prazo: a diminuição no alongamento na falha, o aumento no módulo de elasticidade , o aumento (em seguida, diminuição) na tensão na falha (isto é, resistência) e a perda geral de ductilidade . Obviamente, muitas das propriedades físicas e mecânicas podem ser usadas para monitorar o processo de degradação do polímero.

  • exposição à luz ultravioleta (laboratório de campo)
  • degradação radioativa
  • degradação biológica (animais, fungos ou bactérias)
  • degradação química
  • comportamento térmico (quente ou frio)
  • degradação oxidativa.

Tempo de vida

As geomembranas se degradam lentamente o suficiente para que seu comportamento durante toda a vida ainda não esteja mapeado. Assim, o teste acelerado , seja por alto estresse, temperaturas elevadas e / ou líquidos agressivos, é a única maneira de determinar como o material se comportará a longo prazo. Os métodos de previsão de vida usam os seguintes meios de interpretação dos dados:

  • Teste de limite de tensão : Um método pela indústria de tubos HDPE nos Estados Unidos para determinar o valor da tensão de base do projeto hidrostático.
  • Método de processo de taxa: usado na Europa para tubos e geomembranas, o método produz resultados semelhantes aos testes de limite de tensão.
  • Abordagem multiparâmetros Hoechst: Um método que utiliza tensões biaxiais e relaxamento de tensão para a previsão da vida e também pode incluir costuras.
  • Modelagem de Arrhenius: Um método para testar geomembranas (e outros geossintéticos ) descrito em Koerner para ambas as condições enterradas e expostas.

Costura

O mecanismo fundamental de emenda de folhas de geomembrana polimérica é reorganizar temporariamente a estrutura do polímero (por fusão ou amolecimento) das duas superfícies opostas a serem unidas de maneira controlada que, após a aplicação de pressão, resulta na colagem das duas folhas. . Essa reorganização resulta de uma entrada de energia que se origina de processos térmicos ou químicos . Esses processos podem envolver a adição de polímero adicional na área a ser ligada.

Idealmente, a emenda de duas folhas de geomembrana deve resultar em nenhuma perda líquida de resistência à tração nas duas folhas, e as folhas unidas devem funcionar como uma única folha de geomembrana. No entanto, devido às concentrações de tensão resultantes da geometria da emenda, as técnicas de emenda atuais podem resultar em menor resistência à tração e / ou perda de alongamento em relação à folha-mãe. As características da área cosida são função do tipo de geomembrana e da técnica de emenda utilizada.


Formulários

Instalação de geomembrana como parte da construção de um sistema de revestimento de base de um aterro sanitário.

As geomembranas têm sido usadas nas seguintes aplicações ambientais, geotécnicas, hidráulicas, de transporte e de desenvolvimento privado:

  • Como forros para água potável
  • Como forros para água de reserva (por exemplo, desligamento seguro de instalações nucleares)
  • Como forros para líquidos residuais (por exemplo, lodo de esgoto)
  • Forros para resíduos líquidos radioativos ou perigosos
  • Como forros para contenção secundária de tanques de armazenamento subterrâneos
  • Como forros para lagoas solares
  • Como forros para soluções de salmoura
  • Como forros para a indústria agrícola
  • Como forros para a indústria de aquicultura, como viveiro de peixes / camarões
  • Como forros para buracos de água em campos de golfe e bunkers de areia
  • Como forros para todos os tipos de lagoas decorativas e arquitetônicas
  • Como forros para canais de transporte de água
  • Como forros para vários canais de transporte de resíduos
  • Como forros para aterros de resíduos sólidos primários, secundários e / ou terciários e pilhas de resíduos
  • Como forros para almofadas de lixiviação
  • Como tampas (tampas) para aterros de resíduos sólidos
  • Como coberturas para digestores aeróbicos e anaeróbicos de estrume na indústria agrícola
  • Como coberturas para cinzas de carvão de usinas de energia
  • Como forros para paredes verticais: simples ou duplas com detecção de vazamento
  • Como cortes dentro de barragens de terra zoneadas para controle de infiltração
  • Como forros para vertedouros de emergência
  • Como impermeabilizantes em túneis e tubulações
  • Como revestimento à prova d'água de barragens de terra e enrocamento
  • Como revestimento à prova d'água para barragens de concreto compactado a rolo
  • Como revestimento impermeável para barragens de alvenaria e concreto
  • Dentro de cofferdams para controle de infiltração
  • Como reservatórios flutuantes para controle de infiltração
  • Como coberturas de reservatórios flutuantes para prevenir a poluição
  • Para conter e transportar líquidos em caminhões
  • Para conter e transportar água potável e outros líquidos no oceano
  • Como uma barreira para odores de aterros sanitários
  • Como uma barreira para vapores (radônio, hidrocarbonetos, etc.) sob edifícios
  • Para controlar solos expansivos
  • Para controlar solos suscetíveis à geada
  • Para proteger áreas suscetíveis a sumidouros de água corrente
  • Para evitar a infiltração de água em áreas sensíveis
  • Para formar tubos de barreira como represas
  • Enfrentar apoios estruturais como ensecadeiras temporárias
  • Para conduzir o fluxo de água em caminhos preferidos
  • Abaixo de rodovias para evitar a poluição de sais de degelo
  • Abaixo e adjacente a rodovias para capturar derramamentos de líquidos perigosos
  • Como estruturas de contenção para sobretaxas temporárias
  • Para ajudar no estabelecimento de uniformidade de compressibilidade subsuperficial e subsidência
  • Abaixo de camadas de asfalto como camada impermeabilizante
  • Para conter perdas de infiltração em tanques existentes acima do solo
  • Como formas flexíveis onde a perda de material não pode ser permitida.

Veja também

Referências

Leitura adicional

  1. ICOLD Bulletin 135, Geomembrane Sealing Systems for Dams , 2010, Paris, França, 464 pgs.
  2. August, H., Holzlöhne, U. e Meggys, T. (1997), Advanced Landfill Liner Systems , Thomas Telford Publ., London, 389 pgs.
  3. Kays, WB (1987), Construction of Linings for Reservoirs, Tanks and Pollution Control Foundation , J. Wiley and Sons, New York, NY, 379 pgs.
  4. Rollin, A. e Rigo, JM (1991), Geomembranes: Identification and Performance Testing , Chapman and Hall Publ., London, 355 pgs.
  5. Müller, W. (2007), HDPE Geomembranes in Geotechnics , Springer-Verlag Publ., Berlin, 485 pgs.
  6. Sharma, HD e Lewis, SP (1994), Waste Containment Systems, Waste Stabilization and Landfills , J. Wiley and Sons, New York, NY, 586 pgs.