Màng chống thấm là gì?

Màng chống thấm là gì

Màng chống thấm là lớp lót hoặc rào cản màng tổng hợp có độ thấm rất thấp được sử dụng với bất kỳ vật liệu nào liên quan đến kỹ thuật địa kỹ thuật để kiểm soát sự di chuyển của chất lỏng (chất lỏng hoặc khí) trong một dự án, cấu trúc hoặc hệ thống do con người tạo ra. Màng chống thấm được làm từ các tấm polyme liên tục tương đối mỏng, nhưng chúng cũng có thể được tạo ra từ việc ngâm tẩm vải địa kỹ thuật với nhựa đường , chất đàn hồi hoặc polyme phun hoặc dưới dạng vật liệu tổng hợp bitum nhiều lớp. Cho đến nay, Màng chống thấm tấm polyme liên tục là loại phổ biến nhất.

Quy trình sản xuất Màng chống thấm

Quá trình sản xuất Màng chống thấm bắt đầu bằng việc sản xuất nguyên liệu thô, bao gồm nhựa polyme và các chất phụ gia khác nhau như chất chống oxy hóa, chất hóa dẻo, chất độn, muội than và chất bôi trơn (như một chất hỗ trợ xử lý). Những nguyên liệu thô này (nghĩa là “công thức”) sau đó được xử lý thành các tấm có chiều rộng và độ dày khác nhau bằng cách ép đùn , cán và/hoặc trải lớp phủ.

Hình ảnh: Sản xuất màng chống thấm
Hình ảnh: Sản xuất màng chống thấm

Màng chống thấm thống trị doanh số bán các sản phẩm địa kỹ thuật tổng hợp, ở mức 1,8 tỷ đô la Mỹ mỗi năm trên toàn thế giới, chiếm 35% thị trường. Thị trường Hoa Kỳ hiện được phân chia giữa HDPE, LLDPE, fPP, PVC, CSPE-R, EPDM-R và các loại khác (chẳng hạn như EIA-R), và có thể tóm tắt như sau:  (Lưu ý rằng M m 2 đề cập đến hàng triệu mét vuông.)

  • Polyetylen mật độ cao (HDPE) ~ 35% hoặc 105 M m 2
  • Polyetylen mật độ thấp tuyến tính (LLDPE) ~ 25% hoặc 75 M m 2
  • Polyvinyl clorua (PVC) ~ 25% hoặc 75 M m 2
  • Polypropylene dẻo (fPP) ~ 10% hoặc 30 M m 2
  • Polyetylen closulfon hóa (CSPE) ~ 2% hoặc 6 M m 2
  • Ethylene propylene diene terpolyme (EPDM) ~ 3% hoặc 9 M m 2

Ở trên đại diện cho khoảng 1,8 tỷ đô la doanh thu trên toàn thế giới. Các dự đoán về việc sử dụng Màng chống thấm trong tương lai phụ thuộc rất nhiều vào ứng dụng và vị trí địa lý. Lớp lót và lớp phủ bãi chôn lấp ở Bắc Mỹ và Châu Âu có thể sẽ tăng trưởng khiêm tốn ( ~ 5%), trong khi ở các khu vực khác trên thế giới, mức tăng trưởng có thể rất lớn (10–15%). Có lẽ sự gia tăng lớn nhất sẽ được nhìn thấy trong việc ngăn chặn tro than và khai thác nước rỉ theo đống để thu giữ kim loại quý.

Thuộc tính Màng chống thấm

Phần lớn các phương pháp kiểm tra Màng chống thấm chung được tham khảo trên toàn thế giới là của Hiệp hội Thử nghiệm và Vật liệu Hoa Kỳ ( ASTM ) quốc tế | Hoa Kỳ do lịch sử lâu dài của họ trong hoạt động này. Gần đây hơn là phương pháp thử nghiệm do Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế ( ISO ) phát triển. Cuối cùng, Viện nghiên cứu địa tổng hợp (GRI) đã phát triển các phương pháp thử nghiệm chỉ dành cho các phương pháp thử nghiệm không được đề cập bởi ASTM hoặc ISO. Tất nhiên, các quốc gia và nhà sản xuất riêng lẻ thường có các phương pháp kiểm tra độc quyền cụ thể (và đôi khi).

Hình ảnh: Sử dụng màng chống thấm cho hồ cá
Hình ảnh: Sử dụng màng chống thấm cho hồ cá

Tính chất vật lý

Các tính chất vật lý chính của geomembranes ở trạng thái sản xuất là:

  • Độ dày (tấm mịn, có kết cấu, độ dày)
  • Tỉ trọng
  • Chỉ số dòng tan chảy
  • Khối lượng trên một đơn vị diện tích (trọng lượng)
  • Truyền hơi (nước và dung môi).

Tính chất cơ học 

Có một số thử nghiệm cơ học đã được phát triển để xác định độ bền của vật liệu tấm polyme. Nhiều loại đã được thông qua để sử dụng trong việc đánh giá Màng chống thấm. Chúng đại diện cho cả kiểm soát chất lượng và thiết kế, nghĩa là kiểm tra chỉ số so với hiệu suất.

  • Độ bền kéo và độ giãn dài (chỉ số, chiều rộng, đối xứng trục và đường nối)
  • Chống rách
  • Chống va đập
  • Khả năng chống đâm thủng
  • Cường độ cắt giao diện
  • Cường độ neo
  • Nứt do ứng suất (tải trọng không đổi và một điểm).

Độ bền

Bất kỳ hiện tượng nào gây ra sự phân mảnh chuỗi polyme , phá vỡ liên kết, cạn kiệt chất phụ gia hoặc chiết xuất trong Màng chống thấmt đều phải được coi là ảnh hưởng đến hiệu suất lâu dài của nó. Có một số mối quan tâm tiềm ẩn về vấn đề này. Mặc dù mỗi loại đều đặc trưng cho vật liệu, nhưng xu hướng hành vi chung là làm cho Màng chống thấm trở nên giòn trong hành vi ứng suất-biến dạng của nó theo thời gian. Có một số tính chất cơ học cần theo dõi khi giám sát sự xuống cấp lâu dài như vậy: giảm độ giãn dài khi hỏng, tăng mô đun đàn hồi, sự gia tăng (sau đó giảm) ứng suất khi phá hủy (nghĩa là độ bền) và sự mất mát chung về độ dẻo. Rõ ràng, nhiều tính chất vật lý và cơ học có thể được sử dụng để theo dõi quá trình phân hủy polyme.

  • Tiếp xúc với tia cực tím (phòng thí nghiệm hiện trường)
  • Suy thoái phóng xạ
  • Suy thoái sinh học (động vật, nấm hoặc vi khuẩn)
  • Suy thoái hóa học
  • Hành vi nhiệt (nóng hoặc lạnh)
  • Thoái hóa oxy hóa.

Trọn đời

Màng chống thấm suy thoái đủ chậm để hành vi suốt đời của chúng vẫn chưa được khám phá. Do đó, thử nghiệm cấp tốc , bằng ứng suất cao, nhiệt độ cao và/hoặc chất lỏng mạnh, là cách duy nhất để xác định xem vật liệu sẽ hoạt động như thế nào trong thời gian dài. Các phương pháp dự đoán trọn đời sử dụng các phương tiện diễn giải dữ liệu sau:

  • Kiểm tra giới hạn ứng suất: Một phương pháp của ngành công nghiệp ống nhựa HDPE ở Hoa Kỳ để xác định giá trị của ứng suất cơ sở thiết kế thủy tĩnh.
  • Phương pháp xử lý tỷ lệ: Được sử dụng ở Châu Âu cho đường ống và Màng chống thấm, phương pháp này mang lại kết quả tương tự như thử nghiệm giới hạn ứng suất.
  • Phương pháp đa tham số Hoechst: Một phương pháp sử dụng ứng suất hai trục và giảm ứng suất để dự đoán tuổi thọ và cũng có thể bao gồm các đường nối.
  • Mô hình Arrhenius: Phương pháp kiểm tra màng địa chất (và các chất địa kỹ thuật tổng hợp khác ) được mô tả trong Koerner cho cả điều kiện bị chôn vùi và lộ thiên.
Hình ảnh thi công màng chống thấm
Hình ảnh thi công màng chống thấm

Đường may

Cơ chế cơ bản của việc nối các tấm Màng chống thấm polyme với nhau là tạm thời tổ chức lại cấu trúc polyme (bằng cách làm nóng chảy hoặc làm mềm) của hai bề mặt đối diện để được nối theo cách có kiểm soát, sau khi tác dụng lực, hai tấm được liên kết với nhau . Sự sắp xếp lại này là kết quả của một đầu vào năng lượng bắt nguồn từ các quá trình nhiệt hoặc hóa học . Các quy trình này có thể liên quan đến việc bổ sung polyme bổ sung trong khu vực được liên kết.

Lý tưởng nhất là việc ghép nối hai tấm Màng chống thấm sẽ không làm giảm độ bền kéo ròng trên hai tấm và các tấm được nối phải hoạt động như một tấm màng chống thấm duy nhất. Tuy nhiên, do sự tập trung ứng suất do hình học đường nối, các kỹ thuật nối hiện tại có thể dẫn đến độ bền kéo nhỏ và/hoặc mất độ giãn dài so với tấm gốc. Các đặc điểm của khu vực nối là một chức năng của loại màng chống thấm và kỹ thuật nối được sử dụng.

Ứng dụng của màng chống thấm

Màng chống thấm đã được sử dụng trong các ứng dụng môi trường, địa kỹ thuật, thủy lực, giao thông vận tải và phát triển tư nhân sau đây:

  • Là lớp lót cho bể nước uống
  • Là lớp lót cho nước dự trữ (ví dụ: đóng cửa an toàn các cơ sở hạt nhân)
  • Là lớp lót cho chất lỏng thải (ví dụ: bùn thải)
  • Lớp lót cho chất thải phóng xạ hoặc chất thải nguy hại
  • Là lớp lót cho ngăn chứa thứ cấp của bể chứa ngầm
  • Là lớp lót cho ao năng lượng mặt trời
  • Là lớp lót cho dung dịch nước muối
  • Làm lớp lót cho ngành nông nghiệp
  • Làm lớp lót cho ngành nuôi trồng thủy sản, chẳng hạn như ao nuôi cá/tôm
  • Làm lớp lót cho hố nước sân gôn và hố cát
  • Là lớp lót cho tất cả các loại ao trang trí và kiến ​​trúc
  • Làm lớp lót cho kênh dẫn nước
  • Là lớp lót cho các kênh vận chuyển chất thải khác nhau
  • Làm lớp lót cho các bãi chôn lấp chất thải rắn sơ cấp, thứ cấp và/hoặc cấp ba và đống chất thải
  • Là lớp lót cho đệm lót đống
  • Làm nắp đậy (nắp) cho bãi chôn lấp chất thải rắn
  • Làm vỏ bọc cho các bể phân hủy hiếu khí và kỵ khí trong ngành nông nghiệp
  • Làm vỏ bọc tro than nhà máy điện
  • Là lớp lót cho các bức tường thẳng đứng: đơn hoặc đôi với khả năng phát hiện rò rỉ
  • Là các điểm cắt trong các đập đất được khoanh vùng để kiểm soát thấm
  • Làm lớp lót cho tràn khẩn cấp
  • Là lớp lót chống thấm trong đường hầm và đường ống
  • Làm lớp chống thấm cho đập đất và đập đá
  • Làm lớp chống thấm cho đập bê tông đầm lăn
  • Làm lớp chống thấm cho đập xây và đập bê tông
  • Trong các đê quai để kiểm soát thấm
  • Là hồ chứa nổi để kiểm soát rò rỉ
  • Làm hồ chứa nổi che chắn chống ô nhiễm
  • Để chứa và vận chuyển chất lỏng trong xe tải
  • Để chứa và vận chuyển nước uống được và các chất lỏng khác trong đại dương
  • Là một rào cản đối với mùi hôi từ bãi chôn lấp
  • Là rào cản đối với hơi (radon, hydrocacbon, v.v.) bên dưới các tòa nhà
  • Để kiểm soát đất mở rộng
  • Để kiểm soát đất dễ bị đóng băng
  • Để che chắn các khu vực dễ bị hố sụt khỏi nước chảy
  • Để ngăn chặn sự xâm nhập của nước trong khu vực nhạy cảm
  • Để tạo thành các ống rào cản như đập
  • Đối mặt với các hỗ trợ cấu trúc như đê quai tạm thời
  • Để dẫn dòng nước vào các con đường ưa thích
  • Bên dưới đường cao tốc để ngăn ngừa ô nhiễm từ muối đóng băng
  • Bên dưới và liền kề với đường cao tốc để thu giữ chất lỏng tràn nguy hiểm
  • Là cấu trúc ngăn chặn cho phụ phí tạm thời
  • Để hỗ trợ trong việc thiết lập tính đồng nhất của khả năng nén và lún dưới bề mặt
  • Bên dưới lớp phủ nhựa đường như một lớp chống thấm
  • Để chứa tổn thất do rò rỉ trong các bể chứa trên mặt đất hiện có
  • Là các hình thức linh hoạt, nơi không thể cho phép mất vật liệu.

 

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *