الهندسةالهندسة المدنية

أنواع طبقات الأرض الاصطناعية في البناء

ما هي طبقات الأرض الاصطناعية في البناء؟

طبقات الأرض الاصطناعية والمواد التركيبية الجيولوجية هي مواد اصطناعية مصنوعة من مواد بوليمرية أو طبيعية على شكل شرائط أو لوح أو هيكل ثلاثي الأبعاد. فهي سهلة التحضير والنقل ويمكن أن تساعد في جعل مشاريع البناء أكثر صداقة للبيئة. حيث يؤدون خمس وظائف محورية عند تطبيقها في البناء الفصل، التعزيز، الترشيح، الصرف، والاحتواء.

ما هي أنواع طبقات الأرض الاصطناعية في البناء؟

1- التكسية الأرضية في البناء:

التكسية الأرضية عباره عن أقمشة قابلة للاختراق مصنوعة من البوليستر أو البولي بروبلين. وهم أقدم وأكبر مجموعة من المواد الصناعية من حيث الحجم وتستخدم في البناء للتحكم في التعرية والفصل والصرف وتثبيت التربة والترشيح والتعزيز.

هناك ثلاثة أنواع رئيسية من مواد التكسية الأرضية التي تدعم التطبيقات المختلفة، الأقمشة المنسوجة والأقمشة المحبوكة والأقمشة غير المنسوجة. حيث يتم استهلاكها في الغالب في بناء الطرق. وبصرف النظر عن الطرق، يتم استخدام مواد التكسية الأرضية في أعمال البنية التحتية الأخرى مثل مدافن النفايات وخطوط الأنابيب وهياكل الصرف والسكك الحديدية والعديد من المشاريع المدنية الأخرى.

تستخدم مواد التكسية الأرضية غير المنسوجة بشكل عام في بناء الأنفاق في المناطق الجبلية. ويجلب استخدام مواد التكسية الأرضية فوائد انخفاض تكاليف الصيانة ودورة حياة أطول لأصل البنية التحتية.

2- تكسية الشبكات الجغرافية الأرضية في البناء:

تكسية الشبكات الجغرافية الأرضية عبارة عن مواد بوليمرية تتشكل عن طريق البثق أو النسيج أو اللحام لتشكيل منتجات ذات فتحة مفتوحة ذات قوة متفاوتة وإجهاد وقدرة على حمل الأحمال لتطبيقات تقوية التربة. حيث أن المواد البوليمرية مثل البوليستر والبولي إيثيلين عالي الكثافة والبولي بروبلين هي المكونات الرئيسية للشبكات الجيولوجية.

تستخدم تكسية الشبكات الجغرافية الأرضية بشكل شائع لتقوية القواعد الفرعية أو التربة التحتية أسفل الطرق، وكذلك الجدران الاستنادية أو الهياكل الأخرى. وتم استخدامها مرة واحدة فقط لبناء الجدران الاستنادية. الآن، تُستخدم الشبكات الجغرافية الأرضية في العديد من الهياكل الأخرى مثل السدود والأرصفة نظرًا لقدرتها على إعادة توزيع الحمولة على مساحة أوسع وقدرة حمل عالية وقوة شد عالية وطبيعة صديقة للبيئة.

يتم تطبيقها أيضًا لتحقيق الاستقرار في الطبقة السفلية لبناء السدود في قطاعي السكك الحديدية والطرق السريعة وفي تثبيت التربة ذات مستويات منسوب المياه المرتفعة أو قوة تحمل منخفضة حيث يصبح وضع الأساسات لتحمل الأحمال الثقيلة أمرًا بالغ الأهمية.

3- الأغشية الأرضية في البناء:

الأغشية الأرضية عبارة عن صفائح بلاستيكية ذات نفاذية منخفضة بسماكة 0.5 إلى 3 مم وتستخدم بشكل أساسي في بطانات وأغطية مرافق التخزين الصلبة أو السائلة. حيث تتحكم الأغشية الأرضية في حركة السوائل وهي غير منفذة بدرجة كبيرة. ويعتمد عمر وأداء الأغشية على المواد المستخدمة في إنتاجها.

بسبب عدم نفاذيتها، يمكنها المساعدة في منع انتشار الملوثات، وهو أمر مهم بشكل خاص لإدارة النفايات. كما أنه بصرف النظر عن هذا، تجد الأغشية الأرضية استخدامها في تبطين البرك والأرض والأنفاقوالقناة والتطبيقات البيئية والنقل والنفط والغاز. ومع ذلك، فإنّ أغشية التبطين أغلى ثمناً عند مقارنتها بمنتجات الأرض الاصطناعية الأخرى.

4- الأغشية الشبكية الأرضية في البناء:

الأغشية الشبكية لها هيكل مشابه لتكسية الشبكات الجغرافية. حيث يتم تشكيلها من خلال مجموعة متوازية من الأضلاع البوليمرية بزوايا حادة مع بعضها البعض، وتشكل نمطًا يشبه الشبكة. ويتم الحصول عليها عن طريق لحام الخيوط والعصابات أو تشكيل البوليمرات بالحرارة بالضغط. كما تقع منطقة وظيفتها داخل منطقة الصرف، حيث يتم استخدامها لنقل السوائل من جميع الأنواع.

تجد الأغشية الشبكية تطبيقاتها في جدران الأساسات ومدافن النفايات وطرق الميثان وأرصفة الأسفلت الخرسانية والتحكم في الصرف والتآكل. حيث يوفر قلب الصرف تصريفًا جانبيًا للسوائل في جميع الاتجاهات، بينما تعمل التكسية الأرضية كوسائط ترشيح وتمنع الملء المحيط من انسداد قلب الصرف. وتسمح خصائص الصلابة للشبكة الجغرافية بتحمل قدر كبير من الحمل.

5- بطانات أرضية من الطين:

تتكون بطانات الطين الاصطناعية الأرضية من طبقتين من التكسية الأرضية غير المنسوجة محصورة بطبقة من مسحوق بنتونايت الصوديوم بينهما. حيث يتم خياطة طبقتين من التكسية الأرضية معًا عن طريق عملية الخياطة (غير المنسوجة المثقوبة بالإبرة)، ممّا ينتج عنه حصيرة متوازنة تمامًا مع مقاومة القص الداخلية.

عندما يتلامس مع الماء، ينتفخ بِنتونايت الصوديوم الموجود في الحَصيرة ويخلق طبقة معدنية مقاومة للماء. وتُستخدم بطانات الطين الأرضية الاصطناعية كحواجز هيدروليكية للمياه أو العصارة أو السوائل الأخرى وحتى الغازات. كما أنها تُستخدم كبديل إمّا لأغشية التبطين أو بطانات الطين المضغوطة، أو تُستخدم بطريقة مركبة لتعزيز مواد البطانة التقليدية.

تشمل تطبيقات التبطين الشائعة لبطانات الطين الأرضية الاصطناعية الاستخدام في مستودعات مياه الأمطار والأراضي الرطبة والقنوات والطرق السريعة والبناء المدني والاحتواء الثانوي وكبطانات لطمر النفايات وأغطية مكبات النفايات والمناجم.

6- تكسية الفوم الأرضية في البناء:

تكسية الفوم الأرضية عبارة عن كتل أو ألواح يتم الحصول عليها عن طريق تمدد رغوة البوليسترين لتشكيل شبكة منخفضة الكثافة من الخلايا المغلقة المملوءة بالغاز. فهي خفيفة الوزن ويمكن أن تتحمل الظروف القاسية. كما أنها تستخدم كمواد حشو لتقليل الضغوط الجانبية على الجدران الاستنادية أو الضغوط على التربة الأساسية أو الأساسات أو الدعامات. وتكلفتها المنخفضة واستدامتها البيئية الأفضل تجعلها تحظى بشعبية كبيرة، ومن المتوقع أن يرتفع الطلب على الأسوار الأرضية في المستقبل القريب.

7- الخلايا الأرضية في البناء:

يتم سحب الخلايا الأرضية، أو أنظمة الحبس الخلوي، من شرائح البولي إيثيلين عالي الكثافة الملحومة بالموجات فوق الصوتية (HDPE) ويمكن توسيعها في الموقع لتشكيل نمط يشبه قرص العسل. حيث تمتلئ الخلايا بتربة مضغوطة غير متماسكة مقيدة داخل الجدران الخلوية، ويطور المركب بنية صلبة إلى شبه صلبة.

السمات الرئيسية للخلايا الأرضية هي مقاومة الشيخوخة والمتانة العالية والمقاومة الكيميائية والمرونة الفطرية. كما في البناء، يتم استخدامها لحماية القناة وتثبيت التربة على الأرض المسطحة والمنحدرات الشديدة والتحكم في التآكل والتعزيز الهيكلي لدعم الحمل والاحتفاظ بالأرض. حيث أنه تقدم الخلايا الجيولوجية حلاً عمليًا لتقوية وإصلاح مشكلة تراكم المياه ومشكلة تآكل التربة في توسيع الطرق السريعة.

8- الأنابيب الجيولوجية الأرضية في البناء:

الأنابيب الجيولوجية هي أنابيب بوليمرية مثقبة أو صلبة الجدار تستخدم لتصريف الغازات والسوائل. وفي بعض الحالات، يتم لف الأنبوب بفلتر جيوتكستايل. وهي تستخدم بشكل رئيسي في حالة الأحمال الانضغاطية العالية وجمع العصارة. بحيث تُستخدم الأنابيب الجيولوجية لتطبيقات دفن النفايات لتسهيل التجميع والتصريف السريع للسائل المرتشح إلى نظام الصرف والإزالة.

9- التكسية المركبة الأرضية في البناء:


التكسية المركّبة الأرضية هي مواد تركيبية أرضية مصنوعة من مزيج من اثنين أو أكثر من التركيبات الأرضية مثل الأنواع السابقة من الأرضيات. حيث توفر هذه المجموعات المختلفة مزايا على الطبقات المفردة من التركيبات الأرضية من خلال تحسين الوظائف وزيادة زوايا احتكاك الواجهة وسرعة التثبيت. وهي تستخدم أساسًا للفصل والتعزيز والترشيح والتصريف والاحتواء.

بناءً على وظائفها، ينقسم سوق المركبات الجيولوجية إلى ثلاثة أجزاء، الاحتواء والصرف وأجزاء أخرى. كما أنه من بين هؤلاء، ينتشر في قطاع الصرف، للطرق والبناء المدني، مسار قاعدة الرصف أو مصارف الحافة، مصارف الخنادق، الأنفاق في السكك الحديدية والطرق، أسطح المنازل، الجدران الاستنادية ودعامات الجسور، وغيرها من التطبيقات.

المصدر
10 TYPES OF GEOSYNTHETICS USED FOR GROUND IMPROVEMENT9 Types of Geosynthetics in Construction [PDF]GEOSYNTHETICSGeosynthetics of all types speed construction

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى