GCLچیست

GCL (Geosynthetic Clay Liner) یا لاینر خاک رس ژئوسینتتیک، که به آن لاینر کامپوزیت نیز گفته می‌شود. مانعی هیدرولیکی است و شامل لایه‌ای از بنتونیت سدیم با نفوذپذیری بسیار پایین است که توسط دو لایه‌ی ژئوتکستایل پروپیلنی یا ژئوممبران محافظت می‌شوند.

تاریخچه‌ی GCL : منشاء GCL به سال ۱۹۶۲ بر می‌‌گردد، آرتور-جی کُلم پانل‌های غیر قابل نفوذ رطوبت از پیش ساخته شده را با خاک رس بنتونیتی و مقوا ترکیب کرد، و در نهایت در سال ۱۹۸۲ این اختراع ثبت شد.
سیستم GCL یکی از اجزای حیاتی دفن زباله‌های بسته مدرن است. در اوایل دهه‌ی 1980، این سیستم عمدتا از آستر رسی فشرده (CCL) تشکیل شده بود که به تدریج تا پایان سال 1980، توسط ژئوممبران (GM) جایگزین شد و در سال 1990، سیستم لاینر خاک رس ژئوسینتتیک (GCL) محبوبیت بالایی پیدا کرد.
با توجه به قوانین زیست محیطی، هر گونه نشت از محل‌های دفن زباله باید به درستی جمع آوری و دفع شود. در غیر این صورت آلودگی آب‌های زیرزمینی اطراف می‌تواند باعث ایجاد مشکلات زیست محیطی شود.

لایه های ژئوسنتتیک (GCL): این لایه‌ها از طریق روش‌های مکانیکی با سیستم‌های دوختن لایه‌ها (Stich Bonding)، سوزن زنی (Needle Punching) و یا استفاده از چسب و مواد شیمیایی (Resin Bonding) به یکدیگر متصل می‌شوند.
لایه‌های ژئوسینتتیک به دو صورت بافته شده یا غیر بافته شده هستند. هرچند لایه‌های پلی اتیلن یا ژئوممبران یا مواد ژئوتکستایل برای طراحی محصول یا به عنوان یک لایه برای افزایش استحکام گنجانده می‌شوند.
آستر ها یا لاینرها خاک رس ژئوسنتتیکدر واقع کامپوزیت‌های تقویت شده با سوزن هستند که دو لایه بیرونی ژئوتکستایل بادوام را با هسته‌ای یکنواخت از خاک رس بنتونیت سدیم طبیعی ترکیب می کنند تا یک سد هیدرولیکی تشکیل دهند. خاک رس بنتونیت سدیم استفاده شده در GCL یک ماده معدنی خاک رس طبیعی است که با ورود آب بین پلاکت‌های رسی آن متورم می شود. هنگامی که بنتونیت تحت فشار هیدراته می شود، متورم شده و یک لایه رس با نفوذپذیری کم با حفاظت هیدرولیکی معادل چند فوت خاک رس فشرده را تشکیل می دهد.
سپس الیاف حاصل از ژئوتکستایل نبافته سپس از طریق لایه بنتونیت با سوزن سوراخ شده و به ژئوتکستایل دیگر (چه بافته شده و چه نبافته) وارد می شود. این فرآیند باعث ایجاد پیوند مکانیکی قوی بین پارچه‌ها می‌شود. سپس یک فرآیند حرارتی اختصاصی - فرآیند قفل حرارتی - برای اصلاح و قفل کردن دائمی الیاف سوزنی در جای خود استفاده می شود. خواص شامل افزایش مقاومت برشی داخلی و مقاومت دراز مدت خزش است.

عملکرد برتر GCL: از اواخر دهه 1980، GCL ها توسط مهندسان طراح، پیمانکاران، آژانس‌ها و مالکان به عنوان جایگزینی برای موانع خاک در کاربردهای مختلف مشخص و مورد استفاده قرار گرفته اند. علاقه روزافزون به این محصولات ناشی از خواص و مزایای منحصر به فرد آن‌ها است. آن‌ها به عنوان یک مانع هیدرولیک حتی در شرایط شیب بالا بسیار موثر هستند. نصب آنها آسان است؛ در برابر تنش های نصب مقاوم تر است و می تواند در برابر کشیدگی و همچنین تنش های نشست بدون تأثیر قابل توجهی بر عملکرد هیدرولیک مقاومت کند.
طیف گسترده‌ای از کاربردهای GCL شامل درپوش‌های دفن زباله و کاربردهای پایه لاینر، سدها، کانال‌ها، حوضچه‌ها، رودخانه‌ها و دریاچه‌ها و حتی ضد آب ساختمان‌ها و سازه‌های مشابه است. مطالعات آزمایشگاهی متعدد عملکرد عالی را با GCL بنتونیت سدیم طبیعی نشان داده‌اند.

کاربردهای GCL

• لاین‌های دفع زباله
• کاربردهای معدنی (تاسیسات دفع خاکستر ذغال سنگ)
• پوشش حفاظتی آب‌های زیرزمینی
• حوضچه‌های تفریحی
• کانال‌های جریان آب و فاضلاب‌ها
• لایه‌های لندفیل
• معادن
• بزرگراه‌ها
• رودخانه‌ها و دریاچه‌ها
• عایق رطوبتی زیر ساختمان و سازه‌ها

ویژگی‌‌های GCL

• مقاومت بالا در برابر تجزیه‌ی فیزیکی و شیمیایی
• ایجاد یک لایه‌ی آب بندی هیدرولیکی موثر
• قابلیت چسبندگی به سطوح بتنی
• سهولت نصب
• صرفه جویی در زمان نصب
• آب بندی گاز و بخار
• حفاظت از آب‌های زیرزمینی
• توانایی کنترل بالا در برابر انقباض و انبساط
• حفاظت از محیط زیست
• قابلیت نصب در شرایط دمایی مختلف
• قابل اجرا در شیب‌های تند به دلیل تحمل بالای نیروی برشی

شرایط نگهداری GCL

• رُل‌های GCL باید در محیطی خشک نگهداری شوند زیرا بنتونیت سدیم موجود در بین لایه‌ها با جذب رطوبت متورم شده و کارایی جی سی ال از بین می‌رود.
• نیاز به استفاده از وسایل حمل و نقل سنگین مانند جرثقیل ها یا بیل های مکانیکی در زمان جابجایی رُل‌های GCL

GCL و محیط زیست: GCL ها در بسیاری از کاربردهای زیست محیطی به طور مستقل برای محافظت از محیط زیست استفاده می‌شوند.
بعنوان مثال GCL ها در برنامه‌های زیر ساخت جاده ای، محافظت از مناطق حساس زیست محیطی مانند تغذیه آب زیرزمینی، یا در برابر هر گونه آلودگی ناشی از وسایل نقلیه یا مواد خطرناک مورد استفاده قرار می‌گیرند.
یکی از منابع اصلی آلودگی خاک و آب‌های سطحی و زیرزمینی، دفع ناکافی مواد زائد جامد است. از این رو، ایجاد محل‌های دفن بهداشتی با استفاده از GCL ها، اهمیت بسیار زیادی برای محیط زیست دارد.
ضایعات جامد شامل پسماندهای تولید شده از عملیات معدنی، صنعتی و کشاورزی می‌باشد که ممکن است خطرات قابل توجهی برای سلامت عمومی و محیط زیست ایجاد کند. به منظور به حداقل رساندن اثرات زیست محیطی، پسماندهای جامد عموماً نیاز به دفع فیزیکی دارند (به عنوان مثال، خرد کردن، تراکم، احتراق) یا یک روش بیوژئوشیمیایی (مانند کُمپوست، یا سوزاندن).
مهم‌ترین پارامتری که باید در عملکرد GCL در نظر گرفت، رسانایی هیدرولیکی آن است که می‌تواند مستقیما تحت تاثیر شیرآبه از نظر حضور کاتیون‌ها و آنیون ها قرار گیرد. در نتیجه ارزیابی تمام این ویژگی‌ها در مورد جی سی ال‌ها، امری ضروری است.