Warunki techniczne wykonania i odbioru warstw uszczelnienia z zastosowaniem geomembran

Geomembrany to jeden z głównych elementów systemów uszczelnień. Tą syntetyczną wykładzinę o bardzo niskiej przepuszczalności stosuje się jako barierę uszczelniającą i współpracującą bezpośrednio z gruntem. Jej zadaniem jest zapobieganie migracji zanieczyszczeń w formie płynnej lub gazowej.

Budowa geomembran

Geomembrany wykonywane są ze stosunkowo cienkich i ciągłych arkuszy polimerowych. Mogą także powstawać w wyniku impregnacji geotekstyliów masą asfaltową lub elastomerową lub mieć postać wielowarstwowych geokompozytów bitumicznych. Obecnie stosuje się geomembrany powstałe z:

• polietylenu o dużej gęstości (HDPE),
• liniowego polietylenu o niskiej gęstości (LLDPE),
• polipropylenu (PP),
• polichlorku winylu (PVC).

Rzadziej stosowane są materiały z:

• elastycznego polipropylenu:
  – niezbrojonego (fPP),
  – zbrojonego (fPP-R),
• polietylenu chlorosulfonowanego zbrojonego (CSPE-R),
• terpolimeru etylen-propylen-dien:
  – niezbrojonego (EPDM),
  – zbrojonego (EPDM-R),
• etylenowego stopu polimerowego zbrojonego (EIA-R).

Najważniejsze parametry

• biologicznych:
  – odporności na zagrzybienie,
  – odporności na bakterie,
  – odporności na gryzonie,
• termicznych:
  – odporności na wielokrotne wahania temperatury,
  – współczynnika liniowej rozszerzalności i skurczu,
• mechanicznych:
  – wytrzymałości na przebicie,
  – wytrzymałości na rozdzieranie,
  – wytrzymałości na rozciąganie,
  – wytrzymałości na tarcie.

W TABELACH 1–2 przedstawiono wybrane parametry różnych rodzajów geomembran.Na RYS. 1–3 porównano własności fizykochemiczne nowych folii HDPE i PVC.

Porównanie materiałów

Szczelna geomembrana składa się z odpowiednio ułożonych i połączonych na brzegach pasów folii. Folie HDPE produkowane są w szerokościach od 5 m do 10 m (najszersze mają 10,5 m), podczas gdy szerokość folii PVC nie przekracza 3 m. Szersza folia to mniej połączeń, a tym samym zwiększenie pewności co do szczelności geomembrany.

Folie HDPE łączone są przez zgrzewanie za pomocą nowoczesnych urządzeń zgrzewających z automatyczną kontrolą temperatury zgrzewania oraz prędkości przesuwu.

Zgrzewy są podwójne, a szczelność kontroluje się na całej długości za pomocą testu powietrznego wykonywanego w kanale kontrolnym powstającym między zgrzewami.

Czasem zachodzi konieczność spawania drobnych fragmentów za pomocą ekstruderów. W takich miejscach kontrolę szczelności wykonuje się metodą próżniową.

Metoda zgrzewania i spawania przy jednoczesnej kontroli połączeń na całej długości ma znaczną przewagę nad łączeniem klejami. Stosowanie klejów w terenie jest uciążliwe i powstają poważne trudności w zapewnieniu stałego docisku. Dotyczy to szczególnie miejsc trudno dostępnych, skarp i innych.

Równie istotne są różnice w odporności mikrobiologicznej obydwu tworzyw. Polichlorek winylu to produkt polimeryzacji chlorku winylu, do którego w procesie przygotowania do przetwórstwa dodaje się do 70% zmiękczaczy (plastyfikatorów), do 4% stabilizatorów, do 2% smarów, pigmentów, absorberów promieniowania nadfioletowego, a także pewne ilości wypełniaczy. Już we wczesnym okresie stosowania tego tworzywa zwrócono uwagę na rolę mikroorganizmów w zmianie jego właściwości użytkowych.

Zadaniem zmiękczaczy jest trwałe podwyższenie giętkości, udarności i odporności na zmiany temperatury w folii PVC. Usunięcie zmiękczacza z tworzywa wpływa na spadek elastyczności, zmniejszenie giętkości i zwiększoną kruchość. W trakcie wieloletnich obserwacji stwierdzono, że zmiękczacze stanowią źródło pokarmu dla mikroorganizmów.

Ubytek masy zmiękczonego PVC, podatnego na rozkład mikrobiologiczny można zaobserwować już w ciągu dwóch tygodni (zarówno w warunkach laboratoryjnych, jak i polowych). Ubytek masy zmiękczonego PVC następuje również pod wpływem bakterii.

W trakcie długoletniego pozostawania folii PVC w glebie i odpadach następuje atak grzybów i bakterii nie tylko na zmiękczacze, lecz także na stabilizatory i na samo tworzywo. Prowadzi to do obniżenia właściwości wytrzymałościowych folii, aż do jej uszkodzenia włącznie.

Aby uodpornić folie PVC na destrukcyjne działanie mikroorganizmów, producenci stosują dodatki w postaci preparatów (mikrobiocydów) o własnościach toksycznych dla mikroorganizmów.

Jednak przy wielości grzybów i bakterii w składowanych odpadach i glebie zawsze powstają wyselekcjonowane gatunki bądź odmiany odporne na mikrobiocydy lub wręcz znajdujących w nich źródło pokarmu.

Badania odporności polietylenu na działanie mikroorganizmów wykazały, że jest on ogólnie odporny na ich działanie. Dotyczy to głównie folii z polietylenu o wysokiej gęstości HDPE. Żaden z badanych dotychczas szczepów grzybów nie był w stanie rozwinąć się na folii polietylenowej o dużej gęstości.

Należy podkreślić, że fermentacja beztlenowa odpadów komunalnych prowadzi do powstania stosunkowo silnych kwasów organicznych o sile porównywalnej z kwasem octowym, np. kwasu propionowego. Kwasy te wymywają z folii PVC plastyfikatory, najczęściej ftalany.

Wymywane plastyfikatory penetrują warstwy glebowe i stanowią szczególne zagrożenie, gdyż zaliczane są do związków silnie czynnych biologicznie i kancerogennych. W TABELI 3 podano ogólną odporność chemiczną geomebran w zależności od rodzaju materiału.

LITERATURA

1. PN-B-10290:1997, „Geomembrany. Ogólne wymagania dotyczące wykonawstwa geomembran na budowie składowisk odpadów stałych”.
 2. PN-C-89035:1992, „Tworzywa sztuczne. Metody oznaczania gęstości i gęstości względnej tworzyw nieporowatych”.
 3. PN-C-89034:1981, „Tworzywa sztuczne. Oznaczanie cech wytrzymałościowych przy statycznym rozciąganiu”.
 4. PN-C-89091:1983, „Folie z tworzyw sztucznych. Oznaczanie wytrzymałości na rozdzieranie”.
 5. PN-EN ISO 12236:1994, „Geotekstylia i wyroby pokrewne. Badanie na przebicie statyczne (metoda CBR)”.
 6. PN-C-89093:1983, „Folie z tworzyw sztucznych. Oznaczanie zmian wymiarów liniowych”.
 7. PN-C-89021:1982, „Tworzywa sztuczne. Oznaczanie współczynnika liniowej rozszerzalności cieplnej”.
 8. PN-C-89087:1986, „Tworzywa sztuczne. Oznaczanie straty plastyfikatorów metodą węgla aktywnego”.
 9. R.M. Koerner, „Designing with geosynthetics”, Prentice Hall 2005.
10. N. Ivy, „HDPE geomembrane after 20 years of service”, „GFR”, June/July 2002, s. 18–20.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!