Aplicação das Geomembranas nas Áreas da Engenharia Moderna

Em áreas da engenharia moderna, como a conservação da água, a proteção ambiental e os transportes, um material aparentemente discreto, mas crucial, protege silenciosamente a segurança da engenharia e o ambiente: a geomembrana, uma barreira isolante flexível anti-infiltração baseada em polímeros de elevado peso molecular. De acordo com a norma nacional "GB/T 17643-2011 Geossintéticos Geomembrana de Polietileno", as geomembranas são claramente definidas como "geossintéticos semelhantes a membranas, feitos de polímeros e basicamente impermeáveis", e a sua principal função é bloquear eficazmente a migração de líquidos (água, soluções químicas) e gases.

1. Classificação por Material e Estrutura

- Por material principal:

• Membrana de PE (polietileno): a mais utilizada, incluindo:

• Membrana em PEAD (polietileno de alta densidade): elevada resistência, forte resistência à corrosão química, excelente desempenho antienvelhecimento ultravioleta, adequada para ambientes agressivos, como aterros sanitários, locais de deposição de resíduos perigosos e grandes reservatórios.

• Películas de LDPE (polietileno de baixa densidade) e LLDPE (polietileno linear de baixa densidade): mais macias, com elevado alongamento, forte adaptabilidade à deformação, frequentemente utilizadas em aquacultura, lagos artificiais, canais e outros projetos com elevados requisitos anti-infiltração, mas em ambientes relativamente amenos.

• Filme de PVC (cloreto de polivinila): Boa flexibilidade, pode ser transformado em produtos mais amplos, fácil de soldar, mais aplicações nos primeiros dias, mas a resistência a baixas temperaturas e o antienvelhecimento a longo prazo são geralmente mais fracos do que o PEAD.

• Película EVA: Excelente elasticidade e resistência a baixas temperaturas, especialmente adequada para áreas frias ou ocasiões com elevados requisitos de flexibilidade.

- De acordo com a forma estrutural:

• Geomembrana lisa: superfície lisa e coeficiente de atrito relativamente baixo.

• Geomembrana rugosa (rugosidade simples/rugosidade dupla): A superfície é tornada rugosa por um processo especial, o que aumenta significativamente o coeficiente de atrito com o solo ou geotêxtil e melhora a estabilidade do talude.

• Geomembrana composta: A geomembrana e o geotêxtil são combinados através de termocomposição ou colagem (como dois tecidos e uma membrana, um tecido e uma membrana). Os geotêxteis proporcionam proteção, drenagem e reforço, com melhor desempenho abrangente e ampla aplicação.

2. As principais vantagens das geomembranas

- Excelente desempenho anti-infiltração: O coeficiente de permeabilidade é extremamente baixo (geralmente <10^-13 cm/s), o que é centenas de vezes ou mesmo superior ao dos materiais anti-infiltração naturais, como a argila, e pode ser designado por "estanque".

- Elevada resistência e durabilidade: as membranas de PEAD, em particular, apresentam uma excelente resistência à tracção, ao rasgamento e à perfuração, à corrosão química, ao envelhecimento por UV e uma vida útil superior a 50 anos.

- Leve e económico: Peso leve, transporte e instalação convenientes; o custo da área unitária é geralmente mais baixo do que a solução anti-infiltração de argila tradicional, poupando o investimento do projeto.

- Construção eficiente: produção padronizada de fábrica, grande largura, tecnologia de soldadura madura no local e alta velocidade de construção.

- Elevada adaptabilidade: Boa flexibilidade permite a adaptação a assentamentos irregulares e a certas deformações da fundação; o design da superfície rugosa cumpre os requisitos de estabilidade de declives acentuados.

- Ecológico: previne eficazmente as fugas de poluentes, protege as águas subterrâneas e o solo; o material em si não é tóxico e é inofensivo.

3. Seis cenários de aplicação de geomembranas

- Projetos de proteção ambiental: camadas de base e cobertura anti-infiltração de aterros sanitários de resíduos domésticos, locais de deposição de resíduos sólidos industriais/resíduos perigosos e piscinas de regulação/tratamento de esgotos (principais aplicações).

- Projetos de conservação de água: revestimentos anti-infiltração de reservatórios, canais e barragens; anti-infiltração de lagos artificiais e de corpos de água paisagísticos; anti-infiltração de comportas e ensecadeiras.

- Agricultura, silvicultura, pecuária e pesca: anti-infiltração dos tanques de aquacultura (tanques de camarão, tanques de peixe); anti-infiltração dos canais de irrigação; revestimentos de reservatórios e piscinas de biogás.

- Projetos de mineração: anti-infiltração de bases de tanques de lixiviação e de rejeitos; revestimentos de tanques de dissolução e de evaporação.

- Projetos de construção: proteção contra a humidade e infiltração de estruturas subterrâneas (caves, túneis); camadas impermeabilizantes de jardins de cobertura; proteção contra a infiltração de isolamento de leitos de estradas.

- Projetos de transportes: isolamento e drenagem de leitos de estradas e caminhos de ferro; anti-infiltração de túneis.

4. Etapas principais para a construção e assentamento

- Preparação preliminar:

• Tratamento da fundação: nivelar e compactar o local, remover pedras pontiagudas, raízes de árvores e outros detritos, garantir que a fundação é sólida e o declive é regular, de acordo com os requisitos do projeto. A geologia especial (como o loess colapsível) requer um tratamento especial.

• Aceitação e armazenamento de materiais: Aceitar geomembranas e materiais auxiliares (como varetas de solda) de acordo com os requisitos do projeto, com certificados e relatórios de ensaio completos. Conservar em local plano, protegido do sol e da chuva e longe do fogo.

- Deitado:

• Planeamento do corte: Planeie o assentamento de acordo com o tamanho do local e os desenhos de projeto, minimizando as soldaduras no local. Considere a dilatação e a contração provocadas por alterações de temperatura e tensões.

• Operação de assentamento: Geralmente, a aplicação é feita do ponto mais baixo para o mais alto. A membrana deve estar naturalmente relaxada e suavemente espalhada para evitar rugas artificiais e concentração de tensões. Ao assentar em declives, é aconselhável proceder de cima para baixo e utilizar medidas (como sacos de areia) para ancoragem temporária. A largura de sobreposição da membrana cumpre os requisitos (geralmente 10 a 15 cm para superfícies lisas e maior para superfícies rugosas).

• Camada protetora: Durante o processo de assentamento, a camada protetora (como geotêxtil ou camada de areia exigida pelo projeto) deve ser coberta a tempo para evitar que a membrana seja soprada, perfurada ou envelhecida pela exposição solar.

- Soldadura (processo central):

• Seleção do método: São utilizadas principalmente a soldadura de cunha quente (soldadura por fusão de via dupla) e a soldadura por pistola de extrusão (soldadura de via única, utilizada para peças do tipo T, de reparação e complexas).

• Controlo dos parâmetros: A temperatura, a velocidade e a pressão da máquina de soldadura são rigorosamente ajustadas de acordo com o tipo, espessura, temperatura ambiente e humidade do material da membrana. Antes da soldadura formal, deve ser realizada uma soldadura de ensaio, e as amostras de soldadura de ensaio devem ser submetidas a ensaios destrutivos (tais como ensaios de cisalhamento e de descasque) antes da soldadura formal.

• Deteção de cordões de soldadura: Utilize a deteção de pressão de ar (cavidade fechada formada por soldadura de via dupla) ou a deteção de faísca elétrica (para soldaduras de extrusão) para detetar a estanquicidade dos cordões de soldadura. As soldaduras não qualificadas devem ser reparadas e reinspecionadas em tempo útil.

- Ancoragem

• Aterro e cobertura: Após a aceitação, a camada protetora e o enchimento superior são preenchidos em camadas de acordo com os requisitos do projeto para evitar que as máquinas pesadas trabalhem diretamente sobre a membrana e evitar danos.

• Inspeção de qualidade e aceitação: Todo o processo (materiais, fundação, soldadura, ancoragem, cobertura) é rigorosamente controlado e registado, sendo a aceitação final realizada de acordo com os requisitos da especificação.

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As geomembranas tornaram-se uma "proteção anti-infiltração" indispensável na engenharia moderna, com o seu excelente desempenho anti-infiltração, excelente estabilidade física e química e construção conveniente. Desde a barreira de proteção ambiental para proteger as águas e as montanhas verdes, à linha de água para garantir a irrigação agrícola, à fundação de isolamento para suportar as infraestruturas de transporte, a aplicação das geomembranas está em constante expansão. Com o avanço da tecnologia de materiais e o aperfeiçoamento da tecnologia de construção, as geomembranas desempenharão um papel ainda mais crítico na construção de um sistema de engenharia seguro, verde e sustentável, e proporcionarão uma garantia sólida para a coexistência harmoniosa da engenharia humana e do ambiente.