ปัจจัยที่มีผลต่อประสิทธิภาพของแผ่นกันซึมในอ่างเก็บน้ำ | คู่มือ
สำหรับวิศวกรโยธา นักออกแบบอ่างเก็บน้ำ และผู้รับเหมา EPC การทำความเข้าใจปัจจัยที่มีผลต่อประสิทธิภาพของแผ่นกันซึมในอ่างเก็บน้ำมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการกักเก็บน้ำในระยะยาว ป้องกันการรั่วซึม และเพิ่มประสิทธิภาพต้นทุนตลอดอายุการใช้งาน จีโอเมมเบรน (HDPE, LLDPE, RPE) ถูกใช้อย่างแพร่หลายในการบุผิวอ่างเก็บน้ำสำหรับงานเทศบาล เกษตรกรรม และอุตสาหกรรม อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพได้รับผลกระทบจากปัจจัยที่พึ่งพากันหลายประการ ได้แก่ คุณสมบัติของวัสดุ (ความหนาแน่น ความหนา ความต้านทานแรงดึง HP-OIT) คุณภาพการติดตั้ง (การเตรียมพื้นผิว การเชื่อมตะเข็บ) สภาวะแวดล้อม (รังสียูวี การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ การแช่แข็งและละลาย) เคมีของน้ำ (ค่า pH ความเค็ม สารฆ่าเชื้อ) และความเค้นเชิงกล (แรงดันน้ำ การกระทำของคลื่น น้ำแข็ง) คู่มือนี้นำเสนอการวิเคราะห์ทางวิศวกรรมอย่างเป็นระบบของแต่ละปัจจัย โดยสนับสนุนด้วยมาตรฐาน ASTM และ GRI และให้คำแนะนำในการจัดซื้อเพื่อลดความล้มเหลวทั่วไป เช่น การแตกร้าวจากความเค้น การเสื่อมสภาพจากรังสียูวี ความล้มเหลวของตะเข็บ และการเจาะทะลุ แหล่งที่มา: GRI-GM13, ASTM D7466
ปัจจัยที่มีผลต่อประสิทธิภาพของจีโอเมมเบรนในอ่างเก็บน้ำ
คำว่าปัจจัยที่มีผลต่อประสิทธิภาพของแผ่นกันซึมในอ่างเก็บน้ำครอบคลุมตัวแปรทางกายภาพ เคมี กลศาสตร์ และการติดตั้งที่กำหนดอายุการใช้งานและประสิทธิภาพของแผ่นซับจีโอเมมเบรนในการกักเก็บน้ำ แผ่นซับจีโอเมมเบรนในอ่างเก็บน้ำต้องเผชิญกับแรงดันน้ำสถิตอย่างต่อเนื่อง ความผันผวนของอุณหภูมิรายวันและตามฤดูกาล (ตั้งแต่ -30°C ถึง 60°C) รังสี UV (หากสัมผัส) การสัมผัสสารเคมี (คลอรีน ค่า pH สุดขั้ว น้ำเสียจากการเกษตร) และภาระทางกล (การกระทำของคลื่น การขยายตัวของน้ำแข็ง การจราจรเพื่อการบำรุงรักษา) ตัวชี้วัดประสิทธิภาพหลัก ได้แก่ ค่าการนำไฮดรอลิก (การซึมผ่าน) ความแข็งแรงทางกล (แรงดึง การเจาะ การฉีกขาด) ความทนทาน (ความต้านทานรังสี UV อายุการใช้งานของสารต้านอนุมูลอิสระ) และความสมบูรณ์ของรอยต่อ สำหรับงานวิศวกรรมและการจัดซื้อ การไม่จัดการกับปัจจัยใดๆ เหล่านี้อาจนำไปสู่การเสื่อมสภาพของแผ่นซับก่อนเวลาอันควร (3 ถึง 10 ปี แทนที่จะเป็น 20 ถึง 50 ปี) ส่งผลให้ต้องซ่อมแซมที่มีค่าใช้จ่ายสูง การหยุดทำงานของอ่างเก็บน้ำ และความรับผิดต่อสิ่งแวดล้อม คู่มือนี้ระบุปัจจัยที่สำคัญที่สุดและให้ข้อกำหนดที่วัดได้และกลยุทธ์การบรรเทาผลกระทบ ที่มา: GRI-GM13, ASTM D7466
ข้อกำหนดทางเทคนิคของแผ่นกันซึมสำหรับอ่างเก็บน้ำ
เมื่อทำการประเมินปัจจัยที่มีผลต่อประสิทธิภาพของแผ่นกันซึมในอ่างเก็บน้ำ, พารามิเตอร์ทางเทคนิคต่อไปนี้มีความสำคัญ
| พารามิเตอร์ | ค่าทั่วไป | ความสำคัญของวิศวกรรม | |
|---|---|---|---|
| ประเภทวัสดุ | HDPE (บริสุทธิ์), LLDPE (บริสุทธิ์) หรือ RPE | HDPE เหมาะสำหรับอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่ (>10 เฮกตาร์) เนื่องจากมีความแข็งแรงสูงและทนต่อสารเคมี LLDPE สำหรับการใช้งานที่ยืดหยุ่น RPE สำหรับอ่างเก็บน้ำขนาดเล็ก (<1 เฮกตาร์) หรือชั่วคราว | |
| ความหนา (ตามที่กำหนด) | 1.0 มม. ถึง 2.0 มม. (1.5 มม. เป็นค่าทั่วไปสำหรับอ่างเก็บน้ำ) | แผ่นหนาขึ้นทนต่อการเจาะจากหินใต้ชั้นดิน น้ำแข็ง และการกระทำของคลื่น แผ่นบางลง (≤1.0 มม.) เหมาะสำหรับการใช้งานที่ฝังหรือแรงดันต่ำเท่านั้น | |
| ความต้านทานแรงดึงที่จุดคราก (HDPE 1.5 มม.) | ≥29 กิโลนิวตันต่อเมตร (ASTM D6693) | ทนทานต่อการเสียรูปจากแรงดันน้ำและการขยายตัวเนื่องจากความร้อน ความแข็งแรงต่ำบ่งชี้ถึงการใช้เรซินรีไซเคิลหรือคุณภาพต่ำ | |
| การยืดตัวเมื่อขาด | ≥700 เปอร์เซ็นต์ (HDPE), ≥800 เปอร์เซ็นต์ (LLDPE) | การยืดตัวสูงช่วยให้ซับในปรับตัวตามการทรุดตัวของชั้นพื้นดินโดยไม่ฉีกขาด | |
| ความต้านทานการเจาะทะลุ (HDPE 1.5 มม.) | ≥480 N (ASTM D4833) | ป้องกันความเสียหายจากอนุภาคใต้ผิวดินที่แหลมคม น้ำแข็ง หรืออุปกรณ์บำรุงรักษา | |
| ปริมาณคาร์บอนแบล็ค (อ่างเก็บน้ำที่เปิดโล่ง) | 2.0 ถึง 3.0 เปอร์เซ็นต์ (ASTM D1603) | จำเป็นสำหรับการป้องกันรังสียูวี แผ่นซับที่ไม่ได้รับการป้องกันจะเสื่อมสภาพภายใน 2 ถึง 3 ปี | |
| ระยะเวลาเหนี่ยวนำออกซิเดชัน (HP-OIT) | ≥400 นาที (ASTM D3895) สำหรับการออกแบบอายุ 50 ปีขึ้นไป | สารต้านอนุมูลอิสระระยะยาวช่วยต้านทานการเสื่อมสภาพจากความร้อนและออกซิเดชันจากการแห้งของอ่างเก็บน้ำและการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ | |
| การซึมผ่าน (ค่าการนำไฟฟ้าของไฮดรอลิก) | 1×10⁻¹⁴ ถึง 1×10⁻¹⁵ เมตรต่อวินาที | แทบจะซึมผ่านไม่ได้; การสูญเสียจากการซึมน้อยกว่า 0.1 มม. ต่อวัน |
โครงสร้างวัสดุและองค์ประกอบและผลกระทบ
โครงสร้างวัสดุของแผ่นซับธรณีเป็นปัจจัยหลักในปัจจัยที่มีผลต่อประสิทธิภาพของแผ่นกันซึมในอ่างเก็บน้ำตารางด้านล่างอธิบายส่วนประกอบแต่ละส่วน
| ชั้นหรือส่วนประกอบ | วัสดุ | ผลกระทบต่อฟังก์ชันและประสิทธิภาพ |
|---|---|---|
| พอลิเมอร์ฐาน (HDPE) | พอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูงบริสุทธิ์ (ความหนาแน่น ≥0.940 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร) | ให้ความแข็งแรง ทนทานต่อสารเคมี และการซึมผ่านต่ำ เรซินรีไซเคิลลดความต้านทานแรงดึงลงร้อยละ 15 ถึง 30 และเพิ่มความเสี่ยงต่อการแตกร้าวจากความเค้น ที่มา: ASTM D1505 |
| พอลิเมอร์พื้นฐาน (LLDPE) | โพลิเอทิลีนความหนาแน่นต่ำเชิงเส้น (ความหนาแน่น 0.925 ถึง 0.940 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร) | มีความยืดหยุ่นมากกว่า HDPE ปรับตัวเข้ากับพื้นผิวรองรับที่ไม่สม่ำเสมอ ทนทานต่อสารเคมีต่ำกว่าและมีการซึมผ่านสูงกว่า HDPE |
| คาร์บอนไบรท์ (สารปรับสภาพความเสถียรต่อรังสีอัลตราไวโอเลต) | คาร์บอนแบล็กจากเตาเผา 2.0 ถึง 3.0 เปอร์เซ็นต์ | ป้องกันการเสื่อมสภาพจากรังสียูวีในอ่างเก็บน้ำที่เปิดโล่ง การกระจายตัวที่ไม่ดีทำให้เกิดความเสียหายจากรังสียูวีเฉพาะจุดและการแตกร้าว ที่มา: ASTM D1603 |
| แพคเกจสารต้านอนุมูลอิสระ | ฟีนอลและฟอสไฟต์ที่ถูกขัดขวาง (HP-OIT ≥400 นาที) | ป้องกันการเสื่อมสภาพจากความร้อนและออกซิเดชันระหว่างการทำให้อ่างเก็บน้ำแห้ง (สัมผัสกับอุณหภูมิ 60 ถึง 70 องศาเซลเซียส) ค่า HP-OIT ต่ำ (<200 นาที) ทำให้เกิดความเปราะภายใน 10 ปี ที่มา: ASTM D3895 |
| การตกแต่งพื้นผิว | ผิวเรียบหรือผิวมีลวดลาย (อัดรีดร่วม) | พื้นผิวเรียบเพื่อทำความสะอาดง่ายและลดการสะสมของเศษวัสดุ พื้นผิวที่มีลวดลายเพื่อความเสถียรของความลาดชัน (ความลาดชันที่ชันกว่า 1V:3H) แผ่นซับที่มีลวดลายมีความต้านทานแรงดึงต่ำกว่า (ร้อยละ 5 ถึง 10) เนื่องจากความเข้มข้นของความเค้นที่จุดขรุขระ |
กระบวนการผลิตและปัจจัยด้านประสิทธิภาพ
กระบวนการผลิตมีผลโดยตรงต่อปัจจัยที่มีผลต่อประสิทธิภาพของแผ่นกันซึมในอ่างเก็บน้ำ.
การเลือกวัตถุดิบและการผสม:เม็ดพลาสติก HDPE บริสุทธิ์ผสมกับคาร์บอนแบล็ก (ร้อยละ 2 ถึง 3) และสารต้านอนุมูลอิสระ การใช้วัสดุรีไซเคิลหรือสัดส่วนสารเติมแต่งที่ไม่ถูกต้องจะลดความต้านทานรังสียูวี ค่า OIT และความต้านทานแรงดึง ที่มา: ASTM D1238
การอัดรีด (แม่พิมพ์แบบแบน):อุณหภูมิหลอมเหลว (200 ถึง 230 องศาเซลเซียส) และอัตราการเย็นตัวส่งผลต่อความเป็นผลึก (ร้อยละ 60 ถึง 75) ความเป็นผลึกที่สูงขึ้นจะเพิ่มความต้านทานแรงดึงแต่ลดความยืดหยุ่น การเย็นตัวที่ไม่สม่ำเสมอทำให้เกิดความเค้นตกค้าง นำไปสู่การบิดงอและการแตกร้าวจากความเค้น
การควบคุมความหนา (เกจวัดเบต้าหรือนิวเคลียร์):ความหนาที่แตกต่างกันมากกว่า ±5 เปอร์เซ็นต์ทำให้เกิดจุดอ่อนที่เสี่ยงต่อการเจาะทะลุ สำหรับความหนาที่กำหนด 1.5 มม. ความหนาขั้นต่ำต้อง ≥1.35 มม. ตาม GRI-GM13 ที่มา: ASTM D7466
พื้นผิว (ถ้าจำเป็น):พื้นผิวที่อัดร่วมกัน (แบบชิ้นเดียว) มีความทนทานมากกว่าพื้นผิวที่เคลือบภายหลัง พื้นผิวที่เคลือบภายหลังสามารถลอกออกได้ภายใต้แรงดันน้ำ ทำให้เยื่อบุล้มเหลวบนทางลาด
การทดสอบคุณภาพ:ตัวอย่างที่ทดสอบความต้านทานแรงดึง การเจาะทะลุ การฉีกขาด คาร์บอนแบล็ก และ OIT การไม่ผ่าน HP-OIT ≥400 นาที ส่งผลให้อายุการใช้งานน้อยกว่า 25 ปี ที่มา: ASTM D3895
การเปรียบเทียบประสิทธิภาพของวัสดุเยื่อบุธรณีสำหรับอ่างเก็บน้ำ
เมื่อวิเคราะห์ ปัจจัยที่มีผลต่อประสิทธิภาพของแผ่นกันซึมในอ่างเก็บน้ำให้เปรียบเทียบ HDPE, LLDPE และ RPE
| วัสดุ | ความทนทาน (ปี) | ราคาต่อตารางเมตร | ความซับซ้อนในการติดตั้ง | ต้านทานรังสียูวี | ทนต่อสารเคมี | ประเภทอ่างเก็บน้ำที่เหมาะสม |
|---|---|---|---|---|---|---|
| HDPE (1.5 มม., ป้องกันรังสียูวี) | 50+ (HP-OIT ≥400) | 8 ถึง 15 ดอลลาร์สหรัฐ | ปานกลาง (ต้องเชื่อม) | ดีเยี่ยม (คาร์บอนแบล็ก 2-3 เปอร์เซ็นต์) | ดีเยี่ยม (pH 1.5 ถึง 13) | อ่างเก็บน้ำเทศบาลขนาดใหญ่ บ่อน้ำเพื่อการเกษตร การเก็บกักในอุตสาหกรรม |
| แอลแอลดีพีอี (1.0 มม., ป้องกันรังสียูวี) | 15 ถึง 25 ปี | 6 ถึง 12 ดอลลาร์สหรัฐ | ต่ำ-ปานกลาง (ยืดหยุ่นกว่า) | ดี | ดี (pH 3 ถึง 11) | บ่อน้ำรูปทรงไม่สม่ำเสมอ การกักเก็บรอง อ่างเก็บน้ำขนาดเล็ก |
| RPE (โพลีเอทิลีนเสริมแรง, 0.75 มม.) | 8 ถึง 15 ปี | 4 ถึง 8 ดอลลาร์สหรัฐ | ต่ำ (รอยต่อแบบเทป) | พอใช้ (ข้อมูลการทดสอบรังสียูวีจำกัด) | พอใช้ (pH 5 ถึง 9) | อ่างเก็บน้ำชั่วคราว บ่อน้ำตกแต่ง การใช้งานต้นทุนต่ำ |
การประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมและปัจจัยด้านประสิทธิภาพ
ความเข้าใจปัจจัยที่มีผลต่อประสิทธิภาพของแผ่นกันซึมในอ่างเก็บน้ำแตกต่างกันไปตามการใช้งาน:
อ่างเก็บน้ำประปาเทศบาล: ซับในต้องผ่านการรับรอง NSF/ANSI 61 (ไม่มีการชะล้างโลหะหนัก) การสัมผัสรังสียูวีต้องใช้คาร์บอนแบล็ก 2 ถึง 3 เปอร์เซ็นต์ การฆ่าเชื้อด้วยคลอรีนต้องมีความทนทานต่อสารเคมี (ออกซิเดชัน) HP-OIT ≥400 นาทีสำหรับการออกแบบอายุ 50 ปี
บ่อน้ำเพื่อการเกษตร:การสัมผัสกับปุ๋ย (ไนเตรต, ฟอสเฟต) และยาฆ่าแมลง ซับในต้องทนต่อการเสื่อมสภาพทางเคมี การสัมผัสรังสียูวี (ไม่มีฝาปิด) ต้องใช้คาร์บอนแบล็ก ความต้านทานการเจาะทะลุเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการเข้าถึงของปศุสัตว์และอุปกรณ์ทำความสะอาด
การเก็บน้ำในอุตสาหกรรม (บ่อหล่อเย็น, น้ำดับเพลิง):อุณหภูมิที่สูงขึ้น (40 ถึง 60 องศาเซลเซียส) เร่งการหมดไปของสารต้านอนุมูลอิสระ ต้องใช้ HP-OIT ≥500 นาที น้ำดับเพลิงอาจมีสารป้องกันการแข็งตัว (ไกลคอล) – ตรวจสอบความเข้ากันได้ทางเคมีกับ HDPE ที่มา: ASTM D5322
ทะเลสาบบำบัดน้ำเสีย:การสัมผัสสารเคมีกับกรด (pH 4.5) และเบส (pH 11) ก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H₂S) สามารถซึมผ่าน HDPE ได้หรือไม่? – เล็กน้อย แต่ข้อต่อต้องทนต่อการกัดกร่อน ต้องใช้ซับในสองชั้นพร้อมการตรวจจับการรั่วไหลสำหรับของเสียอันตราย ที่มา: แนวทางของ EPA
ปัญหาทั่วไปทางอุตสาหกรรมและแนวทางแก้ไขทางวิศวกรรม
ข้อมูลภาคสนามเผยให้เห็นปัญหาทั่วไป 4 ประการที่เกี่ยวข้องกับปัจจัยที่มีผลต่อประสิทธิภาพของแผ่นกันซึมในอ่างเก็บน้ำ.
ปัญหา: การแตกร้าวเนื่องจากความเครียดจากสิ่งแวดล้อม (ESC) ที่รอยเชื่อมภายใน 10 ปี
สาเหตุหลัก: ความต้านทานการแตกร้าวจากความเครียดต่ำ (SCR) ของเรซิน (น้อยกว่า 5,000 ชั่วโมงตาม ASTM D5397) รวมกับความเค้นดึงสูงที่รอยเชื่อม นอกจากนี้ยังมีการสัมผัสกับสารเคมี (ผงซักฟอก, น้ำมัน)
แนวทางแก้ไข: ระบุเรซินที่มีค่า NCTL (การทดสอบแรงดึงคงที่แบบมีรอยบาก) ≥5,000 ชั่วโมงตาม ASTM D5397 ใช้การเชื่อมแบบอัดรีดพร้อมการทดสอบแบบไม่ทำลาย 100 เปอร์เซ็นต์ (กล่องสุญญากาศ) ติดตั้งข้อต่อลดความเครียดที่ร่องยึดปัญหา: ซับในเปราะและแตกหลังจาก 3 ถึง 5 ปีในอ่างเก็บน้ำที่เปิดโล่ง
สาเหตุหลัก: ปริมาณคาร์บอนแบล็กไม่เพียงพอ (น้อยกว่า 2 เปอร์เซ็นต์) หรือเรซินที่ไม่เสถียรต่อรังสียูวี นอกจากนี้ HP-OIT ต่ำกว่า 200 นาที แหล่งที่มา: ASTM G154, ASTM D3895
แนวทางแก้ไข: ระบุคาร์บอนแบล็ก 2.0 ถึง 3.0 เปอร์เซ็นต์ตาม ASTM D1603 และการทดสอบรังสียูวี (ASTM G154, 500 ชั่วโมง, การคงสภาพ >80 เปอร์เซ็นต์) คลุมซับในด้วยน้ำ 30 ซม. หรือผ้าบังแดดภายใน 30 วันหลังการติดตั้ง สำหรับการจัดซื้อใหม่ ให้กำหนด HP-OIT ≥400 นาทีปัญหา: การแยกตัวของรอยต่อ (การแยกออก) ที่ร่องยึดลาดเอียง
สาเหตุหลัก: การทับซ้อนไม่เพียงพอ (น้อยกว่า 100 มม.) หรือการเตรียมรอยเชื่อมไม่ดี (สกปรก, เปียก) นอกจากนี้ ความเค้นดึงจากแรงดันน้ำ (หัวน้ำ) เกินความแข็งแรงของรอยต่อ
แนวทางแก้ไข: จัดให้มีการทับซ้อนขั้นต่ำ 150 มม. สำหรับร่องยึดลาดเอียง ใช้การเชื่อมแบบอัดรีดที่อุณหภูมิ 220 ถึง 240 องศาเซลเซียส ดำเนินการทดสอบการลอกแบบทำลาย (ASTM D6392) ทุก 500 ม. ของรอยต่อ (ความแข็งแรงในการลอกขั้นต่ำ ≥80 เปอร์เซ็นต์ของวัสดุต้นทาง)ปัญหา: แผ่นซับถูกเจาะโดยการขยายตัวของน้ำแข็งในบริเวณน้ำตื้น (ความลึก 0 ถึง 2 ม.)
สาเหตุหลัก: การขยายตัวของแผ่นน้ำแข็ง (ปริมาตรเพิ่มขึ้น 9 เปอร์เซ็นต์) ทำให้เกิดแรงดันด้านข้าง (สูงถึง 200 kPa) ต่อแผ่นซับ ในน้ำตื้น น้ำแข็งจะแข็งตัวติดกับแผ่นซับ ทำให้เกิดการเจาะเมื่อขยายตัว ที่มา: วิศวกรรมเขตหนาว
วิธีแก้ไข: รักษาระดับน้ำลึกขั้นต่ำมากกว่า 2 เมตรในฤดูหนาว (น้ำแข็งลอย ไม่สัมผัสกับแผ่นซับ) สำหรับอ่างเก็บน้ำตื้น ให้ติดตั้งชั้นทรายเสียสละ (10 ซม.) ทับแผ่นซับในพื้นที่เสี่ยงต่อการแข็งตัว ใช้ LLDPE (มีความยืดหยุ่นมากกว่าที่อุณหภูมิต่ำ) สำหรับอ่างเก็บน้ำที่ต้องเผชิญกับน้ำแข็ง
ปัจจัยเสี่ยงและกลยุทธ์การป้องกัน
การลดความเสี่ยงเมื่อวิเคราะห์ปัจจัยที่มีผลต่อประสิทธิภาพของแผ่นกันซึมในอ่างเก็บน้ำต้องใช้วิศวกรรมเชิงรุก
การเตรียมฐานรากที่ไม่เหมาะสม (หิน รากไม้ พื้นผิวไม่เรียบ):การป้องกัน: กำจัดอนุภาคทั้งหมดที่มีขนาดใหญ่กว่า 20 มม. อัดฐานรากให้แน่นถึง 95 เปอร์เซ็นต์ของมาตรฐาน Proctor ติดตั้งผ้ารองพื้นจีโอเท็กซ์ไทล์ชนิดไม่ทอ (200 ถึง 400 gsm) ทดสอบความเรียบ: ค่าเบี่ยงเบนสูงสุด 25 มม. ในระยะ 3 เมตร ตามมาตรฐาน ASTM F710
วัสดุไม่ตรงกัน (การใช้แผ่นซับที่ไม่ทนต่อรังสียูวีในอ่างเก็บน้ำที่เปิดโล่ง):การป้องกัน: สำหรับอ่างเก็บน้ำที่ไม่มีฝาครอบลอย กำหนดให้ใช้คาร์บอนแบล็ค 2.0 ถึง 3.0 เปอร์เซ็นต์ สำหรับพื้นที่ที่มีดัชนีรังสียูวีสูง (>8) ให้ระบุ HP-OIT ≥500 นาที และชั้นป้องกันภายนอก (ผ้าบังแดด) แหล่งที่มา: ASTM G154
การโจมตีทางเคมี (เคมีของน้ำที่ไม่เข้ากัน):การป้องกัน: ดำเนินการทดสอบการแช่สารเคมีตาม ASTM D5322 (120 วันที่อุณหภูมิ 60 องศาเซลเซียส) โดยใช้น้ำจากอ่างเก็บน้ำจริง เกณฑ์ผ่าน: การคงความต้านทานแรงดึง >95 เปอร์เซ็นต์ ไม่มีการแตกร้าวหรือบวมที่ผิว สำหรับน้ำที่มีคลอรีน (น้ำดื่ม) ให้ระบุซับที่ได้รับการรับรอง NSF/ANSI 61
การทดสอบรอยต่อที่ไม่เพียงพอ (เกิดการรั่วไหล):การป้องกัน: กำหนดให้มีการทดสอบแบบไม่ทำลาย (NDT) 100 เปอร์เซ็นต์ของรอยต่อสนามทั้งหมด โดยใช้กล่องสุญญากาศ (ASTM D4437) สำหรับพื้นที่ที่เข้าถึงได้ และการทดสอบประกายไฟ (ASTM D7240) สำหรับเยื่อสังเคราะห์ที่นำไฟฟ้า สำหรับอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่ (>10 เฮกตาร์) ให้ดำเนินการสำรวจตำแหน่งรั่วไหลทางไฟฟ้า (ELL) หลังจากเสร็จสิ้น แหล่งที่มา: ASTM D7703
คู่มือการจัดซื้อ: วิธีการระบุเยื่อสังเคราะห์สำหรับอ่างเก็บน้ำ
สำหรับผู้จัดการฝ่ายจัดซื้อและวิศวกร ใช้รายการตรวจสอบนี้เพื่อจัดการปัจจัยที่มีผลต่อประสิทธิภาพของแผ่นกันซึมในอ่างเก็บน้ำ: :
กำหนดสภาวะการทำงานของอ่างเก็บน้ำ: ความลึกของน้ำสูงสุด (แรงดันหัวน้ำ), คุณสมบัติทางเคมีของน้ำ (ค่า pH, คลอรีน, ความเค็ม), ช่วงอุณหภูมิ (ต่ำสุด สูงสุด และความถี่ของการเปลี่ยนแปลง), การสัมผัสรังสียูวี (ชั่วโมงต่อวัน, ค่าดัชนียูวี), และรอบการแช่แข็งและละลายต่อปี แหล่งที่มา: ASTM D7466
การเลือกวัสดุตามเงื่อนไข: HDPE (1.5 มม.) สำหรับอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่, ความทนทานต่อสารเคมีสูง, และอายุการใช้งานยาวนาน (50+ ปี) LLDPE (1.0 มม.) สำหรับงานที่ต้องการความยืดหยุ่น, อ่างเก็บน้ำขนาดเล็ก RPE (0.75 มม.) สำหรับอ่างเก็บน้ำชั่วคราวหรือราคาประหยัด
ข้อกำหนดด้านความหนา: สำหรับความลึกของน้ำน้อยกว่า 5 ม. ใช้ HDPE 1.0 มม. ความลึก 5 ถึง 10 ม. ใช้ 1.5 มม. ความลึกมากกว่า 10 ม. ใช้ 2.0 มม. สำหรับพื้นรองรับที่เป็นหินหรือมีการกระทำของคลื่น ให้เพิ่มความหนา 0.5 มม. แหล่งที่มา: GRI-GM13
สภาวะการทำงานของอ่างเก็บน้ำ:แรงดึงคราก ≥29 kN/m (HDPE 1.5 มม.), ทะลุทะลวง ≥480 N, ฉีกขาด ≥187 N, HP-OIT ≥400 นาที, คาร์บอนแบล็ก 2.0 ถึง 3.0 เปอร์เซ็นต์ สำหรับบ่อเปิดโล่ง ต้องทดสอบ UV ตาม ASTM G154 (500 ชั่วโมง, การคงสภาพ >80 เปอร์เซ็นต์)
ข้อกำหนดการเชื่อมและการติดตั้ง: ต้องใช้การเชื่อมแบบอัดรีด (ไม่ใช่การหลอมรวม) สำหรับ HDPE และ LLDPE ช่างเชื่อมที่ได้รับการรับรอง (IAGI) การทดสอบการลอกแบบทำลาย (ASTM D6392) ทุก 500 เมตรของรอยต่อ (ผ่าน: ≥80 เปอร์เซ็นต์ของความแข็งแรงของวัสดุหลัก) การทดสอบแบบไม่ทำลาย (กล่องสุญญากาศหรือประกายไฟ) บนรอยต่อ 100 เปอร์เซ็นต์
การทดสอบตัวอย่างก่อนสั่งซื้อจำนวนมาก: สั่งตัวอย่างขนาด 10 ตารางเมตร ทำการทดสอบแรงดึง (ASTM D6693), การทะลุทะลวง (ASTM D4833), OIT (ASTM D3895), และคาร์บอนแบล็ก (ASTM D1603) เปรียบเทียบกับรายงานการทดสอบจากโรงงาน ค่าเบี่ยงเบนที่ยอมรับได้: แรงดึง ±5 เปอร์เซ็นต์, OIT ±20 นาที สำหรับน้ำเกรดอาหาร (น้ำดื่ม) ต้องทดสอบการชะละลายตาม NSF/ANSI 61
เอกสารการรับประกันและคุณภาพ:ขอรับประกัน 20 ถึง 50 ปี (ตรงตาม HP-OIT) การรับประกันต้องครอบคลุมข้อบกพร่องจากการผลิต การเสื่อมสภาพจากรังสียูวี (หากสัมผัส) ความสมบูรณ์ของรอยต่อ และความต้านทานการแตกร้าวจากความเค้น ขอรายงานการทดสอบจากโรงงาน (MTR) สำหรับแต่ละม้วน รวมถึงใบรับรองเรซิน
กรณีศึกษาทางวิศวกรรม
ประเภทโครงการ:อ่างเก็บน้ำดื่มของเทศบาล (สัมผัส, น้ำดื่มได้)
ที่ตั้ง:ภาคตะวันตกเฉียงใต้ของสหรัฐอเมริกา (ดัชนียูวีสูง, ฤดูร้อนร้อนถึง 45 องศาเซลเซียส, ฤดูหนาวไม่รุนแรง)
ขนาดโครงการ:25 เฮกตาร์ (250,000 ตารางเมตร), ความลึกสูงสุด 12 เมตร, ความจุ 3 ล้านลูกบาศก์เมตร
การวิเคราะห์ปัจจัยที่มีผลต่อประสิทธิภาพของเยื่อกันซึม:ปัจจัยสำคัญที่ระบุ: การสัมผัสรังสียูวี (ดัชนียูวีรายปี 9), การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิรอบวัน (ช่วง 20 ถึง 45 องศาเซลเซียส), การสัมผัสน้ำดื่ม (ต้องเป็นไปตาม NSF/ANSI 61), ความดันน้ำ (12 ม.) และน้ำแข็งที่อาจเกิดขึ้น (พบน้อย แต่ฤดูหนาวอุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง)
คุณสมบัติของผลิตภัณฑ์:1.5 มม. HDPE (เรียบ), เรซินบริสุทธิ์, รับรองตาม GRI-GM13, คาร์บอนแบล็ก 2.5 เปอร์เซ็นต์, HP-OIT 520 นาที, รับรองตาม NSF/ANSI 61. เบาะรองผ้าใยสังเคราะห์: ไม่ทอ 400 gsm. รอยต่อ: เชื่อมด้วยการอัดรีด, ทดสอบสุญญากาศ 100 เปอร์เซ็นต์. ร่องยึด: ลึก 1.0 ม. × กว้าง 1.0 ม.
ผลลัพธ์และคุณประโยชน์:การทดสอบการซึมผ่านของน้ำ (ASTM D1603) แสดงอัตราการซึมผ่าน 0.0 ลิตร/ตร.ม./วัน (การรั่วไหลเป็นศูนย์) การทดสอบการเสื่อมสภาพด้วยรังสียูวี (ASTM D3895) แสดงการเสื่อมสภาพของ HP-OIT น้อยกว่า 5 เปอร์เซ็นต์หลังจาก 500 ชั่วโมง การทดสอบการแตกร้าวจากความเค้น (ASTM G154) แสดงไม่มีการแตกร้าวหลังจาก 1,000 ชั่วโมง การทดสอบการซึมผ่านของน้ำ (ASTM D1603) แสดงอัตราการซึมผ่าน 0.0 ลิตร/ตร.ม./วัน (การรั่วไหลเป็นศูนย์) การทดสอบการเสื่อมสภาพด้วยรังสียูวี (ASTM D3895) แสดงการเสื่อมสภาพของ HP-OIT น้อยกว่า 5 เปอร์เซ็นต์หลังจาก 500 ชั่วโมง การทดสอบการแตกร้าวจากความเค้น (ASTM G154) แสดงไม่มีการแตกร้าวหลังจาก 1,000 ชั่วโมง การทดสอบคุณภาพน้ำดื่ม (รายสัปดาห์) แสดงไม่พบโลหะหนักที่ตรวจพบได้ (สอดคล้องกับ NSF/ANSI 61) อ่างเก็บน้ำได้รับการรับรองอายุการออกแบบ 50 ปีจากหน่วยงานกำกับดูแลของรัฐ ระยะเวลาคืนทุนสำหรับการลงทุนซับ (1.2 ล้านเหรียญสหรัฐ) คือ 8 ปีจากการประหยัดน้ำเพียงอย่างเดียว ที่มา: การประเมินหลังการใช้งานโครงการ, ASTM D1603, ASTM D3895, ASTM G154, NSF/ANSI 61
ส่วนคำถามที่พบบ่อย
คำถาม: ปัจจัยที่สำคัญที่สุดเพียงประการเดียวที่มีผลต่อประสิทธิภาพของแผ่นซับในอ่างเก็บน้ำคืออะไร?
คำตอบ: สำหรับอ่างเก็บน้ำที่เปิดโล่ง ความต้านทานรังสียูวี (คาร์บอนแบล็ก 2 ถึง 3 เปอร์เซ็นต์) มีความสำคัญอย่างยิ่ง สำหรับอ่างเก็บน้ำที่ฝังหรือมีหลังคาคลุม อายุการใช้งานของสารต้านอนุมูลอิสระ (HP-OIT ≥400 นาที) และความต้านทานการแตกร้าวจากความเค้นมีความสำคัญที่สุด ที่มา: GRI-GM13.คำถาม: ความลึกของน้ำส่งผลต่อการเลือกความหนาของแผ่นซับอย่างไร?
คำตอบ: สำหรับความลึกของน้ำน้อยกว่า 5 เมตร แผ่น HDPE หนา 1.0 มม. เป็นที่ยอมรับได้ ความลึก 5 ถึง 10 เมตร ต้องใช้แผ่นหนา 1.5 มม. ความลึกมากกว่า 10 เมตร ต้องใช้แผ่นหนา 2.0 มม. น้ำที่ลึกกว่าจะสร้างแรงดันน้ำที่สูงขึ้น เพิ่มความเค้นดึงบนแผ่นซับและความเสี่ยงต่อการเจาะทะลุ ที่มา: GRI-GM13.คำถาม: การสัมผัสรังสียูวีจำเป็นต้องมีข้อกำหนดเฉพาะของแผ่นซับที่แตกต่างหรือไม่?
คำตอบ: ใช่ สำหรับอ่างเก็บน้ำที่เปิดโล่ง (ไม่มีหลังคาคลุม) ให้ระบุคาร์บอนแบล็ก 2.0 ถึง 3.0 เปอร์เซ็นต์ตาม ASTM D1603 และการทดสอบรังสียูวี (ASTM G154, 500 ชั่วโมง, การคงสภาพ >80 เปอร์เซ็นต์) แผ่น HDPE ที่ไม่ได้รับการป้องกันจะเสื่อมสภาพ (เปราะ, แตกร้าว) ภายใน 2 ถึง 3 ปี ที่มา: ASTM G154.คำถาม: การแช่แข็งและน้ำแข็งมีผลกระทบต่อ geomembranes อย่างไร?
คำตอบ: การขยายตัวของน้ำแข็ง (ปริมาตรเพิ่มขึ้น 9 เปอร์เซ็นต์) สามารถเจาะทะลุแผ่นซับในน้ำตื้น (ความลึก 0 ถึง 2 เมตร) ที่น้ำแข็งเกาะติดกับแผ่นซับ วิธีแก้ไข: รักษาระดับน้ำให้ลึกมากกว่า 2 เมตรในฤดูหนาว หรือเพิ่มชั้นทรายป้องกัน (10 ซม.) ทับแผ่นซับในพื้นที่เสี่ยงต่อการแช่แข็ง ใช้ LLDPE (มีความยืดหยุ่นมากกว่าที่อุณหภูมิต่ำ) สำหรับอ่างเก็บน้ำที่ต้องเผชิญกับน้ำแข็งคำถาม: เคมีของน้ำส่งผลต่อประสิทธิภาพของ geomembrane อย่างไร?
คำตอบ: HDPE ทนต่อค่า pH 1.5 ถึง 13 อย่างไรก็ตาม สารเคมีที่ออกซิไดซ์ (คลอรีน โอโซน ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์) สามารถทำลายสารต้านอนุมูลอิสระ ทำให้ HP-OIT ลดลง สำหรับน้ำดื่มที่มีคลอรีน ต้องมี HP-OIT ≥400 นาที สำหรับน้ำเสีย ให้ทำการทดสอบการแช่สารเคมีตาม ASTM D5322 ที่มา: ASTM D5322คำถาม: การแตกร้าวจากความเครียดสิ่งแวดล้อม (ESC) คืออะไร และจะป้องกันได้อย่างไร?
ก: การแตกร้าวจากความเค้น (ESC) คือการแตกเปราะภายใต้แรงดึงที่คงที่เมื่อมีสารเคมี (ผงซักฟอก น้ำมัน สารทำให้เปียก) การป้องกัน: เลือกเรซินที่มีผลการทดสอบ NCTL ≥5,000 ชั่วโมงตามมาตรฐาน ASTM D5397 หลีกเลี่ยงแรงดึงสูงที่รอยต่อและจุดทะลุ ใช้การโค้งลดความเค้นที่ร่องสมอ แหล่งที่มา: ASTM D5397ถาม: การเตรียมชั้นรองพื้นส่งผลต่อประสิทธิภาพของแผ่นซับอย่างไร?
ก: ชั้นรองพื้นที่ไม่ดี (หิน >20 มม. รากพืช พื้นผิวไม่เรียบ) ทำให้เกิดการเจาะและความเค้นเข้มข้น การป้องกัน: กำจัดอนุภาคทั้งหมด >20 มม. อัดแน่น 95 เปอร์เซ็นต์ของมาตรฐาน Proctor ติดตั้งผ้าใยสังเคราะห์ไม่ทอรอง (200 ถึง 400 gsm) ทดสอบความเรียบ: ค่าเบี่ยงเบนสูงสุด 25 มม. ในระยะ 3 เมตรตามมาตรฐาน ASTM F710ถาม: บทบาทของ HP-OIT ต่ออายุการใช้งานของแผ่นซับยางคืออะไร?
ก: HP-OIT (เวลาเหนี่ยวนำออกซิเดชันภายใต้ความดันสูง) วัดอายุการใช้งานของสารต้านอนุมูลอิสระ HP-OIT ≥400 นาที สัมพันธ์กับอายุการใช้งาน 50 ปีขึ้นไปสำหรับ HDPE HP-OIT <200 นาที บ่งชี้อายุการใช้งานน้อยกว่า 10 ถึง 15 ปี แหล่งที่มา: ASTM D3895ถาม: ฉันสามารถใช้ความหนาของแผ่นกันซึมเพียงค่าเดียวสำหรับทั้งอ่างเก็บน้ำได้หรือไม่?
ตอบ: ไม่แนะนำ ควรใช้แผ่นกันซึมที่หนากว่า (1.5 ถึง 2.0 มม.) บนพื้นที่ลาดชันและในบริเวณที่ลึก (มีความเครียดสูง) แผ่นกันซึมที่บางกว่า (1.0 มม.) อาจยอมรับได้บนพื้นราบ (มีความเครียดต่ำ) หากพื้นรองรับสมบูรณ์แบบ อย่างไรก็ตาม เพื่อความง่าย ควรกำหนดความหนาที่สม่ำเสมอ แหล่งที่มา: GRI-GM13ถาม: อายุการใช้งานที่คาดหวังของแผ่นกันซึมในอ่างเก็บน้ำคือเท่าไร?
ตอบ: ด้วยการเลือกวัสดุที่เหมาะสม (HDPE บริสุทธิ์, คาร์บอนแบล็ก 2 ถึง 3 เปอร์เซ็นต์, HP-OIT ≥400 นาที), การติดตั้ง และการป้องกัน (คลุมหรือป้องกันรังสียูวี) สามารถใช้งานได้มากกว่า 50 ปี สำหรับ LLDPE, 15 ถึง 25 ปี สำหรับ RPE, 8 ถึง 15 ปี แหล่งที่มา: GRI-GM13, GRI-GM17
ขอรับการสนับสนุนทางเทคนิคหรือใบเสนอราคา
สำหรับวิศวกรโยธาและผู้ออกแบบอ่างเก็บน้ำ มีการสนับสนุนทางเทคนิคเพื่อตรวจสอบการออกแบบอ่างเก็บน้ำ เคมีของน้ำ การสัมผัสรังสียูวี และสภาพชั้นดินรองรับ ขอใบเสนอราคาสำหรับเยื่อกรอง HDPE, LLDPE หรือ RPE พร้อมรายงานการทดสอบ ASTM ฉบับสมบูรณ์ ข้อมูลความเสถียรต่อรังสียูวี (ASTM G154), HP-OIT (ASTM D3895) และการรับรอง NSF/ANSI 61 (สำหรับน้ำดื่ม)
เกี่ยวกับผู้เขียน
คู่มือนี้เขียนโดยวิศวกรธรณีสังเคราะห์และผู้เชี่ยวชาญด้านทรัพยากรน้ำที่มีประสบการณ์มากกว่า 15 ปีในการออกแบบและระบุแผ่นเยื่อกรองสำหรับอ่างเก็บน้ำในเขตเทศบาล เกษตรกรรม และอุตสาหกรรมทั่วอเมริกาเหนือ ออสเตรเลีย และตะวันออกกลาง คำแนะนำทั้งหมดเป็นไปตามมาตรฐาน ASTM D7466, GRI-GM13, GRI-GM17, NSF/ANSI 61 และแนวทางของ EPA
