Qu'est-ce qu'une géomembrane ? Selon Wikipédia, une géomembrane est une membrane synthétique à très faible perméabilité, utilisée avec tout matériau lié au génie géotechnique afin de contrôler la migration des fluides (liquides ou gaz) dans un projet, une structure ou un système créé par l'homme.
Les géomembranes d'étanchéité comprennent les géomembranes lisses , texturées et composites. La géomembrane lisse est disponible en trois couleurs : noir, blanc et vert.
Le revêtement géomembrane est idéal pour les déchets, l'eau, l'aquaculture, l'énergie, les mines, le génie industriel et civil, etc.
1.Matières premières pour le revêtement géomembranaire
Le revêtement géomembrane fait généralement référence à une géomembrane en polyéthylène (PE). La matière première comprend de la résine de polyéthylène, ajoutant du noir de carbone, un composant antioxydant, anti-âge et résistant aux UV. Ses matières premières sont le polyéthylène, le polyéthylène basse densité, le polyéthylène linéaire basse densité et le polyéthylène haute densité, etc. Parmi eux, le polyéthylène haute densité (HDPE) est le matériau idéal pour fabriquer des géomembranes pour les applications d'ingénierie anti-infiltration.
1.1 Polyéthylène
Le polyéthylène (PE) est l'une des variétés ayant la structure moléculaire la plus simple dans la résine. C'est riche et bon marché. Le polyéthylène présente une excellente isolation électrique et une excellente stabilité chimique. Depuis sa création, il s'est développé rapidement.
1.2 Polyéthylène basse densité (LDPE)
Ce sont des particules de cire blanche laiteuse, insipides, inodores, non toxiques et inflammables. Il présente une bonne flexibilité, ductilité, transparence et résistance au froid. Les propriétés chimiques sont relativement stables et peuvent résister aux acides, aux alcalis et aux solvants organiques généraux en dessous de 60 °C. En même temps, il possède également de bonnes propriétés d’isolation électrique.
1.3 Polyéthylène linéaire basse densité (LLDPE)
Le polyéthylène linéaire basse densité est un nouveau type de plastique polyéthylène de deuxième génération. Comparé au polyéthylène basse densité, il présente les caractéristiques d’excellentes performances et d’avantages économiques significatifs en production.
Le LLDPE a une excellente résistance à la fissuration sous contrainte et des propriétés électriques, une résistance élevée à la chaleur, une excellente résistance aux chocs, à la traction et à la flexion, etc.
Les films en LLDPE ont une résistance aux chocs et à la déchirure plus élevée que le LDPE.
1.4 Polyéthylène haute densité (PEHD)
Le polyéthylène haute densité est un granulé blanc ou un matériau en poudre, il chauffe sans goût, sans odeur, non toxique et inflammable.
Le polyéthylène haute densité présente une bonne résistance au froid. La température de service peut atteindre 100 ℃ et aussi basse que -70 ℃.
En raison de sa cristallinité élevée (80 % ~ 90 %), de sa densité relative élevée (0.941 ~ 0.965) et de ses meilleures propriétés mécaniques, le PEHD a de meilleures propriétés que le polyéthylène basse densité.
Le PEHD présente également une meilleure résistance à l’usure et une bonne stabilité chimique. Le PEHD est presque insoluble dans tout solvant organique à température ambiante. Il résiste à la corrosion de divers acides, alcalis et diverses solutions salines.
L'absorption d'eau et la perméabilité à la vapeur d'eau sont très faibles. Cependant, la résistance au vieillissement est relativement faible. Les antioxydants et les stabilisateurs de lumière doivent améliorer ses performances.
2. Processus de fabrication des géomembranes
2.1 Processus de moulage par soufflage pour la fabrication de géomembranes
Le moulage par soufflage permet de fabriquer des géomembranes. Le polymère et les additifs sont chauffés dans une extrudeuse. La vis transporte, comprime et mesure le matériau. Une ébauche de tube fondu est extrudée à partir d'une matrice et se dilate sous la pression de l'air, refroidissant à l'extérieur. La force déplace l'ébauche de tube vers l'avant à une vitesse constante, créant une géomembrane cylindrique continue. Cette géomembrane est ouverte, aplatie et roulée pour former une feuille. L'équipement de moulage par soufflage comprend une extrudeuse, un moule, un anneau d'air de refroidissement, un rouleau de traction et un enrouleur. La température de fusion est supérieure à 180 °C et un refroidissement rapide améliore l'efficacité. Le refroidissement interne et externe utilise de l'air et de l'eau. Avant l'enroulement, la géomembrane est coupée, aplatie et roulée en une seule couche sans plis pour maintenir la résistance à la traction. Les géomembranes épaisses sont activement enroulées avec un noyau en plastique, fixé à l'aide de clous en fer résistants à la corrosion ou de ruban adhésif solide, en tenant compte des exigences d'installation.
2.2 Processus de calendrier pour la fabrication de géomembranes
Le thermoplastique chauffé et plastifié est introduit à travers l'espace entre les rouleaux contrarotatifs, ce qui le transforme en un film de dimensions prédéterminées. Ce film est utilisé pour les matériaux géotechniques.
Le matériau polymère utilisé dans le revêtement de géomembrane calandrée fait principalement référence à la classification du polyéthylène et des géomembranes calandrées. Le processus de calandrage est utilisé pour produire divers types de géomembranes, notamment les géomembranes composites en polyéthylène monocouche, les géomembranes composites en polyéthylène double couche et les géomembranes composites en polyéthylène sandwich. Voici une description du processus de calendrier :
- Préparation : Le processus commence par la préparation des matières premières, généralement du polyéthylène thermoplastique. Le polyéthylène est chauffé et fondu à une température appropriée pour le traitement.
- Alimentation : Le polyéthylène fondu est ensuite introduit dans une série de rouleaux dans la machine de calandrage. Ces rouleaux sont souvent en métal et sont contrarotatifs.
- Calandrage : lorsque le polyéthylène passe à travers l'espace entre les rouleaux, une pression est appliquée pour façonner et comprimer le matériau. La vitesse, la température et la pression des rouleaux sont soigneusement contrôlées pour obtenir l'épaisseur et la douceur souhaitées de la géomembrane.
- Refroidissement : Après avoir été façonnée par les rouleaux, la géomembrane calandrée subit un processus de refroidissement. Cela peut impliquer de faire passer le matériau dans une chambre de refroidissement ou d'utiliser des rouleaux de refroidissement pour refroidir et solidifier rapidement la géomembrane.
- Enroulement : une fois refroidie et solidifiée, la géomembrane calandrée est enroulée sur des rouleaux pour le stockage, le transport et le traitement ultérieur.
3. Performance de la géomembrane
3.1 Les performances du revêtement géomembrane en polyéthylène basse densité
La densité des géomembranes, y compris celles fabriquées à partir de résine de polyéthylène basse densité (PE-LD), de résine de polyéthylène linéaire basse densité (PE-LLD), de copolymères d'éthylène et d'autres matières premières, se situe généralement dans la plage de 0.939 g ou en dessous. /cm³.
Applications de géomembrane en polyéthylène basse densité Réservoirs, canaux, piscines, barrages, lacs artificiels, ponceaux, tunnels, sous-sols de bâtiments, etc.
Les géomembranes en polyéthylène basse densité (LDPE) possèdent plusieurs caractéristiques telles que la résistance au froid, la douceur, la facilité de formage et de traitement, une bonne soudabilité et un prix abordable.
Cependant, elles présentent également certaines limites, notamment une résistance moindre, une sensibilité aux perforations et aux dommages, un taux de déformation par allongement plus faible, une faible résistance à la fissuration sous contrainte environnementale, une perméabilité à l'eau plus élevée et une perméabilité à l'air plus élevée par rapport aux géomembranes en polyéthylène haute densité (PEHD).
3.2 Performances du revêtement géomembrane linéaire en polyéthylène basse densité (LLDPE)
Géomembranes produites avec une résine de polyéthylène linéaire basse densité (PE-LLD) et géomembranes d'une densité de 0.939 g/cm3 ou moins.
La géomembrane linéaire en polyéthylène basse densité est généralement idéale pour les réservoirs, canaux, piscines, barrages, lacs artificiels, ponceaux, tunnels, sous-sols de bâtiments, etc.
3.3 Performances de la géomembrane linéaire en polyéthylène basse densité
La géomembrane linéaire en polyéthylène basse densité est un nouveau type de PE après le LDPE et le HDPE.
Les géomembranes LLDPE ont de nombreux domaines d'application, notamment les réservoirs, les canaux, les piscines, les barrages, les lacs artificiels, les ponceaux, les tunnels et les sous-sols des bâtiments.
Leurs propriétés incluent la flexibilité, la facilité d’installation, la résistance aux rayons UV et aux substances chimiques. Les géomembranes LLDPE assurent des fonctions de confinement et de barrière efficaces, aidant à prévenir les infiltrations et les fuites dans ces structures souterraines et liées à l'eau.
3.4 Performances du revêtement géomembrane en polyéthylène haute densité (PEHD)
La résine de polyéthylène moyenne densité (PE-MD) et la résine de polyéthylène haute densité (PE-HD) sont souvent les matières premières pour la production de géomembranes. La densité de la géomembrane est souvent de 0.940 g/cm3 ou plus.
La géomembrane en polyéthylène haute densité a de nombreuses applications, notamment les réservoirs, les canaux, les piscines, les barrages, les lacs artificiels, les ponceaux, les tunnels et les sous-sols de bâtiments. Il est idéal pour l'anti-infiltration et la couverture du fond des décharges, des résidus et des déchets dangereux, etc.
Les géomembranes en polyéthylène haute densité (PEHD) ont une résistance élevée et une excellente résistance à la chaleur. En particulier, les géomembranes HDPE fabriquées à partir de polyéthylène de densité moyenne (MDPE) présentent une bonne résistance à la fissuration sous contrainte environnementale. Ces géomembranes sont idéales pour les industries de protection de l'environnement, en particulier dans les environnements difficiles tels que les décharges. La résistance supérieure à la fissuration sous contrainte est une caractéristique importante pour prévenir les fuites et garantir le confinement environnemental.
Les géomembranes HDPE offrent également des avantages tels qu'une bonne soudabilité, une résistance à la perforation et un prix modéré. Cependant, comparées aux géomembranes linéaires en polyéthylène basse densité (LLDPE), les géomembranes HDPE ont tendance à être plus dures et ont des performances adhésives légèrement inférieures. Néanmoins, ils restent largement utilisés dans diverses applications nécessitant des propriétés de confinement et de barrière robustes.
4. Caractéristiques de la géomembrane
La durée de vie est le principal facteur déterminant la durée de vie de l'ingénierie. L'environnement technique est extrêmement complexe et comprend des facteurs tels que la force, la chaleur, le fluide et le temps.
Ces facteurs agissent généralement en combinaison sur la géomembrane. Le résultat est un impact irréversible sur les propriétés inhérentes du matériau d’ingénierie. La géomembrane doit donc avoir les caractéristiques suivantes.
4.1 Résistance à l'eau
Les géomembranes sont souvent en contact avec l'eau. Les macromolécules qui composent la géomembrane ne contiennent pas de groupes hydrophiles tels que les groupes amide et les groupes ester. Ils sont incompatibles avec l'eau et ne subiront pas de réactions d'hydrolyse avec l'eau. Absorption de l'eau,
La perméabilité à l'eau est extrêmement faible. Par exemple, le taux d’absorption d’eau de la géomembrane HDPE est inférieur à 0.3 %. Son taux de transmission de vapeur d'eau est inférieur à 10-13 cm/s.
Dans le processus de fabrication des géomembranes, les additifs pertinents sont importants. La résistance à l'eau de ces additifs devient le principal facteur affectant la résistance à l'eau de ces géomembranes.
4.2 Résistance aux acides et aux alcalis.
Dans les projets anti-fuites, les milieux rencontrés par la géomembrane sont pour la plupart diverses solutions acido-basiques. La géomembrane en polyéthylène peut résister à la plupart des acides,
Corrosion par les solutions alcalines et salines, mais leur résistance aux acides oxydants chauds et concentrés est limitée. Tout comme la résistance à l’eau, une mauvaise sélection de divers additifs affectera sérieusement la résistance aux acides et aux alcalis de la géomembrane.
4.3 Résistance aux substances actives
Dans le traitement anti-infiltration des bassins d'épuration, des stations d'épuration, des décharges et autres projets, les géomembranes rencontreront inévitablement des tensioactifs. Les géomembranes ordinaires en polyéthylène ont une résistance extrêmement faible à l'activité de surface. La géomembrane lisse en polyéthylène haute densité pour la protection de l'environnement a une forte capacité à résister aux tensioactifs.
4.4 Résistance aux solvants organiques
Dans les projets anti-fuites des brasseries, raffineries de pétrole, usines de chimie organique, etc., la géomembrane rencontre divers solvants organiques. La géomembrane en polyéthylène est inférieure à 60 ℃ et peut résister à l'érosion de la plupart des solvants organiques.
4.5 Résistance aux ions métalliques
Les ions métalliques sont plus ou moins présents dans l'eau. Dans les projets anti-fuites impliquant des bassins de rétention et des usines de galvanoplastie, il est courant de rencontrer des concentrations élevées de particules métalliques. Ces ions métalliques peuvent provenir des résidus ou des eaux usées générés dans ces processus industriels. Les métaux spécifiques présents peuvent varier en fonction du type d'opération et des produits chimiques spécifiques utilisés.
4.6 Résistance aux micro-organismes
Les micro-organismes sont omniprésents, dans l'eau, dans le sol, sur les animaux et les plantes.
traces de champignons. Parmi les polymères synthétiques, les micro-organismes ne constituent pas une menace pour les géomembranes en polyéthylène.
4.7 Résistance au vieillissement
La résistance au vieillissement des polymères est la caractéristique la plus importante qui affecte la durée de vie du matériau. Les causes et formes les plus courantes sont les effets de la lumière, de la chaleur et de l’oxygène. Ils peuvent conduire à un vieillissement photo (oxygène) et thermique (oxygène).
4.8 Propriétés mécaniques
Les joints d'épissage des géomembranes seront également confrontés à des forces telles que le cisaillement et le pelage. Les géomembranes sont idéales pour les matériaux souples anti-fuite et anti-fuite. Bien qu'il ne puisse souvent pas supporter toutes les charges générées par le projet. L'héomembrane possède de bonnes propriétés mécaniques, qui seront sans aucun doute très bénéfiques pour les projets anti-infiltrations.
4.9 Résistance au fluage
Le fluage des matériaux fait référence à la déformation des matériaux qui augmente progressivement avec le temps lorsque la force est constante. Les caractéristiques de fluage sont l’une des caractéristiques les plus importantes des matériaux synthétiques et la clé d’une application à long terme des matériaux.
4.10 Performances de construction
Les performances de construction de la géomembrane font référence à la difficulté de pose de la géomembrane, à la difficulté d'épissage et à la fiabilité. La conception des spécifications de la géomembrane doit prendre en compte les besoins des différents projets. L'épissage de géomembranes est actuellement une technologie très mature.
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