Cos'è l'impermeabilizzazione con geomembrana?
Impermeabilizzazione con geomembranaè una componente essenziale dell'ingegneria e dello sviluppo infrastrutturale contemporanei, offrendo una soluzione eccellente per impedire la migrazione dei fluidi in una vasta gamma di applicazioni. Questi rivestimenti a membrana sintetica sono specificamente progettati per fungere da barriere impermeabili, svolgendo una funzione fondamentale nel contenimento di bevande o nell'arresto di infiltrazioni in edilizia, estrazione mineraria, agricoltura, tutela ambientale e in una varietà di settori industriali.
In questo articolo, scopriremo le tipologie uniche di geomembrane disponibili sul mercato, ne definiremo le principali applicazioni, metteremo in evidenza i vantaggi esclusivi che offrono rispetto ai tradizionali metodi di impermeabilizzazione e analizzeremo le tecniche di installazione più diffuse, come la giunzione e l'ancoraggio. Inoltre, presenteremo un caso di studio reale per illustrare come l'impermeabilizzazione con geomembrane sia stata efficacemente applicata per risolvere complesse sfide ingegneristiche sul campo.
Che tu sia un ingegnere civile, un responsabile delle sfide o un consulente ambientale, la conoscenza delle competenze e l'utilizzo perfetto dell'impermeabilizzazione con geomembrana sono essenziali per progettare soluzioni di impermeabilizzazione affidabili e compatibili con le tue possibilità, che soddisfino sia i requisiti normativi sia le aspettative di prestazioni complessive a lungo termine.
1. Impermeabilizzazione con geomembrana: definizione e tipologie di materiali
Una geomembrana è una sorta di rivestimento o barriera artificiale con permeabilità estremamente bassa, appositamente progettata per impedire la migrazione di fluidi come acqua, percolato o sostanze chimiche. Ampiamente utilizzate nell'ingegneria geotecnica e ambientale, le geomembrane rappresentano una soluzione impermeabilizzante essenziale in una serie di progetti infrastrutturali e di contenimento. Queste lastre vengono generalmente prodotte mediante tecniche di estrusione o calandratura mediante l'utilizzo di resine polimeriche di lunga durata.
1.1 Materiali polimerici chiave utilizzati nell'impermeabilizzazione delle geomembrane
Le geomembrane sono utili in diverse formulazioni polimeriche, ciascuna con proprietà speciali su misura per applicazioni particolari:
1.1.1 Impermeabilizzazione con geomembrana in HDPE (polietilene ad alta densità)
- Caratteristiche: Eccellente resistenza alla trazione, elevata resistenza ai raggi UV ed elevata resistenza chimica.
- Applicazioni tipiche: rivestimenti e coperchi di discariche, bacini di raccolta delle acque reflue, bacini di contenimento dei residui minerari e bacini di raccolta delle acque piovane.
- Vantaggi: conveniente, durevole e incredibilmente resistente agli ambienti aggressivi e all'invecchiamento.
1.1.2 Impermeabilizzazione con geomembrana in LLDPE (polietilene lineare a bassa densità)
- Caratteristiche: Maggiore flessibilità rispetto all'HDPE, che gli consente di adattarsi senza difficoltà a sottofondi irregolari o irregolari.
- Applicazioni tipiche: banchi di lisciviazione in cumulo, stagni ornamentali, bacini agricoli e coperture galleggianti.
- Vantaggi: Proprietà di allungamento migliorate, adatte per attività in cui è previsto il movimento del pavimento o l'accordo.
1.1.3 Impermeabilizzazione con geomembrana in PVC (cloruro di polivinile).
- Caratteristiche: morbido, flessibile e facile da saldare, con media resistenza chimica.
- Applicazioni tipiche: impermeabilizzazione di tunnel, rivestimenti di canali e brevi sistemi di contenimento.
- Vantaggi: Facile da manutenere e installare, soprattutto in climi freddi; eccezionale per rivestimenti realizzati su misura.
1.1.4 Impermeabilizzazione con geomembrana EPDM (monomero di etilene propilene diene)
- Caratteristiche: Membrana in gomma apprezzata per la sua elevata elasticità e resistenza alle intemperie.
- Applicazioni tipiche: membrane per tetti, giochi d'acqua decorativi e rivestimenti per laghetti di piccole dimensioni.
- Vantaggi: lunga durata del fornitore, resistenza ai raggi UV di prim'ordine e prestazioni complessive affidabili nei cicli di gelo-scongelamento.
1.2 Specifiche di spessore e dimensioni dell'impermeabilizzazione della geomembrana
Le geomembrane sono generalmente prodotte in spessori che vanno da 0,5 mm a 3 mm (da 20 mil a 120 mil), a seconda dei requisiti tecnici del progetto. Membrane più sottili possono essere utilizzate anche per applicazioni transitorie o a basso carico, mentre membrane più spesse sono preferite per ambienti ad alto stress come il contenimento di rifiuti pericolosi o serbatoi di grandi dimensioni.
Le larghezze standard dei rotoli variano da 5,8 a 10 metri, con lunghezze fino a 200 metri per rotolo, anche se è possibile produrre anche formati personalizzati per applicazioni specializzate.
2. Proprietà impermeabilizzanti della geomembrana
L'impermeabilizzazione tramite geomembrana è un materiale geotecnico generalmente utilizzato, tipicamente realizzato in polietilene ad alta densità (HDPE), con le seguenti caratteristiche:
2.1 Eccellente resistenza alle cricche da stress
L'impermeabilizzazione con geomembrana è nota per la sua straordinaria resistenza alle fessurazioni da stress ambientale, garantendone robustezza e integrità. Dimostra inoltre un'eccellente resistenza alla corrosione chimica, rendendola adatta ad ambienti con esposizione chimica aggressiva.
2.2 Ampio intervallo di temperatura e lunga durata
L'impermeabilizzazione tramite geomembrana può resistere a un'ampia gamma di temperature, rendendola adatta sia a climi caldi che freddi. Ha una lunga durata, garantendo prestazioni affidabili per lunghi periodi di tempo.
2.3 Eccezionale resistenza chimica
L'impermeabilizzazione tramite geomembrana offre un'eccellente resistenza a un'ampia gamma di sostanze chimiche, come acidi, alcali e solventi naturali. Questa resistenza chimica ne garantisce l'idoneità per applicazioni in cui è prevista l'esposizione a materiali corrosivi.
2.4 Resistenza ai raggi UV
La geomembrana impermeabilizzante è formulata con stabilizzatori UV, offrendo un'elevata resistenza ai raggi ultravioletti. Questa caratteristica le consente di resistere a una prolungata esposizione alla luce solare e al degrado, rendendola ideale per applicazioni in esterni.
2.5 Saldabilità
Le geomembrane impermeabilizzanti possono essere saldate senza problemi utilizzando diverse tecniche, come la saldatura a cuneo caldo o la saldatura per estrusione. Ciò consente un'installazione ecocompatibile e garantisce la realizzazione di giunzioni affidabili, fornendo una barriera impermeabile continua.
2.6 Rapporto costo-efficacia
L'impermeabilizzazione tramite geomembrana offre una soluzione economica rispetto ai materiali alternativi. La lunga durata del prodotto, i bassi requisiti di sicurezza e la facilità di installazione contribuiscono a un risparmio complessivo sui costi.
2.7 Durata
L'impermeabilizzazione con geomembrana è piuttosto duratura e resistente a forature, strappi e abrasioni. Può resistere a sollecitazioni meccaniche e deformazioni senza compromettere le sue prestazioni, offrendo una protezione duratura.
2.8 Prestazioni a basse temperature
L'impermeabilizzazione della geomembrana mantiene la sua flessibilità e integrità anche a basse temperature, consentendo prestazioni complessive affidabili anche in condizioni di gelo.
2.9 Specifiche complete di larghezza e spessore
L'impermeabilizzazione tramite geomembrana è disponibile in un'ampia gamma di dimensioni, consentendo la personalizzazione in base alle esigenze specifiche di ogni progetto. Questo garantisce che la geomembrana sia realizzata su misura per ottenere le prestazioni e l'efficienza complessive desiderate.
L'impermeabilizzazione con geomembrana offre numerosi vantaggi, tra cui un'eccellente resistenza alle fessurazioni da stress ambientale e alla corrosione chimica, un'elevata resistenza alle ampie variazioni di temperatura, una lunga durata del supporto, la resistenza ai raggi UV, la saldabilità, il rapporto costo-efficacia, la durevolezza, le prestazioni a basse temperature e la disponibilità di specifiche di larghezza e spessore complete. Questi punti rendono la geomembrana in HDPE una soluzione affidabile e versatile per una vasta gamma di applicazioni nell'ingegneria civile, nella protezione ambientale e nei sistemi di contenimento.
3. Applicazioni di impermeabilizzazione con geomembrana
L'impermeabilizzazione con geomembrane è ampiamente utilizzata in settori in cui il contenimento dei fluidi, il controllo delle infiltrazioni e la sicurezza ambientale sono essenziali. Grazie alla loro versatilità, impermeabilità, resistenza chimica e lunga durata, le geomembrane sono diventate un elemento fondamentale per l'impermeabilizzazione e il rivestimento di strutture in diversi settori industriali e progetti infrastrutturali.
3.1 Applicazioni di gestione dell'acqua
3.1.1 Serbatoi e canali di irrigazione
- Scopo: prevenire le infiltrazioni d'acqua e ridurre le perdite d'acqua nei bacini agricoli di grandi dimensioni, nei canali di concessione comunali e nelle reti di irrigazione.
- Vantaggi: migliora l'efficienza di ritenzione idrica, riduce al minimo le perdite per infiltrazione e prolunga la durata dei sistemi di trasporto dell'acqua.
- Rivestimento tipico: geomembrana in HDPE o LLDPE da 1,0–2,0 mm, in base alle specifiche del sito e alla struttura del terreno.
3.1.2 Stagni ittici e bacini di acquacoltura
- Scopo: creare un ambiente acquatico gestito che mantenga i livelli dell'acqua e prevenga le infezioni provenienti dal terreno sottostante o dagli inquinanti circostanti.
- Vantaggi: favorisce una vita acquatica più sana, riduce i costi di manutenzione e consente una manipolazione meno difficoltosa dell'acqua per l'allevamento ittico o di gamberetti.
- Rivestimento tipico: geomembrana in HDPE o EPDM da 0,75–1,5 mm per flessibilità e resistenza ai raggi UV.
3.2 Applicazioni di protezione ambientale
3.2.1 Discariche (rivestimenti inferiori e sistemi di chiusura)
- Scopo: agire come barriera di contenimento per impedire la migrazione del percolato nelle falde acquifere e negli ecosistemi circostanti.
- Vantaggi: Garantisce la sicurezza ambientale a lungo termine, la conformità alle normative e la mitigazione dei pericoli per gli impianti di smaltimento dei rifiuti urbani pesanti e pericolosi.
- Rivestimento tipico: geomembrana in HDPE da 1,5–2,0 mm, solitamente utilizzata insieme a GCL (rivestimenti in argilla geosintetica), geotessili e compositi di drenaggio.
3.2.2 Impianti di trattamento delle acque reflue
- Scopo: stagni di decantazione, lagune di aerazione e stagni di evaporazione per includere acque reflue industriali o municipali contaminate.
- Vantaggi: previene le infiltrazioni, protegge le risorse idriche sotterranee e consente processi di riciclaggio e depurazione dell'acqua rispettosi dell'ambiente.
- Rivestimento tipico: HDPE o LLDPE da 1,0–2,0 mm, scelto esclusivamente in base all'esposizione chimica e alle condizioni termiche.
3.3 Applicazioni in edilizia e infrastrutture
3.3.1 Tunnel e scantinati
- Scopo: fornire una barriera impermeabile contro le infiltrazioni di acqua freatica in costruzioni sotterranee come tunnel, fondamenta e parcheggi interrati.
- Vantaggi: riduce il rischio di indebolimento strutturale, crescita di muffe e danni causati dall'acqua nelle costruzioni interrate.
- Rivestimento tipico: geomembrana in PVC o HDPE da 1,0–2,0 mm, spesso utilizzata con strati geotessili schermanti.
3.3.2 Tetti verdi e terrazze urbane
- Scopo: fungere da strato impermeabile sotto il substrato di coltura per impedire all'acqua di penetrare nelle strutture edilizie.
- Vantaggi: favorisce lo sviluppo sostenibile della città, migliora l'isolamento degli edifici e previene le perdite dal tetto.
- Rivestimento tipico: geomembrana LLDPE o EPDM da 1,2–1,5 mm, che conferisce flessibilità, resistenza alle radici e durabilità alle condizioni climatiche.
3.4 Applicazioni nel settore minerario e petrolifero
3.4.1 Impianti di stoccaggio dei residui (TSF)
- Scopo: contenere in modo sicuro i sottoprodotti dell'attività mineraria, i fanghi e i fluidi di processo in bacini di stoccaggio aperti o rivestiti.
- Vantaggi: previene la fuoriuscita di metalli pesanti e sostanze tossiche nell'ambiente, garantendo la protezione operativa e la conformità ambientale.
- Rivestimento tipico: geomembrana HDPE da 1,5–2,5 mm, con superfici regolarmente strutturate per un migliore bilanciamento della pendenza e un maggiore attrito dell'interfaccia.
3.4.2 Contenimento di petrolio e gas (fosse di stoccaggio, parchi serbatoi)
- Scopo: fornire una barriera affidabile per impedire che idrocarburi, fluidi di perforazione e altri materiali petrolchimici si infiltrino nel terreno.
- Vantaggi: protegge il suolo e le falde acquifere, riduce le responsabilità ambientali e rispetta i requisiti di sicurezza nelle operazioni di stoccaggio e raffinazione del petrolio.
- Rivestimento tipico: geomembrana in HDPE da 1,5–2,0 mm o membrane composite rinforzate con maggiore resistenza chimica.
4. Specifiche dell'impermeabilizzazione della geomembrana
Proprietà meccaniche |
Spessore |
mm |
Dh199 |
0.2 |
0.3 |
0.5 |
0.75 |
1,00 |
1,25 |
1,50 |
1.8 |
2.0 |
2.5 |
3.0 |
Per rotolo |
Densità |
g/cc |
D1505/D792 |
0.94 |
90.000 kg |
|||||||||||
Proprietà di trazione |
D 6693 |
||||||||||||||
.resistenza allo snervamento |
kN/m |
Tipo IV |
3 |
5 |
7 |
11 |
15 |
19 |
22 |
27 |
29 |
37 |
44 |
9.000 kg |
|
.forza di rottura |
kN/m |
5 |
8 |
13 |
20 |
27 |
35 |
40 |
50 |
53 |
67 |
80 |
|||
allungamento dello snervamento |
% |
12 |
12 |
12 |
12 |
12 |
12 |
12 |
12 |
12 |
12 |
12 |
|||
.allungamento a rottura |
% |
700 |
700 |
700 |
700 |
700 |
700 |
700 |
700 |
700 |
700 |
700 |
|||
Resistenza allo strappo |
N |
D 1004 |
25 |
38 |
62 |
93 |
125 |
156 |
187 |
225 |
249 |
311 |
374 |
20.000 kg |
|
Resistenza alla perforazione |
N |
D 4833 |
71 |
96 |
160 |
240 |
320 |
400 |
480 |
576 |
640 |
800 |
960 |
20.000 kg |
|
Resistenza alle crepe da stress |
ora |
D 5397 |
500 ore |
per GRI GM-10 |
|||||||||||
Contenuto di nerofumo |
% |
D 4218 |
A.0-3.0% |
9.000 kg |
|||||||||||
Dispersione di nerofumo |
D 5596 |
Per 10 visualizzazioni diverse: 9 nelle categorie 1 o 2 e 1 nella categoria 3 |
20.000 chilogrammi |
||||||||||||
Proprietà di riferimento |
Tempo di induzione ossidativa |
min |
D 3895 |
100 minuti |
90.000 kg |
||||||||||
(a) OIT standard |
D 5885 |
500 minuti |
|||||||||||||
(b) OIT ad alta pressione |
|||||||||||||||
Invecchiamento in forno a 85°C mantenuto |
% |
D 5721 |
55% |
per ciascuno |
|||||||||||
(a) Norma ILO - % |
D 3895 |
80% |
formulazione |
||||||||||||
(b) OIT ad alta pressione - % |
D 5885 |
||||||||||||||
Resistenza ai raggi UV |
% |
50% |
per ciascuno |
||||||||||||
OIT ad alta pressione - % trattenuta |
D 5885 |
formulazione |
|||||||||||||
5. Costruzione di impermeabilizzazione con geomembrana
Una corretta installazione è fondamentale per garantire le prestazioni complessive a lungo termine dei sistemi di geomembrane. A seconda del tipo di membrana e delle condizioni di funzionamento del sito, vengono utilizzate diverse strategie di sviluppo:
5.1 Saldatura (termosigillatura) Impermeabilizzazione della geomembrana
- Comune per geomembrane in HDPE, LLDPE e PVC.
- Utilizza la saldatura a cuneo caldo o a estrusione per fondere i fogli sovrapposti, creando giunzioni resistenti e impermeabili.
- Adatto per aree o unità di produzione con condizioni diverse.
5.2 Incollaggio adesivo
- Utilizzato principalmente per membrane EPDM che non possono essere saldate a caldo.
- Adesivi o nastri speciali uniscono i bordi sovrapposti.
- Ideale per piccoli stagni, tetti e applicazioni non termiche.
5.3 Ancoraggio meccanico
- Impedisce il movimento del rivestimento dovuto al vento, alla pressione dell'acqua o alla pendenza.
- I metodi comprendono l'interramento in trincee di ancoraggio, il fissaggio con sacchi di sabbia o ghiaia o il fissaggio a strutture in cemento.
- Garantisce l'equilibrio della macchina e la protezione dell'aspetto.
5.4 Controllo qualità e test
- Garantisce l'integrità delle cuciture e la prevenzione delle perdite.
- Include il controllo della scintilla (per forellini), il controllo della tensione dell'aria (per doppie giunzioni), controlli visivi, test del vuoto e test delle giunzioni sfavorevoli.
- Tutte le prove sono conformi alle normative vigenti in materia di sfide e agli standard mondiali.
6. Caso di studio: impermeabilizzazione con geomembrana in un progetto di discarica
6.1 Panoramica del progetto
- Località: California settentrionale, Stati Uniti
- Obiettivo: impedire che il percolato, un liquido senza dubbio pericoloso generato dalla decomposizione dei rifiuti, si infiltri nelle falde acquifere circostanti e provochi danni ambientali.
- Materiale utilizzato: rivestimento geomembrana in polietilene ad alta densità (HDPE) da 1,5 mm di spessore, scelto per la sua resistenza chimica, durevolezza e lunga durata del supporto.
6.2 Processo di installazione
- Preparazione del sito
Il fondo della discarica era stato precedentemente ripulito da particelle e vegetazione, e il terreno era stato compattato per creare un sottofondo sicuro. Tutti gli oggetti appuntiti come rocce o radici erano stati rimossi per evitare danni al rivestimento.
- Distribuzione di linea
Grandi rotoli di liner in HDPE da 1,5 mm sono stati srotolati e posizionati con precisione grazie all'impiego di gru e bulldozer. L'installazione è stata effettuata in condizioni di clima calmo per evitare problemi di gestione dovuti al vento.
- Saldatura e Controllo Qualità
Le giunzioni sovrapposte del rivestimento sono state saldate utilizzando saldatrici a cuneo caldo per creare una barriera impermeabile continua. Ogni giuntura è stata attentamente esaminata utilizzando tecniche non distruttive come la prova in pressione d'aria e la prova in vuoto, per assicurarsi che non vi fossero perdite o giunti vulnerabili.
- Installazione del livello di protezione
In passato, uno strato di geotessile non tessuto veniva posato sopra il rivestimento in HDPE per proteggerlo da danni meccanici in alcuni punti di deposito dei rifiuti e per proteggerlo da ghiaia e detriti.
6.3 Risultati del progetto
- Zero perdite: dopo 5 anni di funzionamento, le ispezioni e il monitoraggio non hanno riscontrato perdite o contaminazione delle falde acquifere, dimostrando l'efficacia del sistema di geomembrane.
- Efficienza dei costi: arrestando la fuoriuscita di percolato, l'impresa ha ridotto notevolmente il rischio di sanzioni ambientali, bonifiche costose e responsabilità carceraria.
- Conformità normativa: il dispositivo di rivestimento della discarica ha soddisfatto o superato tutti i requisiti stabiliti dall'Agenzia per la protezione ambientale (EPA) degli Stati Uniti, garantendo la conformità penale e ambientale nel corso del periodo operativo.
7. Conclusione
L'impermeabilizzazione tramite geomembrana è una soluzione altamente efficace, durevole e versatile per prevenire le perdite di fluidi in progetti edilizi, ambientali e industriali. Il caso di studio sulla discarica dimostra come le geomembrane garantiscano la sicurezza ambientale e la conformità alle normative. Con il progresso tecnologico,Geosintetici BPMcontinuare ad essere la scelta preferita per esigenze di impermeabilizzazione su larga scala.
