Бентонит: для далекого от вопросов строительства человека это слово, возможно - лишь синоним наполнителя кошачьего лотка. А возможно, что и пищевая добавка: например, для виноделия (чтобы вино или сусло стабилизировалось, осветлялось и быстрее годилось для розлива, применяют бентонит). Можно привести и еще способы использования бентонита: керамика; удобрение для растений и БАДы для животных; декор аквариумов - поскольку бентонит природный экологически чистый абсолютно нетоксичный материал. Но для строителей и буровиков бентонит – это прежде всего строительный материал. Вернее, на основе бентонита производится целый ряд стройматериалов, в том числе материалов для гидростроительства, горных и литейных работ, гидроизоляции и герметизации конструкций зданий и инженерных сетей. Бентонит - это природный минерал с очень высоким содержанием особой глины. А если точнее, то в бентонитовых глинах имеется очень специфический минерал под названием монтмориллонит. Специфика его состоит в том, что это высокодисперсный слоистый алюмосиликат, придающий минералу гидрофильные свойства. Это значит, что как только в бентонит попадает вода, начинается быстрая реакция гидратации, вследствие чего бентонитовые материалы сильно разбухают и увеличиваются в объеме во много раз.
Применение бентонита в строительстве:
- Сооружения ниже УГВ при высоком давлении вод, метод «стена в грунте»;
- Бестраншейная прокладка коммуникаций (глины закрепляют стены канала, снижают фильтрацию воды, укрепляют проходку);
- Бурение и горные работы;
На основе природного бетонита производят материалы и закладные элементы для герметизации и гидроизоляции: бентонитовые шнуры, профили, маты.
Бентонитовый шнур
Бентонитовый шнур, или гидропрокладка – это жгут, состоящий из бентонита натрия и полимерной основы. Сечение жгутов возможно круглое и прямоугольное, состав – природный бентонит, полимеры или бутилкаучук (бентонитовые набухающие профили типа Аквастоп ПНБ). Натриевый бентонит дает самую высокую степень набухания по сравнению с кальциевым, и наличие натриевого бентонита в материале говорит о лучшем качестве шнура, профиля, гидропрокладки или мата.
Принцип работы всех набухающих жгутов, шнуров и прокладок основан на многократном увеличении объема бентонита в результате гидратации при намокании. В конструкционных узлах и швах пространства для разбухания шнура нет, поэтому каждый раз при попадании воды в «герметичный» узел происходит самопроизвольное уплотнение шва гелевым барьером, не пропускающим воду.
Основное применение набухающих шнуров на частной стройке – это качественная герметизация технологических швов бетонирования (так называемые холодные швы), мест прохода трубопроводов в стенах дома и подвала, различных стыков монолитных и сборных ж/б конструкций.
Возможна герметизация в зоне контакта бетона, металлов и природного камня, стекла и полимерных материалов, причем в любых сочетаниях этих материалов. Купить шнур можно в рулоне, бобине, основной вид упаковки – обычный картонный ящик и защитная пленка.
Шнуры и профили на основе бентонита имеют ряд плюсов, кроме экономичности и сравнительно невысокой стоимости:
- Низкая водопроницаемость при высокой стойкости к гидростатическому давлению. Качества гидропрокладок не изменяются со временем, срок эксплуатации практически не ограничен;
- Обеспечивает надежный герметичный узел и стык;
- Беспроблемная эксплуатация на морозе;
- Легко привезти на стройку и смонтировать, не требуется спецоборудования для герметизации – все работы можно сделать вручную;
- Укладывать шнур можно в любую погоду, в любой сезон;
- Экологически чистый природный материал;
- Химическая инертность, стойкость ко многим агрессивным веществам (исключая нефтепродукты).
Монтируют бентонитовые шнуры:
- Непосредственно перед каждым следующим циклом бетонирования при устройстве технологического шва и узла прохода трубы в здание;
- По оси герметизируемого шва;
- Минимальное расстояние от оси шнура – 70 мм;
- Стыковка шнуров – без нахлестов, плотно встык и без зазора;
- Фиксация – клеевым составом, мастикой, герметиком. На морозе (до – 20 град) фиксируют шнур зимним ПУ-герметиком; дополнительный крепеж металлическими сетками (как комплектными, так и сборными) и металлическими дюбелями, шаг 30 см;
- При укладке на рельефное основание требуется выравнивание, во всех случаях – очистка поверхности от мусора и пыли;
- Возможен монтаж на влажное основание, но в стоячей воде шнур укладывать нельзя;
- На участках прохода труб через стены делают плотную обмотку трубы шнуром без зазора.
Хранят бентонитовые шнуры в сухих условиях, не снимая заводской защитной упаковки. Шнуры мягкие и складировать их следует так, чтобы они не были нагружены, иначе возможны деформации. следует также защищать бентонитовые материалы от УФ-радиации, воды и химической агрессии (нефтепродукты, органические растворители).
По сравнению с каучуковыми набухающими профилями более дешевые бентонитовые шнуры дают ряд минусов:
- Шнур теряет эксплуатационные качества при неправильном хранении или форс-мажоре: рядом с водой и даже в воздухе, но при высокой влажности шнур может набухнуть «не вовремя», в этом случае требуется замена.
- Число циклов сжатия и растяжения шнура на основе бентонита ограничено (при хранении нельзя нагружать шнуры и гидропрокладки).
Эксплуатация стыка с бентонитовым шнуром имеет пределы: слишком частые замокания стыков приводят к растрескиванию шнура, расслоению, в экстремальном случае возможно вымывание глинистых составляющих из шнура и шовного зазора.
Шнур в тяжелых условиях эксплуатации может сместиться в шве, что приводит к микротрещинам конструкции в зоне контакта и образованию водного пути «в обход» шнура. Поэтому для подземных конструкций, бассейнов и в условиях высокой напорной грунтовой воды практичнее применить не бентонитовый шнур, а один из видов каучуковых или резино-каучуковых набухающих профилей. В условиях «без экстрима» стыки с бентонитовыми шнурами эксплуатируются десятками лет без особых проблем.
Бентонитовый мат
Бентонитовые маты, или геосинтетические глинообкладки, как следует называть эти материалы согласно классификации IGS (Международное Геосинтетическое общество) – это рулонные материалы шириной 100-600 см, полностью готовые для геотехнических работ. Бентомат состоит из бентонитовой глины и двух слоев геотекстиля или синтетической геомембраны. Основные виды бентоматов:
- Из натриевого бентонита с водорастворимым клеем. Тонкий слой бентонита заключен между полотнами геотекстиля. Клей нужен лишь для того, чтобы бентомат сохранит форму при перевозке и раскатыванию на грунт или монтажу в конструкцию. Основный нижний слой геотектиля неплотный и как только в бентомат попадает воды, бентонит разбухает, проходит через структуру геотекстиля и скрепляет все слои бентомата.
- Бентонит в бентомате может быть смешан с клеевым составом и крепится на HDPE-мембрану. Закрепляется такой бентомат после монтажа точно так же, как и бентомат первого типа.
- Кроме клея, слои бентонита и геотекстиля могут дополнительно фиксироваться спицами или сшиваться. Такой бентомат отлично сопротивляется сдвигающим усилиям. Монтируют полотна с нахлестом. Как только в бентомат попала вода, происходит самопроизвольная фиксация слоев, так что дополнительное механическое крепление не требуется.
Применять для гидроизоляции подземных строений (фундаменты и подвалы, подземные гаражи и бассейны, различные ландшафтные формы на частных участках) бентоматы – это означает не только делать качественную гидроизоляцию, но и сохранять чистоту грунтовой воды у себя на участке.
Работа бентомата основана на свойствах природного бентонита многократно увеличивать свой объем при увлажнении. Как и в случае гидропрокладок в результате гидратации бентомата создается очень плотный водонепроницаемый гель, создающий эффективный барьер дальнейшему просачиванию воды. Важное качество бентонита – абсолютная нетоксичность, к тому же отличная стойкость к химической агрессии веществ, содержащихся в грунтовой воде, грунтах и так далее.
Бентомат – плотный рулонный (возможен и плитный) материал, хотя и составлен из слоев совершенно различной структуры. Бентонит в мате содержится гранулированный, а чтобы гранулы не сместились, их окружают иглопробивными ткаными или неткаными полипропиленовыми полотнами. Как только бентомат увлажнен, сразу же образуется гель и заполняет все внутренние пустоты, а после этого материал не пропустит не только влагу, но даже водяной пар и газы. Качества бентоматов дают возможность применять их в качестве эффективной гидрозащиты подземных строений, фундаментов и бассейнов, в частности: если бентоматом выстилают свалку, то земля и вода участка будет защищена от попадания токсинов и вредных веществ из мусора. При этом эксплуатировать бентомат можно очень длительно. Нетканый полимерный геотекстиль практически не разрушается, очень прочен и износостоек и выполняет сразу две задачи: защищает внутренний глинистый слой и герметизирует изоляцию. Самоизоляция при увлажнении обладает такой прочностью, что любые механические повреждения при эксплуатации невозможны.
Дальше возникает вопрос: каким образом работает «линейный, плоский» мат в условиях неравномерных просадок грунта, пучении, изменения поверхности в результате суффозий и заводнений и т.д.? Разрывы бентоматов – вещь фантастическая, поскольку эти материалы сверх-эластичны и способны подстроиться под любые неровности и принять их форму. Укладывая гидроизолятор из бентомата по крутому склону или сложному основанию под фундамент, можно не опасаться сдвигов и смещений структуры мата. Конструктивные особенности бентоматов обеспечивают сопротивление сдвигающим усилиям, что очень важно для изоляции поверхностей сложной конфигурации. Число циклов замораживания/оттаивания практически неограничено, как и попеременной реакции гидратации и дегидратации.
Монтаж бентоматов несложен:
- Маты полностью готовы под монтаж, ширина рулонов удобна – до пяти метров;
- Стыковать нужно с нахлестом до 0,5 м;
- По горизонтальной поверхности нужно выравнивать маты и фиксировать их, в основном применяется стяжка из тощего бетона. По вертикали бентоматы фиксируют стальными стержнями, возможно устройство «подпора» из нескольких слоев песка.
- Можно укладывать на основание любой степени влажности, работы – всесезонны.
Бентонитовые маты на сегодня считаются самым универсальным гидроизолятором на минеральной основе.