• Главная
  • Статьи
  • Применение бентонитовых матов - путь к созданию непроницаемых экранов

Статьи

Номер: № 1 (2019)

Применение бентонитовых матов - путь к созданию непроницаемых экранов

Геокомпозитные бентонитовые маты (бентоматы) уже достаточно широко используются за рубежом благодаря их положительным и особым свойствам. Они все чаще успешно применяются взамен традиционных противофильтрационных материалов – полиэтиленовой пленки и полимерной геомембраны.

Одним из основных достоинств бентоматов является способность регенерировать («самозалечивать») повреждения за счет разбухания бентонита и заполнения гелем полостей, образующихся в результате механических повреждений - например, проколов во время производства работ.

Бентоматы надежно противостоят высокому гидростатическому давлению, устойчивы в широком диапазоне pH, стойки к агрессивным жидкостям, выдерживают неограниченное число циклов «замораживание – оттаивание» и «гидратация – дегидратация» без изменения гидроизоляционных свойств, долговечны и экологичны. При этом изолируемая поверхность не требует специальной подготовки, маты могут укладываться на переувлажненную поверхность.

К конструкциям противофильтрационных экранов из бентоматов должны предъявляться высокие технические требования по прочности на растяжение, водонепроницаемости, сопротивлению прокалыванию, долговечности, эластичности, которые позволят обеспечить снижение потерь на фильтрацию практически до нуля.

Противофильтрационные экраны из бентоматов могут выполняться в сочетании с различными геосинтетическими материалами: геомембранами (в качестве дополнительных гидроизоляционных слоев), геотекстилями (для защиты от механических повреждений и разделения отдельных слоев экрана), геокомпозитами (для отвода фильтрата и газа на полигонах), георешетками, геосетками (в качестве защитных и подстилающих покрытий), габионами, бетоном и другими строительными материалами при соответствующем обосновании.

Сочетание различных типов геосинтетических материалов в конструкциях противофильтрационных экранов с гидроизоляционными бентоматами позволит создавать комбинированные экраны повышенной надежности и долговечности.

Основными составляющими элементами конструкций защитных противофильтрационных экранов являются следующие:

- Герметизирующий (водонепроницаемый) элемент в виде бентоматов, отвечающий за эффективность и надежность всей конструкции;

- Защитное покрытие, предназначенное для защиты противофильтрационного элемента от механических повреждений и негативных воздействий окружающей среды. Защитное покрытие может быть выполнено из грунта, щебня, бетона, железобетонных плит, каменной наброски, габионов и других материалов при соответствующем техническо-экономическом обосновании;

- Подстилающее основание – служит основой для укладки герметизирующего элемента и может быть выполнено с использованием естественных строительных материалов или искусственных защитных покрытий из геотекстиля.

К герметизирующему элементу в виде бентонитовых гидроизоляционных матов предъявляются в качестве основных следующие требования: прочность при разрыве – не менее 20 кН/м, относительное удлинение – не менее 7,3 %, коэффициент фильтрации – не более 1·10-11 м/с, срок службы – не менее 50 лет.

К защитному покрытию из грунта, габионов, георешетки или железобетонных плит предъявляются такие требования, как: создавать дополнительное давление на бентомат не менее 250 кг/м2, при толщине каменного материала – не менее 0,20 м, толщине бетона – не менее 0,10 м.

К подстилающему основанию из грунта предъявляются требования отсутствия крупных включений диаметром фракции – не более 10 мм, а также отсутствия в основании острых камней и предметов.

При устройстве противофильтрационных экранов на полигонах твердых бытовых и промышленных отходов с использованием гидроизоляционных бентоматов могут выполняться двух-, трех- и многослойные комбинированные конструкции экранов. Их конструкции включают основной гидроизоляционный элемент из бентоматов, защитный слой из грунта и щебня, устройство подстилающего основания (из песка, толщиной 0,2–0,3 м) или геотекстиля.

Защитный экран поверхности полигонов (финальное перекрытие) устраивают после вывода полигона из эксплуатации на этапе рекультивации. Верхнее изолирующее покрытие необходимо для ограничения притока атмосферных осадков в тело полигона, для уменьшения количества образующегося фильтрата, для сбора и отвода поверхностной воды, сбора свалочного газа (биогаза). Правильно сооруженное верхнее финальное изолирующее перекрытие уменьшает вредные воздействия на окружающую среду, в то же время способствуя продуктивному использованию закрытого полигона и прилегающей территории по выбранному направлению рекультивации.

Бентоматы в последнее время стали успешно применяться на крупных каналах при их реконструкции. Так как многие крупные каналы характеризуются высокой скоростью течения воды, то к конструкциям их противофильтрационных экранов должны предъявляться повышенные требования по устойчивости и недопущению размыва защитного покрытия. На каналах гидромелиоративных систем, выполненных с пологими откосами и скоростью течения воды менее 1,0 м/с в качестве защитного покрытия (и пригруза) бентомата может применяться каменная наброска с толщиной защитного слоя не менее 0,3 м.

На крупных магистральных каналах с высокой скоростью течения - более 1,0 м/с и крутыми откосами  необходимо устройство защитного покрытия из габионов или георешетки. При этом габионы укладываются поверх гидроизоляционных бентоматов с последующим их креплением на бровке канала. При устройстве защитного слоя из георешетки производится заполнение ее ячеек галечниковым (каменистым) материалом.

С 2012 г. по настоящее время проводится реконструкция Донского магистрального канала (ДМК), которая предусматривает расширение канала с 45-го по 112-й км, увеличение его пропускной способности с 80 м3/с до 110 м3/с. Проектом реконструкции предусмотрено устройство противофильтрационного экрана из бентоматов с защитным покрытием из каменной наброски толщиной по дну 0,7 м, а на откосах – 0,3 м.

Результаты натурных обследований реконструируемых участков ДМК с противофильтрационным экраном из бентоматов свидетельствуют о том, что защитное покрытие из каменной наброски от уреза воды до бровки канала находится в нормальном техническом состоянии, а противофильтрационный экран после гидратации находится в работоспособном состоянии и представляет собой непроницаемое покрытие.

Авторы