Противофильтрационные экраны на основе глин для различных геотехнологий

рис. Устройство матов BENTOMAT 1. Гранулынатриевого бентонита; 2. Нетканое полипропиленовое волокно; 3. Тканое поли пропиленовое полотно; 4. �глопробивные волокна. Существуют различные пути решения этой проблемы — сортировка и частичная переработка отходов, сжи-гание, а также захоронение неперерабатываемой части отходов в специально отведенных местах с обустройством противофильтрационных экранов, которые предотвращают проник-новение загрязнений в почву и грунтовые во-ды. Важнейшим элемен-том в этих конструкциях является материал, при-дающий экрану гидроизоляционные свойства. Природные глины, благодаря низкой водопроницаемости, нетоксичности и широкому распространению, издавна применялись для сооружения экранов. В последнее время появились синтетические материалы — геомембраны (пленки ПВХ, ПЭ и др.), которые, как правило, использу-ются в качестве дополнительной меры защиты. Простейший экран, который был широко распространен и иногда используется в России и в настоящее время, — это слой уплотненной глины толщиной 0,6—1,0 м. Наряду с относительной дешевизной использование для противофильтрационных экранов слоя глины имеет ряд недостатков и ограничений: • в зависимости от удаленности глиняного карьера от места строительства стоимость глиняного экрана может значительно возрастать; • неоднородность состава глин, наличие включений, линз песка, необходимость тщательного уплотнения для обеспечения сплошности экрана — все это бывает трудно выполнимо в различных климатических зонах и погодных условиях, что может привести к увеличению фильтрации экрана по сравнению с расчетной. Более технологичным является использование смесей из грунта и глины, в которых компоненты механически перемешивают. Затем эта смесь укладывается, покрывается слоем грунта и тщательно уплотняется. Этот способ имеет ограниченное применение прежде всего из-за сложности обеспечения однородности и равномерности укладки слоя смеси, что также приводит к неоднородности противофильтрационных свойств экрана. В последнее время при сооружении геотехнологических объектов стали использовать высококачественные сорта глин — бентониты. Основным минералом, определяющим высокие адсорбционные, вяжущие и коллоидные свойства бентонитов, является монтмориллонит. Структура монтмориллонита, характеризуемая пластинчатым стро-ением частиц, отличается от других типов глин большим расстоянием между пластинами. В процессе гидратации силы взаимных связей уменьшаются настолько, что пакет пластинок распадается на отдельные частицы, происходит сильное увеличение общего объема глины до 14—16 раз. Когда этот процесс происходит в замкнутом пространстве, возникает напряженное состояние в структуре образующегося геля, за счет чего водопроницаемость материала значительно снижается. Для лучших сортов натриевых бентонитов коэффициент фильтрации составляет 1х10-11 м/сек. Бентонитовые геосинтетические материалы — это следующий, принципиально новый шаг, открывший широкую перспективу применения бентонитовых материалов для противофильтрационных экранов. Существуют различные виды таких материалов, отличающиеся как конструкцией каркасов, так и сортами используемых бентонитов — натуральных натриевых, кальциевых и модифицированных. Ведущим разработчиком и производителем бентонитовых материалов (в том числе геосинтетических) является фирма «CETCO». Эта компания производит геосинтетические бентонитовые маты различных модификаций, предназначенные для экранирования полигонов бытовых и промышленных отходов, шламовых амбаров и промышленных отстойников, искусственных водоемов, для вторичной защиты резервуаров, хранилищ нефти и ГСМ, в дорожном строительстве, при рекультивации полигонов различных отходов и др. Базовая конструкция геосинтетического бентонитового материала BENTOMAT производства фирмы «CETCO» (рис.) представляет собой каркас из полипропиленовых волокон, который заполнен гранулами натриевого бентонита. Одна сторона каркаса — нетканое полотно, а другая — полипропиленовая ткань. Полотна соединены между собой поперечными волокнами иглопробивным способом, что обеспечивает прочность и эластичность конструкции, а также равномерное распределение гранул внутри каркаса и их фиксацию. При проникновении влаги происходит гидратация бентонита и образование плотного геля с низкой водопроницаемостью. Материал укладывают нетканой стороной к грунту (защищаемой поверхности), так как через нетканый полипропилен практически исключается возможность проникновения частиц геля натриевого бентонита и, следовательно, исключается возможность вымывания бентонита в грунт. Тканый полипропилен частично проницаем для бентонитового геля, за счет этого обеспечивается спаивание швов в местах нахлеста материала и образование сплошного экрана в целом. Одно из существенных преимуществ материала BENTOMAT перед синтетическими геомембранами — высокая технологичность укладки. BENTOMAT укладывается на предварительно подготовленную, уплотненную поверхность грунта. Полотна укладываются внахлест, а между кромками засыпают гранулы бентонита. Уложенное покрытие засыпают защитным слоем из мелкозернистого грунта. При монтаже экрана из материала BENTOMAT, в отличие от геомембран, не нужно сваривать швы. Соответственно не нужно специального оборудования для сварки и контроля качества шва, что обеспечивает низкие трудозатраты и высокую скорость укладки экрана. Укладка одного рулона BENTOMAT площадью 200 кв. м на подготовленную поверхность, включая процесс просыпки швов бентонитовым порошком, осуществляется за 15—20 мин. Кроме того, укладку материала можно производить всесезонно, практически в любых погодных условиях. BENTOMAT является самозалечивающимся материалом. В случае небольших механических повреждений, возникающих в процессе монтажа или при эксплуатации, бентонит увеличивается в объеме и затягивает поврежденное место. Таким образом обеспечивается целостность экрана и его противофильтрационных свойств. В этом еще одно преимущество BENTO-MAT перед мембранными пленочными материалами. Несмотря на высокие гидроизоляционные характеристики полимерных мембран, в процессе их монтажа в условиях полигона и последующей эксплуатации неизбежно возникают механические повреждения, которые приводят к значительному увеличению интегрального показателя фильтрации через экран. Важным свойством материалов, особенно при строительстве полигонов для хранения отходов, шламовых амбаров, хранилищ нефти, отстойников, является стойкость материала к различным химическим загрязнениям. Материал BENTOMAT устойчив в широком интервале рН, в гидратированном состоянии стоек к неполярным жидкостям — нефти, маслам, бензинам. Экологически чист. Фирма «СЕТСО» выпускает широкий ассортимент бентонитовых материалов типа BENTOMAT, позволяющий выбрать наиболее подходящий материал для конкретного объекта с учетом гидрогеологических условий и состава фильтрата. Это BENTOMAT SS100, имеющий в своем составе природный натриевый бентонит, а также BEN-TOMAT AS100 и RUS100 с активированным бентонитом натрия, применяемые для полигонов ТБО, шламовых амбаров, для вторичной защиты резервуаров с ГСМ и нефтехранилищ. BENTOMAT AS50 и RUS50 с пониженным содержанием бентонита натрия используются для дорожного строительства, для верхнего изолирующего слоя при рекультивации полигонов или для комбинированных способов строительства экрана. Для эффективной защиты от сильно концентрированных и токсичных фильтратов используется BENTOMAT CL, в конструкции которого имеется слой полиэтиленовой пленки. Такая конструкция обеспечивает двойную степень защиты. Указанные материалы используются в России с 1995 г., прошли испытания в различных научно-исследовательских центрах, на них имеются технические свидетельства Госстроя РФ, разрешающие их применение на территории России. Материалы применены в различных регионах России (Москва, Санкт-Петербург, Краснодарский край, Пермская, Курская, Ростовская области, Республика Коми и др.) на ряде объектов при строительстве полигонов для хранения отходов, для экранирования шламовых амбаров, под емкостями для хранения нефти, ГСМ и др. ООО «ПСМ-АЛЬФА» — официальный дистрибьютор фирмы-производителя в России, осуществляет поставку материалов, разрабатывает проекты производства работ по устройству противофильтрационных экранов, обучает персонал методам работы с материалами. Региональные представители: г. Санкт-Петербург (812) 113-5714, 113-5209 г. Тольятти (8482) 40-72-78, 40-75-97 г. Нижний Новгород (8312) 65-61-94, 65-88-71 г. Ростов-на-Дону (8632) 51-79-44, 65-02-96 г. Пермь (3422) 19-51-87, 19-51-88 г. Хабаровск (4212) 31-34-47 г. Новокузнецк (3843) 42-31-88 г. Сочи (8622) 69-36-50, 94-20-87 г. Минск (37517) 237-1645 ООО «ПСМ-АЛЬФА» 125319 Россия, Москва, Б. Коптевский пр., 6 Тел.: (095) 151-7413, 151-8992 Факс (095) 152-4566 E-mail: servise.psm@mtu-net.ru Публикация и использование материалов данной статьи допускается только при согласовании с ООО «ПСМ-АЛЬФА»