Первая статья о бентоните здесь
Способность бентонита разбухать в 16 раз проетировщики принимают как факт, не вдаваясь в механизм процесса. Но мы любим конкретику, поэтому изучаем вопрос со всех сторон.
Бентонит – это гидроалюмосиликат, а проще говоря – глина. Что же это такое, глина? Это довольно сложное сочетание оксида кремния и оксида алюминия с включением молекул воды. Общая формула Al2O3∙2SiO2∙2H2O. Структура похожа на октаэдр, присутствуют полости. Частички крайне мелкие, имеют пластинчатое строение, благодаря чему могут плотно соприкасаться друг с другом. Строение дает глине свойства, такие как водонепроницаемость (принцип глиняного замка) и пластичность (изделия из керамики).
Бентонит, монтмориллонит, не совсем обычная глина. В его составе присутствуют также натрий, кальций и магний. Чтобы получить конечный продукт, обладающий нужными свойствами, бентонит подвергают активации. Для обработки этого вида глины используют карбонаты кальция или натрия, последний предпочтительнее. Именно обработка содой дает эффект увеличения объема.
Зачем это делают? Молекула воды Н2О полярная, на атоме кислорода сконцентрирован отрицательный заряд. Октаэдр монтмориллонита образован атомами алюминия, кремния и кислорода, также заряжен отрицательно. Следовательно, два отрицательных заряда будут отталкиваться друг от друга. Бентонит воду не пропустит (оттолкнет), и внутрь себя не даст проникнуть, эффект набухания будет минимальный. Катионы натрия компенсируют отрицательный заряд алюмосиликата. Благодаря этому возможно включение молекул воды в полость октаэдра и увеличение в объеме до 16 раз.
Содержание воды будет зависеть от давления водяного пара. При отсутствии влаги из полостей уходят молекулы воды, структура остается неизменной. То есть процесс поглощения-выделения воды обратимый.
Активированный бентонит поглощает воду благодаря своей структуре. Увеличение в объеме гранул происходит за счет включения воды в полости. Однако для создания гидроизодяционного экрана необходимы условия для плотного соединения частиц. Нужно ограничить пространство и создать давление внутри самого мата. При укладке мата используют обязательный балласт. В качестве него подойдут: песок, щебень, минеральные грунты. Если на объекте отсутствуют грунты, соответствующие требованиям проекта, на полотнища предварительно укладывается геотекстиль, а затем уже отсыпается защитный слой.
В случае повреждения бентомата благодаря давлению внутри материала гель заполняет пустоты.
Бентонитовые маты «ГеоБент» предпочитают на полигонах ТБО на этапе рекультивации, благодаря высокому коэффициенту трения на откосах. Еще бентоматы используют как дополнительный гидроизолянт на ответственных объектах, при высоких нагрузках или сложных гео- и гидрологических условиях.
О применении бентонита расскажем в следующей статье.
До новых встреч!