Противофильтрационная завеса — это искусственная преграда, предназначенная для снижения фильтрационных свойств грунта и предотвращения распространения загрязняющих веществ в почве и грунтовых водах. Конечной целью создания такой завесы является снижение гидростатической нагрузки на заглубленные строительные конструкции и фундаменты, а также уменьшение скорости потока и количества отфильтрованной воды через ограждающие конструкции искусственных водоемов и каналов.
Применение противофильтрационной завесы особенно актуально в случаях, когда существует риск возникновения протечек объекта на большой глубине — от противофильтрационные завесы чаще всего применяются на глубинах от 5 до 40 метров, а также в условиях глубокого заложения конструкций - вплоть до 60 метров и более..
В этой статье мы рассмотрим технологии устройства противофильтрационных завес и материалы, подходящие для решения данных задач на примере продукции «Bentolux» от производителя бентонитовых глинопорошков ООО «Баулюкс».
Технологии устройства противофильтрационных завес
Существует несколько основных технологий создания противофильтрационных завес, и в каждой из них бентонит играет важную роль.
«Стена в грунте»
Это способ устройства противофильтрационной завесы, при котором тело завесы формируется в рабочей траншее. Разработка траншеи производится под защитой бентонитовой суспензии для предотвращения обвала стенок. Затем суспензия замещается более плотным барьерным раствором путем закачивания материала в траншею насосами.
Бентонитовая суспензия в этой технологии выполняет несколько важных функций:
- Во-первых, она стабилизирует стенки траншеи, создавая избыточное гидростатическое давление, которое противодействует давлению грунта и грунтовых вод.
- Во-вторых, на стенках грунта образуется тонкая малопроницаемая глинистая корка, которая является гидроизоляционным слоем с коэффициентом фильтрации порядка 10⁻⁵–10⁻⁶ м/сут.
- В-третьих, суспензия удерживает частицы грунта во взвешенном состоянии и обеспечивает тиксотропные свойства — способность восстанавливать структуру после перемешивания.
Применяемый глинистый раствор должен обеспечивать устойчивость стен грунтовых выработок в период их разработки и заполнения бетоном или сборными элементами. Технология «Стена в грунте» дает более устойчивые и прогнозируемые показатели противофильтрационных характеристик, чем джет-граутинг, но требует больших затрат трудовых и экономических ресурсов. Она рекомендована для особо ответственных объектов, таких как захоронение высокотоксичных или радиоактивных отходов, и применяется во всех типах грунтов. Исключения - карстовые, плывуны и грунтов с крупными валунами или строительным мусором
Джет-граутинг («Jet-grouting»)
При применении данной технологии грунт в скважине разрушается под воздействием струи высокого давления и смешивается с цементным раствором, который нагнетается в скважину. Технологический процесс делится на два основных этапа: сначала бурится скважина буровым инструментом с монитором и соплами в нижней части, затем производится подъем буровых штанг с одновременной подачей раствора через сопла под давлением 40–50 МПа.
При обратном ходе буровой штанги происходит перемешивание местного грунта с барьерным раствором и частичный или полный вынос размытого грунта из пробуренной скважины. В результате вокруг скважины образуется новый материал, обладающий высокими противофильтрационными характеристиками, в виде сваи. В этой технологии не обязательно начинать цементаж от поверхности. Можно выбирать только определенные глубины (локальные точки), которые необходимо укрепить/уменьшить водоотдачу. Расположение таких элементов с пересечением их контуров формирует сплошную противофильтрационную завесу.
В составе раствора для jet-grouting бентонит обычно добавляется в количестве 1–3% от массы цемента. Он улучшает стабильность раствора, предотвращает его фильтрацию в проницаемые слои грунта и обеспечивает необходимое диаметрформирование колонны. Технология jet-grouting рекомендована для изоляции грунтов, при строительстве и реконструкции объектов в несвязных, неустойчивых и водонасыщенных грунтах.
Требования к бентониту для фильтрационной завесы
Для устройства качественной противофильтрационной завесы бентонит должен обладать рядом характеристик, которые напрямую влияют на эффективность и долговечность конструкции.
Важным параметром является низкий показатель фильтрации — способность бентонитовой суспензии образовывать малопроницаемую корку, которая препятствует движению воды. Чем ниже этот показатель, тем надежнее гидроизоляционный барьер. Второй важный параметр — выход раствора, то есть количество суспензии заданной вязкости, которое можно получить из одной тонны глинопорошка. Высокий выход раствора обеспечивает экономическую эффективность: чем больше раствора можно приготовить из тонны бентонита, тем меньше расход материала.
Также важны стабильная вязкость и тиксотропия суспензии. Раствор должен сохранять свои свойства в течение времени, необходимого для выполнения работ, и восстанавливать структуру после прекращения перемешивания. Суспензия должна быть устойчива к обводненным и сложным грунтам, а также технологична при приготовлении и прокачке через насосное оборудование. Буровой раствор должен быть устойчив в сильноминерализованных грунтовых водах.
Продукция Баулюкс для противофильтрационных завес
ПБМВ — бентонит для строительства скважин
ПБМВ — экологически чистый бентонит из высококачественных глин российских месторождений, модифицированный кальцинированной содой. Производится на основе высококоллоидальных глин и рекомендуется для использования в качестве структурообразователя буровых растворов.
В области применения продукта прямо указаны «строительство по технологии "Стена в грунте"» и «гидроизоляция гражданских сооружений». Это делает ПБМВ одним из наиболее прямых решений для устройства противофильтрационных завес.
Основные характеристики:
- Выход глинистого раствора с вязкостью 20 мПа·с — не менее 12 м³/т
- Массовая доля влаги — не более 10%
- Содержание свободной соды — 0,5–3 г/100 г глинопорошка
- Низкий показатель фильтрации
- Быстрое затворение и высокие структурно-механические свойства суспензии
Рекомендуемые концентрации для получения раствора: вязкостью 15 мПа·с — 45–50 кг/м³, вязкостью 20 мПа·с — 60–70 кг/м³.
ПБМГ — глина бентонитовая для скважин
ПБМГ — бентонитовый глинопорошок, для производства которого компания «Баулюкс» использует модифицированную глину высокого качества с собственных российских месторождений. Рекомендуется в качестве структурообразователя буровых растворов и как связующее при изготовлении адсорбентов.
Основные характеристики:
- Выход глинистого раствора с вязкостью 20 мПа·с — 8–10 м³/т
- Массовая доля влаги — 8–10%
- Показатель фильтрации — не более 12 см³
- Толщина корки — 2–3 мм
- Содержание свободной соды — 1,0–2,5 г/100 г глинопорошка
- Низкий показатель фильтрации и устойчивость к поливалентной агрессии
Рекомендуемые концентрации для получения раствора: вязкостью 15 мПа·с — 80–100 кг/м³, вязкостью 20 мПа·с — 100–130 кг/м³.
Сравнительная таблица продуктов
|
Продукт |
Выход раствора |
Фильтрация / корка |
Основное назначение |
|
≥ 12 м³/т при 20 мПа·с |
низкая фильтрация |
«Стена в грунте», гидроизоляция |
|
|
8–10 м³/т при 20 мПа·с |
≤ 12 см³, корка 2–3 мм |
Гидроизоляционные экраны, буровые растворы |
Какой бентонитовый материал выбрать
Для классической «стены в грунте» наиболее прямыми решениями являются ПБМВ и ПБМГ — в описании этих продуктов прямо упомянуты гидроизоляция и строительство стен в грунте. ПБМВ обеспечивает более высокий выход раствора, что делает его экономически выгодным при больших объемах работ. ПБМГ обладает более низким показателем фильтрации (не более 12 см³) и образует более толстую корку (2–3 мм), что может быть предпочтительно в сложных гидрогеологических условиях.
Для точного подбора бентонитового материала под конкретный проект необходимо учитывать тип грунта, требуемую вязкость суспензии, способ устройства завесы и гидрогеологические условия площадки. Рекомендуется обратиться в технический отдел «Баулюкс» для получения консультации.
Преимущества бентонитовых завес перед традиционными решениями
Традиционные материалы для устройства противофильтрационных завес имеют ряд ограничений, которые делают бентонитовые технологии более предпочтительными в многих случаях:
- ПВХ-шпунт обладает высокой гибкостью и низкой прочностью, конструкция ограничена по глубине (до 12 метров), а материал не имеет сорбционной емкости.
- Стальной шпунт прочнее, глубина конструкции может достигать 34 метров, однако замки служат для скрепления шпунтов между собой, но не обеспечивают гидроизоляцию, и материал также не обладает сорбционной емкостью.
- Бетон обладаетвысокой прочностью, глубина завесы может достигать 60 метров, но он подвержен повреждению при деформации грунта. Есть специальные бетонные смеси, которые обладают функциями гидроизоляции. Либо используют пластичный бетон с добавлением глины. Но проблема в том, что при деформации грунта и образований трещин он теряет свои свойства гидроизоляции
Бентонитовые завесы лишены этих недостатков. Они обеспечивают бесшовный монолитный экран, не ограничены по глубине (до 60 метров и более), обладают пластичностью — материал не сохнет и не сжимается в типовых грунтовых условиях, что исключает образование трещин. Свойство активной изоляции позволяет материалу сохранять потенциал к расширению до 13 раз. Кроме того, бентонитовые суспензии обладают сорбционной емкостью к загрязнителям грунтовых вод, включая радионуклиды и тяжелые металлы, что делает их незаменимыми при создании защитных барьеров вокруг объектов повышенной экологической опасности.
Рекомендации по приготовлению и контролю суспензии
Качество противофильтрационной завесы напрямую зависит от качества приготовленной бентонитовой суспензии. При приготовлении раствора на основе продуктов Баулюкс следует соблюдать несколько важных правил.
Перед затворением необходимо измерить pH и уровень жесткости воды. Оптимальным считается снижение уровня жесткости до 7 dH. Бентонит следует затворять водой при использовании высокоэффективных миксеров для получения максимальных структурно-реологических характеристик.
В процессе приготовления суспензии медленно вводить продукт в емкость с водой при включенном смесителе. Перемешивание следует производить в активном турбулентном режиме в течение 20 минут. Через 20 минут после перемешивания раствор готов к работе.
Контролируемые параметры суспензии включают вязкость, фильтрацию, толщину корки и стабильность. Важно не превышать рекомендуемые концентрации бентонита, так как избыток глинопорошка может привести к неоправданному удорожанию раствора без существенного улучшения его характеристик, а в некоторых случаях — к ухудшению прокачиваемости.
При использовании воды жесткостью более 350 ppm для достижения требуемых параметров может потребоваться увеличение концентрации бентонита. В таких случаях рекомендуется провести предварительные лабораторные испытания для подбора оптимальной рецептуры.
Частые вопросы по теме
Можно ли использовать ПБМВ для «стены в грунте»?
Да, ПБМВ прямо рекомендован для реализации технологии «Стена в грунте» и для гидроизоляции гражданских сооружений. Продукт обеспечивает низкий показатель фильтрации и высокие структурно-механические свойства суспензии, что критически важно для стабилизации стенок траншеи и создания гидроизоляционного барьера.
Подходит ли ПБМГ для jet-grouting?
В этой технологии бентонит используется как добавка к цементному раствору. Бентонит добавляется от 1% до 4% от общей массы цемента. ПБМГ обладает низким показателем фильтрации (не более 12 см³) и образует корку толщиной 2–3 мм, что делает его пригодным для приготовления растворов, используемых в jet-grouting. Однако для этой технологии обычно требуются растворы с определенными реологическими характеристиками, поэтому рекомендуется провести лабораторные испытания для подтверждения пригодности продукта в конкретных условиях.
Как рассчитать расход бентонита на 1 м³ суспензии?
Расход зависит от требуемой вязкости раствора и марки продукта. Для ПБМВ при вязкости 20 мПа·с рекомендуется концентрация 60–70 кг/м³, для ПБМГ — 80–100 кг/м³. Точный расход определяется по результатам лабораторных испытаний с учетом качества воды затворения.
Можно ли получить образцы для лабораторных испытаний?
Да, компания «Баулюкс» предоставляет образцы продукции для проведения лабораторных испытаний. Для получения образцов и технических паспортов необходимо обратиться в технический отдел компании.
Работаете ли вы с проектами по всей России или только в Татарстане?
«Баулюкс» поставляет бентонитовые глинопорошки по всей территории России. Продукция производится на собственных месторождениях и соответствует требованиям технических условий.
Заключение
Противофильтрационная завеса — это ответственная гидротехническая конструкция, от качества которой зависит надежность защиты фундаментов, подземных сооружений и окружающей среды. Ключевым технологическим компонентом для создании такой завесы является бентонитовая суспензия, обеспечивающая стабильность траншеи или скважины и создающая малопроницаемый гидроизоляционный барьер.
Компания «Баулюкс» предлагает продукты, которые могут быть использованы для устройства противофильтрационных завес: ПБМВ и ПБМГ для классических технологий «стена в грунте». Все продукты производятся из высококачественных глин российских и казахстанских месторождений и обладают низким показателем фильтрации, что критически важно для создания надежного противофильтрационного барьера.
Для подбора оптимального продукта под конкретный объект, получения образцов для лабораторных испытаний и технической консультации обратитесь в «Баулюкс» по телефону 8 (800) 200-86-98 или оставьте заявку на сайте. Наши специалисты помогут определить необходимую марку бентонита, рассчитать расход и разработать рецептуру суспензии с учетом гидрогеологических условий вашей площадки.