Bentonit do uszczelnienia gruntu

Bentonit do uszczelnienia gruntu to naturalny minerał ilasty, który dzięki swoim unikalnym właściwościom jest szeroko stosowany w inżynierii środowiska, budownictwie i geotechnice. Jego zdolność do pęcznienia w kontakcie z wodą czyni go idealnym materiałem do tworzenia nieprzepuszczalnych barier, zapobiegających migracji wody i zanieczyszczeń przez grunt. Do uszczelniania gruntu najczęściej stosowany jest bentonit sodowy w postaci granulatu bentonitowego.

Właściwości bentonitu do uszczelniania gruntu

• Zdolność do pęcznienia: Bentonit może zwiększyć swoją objętość nawet kilkunastokrotnie po nasiąknięciu wodą. Tworzy wówczas żelową masę, która szczelnie wypełnia pory i szczeliny w gruncie. Przy kontakcie z wodą bentonit może zwiększyć objętość nawet 12–15-krotnie, tworząc szczelną gliniastą barierę.

• Nieprzepuszczalność dla wody: Po spęcznieniu tworzy barierę hydroizolacyjną, skutecznie blokując przepływ wody i innych cieczy. Niski współczynnik filtracji Po nawodnieniu wykazuje przepuszczalność rzędu 10⁻¹¹–10⁻¹² m/s, skutecznie hamując migrację wody i gazów

• Samouszczelnianie: Pęczniejące cząstki bentonitu wnikają w mikropęknięcia, eliminując przecieki bez konieczności naprawy mechanicznej

• Stabilność chemiczna: Jest odporny na działanie wielu chemikaliów, co sprawia, że zachowuje swoje właściwości w różnych warunkach środowiskowych. Bentonit sodowy jest neutralny lub lekko alkaliczny, co gwarantuje odporność na większość jonów obecnych w wodach gruntowych; przy agresywnych jonach (np. siarczanach) konieczna jest modyfikacja mieszanki.

• Ekologiczność: Jest materiałem naturalnym, nietoksycznym i przyjaznym dla środowiska.

Formy i produkty

• Geosyntetyczne maty bentonitowe (GCL) Wybrane nazwy handlowe: Voltex, Bentomat, Gardenmat. Składają się z warstwy granulatu bentonitowego umieszczonego między dwiema geowłókninami lub geotkaninami, dzięki czemu są łatwe w montażu i samo-uszczelniające.

• Bentonit granulowany i proszkowy Wykorzystywany do przygotowania zapraw bentonitowych lub jako dodatek do betonów modyfikowanych (tzw. bentonit cementowy), stosowany w iniekcjach lub w mieszankach ścian szczelinowych.

• Bentonitowe szlamy i zawiesiny Zawiesina bentonitowa wykorzystywana w budowie ścian szczelinowych i mikropali drenażowych, tworzy trwale uszczelniający szlam podczas wykonania wykopu lub furtki iniekcyjnej.

Zastosowania bentonitu do uszczelniania

• Izolacja fundamentów i płyt dennych budynków poniżej poziomu terenu: zabezpiecza przed wilgocią kapilarną i ciśnieniem hydrostaticznym gruntu.

• Uszczelnianie ścian szczelinowych i grodzic w konstrukcjach podziemnych: tuneli, parkingów, przejść podziemnych, kanałów technologicznych.

• Lining zbiorników wodnych, stawów i basenów: eliminacja wycieków nawet przy długotrwałym kontakcie z wodą stojącą.

• Bariery przeciwwodnej w składowiskach odpadów, wałach przeciwpowodziowych i wykopach ochronnych: ograniczenie migracji zanieczyszczeń i wód gruntowych

Uszczelnienie gruntu bentonitem

Zastosowania bentonitu w uszczelnianiu gruntu

1. Budowa składowisk odpadów:

   • Bariera izolacyjna: Bentonit stosowany jest jako uszczelnienie dna i ścian bocznych składowisk, zapobiegając przenikaniu substancji szkodliwych do wód gruntowych.

   • Warstwy mineralne: Wykorzystuje się go w formie mat bentonitowych lub mieszany z gruntem w celu stworzenia warstwy o niskiej przepuszczalności.

2. Uszczelnianie zbiorników wodnych i kanałów:

   • Niecki stawów i oczek wodnych: Zapobiega wyciekom wody, utrzymując stały poziom w zbiorniku, uszczelnienie niecki stawu

   • Kanały irygacyjne: Chroni przed stratami wody spowodowanymi infiltracją w głąb gruntu.

3. Hydroizolacja fundamentów i konstrukcji podziemnych:

   • Ochrona przed wodami gruntowymi: Bentonit tworzy barierę wokół fundamentów, chroniąc je przed wilgocią i naciskiem hydrostatycznym.

   • Ściany szczelinowe: Wzmacnia i uszczelnia konstrukcje w wykopach głębokich.

4. Iniekcje bentonitowe:

   • Stabilizacja gruntu: Wprowadzanie zawiesiny bentonitowej pod ciśnieniem w celu uszczelnienia pęknięć i pustek w gruncie.

   • Zapobieganie osuwiskom: Wzmacnia słabe warstwy gruntu, zwiększając ich nośność.

5. Budowa barier przeciwfiltracyjnych:

   • Ochrona przed migracją zanieczyszczeń: Stosowany wzdłuż wałów przeciwpowodziowych, zapór i innych obiektów hydrotechnicznych.

     

Formy stosowania bentonitu:

• Sypki bentonit:

  • Mieszanie z gruntem: Dodawany bezpośrednio do gruntu w celu poprawy jego właściwości uszczelniających.

  • Posypywanie: Rozsypywany na powierzchni przed nałożeniem kolejnych warstw materiału.

• Maty bentonitowe (GCL – Geosynthetic Clay Liner):

  • Struktura: Składają się z warstwy bentonitu umieszczonej między dwoma warstwami geowłókniny lub geotkaniny.

  • Zastosowanie: Łatwe w instalacji, zapewniają równomierne uszczelnienie na dużych powierzchniach.

• Zawiesiny bentonitowe:

  • Iniekcje: Wprowadzane do gruntu pod ciśnieniem w celu wypełnienia pustek.

  • Zastosowanie w wierceniach: Stabilizacja ścian otworów wiertniczych.

Zalety stosowania bentonitu

• Efektywność: Skutecznie zapobiega przepływowi wody i migracji zanieczyszczeń.

• Trwałość: Zachowuje swoje właściwości przez długi czas bez degradacji.

• Łatwość aplikacji: Nietrudny w użyciu, nie wymaga specjalistycznego sprzętu przy standardowych zastosowaniach.

• Ekonomia: Często bardziej opłacalny niż syntetyczne membrany czy inne metody uszczelniania.

Proces aplikacji bentonitu:

1. Przygotowanie podłoża:

   • Usunięcie zanieczyszczeń: Powierzchnia powinna być wolna od kamieni, korzeni i innych materiałów, które mogłyby uszkodzić warstwę uszczelniającą.

   • Wyrównanie terenu: Zapewnia równomierną grubość i skuteczność uszczelnienia.

2. Instalacja mat bentonitowych:

   • Układanie mat: Materiały rozwija się na przygotowanym podłożu z odpowiednimi zakładami między arkuszami (zazwyczaj 30–50 cm).

   • Zabezpieczenie krawędzi: Zakładki i połączenia uszczelnia się, aby zapobiec migracji wody.

3. Pokrycie warstwą ochronną:

   • Warstwa gruntu lub innego materiału: Zapobiega uszkodzeniom mechanicznym i erozji warstwy bentonitowej.

   • Zagęszczenie: Ubitka zwiększa skuteczność uszczelnienia.

Porównanie form bentonitu do uszczelniania
 

Wskazówki praktyczne

• Magazynować maty bentonitowe w suchym miejscu, pionowo, aby zachować parametry pęcznienia.

• Przed instalacją zweryfikować skład chemiczny wód gruntowych; przy dużym stężeniu agresywnych jonów rozważyć bentonit modyfikowany.

• Utrzymywać ciągłość warstwy uszczelniającej poprzez staranne wykonanie zakładów i docisk materiału ochronnego.

• Kontrolować wilgotność i stan hydratacji w pierwszych dniach po montażu, zwłaszcza w suchym klimacie.

Bentonit wiertniczy to specjalistyczny rodzaj bentonitu, czyli naturalnej gliny ilastej składającej się głównie z minerału z grupy smektytów, głównie montmorylonitu. Jest szeroko stosowany w przemyśle wiertniczym ze względu na swoje wyjątkowe właściwości fizykochemiczne, które czynią go niezastąpionym składnikiem płuczek wiertniczych używanych w wierceniach geotechnicznych, hydrogeologicznych oraz w przemyśle naftowym i gazowniczym. Bentonit wiertniczy jest powszechnie używany do przygotowania płuczki w branży wiertniczej, do przygotowania płuczki wiertniczej.