ЛИТЬЕВОЙ БЕЗНАПОРНЫЙ СПОСОБ ГЛИНИЗАЦИИ РАСТВОРАМИ ЩЕЛОЧНЫХ ГЛИН В ЦЕЛЯХ ГИДРОИЗОЛЯЦИИ ГТС

АННОТАЦИЯ

Противофильтрационные конструкции ГТС в результате длительной эксплуатации, как правило накапливают дефекты в виде образования пустот под покрытиями и старение бетона с коррозией различного типа, ремонт которых традиционными методами не всегда возможен в следствии утраты адгезионной способности, что требует разработки новых методов восстановления. Одним из методов восстановления противофильтрационных конструкций ГТС является глинизация растворами щелочных глин. В статье описаны исходные компоненты, составы и технологические принципы способов глинизации бентонитовыми эмульсиями.

ABSTRACT

As a result of long-term operation, hydraulic structures impervious structures, as a rule, detect defects in the form of voids under coatings and aging of concrete with open type corrosion, repairs are used by methods that are not always possible due to the loss of adhesive ability, which requires the development of new restoration methods. One of the methods for restoring impervious structures of HTS is claying with solutions of alkaline clays. The article discusses the initial components, compositions and technological principles for the study of clay bentonite emulsions.

Ключевые слова: противофильтрационная завеса, гидроизоляции по методу глинизации, бентонит, противофильтрационная эффективность.

Keywords: impervious curtain, clay waterproofing, bentonite, impervious efficiency

Введение

В международной практике гидротехнического строительства для уплотнения трещин и заполнения пустот, с целью устранения фильтрационных потерь давно и успешно практикуется метод глинизации оснований, который в разных странах применяется под разными названиями и различными технологическими особенностями. При использовании методов глинизации используется как тощие суглинки, так и жирные бентонитовые глины [1].

При использовании тощих глин, применяемых в различных странах при отсутствии собственных запасов бентонитов, используются всевозможные диспергаторы в виде сернистого натрия, кальцинированной соды, едкого натрия, гексаметиленфосфата, нитрофосфата, жидкого стекла с использованием многоступенчатой технологий дробления и измельчения при получении порошка с крупностью частиц мельче 0,01 мм с последующей засыпкой порошка в щели. Международной практике известные методы гидроизоляций, устраиваемых по типу «Валклей ватер стонаже», «Сателанж» «Валклей дексил» и др. При этом, в Канаде, где бентонитовые глины с высоким содержанием монтмориллонита с высокой степенью набухаемости вводится в грунт совместно с дизельным топливам в соотношении 1:1, что и предопределят высокие затраты на смесь за счет использования топлива.

При устройстве гидроизоляций по методу глинизации, используются, как методики сухих засыпок порошковых бентонитов, так и мокрых технологий - с изготовлением жидких вододисперсных эмульсий.

Помимо сухих и мокрых способов использования бентонитов при устройстве гидроизоляции методами глинизации, в практике используются и технологии с применением штучных изделий в виде листовых материалов, как, например, в Канаде по типу «Валклей», представляющих собой гофрированную многослойную ткань, между слоями которого размешивается бентонитовый порошок. В Болгарии такие штучные изделия выпускались в виде «бентоматов», представляющих собой матрасы из текстильных материалов, заполненные бентонитовыми порошками.

Методология

Учитывая вышеизложенное, а так же проведенный анализ существующих методов укрепление грунтов и создания эффективных противофильтрационных завес в мировой практике строительства и эксплуатации транспортирующих и накопительных систем мелиоративного назначении, можно сделать заключение, что при всей привлекательности вариантов, они не в полной мере обеспечивают решение поставленных задач по эксплуатационно-техническим характеристикам [4].

Так, наиболее приемлемым вариантов из всего объема рассмотренных технический решений по признакам экологической целесообразности, являются приемы глинизации, но только осуществляемый литьевым способом. Поверхностная глинизация осуществляется путем заливки в щели бентонитовых водных эмульсий с различными уплотняющими добавками, способных обеспечить кольматацию пор, трещин, пустот и различных кротовин.

Выбор литьевого безнапорного способа глинизации объясняется тем, что в зонах дефектных участков противофильтрационных одежд из сборного бетона, применение способов нагнетательного инъектирования не всегда возможно, по причинам технической и экологической целесообразности. Выполнение работ наливным методом предусматривает введение смесей на грунтовые основания под элементами покрытий через проломы, пробоины, щели швов, где требуется высокая подвижность и проницаемость смеси. По мнению авторов, решение проблемы разработки композиционных тампонажных смесей на основе местных материалов является своевременной и актуальной.

Учитывая все вышеизложенное, можно сделать заключение о том, что успешное решение поставленной задачи, определяемое множеством различных фактов, и ставит нижеследующие основные вопросы:

1. выбор типов и разновидностей бентонитовых глин;
2. подбор составов и изучение зависимостей вязкостных характеристик на проникающую способность растворов;
3. выбор типа уплотняющих и пластифицирующих добавок и их влияние на технологические и эксплуатационно-технические свойства;
4. определение зависимостей эффективности глинизации от концентрации сырого веществе в растворах;
5. определение технологических приемов изготовление растворов и создания противофильтрационных завес методом естественной заливки.

Для решения поставленных вопросов и задачи в целом, по созданию эффективных составов вододисперсных литых композиций для глинизации дефектных зон гидротехнических систем, с целью повешения противофильтрационной эффективности, авторами предусматривается использование нижеследующих основных материалов:

1. растворы щелочных глин из Навобухарского карьера Навоинской области с водотвердым отношением от 1:1 до 10:1 с глинами, отвечающими требованиями ГОСТ 25795-83 и содержащими в своем составе SiO₂-57,91 %, TiO₂-0,35% AL O₃-13,69, FeO₃-5,10%, MgO-18,4%, CaO-0,48%, N₂O-1,53%, K₂O₅ -1.75, P₂O₅-0,43% SO₃-.0,75.
2. для обеспечение устойчивости растворов против расслоения, улучшения технологических свойств и повышения проницаемости составов, предполагается использование добавок - порошков в виде полиметиленнафталинсульфонатов натрия, разработки Канадско-Китайских фирм под торговом названием «Мегапласт»;
3. в качестве уплотняющих добавок предполагается использование водорастворимого силикаты натрия ГОСТ 13079-81, изготовляемого из стекловидного аморфного сплава, характеризуемым модулем-мольным отношением окиси кремния к окиси натрия в пределах 2.6 - 3.0 гр. Химический состав исходного материала SiO₂-72., Na₂O-26.1., AL₂O₃-1.5, Fe₂O₃-0.07., материал недефицитен;
4. натрия гидрооксида, ГОСТ 11078-78, применятся для увеличения степени набухаемости используемых глин в растворах и обеспечения эффективности глинизации при меньших затратах материалов. NaOH используется с температурой плавление 322 ⁰С, температурой кипения 1385 ⁰С и растворимостью в воде не менее 53 % при 25 ⁰С. Производство материала осуществляется электролизом водных растворов NaCL при взаимодействии горячего раствора Na₂CO₃ c известью.
5. в качестве возможной модифицирующей добавки в случае экономической целесообразности будет рассматриваться вариант использования щелочного материала, выпускаемого предприятием Навоиазот по ТУ 6.1-00203849-1995;

Результаты

При выполнении работ по разработки эмульсионной композиции учитывалось то, что главным показателем эффективности смеси должна являться вязкость и подвижность раствора с желательной её величиной в пределах 11-12 сек. по ВЗ - 4 [2]. В таблице 4 представлена противофильтрационная эффективность глинистых экранов на основе растворов глинопорошков различных марок для устранения потерь из транспортирующих и накопительных систем, выполняемых путем подливки эмульсионных паст под дефектные зоны покрытий или грунтовые основание ГТС.

Таблица 1.

Противофильтрационная эффективность глинистых экранов

При производстве работ с использованием методик глинизации оснований, вне зависимости от применямого состава, технологические принципы должны, в целом содержать нижеследующие основные операции:

1. дефектация элементов бетонных покрытий с определением дефектных зон, объема необходимых материалов;
2. проведение подготовительных работ с уплотнением стыковых сопряжений деталей;
3. отвешивание бентонита из расчета на 1 м², с точностью дозирования 0,1 кг и введения его в смеситель;
4. отвешивание пластифицирующего компонента, в данном случае JK – 08 c точностью дозирования 1 гр. и введение его в дозировочный бак, отдельно от бентонита;
5. отвешивание воды с точностью до 10 гр. и введения её в дозировочный бак с пластифицирующей добавкой;
6. тщательное перемешивание воды с добавкой в течение необходимо времени до полного растворения пластификатора;
7. введение в смеситель воды с добавкой и дробными частями бентонита с непрерывным перемешиванием в течения 5 – 10 мин;
8. введение в смесь аэрантов, в случае их использования и ускорителей при непрерывном перемешивании;
9. выдача готового материала с перегрузкой смеси в малоемкие приборы с подноской их к дефектной зоне и заливкой раствора через систему бойков и воронок в швы покрытия.

Заполнение пустот, имеющих сплошную конфигурацию, кусковыми бентонитами или порошками представляет собой сложную задачу, решение которой возможно при использовании водных эмульсий материала, заливаемых через щели и пробоины с применением шлангов – безнапорным способом.

Выводы

Исследования показали, что такие вододисперсные системы с соотношением твердое вещество – вода, т.е. бентонит – вода, 1:2 и 1:10, имеющие исходную вязкость в пределах 10 - 14 по ВЗ-4 и, поэтому проницающие в любые полости, через 6-8 часов приобретают высоковязкие свойства, блокирующие кротовины [3].

Помимо уплотнения трещин и заполнения пустот, разрабатываемые бентонитовые эмульсии и пасты, могут найти широкое применение при гидроизоляции временных открытых грунтовых арыков, транспортирующих поливную воду для подачи в грядки хлопковых полей. Не секрет, что подача воды, осуществляемая по существующим технологиям, приводит к значительным потерям водных ресурсов при неравномерности подачи в отдаленные по трассе грядки, что заставляет зачастую использовать полиэтиленовые переносные водоводы. Предлагаемая технология с гидроизоляцией открытых грунтовых арыков бентонитовыми эмульсиями не только исключат потери воды, но и способствует повышению урожайности хлопка за счет микроэлементов, содержащихся в бентонитах.

Список литературы:

1. Фазилова З.Т., Лем Р.А Разработка составов вяжущего для закрепления откосов каналов в несвязных грунтах. Вопросы применения полимерных материалов в мелиорации земель. Сборник трудов. Елгава. 1988 г.
2. Зуев О.В., Петров А.А., Байкова Р.Ф. «Разработка и исследование эмульсионных бентонитовых паст для создания водонепроницаемой завесы и заполнения пустот под бетонным покрытием». Отчет НИР 2016 г.
3. О.В.Зуев, В.М. Шипилов, А.А. Петров. Повышение противофильтрационной надежности и экологической безопасности гидротехнических сооружений Узбекистана. Журнал  «Экологический вестник» № 11, 2007 г. С-23.
4. Петров А.А., Газарян А.С. Транспортирующие ирригационные системы и проблемы их герметичности. Журнал Узбекистони кишлок ва сув хужалиги, № 3 2022 г. стр.38-39.