Использование глин для гидроизоляции

Бентониты вайомингского типа, состоящие из монтмориллонита, несущего натрий в качестве обменного катиона, широко используются для предотвращения просачивания воды через земляные сооружения или просачивания воды через трещины в бетонных сооружениях.

Такие бентониты, например, используются для ликвидации фильтрации воды из водоемов и ирригационных каналов. Кроме того, они применяются для защиты от воды внешних оснований стен жилых домов.

По Уиверу, существует два метода, с помощью которых бентониты используются для целей гидроизоляции. В виде жидкого раствора бентонитовая суспензия под давлением накачивается в пористые слои, в трещины, расселины или вдоль основания фундамента зданий. Бентониты для целей гидроизоляции применяются также методом «пластыря», при котором бентонит в виде сплошного покрова наносят на контакт гидротехнического сооружения с водой или штукатурят поверхность почвы смесью бентонита с почвой, чтобы сделать ее водонепроницаемой.

При герметизации дна водоема или озера бентонитом методом «пластыря» нет необходимости каждый раз осушать водоем, так как нанесение бентонитового пластыря может быть осуществлено другим способом — дробленый бентонит может быть внесен в поверхностные слои воды, откуда он затем осядет на дно водоема, образуя водонепроницаемый покров.

Считают, что плохо проницаемы для воды смеси, в которых одна часть бентонита приходится примерно на 5 частей почвы. Толщина защитного слоя из этой смеси должна составлять 3—4 дюйма. Для этого на 100 кв. футов требуется около 100 фунтов тонкодисперсного бентонита. Для нанесения защитного слоя методом раствора бентонит смешивается с водой до получения раствора, поддающегося перекачиванию насосом. Для гидроизоляции стен может потребоваться более густая (пастообразная или замазкоподобная) консистенция.

По данным Уивера, почвы и грунты с высоким содержанием глины не пригодны для гидроизоляции с использованием бентонита. Очень глинистые почвы под воздействием воды не дают плотного слоя, вода стремится просочиться вдоль контакта гидроизолирующего покрытия с породами, вымывая частицы бентонита и нарушая гидроизоляцию. Наиболее эффективную гидрогерметизацию дают тонкозернистые песчаные почвы и песчаные суглинки, на которых образуется плотный защитный бентонитовый слой.

Взаимодействие воды и бентонита очень чувствительно к изменению содержания электролита в системе. Так, в очень соленых или кислых водах проницаемость бентонита сильно увеличивается. Кроме того, монтмориллонитовые глины, не содержащие в обменном комплексе натрия, не обладают достаточно ясно выраженной проницаемостью.

Причина водоупорных свойств бентонита, видимо, связана с двумя характеристиками натрового монтмориллонита. Во-первых, такие монтмориллониты имеют тенденцию диспергироваться на чрезвычайно мелкие частицы, и пустоты почвы будут заполнены бентонитом, в результате чего образуется очень плотная почвенная масса. Во-вторых, частицы или комочки натрового монтмориллонита даже очень небольшого размера адсорбируют воду до определенного предела, образуя желатиноподобную массу. Без сильного взбалтывания эта желатиноподобная масса не поглощает больше воды, т. е. является непроницаемой для нее. Если говорить точнее, то толщина слоя воды, располагающегося между отдельными элементарными слоями в натровом монтмориллоните, определенная. При достижении этой стадии увлажнения глина имеет консистенцию геля. В общем для разрушения гелевой структуры и для того, чтобы между слоями монтмориллонита могло расположиться большее число слоев воды, такой гель необходимо сильно взболтать. Иначе говоря, натровый монтмориллонит способен всасывать воду в пространство между элементарными слоями до тех пор, пока не будет достигнута данная толщина слоя воды между каждыми элементарными слоями монтмориллонита. В этой точке гидрационная сила монтмориллонитовой поверхности (а также гидрационная сила натрия) исчерпывается. Структура адсорбированной воды такова, что чешуйки монтмориллонита удерживаются вместе. Следовательно, вода больше не может проникнуть между слоями; монтмориллонит в воде больше не набухает и не диспергируется; он становится непроницаемым для воды и удерживается в водоеме на контакте между водой и почвой. Для разрушения структуры воды, а таким образом, и связей между монтмориллонитовыми частицами настолько, чтобы монтмориллонитовые частицы могли дальше диспергироваться в воде, необходимо очень интенсивное взбалтывание.

В том случае, когда монтмориллонит в обменном комплексе несет не натрий, а другие катионы, например кальций, глина не •обладает столь совершенной способностью к диспергированию. Еще более важно, что максимальная степень гидратации поверхностей монтмориллонитовых частиц в присутствии избытка воды меньше, чем у натрового монтмориллонита, а более толстый слой воды, располагающийся между слоями монтмориллонита, образует меньше связей между слоями монтмориллонита.