Бентонит и его применение в строительстве
Заявки на поставку бентонита отправляйте на SALES@OBORUDKA.RU
Бентонит это природный глинистый минерал
Бентонит получил свое название по наименованию одного из месторождений в США, Бентона. Бентонит (бентонитовая глина) – это природный глинистый минерал. В нем содержится 70% и более особого минерала монтмориллонита. Монтмориллонит – один из высокодисперсных слоистых алюмосиликатов. Чем больше в смеси монтмориллонита, тем выше ее гидрофильность, главное свойство этого сорта глины. Бентонит разбухает при попадании в него воды, гидратации. Также этот материал нетоксичен и обладает хорошей химической стойкостью, поэтому его часто применяют во многих сферах промышленности (в том числе – в пищевой) и при строительстве.
Так, в пищевой промышленности смесь считается добавкой E558, которую используют для предотвращения слеживания. Этот материал используют даже в виноделии. Основное его назначение при изготовлении вин – ускорение процесса осветления сусла и других виноматериалов, а также стабилизация и предохранение вин от белковых помутнений.
Применение бентонита в промышленности
Бентонит является биологически активным веществом, с чем связано его использование в сельском хозяйстве и животноводстве. Добавление минерала в корм животных и в удобрения для растений благотворно влияет на их производительность.
Разумеется, в наибольших масштабах бентонит применяется в строительстве, например, в гидростроительстве и в бестраншейном строительстве, при бурении, для формирования формовочных смесей в литейном производстве, при горных работах, строительстве горных выработок и т.п.
Бентонит незаменим в качестве основного компонента буровых растворов при бурении скважин и переходов. Такие растворы используют для удаления обломков, крошки и прочих загрязнений из забоев. Например, использование буровых растворов с бентонитом необходимо в условиях бурения в городской среде, то есть во время бурения микротоннелей для бестраншейной прокладки различных коммуникаций. Он не только снижает временные и качественные потери, но и обеспечивает цементацию грунтов. Можно сказать, что глина позволяет укрепить стенки канала, снизить просачивание воды, улучшить скольжение трубопровода по каналу, охладить буровую головку во время бурения в слежавшихся грунтах.
Бентонит использует также при методе строительства, именуемом «стена в грунте». Его используют, когда возникает необходимость в возведении сооружений, которые находятся достаточно глубоко, ниже уровня грунтовых вод.
Другой сферой применения минерала является строительство инженерных коммуникаций в сложных с геологической точки зрения условиях, например, в местах с неустойчивыми грунтами или высоким давлением грунтовых вод. В этом случае соответствующий раствор подают в призабойные области под давлением. Эти меры служат для поддержания стабильности забоя.
В литейном производстве бентониту отводится роль связующего материала в формовочных смесях, то есть в данном случае важны именно склеивающие свойства глины. Главными компонентами формовочных смесей служат песок и глина, а сами они используются для изготовления специальных форм, которые в дальнейшем служат для отливок как из цветных, так и из черных металлов.
Отметим также, что бентонитовая глина в каждом из случаев должна обладать особыми свойствами и характеристиками. Например, при использовании этого материала при бурении важны такие качества, как выход раствора, вязкость, условная вязкость, показатель фильтрации и т.п. В литейном производстве в то же время обращают внимание на другие свойства материала: предел прочности при сжатии влажного вещества, предел прочности при разрыве, коллоидальность и термическую устойчивость.
Бентонит в гражданском строительстве
Способность бентонитовой глины при взаимодействии с водой образовывать вязкие суспензии и водонепрницаемую корку широко используется в современных технологиях строительства.
Благодаря этим качествам бентониты эффективно используют для создания гидроизоляционных завес, а также в качестве гидроизоляционного материала в таких строительных изделиях, как «бентоматы» и «бентошнуры».
Бентомат (Bentomat) – это широко известный материал, который используется в процессе гидроизоляции помещений, зданий и сооружений различных типов. Бентоматы относятся к разряду геосинтетических бентонитовых материалов, которые уже более сорока лет используются в разных странах при строительстве. Этот материал создает противофильтрационный экран для защиты в процессе строительства водоёмов, полигонов бытовых и промышленных отходов, хранилищ нефти и ГСМ, шламовых амбаров и других важнейших объектов.
Бентомат – это не что иное, как заполненный гранулами натриевого бентонита каркас из полипропиленовых волокон, скрепленных иглопробивным или иглопрошивным спсобом. Соединение бентомата вполне надежно: для сравнения один его слой приравнивается к глиняному слою, толщина которого составляет до 1 метра. При этом материал способен выдерживать гидростатическое давление до 7 атмосфер.
Основное полезное свойство, которое послужило толчком к использованию материала в защитных целях при строительстве, является тот факт, что при полной гидратации материал разбухает и может увеличиться в объёме в 14-16 раз. Таким образом, если пространство бентонита натрия ограничено для разбухания, материал переходит в напряжённое состояние, которое характеризуется очень низким уровнем проницаемости воды. Способность быстро самовосстанавливаться, бесспорно, можно считать ещё одним полезным свойством материала. Он ликвидирует самые незначительные свои механические повреждения, возникшие, например, от воздействия корневой системы растений. После гидратации экран остается сплошным, может выдержать неограниченное количество циклов «замораживание-оттаивание», а также «гидратация-дегидратация». Ещё одно преимущество использования бентомата заключается в том, что укладывать материал можно практически при любых погодных условиях и в любое время года.
Бентонитовый шнур – это бентонитовая глина, состоящая из упакованных плотно заряженных пластинок микроскопических размеров. Положительные и отрицательные заряды находятся внутри пластинок и снаружи между пластинками. К уникальной структуре глины с противоположными зарядами, к её положительным и отрицательным зарядам притягиваются молекулы воды. Вклиниваясь между пластинок, они разделяют и расширяют их. В результате бентонит гидратированный образует уплотнение, что предотвращает просачивание воды. При увеличении гидростатического давления пластинки сжимаются, а уплотнение увеличивается.
Бентонитовый шнур применяют для прекращения просачивания воды сквозь неподвижные технологические швы: горизонтальные либо вертикальные. Также находит применение вокруг углублений в бетоне и через нерегулярные поверхности. Используют для замены уплотнений традиционных технологических швов. Для компенсационных швов в качестве герметика не применяют.
Так как бентонит обладает пластифицирующими и проникающими свойствами, то он используется в инъекционных и цементационных растворах для заделки трещин и заполнения пустот. Поэтому он активно применяется при устройстве гидроизоляционных экранов, строительства фундаментов, технологии «стены в грунте», обсадных труб, строительстве ГЭС, строительстве плотин и каналов, искусственных водоёмов, подземной части жилых зданий, промышленных сооружений, и туннелировании.
Сравнение различных марок бентонита, используемого при выполнении работ методом ГНБ
Качество бурового раствора, подаваемого в скважину при выполнении бурения, в основном зависит от качества применяемого бентонита. Низкое качество бурового раствора приводит к повышенным нагрузкам на узлы и агрегаты буровой машины, при этом возрастает риск поломки дорогостоящих узлов буровой машины: гидравлической системы, насосов, двигателя.
Несоблюдение технологии бурения и использование некачественного бентонита и полимеров приводит к необратимым последствиям:
ускоренному износу деталей насосов высокого давления буровых машин, двигателей, оборудования и инструмента при увеличении рабочих нагрузок при бурении;
обжиму трубы или бурового инструмента при потере циркуляции раствора в скважине;
обрыву трубы или поломке бурового инструмента вследствие критических нагрузок;
выбросу бурового раствора на поверхность из буровой скважины (т.н. «грифоны»).
Избежать этих последствий можно, выбрав бетонит соответствующего качества и цены. За 8 лет прокладки коммуникаций методом ГНБ, мы протестировали 5 марок бентонита от различных производителей и хотим поделиться своим опытом в решении этой проблемы.
Бентонит — это разновидность глины, более чем на 70% состоящий из минерала монтмориллонита. Монтмориллонит это минерал класса алюмосиликатов, имеющий уникально малый размер частиц, примерно в 10 раз меньший, чем частицы других глин. Такой размер частиц монтмориллонита позволяет ему эффективно взаимодействовать с молекулами воды, создавая эффективный буровой раствор.
Общими требованиями к бентонитам, применяемым в ГНБ являются:
— содержание песка не более 1%;
— время полного «распускания» в воде не более 20 мин;
— выход бурового раствора не менее 30 куб.м. с одной тонны бентонита.
Бентонит «Бентокон Супер БК» от производителя ООО «Группа компаний Бентопром», г. Москва
«Бентокон Супер БК» произведен из бентонитовой глины месторождений Казахстана и Греции, содержание монтмориллонита, по заявлению производителя, не менее 80%.
Данный тип бентонита использовался в течение трех лет (2008-2010 г.) на буровой установке, производства Южной Кореи. В марте 2011 года буровая установка была отправлена на ремонт в ООО «Подзембурстрой», являющийся поставщиком данной техники. Одним из результатов проверки узлов и деталей установки стал повышенный износ деталей бентонитовых насосов высокого давления (НВД). Оба насоса подверглись капитальному ремонту, что повлекло заказ комплектующих в Южной Корее, работы по замене и затраты более 30 000 рублей (около 1000 долларов США по тому курсу). Службой технической поддержки ООО «Подзембурстрой» было рекомендовано использование более высококачественных марок бентонита для уменьшения степени износа НВД буровой установки.
относительно низкая цена.
наличие абразивных частиц в растворе бентонитового порошка вызывает повышенный износ НВД буровой установки;
процентное соотношение монтмориллонита (менее 80%) вызывает повышенный расход для получения бурового раствора требуемой вязкости;
низкая «распускаемость» бентонита при температуре воды ниже 10 градусов Цельсия не позволяет готовить качественный буровой раствор.
Бентонит «Swelltonite® HQ», изготовитель Голландия, завод Best Drilling Chemicals.
Следуя полученным рекомендациям службы технической поддержки ООО «Подзембурстой», нашими специалистами был проведен анализ марок бентонит
«Swelltonite® HQ» — натриевый бентонит с содержанием монтмориллонита 90%, произведен из бентонитовой глины месторождений США (штат Вайоминг).а на рынке услуг и выбрана марка бентонита «Swelltonite® HQ», изготовитель Голландия, завод Best Drilling Chemicals. Применялся нами в 2012 году.
- наличие абразивных частиц в бентонитовом порошке при проведении пробных испытаний не выявлено;
- заявленное процентное соотношение монтмориллонита (не менее 90%) обеспечивает требуемые параметры бурового раствора при расходе 28 ÷ 30 кг на 1 куб.м. воды;
«распускаемость» бентонита при температуре воды ниже 10 градусов Цельсия снижается.
неприемлемые условия поставки и оплаты услуг поставщика ООО «Компания МастерСпецСтрой», г. Казань: минимальная партия не менее 20 тонн, предоплата 70%.
Бентонит «BENTOLUX HORIZONT MX» от производителя компании «Баулюкс», г. Альметьевск.
«BENTOLUX HORIZONT MX» изготавливается на основе смеси глин месторождений Российской Федерации и ближнего зарубежья. Использовался нами в 2013 году.
- «BENTOLUX HORIZONT MX»
относительно низкая цена.
выявлено небольшое количество абразивных частиц в осадке раствора бентонитового порошка при проведении пробных испытаний для разных партий поставки;
заявленное процентное соотношение монтмориллонита (не менее 80%) обеспечивает требуемые параметры бурового раствора при расходе от 25 до 30 кг на 1 куб.м. воды;
«распускаемость» бентонита при температуре воды ниже 10 градусов Цельсия снижается.
В 2014 году ООО ИСК «ЭлектИС» приобрел две новых установки ГНБ UNIVERSAL UNI 60×70 HDD американского производства.
По рекомендации специалистов группы компаний «ЮНИРУС» и поставщика новой буровой техники ООО «СпецСтройРесурс» был принят к использованию бентонит производства США «MAX BORE HDD», поставщик ООО «Компонент-Сервис», г. Уфа.
Бетонит «MAX BORE HDD», поставщик ООО «Компонент-Сервис», г. Уфа.
изготавливается в США из глин Вайомингского месторождения и специальных добавок. Мы тестировали его в 2014 году.
наличие абразивных частиц в осадке бурового раствора при проведении пробных испытаний не выявлено;
заявленное процентное соотношение монтмориллонита (не менее 90%) обеспечивает требуемые параметры бурового раствора при расходе 25 ÷ 28 кг на 1 куб.м. воды;
«распускаемость» бентонита снижается при температуре воды ниже 5 градусов Цельсия;
условия поставки и оплаты услуг поставщика ООО «Компонент-Сервис» — относительно высокая цена, негибкая логистика — не соответствовали нашим потребностям.
Бетонит марок «UNI-GEL» и «UNI-BOR», поставщик группа компаний «ЮНИРУС» ООО «ВолгаСпецСтрой»
В 2014 году по рекомендации технических экспертов Международной ассоциации специалистов ГНБ (МАС ГНБ) а также поставщика материалов и компонентов ГНБ группы компаний «ЮНИРУС» ООО «ВолгаСпецСтрой» были приняты к использованию бентониты производства США марок «UNI-GEL» и «UNI-BOR». Эти бентониты мы используем по настоящее время.
наличие абразивных частиц в осадке бурового раствора при проведении пробных испытаний не выявлено;
заявленное процентное соотношение монтмориллонита (не менее 90%) обеспечивает требуемые параметры бурового раствора при расходе 25 ÷ 28 кг на 1 куб.м. воды;
«распускаемость» бентонита снижается при температуре воды ниже 5 градусов Цельсия;
условия поставки и оплаты услуг поставщика ООО «ВолгаСпецСтрой» отвечают нашим условиям.
относительно высокая цена, непосредственно «привязанная» к курсу доллара США.
Выводы: