Компания “Бентонит” в 2018 году начала разработку собственной минеральной инъекционной бентонитовой смеси и двух технологий ее применения для создания вертикальных противофильтрационных завес на объектах консервации водоемов ЖРО, пунктах хранения ТРО и объектах размещения/захоронения твердых коммунальных и промышленных отходов.
На сегодняшний день компания получила патент № 2746327 на «Изоляционный бентонитовый состав для гидроизоляции и укрепления природного грунта», патент № 2767469 на «Способ получения грунто-глинистой сваи», патент № 2771680 «Способ создания траншейной глинистой завесы» и свидетельство на товарный знак БЕНТИНЖЕКТ® (BENTINJECT®).
История создания продукта БЕНТИНЖЕКТ®
В 2017 году ГК «Бентонит» приобрела Таганское месторождение, расположенное в Республике Казахстан. Бентонит данного месторождения содержит до 97% монтмориллонита и является одним из наиболее качественных в мире.
Наличие такой сырьевой базы позволило в 2018 году приступить к разработке новой линейки продукции, в том числе продукта для создания вертикальных противофильтрационных завес.
Традиционно вертикальные завесы сооружаются из армированного бетона (иногда совместно с предварительным сооружением стены из металлического шпунта), но этот материал не долговечен. При взаимодействии с окружающей средой железобетонная конструкция подвергается коррозии, что приводит к нарушению целостности, образованию трещин и, как следствие, появлению фильтрации загрязняющих веществ в окружающую среду.
Наша основная задача заключалась в разработке долговечного высокопластичного материала без использования цемента с высокими гидроизоляционными свойствами, не подверженного воздействию вибрационных и коррозионных нагрузок.
Результатом опытных лабораторных испытаний стало появление на рынке нового продукта под названием «Смесь минеральная бентонитовая инъекционная БЕНТИНЖЕКТ®».
“Применение нового продукта и сопутствующих технологий возможно для создания противофильтрационных завес на объектах захоронения радиоактивных отходов, а также на полигонах твердых коммунальных и промышленных отходов”, - отмечает один из разработчиков БЕНТИНЖЕКТ® Евгений Беленко, - “Потребности рынка в этом продукте обеспечиваются собственной сырьевой, производственной, технологической базой Компании “Бентонит”, высоко квалифицированным инженерным составом.
Новая инъекционная бентосмесь БЕНТИНЖЕКТ® Компании “Бентонит”
Разработанная Компанией “Бентонит” минеральная бентонитовая инъекционная смесь БЕНТИНЖЕКТ® – это готовая к применению смесь, которая после затворения водой образует пластичный инъекционный раствор, предназначенный для создания гидроизоляционных завес методами jet-grouting и «стена в грунте».
Основные преимущества БЕНТИНЖЕКТ®:
- высокие гидроизоляционные свойства – коэффициент фильтрации менее 5х10-11 м/с;
- эффективность в отношении сорбции радионуклидов, тяжелых металлов и углеводородов;
- активная пластичная гидроизоляция со способностью к самозалечиванию;
- неограниченное количество циклов замораживание-оттаивание при этом гибкость и эластичность слоя изоляции остается неизменной;
- экологически чистый природный материал в составе порошка для приготовления раствора.
Технологии применения БЕНТИНЖЕКТ®
По результатам проведения полевых работ были разработаны и защищены патентным правом две технологии.
Способ получения грунтоглинистой сваи методом jet-grouting
Данный способ основан на перемешивании предварительно разупрочненного грунта с нагнетаемым под высоким давлением инъекционным раствором БЕНТИНЖЕКТ®. В результате в грунтовом массиве от его поверхности до водоупорного слоя образуется грунтобентонитовая свая. При расположении свай с пересечением их контуров формируется гидроизоляционная завеса. При таком способе создания достигается 100% сплошность барьера и, как следствие, прекращается фильтрация воды, миграция радионуклидов и загрязняющих веществ в окружающую среду.
Схема создания грунтоглинистой сваи методом jet-grouting
Способ создания траншейной глинистой завесы методом «стена в грунте»
Данный способ основан на создании противофильтрационной завесы путем организации траншеи заданной протяженности и глубины заполненной раствором на основе смеси БЕНТИНЖЕКТ® с предварительным укреплением буровым раствором стенок от осыпания. В результате получается сплошная противофильтрационная завеса, не имеющая швов, а значит, полностью исключается вероятность нарушения её целостности в период эксплуатации.
Выбор технологии зависит от вида вмещающих пород и требований по несущей способности конструктивного элемента. Например, грунтоглинистую сваю можно соорудить практически в любом типе грунта за исключением скальников, глинистых и вечномерзлых грунтов. При этом несущая способность конструкции не будет значительно отличаться от окружающих грунтов. «Стена в грунте» дает сплошную непрерывную вертикальную завесу, но её сооружение проблематично в несвязанных грунтах (рыхлые обводненные пески).
Схема создания траншейной глинистой завесы методом «стена в грунте»Опытно-промышленные испытания
В ходе проведения лабораторных и опытно-промышленные испытаний было доказано, что активное поглощение грунтовой воды материалом противофильтрационной завесы происходит по кристаллическому и осмотическому механизмам за счет присутствия в составе высококоллоидального компонента. Связывание поглощенной в грунте воды за счет межмолекулярных взаимодействий приводит к значительному снижению коэффициента проницаемости конструктивного элемента. Избирательная сорбционная способность БЕНТИНЖЕКТ® в отношении радионуклидов и тяжелых металлов обеспечивает выполнение барьерной функции.
Применение БЕНТИНЖЕКТ® по технологии грунтоглинистой сваи приводит к полному заполнению пустот в грунте гелеобразной глинистой структурой. В зависимости от гидрогеологических условий требуется гибкий подход к подбору рецептуры бурового раствора для бурения пилотной скважины.
Результатом создания «стены в грунте» является повышение долговечности гидроизоляционного экрана за счет создания элементов, не подверженных воздействию вибрационных нагрузок, не имеющих «холодных» швов сопряжения.
В целом, выбор конструктивного элемента определяется уровнем «ответственности» проектируемого объекта, гидрогеологическими условиями, размером финансирования.
Разработчики БЕНТИНЖЕКТ® и компании-партнеры
Разработчиками нового продукта и способов создания конструктивных элементов стали сотрудники Компании “Бентонит” Александр Вячеславович Ветюгов, Евгений Владимирович Беленко, Денис Владимирович Проскурин и Дмитрий Сергеевич Лундин, организациями-партнерами выступили АО «Нью Граунд», ООО «БентИзол» и ООО «Бентонит Кургана».
Заключение
Изобретения позволяют создавать уникальные противофильтрационные завесы в грунтовых массивах для локализации и предотвращения миграции загрязняющих веществ (в том числе радионуклидов) из заглубленных, подземных и надземных объектов накопления/хранения (бассейнов, амбаров, хранилищ, резервуаров, емкостей, бункеров, полигонов, зданий и сооружений) и захоронения отходов различного класса.
