СПОСОБ ГЕРМЕТИЗАЦИИ СТЫКОВ ОБЛИЦОВОК КАНАЛОВ И ВОДОЕМОВ С БЕНТОНИТОВЫМ ЖГУТОМ
METHOD FOR SEALING OF JOINTS OF LINING OF CHANNELS AND RESERVOIRS WITH BENTONITIC CORD

Изобретение относится к водохозяйственному и гидротехническому строительству и может быть использовано при герметизации и проведении ремонта швов бетонных облицовок оросительных каналов, водоемов, а также в качестве шпоночных соединений водопроводящих сооружений (дюкеров, акведуков, лотков).
В настоящее время, на некоторых участках оросительных каналов (чаще всего прямых), помимо получивших большое распространение геосинтетических материалов (таких как геомембрана, бентонитовые маты, геотекстиль и др.), еще применяют облицовки из бетонных или железобетонных плит. Использование бетонных облицовок позволяет существенно снизить фильтрационные утечки воды. Основные недостатки бетонных облицовок - большое количество швов, снижающих водонепроницаемость покрытия в целом.
Расстояние между швами зависит от параметров каналов, технологии строительства, толщины облицовки, типа подстилающих грунтов, температурного режима и многих других факторов. Обычно расстояние принимают в пределах 4-5 м при толщине облицовки 5-8 см. На криволинейных в плане участках каналов (особенно с малыми радиусами) расстояние между швами уменьшают.
Такие способы герметизации стыков облицовок, как заполнение шва пеной, битумом, смолой, резиной обеспечивают достаточную долговечность, водонепроницаемость шва, но технологически сложны в эксплуатации и экологически не безопасны.
Известны конструкции герметизации деформационных швов с использованием эпоксидной смолы и герметика (см. заявка Франции №29448563, кл. Е02В 3/16, 1978).
Однако такие конструкции швов обладают низкими деформационными свойствами.
Известен деформационный герметизированный шов, содержащий прокладку и герметик (см. заявка ФРГ №2948543, кл. Е02В 3/16, 1981 г.).
Известная конструкция шва снижает деформационные свойства основного герметизирующего элемента - герметика из-за его прилипания к прокладке и зазору (шву) по бокам и требует применения герметиков с большими деформационными свойствами, так как герметизированный шов является в данном случае более жесткой конструкцией и находится в сложном напряженно-деформационном состоянии.
Известен деформационный герметизированный шов, содержащий прокладку, герметик и скользящий элемент, выполненный из двух полиэтиленовых лент, лежащих одна на другой, между которыми расположена засыпка песка (см. авторское свидетельство SU 1143794, опубл. 07.03.1985, бюл. №9).
Однако вышеуказанная конструкция деформационного шва имеет недостаточную эксплуатационную надежность и долговечность. Засыпка песка между полиэтиленовыми лентами является аккумулятором воды, фильтрующейся через облицовку, что при отрицательных температурах воздуха в зимний период вызывает образование кристаллов льда в засыпке песка и приводит к разрушению по контакту с герметиком.
Известен деформационный шов противофильтрационных облицовок каналов и водоемов (патент RU 2281360, опубл. 10.08.2006, бюл. №22, заявка №2004138979/03, от 30.12.2004), включающий герметизирующий элемент из эластичной емкости и защитный слой.
Недостатком вышеуказанного технического решения является то, что конструкция деформационного шва недостаточно долговечна и надежна, а также для своего создания требует больших трудозатрат.
Наиболее близким техническим решением является способ соединения гибких листов противофильтрационного экрана из отходов полиэтилена (патент RU 2524378, кл. Е02В 3/16, опубл. 27.07.2014, бюл. №21, заявка №2012115840/13 от 19.04.2012), включающий сварку полотнищ с образованием деформационной складки полос полимерного материала и тканого геотекстиля, укладку в деформационную складку противофильтрационного жгута, наклеивание герметизирующей клеящейся ленты, закрывающей соединительный шов.
Недостатком данного способа является:
- невозможность устройства деформационной складки из полотнищ геомембран на основе полиэтилена высокой плотности (HDPE);
- высокая вероятность образования механических повреждений геомембраны при устройстве деформационной складки между железобетонном плитами;
- невозможность сварки полотнищ тканого геотекстиля;
- порывов полимерной геомембраны и клеящейся ленты даже при незначительной просадке основания;
- дополнительные затруднения при приклеивании полимерных лент к бетонным плитам;
- сложность производства работ при соединении полотнищ противофильтрационного экрана.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение - исключение потерь воды в стыках облицовок каналов и водоемов.
Технический результат, на который направлено заявленное изобретение - исключение потерь воды на фильтрацию в деформационных швах, повышение долговечности и противофильтрационной надежности деформационных швов.
Технический результат достигается за счет использования герметизирующего элемента, выполненного в виде полого цилиндра, с оболочкой из перфорированной полимерной геомембраны (выполненной из полиэтилена и полиизобутилена) и наполнителя из бентонитового жгута, поверхность которого обжата жидкой резиной спиралевидно. При этом, бентонитовый жгут выполняют из бентонита (бентонитовой глины) и бутилкаучука, в соотношении Na-бентонит - 70%, Са-бентонит - 20% и 10% - бутилкаучук, а диаметр бентонитового жгута будет зависеть от размеров деформационного шва и свойств грунта. При смачивании водой бентонитовый жгут увеличивается в объеме и расширяет жидкую резину внутри деформационного шва, плотно облегая внутренний периметр шва, тем самым обеспечивая его герметичность.
Заявленное изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 - деформационный шов противофильтрационной облицовки до гидратации бентонитового жгута; А-А - сечение противофильтрационного элемента; фиг. 2 - деформационный шов после гидратации бентонитового жгута.
Цифрами на чертеже обозначено:
1 - бетонные (железобетонные) плиты;
2 - перфорированная геомембрана;
3 - бентонитовый жгут;
4 - жидкая резина.
Способ герметизации стыков облицовок каналов и водоемов с бентонитовым жгутом осуществляется следующим образом (фиг. 1, 2).
Для герметизации стыков бетонных облицовок 1 каналов и водоемов и исключения потерь воды на фильтрацию, в деформационный шов помещают герметизирующий элемент, выполненный в виде полого цилиндра с оболочкой из перфорированной полимерной геомембраны 2 (полимерная геомембрана выполняется из полиэтилена и полиизобутилена низкой плотности, толщиной 2,0-4,0 мм, с перфорированными отверстиями диаметром 1,0-3,0 мм), с наполнителем из бентонитового жгута 3, обжатого жидкой резиной 4. В процессе подготовки жидкая резина 4 наносится на внешнюю поверхность бентонитового жгута 3 спиралевидно, за счет чего гидратация бентонитового жгута 3 проходит более эффективно (при нанесении жидкой резины спиралевидно вода с канала свободно попадает на бентонитовый жгут). В свою очередь бентонитовый жгут 3 выполняется из бентонита (бентонитовой глины) и бутилкаучука, в соотношении Na-бентонит - 70%, Са-бентонит - 20% и 10% - бутилкаучук.
При попадании воды из канала (водоема) на герметизирующий элемент происходит просачивание воды через перфорированную геомембрану 2 на бентонитовый жгут 3, который, увеличиваясь в объеме (при гидратации) в 10-12 раз, расширяет жидкую резину 4, которая плотно заполняет внутренний периметр деформационного шва. При этом обеспечивается полная герметизация шва, за счет использования бентонитового жгута, увеличивающегося при гидратации в размерах и жидкой резины, обладающей пластичностью и хорошей адгезией с бетоном. Диаметр бентонитового жгута будет зависеть от размеров деформационного шва и свойств грунта.
Использование бентонитового жгута позволяет самопроизвольно, при гидратации      . расширять и выталкивать жидкую резину наружу через перфорированные отверстия геомембраны, а также при выходе бентонита наружу будет обеспечиваться дополнительное сцепление противофильтрационного элемента с бетоном.
Применение изобретения позволит исключить потери воды на фильтрацию в швах, повысить долговечность и качество герметизации стыковых соединений противофильтрационных облицовок из бетонных (железобетонных) плит.
Кроме того, завяленное изобретение может использоваться и при ремонте деформационных швов водопроводящих сооружений (в качестве шпоночных соединений на стыках бетонных плит дюкеров, туннелей, акведуков, лотков).