ПОЛИМЕРНЫЙ КОМПОЗИТНЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ БЕНТОНИТА
POLYMERIC COMPOSITE MATERIAL BASED ON BENTONITE

Изобретение относится к композитным материалам и может быть использовано для противофильтрационных целей в водохозяйственном и природоохранном строительстве на каналах гидромелиоративных систем и водоемах без устройства дополнительных защитных покрытий.
Известен способ образования грунтопленочного экрана ложа водоема (см. авторское свидетельство SU 599006, опубл. 23.08.1988), включающий разработку русла, укладку водопроницаемой пленки, засыпку ее грунтом.
Основными недостатками данного способа являются значительный объем земляных работ по формированию русла и отсыпке защитного слоя, высокая энергоемкость и сезонность выполняемых работ. Кроме того, образуемые защитные слои из грунта не только значительно повышают шероховатость русла, но и практически не применимы на оросительных каналах, так как будут размываться водным потоком.
Известен способ создания противофильтрационного экрана с геомембраной из полимерного материала (патент RU 2374386, опубл. 27.11.2009), включающий подготовку грунтового основания, укладку на него водонепроницаемой геомембраны, состоящей из герметично соединенных между собой полотнищ полимерного материала, устройство компенсаторов деформаций геомембраны со стыковым соединением полотнищ в местах устройства компенсаторов и перекрытием стыков снизу и сверху полосами материала, отличающегося от материала геомембраны, устройство защитного слоя экрана из грунта или иных материалов.
Недостатком данного способа является низкая эксплуатационная надежность вследствие размыва и сползания защитного слоя противофильтрационного экрана из грунтовых или иных материалов, вероятность повреждения геомембраны при укладке или сварке, и как следствие потери воды на фильтрацию.
Известен комбинированный противофильтрационный экран (патент RU 2579482, опубл. 10.04.2016), включающий полимерную геомембрану, подстилающий, защитный и дренажный слой, тканый геотекстиль, а также выполнение защитного покрытия на накопителях отходов - из каменной наброски или щебня, на оросительных каналах - из бетона, на водоемах - из грунта.
Выполнение защитного покрытия из бетона приводит к увеличению объема строительных работ на оросительных каналах, а также может привести к его оползанию на крутых откосах в период возведения.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является противофильтрационное устройство (см. авторское свидетельство SU 387078, опубл. 21.06.1973), включающее полимерные пленочные полотнища, заполненные грунтом, пленочные полосы и защитный слой для предотвращения механических повреждений покрытия.
Недостатком данного противофильтрационного устройства является большая трудоемкость по его созданию. В данном техническом решении отсутствует практическая возможность производства работ в зимний период, а пленочные полотнища будут повреждаться грунтом при его заполнении и устройстве защитного слоя. Такое покрытие не применимо на оросительных каналах и водоемах, в частности при экранировании откосов.
Цель изобретения - разработка полимерного композитного материала, который может применяться без дополнительных защитных покрытий (из грунта, бетона, камня, геотекстиля и т.д.), характеризующегося надежной противофильтрационной защитой, пониженной шероховатостью, самозалечиванием при образовании повреждений и одновременно возможностью применения в сложных инженерных условиях.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявленное изобретение является разработка полимерного композитного материала с возможностью его применения на оросительных каналах и водоемах без устройства защитных покрытий.
Технический результат достигается за счет создания полимерного композитного материала на основе бентонита, в котором нижнее полимерное полотнище выполнено профилированным с полимерными каналами по всему периметру через равные расстояния, с их заполнением бентонитом, а верхнее полотнище выполнено из эластичного полимерного материала и соединено с нижележащим с помощью экструзионной сварки. Для возможности применения композиционного материала в сложных инженерных условиях он выполнен со слоем полимерной плоской георешетки, соединенной с основанием нижнего полотнища методом экструзии.
Изобретение поясняется следующими чертежами:
фиг. 1 - полимерный композитный материал на основе бентонита.
Цифрами на чертеже обозначено:
1 - нижнее полимерное полотнище;
2 - профилированные каналы;
3 - бентонит;
4 - верхнее полимерное полотнище;
5 - полимерная плоская георешетка.
Полимерный композитный материал на основе бентонита выполнен следующим образом (фиг. 1).
Нижнее полимерное полотнище 1 композитного материала на основе бентонита выполнено с профилированными полимерными каналами (ребрами) 2 по всему периметру через равные расстояния. Для исключения фильтрации через возможные отверстия (в случае повреждаемости полимерного полотнища), профилированные каналы 2 заполнены бентонитом 3, который при взаимодействии с водой набухает и регенерирует (самозалечивает) поврежденные места. Верхнее (покрывающее) полотнище 4 выполнено из эластичного полимерного материала и соединено с нижележащим экструзионной сваркой. Для возможности применения полимерного композиционного материала в сложных инженерных условиях он выполнен со слоем полимерной плоской георешетки 5, соединенной с основанием нижнего полотнища 1 методом экструзии. Таким образом и выполняется полимерный композитный материал на основе бентонита.
Применение двух полимерных полотнищ позволит уменьшить шероховатость покрытия, а при опорожнении канала или водоема противофильтрационное покрытие будет оставаться герметичным без образования трещин в бентонитовом гидратированном слое.
Для возможности укладки полимерного композитного материала вручную оно выполняется в виде рулонов или листов. После укладки на объекте соединение отдельных полотнищ производится сваркой методом горячего клина. Устройство дополнительных защитных и подстилающих слоев не требуется, кроме подготовки грунтового основания, заключающееся в удалении растительности, камней и других крупных (острых) включений.
Разработанный полимерный композитный материал на основе бентонита может применяться без защитных слоев, тем самым обеспечивая минимальную шероховатость покрытия (и как следствие максимальную пропускную способность на оросительных каналах), надежную противофильтрационную защиту благодаря самозалечиванию возможных повреждений.