ГИДРОИЗОЛЯЦИОННЫЙ РУЛОННЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ НАБУХАЮЩИХ АЛЮМОСИЛИКАТОВ

Полезная модель относится к рулонным гидроизоляционным материалам с применением в качестве основного компонента набухающих алюмосиликатов и предназначена для гидроизоляции строительных конструкций зданий и сооружений при проведении строительных работ, при рекультивации полигонов промышленных и бытовых отходов, для экранирования карт нефтехранилищ и горюче-смазочных материалов, отходов объектов нефте-газодобывающей промышленности, рабочих площадей автозаправочных станций.
Известен гидроизоляционным материал на основе бентонита для гидроизоляции любых строительных сооружений и защиты фундаментов от агрессивных вод (SU, авторское свидетельство 73737, Е 02 В 3/16, Е 02 D 31/02, 1949 г.).
8
Наиболее близким по технической сущности является гидроизоляционный материал, патент RU 2076914 МПК Е 02 В 3/16, В 32 В 13/04 опубликованный 10.04.1997, состоящий из глины бентонитовой в два слоя расположенной между двумя слоями синтетического материала, из которых как минимум один нетканый, при этом один из слоев глины (более мелкодисперсный) наносят на внешнюю сторону покровного слоя увлажняют, скрепляют иглопробивным способом и сушат. В качестве несущего слоя предлагается использовать различные материалы, предпочтение отдается плотным тканым материалам или многослойным, в качестве покровного материала используют нетканое полотно, минеральный наполнитель вносят в два этапа, при этом более мелкодисперсную часть наносят с внешней стороны покровного слоя, после чего всю конструкцию скрепляют иглопробивным способом, покровный слой с частично внедренным в него слоем порошковой глины увлажняют и сушат.
Основным недостатком прототипа является многостадийность процесса и технологическая сложность изготовления материала связанные с необходимостью применения жидкофазных и затем высокотемпературных процессов, что обуславливает высокие энергозатраты и себестоимость материала.
Для обеспечения наилучших водонепроницаемых свойств гидроизоляционных материалов этого типа необходимо использовать максимально набухающие Na-формы монтмориллонитовых глин, что обуславливает повышенные требования к чистоте глинистых пород используемых в качестве сырья при производстве таких материалов и высокую себестоимость производства.
Для достижения максимальной прочности скрепления и равномерного и надежного распределения гранул минерального наполнителя в структуре каркаса из двух или более (при многослойности несущего слоя для увеличения его прочности) слоев синтетических материалов и поперечных иглопробивных волокон, что обеспечивает целостность гидроизоляционного слоя необходимо применять режим иглопрокалывания с минимальным расстоянием между иглами. Это приводит к разрушению структуры несущего тканого материала, нарушает целостность конструкции в целом и требует дальнейших операций по обеспечению целостности основного гидроизоляционного слоя из гранул минерального наполнителя - применение защиты (минеральной, битумной, пленочной). Кроме того, при максимальной частоте и полной глубине иглопрошива за счет абразивных свойств самой глины и из-за необходимости применять максимально плотные (прочные) материалы в качестве основы для обеспечения целостности конструкции материала и его основного компонента слоя минерального наполнителя преждевременно износятся и выходят из строя иглы иглопрошивных машин.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является изготовление гидроизоляционного материала с улучшенными прочностными характеристиками за счет дополнительной ориентации минерального наполнителя и меньшим механическим воздействием на несущий слой при изготовлении материала, с повышенными влагонепроницаемыми свойствами за счет использования модифицированных органоминеральными комплексообразователями алюмосиликатов с коэффициентом набухания δ=250-500%, скоростью набухания не менее 25-40% за первые 5 минут взаимодействия конструкции материала с водной средой с одновременным упрощением и удешевлением технологии производства.
2
2
Поставленная задача достигается тем, что в гидроизоляционном рулонном материале на основе набухающих алюмосиликатов состоящем из несущего полипропиленового тканого полотна, покровного синтетического нетканого полотна между которыми расположен слой дисперсных набухающих алюмосиликатов, скрепленный иглопробивным способом, в качестве алюмосиликатов, содержит модифицированные органоминеральными комплексообразователями алюмосиликаты с коэффициентом набухания δ=250-500%, скоростью набухания не менее 25-40% за первые 5 минут взаимодействия конструкции материала с водной средой, с гранулометрическим составом слоя 0.1-2.0 мм и плотностью засыпки 4,5-5,0 кг/м, причем часть слоя дополнительно ориентированы пучками волокон из нетканого покровного слоя иглопрокалыванием, а несущий слой из тканого полотна имеет поверхностную плотность не менее 95 г/м, покровное нетканое полотно, состоит из смеси
2
2
2
полипропиленовых и полиэфирных волокон при соотношении 0.8-0.2/0.5-0.5 с длиной полипропиленовых волокон и полиэфирных волокон не менее 66 мм, с линейной плотностью полипропиленовых волокон не менее 2.2 текс, полиэфирных волокон 0.84-1.76 текс, поверхностной плотностью покровного нетканого полотна 250-350 г/м, причем все слои скреплены так, что в несущем слое число проколов составляет не менее 5 на 1 см, которые образуют основные скрепляющие элементы конструкции и развитую поверхность на внешней стороне несущего тканого материала в виде пучков волокон вытянутых при иглопрокалывании всего материала, а в покровном слое не менее 10 на 1 см.
Для решения основной задачи - равномерного распределения гранул минерального наполнителя в структуре материала (целостности гидроизоляционного слоя) предлагается использовать при скреплении конструкции из нетканого поверхностного полотна и тканого несущего полотна иглы разной длины и конфигурации, которые при прошивке обеспечивает ориентацию гранул внутри каркаса из тканого и нетканого синтетических полотен, а часть скрепляет эти полотна, образуя на внешней стороне тканого полотна развитую поверхность используемую для дополнительной прочности фиксации гидроизоляционного покрытия при заливке бетоном или цементирующей стяжкой. Применение такого режима иглопробивного способа скрепления обеспечивает наиболее оптимальную ориентацию минерального наполнителя в конструкции, регулируемую прочность скрепления полотен и максимальную износостойкость, и долговечность оборудования. В качестве минерального наполнителя предлагается использовать модифицированные алюмосиликаты (монтморилонитовая, смешаннослойная глина), органо-минеральными комплексообразователеми (смесь: щелочные реагенты, полимеры типа полиакриламид) вносимыми в сухом порошкообразном виде. Экспериментально обнаружены преимущества модифицированных алюмосиликатов за счет более высокой гидрофильности: величины скорости и давления набухания и соответственно более высокие противофильтрационные показатели. Дисперсность минерального наполнителя при вышеуказанном режиме скрепления может не сепарироваться и находится в пределах 0,01-2,0 мм.
2
Для лучшего понимания сущности полезной модели на фигуре 1 представлено схематичное изображение материала в разрезе, где 1 - несущий слой из тканого полипропиленового полотна, 2 - слой из покровного нетканого полотна, состоящего из смеси полипропиленовых и полиэфирных волокон, между первым и вторыми слоями расположен слой из модифицированных алюмосиликатов с гранулометрическим составом слоя 0.1-2.0 мм, плотностью засыпки 4,5-5,0 кг/м, причем часть слоя дополнительно
ориентирована пучками волокон 5 из нетканого покровного слоя 2 иглопрокалыванием. Слои 1, 2, 3 скреплены иглопрокалыванием образуя на внешней стороне тканого полотна развитую поверхность в виде пучков волокна 4 из нетканого покровного слоя 2.
Характеристики используемых в слоях материалов.
Несущий слой (по ГОСТ 30090-93).
1. Ткань из полипропиленовых нитей
2. Тип ткани - полотно/саржа
2
3. Поверхностная плотность не менее 95 г/м
4. Разрывная нагрузка, кгс, не менее:
По основе - 80
По утку - 80
5. Наличие УФ-стабилизатора в составе нитей: Tinuvin 783 - 0.26%
Относительное удлинение по основе и утку: не более 15%
Покровное нетканое полотно.
2
Покровное нетканое полотно, состоит из смеси полипропиленовых и полиэфирных волокон при соотношении 0.8-0.2/0.5-0.5 с длиной полипропиленовых волокон и полиэфирных волокон не менее 66 мм, с линейной плотностью полипропиленовых волокон не менее 2.2 текс, полиэфирных волокон 0.84-1.76 текс, поверхностной плотностью покровного нетканого полотна 250-350 г/м.
Слой из минерального наполнителя.
Модифицированные алюмосиликаты, органо-минеральными комплексообразователями: смесь щелочных реагентов из гидроксида натрия в количестве 0,5-2,5% и полимеров типа полиакриламид в количестве 0,02-0,05% от массы глины при карьерной влажности. Влажность минерального наполнителя - не более 12%. Средний размер гранул 0,1-2,0 мм.
2
Плотность засыпки 4,5-5,0 кг/м
Водопоглощение, как величина, характеризующая степень набухания, % - не менее 400, ГОСТ 5180-84 "Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик." Степень набухания δ, % - 400-500 определяемая по методу Васильева на основе ГОСТ 24143-80 "Методы лабораторного определения набухания и усадки".
2
Масса минерального наполнителя, кг/м - 4.5-5.0
Мощность слоя минерального наполнителя, мм - 5-7
Таблица 1.
Функциональные характеристики минерального наполнителя до и после модификации органоминеральными комплексообразователями.
Тип наполнителя
Водопоглощение, %
Степеньнабухания δ,%
Скоростьнабухания, % за5 минут
Бентонитовая глина (Саригюхинское мест-е)
190
224
15
Бентонитовая глина(Асканское мест-е)
250
300
18
Бентонитовая глина(Саригюхинское мест-е)+комплексообразователь
410
400
25
Бентонитовая глина(Асканское мест-е)+комплексообразователь
450
500
40
Получение гидроизоляционного рулонного материала.
Производство материала начинается с приемки и проверки соответствия требованиям комплектующих для изготовления гидроизоляционного рулонного материала на основе набухающих алюмосиликатов: гранулята минерального наполнителя, покровного нетканого полотна и тканого несущего полотна. Гранулят проверяют на соответствие его фракционного состава заявленным характеристикам размера гранулы, контрольным просеиванием и влажности, взвешиванием с контрольным выпариванием в соответствии с ГОСТ 5180-84 "Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик."
2
2
Нетканое и тканое полотно проверяется на соответствие поверхностной плотности. После проведения контрольных операций несущее тканое полипропиленовое полотно помещается на нижний размоточный механизм иглопробивной машины и заправляется на транспортер, который перемещает подложку по поверхности стола под дозатором. При помощи дозатора из питающего бункера осуществляется насыпка слоя минерального гранулята на подложку, проходящую по столу. После прохождения стола дозатора подложка с уже насыпанным слоем гранулята накрывается покровным нетканым полотном, поступающим из верхнего размоточного механизма, а затем перемещается на сшивку в рабочую зону иглопробивной машины. Для скрепления материала используют иглопробивные машины типа АИН - 1600, АИН - 1800 с оборудованными игольницами таким образом, что в несущем слое число проколов составляет не менее 5 на 1 см, которые образуют основные скрепляющие элементы конструкции и развитую поверхность на внешней стороне несущего тканого материала в виде пучков волокон вытянутых при иглопрокалывании всего материала, а в покровном слое не менее 10 на 1 см, причем часть минерального наполнителя дополнительно ориентирована пучками волокон из нетканого покровного слоя.
На выходе из рабочей зоны иглопробивной машины уже сшитый материал подается на устройство резки и намотки, где при помощи дисковый ножей у полотна обрезается неровный боковой край и где происходит смотка мерных кусков материала в рулоны. Применение такого режима иглопробивного способа скрепления обеспечивает наиболее оптимальную ориентацию минерального наполнителя в конструкции, регулируемую прочность скрепления полотен, технологичность процессов хранения транспортировки и применения материала, а также максимальную износостойкость и долговечность оборудования.
В таблице 2 приведены варианты рулонного гидроизоляционного материала с различными техническими характеристиками в зависимости от вариации характеристик сырьевых компонентов.
Таблица 2.
При мер
Несущий слой
Покровный слой
Минеральный наполнитель
Свойства материала
Поверхн. Плотность г/м<sup>2</sup>
Поверхн. плотность, г/м<sup>2</sup>
Масса засыпки
Степень набухания 5, %
Усилие при разрыве, Н/см
Усилие при продавливании, Н
Удлинение при разрыве, %
Коэфф-т фильтрации, м/сут
Стойкость к гидростат.давлению, МПа
1
95
250
4,5
400
60
650
7
10<sup>-7</sup>
Не менее 0.5
2
120
350
5,0
500
130
900
5
10<sup>-8</sup>
Не менее 0.6
Анализ.
В таблице 2 приведены технические характеристики двух модификаций рулонного гидроизоляционного материала предназначенного для гидроизоляции строительных конструкций зданий и сооружений при проведении строительных работ, при рекультивации полигонов промышленных и бытовых отходов, для экранирования карт нефтехранилищ и горюче-смазочных материалов, отходов объектов нефте-газодобывающей промышленности, рабочих площадей автозаправочных станций. Принцип работы материала основан на способности набухающих алюмосиликатов увеличиваться в объеме при гидратации. При контакте с водой гранулы минерального наполнителя образуют однородный слой плотного минерального геля, не пропускающего воду сжатого в каркасе из скрепленных иглопробивным способом, между несущим тканым и покровным нетканым полотном. Развитая поверхность на внешней стороне тканого полотна представляющая собой ворс из синтетических волокон образованный при скреплении материала иглопробивным способом обеспечивает дополнительную прочность фиксации гидроизоляционного покрытия при заливке бетоном или цементирующей стяжкой. Представленные в таблице 2 модификации рулонного гидроизоляционного материала применяются на различных объектах в зависимости от требований к прочностным характеристикам материалов и гидрогеологических условий места проведения гидроизоляционных работ.
При проведении испытаний использовалась следующая нормативная документация.
ГОСТ 2678 "Материалы рулонные кровельные и гидроизоляционные. Методы испытаний", ГОСТ 24143-80 "Методы лабораторного определения набухания и усадки". ГОСТ 5180-84 "Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик. "25584-90 Грунты. Метод лабораторного определения коэффициента фильтрации. ГОСТ Р 51517-99. Изделия швейные. Метод определения максимальной разрывной нагрузки шва при растяжении пробы полоской, ВСН 49-86, EH ISO 12236:2003