ГИДРОИЗОЛЯЦИОННЫЙ БЕНТОНИТОВЫЙ МАТ С ФУНКЦИЕЙ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ

Полезная модель относится к строительным материалам, обеспечивающим теплогидроизоляцию и может быть использована для теплогидроизоляции фундаментов, стен и кровель подземных сооружений и тоннелей, для создания противофильтрационных экранов, в качестве защитного слоя от проникновения грунтовых вод, в качестве защитного слоя при строительстве полигонов промышленных и бытовых отходов, нефтехранилищ, автозаправочных станций, водоемов различного назначения, в том числе, в сооружениях, расположенных в зоне распространения вечномерзлых грунтов.
Известен теплогидроизоляционный материал при изготовлении которого используют золошлаковую смесь, образующуюся в топках тепловых электростанций, работающих на каменном угле, цемент, смолу древесную омыленную, латекс и воду (RU 2052412 C1, 20.01.1996). Известный материал используется в качестве кровельного и обеспечивает достаточную теплогидроизоляцию. Особенностью известного решения является использование золошлаковых отходов тепловых электростанций.
Известно теплогидроизоляционное покрытие трубопроводов, содержащее стеклянные микросферы, пластификатор, эпоксидную связующую, и модифицированную эпоксидную смолу ЭД-20. (RU 93052300, 20.07.1996). Известное покрытие не способно к пластической деформации, что приводит к появлению трещин в покрытии и его отслоения от основы после многократного охлаждения и нагревания в период зимы и лета.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является гидроизоляционный материал в листовой форме, содержащий центральный слой из бентонита, расположенный между слоями полимерного материала (RU 2005100041 А, 10.06.2005). Известный материал не обеспечивает существенной теплоизоляции.
Технической задачей заявленной полезной модели является создание теплогидроизоляционного материала, обладающего высокими тепло- и гидроизоляционными свойствами.
Достигаемый технический результат - высокие прочностные и теплогидроизоляционные свойства теплогидроизоляционного материала при его небольшой толщине.
Технический результат достигается теплогидроизоляционным материалом, включающим слой полимера и слой композита, при этом композит включает бентонит и полые микросферы.
Полимер представляет собой полипропилен и/или полиэтилен, выбранный из группы: низкого, высокого и среднего давления и/или их смеси.
Толщина слоя полимерного материала составляет 0,2-3,0 мм.
Толщина слоя композита составляет 0,9-8,9 мм.
Полые микросферы выбраны из группы, включающей полые стеклянные микросферы, полые керамические микросферы, полые полимерные микросферы, полые техногенные микросферы или их смеси.
Полые микросферы могут быть ваккуумированы.
Полыми микросферами могут быть микросферы, получаемые в качестве побочного продукта при сжигании угля и представляющие собой компонент зольной пыли, возникающей на тепловых электростанциях, работающих на каменном угле.
Полые микросферы занимают от 25 до 70% объема композита.
Бентонит занимает от 30 до 70% объема композита.
Полые микросферы имеют диаметр 60-100 мкм.
Композит дополнительно может включать связующее вещество, в качестве которого может быть использован гидрофильный клеевой состав.
Гидроизолирующие свойства теплогидроизоляционного материала обеспечивает слой полимерного материала. В случае его повреждения и проникновения в образовавшееся отверстие воды гидроизоляцию обеспечивает бентонит. Бентонит - природный глинистый минерал, имеющий свойство увеличиваться при гидратации в объеме в 12-16 раз со скоростью вспучивания от 7 до 12 мл/г. При ограничении пространства для свободного разбухания в присутствии воды бентонит образует плотный гель, который препятствует дальнейшему проникновению влаги. Эти свойства, а также нетоксичность и химическая стойкость обуславливают его применение в составе композита.
Теплоизолирующие свойства теплогидроизоляционного материала обеспечиваются наличием в композите полых микросфер, содержащих среду с низким коэффициентом теплопроводности - газ или вакуум.
Полые микросферы могут быть стеклокристаллическими, керамическими, полимерными и иметь техногенное происхождение.
Полые стеклокристаллические микросферы также называемые алюмосиликатные микросферы, ценосферы, легкая фракция золы уноса, зольные микросферы, микросферы энергетических зол образуются в топках тепловых электростанций, работающих на каменном угле. Содержание полых стеклокристаллических микросфер в золошлаковых отходах тепловых электростанций составляет от десятых долей до 2-3%.
Керамические микросферы состоят в основном из двуокиси кремния (50-75% по весу), глинозема (15-40% по весу) и других материалов (до 35% по весу). Керамические микросферы представляют собой полые сферические частицы, диаметр которых находится в диапазоне 10-500 микрон, причем толщина оболочки обычно составляет примерно 10% от диаметра шарика, и плотность частиц предпочтительно находится в диапазоне 0,50-0,80 г/мл. Прочность на раздавливание керамических микросфер от 10 до 18 МПа.
Полимерные микросферы представляют собой полые шарики с оболочкой из полимерных материалов, таких как полиакрилонитрил, полиметаакрилонитрил, поливинилхлорид или поливинилиденхлорид или их смеси. Оболочка может содержать газ, используемый для надувания полимерной оболочки в процессе производства. Внешняя поверхность полимерных микросфер может иметь покрытие из инертного материала, такого как карбонат кальция, оксиды титана, слюда, кремнезем и тальк. Плотность полимерных микросфер находится в диапазоне 0,02-0,15 г/мл и их диаметры - в диапазоне 10-350 микрон.
В композит могут быть включены связующие вещества, в качестве которых используют гидрофильные клеевые составы или синтетические олигомеры и полимеры, образующие связующее вещество при охлаждении, отверждении или вулканизации.
Как указывалось выше, теплоизоляционные свойства заявленной полезной модели обеспечиваются наличием в слое композита микросфер, содержащих газ или вакуум. При этом остальные материалы, в том числе и материал стенок микросфер, имеют достаточно высокий коэффициент теплопроводности. Для достижения максимально возможных теплоизоляционных свойств материала целесообразно увеличить объем, занимаемый в композите теплоизолирующей средой. Увеличение же объемного содержания бентонита обусловит более надежную гидроизоляцию. Таким образом, варьируя объемное соотношение бентонита и полых микросфер можно получить теплогидроизоляционные материалы с различными тепло- и гидроизоляционными характеристиками. Если большую часть объема композита занимают полые микросферы, то материал обеспечивает максимально возможную теплоизоляцию. Если большую часть объема композита занимает бентонит - обеспечивается максимальная гидроизоляция, в том числе и при повреждении слоя полимерного материала.
Практика показывает, что, при прочих равных условиях, уменьшение диаметра микросфер менее 60 мкм, приводит к ощутимому снижению теплоизоляционных свойств материала. Возможно, это обусловлено тем, что объем, занимаемый теплоизолирующей средой в микросферах с диаметром менее 60 мкм становится критически малым. Увеличение диаметра микросфер свыше 100 мкм также приводит к снижению теплоизоляционных свойств, обусловленному, на этот раз, повышением объемной концентрации связующего материала.
Достаточная прочность слоя композита обеспечивается при объемном содержании микросфер до 70% от объема композита.
Теплогидроизоляционный материал может эксплуатироваться при температуре от -70 до +60°C, при pH окружающей среды 1-12. Теплогидроизоляционный материал выдерживает практически неограниченное число циклов гидратация-дегидратация и замораживания-оттаивания. Слой полимерного материала обеспечивает полную водонепроницаемость и, кроме того, обладая при небольшой толщине высокими прочностными характеристиками, защищает бентонитовый слой от возможных механических повреждений. В случае повреждения слоя полимерного материала гидроизоляцию обеспечивает бентонит, который при гидратации увеличивает свой объем с образованием водонепроницаемого геля. Эти свойства позволяют использовать полезную модель для тепло- и гидроизоляции различных строительных объектов, в том числе, и в зоне распространения вечномерзлых грунтов.