Гидроизоляционная смесь

 

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для создания гидроизолирующих покрытий, в частности для гидроизолирующего экрана полигона захоронения отходов. Гидроизоляционная смесь, включающая песок, известь и нефтесодержащий компонент, дополнительно содержит глину, а в качестве нефтесодержащего компонента содержит отход нефтедобычи - асфальто-парафинистые смолоотложения АСПО при следующем соотношении компонентов, мас. %: глина 45-50, песок 15-20, известь 10-15, АСПО 20-25. Технический результат - повышение прочности смеси, предотвращение ее расслаиваемости, обеспечение фильтрационной способности и повышение безопасности для окружающей среды. 2 табл.

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для создания гидроизолирующих покрытий, в частности для гидроизолирующего экрана полигона захоронения отходов.

Известен противофильтрационный экран, в котором в качестве гидроизоляционного слоя используют глину [1] .

Гидроизоляционный слой из глины имеет низкую прочность, низкую трещиностойкость и, следовательно, недолговечен. При контакте глины с минирализованным фильтром под действием осмотического давления происходит обезвоживание глиняного материала, что приводит к изменению его структуры и развитию пористости, за счет чего коэффициент фильтрации повышается до значения выше допустимого. Следовательно, глиняный экран не может обеспечить противофильтрационной защиты на протяжении дополнительного промежутка времени соизмеримого со временем (30-50 лет) стабилизации органической фракции отходов.

Известен состав [2] смеси для гидроизоляции и герметизации, мас. %: Битум - 17,5-22,5 Бутадиенметилстирольный каучук - 7,5-9,5 Канифоль - 0,5-2,5 Известь-пушонка - 15-20 Поливинил-н-бутильный эфир - 0,5-2,5 Сера - 0,25-0,5 Тиграм - 0,25-0,5 Толуол - Остальное Недостатками этого состава являются многокомпонентность, токсичность части составляющих компонентов смеси, использование дорогостоящих и дефицитных компонентов, низкая пpoчнocть, а следовательно, недолговечность.

Наиболее близким к заявляемому решению является состав гидроизоляционной смеси [3] , включающий, мас. %:
Битум (нефть) - 5-18
Известь - 3-8
Олигоэпоксиакрилат - 1-6
Перлит - 8-25
Песок - 2-11
Вода - Остальное
Гидроизоляционные покрытия, изготовленные из этой смеси, обладают низкой прочностью, а следовательно недолговечностью, а также способностью к расслаиванию. Кроме того, смесь опасна для окружающей среды, т. к. в результате повышения температуры в теле полигона за счет реакций биодеструкции отходов возможна миграция легких фракций битума (ароматических углеводородов) и незаполимеризовавшегося олигоэпоксиакрилата в объекты окружающей среды. В состав смеси входят дорогостоящие и дорогостоящие материалы (битум, олигоэпоксиакрилат, перлит).

Задачей изобретения является повышение прочности смеси (следовательно, дoлгoвeчности гидроизоляционного экрана) и предотвращение ее расслаиваемости, обеспечение фильтрационной способности на уровне требований СНиП, а также повышение безопасности для окружающей среды.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в снижении водопоглощения смеси, увеличении адгезии АСПО к частицам глины песка и извести, увеличении пластичности смеси.

Поставленная задача решается за счет того, что известный состав гидроизоляционной смеси, включающий песок, известь и нефтесодержащий компонент, дополнительно содержит глину, а в качестве нефтесодержащего компонента отход нефтедобычи - асфальто-парафинистые смолоотложения АС-ПО при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Глина - 45-50
Песок - 15-20
Известь - 10-15
ACПО - 20-25
АСПО является отходом нефтедобычи и имеет следующий состав, мас. %:
Нефтепродукты (парафины, масла, смолы, асфальтены) - 50-93
Механические примеси - 2-49
Вода - 1-5
АСПО имеют высокую адгезию к частицам глины, песка и извести и в составе гидроизоляционной смеси придает ей эластичность, увеличивает пластичность без необходимости дополнительного снижения вязкости другими растворителями, обеспечивает снижение водопоглощения смеси, что приводит к снижению расслаиваемости смеси, повышению ее прочности, а следовательно, и долговечности гидроизоляционного экрана.

Компоненты гидроизоляционной смеси нетоксичны, а ароматическая составляющая АСПО нейтрализуется в смеси на стадии пропитки ею пор частиц наполнителя и образования слоя из смол, парафина и масел на поверхности частиц глины, песка и извести. Поскольку ароматическая составляющая имеет температуру плавления выше 80^oС, а температура в теле полигона не возрастает выше 60^oС, то никаких вредных воздействий ароматической составляющей АСПО на окружающую среду не будет.

Приготовление смеси осуществлялось следующим образом. Брали тонко измельченную глину с удельной поверхностью 15 м²/г, песок с удельной поверхностью 25 м²/г, гашеную известь. Компоненты тщательно перемешивали в смесителе типа ЭЛ-100 при нагревании до температуры 80^oС. Далее к полученному составу добавляли АСПО, предварительно разогретый до температуры плавления (6О-65^oС). Нагревание до температуры выше 100^oС может привести к улетучиванию ароматической составляющей, появлению опасности для окружающей среды и потере пластичности.

Приготовленные составы смесей для гидроизоляционного покрытия прошли лабораторные испытания. Для экспериментальной проверки заявляемого состава смеси были изготовлены семь составов смесей, пять из которых показали оптимальные результаты (см. табл. 1, 2).

В качестве исходного сырья были использованы:
- глина по ГОСТ 25795-83
- песок строительный по ГОСТ 8735-88
- известь строительная по ГОСТ 9179-77
- АСПО состава, мас. %:
Парафины - 41,81
Масла - 41,84
Асфальтены - 3,14
Смолы - 11,81
Сера - 2,01
Вода - 1,22
Механические примеси - 0,18
Прочность при сжатии определялась на машине УМЭ 10 ТМ при скорости нагружения v= 5 мм/мин. Приготовленные образцы имели цилиндрическую форму и следующие размеры: диаметр d= 5 см, высота h= 2 см. За предельную прочность принималась нагрузка, при которой образец, деформируясь, достигал заданного предельного уплотнения (на 2/3 его высоты). Разрушения образца не наблюдалось.

Прочность рассчитывалась по формуле:
σ_отн= P_м/S, кг/см²,
где σ_отн - прочность, рассчитанная в момент достижения образцом заданной толщины при одноосном сжатии, кг/см²;
Р_м - нагрузка по достижении заданной толщины, кг;
S - площадь поперечного сечения образца, см².

Экспериментально установлено, что образец из предлагаемой смеси под напряжением релаксирует, т. е. по мере увеличения нагрузки напряжения не достигают предела прочности из-за релаксации напряжений, что приводит к увеличению долговечности экрана.

Водопоглощение определялось по ГОСТ 1273.3-67. Образцы помещались в емкость, наполненную водой, с таким расчетом, чтобы уровень воды в емкости был выше верхнего уровня уложенных образцов примерно на 5 см. Температура воды в емкости 20^oС (комнатная). Образцы взвешивались через каждые 24 ч. Водопоглощение определялось с погрешностью не более 0,1%.

Водопоглощение образцов по массе в процентах определилось по формуле

где m₀ - первоначальная масса образца, г;
m₁ - масса образца после насыщения.

Коэффициент фильтрации определялся по ГОСТ 25584-90 "Грунты. Методы лабораторного определения коэффициента фильтрации".

Прочность предлагаемого состава увеличивается по сравнению с прототипом в 2 раза, Водопоглощение уменьшается в 10-20 раз, коэффициент фильтрации находится на уровне требований СНиП 2.01.28 - 85.

Предлагаемый состав смеси имеет оптимальные свойства для использования его в качестве гидроизолирующего экрана при захоронении любых отходов на полигоне, обеспечивая низкую фильтрационную способность, высокую прочность, минимальное или близкое к нулю водопоглощение, безопасность захоронения отходов для окружающей среды.

Источники информации
1. СНиП 2.01.28-85. Полигоны по обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов. Основные положения по проектированию (аналог).

2. Авт. cв. 1715757, МКИ С 04 В 26/26, от 03.07.89 г. Битумно-каучуковая мастика (аналог).

3. Авт. св. 1705258, МКИ С 04 В 26/26 от 08.02.90 г. Битумный шлам (прототип).

Формула изобретения

Гидроизоляционная смесь, включающая песок, известь и нефтесодержащий компонент, дополнительно содержит глину, а в качестве нефтесодержащего компонента содержит отход нефтедобычи - асфальто-парафинистые смолоотложения АСПО при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Глина - 45 - 50
Песок - 15 - 20
Известь - 10 - 15
АСПО - 20 - 25

РИСУНКИ

Рисунок 1