Способ герметизации стыков облицовок каналов и водоемов с бентонитовым жгутом

Авторы патента:

Баев Олег Андреевич (RU)

Скляренко Елена Олеговна (RU)

Ищенко Александр Васильевич (RU)

Косиченко Юрий Михайлович (RU)

E02B3/16 - противофильтрационные устройства или швы (швы в фундаментах E02D 29/16; уплотнение швов, не ограниченное гидротехническим применением E04B 1/68)

Владельцы патента RU 2598635:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Донской государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВПО ДГАУ) (RU)

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). Способ герметизации стыков облицовок каналов и водоемов с бентонитовым жгутом включает использование противофильтрационного жгута в виде полого цилиндра с наполнителем из бентонитовых глин. При этом герметизирующий элемент выполняют из перфорированной полимерной геомембраны с наполнителем из бентонитового жгута, обжатого жидкой резиной. Способ позволяет исключить потери воды на фильтрацию, повысить долговечность и противофильтрационную надежность деформационных швов. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

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).

1. Способ герметизации стыков облицовок каналов и водоемов с бентонитовым жгутом, включающий противофильтрационный жгут в виде полого цилиндра с наполнителем из бентонитовых глин, отличающийся тем, что герметизирующий элемент выполняют из перфорированной полимерной геомембраны с наполнителем из бентонитового жгута, обжатого жидкой резиной.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перфорированную полимерную геомембрану выполняют из полиэтилена и полиизобутилена низкой плотности, толщиной 2,0-4,0 мм, с отверстиями диаметром 1,0-3,0 мм.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для наиболее эффективной гидратации бентонитового жгута водой, жидкую резину наносят на внешнюю поверхность бентонитового жгута спиралевидно.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что бентонитовый жгут выполняют из бентонита и бутилкаучука, в соотношении Na-бентонит - 70%, Са-бентонит - 20% и 10% - бутилкаучук.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что диаметр бентонитового жгута будет зависеть от размеров деформационного шва и свойств грунта.

Изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности к способам борьбы с фильтрацией загрязненных стоков из земляных амбаров-накопителей отходов бурения нефтяных и газовых скважин.

Противофильтрационное геокомпозитное покрытие // 2595174

Изобретение относится к гидротехническому и мелиоративному строительству. Покрытие содержит полипропиленовый каркас, состоящий из двух слоев геотекстиля нетканого и тканого, между которыми помещен слой бентонитовой глины.

Способ создания противофильтрационного экрана в грунте // 2583815

Изобретение относится к области строительства, в частности к упрочнению грунта путем введения в грунт затвердевающих веществ, и может быть использовано для защиты бетонных фундаментов, основания и тела земляного полотна железных и автомобильных дорог от воздействия грунтовых и поверхностных вод.

Способ создания облицовки на осушительно-оросительных каналах // 2581216

Изобретение относится к способам борьбы с фильтрационными потерями воды на осушительно-оросительных каналах и может быть применено при возведении противофильтрационных одежд откосов и дна каналов.

Каскадный способ создания противофильтрационной завесы (пфз), сооружаемой способом "стена в грунте" на откосе с уклоном более 3° // 2579780

Изобретение относится к области строительства, в частности, для создания противофильтрационных завес (ПФЗ) способом «стена в грунте» и может быть использовано в гидротехническом строительстве для защиты подземных и поверхностных вод от загрязнения в районах, прилегающих к золоотвалам тепловых электростанций и шламонакопителям промышленных сточных вод.

Комбинированный противофильтрационный экран // 2579482

Изобретение относится к области гидротехнического, природоохранного и гражданского строительства и может быть использовано при создании противофильтрационных устройств (из геосинтетических материалов) в основаниях, предпочтительно, на оросительных каналах, водоемах и накопителях отходов.

Способ создания противофильтрационного экрана // 2577480

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано для создания противофильтрационного экрана на накопителях промышленных и бытовых отходов.

Устройство для механизированного создания противофильтрационного покрытия из полимерного материала // 2570721

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при строительстве оросительных каналов, а именно для механизированного создания противофильтрационных покрытий с использованием полимерных материалов, в том числе из отходов производства.

Способ создания противофильтрационной завесы // 2569965

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к способам создания противофильтрационных завес в гидротехнических сооружениях в северной строительно-климатической зоне (ССКЗ).

Способ создания водонепроницаемого сопряжения противофильтрационной завесы сооружаемой на площадке с разновысокими отметками методом "стена в грунте" // 2568757

Изобретение относится к области строительства, в частности для создания противофильтрационных завес способом «стена в грунте», и может быть использовано в гидротехническом строительстве и для защиты подземных и поверхностных вод от загрязнения в районах, прилегающих к золоотвалам ГРЭС и шламонакопителям промышленных сточных вод.

Способ создания противофильтрационного экрана // 2598669

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано при создании противофильтрационных экранов на каналах, водоемах и накопителях различного назначения. Способ включает подготовку основания 1 под противофильтрационный экран и раскладку геомембранного полотнища 2. Раскладка геомембранного полотнища 2 осуществляется механизировано, с помощью тракторной тележки 3, оборудованной приспособлением для подвески рулонов. Также раскладка геомембранного полотнища 2, сложенного гармошкой 6, производится непосредственно с поддона 7, установленного на прицепную тракторную тележку 3. Подготовка основания 1 под противофильтрационный экран заключается в срезке растительного слоя, удалении с экранируемой поверхности остроугольных и недопустимых по крупности частиц грунта (d≥10 мм), корневищ и других включений, увлажнении основания с помощью разбрызгивателей, уплотнении основания гладкими самоходными виброкатками в 2-3 прохода. Геомембранное полотнище 2 производят из отходов полиолефинов, например отходов с/х пленки, упаковочных пленочных материалов. Толщина производимого полотнища 2-4 мм, ширина укладываемого полотнища гармошкой: 2-2,4 м, 4,3 м, 8,0 м. Заявленный способ позволяет упростить создание противофильтрационного экрана и повысить технологичность производства работ. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ определения удельных фильтрационных потерь // 2604305

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к способам для определения потерь воды на фильтрацию из оросительных каналов гидромелиоративных систем. Способ определения удельных фильтрационных потерь включает опорожнение канала, монтаж стального короба 1 П-образной формы заостренными концами 2 в дно 3 и откосы канала, удаление воздуха из стального короба 1, заливку воды через горловину из мерного сосуда, замеры и контроль за уровнем воды с помощью пьезометра, соединенного со стальным коробом 1. Упрощается способ проведения промерных работ по определению удельных фильтрационных потерь на необлицованных каналах, а также снижаются трудозатраты. Кроме того, процесс проведения промерных работ и наблюдений происходит на берегу в одной точке. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Противофильтрационное крупнотоннажное покрытие // 2609437

Изобретение относится к гидротехническому и мелиоративному строительству и может быть использовано при устройстве противофильтрационных экранов из полимерных материалов на оросительных каналах и водоемах. Противофильтрационное крупнотоннажное покрытие включает гибкие листы, выполненные из утилизированного сырья. Покрытие выполнено из композитного материала на основе дробленых легко перерабатываемых отходов полиэтилена и наполнителя из дробленых спрессованных трудно перерабатываемых отходов пластмассовой крошки. Для соединения отдельных листов покрытия между собой оно выполнено с пазами, которые соединены путем сварного стыкового соединения. Достигаемый технический результат заключается в создании покрытия, обладающего высокой водонепроницаемостью, прочностью и морозостойкостью при одновременном обеспечении возможности утилизации трудно перерабатываемых отходов производства и потребления при его изготовлении. 3 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

Способ создания противофильтрационного геокомпозитного покрытия // 2610699

Изобретение относится к области гидротехнического, гидромелиоративного и природоохранного строительства и может быть использовано при создании противофильтрационных покрытий с использованием геокомпозитных материалов в основаниях сооружений. Способ создания противофильтрационного геокомпозитного покрытия включает подготовку грунтового основания, укладку на него водонепроницаемой геомембраны, состоящей из герметично соединенных между собой полотнищ полимерного материала, и устройство защитного слоя из геотекстильного материала. Для исключения интенсивной боковой фильтрации по контакту геотекстиля с геомембраной геотекстильный материал выполняют с полимерными ребрами в виде ячеек. При этом толщину противофильтрационного элемента из геомембраны, необходимость применения защитных прокладок из геотекстиля и оценку водопроницаемости при наличии отверстия определяют по расчетным зависимостям. Изобретение обеспечивает надежную противофильтрационную защиту гидротехнических сооружений в основаниях, а также исключает контактную фильтрацию по контуру геомембраны и геотекстиля. 3 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл.

Способ создания накопителя токсичных отходов на сильно деформируемом основании // 2611167

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям и может быть использовано при создании накопителей отходов промышленных предприятий. Способ включает подготовку основания путем отсыпки дренирующего грунта с уклоном от центра к периферии на величину, равную половине прогнозируемой разности осадки основания. Затем выполняется планировка поверхности дна накопителя уступами и укладка водонепроницаемой геомембраны, состоящей из герметично соединенных полотнищ. Далее в накопителе выдерживается жидкость (вода или глинистый раствор) до момента достижения заданной степени консолидации основания. После ее откачки выполняется проверка герметичности геомембраны путем последовательного выполнения нескольких операций: сканирования основания с поверхности геомембраны с помощью физических измерений, подачи в накопитель индикаторной жидкости, ее выдержки, последующей откачки и повторного сканирования основания. По завершении проверки следуют устранение дефектов геомембраны и укладка защитного слоя. Способ позволяет обеспечить герметичность экрана за счет предварительной консолидации основания и контроля его целостности, повышая тем самым эксплуатационную надежность накопителя. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

Грунтовая плотина, возводимая на слабых основаниях в районах с повышенной сейсмичностью // 2611805

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при возведении грунтовых сооружений на слабых основаниях в районах с повышенной сейсмичностью. Грунтовая плотина, возводимая на слабых основаниях в районах с повышенной сейсмичностью, включает криволинейную с выпуклостью в сторону верхнего бьефа диафрагму 2 из вязкопластического материала, выполненную с утолщениями в виде локальных приливов 4 в зонах изменения кривизны диафрагмы 2, бетонную галерею 3 со сводом в верхней части и противофильтрационный элемент 6 в основании 7. Нижняя часть диафрагмы 2 выполнена в виде замкнутой оболочки 5, охватывающей бетонную галерею 3 и сопряженной с противофильтрационным элементом 6 в основании 7. Бетонная галерея 3 в поперечном сечении выполнена в виде треугольника Рело, причем один из углов треугольника Рело располагается в верхней сводной части галереи. Материал диафрагмы в утолщениях имеет большую текучесть, чем в остальных частях диафрагмы. Повышается надежность работы грунтовой плотины при повышенных сейсмических и статических нагрузках. 3 ил.

Способ возведения намывного гидротехнического сооружения // 2612205

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может найти применение при возведении намывных хранилищ отходов с большим потреблением воды и ее потерями при эксплуатации. Способ возведения намывного гидротехнического сооружения включает операции по устройству первичной дамбы 5 из намытых отходов, противофильтрационного экрана, отстойного пруда с технической водой 4, для создания противофильтрационного экрана. Для формирования противофильтрационного экрана на заранее подготовленные внутренний откос первичной дамбы 5 и основание 1 сооружения отсыпают сплошной слой 2 из набухающего материала природной влажности, например, высокоактивных шламов металлургических комбинатов, на разровненную поверхность которого отсыпают слой 3 намытых отходов и после этого с помощью трубопроводной системы на него подают техническую воду 4 из отстойного пруда для смачивания, полного насыщения, увеличения в объеме и всестороннего обжатия сплошного слоя 2 из набухающего материала. Изобретение направлено на повышение противофильтрационного эффекта намывного гидротехнического сооружения для предотвращения загрязнения грунтов и подземных вод и сокращение затрат на его возведение. 1 ил.

Способ ремонта бетонных облицовок оросительных каналов // 2612419

Изобретение относится к гидромелиоративному строительству и может быть использовано при проведении ремонта бетонных облицовок длительно работающих оросительных каналов с использованием геосинтетических материалов. Способ включает удаление дефектного участка покрытия, нанесение бетона 3 с толщиной слоя δ=0,05 м и укладку на бетон жесткими ребрами вниз полимерной профилированной геомембраны 4. Бетон 3 наносят по контуру повреждения 2 с каждой из его сторон на заранее увлажненную поверхность. При наличии больших повреждений с шириной bпов≥1,5 м на слой бетона 3 производится укладка полимерной геосетки. Ширина полоски геомембраны 4 определяется в зависимости от размеров повреждения 2 бетонной облицовки 1, с учетом запаса. Применение полимерной профилированной геомембраны и геосетки для ремонта повреждений бетонных облицовок оросительных каналов позволит существенно продлить срок службы сооружений на 30-40 лет, снизить потери воды на фильтрацию, а также отказаться от больших объемов бетонных работ. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ заделки повреждений противофильтрационного экрана // 2612431

Изобретение относится к гидротехническому и природоохранному строительству, может быть использовано для заделки повреждений противофильтрационных покрытий каналов, водоемов и накопителей отходов, путем предварительного контроля целостности экранов дистанционно. Способ заделки повреждений противофильтрационного экрана включает укладку полимерного материала, отсыпку защитного слоя, контроль сплошности со стационарных датчиков влажности почвы на портативный регистратор данных с последующей передачей информации по GPS навигации к персональному компьютеру, заделку обнаруженных повреждений 8 в противофильтрационном полимерном элементе инъекцией бентонитового раствора, подаваемого под давлением с помощью насоса 11 в поврежденное отверстие 8. На повреждениях с диаметром отверстия dотв≥20 см дополнительно устраиваются заплаты 15 из полимерного материала. Контроль целостности экрана производится автоматически и дистанционно, вся необходимая информация об утечках поступает к оператору на персональный компьютер, а заделка повреждений производится точечно инъекцией бентонитового раствора и при обнаружении значительных мест повреждений помимо инъекции дополнительно устраиваются заплаты из полимерного материала. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Противофильтрационное композитное полотнище // 2614580

Изобретение относится к гидротехническому и мелиоративному строительству и может быть использовано при устройстве противофильтрационных экранов из композитных материалов на работающих оросительных каналах и водоемах без их опорожнения. Противофильтрационное композитное полотнище включает бентонит в порошкообразном состоянии или в гранулах, размещенный между двумя слоями геотекстиля - тканого и нетканого, соединеными между собой путем иглопробивания. На тканый и нетканый геотекстиль нанесена жидкая композиция на основе полиэтилена толщиной слоя композиции 0,2-0,4 мм. Для исключения всплытия покрытия под водой оно выполнено со слоем мелкозернистого песка с модулем крупности Мкр≤1,5 толщиной слоя 3-5 мм, отделенного от бентонита полотнищем нетканого геотекстиля. Технический результат изобретения заключается в обеспечении водонепроницаемости композитного полотнища и возможности его укладки на действующих оросительных каналах и водоемах без их остановки и опорожнения. 1 ил.