Anotace: Prezentovány jsou výsledky praktického použití bentonitových provazců pro utěsnění prstencového prostoru studní pro přívod vody. Studie ukázaly, že při použití bentonitových provazců, jako jsou Icopal a Aquastop, je botka pláště hermeticky utěsněna proti pronikání vody ze svrchních kvartérních zvodnělých vrstev. Když bentonitová šňůra nabobtná, vytvoří se vodotěsná zátka, která zabrání pronikání posazené vody přes mezikruží.
Klíčová slova: studna, bentonit, přítok vody, dvousloupová struktura.
V současné době je nutné vyvinout účinné metody provádění hydroizolačních prací. Pro splnění vysokých požadavků na ekologii prostředí je nutné zavádět různé inovace, včetně „technologických metod izolace přítoků vody, fyzikálních a mechanických vlastností materiálů, výpočtů vstřikovaných objemů a režimů vstřikování za účelem vytvoření stacionární a rozšířené clony v formace“ (Skorodievsky V. G., 2007). Doposud nebyla věnována zvláštní pozornost přítoku vody a následkům, které mohou plynout z nedostatečného utěsnění mezikruží studní. V tomto ohledu je zapotřebí komplexní výzkum ke studiu problematiky hydroizolace.
Existuje velké množství různých materiálů pro provádění izolačních prací. Přesto probíhají výzkumné práce na vytvoření nových materiálů, které zajistí šetrnost k životnímu prostředí a vyrobitelnost procesu, stejně jako metody pro snížení nákladů na opravy a restaurátorské práce [1].
V současné době se pro zlepšení povrchové adheze (adheze) a schopnosti materiálu zotavit se po deformaci používají kompozice na bázi cementu s různými polymerními přísadami. Vzhledem k tomu, že v závislosti na podmínkách použití je nutný výběr různých výztužných směsí.
Jednou z nejčastěji používaných metod je vrtná cementace. Tím se zpevní plášť, sníží se možnost deformace a vzniku havarijní situace spojené se smykem a tlakem zeminy. Nejprve musíte změřit geometrii studny a určit vlastnosti půdy.
Toto je hlavní a velmi důležitá fáze. Je třeba vzít v úvahu, že chyba v rozborech a výpočtech při cementování mezikruží může vést ke zhoršení funkčnosti konstrukce odběru vody [2].
Účelem studie je izolovat (přerušit) přítok vody z mezikruží studny. Studie používala dvousloupcový design studny.
Materiály a metody
Bentonitová šňůra, typy, aplikační vlastnosti. Bentonitová šňůra je hydroizolační materiál, který je široce používán ve stavebnictví. Jeho použití je jednou z nejkvalitnějších metod těsnění otevřených a vnitřních inženýrských systémů. Pokládání šňůry se používá pro hydroizolaci na svislých a vodorovných plochách, pokud jsou nerovnosti, třísky a praskliny.
Šňůra je vyrobena z vulkanického materiálu s přídavkem bentonitového jílu. Bentonit je materiál přírodního původu, jehož charakteristickým rysem je schopnost absorbovat vlhkost. Při kontaktu s vodou bobtná a vyplňuje dutiny, čímž zajišťuje spolehlivé utěsnění předmětu. Stupeň nabobtnání závisí na interakci s vodou – během prvních 200 hodin při nepřetržitém kontaktu s vodou se může zvětšit o 5 %. Pokud byla práce prováděna ve vodě, může se šňůra zvětšit až o 400 % během 3 hodin. Takové vlastnosti umožňují použití materiálu v průmyslové výstavbě [XNUMX].
Výhody použití bentonitové šňůry ve stavebnictví:
- materiál šetrný k životnímu prostředí;
- trvanlivost – zachovává si své vlastnosti po dlouhou dobu;
- odolný vůči agresivnímu vnějšímu prostředí – odolný vůči chemickým činidlům skupiny pH 5-11;
- instalační práce lze provádět kdykoli během roku, odolává teplotám od -15 do +50;
- snadnost instalačních prací.
Bentonitová šňůra je nepostradatelným materiálem pro stavební a inženýrské práce.
Typy a vlastnosti:
Ve stavebnictví se můžete setkat s několika názvy pro bentonitovou šňůru – bentonitová páska, hydraulické těsnění, hydroizolační šňůra. Vypadají jako obdélníková stuha různých barev, průměrů a délek. Všechny bentonitové šňůry lze klasifikovat podle jejich vzhledu a tvaru průřezu.
Vzhled: ploché pásky potažené antiadhezivním materiálem; vodu absorbující šňůra, která při kontaktu s vlhkostí bobtná.
Tvar řezu: kulatý; náměstí; obdélníkový.
Tento materiál je vyroben z bentonitu sodného a používá se k izolaci technických švů mezi konstrukčními prvky a konstrukcemi. Když se voda dostane do technického švu položeného bentonitovou šňůrou, nabobtná. V důsledku tohoto procesu dochází k utěsnění [4-7].
Bentonitové jíly se rozlišují na vápenaté a sodné, které se od sebe liší složitou strukturou. Prahové prostorové parametry pro vápenaté bentonity jsou vyšší než pro sodné bentonity. Proto vápenaté bentonity bobtnají intenzivněji s výraznější schopností. Přírodní bentonity obsahující dvojmocné kationty Ca 2+ mají větší hydrofilitu a povrchovou sorpční aktivitu ve srovnání s bentonity obsahujícími monovalentní Na-ionty. Vápenaté bentonity se také vyznačují nízkou katalytickou aktivitou a tepelnou stabilitou. S přihlédnutím k vlastnostem hydroizolačních schémat při použití dvousloupové konstrukce studní z kvartérních sedimentů (písek) jsou tedy vhodnější sodné bentonity na bázi polymerní netkané textilie a polymerní kompozice na bázi kaučuků [8].
Tento příspěvek uvádí údaje o použití sodných bentonitových šňůr značek IKOPAL a AQUASTOP. Obrázek 1 ukazuje vzhled bentonitového kordu.
Obrázek 1. Vzhled bentonitové šňůry.
Výsledky výzkumu
Obrázek 2 ukazuje schéma instalace bentonitové šňůry.
Obrázek 2. Schéma instalace bentonitové šňůry.
Při instalaci pláště byla jeho botka obalena bentonitovou šňůrou o délce 0,7-1,5 metru. Po instalaci pláště kabel interagoval s přírodní vodou. Během 5-7 hodin nabobtnal (zvětšil objem) až 5x a vytvořil hustou hydroizolační zátku.
Tabulka 1 uvádí charakteristiky kordů použitých ve studii.
Tabulka 1. Vlastnosti bentonitových provazců.
Bentonitová šňůra Icopal
Bentonitový profil Aquastop PNB
bentonitový a polymerní netkaný základ
polymerní kompozice na bázi kaučuků
Hustota, g/cm3, ne méně
Objemová expanze, % po 5 hodinách, ne méně / po 24 hodinách, ne méně
Pružnost na nosníku se zaobleným poloměrem 25 mm při teplotě, °C, ne vyšší
Studie ukázaly, že při použití bentonitových provazců, jako jsou Icopal a Aquastop, je botka pláště hermeticky utěsněna proti pronikání vody ze svrchních kvartérních kolektorů. Když bentonitová šňůra nabobtná, vytvoří se vodotěsná zátka, která zabrání pronikání posazené vody přes mezikruží.
Závěry
Rozhodně lze říci, že použití bentonitových šňůr Icopal a Aquastop prokázalo účinnost, snadnou instalaci a šetrnost k životnímu prostředí.
Utěsnění studny před podzemní vodou. Těsnění jako jeden z problémů studní
Vzhledem k tomu, že pozemky mají často dostatek podzemní vody, často vznikají potíže s utěsněním hydraulických systémů. Problémy vrtů v této oblasti lze řešit různými způsoby, například pomocí kesonů, izolačních vrtů a také použitím těsnících armatur pro samotné ústí vrtu.
Použití kesonů – kulatých nebo obdélníkových kovových nádob – je poměrně běžné opatření, protože je to jednoduché řešení tohoto problému. Pokud však víko takové konstrukce není správně navrženo, dovnitř prosakuje tavenina nebo dešťová voda.
Utěsněná studna může být také řešením problémů se studnami. K tomu je obyčejná studna zvenčí upravena speciálním způsobem pomocí pryskyřice nebo jiných látek s izolačními vlastnostmi, které zabraňují prosakování vlhkosti. Je ale nutné počítat s tím, že beton je sám o sobě schopen propouštět vlhkost, což znamená, že stoprocentní utěsnění studny je nemožné. Ústí vrtu je utěsněno pomocí přírub. To je nejspolehlivější způsob, jak dosáhnout stoprocentních výsledků.
Jak vyplnit mezikruží studny. Metody těsnění prstence
Cementace vrtu dále zpevňuje plášť, snižuje riziko jeho deformace a netěsnosti ve spojích vlivem smyku a tlaku půdy. Před zahájením těsnicích prací se provádí řada povinných postupů:
- Rozbor vrtu, při kterém se měří hloubka vrtu a velikost mezery mezi stěnami šachty a pažnice. Zkontroluje se geometrie celé konstrukce. Zjišťuje se charakteristika zemin – typy hornin, pórovitost, lámavost a další geologické a hydrogeologické vlastnosti.
Vzhledem k tomu, že cementování mezikruží je nevratný proces, nelze při utěsnění dělat chyby, protože nebude možné napravit porušení, což povede ke změně funkčnosti konstrukce odběru vody k horšímu. To znamená, že cementování studny musí provádět profesionální vrtaři a na základě dobře propracovaných konstrukčních řešení.
Pracovní roztok pro utěsnění studny
S ohledem na geologické vlastnosti místa je určen typ směsi pro cementování. Cementopísková malta se používá k utěsnění mezikruží studny vrtané v jílovitých horninách. Porézní půdy vyžadují použití směsí obsahujících vláknité materiály, jako je azbest nebo bitumen. Použití standardní směsi cementu a písku povede k tomu, že porézní horniny absorbují významný objem roztoku. To povede k výrazné nadspotřebě stavebních materiálů.
Technologie těsnění studní
Hlavní způsoby lepení:
- Jednou z nejjednodušších metod je přímé vstřikování směsi do mezikruží, kdy roztok gravitací vyplní volnou mezeru vlivem gravitačních sil. Nevýhodou této techniky je možná tvorba dutin, když směs zcela nevyplní prostor mezi pažnicí a stěnou šachty.
- Opětovné utěsnění je přijatelnější variantou. Technologie spočívá v přivádění roztoku přímo do pouzdra a směs vyplňuje prstenec zdola nahoru. K odříznutí vodonosné vrstvy se používá speciální membrána.
Voda kolem studny. Zvláštnosti
Samoprotékající vrt je raritou, proto vrtařské organizace přesně vědí, ve kterých regionech je možné se dostat k artéskému tlakovému horizontu. K samovypouštění dochází, pokud je tlak kapaliny ve vodní nádrži, měřený v metrech (1 atm. = 10 m), větší než hloubka samotného horizontu.
Na první pohled je tato studna skutečným pokladem, protože k vyvedení vody na povrch není potřeba žádné drahé čerpací zařízení. Stačí si koupit klasickou sací odstředivou jednotku. V zimě však můžete čelit vážným problémům se zamrzáním vody, protože hladina kapaliny ve studni bude v jakékoli oblasti vyšší než značka zamrznutí půdy.
Co dělat, když voda vytéká ze studny prudce?
Pozor: všechny samoproudné vrty jsou rozděleny do dvou typů podle jejich vydatnosti: 0,2-0,5 m³/ha 10-15 m³/h. V druhém případě je technicky velmi obtížné zastavit samovybíjení.
Co dělat v této situaci, řekneme dále. Pro začátek zvažte výhody a nevýhody takové studny.
Podzemní voda vstupuje do studny. Teorie.
Ať už studna nebo studna, je to v podstatě jen potrubí zakopané svisle v zemi. A teprve za druhé vyvstávají otázky:
- Jak velká je tato trubka? Jaký má průměr?
- Do jaké hloubky by měla být zakopána, aby se získala čistá voda s vynaložením minimálního úsilí a peněz?
- Z jakého materiálu je vyrobena samotná trubka?
- Co bylo uděláno pro to, aby výsledná voda neobsahovala mechanické nečistoty?
- Co bylo uděláno, aby se do potrubí nedostal špinavý déšť a spodní voda?
Na základě odpovědí na tyto otázky dostáváme:
- Habešská studna je ražená studna z ocelové trubky malého průměru (od 25 do 76 mm) malé hloubky se základním „děrovaným“ nebo „krouceným“ filtrem a ochranou před povrchovou vodou ve formě hliněného hradu.
- Studna „na písek“ je studna středního průměru (od 76 do 400 mm) malé nebo střední hloubky, v závislosti na výskytu druhé nebo třetí zvodně, s dobrým a spolehlivým filtrem proti písku. Samotný materiál trubky se může lišit, ale v zásadě je to ocel, kterou každý zná. Nutná je také ochrana před podzemní a dešťovou vodou. Obvykle se jedná o hliněný hrad, ale lze použít i jiné hydroizolační materiály.
- Studna pro „vápenec“ je ve skutečnosti stejná jako ta předchozí, ale existují rozdíly. Hloubka je zpravidla mnohem větší a filtr nečistot buď není potřeba, nebo nějaký elementární kvůli nepřítomnosti nebo malému množství nečistot.
- Známé studny (nazývají se také „moje“) se vyznačují velkým průměrem (od 500 do 2500 mm), malou hloubkou kvůli náročnosti práce a povinnou přítomností filtru, závěrky a také jako „top“ na ochranu před deštěm. Obvykle jsou vyrobeny z hotových betonových prstenců, ale nadšenci extrémních sportů mohou použít i jiné materiály (dřevo, cihly, suť).
Voda teče do studny. Jen o komplikovaných věcech: odkud se voda dostává do studny?
Víte, kolik lidí si představí vodonosnou vrstvu? Jako jakási řeka plynoucí v útrobách země mezi dvěma vodotěsnými vrstvami půdy. Na této řece spočívá plášťová trubka studny na chatě a čerpadlo čerpá vodu do vodovodního systému. Vůbec to tak není. Podzemní voda se nachází v porézních horninách a nasákne je jako houba.
Studna je vrtána přesně až do těchto vodou nasáklých zemin. A voda proniká do pouzdra otvory a prosakuje mezi částicemi horniny. Odkud se voda dostává do vodonosné vrstvy?
Ve většině případů je zdrojem povrchová voda, srážky, řeky, jezera a bažiny, odkud je voda, procházející vrstvami půdy, vtahována do zvodnělé vrstvy.
Proces plnění vodonosné vrstvy probíhá velmi pomalu. A pouze při porušení norem pro provoz studní se zrychluje plnění vodonosné vrstvy povrchovou vodou, přirozená filtrace se stává neúčinnou a kvalita vody se snižuje. V takových případech odborníci detekují charakteristické bažinaté inkluze ve vodě.
V pobřežní zóně řek a jezer bylo vyvrtáno mnoho vrtů. Takové zdroje příjmu vody vyžadují zvýšenou pozornost. Při povodni se může do pobřežních studní dostat velká voda. Odborníci si dokonce mohou vybavit případy, kdy rybičky skončily ve studních.
Ale navzdory všem výše popsaným problémům bude příjem vody ze studny vždy výhodnější než použití otevřených nádrží jako zdroje zásobování vodou. I přes náklady na vrtání studny s životností 25 a více let lze náklady na roční provoz považovat za nevýznamné.
Odborníci doporučují vrtat studny mimo záplavové oblasti řek a pobřežních oblastí jezer. To zajistí, že se voda do studny dostane výhradně z vodonosných vrstev. Hledání místa vrtání v místech vzdálených od vodních ploch však vyžaduje účast profesionálů. V opačném případě hrozí vysoké náklady na hydrogeologické průzkumy pro stavbu studny.
