ГИДРОИЗОЛЯЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Описывается гидроизоляционный материал, в основном изготовленный из пластичной массы, содержащей жидкость и измельченную смектитовую глину, обычно монтмориллонит, как например, бентонит, который может быть соединен с несущим листом. Пластичная масса может содержать водную и/или неводную жид-кость, которая может быть удалена после формования. Смектитовая глина может быть интеркалационным комплексом смектита и покрывающего вещества. Массу желательно формуют экструзией. В последнем слу-чае слой глины предпочтительно может иметь плотность, по меньшей мере, 1000 кг.м-3 и ширину 1 м или бо-лее.

Изобретение относится к гидроизоляционному материалу, пригодному для устройства гидроизоляции водоема, водохранилищ, прудов или подобных мест, где необходимо удерживать воду или где сбрасываются сточные воды и необходимо защитить грунт под ними от утечки воды или другой жидкости. Этот материал можно также использовать в связи с устройством гидроизоляции сооружений, покрытием загрязненного участка для предотвращения потока воды на этот загрязненный участок и облицовкой траншей, которые отделяют загрязненные участки от чистых участков. Этот материал можно также использовать в качестве кровельного материала на плоских и наклонных крышах. Ранее было предложено несколько материалов, которые содержат в себе слой набухающего смектита, как например, монтмориллонита и/или спонита, вве-денного в материал в качестве изолирующего средства. Монтмориллонит был нанесен на несущий слой или носитель, которые делали различными способами. Несущий слой действует как защита, но также придает материалу дополнительную прочность.
В европейском патенте номер 59625 /Клем/ описывается гидроизоляционный материал, который представляет собой слоистый материал, состоящий из тканевого носителя, частиц монтмориллонита, сцеп-ленных с носителем, и грубого холста, наклеенного поверх частиц монтмориллонита для удерживания их на носителе. В описании патента Клема в качестве существенного признака требуется, чтобы носитель мог про-пускать газ. Хотя отвод газа из-под удерживаемого объема воды или другого вещества и может быть пре-имуществом, создание такой вентилируемости в реальном носителе является большим недостатком. Хотя и существует немного мест, где необходимо вентилирование, в случае потребности в нем желательно создавать отдельный вентилирующий слой, совершенно от деленный от гидроизоляционного материала, перекрываю-щего первый лист /10/. Лист /10/ имеет вентилирующий носитель /13/, слой монтмориллонита /14/, сцеплен-ный с носителем /13/, и грубый холст /15/ поверх монтмориллонита. Подобным же образом лист /12/ имеет носитель /16/, монтмориллонит /17/ и грубый холст /18/. Как показано на чертеже и стрелками /19/, слой носителя /16/, лежащий над монтмориллонита /14/, обеспечивает путь между двумя слоями монтмориллони-та /14/ и /17/, который, хотя и предназначен для удаления воздуха, может также создать возможность для фитильной утечки жидкости, например, воды по указанному пути. Таким образом, введение вентилирующей основы в листы /10/ и /12/ может иметь нежелательные последствия.
На фиг. 2 показано, как эти проблемы решаются с помощью структуры, показанной в европейской па-тентной заявке 246311 /Мак-Грэурти/. В этой структуре нижний лист /19/ имеет носитель /20/ и монтморил-лонит /21/. Вышележащий лист /22/ имеет носитель /23/ и монтмориллонит /24/. В патентной заявке Мак-Грэурти носители /20/ и /23/ выполнены из твердого пластмассового не вентилирующего и непроницаемого материала. Таким образом, в структуре, показанной на фиг. 2, носитель /23/ образует водонепропускаемый слой между двумя слоями монтмориллонита /21/ и /24/, что, таким образом, обеспечивает очень хорошую изоляцию. Это является значительным преимуществом по сравнению с прототипом на фиг. 1.
Однако, структура по патенту Мак-Грэурти, к сожалению, создает ряд других практических трудно-стей. Во-первых, носители /20/ и /23/ изготовлены из толстого, непроницаемого и по существу твердого пластмассового материала, указанного в описании заявки как ПЭВП.
Кроме того, в описании заявки отмечается тот факт, что гранулы монтмориллонита сцеплены не толь-ко с носителем, но также друг с другом.
Гидроизоляционные материалы подобного типа обычно поставляют в рулонах, причем их нужно разматывать с рулонов и размещать для укладки в пространстве бассейна, пруда или водохранилища. При изготовлении носителя /20/ /23/ из полиэтилена высокой плотности материал по заявке Мак-Грэурти оказы-вается менее гибким, чем при использовании ткани /нетканой или тканой/ в качестве материала носителя. Это означает, что материал намного труднее укладывать, причем при его сгибании или разгибании возможно растрескивание слоя монтмориллонита. Более того, из-за свойств пластмассового листа из ПЭВП нелегко приклеивать монтмориллонит к его поверхности.
Необходимо использовать довольно большое количество очень прочного клея. Как упоминалось, в структуре по заявке Мак-Грэурти частицы или гранулы в слоях монтмориллонита склеены не только с носи-телем, но и друг с другом. Это делает материал еще менее гибким и более трудным в обращении с ним. Из за высокой жесткости материала по заявке Мак-Грэурти в нем пришлось освободиться от использования како-го-либо грубого холста, как например, грубого холста /15/ /18/, а это означает, что в случае разрыхления слоя монтмориллонита вследствие его сгибания и разгибания монтмориллонит может легко смещаться с об-разованием пустот в слое монтмориллонита. Материал по заявке Мак-Грэурти также является очень жестким и трудным в обращении.
Другой гидроизоляционный противофильтрационый материал описывается в патенте Великобритании номер 2 202 185 /Ное/. В патенте Ное слой монтмориллонита проложен между текстильного двумя слоями нетканого текстильного материала, которые соединены сшиванием. Иглы пропущены через слой монтморил-лонита и объединяют все три слоя. Этот материал также имеет недостатки. Во-первых, оба слоя из нетканого материала по существу являются газопропускающими. Следовательно, при их укладке они имеют такие же недостатки, как и материал со структурой по патенту Клема. Более того, так как монтмориллонит не прикле-ен к слоям нетканого текстильного материала, то при разгибании и (сгибании этого гидроизоляционного ма-териала и обращении с ним во время укладки монтмориллонит может сдвигаться относительно двух выше-указанных слоев с образованием пустот и/или более проницаемых и более тонких участков в слое монтмо-риллонита.
Другой недостаток заключается в том, что во всех этих прежних материалах стремились использовать измельченный монтмориллонит, который может иметь размер гранул 2 – 5 мм, обычно около 3 мм. Хотя мо-жет быть уложен и более измельченный материал для заполнения пустот между более крупными гранулами, такие гранулы имеют тенденцию составлять основную массу слоя монтмориллонита в гидроизоляционном материале. Так как гидроизоляционный материал является лишь сравнительно тонким, например, содержа-щим, может быть, только один или два слоя гранул монтмориллонита, то могут возникнуть проблемы в связи инородными телами в используемом монтмориллоните. В его природном состоянии монтмориллонит обна-руживают вместе со сланцем и другими примесями. Хотя монтмориллонит и может быть очень хорошо очи-щен, не является необычным то, что в готовом, классифицированном по размерам и сортированном монтмо-риллоните остается небольшое процентное содержание частиц сланца. Неудачный результат от использова-ния сравнительно крупных гранул монтмориллонита в слое заключается в том, что гранулы примесей могут также оказаться включенными в материал. Химическая природа сланца и некоторых других примесей сказы-вается не только в том, что они вообще не являются монтмориллонитом (и, следовательно, не разбухают при соприкосновении с водой) , но и в том, что при смачивании они действуют как замедлители разбухания со-седних гранул монтмориллонита.
Таким образом, единственная гранула сланца в слое гидроизоляционного материала может образо-вать небольшую зону /диаметром, может быть, 10 мм/, материал в которой не разбухает при соприкоснове-нии с водой. Такие небольшие зоны обычно являются водонепроницаемыми, но средние и большие по разме-ру зоны позволяют воде проходить через лист. При высоком давлении воды этот поток может вызвать значи-тельное вымывание соседних гранул монтмориллонита, приводящее к нарушению уплотнительной системы. Хотя процентное содержание примесей небольшое, а скорость нарушения уплотнения монтмориллонит неве-лика, при уплотнении большой площади с использованием листового материала, содержащего такие приме-си, требуется только одна единственная утечка, чтобы нарушить всю уплотнительную) систему. Бассейн или пруд, который имеет единственную утечку, вообще не является никаким бассейном или прудом!
Измельченный различными органическими компонентами с образованием густой мастики /см. патент США номер 4 534 925/ .Типичными компонентами являются полипропилен и полибутилен. Этот материал экструдируют в виде прутков или листов, которые обычно хранят между слоями удаляемой бумаги. Такой материал используют для герметизации фундаментов в грунте и подобных сооружений. Однако, его не экс-трудируют таким образом, чтобы он оказался объединенным с несущим листом и мог быть использован в больших рулонах для покрытия больших площадей. Действительно, используемые полипропилен и полибу-тилен специально предназначены для придания экструдированному материалу каучукообразной вязкости и способности к формованию, позволяющие формовать его вручную на небольших участках, как например, в дымовых трубах, на стыках бетонных панелей или прохождения канализационных труб через фундаменты. Эти материалы, кроме того, довольно дорогие, что препятствует их использованию для больших листов.
Задачей настоящего изобретения является создание гидроизоляционного материала, благодаря кото-рому уменьшаются или сводятся до минимума вышеописанные недостатки.
К смектитам относятся монтмориллонитовые /диоктаэдрические/ и и сапонитовые /триоктаэдрические/ глинистые минералы и их химические разновидности. С практической точки зрения они обладают ценными свойствами разбухания и ионообмена. Смектиты имеют слои с решетчатой структурой, но отличаются от слюды тем, что связи между слоями ослаблены вследствие внутренних химических заме-щений.
Монтмориллонит состоит из слоев отрицательно заряженных атомов кислорода /О/, внутри которых в определенных положениях фиксированы несколько видов положительно заряженных катионов. Как можно видеть на двухмерном схематическом изображении структуры /фигура 11/, четыре слоя атомов кислорода определяют верхнюю и тетраэдрические пластинки, содержащие четырехвалентный кремний /Si/ и иногда трехвалентные катионы /3+/ алюминия /Al/ и железа /Fе/. Вершины тетраэдра направлены друг к другу, а атомы кислорода в вершинах образуют часть октаэдрической пластинки, которая может содержать трехва-лентные катионы /А1, Fе/, двухвалентные катионы /Fе, Мg/, как двухвалентные, так и трехвалентные катионы или двухвалентные и одновалентные /+1/ катионы лития. Наличие двух тетраэдрических пластинок и одной октаэдрической пластинки является основанием для классификации структуры монтмориллонита как 2.1 (2х тетраэрическая 1 х октаэдрическая пластинчатая структура/. 2.1 структурные единицы разделены промежу-точными слоями из слабо удерживаемых гидратных катионов. Эти катионы присутствуют для уравновеши-вания отрицательно заряженной структуры.
Если требуется расширение частицы монтмориллонита, то необходимо проникновение воды в его промежуточные слои. Этот механизм является зависимым Образование ионных соединений происходит по-тому, что атом металла отдает один или два электрона атому неметалла /или группе кислотного радикала/. Например, в поваренной соли /хлорид натрия/ электрон с наивысшего энергетического уровня в атоме натрия передается атому хлора и они оба образуют ионы из катиона натрий один плюс и аниона хлорид один минус. Чем выше валентность и короче длина связи, тем более устойчивым является монтмориллонит, т.е. катионы кальций два плюс будут замещать катионы натрий один плюс. Чтобы это замещение произошло, катион должен достаточно приблизиться к монтмориллонитовому субстрату, но для этого необходимо рас-смотреть другие механизмы.
Если частицу монтмориллонита опустить в химический стакан с водой, то вода проникнет в его про-межуточные слои, и глина будет постепенно распространяться, пока в конце концов не распределится равно-мерно. Чем вызвано такое поведение молекул монтмориллонита? Ответ зависит от того факта, что молекулы в промежуточных слоях находятся в состоянии беспорядочного движения. Хотя они могут двигаться в любом направлении, тот факт, что первоначально /смачивание частицы/ имеется намного больше молекул в непо-средственной близости промежуточных слоев, увеличивает вероятность их движения друг от друга, приво-дящее к расширению. Этим процессом является диффузия, и в этом случае она определяется как движение молекул из области, где имеется их сравнительно высокая концентрация /сухая/, к области, с их меньшей концентрацией /гидратация/, что приводит к увеличению объема. Диффузия будет всегда происходить всякий раз, когда будет продолжаться до тех пор, пока в конце концов не будут равномерно распределены молекулы и не будет достигнута стабилизация решетки, при которой, как полагают, достигается временное равновесие.
Осмос для данной цели можно рассматривать как особый случай диффузии, т.е. диффузия воды от бо-лее слабой к более сильной концентрации. Например, слабый раствор поваренной соли будет содержать относительно меньше соли и больше воды, чем концентрированный раствор соли. Таким образом, имеет ме-сто градиент концентрации от слабого к концентрированному раствору. Если бы два таких раствора нахо-дились бы в соприкосновении, то молекулы воды двигались бы одним путем, а молекулы соли - другим пока не произошло бы равномерное распределение молекул обоих видов /равновесие/. Однако, если два раствора разделены мембраной, которая позволяет проходить через нее воде, но не соли, то сможет диффундировать только вода. Такую мембрану называют селективно проницаемой или «полупроницаемой», а движение воды - осмосом, который в данном случае определяется как движение растворителя /воды/ через селективно про-ницаемую поверхность раздела /мембрану/ от слабой к сильной концентрации ионов в растворе. Промежу-точные слои монтмориллонита полярных молекул являются водоизбирательными благодаря притяжению воды к сильнозаряженным частицам глины.
Как обсуждалось выше, монтморрилонитовая глина состоит из множества структурных пластинок, каждая из которых имеет четыре слоя атомов кислорода. Наружный слой каждой пластинки, имеет, в общем, тетраэдрическую форму и представляют собой поверхность для промежуточного слоя, с которой слабо со-единены катионы. В натриевом монтмориллоните, который является распространенным и полезным матери-алом, катионами являются ионы натрия, которые соединены с тетраэдрическими слоями сравнительно сла-быми ван-дерваальсовыми силами. Промежуточные слои содержат определенное количество гидрирующих молекул воды.
Когда монтмориллонит контактирует с водой, больше воды входит в промежуточный слой, притягива-емой заряженными катионами в промежуточный слой и движущейся вследствие диффузии и капиллярного действия с тем, чтобы увеличивать толщину промежуточного слоя. Если масса монтмориллонита заключена между двумя сравнительно неподвижными поверхностями, то при соприкосновении с водой давление в ней может стать настолько высоким, что исключит какое-либо дальнейшее движение воды в структуру. Это обра-зование слоя с высоким давлением, который совсем не может впитывать воду, делает монтмориллонит от-личным гидроизоляционным материалом. Он широко используется в гражданском строительстве.
В качестве заменителя натриевого монтмориллонита часто используют кальциевый монтмориллонит, в котором слабо удерживаемыми катионами в промежуточном слое являются, главным образом Са2+, а не Na+. Благодаря своей двухвалентности ионы кальция сильнее связываются с наружными тетраэдрическими слоями, чем ионы натрия. При использовании кальциевый бентонит обладает тем свойством, что, будучи первоначально моченным, он будет разбухать и расширяться таким же образом, как и натриевый монтмо-риллонит. Однако, если материал высыхал бы, например, из-за малого выпадения дождевых осадков или снижения уровня воды, то кальциевый монтморрилонит при потере воды не смог бы без растрескивания сжи-маться до своего первоначального размера. После растрескивания и при повторном смачивании промежу-точный слой становится неспособным поглощать больше воды и, следовательно, глина не может повторно увлажняться, так чтобы вновь образовывать водонепроницаемый барьер. Таким образом, гидроизоляцион-ный материал из кальциевого бентонита следует использовать только в тех случаях, когда должно иметь место постоянное смачивание. Кальциевый бентонит можно обработать концентрированным натрийсодер-жашим раствором, с тем чтобы вытеснить определенное количество ионов кальция из промежуточного слоя и заменить их ионами натрия для приближения свойств кальциевого монтмориллонита к свойствам натриевого монтмориллонита. Однако, этот материал не столь хороший, как чистый натриевый монтмориллонит, и про-являет тенденцию создавать те же самые проблемы, что и кальциевый монтмориллонит.
Все натрийсодержашие монтмориллониты создают проблему, когда вода, соприкасающаяся с ними, загрязнена солями, в частности, морской водой или другими солями, которые делают подземные воды ио-нирированными и сильноактивными. В подземные воды кальций постоянно поступает в больших количе-ствах из почвы и минералов. Когда такой ионный кальций входит в контакт с монтмориллонитом, он посто-янно стремится мигрировать в промежуточный слой. В самом же промежуточном слоям валентность катио-нов Са+ побуждает кальций селективно прилипать к четырем сторонам тетраэдрических слоев, вытесняя натрий. Такое загрязнение может очень быстро привести к полному удалению натрия из промежуточного слоя с превращением, таким образом, монтмориллонита из натриевой в кальциевую форму с присущей ей недостатком, который описан выше.
Этот специфический процесс, в общем, делает нежелательным использование даже натриевого монт-мориллонита в ситуации, когда подземные воды могут быстро стать ионизированными или загрязненными продуктами выщелачивания и т.п. В частности, удобрения являются особенно частой причиной ионизации подземных вод и могут вызвать распад натриевого монтмориллонита. Целью настоящего изобретения явля-ется создание улучшенной смектитовой глины.
В статье Огава и др., озаглавленной « Preparation of Montmorillonite - Polyacrylate Intercalation Com-ponnds and the Water Property” опубликованной в “Сlay Science”, номер 7, 243 – 251 /1989/, авторы описы-вают введение акриламида в монтмориллонит и полимеризацию акриламида с образованием полиамидного теркалационного соединения. Отмечаются улучшенные водопоглощающие свойства этого соединения.
Конечно, следует учитывать, что процессы, описанные в статье Огава, по cуществу были лаборатор-ными процессами, проводившимися с использованием небольших количеств материала. Не описывались никакие способы изготовления какого-либо полезного продукта и не обсуждались преимущества высокой плотности таких соединений как гидроизоляционных материалов.
Настоящее изобретение дополнительно касается материалов на основе интеркалационного комплекса смектита и покрывающего вещества /далее именуется как «СЛИК»/, обладающих улучшенными свойствами.
Желательно, чтобы смектитсодержащий слой был уложен между указанными несущим листом и по-кровным листом.
В середине смектитсодержащего слоя может быть предусмотрено армирование. Армирующий матери-ал может быть скреплен с покровным листом и/или несущим листом.
Изобретение также касается способа изготовления гидроизоляционного материала, включающий в се-бя смешивание измельченного смектита с, по крайней мере, одним другим веществом для образования пла-стичной массы, формование этой массы в слой и его соединение с несущим листом.
Слоистый материал из слоя смектита и несущего листа после их соединения может быть обработан, чтобы в какой-то степени уменьшить пластичность слоя смектита для возможности обращения с ним и хра-нения, не подвергая дальнейшей деформации.
Смектит желательно смешивать, главным образом, с водой для образования пастообразной или масти-кообразной пластичной массы, которую можно экструдировать, прокатывать или иным образом формовать в непрерывный слой.
После формования слой может быть подвергнут стадии сушки для удаления избыточной воды, чтобы придать слою смектита конфигурацию с более стабильными размерами, которая вряд ли будет деформиро-ваться в дальнейшем во время транспортировки и хранения и, кроме того, увеличить разбухаемость смектита от соприкосновения с водой при его использовании.
На стадии смешивания могут быть введены добавки, которые изменяют поведение смектита при опре-деленных специфических условиях, как например, в присутствии соленой воды, концентрированных филь-тратов, радиационных водородов или органических химических веществ, и которые действуют при исполь-зовании смектита.
Слой, содержащий смектит, и несущий лист могут быть соединены клеем, но желательно не использо-вать никакого клея, а вдавливать пластичную массу из смеси смектита и другого вещества /веществ/ в между-узлия несущего листа/ который желательно имеет текстильную природу/ для физического соединения смек-титсодержащего слоя с несущим листом. Подобное соединение может быть выполнено между смектитсодер-жащим слоем и покровным листом.
Вместо воды или в добавление к ней могут быть использованы органические вещества, как например, метанол, этанол и другие спирты, глицерин, дизельное и другие масла и жиры.
Эти вещества обладают тем преимуществом, что не нужно удалять воду для увеличения разбухаемо-сти слоя смектита, но они также имеют и недостатки, так как они нуждаются в стадии сушки, чтобы материал не подвергался дальнейшей деформации под собственным весом во время хранения или транспортировки, к тому же органические вещества обычно намного дороже, чем вода.
Однако, особыми преимуществами обладают спирты, в частности, метиловый спирт. Хотя спирты, в общем, являются дорогостоящими материалами, они обычно являются также намного более летучими, чем вода. Таким образом, пластичную массу, приготовленную с использованием метилового спирта и затем фор-мованную в когезионный сплошной слой, можно высушивать, используя намного меньше тепла, чем это по-требовалось бы, для удаления воды из подобной массы. Однако, в дополнение к этому конденсировать и по-вторно использовать отогнанный спирт, тем самым компенсируя его стоимость.
Размер частиц монтмориллонита может быть любым, от 50 меш и менее, однако, желательно, чтобы этот размер был при максимуме в 100 меш. На практике оказался полезным размер частиц в 200 меш, и хотя могут быть подходящими размеры частиц менее около 100 меш, они считаются менее желательными. Более мелкие частицы вполне приемлемы, но они, вероятно, являются ненужными. В качестве смектита желательно использовать натриевый монтмориллонит, хотя можно использовать и кальциевый монтмориллонит /модифицированный обработкой гидроокисью натрия/. Так как монтмориллонит во время смешивания обыч-но подвергается значительному измельчению до микроразмеров, то первоначальный размер частиц не имеет важного значения.
Тканями, используемыми в качестве несущего и/или покровного слоев, могут быть обычные тканые или нетканые текстильные материала, например, из найлона, полипропилена или полиэфира. Они должны быть невентилирующими /т.е. они не должны в какой-либо значительной степени допускать прохождение газа или жидкости через структуру/. Желательно использовать тканые материалы, а эта степень невентили-руемости может быть достигнута тем, что значительную часть довольно тонкой ткани со сравнительно от-крытыми ячейками заделывают в наружную часть слоя монтмориллонита и физически соединяют с ним.
Изобретение, конечно, относится к гидроизоляционному листу, изготавливаемому вышеописанными способами. Изобретение также относится к устройству для изготовления гидроизоляционного материала, включающему в себя конвейер, средство для подачи носителя на конвейер, средство для нанесения пластич-ной смектитсодержащей массы на носитель и средство для формования указанной пластичной массы в одно-родный непрерывный слой.
Может быть предусмотрено средство для обеспечения заданных размеров слоистого материала по толщине и/или ширине желательно, чтобы устройство содержало средство для обработки слоистого матери-ала после формования с целью придания ему прочности при использовании и хранения. Указанное средство может содержать печь для испарения веществ из слоистого материала. Средство для подачи пластичной масс на конвейер может содержать одно ли большее число сопел и/или экструзионную головку.
Может быть также предусмотрено средство для подачи покровного листа на поверхность слоя, отда-ленную от несущего листа. Может быть также предусмотрено средство для подачи армирующего мате-риала, подлежащего заделке в смектитсодержащий слой. Может быть предусмотрено средство для соедине-ния указанного армирующего материала с одним или обоими покровным и несущим листами, например, сваркой.
Согласно изобретению предлагается также способ гидроизоляции сооружения для предотвращения доступа и/или выхода водных жидкостей, включающий в себя стадии обеспечения множеством листов, каж-дый из которых выполнен в виде слоистого материала из несущего слоя и слоя когезионного смектита, фор-мованного из пластичной массы, укладки листов внахлестку для покрытия поверхности указанного сооруже-ния и защиты указанных листов от случайного повреждения при использовании.
Кроме того, согласно изобретению предлагается способ уплотнения на месте, включающий в себя обеспечение на этом месте вышеуказанным устройством, транспортировку смектита и другого вещества /вещества/ к этому месту, изготовление изобретенного материала на месте и укладку изобретенного матери-ала непосредственно на месте после его изготовления.
Согласно изобретению предлагается также кровельный материал в виде несущего листа в сочетании со слоем набухающего смектита, формованным из пластичной массы.
Согласно изобретению предлагается еще покрытие для крыш которое в части своего гидроизоляцион-ного слоя содержит слой набухающей смектитовой глины, формованный из пластичной массы. Этот слой может быть частью вышеуказанного материала или может быть другим подходящим строительным материа-лом. Более того, согласно изобретению предлагается герметик для труб и другого сантехнического оборудо-вания, содержащий или состоящий из материала, образованного из пластичной массы смектита.
Смектит может быть использован в виде уплотнительного кольца или манжеты или в виде непрерыв-ной ленты для обматывания вокруг мест соединения. Герметизирующий материал может быть изготовлен вышеуказанными способами путем образования пластичной массы и ее экструзии, резки или формования. Смектит может быть обработан другими способами, например, формованием сухого порошка с образовани-ем когезионной массы. Герметизирующий материал может быть снабжен поверхностным слоем, например, окружающей оболочкой из сетки или подобного несущего материала. При необходимости может быть введен внутренний армирующий материал, который при желании можно соединить с наружным несущим слоем /слоями/ на массе монтмориллонита. Герметизирующая масса монтмориллонита может быть полностью или частично окружена непроницаемым или частично проницаемым листом. Такой лист может быть выполнен способным впускать воду, но не выпускать ее, чтобы монтмориллонит мог набухать внутри оболочки и обес-печивать герметизирующее соединение части оболочки с окружающими поверхностями. При таком выполне-нии материала можно предотвратить выдавливание монтмориллонита.
В качестве второго признака изобретения предлагается гидроизоляционный материал в виде изделия из материала, образованного из пластичной массы, при этом указанная пластичная масса содержит интер-калационный комплекс смектита и покрывающего вещества.
Это покрывающее вещество может тесно связывать катионы натрия с наружными слоями пластинок в структуре смектита, тем самым уменьшая возможность их замещения катионами кальция.
Альтернативно покрывающее вещество может замещать катионы натрия, оставляя, в общем, нейтральную поверхность, которая может поглощать воду посредством капиллярного действия, но которая обычно является нейтральной и поэтому не притягивает катионы кальция.
Используемым покрывающим веществом обычно будет органическое соединение, совместимое с наружными слоями смектитовых пластинок. Подходящими соединениями могут быть сахара, как например, фруктоза, глюкоза, декстроза и т.п., которые имеют сравнимые формы и будут образовывать комплексы с тетраэдрическими слоями на наружной поверхности пластинки.
Другим желательным покрывающим веществом является акрилат. Можно вводить этот материал в ви-де полиакрилата или проводить процесс алкилирования в контакте с глиной.
Другим возможным покрывающим материалом является алкиламмоний-триметилалкиламмоний. Ак-рилат может иметь формулу, приведенную на фиг.12. Хотя показана натриевая соль полиакрилата, могут быть использованы другие катионные формы.
В натриевой катионной форме акрилат может замещать катионы натрия, которые обычно покрывают наружные слои смокТитовых пластинок.
В полиакрилат могут быть добавлены разные подходящие материалы для изменения различных свойств глины. Одной специфической добавкой является глицерин.
Введением глицерина можно повысить податливость глины, так чтобы отрезок из глины можно было легко изгибать без разрушения. Можно также вводить метанол в качестве полезного материала для увеличе-ния податливости и уменьшения жесткости смеси, способствуя, таким образом, ее переработке.
Согласно изобретению предлагается также способ обработки смектитовой глины для образования стойкой к выщелачиванию глины, который включает в себя стадию ее реагирования с покрывающим веще-ством, способным образовывать комплекс с поверхностями глинистых структурных пластинок вблизи про-межуточных слоев с получением покрытия, которое препятствует замещению катионов натрия.
Этим покрывающим веществом может быть полиакрилат. Покрывающим веществом может быть алки-ламмоний - триметилалкиламмоний. Покрывающее вещество можно смешивать с глиной в мономерной или в полимерной форме, причем в первом случае полимеризацию можно проводить в глине.
Согласно изобретению предлагается смектитовая глина, изготовленная по вышеуказанному способу.
Согласно изобретению предлагается также смектитовая глина, которая имеет промежуточные слои, снабженные органическим покрывающим веществом для предотвращения замещения ионов натрия, и кото-рая способна поглощать воду и набухать.
При использовании смектитовой глины в качестве гидроизоляционного материала другой проблемой является то, что ее действие зависит от количества использованного монтмориллонита. Например, когда масса монтмориллонита заключена между поверхностями, например, бетоном сооружения и грунтом и кон-тактирует с водой, она набухает и образует вышеуказанный слой с высоким давлением, который предотвра-щает доступ воды к сооружению и, следовательно, эффективно гидроизолирует его. Чтобы увеличить гидро-изолирующую способность массы глины, можно использовать большие количества монтмориллонита.
Однако, большие количества монтмориллонита означают более толстые листы материала, с которыми труднее обращаться и которые тяжелее, требуют более значительных расходов на транспортировку и гро-моздкие. При листах, которые состоят, в основном, из измельченного монтмориллонита, может возникнуть значительная трудность в доставке большого количества материала на небольшой участок. Листовой мате-риал, используемый для гидроизоляции в грунте и для крыш, стен и т.п., склонен иметь сравнительно низкие плотности. Это проистекает из-за того, что они обычно изготавливаются из измельченного монтмориллонита, сцепленного с несущим листом из пластмассы или текстильного материала и прикрепляемого к нему с помо-щью разнообразных средств, начиная от приклеивания и прошивания до заделки сетки из волокон.
Дополнительной целью настоящего изобретения является создание улучшенного смектитового гидро-изоляционного материала. Согласно изобретению предлагается гидроизоляционный материал из смектито-вой глины с плотностью более 1000 кг.м-3.
Гидроизоляционный материал может быть выполнен в виде листа, шириной, по меньшей мере, в один метр, а желательно шириной вплоть до четырех метров или более.
Согласно изобретению предлагается также гидроизоляционный материал, который содержит смектитовую глину в сочетании с органическим веществом, образующим покрытие на его промежуточных слоях, и имеет плотность более 1000 кг.м-3.
Материал может быть формован прокатыванием, экструзией и т.п. Желательно экструдировать мате-риал.
Согласно изобретению дополнительно предлагается способ формования СЛИК, при котором исполь-зуют спирт для облегчения введения покрывающего вещества в смектитовый промежуточный слой и для уда-ления избыточного покрывающего вещества. Обрати особое вниманием! Кажутся ли несовместимыми введе-ние и удаление? Если удалять избыточный акрилат, то где это делать?
В качестве спирта можно использовать метиловый спирт, этиловый спирт или любой высший жидкий спирт.
Согласно изобретению предлагается также способ образования СЛНК, включающий в себя оставле-ние комплекса открытым для всасывания удаляемого газа в ходе протекания реакции. Газом обычно будет воздух, но может быть воздух вместе с газообразным побочным продуктом реакции. Дегазированный мате-риал желательно затем подвергать давлению.Согласно изобретению предлагается также способ образования СЛИК, включающий в себя то, чтобы подвергать образующийся комплекс давлению во время реакции с це-лью увеличения плотности продукта.
Давление желательно использовать после обработки отсасыванием, при которой удален избыточный воздух и возможные другие газы. При стадии сжатия, следовательно, можно уменьшить количество пустот в продукте, а также сблизить молекулы продукта для усиления реакции и получения более плотного продукта.
Желательно, чтобы плотность продукта была больше 1000 килограмм в кубическом метре.
Давление можно создавать экструзией или пропуском формуемого материала через валки или любым другим подходящим средством. Как нами также установлено, важное значение имеет температура, при кото-рой происходит реакция между смектитом и покрывающим веществом. Поэтому согласно изобретению пред-лагается способ образования СЛИК, при котором сдерживают реакцию для ее протекания при скорости, обеспечивающей, что температура образующегося продукта изменяется в интервале между 15 и ЗО0С. Тем-пературу желательно поддерживать в интервале от 20 до 250С.
Если продукт подвергается давлению так, как описывалось выше, то желательно, чтобы давление при-кладывалось при температуре, находящейся в вышеуказанных интервалах.
Еще одним недостатком существующих гидроизоляционных материалов на основе смектита является то, что они проявляют склонность к набуханию, когда подвергаются действию воды /это является тем самым фактором, который придает им гидроизоляционные свойства благодаря созданию области с таким высоким давлением, в которые не может проникнуть вода/. Однако, повышение давления может стремиться стать очень большим, и, следовательно, требуется очень значительный поверхностный слой либо из толстого слоя земли /например, толщиной в один два метра/, либо из слоя бетона толщиной вплоть до 7,6 см или больше, чтобы давление расширения смектита не могло вызвать передвижение или смещение какой-либо конструк-ции.
Согласно изобретению в качестве дополнительного признака предлагается СЛИК, имеющий суще-ственно пониженное давление расширения по сравнению с известным гидроизоляционным материалом на основе смектита.
Как показало проведенное испытание, описанное далее, давление расширения может быть таким низ-ким, как у слоя бетона толщиной 10 мм.
В качестве еще одного признака изобретения предлагается изолирующий слои от агрессивной ионной жидкости, выполненной в виде закрепленного слоя из СЛИК, в котором промежуточные слои смектита обра-ботаны указанным покрывающим веществом для образования комплекса, при этом промежуточный слой способен впитывать воду для набухания комплекса и образования изолирующего давления, а указанное по-крывающее вещество предотвращает ионный обмен между жидкостью и смектитом,
Жидкость обычно будет водной и может быть сильноионизированной жидкостью, как например, филь-тратом или жидкостью, содержащей удобрение и т.п. Однако, изолирующий слой в равной степени может быть эффективным и против органических жидкостей и жидкостей, содержащих органический материал, так как промежуточные слои смектита остаются устойчивыми против ионного обмена с такой жидкостью. Кроме того, желательно, чтобы покрывающее вещество было инертным, чтобы уменьшить возможность его реакции с веществами в жидкости.
Чтобы можно было достигнуть изолирующего давления, слой должен быть сдавленным. Сдавливание может быть обеспечено обратной засыпкой или поверхностным слоем грунта или другогоматериала. В не-разъемной конструкции может быть использован примыкающий или окружающий участок бетона.
Другая проблема, связанная с известными гидроизоляционными материалами на основе смектита, за-ключается в том, что очень трудно прикреплять их к поверхностям, на которых необходимо наносить гидро-изоляцию. В то время как на плоскую и слегка наклонную поверхности можно легко наносить гидроизоляцию простой укладкой на нее листа из смектитового материала, при необходимости наносить гидроизоляцию на вертикальные поверхности /например, примыкающие края бетонных панелей/ приходится как-нибудь при-креплять к ним прокладку на основе смектита. К числу используемых существующих способов относится устройство пазов, в которые вдавливают прокладки из уплотнительного материала, или использование за-жимов или гвоздей. Хотя и можно использовать гвозди, они имеют тенденцию загибаться при вбивании в гид-роизоляционный слой, а также могут внести ионы металлов в окружающую воду, что может иметь вредные последствия. Вследствие обычно некогезионного характера глин и их рыхлости клеи не являются очень эф-фективными.
Используются некоторые густые пропитывающие клеи, в частности, тип клея, применяемый при склеи-вании частиц смектита с листами. Однако, эти клеи обладают большой склонностью подавлять свойства глины к набуханию и неблагоприятно реагировать с ней.
Согласно изобретению предлагается способ прикрепления герметика поверхности, когда герметикам является СЛИК, причем этот способ включает з себя использование клея, совместимого с покрывающим ве-ществом для обеспечения приклеивания.
Когда покрывающим веществом является полиакрилат, в качестве клея можно использовать ианоакри-латный клеи.
Так как молекулы покрывающего вещества простираются наружу от частиц смектита, то они образу-ют очень удобную зацепку, которая может стать прикрепленной к молекулам клея. Поскольку они сами прочно закреплены в промежуточном слое, то они образуют сцепление между всем комплексом и структурой, к которой должен быть приклеен комплекс.
Желательно, чтобы используемый клей был недолговечным клеем, который будет удерживать герме-тик достаточный период времени, позволяя установить его и образовать вблизи дополнительную конструк-цию, но который будет скоро разрушаться, допуская вхождение воды, благодаря чему предотвращается со-хранение какой-либо пленки или слоя клея, который мог бы сделать возможным просачивание воды в обход уплотнения.
Согласно изобретению предлагается также способ устройства гидроизоляции, включающий в себя формование блоков из высокоплотного СЛНК и укладку этих блоков в слой.
Этим слоем может быть стена, пол или крыша. Блоки могут быть скреплены, как кирпичи.
В качестве герметизирующей замазки может быть использована замазка, содержащая бентонит. За-мазка может содержать СЛИК.
Далее изобретение будет описываться в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на ко-торых: Фиг. 1 и 2 - виды в поперечном разрезе, показывающие соединения внахлестку в известной технике и их недостатки.
Фиг. 3 - вид в поперечном разрезе, показывающим предпочтительный гидроизоляционный материал по изобретению.
Фиг. 4 - увеличенный вид в поперечном разрезе, показывающий поверхность предпочтительного мате-риала по изобретению.
Фиг. 5 - схематическое изображение, показывающее устройство по изобретению, пригодного для осу-ществления способа по изобретению.
Фиг. 6 - вид сверху части устройства на фиг. 5, показывающий два возможных изменения.
Фиг. 7 - вид, сходный с видом на фиг. 3, но показывающий видоизмененный материал по изобретению.
Фиг. 8 - вид, сходный с видом на фиг. 7, но показывающий еще один видоизмененный материал.
Фиг. 9 - вид, сравнимый с видом на фиг. 1, но показывающий соединение внахлестку с использованием материала по настоящему изобретению.
Фиг. 10 - увеличенный вид части, обведенный кружком с цифрой X на фиг. 9 .
Фиг. 11 - упрощенное двухмерное изображение структуры монтмориллонита.
Фиг. 12 - химическая формула, показывающая структуру акрилата, пригодного для использования при изобретении.
Фиг. 13 - увеличенный вид, показывающий структуру монтмориллонита.
Фиг, 14 - пробное трехмерное изображение монтмориллонита после ацилирования.
Фиг. 15 - вид, сходный с видом на фиг. 4, но показывающий введение легирующих элементов.
Фиг. 16 - вид, сходный с видом на фиг. 5, но показывающий микроскопические влияния акрилирования.
Предпочтительный гидроизоляционный материал /10/ по изобретению представляет собой слоистый материал с сердцевинным слоем /И/, содержащим монтмориллонит. Сердцевинный слой /И/ объединен с не-сущим слоем /12/ и желательно, но несущественно, покрыт покровным листом /13/.
Существенные особенности изобретенного материала /10/, вероятно, будут лучше всего понятны из подробного описания способа его изготовления и устройства /по изобретению/, которое используется для его изготовления.
Как видно на фиг. 5, предпочтительное устройство /14/ по изобретению содержит конвейер /15/ с верх-ней ветвью /16/ и нижней ветвью /Г7/, и концевыми шкивами /18/ и /19/. На фиг. 5 верхняя ветвь /16/ движется слева направо.
На переднем конце ветви /16/ с подающего рулона /21/ с помощью направляющего ролика /22/ подают несущий листовой материал /20/, так чтобы он двигался синхронно с конвейером /16/.
Несущий листовой материал /20/ представляет собой листовой тканый или нетканый текстильный ма-териал /предпочтительно тканый/, который имеет сравнительно неплотное переплетение, будучи при этом вполне пористым в направлении, поперечном его плоскости.
Ткань, образующая несущий листовой материал, может быть изготовлена из любого текстильного ма-териала, который пригоден для нахождения в грунте в течение длительных периодов времени. Типичными материалами для ткачества или образования ткани для листового материала /20/ могут быть полипропилен, сложные полиэфиры, включая нейлон, и многие другие пластмассы в отдельности или в смеси. Этот материал должен быть достаточно прочным для поддержания образуемого композитного слоистого материала и мо-жет быть похож на многие облицовочные листовые материалы, используемые в связи с известными материа-лами, обсуждавшимися во введении описания. Можно также использовать смеси полипропилена и хлопка. Типичным несущим и/или покровным листовым материалом может быть набивная ткань весом 700 г на кв.метр.
После подающего рулона расположен бункер с мешалкой /23/ в который можно подавать измельчен-ный монтмориллонит, как это показано стрелкой /24/. Измельченный монтмориллонит может поступать с мельницы и т.п. и в предпочтительном варианте осуществления изобретения имеет размер частиц в 200 меш. Можно использовать более мелкий монтмориллонит, но это не дает больших преимуществ. Возможно ис-пользование монтмориллонита с частицами размером до 50 меш, но при размерах частиц более 100 меш соединение частиц монтмориллонита между собой становится менее эффективным.
При использовании бункера с мешалкой /23/ можно осуществлять непрерывный или периодический процесс. В бункере с мешалкой /23/ измеренное количество монтмориллонита смешивают с изморенным ко-личеством одного или большего числа веществ для получения текучей массы. Другое вещество /вещества/ можно подавать из резервуара или соответствующего источника /25/ . Вещество /вещества/ обычно будет представлять собой жидкость и при смешивании с монтмориллонитом будет образовывать массу, способную к формованию. Используемой жидкостью может быть органическая жидкость, как например, глицерин, ди-зельное масло или сравнимые масла или их смеси, гели и другие пластичные или деформирующиеся массо-образующие вещества. Однако, для экономии, легкости обращения и простоты желательным веществом явля-ется вода. В предпочтительном варианте осуществления способа по изобретению воду смешивают с монтмо-риллонитом при количестве воды приблизительно 10 - 30%, желательно около 15 - 20%.
В качестве альтернативы можно использовать другую жидкость, как например, спирт. Возможно при-менение метилового, этилового или пропилового спиртов. Предпочитается метиловый спирт. Следовательно, требуется меньше сушить порошок, чем при использовании воды. Спирт можно утилизировать и повторно использовать.
Понятно, что хотя жидкость обычно смешивают с монтмориллонитои для превращения его в текучую массу, вероятна возможность использования какого-нибудь порошкообразного или другого нежидкого мате-риала. Например, с монтмориллонитом мог быть смешан липкий порошок, как например, мыла или связую-щего для образования пастообразной пластичной формующейся массы, которую можно было экструдиро-вать или распределять для образования листового материала. Однако, ввиду вероятной дороговизны таких материалов и трудности их смешивания не думается, что они будут полезными.
Как упоминалось, в предпочтительном варианте осуществления изобретения в смеси используют чи-стую воду. Однако, если готовый продукт должен обладать особыми свойствами, то в смесь с водой могут быть введены химические вещества с этими особыми свойствами.
При изготовлении типичного продукта в соответствии с изобретением 5 килограмм монтмориллонита смешивали с 0,446 килограммами натрий-карбоксиметилцеллюлозой /КМЦ/, 2,5 литрами метанола и 1,8 литрами воды. Как КМЦ, так и метанол делают смешанный и размятый продукт более пластичным и пригод-ным для экструзии. Вода может влиять на этот процесс, но чем больше используется воды, тем больше требу-ется тепла для ее удаления. Это означает дополнительные расходы.
Хотя вышеуказанные конкретные смеси оказались подходящими, возможны многие изменения.
Можно использовать один метанол или одну воду, но ни один из этих вариантов не является удовле-творительным.
Материал предпочтительно содержит наполнитель - противогрибковое консервирующее средство для предотвращения роста плесенного грибка внутри материала и на нем и желательно смазку для способство-вания процессу экструзии и также для придания пластичной массе некоторой степени эластичности. КМЦ - очень желательное вещество в том отношении, что оно обеспечивает все эти свойства. Она обладает проти-вогрибковыми свойствами, является смазкой и делает продукт более эластичным. Она обладает также боль-шим преимуществом в том, что при использовании она растворяется при соприкосновении с водой. В тех местах наружной поверхности материала, которые первыми соприкасаются с водой, имеется растворившая-ся в них КМЦ, оставляющая микропоры, в которые может проникать больше воды, вымывать больше КМЦ и вызывать быстрое расширение примыкающего монтмориллонита. Это намного увеличивает скорость пере-носа воды в материал. Очень желателен наполнитель, который растворятся в воде и способствует доступу воды к монтмориллониту.
Для придания этих свойств вместо одного единственного материала могут быть использованы другие материалы. Хотя этими свойствами обладают многие синтетические материалы, они имеют тенденцию быть дорогостоящими, поэтому желательны простые экстракты растительного происхождения, которые намного дешевле. В качестве наполнителя и смазки можно использовать растительный клей или крахмал. В связи с этими двумя материалами следовало бы использовать отдельное консервирующее вещество, как например, любое обычное противогрибковое или противомикробное средство.
Возможно использование любого подходящего жидкого спирта с числом атомов углерода от 1 до 12. Спирты с числом атомов углерода более 12 имеют тенденцию быть слишком вязкими для использования, но можно использовать любой подходящий спирт с числом атомов углерода меньше этой цифры. Однако, пред-полагается, что будет использоваться метиловый спирт ввиду его дешевизны и легко доступности. Связанный углерод может быть в виде натрий-карбоксиметилцеллюлозы или его любого другого подходящего соедине-ния. Важное значение имеет защита от действия бактерий, потому что реакции с участием бактерий могут приводить к образованию углеводородов, которые реагируют с ионами натрия в глине. Этот может снизить набухаемость глины, В качестве возможного варианта может быть применено растворимое покрытие для обкладки массы материала по изобретению. Оно может быть приспособлено для разложения через сравни-тельно короткий период времени /например, через неделю/. Это дало бы возможность устанавливать герме-тизирующие прокладки и т.п. без того, чтобы они становились слизистыми и непригодными в обращении из-за плохих погодных условий, но не влияло бы на назначение материала набухать через короткий период времени при его использовании.
В качестве монтмориллонита желательно использовать натриевый монтмориллонит, но можно также применять кальциевый монтмориллонит или обработанный кальциевый монтмориллонит и другой смектит. Как показано, материалы вначале смешивают мешалкой /27/ и затем шнеками /28/ подают к экструзионному соплу /29/, с помощью которого жидкая масса распределяется в виде тонкого слоя, покрывающего ветвь /16/ конвейера по всей ее ширине.
Если требуется армирование слоя монтмориллонита, чтобы его можно было укладывать на крутые от-косы без потери его функции, то может оказаться желательным помещение армирующего слоя в пластичную массу. Это можно сделать заделкой армирующего слоя в массу при ее экструзии или при ее распределении в виде слоя. Армирующий слой может быть выполнен в виде сердцевинного слоя, имеющего вытянутые наружу щетинки или сравнимые образования, которые при расположении сердцевинного слоя в центре массы монт-мориллонита простираются к ее поверхности и соприкасаются с поверхностными слоями, и, возможно, вы-ступают через них. Армирующий материал и поверхностные слои могут быть выполнены такими, чтобы можно было приварить обнаженные щетинки для их соприкосновения с наружными слоями и закрепления в них.
Понятно, что можно было бы экструдировать или формовать монтмориллонитовую массу в виде двух слоев с помещением армирующего слоя между ними, так чтобы его щетинки через каждый слой монтморил-лонита выступали бы к его другой поверхности, и объединять все эти слои с помощью несущего и покровного листов.
Хотя и желательна экструзия тонкого слоя пластичной массы, содержащей монтмориллонит, при воз-можной ширине слоя 3 или более метров, вполне могло бы оказаться, что экструзионное сопло шириной 3 метра было бы неподходящим либо из-за его дороговизны и медленной работы, либо из-за потребления чрез-мерного количества энергии. Такое экструзионное сопло /29/ показано на фиг. 5, на которой также показана альтернатива, которая будет описана позже.
Предполагается, что массу будут экструдировать в виде прутка или прокатывать плоской.
После сопла /29/ слой /30/ пластичной массы, содержащей монтмориллонит, разравнивают с образо-ванием равномерного непрерывного слоя. Этого можно достигнуть с помощью первоначального скребка /31/ или, что более вероятно, валка и последующих калибровочных валков /32/ - /34/, С помощью пар валков /32/, /3З/, /34/ можно месить и выравнивать текучий материал и последовательно уменьшать его размер по тол-щине.
На фиг. 6 показаны один из валков, а также то, как пластичный материал, экструдированный за край конвейера, удаляют ножами /36/ для обрезки кромок.
У одного из группы валков /32/, /ЗЗ/, /34/ с рулона /38/ подают полотно покровного листового матери-ала /37/. Конечно, если валки /31/ или /32/ требуются для образования ровного слоя массы, содержащей монтмориллонит, то нанесение покровного листового материала может быть отложено до валка /34/. Однако, это нежелательно, так как валки /32/ и /ЗЗ/ лучше всего защищать покровным листовым материалом /38/ от пластичного слоя монтмориллонита.
Вещество, которое превращает порошкообразный монтмориллонит в пластичную текучую массу, по-требует некоторой степени обработки, например, испарения, сушки или частичного химического изменения, для обеспечения того, что готовый материал не сможет в дальнейшем деформироваться при использовании или хранении. Это может быть осуществлено с помощью обрабатывающего оборудования, указанного пози-цией /39/.
Когда веществом, образующим смесь, будет, по существу, вода или испаряющаяся жидкость, то обра-батывающее оборудование /39/ может быть в виде печи и будет уменьшать содержание воды в слое, содер-жащим монтмориллонит, с 20% до 5% или менее. Обрабатывающее оборудование может быть в виде кожуха печи /40/, в который горячий воздух подают через впускное отверстие /41/ и удаляют из него через выпускное отверстие /42/
После выхода слоистого материала /40/ из обрабатывающего оборудования /39/ ему можно дать остыть, а затем подать его к рулону /44/ для хранения материала. Может быть предусмотрен нож или нечто подобное для разрезания выходящего из печи слоистого материала, когда рулон /44/ оказывается полностью намотанным.
Как обсуждалось ранее в связи с экструзией продукта, консистенцию пластичной текучей массы, со-держащей монтмориллонит, можно изменять в широких пределах от почти жидкого состояния до густой пас-ты. Когда используют воду, то чем гуще масса, тем лучше, так как нужно удалять воду, пропуская массу через печь. И опять же, в случае использования для образования смеси органических веществ или веществ с органическими соединениями чем гуще материал, тем меньше требуется последующей обработки для того, чтобы сделать готовый слоистый материал прочным и недеформирующимся во время транспортировки и хранения и при использовании. Этот процесс обычно будет включать в себя испарение, аналогичное сушке в печи, или химическую обработку.
Как упоминалось ранее, использование очень широкого экструзионного сопла /29/ может оказаться невыгодным из-за количества энергии, необходимого для такого сопла. Как показано на фиг. 6, вместо этого может быть использовано экструзионное или подающее жидкость сопло /45/ меньших размеров, которое может быть установлено для совершения движения, но, в общем, извилистой траектории поперек направле-ния перемещения ветви /17/ ремня /15/.
Таким образом, сопло /45/ может следовать траектории, показанной линией /46/. Изменяя скорость движения сопла и/или скорость подачи текучего материала, можно обеспечить нанесение на ремень доста-точного количества материала для возможности образования по всей площади ремня слоя желаемой толщи-ны без пустот, трещин и т.п,, которые были бы наиболее нежелательными. С этой целью желательно, чтобы материал можно было наносить с некоторым значительным избытком, а после образования ровного коге-рентного слоя удалять избыточный материал, выдавленный вбок, с помощью ножей для образования кромок или т.п. /36/. Конечно, такой материал может быть утилизован и повторно использован.
Как упоминалось, несущий лист и/или покровной лист могут быть из тканого или нетканого материа-ла. Предпочитается тканый материал, так как он обеспечивает значительную прочность при меньшем весе материалов. Однако, нетканый материал может иметь преимущество в том, что он может образовывать физи-ческую связь с сердцевинным слоем, содержащим монтмориллонит /11/, Термин «сердцевинный слой» /11/ используют, даже если и может отсутствовать покровный лист /13/.
Как лучше всего видно на фиг. 4 и 10, действие валков /32/, /ЗЗ/ и /34/ должно вызывать частичную за-делку несущего и покровного листовых материалов /12/ и /13/ в поверхностные зоны пластичной массы ма-териала, образующей сердцевинный слой /11/, пока этот слой находится в пластичном состоянии. Не нужен никакой клей, который является дорогостоящим и надежным компонентом.
Когда сердцевинный слой обработан в оборудовании /39/ либо испарением, либо химически с целью вызвать затвердевание сердцевинного слоя, существует физическое сцепление поверхностных частей сердце-винного слоя /И/ с частями тканей /12/, /13/, что физически соединяет их с поверхностью без необходимости в клее.
Это имеет два важных последствия.
Во-первых, так как в материал сердцевинного слоя заделана существенная часть листов /12/ и /13/, то над поверхностью выступает только незначительная часть толщины ткани. Таким образом, при использова-нии поверхность ткани будет соприкасаться или с закрепляющей присыпкой /для защиты таких слоев реко-мендуется покрывающий слой толщиной, по меньшей мере, 150 мм/, или с подстилающим грунтом. Присыпка или грунт довольно легко проникают в ткань /она является очень открытой тканью и позже существует тес-ный контакт между присыпкой и подстилающим грунтом/. Это вновь имеет два важных последствия. Во-первых, стоит несущему слою /12/ (который обычно будет соприкасаться с подстилающим грунтом) оказался плотно соединенным с грунтом, как подземные воды вступят в контакт с монтморфилонитом и вызовут его набухания, которое создает уплотнение.
Другое преимущество заключается в том, что благодаря тесному контакту подстилающего грунта или покрывающего слоя с монтмориллонитом через несущий или покровной листы /12/, /13/ отсутствует какая-либо возможность того у что покровный лист /12/ или несущий лист могут допустить какую-либо вентиляцию газа вдоль ткани.
Второе преимущество этого показано на фиг. 9 и 10, которые сравнимы с фиг. 1 и 2, но относятся к настоящему изобретению. На фиг. 9 первый кусок /47/ материала по изобретению показан перекрывающим второй кусок /48/, лежащий на грунте /49/. Перекрываемый покровной лист /50/ второго куска /48/ находится в соприкосновении с несущим листом /51/ на первом куске /47/. Как показано на фиг. 10, листы /50/ и /51/ тесно соприкасаются между собой, при этом монтмориллонит значительно проникает в них из соответству-ющих сердцевинных слоев двух листовых материалов. При вхождении воды в направлении стрелки /52/ или /53/ монтмориллонит в одном или в каждом из сердцевинных слоев сможет набухать и расширяться в неза-полненные части тканей /50/ и /51/ и эффективно образовывать сплошной слой из расширившегося монтмо-риллонита, объединяющего два сердцевинных слоя и обеспечивающего совершенно водонепроницаемое уплотнение.
Как упоминалось ранее, согласно изобретению предлагается сам гидроизоляционный материал, спо-соб и устройство для его изготовления и способ гидроизоляции сооружения, включающий в себя стадии укладки листов изобретенного материала внаслестку и насыпки покрывающего слоя грунта для защиты ли-стов от повреждения при их использовании.
Изобретение не ограничивается точными подробностями в вышеизложенном описании и допускает из-менения.
Еще одним недостатком существующих способов устройства гидроизоляции на больших площадях, как например, в заполняемых котлованах, водохранилищах, прудах и т.п. является то, что материал нужно целиком изготавливать на заводе и затем транспортировать к месту укладки. Материал изготавливают как можно широким, что создает производственные и транспортные проблемы. К тому же строго ограничивается длина груза, который можно транспортировать. Материал может иметь толщину от минимума в 4 мм до 10 или 20 мм. Длина материала в рулоне, который можно транспортировать, не является очень большой. При укладке гидроизоляции на больших площадях устранение большого количества швов и необходимости пере-возок может означать значительную экономию в расходах.
Устройство по изобретению может быть разделено на несколько передвижных агрегатов. Например, главный конвейер, смесительный бункер и сушилка могли бы образовать три отдельных агрегата.
Как упоминалось ранее, изобретение предусматривает использование материала, содержащего вспу-чивающуюся монтмориллонитовую глину, на плоской или слегка наклонной крыше в качестве ее всего или значительной части гидроизоляционного материала. Изобретенный материал особенно подходит для этой цели, так как его можно укладывать при сравнительно больших уклонах, чем при использовании ранее из-вестных очень дорогих листов из монтмориллонита. Таким образом, в случае крыши, имеющей опоры, монт-мориллонитовый лист по настоящему изобретению можно укладывать для образования не только плоской поверхности, но и гидроизоляционного слоя. Монтмориллонитовый сердцевинный слой обычно будут по-крывать слоем гравия или подобного материала толщиной в несколько сантиметров для обеспечения несуще-го слоя, защищающего монтмориллонит внизу. Желательно использовать монтмориллонит такого вида, ко-торый мог бы многократно высыхать и увлажняться, как это будет часто случаться с крышей.
Как упоминалось ранее, изобретение предполагает использование монтморилонитовой вспучиваю-щейся глины в качестве герметика в трубах и другом санитарно-техническом оборудовании. Монтморилло-нитовый материал может быть в виде колец, кольцевых прокладок или листов и использован в подземных канализационных или водопроводных трубах, бытовых пластмассовых или металлических трубах и соот-ветствующих санитарно-технических устройствах. Дешевизна монтмориллонита означает, что они являются готовыми и дешевыми заменителями резиновых или пластмассовых уплотнитель ных колец и достаточно дешевы для того, чтобы быть замененными, если когда-либо потребуется раскрыть или заменить соединение.
В этом случае полезно использовать спирт или соответствующую жидкость, потому что стадии сушки в печи не должны быть настолько длительными и энергоемкими, как это требуется в случае удаления воды из пластичной массы.
При осуществлении изобретения с использованием СЛИК, где полиакрилат может быть в качестве по-крывающего вещества, некоторое количество необработанного натриевого монтмориллонита тщательно смешивали с приблизительно 10 вес.% полиакрилата, формулы, показанной на фиг. 12, 2-7% натрий-карбоксиметилцеллюлозы /КМЦ/, 14% метанола и 5% глицерина. Пластицирование и смешивание продол-жали до тех пор, пока смесь не достигала подходящей консистенции для экструзии. Это может занять больше времени, чем это обычно потребовалось бы для обычного смешивания, так как необходимо некоторое время для протекания реакции между акрилатом и структурными пластинками глины. Тепло, выделяющееся при такой реакции, является важным фактором в придании образующемуся смектито-акриловому комплексу под-ходящей консистенции и структуры.
Когда это происходит, что можно проверить первоначальной пробной экструзией /если продукты та-кой экструзии оказывается непригодными, их можно возвратить на переработку для вторичного использова-ния/, смесь подают в экструдер, где она поступает к червяку и подвергается стадии вакуумирования для уда-ления по существу всего унесенного газа до ее экструзии по желанию в виде жгута, профиля или листа.
Монтмориллонит, используемый при этом процессе, представляет собой тонкой змельченный матери-ал и имеет структурную формулу и форму, показанные на фиг. 12 и 13, причем катионы в промежуточном слое по существу являются катионами натрия.
Во время реакции глина становится акрилированной, а длинные органические цепи полиакрилата глу-боко проникают в промежуточные слои и вытесняют воду. На поверхностях частиц полиакрилат сильными водородными связями соединяется со свободными ненасыщенными ОН-группами. Это эффективно защищает катионы натрия и, следовательно, намного повышает сопротивление их замещения катионами кальция в за-грязненных подземных водах.
На микроскопическом уровне /как это очень схематически показано на фиг. 16/ частица глины состоит из множества небольших структурных пластинок, между которыми расположены спиральные молекулы ак-рилата. Поверхности спиральных молекул акрилата соединены с тетраэдрами на гранях структурных пла-стинок, расположенных напротив промежуточных слоев, и выступают за края частицы. То, что молекулы акрилата выступают за поверхность частицы, оказывает значительное влияние на поглощение воды глиной. Таким образом, хотя акрилат в какой-то степени маскирует электрохимические водопоглощающие свойства глины путем эффективной нейтрализации катионов натрия в промежуточном слое, спиральные молекулы акрилата, выступающие наружу от частиц, обладают эффектом поверхностного натяжения, под влиянием которого вода втягивается к частицам и капиллярным действием вынуждается входить в промежуточные слои, вызывая, таким образом, набухание частицы, которое сравнимо с электрохимическим набуханием, которое произошло ранее, но которое не зависит от присутствия катионов в промежуточных слоях.
Это имеет важное следствие в том, что любые катионы, которые входят в промежуточный слой, не мо-гут замещать катионы натрия и, следовательно, не снижают способность глины к набуханию, усадке и по-вторному набуханию после высушивания.
При осуществлении изобретенного способа вместо акрилата можно использовать другие материалы. Например, можно использовать сахара, как например, фруктозу, глюкозу, декстрозу. Все они действуют спо-собом, весьма сходным со способом действия акриловой молекулы и обладают сравнимыми и сходными эффектами. Однако, в некоторых случаях использование сахара может оказаться нежелательным ввиду его способствования развитию микроорганизма. Конечно, в определенных ситуациях это особое свойства вполне может являться преимуществом.
Другим альтернативным покрывающим веществом является алкиламмоний-триметилалкиламмоний, который можно использовать способом, очень сходным со способом применения полиакрилового соедине-ния, для получения сходного комплекса со сходными свойствами.
Возвращаясь теперь ко второй стороне изобретения, вновь отсылаем к нашей предшествующей заявке 9218178.3 и к вышеизложенному описанию. При изготовлении гидроизоляционного материала из смектито-вой глины в соответствии со второй стороной изобретения вышеизложенный способ осуществляют с акрило-вым материалом или без него. При предпочтительном способе по этому изобретению порошок натриевого монтмориллонита смешивали с полиакрилатом, глицерином и метанолом. Массу месили в течение пятнадца-ти минут и затем экструдировали через 25-мм квадратное отверстие со скоростью около 0,5 метров в секунду для производства жгутообразной уплотнительной ленты для бетона, имеющей плотность около 1350 кг,м-3.
Действительную плотность можно варьировать, изменяя соотношение материалов в комплексе.
Конечно, гидроизоляционный материал можно изготавливать и без использования покрывающего ве-щества, как например, полиакрилата. Кроме того, можно использовать КМЦ либо в дополнении к акрилату, либо как его заменитель. КМЦ может быть полезна при изменении скорости реакции глины, но она также обладает свойством образовывать на поверхности экструдированного материала слой, который улучшает срок годности уплотнительного материала из-за его сопротивления разрушению и набуханию в первые не-сколько часов или дней под действием дождя.
При испытании смектитового органического комплекса по настоящему изобретению слой обычного гидроизоляционного листового материала из измельченной смектитовой глины укладывали на грунт и вво-дили в контакт с обычной водой, имеющей высокое содержание ионных выщелачивающих химических ве-ществ. Через шесть часов слой бентонита поглощал жидкость и набухал с образованием ровного водоудер-живающего слоя.
Комплекс согласно изобретению обрабатывали сходным образом, причем в течение шести часов он достигал точно такого же состояния.
Затем двум листам давали высохнуть. У комплексного глиненного листа согласно изобретению наблюдалось уменьшение толщины до ее первоначальной величины при отсутствии какого-либо значитель-ного растрескивания. У необработанного известного листа со слоем измельченной глины имело место значи-тельное растрескивание с появлением больших щелей в материале. Оба листа затем вновь смачивали /без разницы, использовали ли чистую воду или загрязненную фильтрационную воду/. У известного материала, в котором натриевый монтмориллонит явно превратился в кальциевый монтмориллонит, не было никакого значительного повторного набухания. Оставались трещины, а вода могла бы даже проникнуть через эти трещины после их длительного пребывания в воде, как это случилось бы при нахождении под землей. Из-вестный материал уже не был водонепроницаемым и сам не образовывал гидроизолирующий слой путем расширения.
Наоборот, комплексная монтмориллонитовая глина по настоящему изобретению, однако, образовы-вала однородный гидроизолирующий слой.
В прошлом можно было приклеивать частицы бентонита к листам для образования когезионных слоев, но при этом требовались довольно большие количества клея, а сцепление, которое могло образовываться с бентонитом, не было особенно прочным.
При введении покрывающего вещества в действительную структуру самой глины могло, как теперь установлено, образовываться очень прочное адгезионное сцепление между массой смектитового комплекса и сооружениями, как например, бетонными стенками, крышами и т.п. Для достижения такого сцепления необ-ходимо лишь составить рецептуру клея, который подходит для присоединения к молекулам покрывающего вещества, которые выступают из поверхности частиц глины или глинистой массы, если она экструдирована или иным образом формована в лист, пруток или т.п.
В случае использования глины из комплекса акрилата и смектита может быть приготовлен цианоакри-ловый клей, который может приклеивать массу из смектитовой комплексной глины к бетону и т.п. и который может допускать многие циклы расширения и сжатия при ее смачивании, высушивании и повторного смачи-вания.
К числу других возможностей относится сцепление слоя глины либо в виде когезионного тела, формо-ванного экструзией или иным способом, либо в другом особом виде, с несущим листом, например, из поли-этилена высокой плотности, ткани и т.п. посредством клея, пробивания иглой и т.п.
Для образования устойчивого материала, сцепляющегося с наклонными поверхностями, могут быть использованы клей и/или прошивание или пробивание полимерными костылями, привариваемыми к листу на другой стороне слоя глины.
С равным успехом могут быть использованы монтмориллонит, сапонит и другие смектиты.
При осуществлении другого предпочтительного способа приготавливали замес из приблизительно 60 килограмм. Приведенные ниже цифры являются процентными содержаниями различных компонентов.
Вначале в смеситель вводили 25% воды, а затем 16% полиакрилата натрия. К ним добавляли 5% ме-тилового спирта. После смешивания этих трех компонентов добавляли половину всей бентонитовой загрузки, равной 53%. Когда смесь становилась однородной, добавляли 1% карбоксиметилцеллюлозы /КМЦ/ и не-большое количество /около О,1%/ гексаметафосфата натрия. Оба этих вещества добавляли медленно, а после их добавления смесь некоторое время перемешивали. После этого добавляли другую половину бентонита, месили смесь в течение короткого периода времени и затем подавали ее в экструдер, где ее вначале продви-гали к перфорированной пластине, из которой она в вермишелеобразном виде выходила в вакуумную камеру. В вакуумной камере откачивают воздух и другие газы, как например, продукты реакции и, вероятно, испа-рившийся спирт.
Материал затем падает на дно вакуумной камеры и захватывается валками экструдера для перемеще-ния к 25-мм квадратной экструзионной головке с радиусом закругления углов Змм. Формованный комплекс /интеркалирование начинается в смесителе и все еще продолжается во время экструзии/ имеет гладкую наружную поверхность и является когерентным гибким и полезным герметикам для использования в стыке между строительными деталями, как например, бетонными блоками, панелями и в местах прохождения ком-муникаций через фундаменты и т. п.
Процентное содержание различных использованных веществ может варьироваться следующим обра-зом:
Наименование веществ Интервал в процентах
Вода 15 - 25
Полиакрилат натрия 8 - 16
/метиловый/ спирт 0 - 5
Бентонит «Вайоминг» Карбоксиметилцеллюлоза 50 - 75
Гексаметафосфат натрия 0 - 0,5
Используемым спиртом может быть метиловый спирт, этиловый спирт или любой другой жидкий спирт, способствующий введению покрывающего вещества в промежуточные слои смектита, Кроме того, во время стадии нагревания /нагревание происходит под действием теплоты реакции, которая начинает влиять на материал к концу времени реакции/ удаляется некоторая часть спирта, которая уносит избыточный по-лиакрилат, который может в виде блестящего слоя отложиться на наружной поверхности экструдированной ленты. Этот слой может служить в качестве смазки при прохождении ленты через экструзионную головку и способность образованию гладкой сплошной поверхности. Кроме того, этот осажденный акрилат образует также покрытие для материала, которое на короткое время отсрочивает начало проникновения воды и спо-собствует тому, что материал может быть уложен и, может быть, смачиваться или подвергаться воздействию атмосферы до того, как вокруг будет нанесен дополнительный материал.
Назначением давления во время экструзии является увеличение плотности продукта путем устранения пустот, которые иначе могли бы приводить к образованию менее когерентной массы. Вместе со стадией ва-куумирования, при которой удаляют воздух, это позволяет уплотнять материал до высокой плотности. Бла-годаря этому молекулы становятся несколько ближе друг к другу во время экструзии, что, таким образом, увеличивает скорость реакции и способствует образованию комплекса из интеркалированного полиакрилат-ного покрывающего вещества.
Желательно, чтобы плотность была больше 1000 килограмм в кубическом метре, а предпочтительная плотность превышает 1300 килограмм в кубическом метре.
При вышеописанном способе получают уплотнительную ленту, весьма подходящую для использова-ния в бетонных фундаментах и т.п., и также при санитарно-технических работах для уплотнения труб и соот-ветствующей арматуры. Из материала можно экструдировать многие виды профилей, например, в форме «квадрата», ленты, «трехугольника» или в любой другой подходящей форме. Материал можно прокаткой или экструзией формовать в листы, которые можно использовать для образования идеальной преграды против агрессивных ионизированных жидкостей. Такими ионизированными жидкостями обычно будут фильтраты с заводов или строительных площадок или могут быть дождевая вода или подземные воды, контактирующие с покрывающим слоем свалки. Как установлено, удобрения и другие материалы, которые могут быть исполь-зованы для растительности на свалке, образуют сильно ионизированный материал, агрессивный, как любой фильтрат, и способный серьезно повредить обычные бентонитовые облицовки и покрывающий слой.
Однако, материал, изготовленный в соответствии с вышеуказанным изобретением, имеет акрилатное или другое покрывающее вещество, настолько прочно скрепленное с бентонитовыми промежуточными слоя-ми, что катионообменная способность /КОС/ материала оказывается нулевой или очень низкой. Это означа-ет, что нет никакой возможности превращения смектита в кальциевую форму, которая не будет повторно разбухать после высушивания. Кроме того, поскольку покрывающим веществом предпочтительно является пластмасса, то присущая полимерным пластмассам устойчивость делает весьма небольшой возможность воздействия на них фильтратов или концентрированных растворов.
Вместо экструдирования в ленту изобретенный материал можно формовать в блоки, либо используя пресс для изготовления бетонных блоков, в который могут быть введены порции формуемого материала и прессованы до определенной формы, либо экструдируя, в общем, прямоугольную ленту и разрезая ее движу-щимися ножами для образования блоков. Затем можно использовать блоки для противофильтрационного заграждения, сооружая наподобие стенки, укладывая их на пол или укладывая их на какую-нибудь опору для образования крыши помещения. Блоки могут быть скреплены, как обычные кирпичи, причем бентонитсо-держащую или другую пасту можно использовать в качестве замазки в стыках. В качестве замазки желатель-но использовать пасту СЛИК. В стенке может быть предусмотрен незаполненный слой с отдельным сливом, чтобы можно было проверять целостность слоя «передней линии» в стенке и образовывать воздушный зазор для предотвращения переноса влаги от одной стенки к другой путем непосредственного контакта.
Другое преимущество изобретенного материала заключается в том, что путем соответствующего вы-бора покрывающего вещества можно намного увеличить способность материала к сцеплению. Часто полезно иметь возможность для прикрепления уплотнительной ленты, например, к вертикальной поверхности, кото-рая может быть в стыке различных бетонных деталей, между бетонными панелями и т.п. В прошлом это было связано с устройством углубления, в которое нужно было вдавливать ленту (и углубление должно быть с довольно тщательно выбранными размерами, чтобы обеспечить плотную посадку ленты), или ленту нужно было закреплять на месте зажимами или гвоздями. Несмотря на то, что использование зажимов или прибива-ние гвоздями являются эффективными способами крепления ленты, они могут быть дорогостоящими, а остав-ление гвоздей в уплотнительной ленте обычно считается нежелательным, так как это может создать путь для протекания или гвозди могут ввести атомы металла в окружающую их воду с возможностью снижения гидро-изоляционных свойств смектита.
Следовательно, выбирая покрывающее вещество, совместимое с подходящим клеем, можно образовать слой клея, который скрепит ленту из изобретенного материала, например, с вертикальной поверхностью. В случае использования полиакрилатного покрывающего вещества концы молекул акрилата, выступающие из различных частиц смектита, создают идеальные места для образования адгезионной связи с клеем, как например, цианоакрилатным клеем, и сцепления с бетоном и подобными поверхностями.
Сцепление может быть достигнуто нанесением клея с интервалами вдоль линии, по которой должна быть прикреплена лента. Желательно использовать клей, предназначенный для прочного удержания ленты в течение максимальных периодов времени, возможно, в течение трех или шести дней, чтобы дать возможность пользователя выполнить все операции, связанные с установкой уплотнения и устройством других конструк-ций вблизи. Однако, важно, чтобы клей после этого разрушался, чтобы исключить возможность оставления гидроизоляционной пленки клея, которая могла бы привести к протеканию воды в обход уплотнительной ленты.
Как упоминалось, материал можно экструдировать в виде ленты или широкого листа. При производ-стве широкого листа желательно экструдировать материал в виде полого изделия и затем разрезать его с образованием листа. Материал желательно экструдировать в форме полого цилиндра и затем разрезать и расплющивать.
В пределах изобретения возможны многие другие изменения.

1. EP 0059625, A1, 08.09.1982
2. SU 1110873, А, 30.08.1984
3. SU 729306, А, 25.04.1980
4. SU 1225889, A, 23.04.1986
5. SU 1435684, A1, 07.11.1988