ALPTMNYEK BENTONIT ANYAG SZIGETELSE/TANULMNY/

2009 december

-n

Bucsnszky Zoltn

BEVEZETSA XIX. szzad kzepe eltt eldeink a falak vizesedst nem tudtk teljesen megakadlyozni. Eldeink az alptmnyekben, pinckben a nedvesedst teljes mrtkben kizrni nem tudtk, gy ezen helysgeket csak ennek megfelel rendeltetssel lehetett hasznlni. Az akkori pletszerkezeteket agyagtapasztssal az plet teleptsi helynek megvlasztsval, esetleg az alptmnyek tszellztetsvel, a nedvessg vastag szerkezetekben val sztoszlatsval, vagy igen reprezentatv pletek esetn szivrgkkal prbltk elkerlni vagy cskkenteni a krosodsokat. ltalnos megolds volt az elmlt vszzadokban talajnedvessg elleni szigetelsknt a kvr agyag hasznlata. Ilyenkor- a rgen tipikusan svalapos pletek esetben-, a teherhord altalajra fektetett alaptestek kisott kzeibe s a pincefalak mellett kvlrl kb.: 30-45 cm vastag agyagrteget dngltek. E megolds gyenge pontja a felmen falak nedvszvsi lehetsge volt- a nem szigetelt svalapok fell. Ezrt e falakat- vagy mg inkbb az alaptesteket agyagba, agyagos mszhabarcsba raktk. Ez nem volt kielgt megolds, legfeljebb talajpra ellen szigetelt jl. A mai technikai lehetsgek (szigetelanyagok s technolgik),elvrsok s az ignyszintek jelentsen nttek. Jelenleg a terepszint alatti pletszerkezetek szigetelsnek elveit (alapvet kvetelmnyeit) az OTK /253/1997. (XII. 20.) Korm. rendelet 57 -a/ az albbiak szerint hatrozza meg: Az ptmnyt s rszeit vdeni kell az llkonysgot s a rendeltetsszer hasznlatot veszlyeztet vegyi, korrzis s biolgiai hatsoktl, tovbb a vz, a nedvessg (talajvz, talajnedvessg, talajpra, csapadkvz, zemi vz, pra stb.) kros hatsaival szemben. A talaj irnybl hat nedvessghatsok ellen vzhatlan szigetelssel kell megvdeni a huzamos tartzkodsra, az rtkek s mkincsek trolsra szolgl helyisgeket, tovbb minden olyan pletszerkezetet, amely nedvessg hatsra jelents szilrdsg cskkenst vagy egyb krosodst szenvedhet. A fentiek alapjn egy plet (helyisg) szrazsgi kvetelmnyei az albbiak szerint hatrozhat meg: teljes szrazsg (n. porszrazsg) amikor a tervezett hasznlat huzamos emberi tartzkodsra (eladterem, vendglts, szocilis helyisgek, stb.) vagy- vlheten nagy rtk- termkek trolsra szolgl helyisgeket (pl.: killttr, trolk, lelmiszerraktrak stb.) felttelez;

Bucsnszky Zoltn

Oldal: 2

-

Viszonylagos szrazsg: egyszerbb rendeltets, (pl. nedvessgre nem rzkeny anyagok, technolgik stb. befogadsa) esetn lehetsges.

Az OTK kvetelmnyekhez igazodva a Talajnedvessg s talajvz elleni szigetelsek tervezsi s kivitelezsi irnyelvei 2.3.3 pontjban a szigetelsek teljestkpessgt az albbiak szerint kt fokozatba sorolja: vzhatlan szigetels: amikor a szerkezeten semmilyen nedvessg tszivrgsa nem megengedett, Vzzr szigetels: amikor a szerkezeten csak annyi nedvessg hatol t, amennyi a bels felleten- elvltozst nem okozva- elprologni kpes, s ami a bels tr lgllapot jellemzit krosan nem befolysolja.

-

Magyarorszgon a jelenleg kereskedelmi forgalomban kaphat, (a fenti kvetelmnyeknek is megfelel szint) plet vzszigetelsre hasznlhat ismertebb (fbb) anyagokat (termkeket) az albbi tblzat foglalja ssze:

Bucsnszky Zoltn

Oldal: 3

Jelenleg Magyarorszgon kaphat bentonit alapanyag szigetelsekkel az pletek alptmnyeinek vzzr teljestmnyfokozat szigetelst lehet elrni. Ezen termkeket a fenti tblzatban szrke sznnel jelltem. Magyarorszgon leggyakrabban vzszigetelsre a vzhatlan teljestmnyfokozatot biztost bitumenes s a manyag lemezeket hasznljk. Azonban amikor mr a vzzrsi kvetelmny is elegend akkor mr a bentonit alapanyag szigetel paplanok lemezek is szigetelsi alternatvt jelentenek. Tovbbiakban, jelen tanulmnyban az elz csoportosts szerint az egyb besorols s kizrlag a bentonit alapanyag vzszigetel anyagokat termkeket ismertetem.

BENTONITA bentonitot a Wyoming llambeli Fort Bentonban 1890-ben egy amerikai geolgus fedezte fel, amelyet a lelhely tiszteletre bentonitnak neveztek el. A bentonit olyan kzet (agyag), amely tbbfle svnyi anyagbl, elssorban montmorillonitbl, ezen kvl, pedig kaolinbl, kvarcbl, csillmbl, fldptbl, illitbl, krisztobalitbl s mszbl ll. A bentonit vulkni hamu lerakdsaibl keletkezett, kora a lelhelytl fggen akr a 130 milli vet is elri. Eurpban Nmetorszgban Als-Bajororszgban a moosburgi, a mainburgi s a landshuti rgiban tallhat a legnagyobb bentonit-kszlet. (Itt a bentonit nyersanyagot a 20. szzad eleje ta 30 mteres mlysgben, klszni fejtssel bnysszk kb. 250 km2-es terleten.) Egy adott bnya bentonit-kszletnek kimerlse esetn a bnyt a sajt meddjvel jra feltltik s rekultivljk. Helyrelltjk a tj jellegzetes klsejt s a talaj eredeti rtegrendjt, gy a terlet mezgazdasgilag jra hasznosthatv vlik.

Bucsnszky Zoltn

Oldal: 4

A bentonitnak tbb vltozata is ltezik, attl fggen, hogy milyen dominns elemek tallhatk benne. Ezek az elemek lehetnek alumnium, klium, kalcium s ntrium. A kalcium-bentonit kznapi neve a paszkalit. A kalcium-bentonitot a sokkal elnysebb tulajdonsgokkal rendelkez ntrium bentonitt lehet alaktani. A folyamat sorn a nedves kalcium-bentonithez 5-10% ntrium-karbontot adagolnak A hazai szigetelsi gyakorlatban az elnysebb tulajdonsga miatt kizrlag a ntrium bentonitokat alkalmazzk. A bentonit felleti szerkezett egymsra rakod sziliktrtegek alkotjk, amelyek kz a bentonit folyadkot kpes elraktrozni. A nyers, nedves bentonit akr 40% vizet is tartalmaz. A vz beplse sorn a rtegek egymstl eltvolodnak, a trfogat megn, azaz a bentonit megduzzad. Ezt a folyamatot - folyadkok felszni ktdst - adszorpcinak hvjuk. sszessgben a ntrium-bentonitok trfogatuk 15-20-ra kpesek duzzadni. Amennyiben megakadlyozzuk,ezt a duzzadst akkor egy kplkeny gl keletkezik amely mr szigetelsknt is hasznlhat. A montmorillonit egy rteges kristly, lapkaszer szerkezettel. A negatv tlts lapocskk felletn a bentonitnl ntriumionok rakdtak be. Vzbe val diszperglskor a kristlyszerkezet felolddik, s az egyes montmorillonit-lapkk a vizes fzisban szabadon lebegnek s krtyahzszer nagyobb trfogat struktra jn ltre. A bentonit duzzadsnak folyamata

A klnbz anyagok / kzetek vztersztst a k vztersztsi tnyez (m/s) fejezi ki. A lenti bra szemllteti, hogy a lazaledkes kzetek szemnagysgval nvekszik az anyag vzterszt kpessge.

Bucsnszky Zoltn

Oldal: 5

sszessgben megllapthat, hogy a laza ledkes kzetek kzl az agyagnak a legkissebb a vztereszt kpessge. A bentonit k tnyezje mintegy: 1*10-11 (m/s) amely mg az agyag vztereszt kpessgnl is sokkal jobb rtk.

A bentonit lemezek szivrgsi tnyezjt a kvetkez bra szerinti triaxilis cells mrssel lehet meghatrozni.

Klnbz mintkon vgzett mrsek alapjn megllapthatk, hogy:

Bucsnszky Zoltn

Oldal: 6

.A bentonit paplanok kezdeti szraz vzszigetel kpessge nedvessg hatsra az id elre haladsval fokozatosan javul, mg el nem i a hatrrtkt.

A szigetelkpessg mrtkt dnten befolysolja a duzzadsi nyoms (beszortsi er). A nyoms nvekedsvel fokozatosan javul a szigetelkpessg.

A bentonit duzzadsa rvn kpes az ngygyulsra.

Bucsnszky Zoltn

Oldal: 7

TERMKEK

A termszetes anyagbl ksztett szigetelsek terletn a 80-as vek vgn jelentek meg s azta egyre nagyobb szerephez jutnak az n. geoszintetikus-agyag szigetelk. (A nemzetkzi irodalomban ltalban csak a GCL megjellst hasznljk a Geosynthetic Clay Liner elnevezs alapjn.) A hazai szhasznlatban a bentonitos szigetellemez, bentonit-sznyeg, bentonit-paplan elnevezs terjedt el. A bentonitos szigetellemezek tbbnyire kt geoszintetikus hordoz elem (geotextlia vagy geomembrn) kztti bentonitrtegbl llnak. A bentonitrteg vastagsga ltalban 5-10 mm, a tltsi mennyisg ~ 5 kg/m2 , anyaga uralkodan Na-bentonit. Kzismert a bentonit nagy duzzad s vzfelvev kpessge. Az elllts sorn a bentonitot por alakban helyezik a geoszintetikus lemezek kz s tovbbi adalkanyagknt ha szksges a lemez szerkezettl fggen ktanyagot is adagolnak.

A bentonitos szigetellemezek jellemz kialaktsi mdjait az albbi bra szemllteti.

Bucsnszky Zoltn

Oldal: 8

Az ersts nlkli bentonitos szigetel lemezeknl a bentonit nincs megfelelen bezrva a hatrol felletek kz, a megduzzadt bentonit kis er hatsra is elcsszhat oldalirnyban. Ilyen tpus lemezek elssorban vzszintes felleten alkalmazhatk. A tzsi eljrssal kszlt bentonitos szigetellemezek ltalban csak hosszirnyban erstettek, gy a tzsi sorok kztt a bentonit elcsszsa csak kismrtkben korltozott. A tnemezelt lemezeknl a szlhidak krbezrjk a bentonitot s megakadlyozzk a hidratlt bentonit oldalirny elmozdulst a geotextlik kztt. A lemez az egyenltlen sllyedst knnyen elviseli, nyrerk felvtelre alkalmas. Szigetellemezknt val alkalmazsukat az teszi klnsen vonzv, hogy a vzfelvtel (hidratci) hatsra a bentonit duzzad, azonban a kt hatrol geotextlia tzssel vagy tnemezelssel trtn sszektse a trfogat-nvekedst gtolja, s gy egy kis vastagsg, de tmr vzzr rteg alakul ki. A jellemz szivrgsi tnyez a 1010- 510-12 m/s tartomnyba esik. Magyarorszgon alptmnyek szigetelsre az albbi fbb bentonitos szigetelseket ajnljk amelyek lemez, paplan vagy tbla formjban kaphatk. REHAU bentonitpaplan VOLTEX bentonitos szigetelpaplan TEGOLA bentonitos szigetelpaplan VOLCLAY panel

VOLTEXA Voltex szigetel_rendszert vasbeton pletszerkezetek szigetelsre fejlesztettk ki. A Voltex szigetels 2 rteg geotextlibl ll, mely rtegek kztt termszetes magas duzzadkpessg ntriumbentonit van. A geotextlia rtegei egyms kztt masszvan ssze lettek szve gy, hogy a ntriumbentonit elmozduls mentesen a rostos rtegek kztt helyezkedik el. A Voltex lemezek szabad rostjai a betonozskor belektnek a frissen betonozott szerkezet felletbe.

Bucsnszky Zoltn

Oldal: 9

A Voltex szigetels a betonozott szerkezettel szerves, egysges szerkezett alakul, ezltal a szigetelt fellet s a betonfellet kztt nedvessgbehatolsi lehetsg nem

lehetsges. A nagy szakt szilrdsg szigetelseket pl. VOLTEX sikerrel lehet hasznlni bonyolult ms technolgival nehezen szigetelhet helyeken is pldul szdfalaknl vagy egyenetlen fellet helyeken pldul frt clpknl.

Voltex szigetels elnyei : - teresztsi tnyez rtke: 10-11 m/s - egyszer fektets magas repeds-, ill. szakadsthidal kpessg szigetelsvd beton elhagyhat - vasals kzvetlenl szigetelsre helyezhet - idjrstl fggetlen bepts Alkalmazs felttelei: Legfeljebb 1,5 mm szles munkahzagok s szerkezeti repedsek talajnedvessg s legfeljebb 2 bar talajvznyoms elleni szigetelsre alkalmazhat. Nem alkalmazhat olyan helyeken, ahol a talajvz kmhatsa ersen savas vagy lgos s magas a startalma (fajlagos elektromos vezetkpessge 10 000 s/cm vagy tbb), valamint tgulsi fugk szigetelsre. Beptskor a szigetelpaplan sztt geotextlia rtege mindig a vz tmadsi irnya fel kell, hogy nzzen, mg a nem sztt geotextlia rtege a frissbetonnal rintkez oldal fel essen. A szigetels alapfellete lehet beton, fld, homok, zzott k. A szigetelpaplant kzvetlenl is r lehet fektetni fld vagy homok altalajra, ha annak tmrsge Tr> 85% fellete sima, regektl, les kitremkedsektl mentes. Zzott k alapfellet esetn a k mrete nem haladhatja meg a 20 mm-t. A legelnysebb a min. 5 cm vastag beton kiegyenlt rteg.

Bucsnszky Zoltn

Oldal: 10

Vzszintes bepts: Mindig a a sttszrke szinvel (sztt geotextilia) felfel kell lefektetni. A szomszdos paplansvokat egymson mimimum 10 cn szlessgben kell tlaponi, a

csatlakoz tekercsvgeknl pedig min. 30 cm szles tfeds szksges. Az tlapolsokat 15 cm tvkznknt ssze kell szgezni vagy varni, hogy a beton bedolgozsa eltt vagy alatt ne legyen sztcsszs. Alaplemez ttrseknl az ttrs kr min. 4 cm szlessgben Volclay massza cskot vagy Bentoseal simtmasszt kell a szigetelpaplanra s az thatol szerelvny kr felhordani. A Voltex szigetelpaplanokat az ttrs kr a legszorosabban kell lefektetni. Ezen fell az ttr szerelvny (pl. csvezetk) tmtst Waterstop RX 101 duzzad szalaggal is biztostani kell az alaplemez kzepn. Az alaplemez-fal csatlakozs szigetelsnl a szigetelpaplant az alaplemezen tl kell felvezetni s a zsaluzat fels szln rgzteni. Kizsaluzs utn gy a paplan a vasbeton lemezhez rgztve marad s gy lehetv vlik a szigetels folytatsa. Fggleges bepts: A szigetelpaplanokat mechanikusan, szgezssel kell felersteni a fggleges fal zsaluzatra. A szigetelpaplant min. 10 cm szlessgben tlapolva kell toldani. A fggleges csatlakozsoknl pedig min. 30 cm tlapolst kell alkalmazni. Az ttrseket a vzszintes beptshez hasonlan kell kialaktani. Bels sarkoknl egy 4 cm szles skban felkent Volcay pasztval kell a hajlatot kikpezni. Fels fdmcsatlakozsnl a szigetelpaplant a fdm kzepig kell felvezetni s egy 5*20 mm mret fmsnnel lezrni, amiben Waterstop duzzadszalag van elhelyezve. Egyes esetekben a falcsatlakozst mg Bentoseal masszval s vagy svnyi szigetel-habarccsal kell tvonni.

Bucsnszky Zoltn

Oldal: 11

Frt clpfal vagy szdfal szigetelse: A frt clpfal szigetelse eltt a felletet hzagmentesen le kell zrni. A felleten nem maradhat reg vagy 25 mm-nl nagyobb les kiugr rsz. Az regeket cementkts haabarccsal kell kitlteni, a kiugr rszeket le kell vsni. A szdfal sszekt hevedereket Bentoseal masszval sznelt felletet kpezve kell lezrni. A vzszintes s fggleges szigetelst Volclay pasztbl kszlt hajlattal kell kikpezni.

Fugatmts: A betonozsi szakaszok miatt kialaktott munkahzagoknl az alaplemezben a szigetelpaplant 25 cm-rel a munkahzeg fl kell vezetni. Az sszes munkahzagba injektl tmlt kell bepteni, s szksg esetn kiinjektlni. A fggleges munkahzagoknl hasonlan kell eljrni. A tgulsi fugkat a bennk elhelyezett fugz profilszalaggal kell kialaktani, szigetelni. A kztes terletet a vzoldalon 3 rteg Volclay cskkal kell biztostani.

VOLCLAY panelUSA-ban kifejlesztett s 1950 ta szles krben alkalmazott bentonit hullmpapr szigetels, amely 1,2x1,2 mteres mret s kb. 5 mm vastag hullmpaprtblkbl ll. A tblk regeit termszetes ntriumbentonit rlemnnyel tltik ki. A Volclay Panel sarok s fuga lezrshoz a bentonitot papr vagy vzben knnyen oldd zselatin csvekbe tltik /Volclay Joint-Pack/. Az ttrsek tmrtshez egy Glycollal pasztv alaktott bentonit ksztmny hasznlhat. A papr zselatin s glycol csak a bentonit egyenletes s sszefgg rtegben trtn felhordshoz kell. A papr s zselatin elolvadnak s visszamarad a bentonit, amely vzzel rintkezve elzrja a szigetelend fellet prusait. Az anyag termszetbl kvetkezen zrt mdszerrel ptett mtrgyaknl csak ketts hjazat szigetelsknt pthet. A paprokat 4-5 cm-es tfedssel fektetik s belvssel rgztik a kls tartszerkezetekhez. Az esetleges tvezetseknl a bentonitpasztt alkalmazzk.

Bucsnszky Zoltn

Oldal: 12

A bels betonkpeny les szem adalkot nem tartalmazhat. Ha a talajvz sok oldott st tartalmaz s gy nagy az elektrolit koncentrcija, akkor a szigetels nem alkalmazhat. E szigetelst az USA-ban 3 bar vznyomsig alkalmaztk elnysen fleg nyitott munkagdrben ptett mtrgyaknl. a szllti megfelelsgi nyilatkozat alapjn a termk 2 bar nyomsig van bevizsgltatva Magyarorszgon. A tblban lv bentonit vz hatsra a szraz llapothoz kpest kb. 12-16 szorosra duzzad, Ezt a duzzadst akadlyozza a fld nyomsa, gy a szerkezet felletn egy thatolhatatlan kplkeny gl keletkezik, s ez a nyoms alattiszigetel rteg kb. 2 mm szles repedsek tkletes lezrsra is kpes. A tblk 10 cm vastag simtott aljzatbetonra vagy tmrtett finom tkrre fektethetek. A fggleges betonfalak felleti regeit bentonitos masszval kell tmteni, az reges falazatokat minimum 12 mm vastag cementhabarccsal kell bevakolni. A tblkat vzszintes felleten 4-4 cmes tlapolssal, fggleges felleten pedig tlapolt mechanikai rgztssel illetve szgbelvssel kell elhelyezni. Hajlatoknl s leknl 30 cm-es tfedst kell kialaktani. Falcsatlakozsok s csttrsek krl bentonittal tlttt tmlket, hrom- vagy ngyszg keresztmetszet rudakat kell bepteni. Betonszerkezetek munkahzagainak tmtshez duzzad tmt szalagot kell hasznlni. Kivitelezs kzben a nedvessgtl a tblkat meg kell vdeni, a tblk vz alatti felletekre nem fektethetek. A tblk mkdshez megfelel leterhels, nyoms szksges, amely minimum 20 cm beton-, ill 50 cm vastagsg talajtakarssal biztosthat. A vasalsok szerelse eltt vzszintes felleten 5 cm vdbetont kell kszteni. A visszatlts anyagnak tisztnak, jl megvlasztott szemszerkezetnek kell lennie, s legalbb 85% tmrsgig tmrteni kell.

A hazai piacon kaphat kt termk mszaki adatait az albbi tblzatban foglaltam ssze: REHAU bentonitpaplan hordozrteg PPgeotextilia VOLTEX bentonitos szigetelpaplan

120 g/m2 sztt geotextilia

Bucsnszky Zoltn

Oldal: 13

REHAU bentonitpaplan kitltanyag fedtteg teljes paplan bentonit teljes rtegvastagsg (szrazon) szabvnyos szlessg szabvnyos hossz eredeti 5 ciklus (szrtsnedvests) 10 ciklus (szrtsnedvests) monmorilloni t-tartalom Nabentonitos/sz las keverk PPgeotextilia 5 000 g/m2

VOLTEX bentonitos szigetelpaplan Voclay* NAbentonit 4 880 g/m2

2 000 g/m2 PP- geotextilia 5 300 g/m2 >70 % 7,0 mm 5,0 m 30,0 m