بایگانی برچسب: s

بنتونیت در مهندسی عمران

بنتونیت به صورت  گل در نیازهای مهندسی سیویل در پی ریزی ها ،به صورت دیواره های ساختمان ،شمع کوبی ،دوغاب کردن و روان سازی مصالح بنائی بکار می رود همچنین در کارهای مختلف تونل سازی نیز کار برد دارد.

گل های محتوی 4تا 8 درصد بنتونیت برای دوغاب کردن بکار می روند و این گل مانع حرکت آب د ر داخل خاک شده و همچنین از حرکت آب در داخل شکاف ها و درزه های سنگ و ساختمان های با بنای سنگی جلوگیری می کند .مثلا” می توان در صورت تزریق گل از جریان آب در شن های ساحلی جلوگیری کرد همچنین مانع نفوذ آب استخر به آن طرف دیواره ها می گردد و در صورتی که بداخل ماسه ها تزریق شود احتیاج به دیواره سازی نداشته  و سدی در مقابل آب می گردد به عنوان روان ساز در حفر گمانه ها مصالح ساختمانی جهت بتن و شفته ریزی کمک می نماید.

اگر گل بنتونیتی و دوغاب های بتونیتی به تنهایی به کار روند ممکن است ژل های تشکیل شده در اثر لرزش شکسته شده و به هم بریزند برای جلوگیری از این کار باید بنتونیت را با سیمان یا سیلیکات های اصلی مخلوط کرد.

یکی از مصارف عمده بنتونیت در مهندسی سیویل تهیه بتون های پلاستیک است. اختلاط آن با سیمان یا بتون دوامی بیشتر از سنگ نسوز سخت بدان بخشیده و از ترکیدن آن جلوگیری می کند بتون پلاستیکی را برای ساختن دیوارهای غیر قابل نفوذ در استخر های بزرگ اب و همچنین در اطراف کارگاهای شیمیائی به کار می برند .

بنتونیت احیا شده توسط روش اسیدی – گرمایی

در این روش ابتدا کلیه ناخالصی های موجود در خاک بنتونیت به صورت چشمی و سنگجوری جمع آوری می گردد. در مرحله بعد بنتونیت توسط یک مولار کلرید سدیم به مدت سه ساعت هم زده شده و در آون با دمای 60 درجه سلسیوس خشک می شود. در مرحله بعد توسط اسید سولفوریک دو مولار به مدت دو ساعت در دمای 95 درجه سلسیوس هم زده می شود و سپس با آب دوبار تقطیر، چندین بار شسته و در دمای 60 درجه در اون خشک می گردد. سپس ذرات به اندازه 0.8 تا 1.2 میلی متر درآمده و در کوره  در دمای 200 درجه سلسیوس قرار داده می شود

فعالسازی با اسید

يکي از روشهاي فعال سازي بنتونيت ها، تماس آنها با اسيدهاي معدني است .

 لايه هاي مونت موريلونيت از نظر الکتريکي خنثي نبوده و داراي بار خالص منفي است که مقدار اين بار منفي در مقايسه با ديگر کاني ها در حد متوسطي است (در مقايسه با ميکا و تالک). قرار گيري يک سري کاتيون هاي با بار مثبت ادامه خواندن فعالسازی با اسید

فعالسازي با کربنات سديم

معمولا به منظورتعيين فعالسازي رس از سطح ويژه به عنوان معيار انداره گيري استفاده مي کنند که براي اين اندازه گيري روش هاي متفاوتي وجود دارد، که عبارتند از: ادامه خواندن فعالسازي با کربنات سديم

فعالسازی

فعالسازي بنتونيت عبارت است از ايجاد تغييرات فيزيکي يا شيميايي جهت بهبود خاصيت آن که معمولا با افزايش سطح ويژه همراه است به طور کلي روشهاي فعالسازي رس ها را ميتوان به چهار دسته تقسيم نمود:

۱- روش فيزيکي که عبارت است از تغيير اندازه ذرات و سطح ويژه به طور مکانيکي.

۲- روش گرمايي که در آن به کمک تأثير دما ترکيب شيميايي و يا ساختار کريستالي رس را تغيير مي دهند.

۳- روش شيميايي که اين روش معمولا بر اساس تعويض يوني انجام مي گيرد، بنابراين شامل تخريب شيميايي زيادي در ساختار کريستالي نيست.

۴- روش پايه گذاري که در اين روش نوع فعالسازي از طريق تغيير ساختار کريستالي رس به صورت فيزيکي و شيميايي براي افزايش ظرفيت جذب يا ايجاد فضاهايي براي افزايش جذب يون هاي ويژه انجام مي گيرد.

فراوری بنتونیت

بعد از استخراج، ابتدا بنتونيت را مخلوط مي كنند تا آب و مواد فرار آن از 50-30% به 8-7% كاهش يابد .بعد آن را با آسياب ميله اي يا چكشي خرد كرده، گاهي آن را در خشك كن چرخان نيز مي ريزند. ادامه خواندن فراوری بنتونیت

روش استخراج بنتونیت

در این معادن استخراج معمولا به صورت روباز با بولدوزر و اسكراپر برداشت شده، توسط لودر بار زده مي شود . ضخامت روباره متغير است. به ندرت به صورت زيرزميني استخراج مي شود. ادامه خواندن روش استخراج بنتونیت

خصوصیات بنتونیت

از خواص مهم كاني هاي خانواده اسمكتيت ، جانشيني يوني، خاصيت شكل پذيري ، انبساط و انقباض يوني آن ها را مي توان نام برد.

 ميزان خواص كاني هاي خانواده اسمكتيت به ترکيب شيميايي و ساختمان آن ها بستگي دارد. در كاني مونتموريونيت سديم دار، ميزان جذب يوني، شكل پذيري، انبساط و انقباض از نوع کلسيم دار آن بيشتر است. ابعاد شبکه مونتموريونيت سديم و کلسيم از 9.6 آنگستروم در حالت معمولي به 20 آنگستروم در صورتي که رطوبت محيط صد در صد باشد، افزايش خواهد يافت. ميزان جذب و تورم مونت موريونيت سديم دار چندين برابر حجم آن است، به طوري که ادامه خواندن خصوصیات بنتونیت

بنتونیت و نقش آن در سیال حفاری

بنتونیت (Bentonite) سنگی است كه بخش اعظم آن را كانی های رسی (ذرات بسیار ریز با ابعاد كمتر از2 میکرومتر) تشكیل می دهند. از نظر ویژگی های زمین شناسی، بنتونیت، لایه های رسی غنی از مونتموریونیت ـ بدلیت، بوده که همراهان دیگری نیز دارد. باید توجه داشت که بنتونیت کانی نبوده بلکه مجموعه ای از کانیها در کنار یکدیگر سنگ بنتونیت را تشکیل می دهند. محیط تشكیل این سنگ، آب های كم عمق، كم انرژی و آب هوای معتدل است.
بدون شک نقش بنتونیت در صنعت حفاری، خاصه در ترکیب سیال حفاری غیر قابل انکار است. ویژگی های منحصر به فرد این سنگ باعث شده است که گل شناسان از بنتونیت بعنوان یک ماده افزودنی چند منظوره در ساختمان سیال حفاری خود استفاده نمایند. از مهمترین کاربردهای بنتونیت میتوان به سرد و لغزان کردن مته و ساق حفاری، تمیز کردن ته چاه و مته، انتقال خرده ها به سطح زمین، کنترل هرزروی و غیره اشاره کرد که تمامی این اعمال توسط خواصی همچون لغزانندگی، گرانروی، وزن، مقاومت ﮊلی و توانایی در دیواره سازی (Filtrate control) ایجاد شده که این سنگ در سیال حفاری بوجود می آورد. بر اساس نوع کاتیون (Cation) موجود در کانی های رسی، بنتونیت های سدیم دار و بنتونیت های کلسیم دار از مهمترین انواع بنتونیت می باشند. بنتونیت های سدیم دار (بنتونیت تیپ وایومینگ) به دلیل ظرفیت بالای جذب آب، تورم پذیری زیاد و خاصیت ژلی بالا، مناسب ترین نوع بنتونیت در گل های پایه آبی به شمار می روند.
درایران لایه های بنتونیتی بیشتر در سازند های توفی مثل سازند کرج (با سن ائوسن) و معادل این سازند در ایران مرکزی یافت می شوند.

مزیت های استفاده از پودر بنتونیت زمین کاو نسبت به زغال و نمک جهت چاه ارت

بنتونیت در سیستم ارتینگ نسبت به دیگر مواد همچنان نقش اساسی را دارد،

به عنوان مثال، در استفاده از نمک به دليل خاصيت خورندگي بسيار بالا، پس از مدت كوتاهي الكترودها واتصالات مربوطه به طور كامل از بين رفته وبايستي با صرف هزينه هاي اضافي، اقدام به تعويض الكترودها نمود درصورتي كه بنتونيت باعث حفاظت ازصفحه مسي مي گردد.

 و همچنین براثر بارندگي هاي ساليانه، پس ازمدتي نمك شسته شده وبه لايه هاي زيرين زمين منتقل مي شود ومقاومت زمين مجدداً افزايش مي يابد. ضمناً تأثير نامناسبي برسفره هاي آب زيرزميني نيز دارد.
 این در صورتیست که بنتونيت فاقد مواد شيميايي خطرناك بوده وبا محيط زيست كاملاً سازگار مي باشد.
 به دليل خاصيت جذب آب بالاي بنتونيت، تا مدت طولاني رطوبت را درخود نگه مي دارد وبه اين دليل براي زمين هاي خشك وكويري بسيار مناسب است.
 استفاده از بنتونيت از نظر اقتصادي بسيار مقرون به صرفه است زيرا علاوه بر قيمت پايين تر وكيفيت مناسب تر نسبت به ذغال ونمك، دراين طرح حجم وعمق شبكه ارت كاهش مي يابد .
 بالا بودن خاصيت تبادل يوني بنتونيت.
 بنتونيت قابليت استفاده درانواع روش هاي اجرايي سيستم زمين را داراست.
 استفاده از بنتونيت درزمين هاي سنگي وسنگ لاخي توصيه جدي مي شود.
 بالا بودن طول عمر مفيد ميله ارت وصفحه به علت ممانعت از اكسيد شدن وپديده خوردگي.
 حمل ونقل آسانتر وتميزتر نسبت به ذغال ونمك.

بنتونيت با توجه به خواص فوق به عنوان يک الکتروليت بهينه انتخاب مي شود گرچه مواد ديگري چون GEM، مارکونيت و … قابليتهايي دارند ليکن به علت رعايت مسائل ايمني هنگام مصرف در کار و قيمت بالا در قياس با بنتونيت همچنان در جايگاه پايين تري قرار دارند.

تاثير بنتونيت در کاهش مقاومت خاک

تاثير بنتونيت در کاهش مقاومت خاک

در هدايت الکتريکي و انتقال جريان به درون زمين دو عامل اساسي نقش دارند:

1- اندازه و شکل الکترودهايي که در منطقه استفاده مي شود( اعم از ميله اي يا صفحه اي)
2- مقاومت خاک منطقه که خود بستگي به عوامل زير دارد :
– نوع خاک
– ترکيب شيميايي نمک هاي حل شده در آب هاي درون خاک
– درصد رطوبت خاک
– دماي خاک به طوري که خاک هاي يخ زده داراي مقاومت بالايي هستند
– اندازه دانه ها و توزيع دانه در خاک
– تراکم خاک و فشار وارد بر آن

لازم به ذکر است که به جز موارد فوق پارامترهاي ديگري نيز در مسئله قابليت هدايت الکتريکي زمين نقش دارند مانند عمق نصب الکترودها ، خواص شيميايي خاک مانند   ph ، تغييرات عمق لايه بندي و توزيع دانه ها.
با توجه به نتايج تحقيقات و تجربيات در سيستم هاي توزيع برق در خصوص روش هاي بهينه سازي اتصال زمين ، افزودن نمک به خاک ها از ساده ترين و رايج ترين روش ها بوده و اگر چه در کوتاه مدت مشکل مقاومت زمين را رفع مي کند ولي به دليل خاصيت خورندگي بسيار بالاي نمک ، پس از مدت کوتاهي الکترودها و اتصالات مربوطه به طور کامل از بين رفته و بايستي با صرف هزينه هاي اضافي مکرر اقدام به تعويض الکترودها نمود. از طرفي بر اثر بارندگي هاي ساليانه پس از مدتي اين نمک ها نيز شسته شده و به لايه هاي زيرين منتقل گشته و مقاومت زمين مجدداً افزايش مي يابد. در نتيجه حداکثر کارايي با مخلوطهاي نمکي بين 5 تا 7 سال است.

با توجه به مقاومت بالا، زمين هايي که خاک و بستر آن سنگي، سنگلاخي و سخت بوده، از لحاظ هدايت الکتريکي از نظر موارد اشاره شده در مقاومت خاک ، داراي مشکلات بسياري جهت احداث اتصال زمين مي باشند، باعث شده تا استفاده از مواد کاهش دهنده مقاومت زمين ، متداول شده و اين مواد داراي تنوع زيادي باشند. از جملة اين مواد: Ground Enhanced Material (GEM )، مارکونيت، بنتونيت سديم، پليمرهاي جاذب رطوبت و Ultra Fill را مي توان نام برد. به لحاظ فراواني و قيمت مناسب خاک طبيعي بنتونيت سديم (Sodium Bentonite )، استفاده از اين ماده جهت ايجاد اتصال زمين به عنوان يک روش مؤثر و نوين متداول تر شده است. بنتونيت سديم داراي اندازه ذرات بسيار ريز ( کمتر از 0.02 ميکرون ) که داراي سطح تماس بسيار بالا ( 800 متر مربع به گرم ) هستند بوده و قابليت جذب آب تا 5 برابر وزن اوليه خود افزايش حجم تا 13 برابر حجم خشک اوليه را دارد. همچنين اين ماده وقتي به 6 برابر حجم اولية خود مي رسد بصورت لزج و غليظ در آمده و نه تنها شکل خود را نگه مي دارد بلکه در صورت تماس با هر سطحي به آن مي چسبد و در نتيجه مي تواند هم مشکل تراکم خاک و هم چسبندگي و اتصال لازم را حل کند.
خاک بنتونيت زماني که هيدراته مي شود بصورت شيميايي مي تواند آب را داخل خود نگه داشته و به عنوان يک عامل خشک کننده ، آب و رطوبت اطراف را با خاصيت مکشي خود جذب کند. در اثر تماس بنتونيت با نور خورشيد سطح بيروني آن خشک شده و از خروج رطوبت از قسمت هاي داخلي آن جلوگيري مي کند. اين ماده رسي نياز به مواد افزودني ندارد ( صرفاً بنتونيت نوع سديم اينگونه است ) و فاقد خاصيت خورندگي بوده و خواص آن براي ساليان متمادي ثابت مي ماند.
مقاومت بنتونيت سديم در 300% رطوبت( وزن آب به وزن بنتونيت ) حدود 2 اهم بوده که به دليل تشکيل الکتروليت ناشي از افزودن آب است. آبي که به صورت شيميايي در بنتونيت نگهداري مي شود اجازه مي دهد تا سود وپتاس آهک (Ca O )، اکسيد منيزيم (Mg O ) و ديگر نمک هاي معدني موجود در آن يونيزه شده و با PH حدود 5/8 تا 5/10 تشکيل يک الکتروليت قوي را بدهد.