Результат интеллектуальной деятельности: Противофильтрационное крупнотоннажное покрытие

Изобретение относится к гидротехническому и мелиоративному строительству и может быть использовано при устройстве противофильтрационных экранов из полимерных материалов на оросительных каналах и водоемах.

Известно гидроизоляционное покрытие (патент RU №2301206, опубл. 20.06.2007), включающее отход нефтедобычи - асфальтосмолопарафинистые отложения АСПО и полимер, содержащий отход полиформальдегида, при следующих соотношениях компонентов, масс. %: АСПО - 60-80, отход полиформальдегида - 20-40.

Недостатками данного изобретения являются невозможность его применения на оросительных каналах и водоемах из-за высокой токсичности отходов нефтедобычи. Кроме того, такое покрытие является недолговечным и характеризуется незначительным сроком службы, особенно при эксплуатации без защитного покрытия.

Известен противофильтрационный экран и способ его создания (патент RU 2542525, опубл. 20.02.2015), включающий гибкие листы, соединенные в укрупненные полотнища, изготовленные из отходов полиолефинов в виде полимерных листов толщиной 15-20 мм, шириной 1,5 м.

Недостатком данного противофильтрационного экрана является применение гибких листов малой толщины, необходимость устройства подстилающего и защитного покрытия, сложность производства работ по соединению такого покрытия с помощью геомембраны.

Известен способ создания гибкого противофильтрационного экрана (патент RU 2530989, опубл. 20.10.2014), включающий укладку на подготовленное ложе канала армирующего слоя (нетканого геотекстиля) и нанесение на него расплава отходов полиэтилена.

Недостаток данного способа - сложность производства работ по нанесению на армирующий слой расплава из отходов полиэтилена. Для нанесения такого расплава необходимо на месте произвести переработку отходов полиэтилена и сразу же в расплавленном виде нанести на полотнище из геотекстиля, или как вариант в переработанном виде с температурой плавления более 100°С доставить к месту применения и произвести распыление. При этом такое покрытие будет характеризоваться недостаточной герметичностью, а в некоторых случаях возможно образование проваров в полотнище геотекстиля.

Наиболее близким техническим решением является способ создания противофильтрационного покрытия (патент RU 2494192, опубл. 27.09.2013), включающий гибкие листы, выполненные из утилизированных автопокрышек.

Недостатком приведенного изобретения является выполнение гибких листов из утилизированных автопокрышек, с целью противофильтрационной защиты. При выполнении такого покрытия возникнет значительная трудность, связанная с переработкой автопокрышек в мелкую резиновую крошку после их эксплуатации. Кроме всех основных операций по переработке резины, заключающихся в ее дроблении, необходимо проведение более сложных - отделение резины от текстиля и металла. Остатки резины, содержащие металлкорд, необходимо подвергать дополнительной переработке - обжиг в печи для выжигания резины на проволоке. В результате всех операций по переработке резина, содержащаяся в покрышке, превращается в крошку, причем, как показывает мировая практика, 57% крошки будет иметь размеры от 10 до 20 мм, остальная - от 0,1 до 1,2 мм. В целом такая процедура переработки изношенных автопокрышек будет дорогостоящей, а переработанная крошка размером ≥10 мм будет малопригодна для изготовления гибких противофильтрационных листов толщиной 1,0 см.

Цель данного изобретения заключается в разработке нового противофильтрационного крупнотоннажного покрытия, включающего, в том числе, трудно перерабатываемые отходы.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в разработке противофильтрационного крупнотоннажного покрытия из отходов производства и потребления (в том числе трудно перерабатываемых).

Технический результат достигается за счет использования гибких листов, выполненных из утилизированного сырья, а именно композитного материала на основе дробленых легко перерабатываемых отходов полиэтилена и наполнителя из дробленых спрессованных трудно перерабатываемых отходов в виде пластмассовой крошки. При этом для снижения шероховатости и защиты от ультрафиолетовых лучей верхняя часть покрытия обработана пуралом или лакокрасочным материалом. Крупнотоннажное покрытие выполнено в виде листов толщиной 0,03÷0,05 м, шириной 2,0÷4,0 м, длиной 4,0÷6,0 м и весом одного листа соответственно 80 и 240 кг, а для соединения отдельных листов крупнотоннажного покрытия между собой оно выполнено с пазами, которые соединены путем сварного стыкового соединения.

Изобретение поясняется следующими чертежами: фиг. 1 - противофильтрационное крупнотоннажное покрытие; фиг. 2 - покрытие в разрезе; фиг. 3 - соединение отдельных листов покрытия; фиг. 4 - поперечное сечение оросительного канала с противофильтрационным крупнотоннажным покрытием.

Цифрами на чертежах обозначено: 1 - гибкий листовой композиционный материал; 2 - дробленые трудно перерабатываемые отходы пластмасс; 3 - пурал/лакокрасочный материал; 4 - пазы для соединения отдельных листов покрытия; 5 - сварное соединение; 6 - защитное покрытие из грунта на бровках канала.

Противофильтрационное крупнотоннажное покрытие выполнено следующим образом (фиг. 1-4).

В заводских условиях происходит сушка и дробление легко перерабатываемых отходов полиэтилена (утилизированного сырья), включающих полиэтиленовую пленку, обвертки от бутылок и другие полиэтиленовые отходы, с последующим их рециклированием в гибкий листовой композиционный материал 1. В качестве наполнителя и поверх гибкого листового композиционного материала 1 выполнен слой из дробленых трудно перерабатываемых отходов пластмассы крошки 2 (с возможным диаметром переработанной крошки от 5 до 20 мм). Слой пластмассовой крошки 2 предварительно перед нанесением проходит процедуру уплотнения и выполняется толщиной 2÷4 мм, в зависимости от параметров изготавливаемых листов противофильтрационного крупнотоннажного покрытия (таблица 1).

Поверх слоя пластмассовой уплотненной крошки 2 выполнен еще один слой гибкого листового материала 1. Соединение отдельных слоев (гибкого листового материала и пластмассовой крошки осуществляется с помощью специальных клеевых составов и мастик). Для снижения шероховатости и защиты от ультрафиолетовых лучей верхняя часть крупнотоннажного противофильтрационного покрытия обработана пуралом или лакокрасочным материалом 3. Для соединения отдельных листов крупнотоннажного покрытия между собой оно выполнено с пазами 4, которые соединены путем сварного стыкового соединения 5 (например, экструдером).

Укладка противофильтрационного крупнотоннажного покрытия осуществляется на оросительных каналах с заложением откосов ≤ 1:2,5 (фиг. 4). На бровках канала выполнено защитное покрытие из местного грунтового материала 6. На водоемах и накопителях нетоксичных отходов, при соответствующем обосновании, устройство защитного покрытия не требуется.

Разработанное противофильтрационное крупнотоннажное покрытие имеет следующие преимущества (по сравнению с существующими одно- и двухслойными традиционными экранами):

1. Исключается повреждаемость во время строительства и эксплуатации сооружений (за счет большой толщины противофильтрационного покрытия 3,0÷5,0 см).

2. Повышенная надежность работы покрытия в случаях слабых и деформируемых оснований.

3. Отсутствует необходимость устройства защитных слоев на сооружениях, работающих в непрерывном режиме (водоемах).

4. Простая технология выполнения работ по устройству противофильтрационных экранов из крупнотоннажных материалов (за счет исключения технологий устройства подстилающего и защитных слоев).

5. Возможность устройства на более крутых откосах, а также не только на оросительных каналах и водоемах, но и накопителях отходов.

6. Высокая водонепроницаемость, прочность, морозостойкость, сравнительная низкая стоимость по сравнению с геосинтетическими и геокомпозитными материалами.

7. Стойкость к ультрафиолетовому излучению, повышенная прочность и снижение шероховатости за счет нанесения на верхнюю часть покрытия пурала или лакокрасочного материала.

8. Утилизация вторичного сырья (отходов производства и потребления), в том числе трудно перерабатываемого.