Водонепроницаемая земля и её применение.

Во время строительства подземных и земляных сооружений (плотины, овощехранилища и т. п.) для гидроизоляции обычно используют бетон, рубероид и другие довольно дорогостоящие материалы. Возникает вопрос:, а можно ли сделать водонепроницаемыми землю, песок или торф? Это дало бы огромную экономию средств и позволило бы сэкономить дорогостоящие строительные материалы. В СССР такая задача была успешно решена учеными водной лаборатории Агрофизического института Всесоюзной академии сельскохозяйственных наук имени В.И. Ленина.

Существуют вещества, которые быстро и легко смачиваются водой, другие – медленно, третьи – совсем не смачиваются. Отчего же зависит смачивание веществ? Ответ на этот вопрос дает физикохимия поверхностных явлений (явление взаимодействия между собой молекул различных поверхностей; например, твердого тела и жидкости). Учение о процессах, происходящих на поверхности, вследствие взаимодействия молекул было развито советскими учеными, такими как П.А. Ребиндер, Б.В. Дерягин и другими.

Взаимодействие молекул разных веществ зависит от их полярности. Все вещества подразделяются на полярные и неполярные. Полярные, в свою очередь, делятся на симметрично полярные и несимметрично полярные.

Неполярные вещества являются поверхностно мало активными. Их молекулы не только не смачиваются водой, но и как бы отталкиваются от нее. Эти вещества (например, парафин, жир и т. п.) получили название гидрофобных. Симметрично полярные вещества (спирты, кислоты и т. п.), наоборот, – гидрофильны. Молекулы таких веществ как бы притягивают молекулы воды. Несимметрично полярные вещества (жирные кислоты и их соли) совмещают в каждой своей молекуле свойства и неполярных и симметрично полярных веществ.

Такие вещества, адсорбируясь (адсорбция – поглощение какого-либо вещества из газообразной среды или раствора поверхностным слоем другого вещества) на поверхности твердого тела, образуют в нем новый поверхностный слой, имеющий резко измененную полярную природу. Вследствие этого происходит уменьшение величины поверхностного натяжения твердого тела, при этом ухудшается его смачиваемость. Этим свойством асимметрично полярных веществ и воспользовались ученые для создания водонепроницаемых материалов.

При введении в почву какого-либо специального реагента (асимметричное вещество), например, мыла, то его молекулы будут адсорбироваться на поверхности почвенных частиц. При этом полярные, «водолюбивые» части таких молекул будут обращаться к поверхности частиц почвы, а неполярные – в окружающую среду. Вокруг частицы почвы образуется своеобразный плотный частокол из молекул мыла, при этом она становится либо гидрофобной, либо ее смачиваемость сильно ухудшается. Гидрофобизация значительно усиливается, если происходит так называемая химическая адсорбция, в результате которой образуются нерастворимые солеобразные соединения.

Превосходным материалом для гидрофобизации почв являются мылонафты – дешевые отходы нефтепромышленности. Их получают при щелочной очистке нефти, для которой используется специальная нефтеловушка. Мылонафты представляют собой натриевые соли нафтеновых кислот. Если почву сначала обработать раствором железного купороса для усиления химической адсорбции, а затем мылонафтом, то она станет практически несмачиваемой. Проведенные исследования показали, что 1 куб. см. гидрофобной земли в течение нескольких лет выдерживает напор столба воды высотой 1 – 1,5 метра. Почва становится практически непроницаемой.

После большой проделанной работы стало возможным весьма легко получать гидрофобные материалы из всех разновидностей почв. Необходимо учитывать, что различные виды почв становятся водонепроницаемыми только при определенных гидрофобизирующих элементах. Было установлено, что на степень гидрофобности почв сильное влияние оказывает их кислотность. Немалое значение имеет и механический состав почвы.

Процесс гидрофобизации земли выглядит следующим образом. Взятую почву просушивают до воздушно сухого состояния, затем просеивают через грохот с отверстиями 1–2 см. После этого данную массу земли подают в приемник мешалки, где к ней приливают заранее заготовленный раствор железного купороса (из расчета 0,5 – 2% от веса сухой почвы) и тщательно перемешивают. Через два часа земляная масса заливается раствором мылонафта и снова тщательно перемешивается. Лучшие результаты получаются, если мылонафт берется в таком же соотношении, как и железный купорос.

Обработанную мылонафтом земляную массу подают в железные печи или барабаны, где температура не превышает 100°. Затем высушенную гидрофобную землю тщательно измельчают, перемешивают и просеивают сквозь сито с отверстиями диаметром не более 1 мм. Полученная земля готова к употреблению.

При гидроизоляции 1 кв. м. поверхности почвы или какого-либо сооружения потребуется примерно 50 кг гидрофобной земли, которая наносится ровным слоем толщиной в 5 см.

Кроме водонепроницаемости, гидрофобная земля имеет и ряд других ценных качеств. Она плохо проводит тепло и электрический ток, поэтому может быть использована в качестве тепло- и электроизолирующего материала. Также она устойчива к изменению температур, морозостойка, с течением времени ее специфические свойства практически не утрачиваются. Помимо этого такая земля не слеживается и не комкуется.

Гидрофобные почвы могут быть использованы для изоляции подземных и земляных сооружений от грунтовых вод, защиты их от атмосферных осадков, при строительстве плотин и других гидротехнических сооружений, например, очистных сооружений промышленных стоков. Гидрофобную землю возможно изготавливать на кирпичных, асфальтово-бетонных или других аналогичных предприятиях, а также кустарным способом.

Материал любезно предоставлен сайтом www.alta-t.ru — озонирование сточных вод при помощи промышленных установок озонирования.

Землетворение: Обработка большой площади земли без применения техники
Органическое земледелие — это разумный подход к земле и растениям, благодаря которому достигаются стабильные урожаи при минимальных затратах средств, без применения минеральных удобрений и ядохимикатов.