بنتونیت ماده ای معدنی است از دسته رس ها یا شبه رس که عموماً حاوی مونتموریلونیت و به میزان اندک بیدلیت می باشد. بنابراین منظوراز بنتونیت، رسی است که ۸۵-۹۰ درصد کانی مونتموریلونیت داشته باشد و خواصی که برای بنتونیت مرغوب عنوان می کنند، بستگی به میزان مونتمریلونیت آن دارد.
بنتونیت عمدتاً به دو دسته تقسیم می شود :
- بنتونیت های سدیم دار یا متورم
- بنتونیت های کلسیم دار یا غیر متورم
انواع مختلف بنتونیت با توجه به ویژگی هایی که دارند، در کاربردهای مختلفی استفاده می شوند.. بعنوان مثال بنتونیت کلسیم دار در تهیه ماسه ریخته گری، به عنوان جاذب روغن و یا گریس، فیلترزاسیون و صافکردن کردن و همچنین تهیه ی خوراک داماستفاده می شود. از بنتونیت سدیم دار اغلب در تهیه گل و سیال حفاری استفاده می شود . بنتونیت های فعال شده با اسید، در تهیه ی خاک مخصوص فضولات حیوانیجاذب گریس و روغ به کاربرده می شوند.
بنتونیت متورم یا همان بنتونیت سدیم دار قابلیت جذب آب را تا چندین برابر حجم معمولی خودداراست. به طوری که پس ازجذب آب این ماده حالت ژله ای و چسبندگی به خود میگیرد.. این نوع بنتونیت (بنتونیت سدیم دار) معمولاً در سیالات حفاری و دوغاب دیواره ها و به عنوان بنتونیت چاه ارت استفاده می شود.
اجرای چاه ارت با بنتونیت
بنتونیت مناسب برای ارتینگ و چاه ارت دارای ذرات با انداره بسیار ریز ( ریز تر از ۴۰ میکرون ) ، سطح تماس خیلی زیاد ، همچنین قابلیت جذب آب ۵ الی ۸ برابر وزن اولیه خود وافزایش اندازه و حجم تا ۱۳ برابر حجم خشک را داراست . بنتونیت چاه ارت زمانی که به ۶ برابر حجم اولیه خود می رسد بصورت ماده ای لزج وغلیظ درآمده و نه تنها شکل خود را حفظ می کند، بلکه درصورت تماس با سطوح دیگر به آن چسبیده و می تواند مشکل تراکم خاک وچسبندگی و اتصال لازم را برطرف کند . با توجه به خواص ذکر شده و همچنین قیمت مناسب آن در قیاس با مخلوط نمک و ذغال و هم یطور مشکلات ناشی از استفاده از مخلوط ذغال و نمک ، بنتونیت بعنوان یک الکترولیت مناسب برای ارتینگ معرفی و مورد استفاده می شود.
مزیت کاربرد بنتونیت در چاه ارت در مقایسه با ذغال ونمک
- به علت خاصیت خورندگی نمک، بعد از مدتی الکترودها به صورت کامل از بین رفته و باید با صرف هزینه نسبت به تعویض الکترودها اقدام نمود اما بنتونیت موجب خورندگی صفحات و الکترودها نمی شود.
- در اثر بارندگی و آب های نفوذ کرده به درون خاک ، نمک بعد ازمدتی شسته شده و به لایه های پاینی زمین منتقل می گردد ومقاومت زمین افزایش پیدا می کند.
- بنتونیت جذب آب لالایی دارد به همین دلیل برای مدت طولانیرطوبت را در خود نگه می دارد به همین علت برای مناطق خشک وکویری مناسب است .
- اجرای چاه ارت با استفاده از بنتونیت از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه است زیرا علاوه بر قیمت پایین تر وکیفیت مناسب تر نسبت به ذغال و نمک ، از صرف هزینه های مربوط به تعویض قطعات خورده شده جلوگیری می کند.
- بالا بودن خاصیت تبادل یونی بنتونیت در مقایسه با مخلوط نمک و ذغال .
- حمل ونقل راحت تر بهتر بنتونیت در مقایسه با ذغال ونمک.
روش های اجرای اتصال زمین با استفاده از بنتونیت فعال شده
الف) کاربرد بنتونیت فعال شده در ارتینگ در کانال های سطحی
۱- کانالی به عمق ۷۵ سانتی متر، به عرض ۳۰ الی ۴۰ سانتی متر و به طول دلخواه حفر نمایید. درصورتیکه عمق نفوذ یخ زدگی در خاک بیش از ۷۵ سانتی متر است، کانالباید عمیق تر حفر شود.
۲- کف کانال را بااستفاده از بنتونیت، به شکل دوغاب سفت ( ۳۵% بنتونیت و ۶۵ % آب) تا ارتفاع ۱۰ سانتی متر بپوشانید.
۳- طبق دستورالعمل اجرای سیستم اتصال زمین سیم یا میله مسی را روی لایه زیرین، بخوابانید.
۴- روی سیم را تا ارتفاع ۱۵ سانتی متر با استفاده از دوغاب سفت بنتونیت بپوشانید.
۵- کانال را با خاک سرند شده پر کنید.
در این روش با توجه به حجم کانال حفر شده و همچنین شرایط محیطی منطقه پروژه، برای هر متر طول حدود ۳۰ تا ۴۵ کیلوگرم بنتونیت اکتیویته خشک نیاز است.
ب) استفاده از بنتونیت فعال شده در چاه های عمودی برای نصب میله ارت
۱- چاهی به قطر حدودا ۹۰تا۶۰ سانتی متر و به عمق حدود۳ متر حفر کنید.
۲- یک عدد میله ارت به طول ۳ متر (یا دو عدد میله ۱٫۵ متری متصل به یکدیگر) را در میان حفره بطوری قرار دهید که حدود ۵۰ سانتی متر از میله ارت در داخل زمین فرو برود.
۳- بنتونیت چاه ارت را به دشکل دوغاب سفت آماده کرده (ترکیب بنتونیت و آب : ۳۵ % بنتونیت و ۶۵ % آب) و دور تا دور میله بریزید.
۴- ترتیب تهیه بنتونیت و پرکردن چاه ارت : ۶۵ % بنتونیت دوغاب شده در بخش پایینی و ۳۵% مخلوط( بنتونیت + خاک رس + آب) درسطح بالایی می باشد.
۵- دقت کنید هنگام پر کردن چاه پس ازریختن هر ۲۰ سانتی متر دوغاب بنتونیت، مواد دوغاب سفت شده را کمپکت کرده تا ذرات بنتونیت به طورکامل به میله ارت بچسبد.
با توجه به قطر چاه حفر شده و همچنین شرایط محیطی منطقه مورد نظر برای یک حلقه چاه ۳ متری در حدود ۳۰۰ تا ۴۰۰ کیلو گرم بنتونیت خشک نیاز است.
ج) ارتینگ با استفاده از بنتویت در چاه های عمودی با نصب صفحه مسی
۱ – چاه ارت را به قطر تقریبی ۹۰-۶۰ سانتی متری و عمق ۳ متر حفر نمایید.
۲ – سیم ارت حداقل در دو نقطه به صفحه متصل شود.
۳- صفحه ارت با ابعاد تقریبی ۵۰۰*۵۰۰*۳ میلی متر را بصورت عمودی درون چاه ارت قرار دهید.
۴- دوغاب بنتونیت سفترا طوری درون گودال بریزید که ضمن فشردگی مناسب تا ۳۵ سانتی متر بالای سطح صفحه پوشیده شود.
۵- برای پر کردن مابقی چاه از ترکیب ۳۰ درصد بنتونیت + ۷۰ درصد خاک + آباستفاده کنید.
برای پرکردن چاه ارت با این روش و ابعاد عنوان شده، ۲۵۰-۲۰۰ کیلوگرم و برای ۲ متر بعد از آن برای مخلوط کردن با خاک، ۱۲۰-۱۵۰ کیلوگرم بنتونیت خشک موردنیاز است.
بنتونیت کاربردهای دیگری نیزدارد، برخی از این کاربردها عبارت اند از : تهیه گل حفاری، تولید ماسه ریخته گری، به عنوان عامل جلوگیری کننده از نشت آب در سدها و کانال های انتقال آب، استفاده به عنوان عامل شفاف کننده ی مایعات مثل آبمیوه ها و ماءالشعیر، زلال کننده ی آب و تصفیه کننده مایعاتی همچون پارافین، گندوله سازی مواد معدنی مانند سنگ آهن، پلت کردن خوراک های دام، عامل ناقل در رنگ ها و سایر مواد قابل اسپری شدن ، تهیه سموم برای مصارف گیاهی و حیوانی، استفاده به عنوان یک ماده پرکننده در صنایعی نظیر کاغذسازی
