מה זה בנטונייט
חרסית טבעית שתופחת במים, מתקשה במנוחה ונוזלת בתנועה. כך היא הפכה לחומר שבזכותו אפשר לצקת כלונסאות בחול רווי.
חרסית עם יכולת יוצאת דופן
בנטונייט הוא חרסית טבעית שנוצרה מבלייה של אפר געשי לאורך מיליוני שנים. המרכיב העיקרי שלו הוא המינרל מונטמורילוניט, שבנוי משכבות דקות מאוד שבין שכבה לשכבה נכנסים מים. התוצאה היא חומר שתופח פי כמה מנפחו היבש ויוצר עם מים תרחיף סמיך, יציב וכמעט אטום.
השם מגיע מתצורת בנטון (Benton) במדינת ויומינג בארצות הברית, שבה זוהו מרבצים גדולים של החומר בסוף המאה ה-19. כיום כורים בנטונייט במקומות רבים בעולם, והוא מגיע לאתר כאבקה אפורה או בהירה בשקים או בשקי ענק.
בעולם הבנייה הבנטונייט מוכר בעיקר כחומר שמאפשר קידוח בנטונייט: תמיסה שממלאת את בור הכלונס ומונעת ממנו לקרוס. אבל כדי להבין למה הוא עובד כל כך טוב, צריך להכיר שלוש תכונות: תפיחה, תיקסוטרופיה ובניית עוגת סינון.
שלוש תכונות שעושות את העבודה
כל אחת מהתכונות האלה פותרת בעיה אחרת בבור הקידוח. יחד הן הופכות כמה אחוזים של אבקה במים לתמיכה זמנית ואמינה לדפנות.
- תפיחה
המים חודרים בין שכבות המינרל ומרחיקים אותן זו מזו. כמות קטנה של אבקה יוצרת נפח גדול של תמיסה, ולכן הבנטונייט חסכוני מאוד בשימוש.
- תיקסוטרופיה
במנוחה התמיסה הופכת לג'ל רך שמחזיק חלקיקי חול בתלייה. כשמערבבים או שואבים אותה, היא חוזרת להיות נוזלית. כך היא מונעת שקיעת חול לתחתית ועדיין זורמת בקלות במשאבות.
- עוגת סינון
הלחץ של עמודת התמיסה דוחף מעט נוזל אל תוך הקרקע, וחלקיקי החרסית נעצרים על פני הדופן. נוצר קרום דק, בעובי מילימטרים ספורים, שאוטם את הדופן ומעביר אליה את הלחץ.
נתרני או סידני
לא כל בנטונייט מתאים לקידוח. ההבדל העיקרי הוא היון שיושב בין שכבות המינרל, והוא שקובע כמה החרסית תתפח וכמה יציבה תהיה התמיסה.
בנטונייט נתרני
- מכיל בעיקר יוני נתרן בין השכבות
- תופח מאוד ויוצר ג'ל חזק ויציב
- בונה עוגת סינון דקה ואטומה
- החומר הסטנדרטי לתמיסות קידוח ולקירות סלארי
- רגיש למים מלוחים ולזיהום בצמנט
בנטונייט סידני
- מכיל בעיקר יוני סידן ומגנזיום
- תופח מעט ושוקע מהר יותר
- נותן תמיסה דלילה ופחות יציבה
- משמש בעיקר לספיגה, לסינון ולתעשייה
- אפשר להפוך אותו לנתרני בטיפול כימי (הפעלה בסודה)
| תכונה | נתרני | סידני | משמעות בקידוח |
|---|---|---|---|
| תפיחה במים | גבוהה מאוד | נמוכה | פחות אבקה לכל מ"ק תמיסה |
| יציבות התרחיף | גבוהה | בינונית עד נמוכה | חול נשאר בתלייה ואינו שוקע לתחתית |
| איכות עוגת הסינון | דקה ואטומה | עבה וחדירה | שמירה על הלחץ בדופן ומניעת איבוד תמיסה |
| רגישות למליחות | גבוהה | נמוכה יותר | באזורים מלוחים מוסיפים פולימרים או משנים את המינון |
| שימוש עיקרי | קידוח, דיפון, איטום | ספיגה, סינון, תעשייה | בקידוח כלונסאות משתמשים כמעט תמיד בנתרני |
בשטח, איכות החומר נבדקת דרך התמיסה ולא דרך השק. אבקה טובה מגיעה לצמיגות הנדרשת במינון נמוך, נשארת יציבה אחרי שעות של מנוחה ואינה מפרישה מים על פני המכל. אם התמיסה נפרדת לשכבות או שהצמיגות שלה צונחת אחרי יום, זה סימן לחומר חלש, לזמן השריה קצר מדי או למים שאינם מתאימים. לכן מערבבים את האבקה במים נקיים ומשאירים אותה לתפוח לפני שמתחילים לקדוח.
איפה פוגשים בנטונייט בבנייה
כלונסאות הם השימוש המוכר ביותר, אבל לא היחיד. אותן תכונות של תפיחה ואטימות משמשות בכמה שלבים של העבודה בקרקע.
- כלונסאות קדוחים: תמיכה בדפנות בחול רווי ומתחת למי תהום
- קירות סלארי ודיפון: חפירת תעלות עמוקות לקירות מרתף, בדומה לקירות דיפון מכלונסאות
- איטום מרתפים: יריעות ולוחות בנטונייט שתופחים במגע עם מים וסוגרים סדקים
- קידוח אופקי מכוון: העברת צנרת מתחת לכבישים ולנחלים בלי חפירה פתוחה
- קידוחי מים וקידוחי ניסיון: קירור ראש הקידוח והעלאת השבבים אל פני השטח
בכל השימושים האלה העיקרון זהה: שכבה דקה של חרסית תפוחה עוצרת מים ומחזיקה קרקע במקומה, בדיוק לזמן שהעבודה דורשת.
בטוח לעובדים, אחראי לסביבה
בנטונייט הוא מינרל טבעי, ונעשה בו שימוש גם בתעשיית המזון, בקוסמטיקה ובחול לחתולים. הוא אינו רעיל, אבל עדיין דורש עבודה מסודרת.
בשלב הערבוב האבקה עדינה מאוד, ולכן העובדים שמכינים את התמיסה משתמשים במסכת אבק ובמשקפי מגן. בנטונייט מסחרי עלול להכיל אחוזים קטנים של קוורץ, ושאיפה ממושכת של אבק כזה אינה בריאה. אחרי שהאבקה נרטבת, הסיכון הזה נעלם כמעט לגמרי.
הבעיה הסביבתית העיקרית היא הכמות. תמיסה שנשפכת למגרש הופכת לבוץ חלקלק, סותמת קולטני ניקוז ומכתימה כבישים. לכן התמיסה נשמרת במכלים, עוברת מחזור ומפונה בסוף העבודה לאתר מוסדר. כשמתכננים פרויקט, כדאי לוודא שהפינוי כלול בהצעת המחיר. אפשר לבדוק זאת מול מחירון הכלונסאות.
בקצרה: בנטונייט אינו מזהם את הקרקע ואינו פוגע בבטון כשעובדים נכון. מה שקובע את איכות הכלונס הוא בקרת התמיסה: צפיפות, צמיגות, תכולת חול ו-pH, שנמדדות לאורך כל העבודה.
רוצים לדעת מתי באמת צריך תמיסה ומתי אפשר בלעדיה? קראו את ההשוואה בנטונייט או קידוח יבש.
שאלות על בנטונייט
ממה עשוי בנטונייט?
בעיקר מהמינרל מונטמורילוניט, חרסית שנוצרה מבלייה של אפר געשי. לצדו יש כמויות קטנות של מינרלים אחרים כמו קוורץ, פלדספר וגבס, לפי מקור הכרייה.
האם הבנטונייט נשאר בתוך הכלונס?
כמעט לא. בזמן היציקה הטרמית הבטון ממלא את הבור מלמטה ודוחק את התמיסה החוצה. נשארת רק עוגת סינון דקה על הדופן, והחלק העליון של הכלונס, שבו הבטון התערבב בתמיסה, נחצב לאחר מכן.
מה ההבדל בין בנטונייט לפולימר קידוח?
פולימרים סינתטיים יוצרים תמיסה צמיגה בלי חרסית, ולכן נקיים יותר ונוחים לפינוי. מנגד, הם אינם בונים עוגת סינון כמו בנטונייט, ולעיתים נדרשת כמות גדולה יותר של תמיסה. הבחירה תלויה בקרקע ובדרישות המתכנן.
אפשר להשתמש שוב באותה תמיסה?
כן. אחרי הפרדת החול ובדיקת הערכים, התמיסה חוזרת למכלים ומשמשת לכלונס הבא. כשהיא מזוהמת מדי בבטון או בחול דק שלא ניתן להפריד, מחליפים אותה ומפנים את הישנה.
כמה בנטונייט צריך לכלונס אחד?
תלוי בנפח הבור. כלונס בקוטר 60 ס"מ ובעומק 15 מטר מחזיק כ-4.2 מ"ק תמיסה, ובריכוז של 4%–6% זה כ-170 עד 250 ק"ג אבקה. מכיוון שהתמיסה ממוחזרת, הצריכה בפועל לכל כלונס נמוכה הרבה יותר.
למה מודדים pH בתמיסת בנטונייט?
מגע עם בטון מעלה את ה-pH ופוגע ביכולת החרסית להחזיק את המבנה שלה. ערך חריג הוא סימן לכך שהתמיסה מזוהמת וצריך לטפל בה או להחליף אותה לפני הכלונס הבא.
להעמיק עוד
מתחילים מהיסודות. נכון.
שלחו לנו תוכנית קונסטרוקציה או דו"ח קרקע ותקבלו הצעת מחיר מפורטת, ברורה ושקופה, בדרך כלל באותו יום.