Bentoniet

Betekenis

Bentoniet is een natuurlijk voorkomend kleimineraal waarvan het hoofdbestanddeel een gehydrateerd aluminiumsilicaat is met magnesium- en calcium- of natriumionen (Al2O3 4SiO2 H2O met Mg2+, Ca2+ of 2Na+). Het ontstaat uit glasachtig vulkanisch materiaal (tuf en as) en kenmerkt zich door een grote zwel- en opnamecapaciteit wanneer het met water in aanraking komt. Door die eigenschappen verandert het bij stilstand bijna in een vaste stof, terwijl het in beweging vrij vloeibaar is.

Toepassing

Bentoniet wordt in diverse vormen en mengsels in de bouw en industrie toegepast.

• Afdichting onder en boven stortplaatsen of verhardingsconstructies (bentoniet met zand en water).
• Scheiding tussen verontreinigde en schone grond (bentoniet met zand en water).
• Afdichting van perforaties in ondoorlatende grondlagen (bentoniet met zand en water).
• Steunvloeistof bij diepwanden en diepboringen (mengsel van bentoniet en water, ook genoemd dikspoeling).
• Vorming van in de grond gemaakte wanden (cement-bentonietmengsels).
• Inkapseling van olie en zware metalen in de grond dankzij zwel- en opnamecapaciteit.
• Vloeistofschild bij tunnelbouw met boorkoppen, waarbij het vóór de boorkop een scheiding vormt en verontreinigde aarde transporteert (bentoniet met water).
• Bindmiddel bij de productie van ijzerpellets.
• Middel om vijvers waterdicht te maken of om potgrond waterhoudend te maken.
• Middel voor verbetering van vormzand in gieterijen, voor pottenbakkers, als ontkleuringsmiddel in raffinaderijen en als verdikkingsmiddel in verven en lakken.

Aandachtspunten

• Mengvormen: bentoniet wordt meestal toegepast vermengd met water en soms met cement of zand; keuze van het mengsel beïnvloedt de eigenschappen.
• Herbruikbaarheid: bentoniet dat tijdens het storten bij diepwandpalen wordt weggepompt, kan meerdere keren hergebruikt worden.
• Gedragswisseling: stilstaand bentoniet gedraagt zich bijna als vaste stof, in beweging als vloeistof: dit is benut bij tunnelboor- en spoelingstoepassingen.
• Waterkering: cement-bentonietwanden zijn in principe zeer waterkerend door het bentoniet, maar kunnen lege ruimten bevatten; daarom wordt soms een stalen damwand als wapening en/of een HDPE-folie als extra waterkering aangebracht.
• Kwaliteitsfactoren bij zand-bentonietlagen: de afdichting hangt af van het poriënvolume van het zand, de toegepaste hoeveelheid bentoniet en de verdichting van de laag.

Materialen / uitvoeringsvormen

• Natuurlijke calciumbentoniet kan worden vermaal en met natrium geactiveerd om een hogere zwelcapaciteit te verkrijgen.
• Veel voorkomende uitvoeringen zijn mengsels van bentoniet met water (diksuspensies/ dikspoeling), met zand (zand-bentonietlagen) of met cement (cement-bentonietwanden).

Voorbeelden van constructieve toepassingen

• Cement-bentonietwanden: in de grond gevormde wanden bestaande uit een mengsel van cement, bentoniet en water; na het graven kan een stalen damwand of HDPE-folie worden aangebracht voor wapening en extra waterkering.
• Diepwandpalen en diepwanden: bentoniet dient als steunvloeistof tijdens ontgravingen zodat beton storting zonder bekisting mogelijk is; geschikt voor constructies tot grote diepte en voor hoge belastingen.
• Zand-bentoniet-afdichtingen: door zwelling van het bentoniet vullen poriën zich en wordt een afdichting gerealiseerd; kwaliteit afhankelijk van zandporiën, bentoniethoeveelheid en verdichting.