Bentonit är en naturlig lera med en ovanlig egenskap: den sväller kraftigt när den kommer i kontakt med vatten. Den egenskapen gör bentonit till ett av de mest använda materialen för tätning inom bygg, miljöteknik och anläggning. När bentonit packas under tryck och utsätts för fukt fyller den ut håligheter, tätar sprickor och bildar en barriär med mycket låg genomsläpplighet. Som illustration tar det enligt Dantonits beräkningar över 300 år för vatten att tränga genom ett 0,5 meter tjockt lager ren kompakterad bentonit, vilket visar hur låg genomsläppligheten är i praktiken.

I Sverige används bentonit framför allt för att täta deponier, dammar, VA-ledningar och petroleumtankar. Materialet är helt naturligt, fritt från kemikalier och har den unika fördelen att det är självläkande. Om det uppstår en rörelse i marken sväller bentoniten och tätar sig själv, något som syntetiska alternativ som plastmembran inte klarar.

Hur bildas bentonit?

Bentonit är en typ av lera som har bildats under miljontals år genom vittring av vulkanisk aska. Det huvudsakliga mineralet i bentonit är montmorillonit, som bildades för cirka 50 miljoner år sedan, och det är just montmorillonitens kristallstruktur som ger bentoniten dess förmåga att absorbera vatten och svälla. Hur mycket montmorillonit som finns i leran varierar beroende på var den utvinns, vilket är en av anledningarna till att kvaliteten på bentonit skiljer sig åt mellan olika täkter och länder.

Bentonit finns i förekomster över hela världen. Stora täkter finns i bland annat USA, Kina, Grekland, Indien och Norden. För tätningsändamål inom bygg och miljö är det framför allt det mineralogiska innehållet och jämnheten i materialet som avgör hur väl det fungerar i praktiken.

Hur fungerar bentonit som tätning?

Principen är enkel. När bentonit kommer i kontakt med vatten absorberar montmorillonitmineralet vätskan och sväller. Vissa typer av bentonit kan svälla upp till 10–15 gånger sin egen volym. Om svällningen sker i ett begränsat utrymme, till exempel när materialet är kompakterat i marken, skapas ett tryck som eliminerar håligheter och gör bentoniten i det närmaste vattentät.

Det är den här mekanismen som gör bentonit så effektiv som geologisk barriär vid deponier. Materialet läggs ut, kompakteras och när det sedan möter fukt från marken eller lakvatten sväller det och bildar en tät barriär som hindrar vätskor från att passera.

En särskilt värdefull egenskap är att bentonit är självläkande. Skulle det uppstå en sättning eller rörelse i marken som skapar en spricka i tätskiktet, sväller bentoniten och tätar skadan av sig själv. Det är en trygghet som varar över tid och som är särskilt viktig för konstruktioner som ska fungera i många decennier, som till exempel bottentätning av en deponi.

Kalciumbentonit och natriumbentonit – vad är skillnaden?

Det finns två huvudtyper av bentonit: kalciumbentonit och natriumbentonit. Skillnaden ligger i vilken jon som dominerar i lerans kristallstruktur, och den skillnaden har en direkt påverkan på materialets svällförmåga.

Natriumbentonit har en betydligt högre svällfaktor än kalciumbentonit. Det innebär att den expanderar mer vid kontakt med vatten och därmed tätar mer effektivt. För tätningsändamål inom bygg och miljöteknik är natriumbentonit därför det föredragna valet.

Naturlig natriumbentonit finns, men den är ovanlig. Det vanligaste är att kalciumbentonit natriumaktiveras – en process där man behandlar leran så att kalciumjonerna ersätts med natriumjoner. Resultatet är en bentonit med hög och homogen svällfaktor genom hela materialet. Det är något som har stor betydelse i praktiken: en jämn svällfaktor innebär att tätningen blir förutsägbar och att man kan lita på att den hydrauliska konduktiviteten som uppmäts i laboratoriet också uppnås ute på plats.

Varför kvaliteten på bentonit varierar – och varför det spelar roll

Alla bentoniter är inte likvärdiga: Råmaterialets mineralogiska sammansättning varierar beroende på vilken täkt det kommer från, och det påverkar direkt hur väl materialet tätar. En bentonit med hög andel montmorillonit och bra svällfaktor uppnår önskad täthet med en lägre inblandningsandel. En bentonit av lägre kvalitet kräver en högre andel i blandningen för att nå samma resultat, vilket ökar både materialkostnad och logistik.

Det här är en av de vanligaste missuppfattningarna i branschen; att procentandelen bentonit i en blandning är direkt kopplad till tätheten. Så är det inte. Två blandningar med samma procentandel bentonit kan ge helt olika hydraulisk konduktivitet om bentoniten kommer från olika täkter. Det är därför det är viktigt att välja en leverantör som kan dokumentera kvaliteten på sin bentonit och visa vilka resultat den ger i praktiken.

Bentonit som används för tätning i Sverige kommer från olika delar av världen. Vanliga ursprungsländer är Kina, Grekland och Norden. Nordisk bentonit, särskilt från danska täkter, har en dokumenterat hög och jämn kvalitet.

Hydraulisk konduktivitet – måttet på täthet

När man pratar om hur tät ett material är inom geoteknik använder man begreppet hydraulisk konduktivitet, ofta förkortat k-värde. Det anger hur snabbt vatten kan passera genom materialet. Ju lägre k-värde, desto tätare är materialet.

För deponier ställer deponeringsförordningen krav på en geologisk barriär som minst motsvarar effekten av 1 meter material med en hydraulisk konduktivitet på högst 1 × 10⁻⁹ m/s för icke farligt avfall. För farligt avfall är kraven strängare: enligt 20 § deponeringsförordningen (2001:512) ska barriären ge ett skydd likvärdigt med 5 meter material vid en hydraulisk konduktivitet på högst 1 × 10⁻⁹ m/s, jämfört med 1 meter för icke farligt avfall. Bygger man ett 0,5 meter tjockt lager, vilket är minimitjockleken, måste konduktiviteten kompenseras därefter: högst 5 × 10⁻¹⁰ m/s för icke farligt avfall och högst 1 × 10⁻¹⁰ m/s för farligt avfall. I praktiken innebär det att man behöver välja rätt bentonit, rätt blandningsförhållande och rätt kompaktering för att nå det föreskrivna k-värdet.

Capsulit erbjuder tre färdigblandade produkter med olika täthetsklasser: 

• Dantobes 5 med k-värde 1 × 10⁻⁹ m/s  
• Dantobes 10 med 1 × 10⁻¹⁰ m/s  •                   
• Dantobes 15 med 3 × 10⁻¹¹ m/s.  

Siffrorna anger bentonitandelen i blandningen. Att vi uppnår så låga k-värden med dessa förhållandevis måttliga andelar är ett direkt resultat av att vi använder högkvalitativ nordisk bentonit. Angivna k-värden uppnås vid en viss packningsgrad. Vi håller på att verifiera exakt vid vilken densitet respektive k-värde gäller och återkommer med uppdaterade specifikationer.

Användningsområden för bentonit inom bygg och miljö

Bentonit används i en lång rad tillämpningar och inom bygg och miljöteknik, som är Capsulits fokusområde, är de vanligaste användningsområdena följande:

Bottentätning av deponier. Bentonitblandat stenmjöl används för att skapa den geologiska barriär som förhindrar lakvatten från att nå grundvattnet. Strömningsavskärande fyllning med bentonitblandad sand och stenmjöl regleras under AMA-kod CEC.72. För tätande lager av bentonitblandad sand vid deponier används även AMA-kod CLB.2 i AMA Anläggning.

Invallning av dammar. Bentonitens svällande egenskaper gör den idealisk för att öka stabiliteten och tätheten i dammkonstruktioner, särskilt i vattenrika områden där traditionella metoder inte räcker till.

Tätskärmar vid VA-arbeten. Vid installation och drift av vatten- och avloppsledningar används bentonitblandat stenmjöl som strömningsavskärande fyllning i rörgravar för att förhindra att vatten läcker längs ledningarna.

Tätskärmar för petroleumtankar. Runt cisterner och tankar för petroleumprodukter används bentonit för att säkerställa att eventuella läckor inte sprider sig till omgivande mark och vatten.

Utöver dessa tillämpningar används bentonit också inom andra branscher, bland annat för tätning av borrhål, som bindemedel i gjuteriindustrin och inom livsmedelsproduktion. Den här artikeln fokuserar på bentonit för tätning, som är Capsulits expertområde.

Bentonitblandat stenmjöl – den vanligaste tätningsprodukten

Den produkt som används mest för tätning är bentonitblandat stenmjöl, ofta förkortat BES. Det är en blandning av stenmjöl och bentonit som kompakteras på plats för att bilda en tät barriär. Stenmjöl används istället för vanlig sand eftersom de kantiga kornen låser fast i varandra bättre. Vanlig sand består av runda korn som kan röra sig likt ett kullager under tryck, vilket ger en sämre och mindre stabil konstruktion.

BES levereras antingen som en färdigblandad produkt i bigbags, redo att lägga direkt på plats, eller så köps bentoniten separat och blandningen sker på byggarbetsplatsen. Det första alternativet är smidigast för mindre och medelstora projekt. Det andra kan vara mer ekonomiskt vid större volymer.

Det finns också andra sätt att konstruera ett tätskikt, till exempel med bentonitmattor eller plastmembran. Bentonitmattor är ett tunnare alternativ men kräver mer markarbete och är ofta dyrare totalt sett. Plastmembran saknar bentonitens självläkande egenskap och är problematiska ur miljösynpunkt. För de flesta deponiprojekt är BES det mest kostnadseffektiva och pålitliga valet.

Bentonit ur ett miljöperspektiv

Bentonit är ett helt naturligt material. Det innehåller inga kemikalier, inga tillsatser och ingen plast. När det används för tätning i marken tillförs alltså ingenting till miljön som inte redan finns där naturligt. Det är en viktig skillnad jämfört med syntetiska alternativ som plastmembran, där plast i marken är svårnedbrytbart och innebär en långsiktig miljöbelastning.

Den självläkande egenskapen bidrar också positivt från ett miljöperspektiv. En tätningskonstruktion som reparerar sig själv vid små rörelser minskar risken för läckage över tid, utan att underhåll eller utbyte behövs. Det är en robust lösning som håller i decennier.

Capsulit och bentonit

Capsulit är specialiserat på tätningslösningar med bentonit. Vi använder uteslutande natriumaktiverad nordisk bentonit från en dansk täkt med dokumenterat hög kvalitet. Våra produkter omfattar färdigblandat bentonitblandat stenmjöl i tre varianter genom Dantobes 5, 10 och 15, samt Seal N som är ren natriumaktiverad bentonit för blandning på plats vid större projekt. Vi utför också tätning av slutdeponier som en komplett tjänst där vi kommer ut, blandar, lägger ut och verifierar att rätt hydraulisk konduktivitet uppnås.