Новые мембранные материалы для гидроизоляции подземных сооружений
Необходимость освоения подземного пространства современных мегаполисов обусловлена нехваткой свободных территорий в условиях исторически сформировавшейся застройки и развитием городской инфраструктуры. Сегодня максимально эффективное освоение подземного пространства не ограничивается размещением в нем инженерных коммуникаций и объектов транспортного строительства. Под землей также размещают гаражи-стоянки, общественно-бытовые комплексы, предприятия торговли и помещения заглубленных частей жилых и офисных зданий. Современная тенденция увеличения габаритов и роста глубины заложения строящихся объектов сдерживается многочисленными факторами. В их числе недостаточная надежность несущих конструкций подземных сооружений, гидрогеологические условия и комфортность пребывания в подземных помещениях. Все эти факторы обусловлены прямым взаимодействием конструкции с вмещающим массивом грунта или горных пород.
Присутствие во вмещающем массиве грунтовой воды усложняет процесс строительства и накладывает отпечаток на дальнейшую эксплуатацию и долговечность объекта. Так, появление дефектов в обделках снижает срок службы сооружений от 4 до 20 лет, а водопротоки через обделку разрушают несущие конструкции и создают неприемлемые микроклиматические условия для пребывания человека. Таким образом, борьба с негативным влиянием грунтовой воды на подземные и заглубленные сооружения — это мера, направленная на повышение надежности несущих конструкций. Обеспечение водонепроницаемости и экологической безопасности подземного объекта исключает вредное влияние на здоровье обслуживающего объект персонала и посетителей. В данной статье будут рассмотрены технологии вторичной защиты нелинейных подземных и заглубленных сооружений,которые устраиваются открытым способом в котлованах без крепления и в котлованах, укрепленных ограждающими конструкциями.
Достижения стройиндустрии для защиты подземных конструкций
В современном мире надежным решением для вторичной защиты подземных сооружений от влаги стали гидроизоляционные системы, реализуемые на основе рулонных полимерных материалов. В данной статье рассмотрим несколько уникальных систем с применением рулонных полимерных мембран ТЕХНОНИКОЛЬ, различных наборов комплектующих и дополнительных элементов.
Рулонные полимерные материалы (далее полимерные мембраны) для гидроизоляции объектов подземного строительства-это одно- и двухслойные мембраны, производимые путем экструдирования сырьевой массы на основе поливинилхлорида (ПВХ) либо термопластичных полиолефинов (ТПО). Отличительные особенности мембран из пластифицированного поливинилхлорида и мембран из термопластичных полиолефинов представлены в таблице 1
Отличительный признак
↑- Увеличение;↓ — Уменьшение;∆- Высокая; ∇ — Низкая
Полимерные мембраны для гидроизоляции объектов подземного строительства в отличии от мембран для гидроизоляции кровли не имеют внутреннего армирования. Вместо защитного слоя от воздействия УФ-излучения они включают в себя специальный сигнальный слой, позволяющий контролировать отсутствие повреждений мембраны в процессе монтажа. Отсутствие внутреннего армирования обеспечивает максимальное удлинение полимерных мембран от 300% до 600%. Такие свойства позволяют им сохранять водонепроницаемость при осадке изолируемой конструкции. Особенно это актуально в условиях котлованов с применением ограждающих конструкций,для компенсации разности осадок фундаментной плиты и ограждения фундамента.
Однородность внутренней структуры полотна при небольшой толщине(1,5-2 мм) (в отличие от толстослойных материалов (4-5 мм))также обеспечивает прочность полимерных мембран при приложении статической равномерно распределенной нагрузки под плитой фундамента. Исследование прочности при долговременном сжатии ПВХ и ТПО мембран, в ходе которых был выполнен ряд уникальных для России испытаний, показало их способность сохранять водопроницаемость после приложения нагрузки в интервале от 700 тонн/м2 до 1000 тонн/м2. Результаты испытаний представлены в таблице 2.
| Тип мембран | Нагрузка т/м2 | Время приложения, час | Водонепроницаемы при давлении, МПа | Длительность испытания водонепроницаемости, час |
| ПВХ | 700 | 1-48 | До 0,3 | 24 |
| ТПО | 1000 | 48-96 | До 1 | 24-96 |
«Прелесть» данных испытай заключается в их «жестокости» по отношению к материалу: на одну из стальных пластин, нанесены частицы дробленого кварца. Это сделано специально: они имитируют шероховатость бетонной поверхности, которая оказывает давление на гидроизоляционный материал в реальных условиях эксплуатации.
В настоящее время глубина котлованов, проектируемых в городских условиях для размещения подземных этажей, колеблется от 5 до 25-30 метров. Такая тенденция увеличения глубины заложения влечет за собой неизбежное ухудшение гидрогеологических условий строительства, обусловленное появлением подземной воды. В условиях постоянного присутствия воды (особенно в котлованах, борта которых не имеют крепления, после отключения водопонижения) образуется гидростатическое давление, увеличивающееся пропорционально глубине.Естественно, что гидроизоляционный материал должен иметь свойства водонепроницаемости в течение длительного времени. Даже при минимальной толщине 1,5 мм полимерные мембраны способны воспринимать давление воды до 1 МПа даже при непрерывном воздействиив течении 24 часов.
В то время как величины гидростатического давления воды в городских условиях редко превышает 0,3 Мпа. Таким образом, мембраны имеют «запас» по водонепроницаемости, в 3 раза превышающий статистический максимум. Но, как известно, наличие грунтовой воды не только обуславливает требования по водонепроницаемости гидроизоляционного материала, но и зачастую выступает мощным агентом, разрушающим гидроизоляционный материал и впоследствии строительные конструкции.
Воздействие воды, насыщенной хлоридами, сульфатами, и другими агрессивными веществами имеет первостепенное значение в разрушении конструкций подземных и заглублённых сооружений. В связи с этим логично и закономерно звучит утверждение о том, что гидроизоляционный материал должен оставаться химически стабильным при долговременном воздействии агрессивных водных растворов. Это определяет его способность сохранять исходные свойства и выполнять эксплуатационные функции, что обеспечивает долговечность не только материала, но и защищаемой конструкции.
Рекомендуемые ГОСТовские сроки службы зданий и сооружений массового строительства(здания жилищно-гражданского и производственного строительства) составляют не менее 50 лет. Руководствуясь указанными фактами, были выполнены исследования долговечности полимерных мембран, основывающиеся на выявлении изменения физико-механических показателей после долговременного воздействия химически агрессивных агентов. Результаты исследования представлены в таблице 3.
| Химический реагент | Измеряемый параметр | Время выдержки, сут. | Степень изменения | |
| Щёлочь | Растворы 15% | Условная прочность при разрыве, удлинение при максимальной нагрузке | 30 | ∇ |
| 60 | ∇ | |||
| 90 | ∇ | |||
| H2SO4 | 30 | ∇ | ||
| 60 | ∇ | |||
| 90 | ∇ | |||
| NaCl | 30 | ∇ | ||
| 60 | ∇ | |||
| 90 | ∇ | |||
∇ — незначительная (свойства практически не изменились).
По результатам полученных данных, а также в соответствии с «Методикой испытания долговечности гидроизоляционных материалов для подземных частей зданий и сооружений» долговечность гидроизоляции из полимерных мембран принята равной не менее 60 лет.
В то время как в научной статье «LONG-TERM PERFORMANCE AND LIFETIME PREDICTION OF GEOSYNTHETICS» («Долгосрочная эффективность геосинтетических материалов и ее прогнозирование»), опубликованной к 4-тому Европейскому конгрессу по геосинтетике,коллектив авторов из ведущих университетов США, Германии, Канады, Италии и Соединенного королевства по результатам испытаний образцов ПВХ мембран взятых после 5 и 10 лет эксплуатации на напорной грани платины, расположенной в Северной Италии, спрогнозировал остаточное удлинение при растяжении в 50% после 100 лет эксплуатации ниже уровня воды.
Таким образом, полимерные мембраны для гидроизоляции имеют запас долговечности, почти вдвое превышающий рекомендованный срок службы 50 лет для зданий и сооружений массового строительства, а также удовлетворяют требованиям к уникальным зданиям и сооружениям — 100 и более лет.
На основе полимерных мембран для гидроизоляции подземных сооружений с помощью комплектующих и дополнительных элементов формируются уникальные гидроизоляционные системы. Уникальны они своей ремонтопригодностью и возможностью 100% контроля качества выполняемых гидроизоляционных работ, что особенно актуально для объектов подземного строительства. Ведь их конструкции трудно и дорого ремонтировать и зачастую из невозможно вскрыть. В системах гидроизоляции на основе полимерных мембран предусмотрена возможность контроля гидроизоляции на стадии эксплуатации объекта и беспрепятственного ее ремонта в случае необходимости без демонтажа бетонных конструкций и вскрытия сооружения.
Для обеспечения ремонтопригодности гидроизоляционного покрытия в системах из полимерных мембран предусмотрено его зонирование на герметично изолированные друг от друга секции площадью около 150 м2 с помощью наружных ПВХ гидрошпонок ТЕХНОНИКОЛЬ EC-220-3 и гидроизоляционных эластичных ПВХ лент ТЕХНОНИКОЛЬ с установкой внутри каждой секции контрольно-инъекционных штуцеров.
Зонирование гидроизоляционного покрытия на герметично изолированные друг от друга секции позволяет при возможном повреждении гидроизоляционной мембраны ограничить распространение проникающей воды внутри только одной секции. Для обнаружения и устранения возможных протечек гидроизоляционного покрытия в каждой герметичной секции устанавливается по пять контрольно-инъекционных штуцеров с инъекционными трубками, концы которых выводятся внутрь конструкции.
- Ограждение котлована – «стена в грунте»
- Геотекстиль ТехноНИКОЛЬ 500г/м2
- Гидроизоляционная мембрана LOGICBASE V-SL
- Инъекционный штуцер ТехноНИКОЛЬ
- Стена фундамента
- Плита фундамента
В случае возникновения протечки она обнаруживается по притоку воды через эти трубки. Через них же осуществляется нагнетание полимерных инъекционных материалов между конструкцией и гидроизоляционной мембраной.
Для восстановления водонепроницаемости данной секции предусмотрен набор контрольно-инъекционных штуцеров и трубок, которые позволяют восстановить водонепроницаемость конструкции.
Такая система может быть реализована для объектов,устраиваемых открытым способом в котлованах без крепления и в котлованах, укрепленных ограждающими конструкциями.
 | |
| ТН-ФУНДАМЕНТ Проф | ТН-ФУНДАМЕНТ Проф Стена в грунте |
| Система изоляции фундамента, конструкция которого частично или полностью заглублена в грунт. Система предотвращает негативное воздействие грунтовых и почвенных вод на конструкцию фундамента и защищает его эксплуатируемое пространство от воды и отрицательных температур. | Система гидроизоляции эксплуатируемого фундамента, возводимого в укрепленных котлованах без откосов метод омстена в грунте с глубиной заложения от 3 до 20 метров. Система предохраняет от негативного воздействия почвенных и грунтовых (в том числе и напорных) вод на несущую конструкцию фундамента, защищая его эксплуатируемое пространство от влаги. |
В случае реализации системы в укрепленном котловане, укладываемые свободно гидроизоляционные полимерные мембраны решают несколько критичных для большинства гидроизоляционных материалов задач:
-компенсируют взаимные перемещения несущей конструкции и ограждения котлована;
-обеспечивают возможность монтажа гидроизоляции на влажное после эскалации грунта основание;
— сохраняют водонепроницаемость при раскрытии трещин в изолируемой конструкции.
Реализация ремонтопригодной системы на основе полимерных мембран в открытых котлованах без крепления и на покрытиях подземных сооружений раннее затруднялась необходимостьюзамоноличиваниягидрошпонок путем монтажа в арматурном каркасе на этапе бетонирования. На сегодняшний день эта проблема решена, благодаря применению гидроизоляционных эластичных ПВХ и (или) ТПО лент ТЕХНОНИКОЛЬ для секционирования гидроизоляционного покрытия. Гидроизоляционные ленты выполнены в виде рулонного материала шириной от 200 мм с дополнительным слоем флиса (либо без — для ТПО лент). Ленты приклеиваются двухкомпонентным эпоксидным клеем на бетонную поверхность изолируемой конструкции, затем к поверхности лент приваривается гидроизоляционная мембрана.
 |  |
| Пример секционирования стен при помощи ПВХ лент | Пример секционирования покрытия при помощи ТПО лент |
Еще одно ноу-хау в системах гидроизоляции на основе полимерных мембран- это применение специальной защитной мембраныLOGICBASEV-PTдля защиты гидроизоляционной мембраны из ПВХ от механических повреждений в процессе общестроительных работ. Ранее для этой цели применялись два защитных слоя: комбинация геотекстильного материала и пленки из полиэтилена. Монтаж такой комбинации затруднен на вертикальных конструкциях и требует тщательного крепления посредством «подвешивания» на заранее приготовленные крепежные «хлястики». Применение же специальной защитной мембраныLOGICBASEV-PT полностью лишено указанного недостатка и легко крепится путем точечной приварки к основному слою гидроизоляции.
Пример установки защитной мембраны на поверхность основной гидроизоляции из ПВХ мембраны
Двухслойная система гидроизоляции с вакуумным контролем качества и возможностью беспрепятственного ее ремонта на стадии эксплуатации, в случае необходимости.
Уникальность данной системы заключается в применяемом методе контроля герметичности путем свободной (без проплавления и приклейки к основанию и друг к другу) укладки мембран и применения мембран со специальной текстурированной поверхностью.
Система выполняется из двух монтажных слоев:основного из полимерных мембран с сигнальным слоем и вспомогательного из мембран с текстурированной поверхностью. Также, как и в представленных выше системах ТН-ФУНДАМЕНТ Проф и ТН-ФУНДАМЕНТ Проф Стена в грунте, ремонтопригодность двухслойной системы обеспечивается путем зонирования гидроизоляционного поля на герметично изолированные друг от друга секции площадью около 150 м2. Но при этом зонирование двухслойной системы осуществляется путем сварки по периметру основного и вспомогательного слоев с образованием герметичной секции, без применения наружных гидрошпонок.
Для обеспечения работы системы в каждой секции устанавливаются контрольно-инъекционные штуцеры с инъекционными трубками, концы которых выводятся внутрь конструкции и собираются в инъекционные короба.
В случае возникновения протечки она обнаруживается по притоку воды через эти трубки, через них же осуществляется нагнетание инъекционных материалов между конструкцией и гидроизоляционной мембраной для восстановления гидроизоляции данной секции.
Вакуумный тест герметичности выполняемой гидроизоляции
К установленным инъекционным штуцерам через соединительные фитинги подсоединяются трубки, которые в свою очередь соединяются с насосом среднего и низкого вакуума, способного создавать разряженную среду величиной 0,5-0,8 бар.
После соединения трубок со штуцерами и вакуумным насосом выполняется откачка воздуха из пазухи между основной и дополнительной гидроизоляционными мембранами до достижения разрежения величиной 0,5-0,8 бар. По достижении указанного давления выдерживается пауза в течение 5 мин. Отсутствие падения давления на величину не более 20% подтверждает целостность гидроизоляции. Специальная поверхность мембраны верхнего монтажного слоя, выполненная в виде профилированных выступов 0,4-0,6 мм предотвращает слипание слоев при откачке воздуха.
Такая система может быть реализована для объектов,устраиваемых открытым способом в котлованах без крепления и в котлованах, укрепленных ограждающими конструкциями.
 |  |
| ТН-ФУНДАМЕНТ Эксперт | ТН-ФУНДАМЕНТ Эксперт Стена в грунте |
| Система изоляции фундамента, конструкция которого частично или полностью заглублена в грунт. Система предотвращает негативное воздействие грунтовых и почвенных вод на конструкцию фундамента и защищает его эксплуатируемое пространство от воды и отрицательных температур. | Система гидроизоляции эксплуатируемого фундамента, возводимого в укрепленных котлованах без откосов, методомстена в грунте с глубиной заложения от 3 до 50 метров. Система предохраняет от негативного воздействия почвенных и грунтовых (в том числе и напорных) вод на несущую конструкцию фундамента, защищая его эксплуатируемое пространство от влаги. |
Эффективное и надежное освоение подземного пространства городов невозможно без привлечения наиболее технологичных и передовых методов строительства, обеспечивающих скорость возведения и безопасность объектов. Одну из сложнейших задач по сохранности объектов подземного строительства помогут решить современные системы гидроизоляции на основе полимерных мембран LOGICBASE. Широкий ассортимент производимых полимерных мембран и всей необходимой комплектации к нимобеспечивает адаптивность систем. С их помощью можно решить проблему изоляции ответственных сооружений даже в сложных инженерно-геологических условиях, независимо от вида котлована и глубины заложения. Технологии и оборудование для монтажа обеспечивают удобство, простоту и высокую скорость производства работ, а уникальные методы контроля качества выполняемых гидроизоляционных работ и герметичности систем — высочайший уровень их надежности.
Автор: Алексей Цыбенко
Ведущий технический специалист. Направление «Инженерная гидроизоляция»
Материал предоставлен пресс-службой компании ТехноНИКОЛЬ
Источник