Гидроизоляция подземных сооружений
Вопросы подземной гидроизоляции являются одними из самых важных при строительстве и реконструкции сооружений. Несмотря на новые технологии в этой области, проблема гидрозащиты остается актуальной.
Правильный выбор технологий и гидроизоляционных материалов при строительстве и реконструкции строений позволяет намного увеличить долговечность строения, снизить затраты на его эксплуатацию, расширить возможности использования подземных частей строения, а также исключить или свести к минимуму ремонтные работы.
Очень важным аспектом при новом строительстве или реконструкции является подготовка и укрепление слабых грунтов, что предотвращает в дальнейшем осадку строения, вызывающую трещины в фундаментах и стенах, а, следовательно, и нарушение гидроизоляции. Работа требует привлечения специалистов как на стадии экспертизы, так и при выполнении проектных и строительных работ. В нашей статье в основном будет сказано именно о гидроизоляции вновь возводимых строений, т. к. намного легче, проще и главное дешевле сразу сделать правильную гидроизоляцию, чем в дальнейшем исправлять неправильно выполненные работы по гидроизоляции подземных сооружений.
В процессе строительства и в дальнейшем при эксплуатации сооружений возникают различные деформации. Деформации можно разделить на два основных вида: усадочные и температурные. Данные виды деформации появляются, как правило, в первые годы эксплуатации сооружения. Вследствии усадочных деформаций трещины имеют, в основном, беспорядочный, неорганизованный характер, а температурные практически всегда ровные. Причин для образования трещин может быть несколько: неравномерная осадка строения, вызванная разной плотностью грунта, подземные воды, возведение новых строений в непосредственной близости к уже построенному. Поэтому, выбирая метод и материал для гидроизоляции подземных сооружений, надо учитывать все аспекты и нюансы, которые могут возникнуть в процессе строительства и эксплуатации строения. Неправильно выбранная гидроизоляция приводит к тому, что здание построено, гидроизоляция сделана, а в подземной части вода.
На сегодняшний день рынок предлагает достаточное количество разновидностей технологий и гидроизоляционных материалов и их использования. Рассмотрим их более конкретно.
Гидроизоляционные штукатурные материалы на основе гидроцемента.
Водонепроницаемость этих материалов сильно зависит от толщины нанесенного слоя. Их нельзя использовать для изоляции конструкции, состоящей из сборных элементов (например, фундаментных блоков), поскольку возможные сдвиги этих элементов приведут к появлению трещин в гидроизоляционном слое и его отслоению, для связи с несущей поверхностью необходима тщательная ее подготовка для избежания «холодного шва». Также, из-за возможности образования трещин на поверхности, практически полностью теряются гидроизоляционные свойства конструкции.
Гидроизоляционные материалы проникающего действия. Принципиальное отличие этих материалов состоит в том, что они «работают» не сами по себе, а заставляют «работать» сам бетон, делая его водонепроницаемым. Принцип действия этих материалов заключается в проникновении химически активных веществ в капиллярно-пористую структуру бетона, где, взаимодействуя с солями цементного камня, образуют нерастворимые кристаллы, заполняющие поры бетона. Достоинства: по составу родственны бетону, что обеспечивает высокую адгезию с защищаемой поверхностью, делают бетон водонепроницаемым на глубину 100 мм, сдерживают коррозию конструкции, инфильтрация грунтовых вод не является препятствием к производству работ. Могут использоваться как снаружи, так и внутри помещения. Данные материалы удобны для ремонта старых строений. Недостатки: необходима тщательная подготовка поверхности, производство работ возможно при температуре не ниже +5 0С.
Из-за возможности образования трещин на поверхности практически полностью теряются гидроизоляционные свойства конструкции.
Гидроизоляционные инъекционные материалы. Их представляют метилакрилатные гели или пенополиуретановые (ППУ) инъекционные составы. Данная технология применяется в основном для ремонта уже существующих строений. Особенно она эффективна, если восстановление гидроизоляции невозможно провести другими методами.
1. Производится бурение системы инъекционных отверстий с помощью перфоратора:
а) сквозных — для создания наружной водонепроницаемой мембраны;
б) не сквозных, пересекающих трещины, изломы и другие дефекты, через которые поступает вода.
2. С помощью специального оборудования инъекционный материал закачивается в созданные отверстия, чем обеспечивается полная защита сооружения от поступающей влаги.
3. При необходимости производится комплекс работ по уничтожению грибковых поражений конструкции, нейтрализации солей и созданию системы специальных штукатурок.
Достоинства: возможность проведения работ в труднодоступных местах повреждения гидроизоляции, при ремонте гидроизоляции в подземных туннелях и пр. Недостатки: высокие трудоемкость и стоимость.
Обмазочные битумно-полимерные и полиуретановые мастики. После нанесения и высыхания они образуют бесшовный резиноподобный слой. Достоинства: довольно удобный способ нанесения. Недостатки: сложность в выполнении и контроле технологии нанесения, не могут быть нанесены на влажную поверхность. Содержание в мастиках растворителя затрудняет их применение в плохо проветриваемых помещениях. При превышении предела эластичности при подвижках конструкции трескаются, тем самым нарушается герметичность конструкции.
Рулонные битумные наплавляемые материалы, специально не предназначенные для гидроизоляции подземных сооружений. Их повсеместное применение можно объяснить традицией, невысокой стоимостью и отсутствием информации о других материалах. Обычно это кровельные материалы, предназначенные для устройства мягких кровель. К основным недостаткам следует отнести проблему качественной герметизации швов, низкую прочность, эластичность, невозможность применения на влажных поверхностях, а главное, слабую устойчивость к воздействию агрессивных сред. К тому же, применение данных материалов подразумевает их полное наплавление на гидроизолируемую поверхность, что впоследствии, при образовании трещин и усадок в здании, ведет к потере гидроизоляционных свойств, т. к. гидроизоляционный материал повреждается вместе с трещинами.
Рулонные специализированные битумно-полимерные материалы для гидроизоляции подземных сооружений. Их метод укладки — механическое крепление на вертикальных поверхностях и свободная укладка на горизонтальных поверхностях с последующим свариванием швов (перехлестов) газовой горелкой или горячим воздухом. Создавая плотную защитную оболочку из специализированного битумно-полимерного материала, они работают независимо от защищаемой конструкции. В сочетании с правильно сделанными деформационными швами это дает возможность практически не зависеть от деформаций и образования трещин на конструкции сооружения. Хорошо выдерживают агрессивные среды, механические воздействия и гидростатический напор воды.
Рулонные полимерные мембраны. Метод их укладки — механическое крепление на вертикальных поверхностях и свободная укладка на горизонтальных поверхностях с последующим свариванием швов (перехлестов). Сварка производится горячим воздухом с применением специального оборудования, также возможна сварка при помощи специального состава. Так же как битумно-полимерные мембраны, они создают плотную защитную оболочку из специализированного полимерного (ТПО, ПВХ и пр.) материала, работают независимо от защищаемой конструкции. В сочетании с правильно сделанными деформационными швами это дает возможность практически не зависеть от деформаций и образования трещин на конструкции сооружения. Хорошо выдерживают агрессивные среды, механические воздействия и гидростатический напор воды. Данный вид гидроизоляции оптимально применять при строительстве тоннелей закрытым способом.
Для локализации зон возможных протечек, применяется система дополнительной защиты Water Stop. При устройстве гидроизоляции гидроизолируемая конструкция делится специальным профилем Water Stop на отдельные участки, так называемые секции, в которые устанавливаются инъекционные трубки. В каждую секцию, которая полностью гидроизолированна от других секций, устанавливаются инъекционные трубки, через которые при необходимости устранения протечки в этой секции закачиваются специальные гидроизолирующие составы. Таким образом, поврежденная секция становится водонепроницаемой.
Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод, что даже при полной подготовке грунтов, соблюдении всех технологий при строительстве практически невозможно избежать образования трещин и подвижек фундаментов в заглубленных строениях. Соответственно, использование гидрофобных бетонов, проникающей гидроизоляции не позволит в необходимой степени достигнуть 100% гидроизоляции подземных сооружений. Наиболее правильное решение — это создание вокруг подземной части строения цельной гидроизоляционной оболочки, не зависящей от деформации и образования трещин на поверхности гидроизолируемой части строения.
Источник
Строительный справочник | материалы — конструкции — технологии
Вы здесь
Гидроизоляция подземных сооружений
Гидроизоляция подземных сооружений. Гидроизоляция заглубленных сооружений. Гидроизоляция подвальных помещений. Категории гидрофизической нагрузки подземных вод. Мероприятия защиты от напорных грунтовых вод. Подготовительные работы при устройстве гидроизоляции. Различные типы гидроизоляции в зависимости от гидростатического напора. Значения максимального поднятия капиллярной влаги в зависимости от вида грунта. Тип гидроизоляции в зависимости от допустимой влажности воздуха в подвальных помещениях. Тип покрытия в зависимости от степени воздействия агрессивных подземных вод. Выбор типа гидроизоляции для защиты подземных конструкций от воздействия агрессивных подземных вод к определенному виду железобетонных конструкций.
Одной из актуальных проблем строительства и эксплуатации существующих зданий и сооружений является гидрозащита и восстановление несущей способности строительных конструкций. Вид и механизм увлажнения различные не только для одного объекта в целом, но и для отдельно взятой конструкции. Эффективная система защиты от увлажнения определяется только после выявления источника увлажнения, установления характера взаимодействия конструкции с окружающей средой и степени сохранности конструкционного и отделочного материалов. Вода действует на строительные конструкции с наружной или внутренней стороны (атмосферная и грунтовая).
Вода, действующая на конструкцию, может быть трех видов: фильтрационная, или просачивающаяся, вода возникает от дождевых, талых и случайных стоков и не оказывает на конструкцию гидростатического давления, если конструктивное решение обеспечивает беспрепятственное отекание воды без образования застойных зон; почвенная, или грунтовая, вода удерживается в грунте адгезионными и капиллярными силами и не оказывает на конструкцию гидростатического давления, если конструктивное решение обеспечивает беспрепятственное стекание воды без образования застойных зон; подземная вода обусловливается уровнем грунтовых вод в зависимости от рельефа местности и положением водоупорного слоя.
Три категории гидрофизической нагрузки подземных вод:
- нагрузка влажностью материала строительной конструкции. Вода связана или двигается в порах и капиллярах строительных конструкций. Интенсивность нагрузки зависит от места нахождения, от источника влаги, пористости материала конструкции и температуры;
- нагрузка свободно стекающей (гравитационной) водой (дождем) возникает под влиянием воды в жидком состоянии, которая не образует давления или образует очень низкое давление. Вода стекает вдоль вертикальных или наклонных поверхностей строительных конструкций, нигде не задерживается и не образует связную поверхность. Интенсивность нагрузки зависит от количества стекающей воды и уклона гидроизоляции;
- нагрузка напорной водой (самая опасная) возникает под действием воды в жидком виде, измеряется гидростатическим давлением. В водопроницаемых материалах образуется связный уровень, под которым вода может распространяться во всех направлениях. Интенсивность нагрузки зависит от гидростатического давления воды.
От напорных грунтовых вод проводят следующие мероприятия:
- дренирование;
- формирование местности и объекта;
- образование гидроизоляционной системы.
Эти мероприятия, прежде всего, влияют на изменение уровня подземной воды. Они не устраняют необходимость проведения самой гидроизоляции, но могут существенно снизить финансовые расходы на ее проведение.
От напорных вод можно применять:
- конструктивные материалы (например, водоплотные бетоны);
- особые гидроизоляционные слои;
- инъецирование;
- электроосмос;
- «воздушное дупло».
Прежде, чем приступать к гидроизоляции подземных сооружений, необходимо выполнить следующие этапы:
- получить техническое задание от заказчика;
- провести обследование объекта с выбуриванием керна;
- провести проходку шурфов;
- установить наблюдение за гидрогеологической обстановкой: фиксируется максимальный уровень и химический состав воды, а также коэффициент фильтрации и кривая зернистости, состав земляного профиля, механическая стабильность почвы; химические температуры, биологические и электромагнитные влияния (т.е. коррозионная стойкость);
- выдать техническое заключение по ремонту объекта, в котором учесть совместимость гидроизоляции с материалом конструкции;
- провести работы в соответствии с выданным заключением.
В весенний период оттаивания повышается уровень грунтовых вод (УГВ), которые, взаимодействуя с минеральными и органическими частицами, изменяют свой химический состав и концентрацию. В зависимости от этого агрессивные грунтовые воды подразделяют на: общекислотные, выщелачивающие, сульфатные, углекислотные и др. Колебания УГВ активизируют выщелачивание извести в бетонных конструкциях. Дождевая вода захватывает из атмосферы большое количество газообразных производственных выбросов (оксиды углерода, серы, азота, фосфора, аммиак, хлор, хлористый водород). Дождь превращается в кислотный раствор, разрушающий бетон, мрамор, силикатный кирпич, при этом увеличивается количество пор, капилляров, трещин. Содержание оксидов серы и азота не вызывает смещение углекислотного равновесия. Углекислый газ превращает нерастворимый кальций в водорастворимый гидрокарбонат кальция.
СаС03 + С02 + Н20 = Са(НС03)2
Выбор типа гидроизоляции зависит от химического состава и уровня грунтовых вод.
Гидроизоляционные материалы предназначены для защиты различных строительных конструкций от поверхностного износа и трещин, т.е. от вредного воздействия воды (антифильтрационная гидроизоляция) и агрессивной внешней среды (антикоррозионная гидроизоляция). Технические решения по защите строительных конструкций должны быть самостоятельной частью проектов зданий и сооружений. При проектировании защиты строительных конструкций и материалов следует учитывать характеристики агрессивной среды, в условиях которой происходят те или иные коррозионные разрушения. В зависимости от физического состояния агрессивные среды подразделяют на газообразные, жидкие и твердые.
 |  |
 | |
| Гидроизоляция подвальных помещений : а — от грунтовой капиллярной влаги; б — от напора грунтовых вод (железобетонное днище заанкерено в стене); в — от напора грунтовых вод (сплошной фундамент в виде монолитной железобетонной плиты); г — от напора грунтовых вод (с пригрузочным слоем на днище); 1 — гидроизоляция; 2 — подстилающий слой (подготовка); 3 — противокапиллярная прокладка; 4 — цементная штукатурка; 5 — защитное ограждение гидроизоляции (устраивается при необходимости); 6 — максимальный уровень грунтовых вод; 7 — пригрузочная конструкция; 8 — отмостка; 9 — заанкеренная железобетонная плита; 10 — битумная мастика; 11 — фундаментная плита; 12 — шпонка 100*150 мм из горячих асфальтовых мастик | |
В зависимости от интенсивности агрессивного воздействия на строительные конструкции среды подразделяют на классы, которые определяют по отношению к конкретному не защищенному от коррозии материалу. Среды, воздействующие на бетонные и железобетонные конструкции, подразделяют на слабо-, средне- и сильноагрессивные. В зависимости от характера воздействия агрессивных сред на строительный материал их подразделяют на химические (например, сульфатная, магнезиальная, кислотная, щелочная и т.п.) и биологические.
Вид и степень ответственности подземных конструкций также влияет на выбор защиты. По этим признакам следует различать строительные конструкции, которые рассчитывают на прочность, устойчивость, деформацию (основные фундаменты под здания) и многочисленные фундаменты мелкого заложения (выполняемые без расчетов) из бетона или железобетона с конструктивным армированием. Как правило, они имеют большие запасы прочности. Для конструкции этого типа нормы агрессивности подземных вод допустимо принимать со значительно более высокими показателями ввиду меньшей степени ответственности самой конструкции. Нормы могут быть увеличены по предельным значениям водородного показателя рН, ионам окислов S04-, Cl на 25 —30%. По отдельным параметрам, например бикарбонатной щелочности и углекислоте, защита вообще не требуется. В старых постройках во влажных местах выступают соляные пятна. Речь идет о вредных солях группы хлоридов, сульфатов и нитратов. Соли обладают свойством даже из воздуха впитывать влагу, накапливать и вновь выделять. При этом повторяющемся процессе образуются кристаллы соли. Они усиливаются путем соединения новой кристаллизирующейся соли со старыми кристаллами. Кристаллизация приводит к разрушению материалов. Поднимающаяся капиллярная влага устраняется бурением горизонтальных отверстий и заполнением их «Аквафин-Ф» или его аналогом. Повреждения от ржавчины, которые можно наблюдать на сооружениях, являются проявлением сложного процесса ухудшения состояния бетона. Обычно арматурная сталь надежно защищена растворной частью бетона, поскольку высокий водородный показатель (примерно =13) бетона укрепляет тонкую защитную пленку металла, покрывающую арматуру. Если величина рН уменьшается, то пленка перестает защищать арматуру, и арматура подвергается электрохимической реакции (ржавлению).
В зависимости от гидростатического напора применяются различные типы гидроизоляции:
| Давление воды | Тип гидроизоляции | ||||||
| окрасочная | штукатурная | оклеечная | облицовочная | ||||
| битумная | полимерная | асфальтовая | цементная | полимерная | металлическая | ||
| Гидростатический напор, м | 2 | 5 | 20 | 30 | 30 | 30 | Неограничен |
Выше максимального уровня грунтовых вод конструкции должны быть изолированы от капиллярной влаги.
Значения максимального поднятия капиллярной влаги в зависимости от вида грунта:
| Вид грунта | Капиллярный подъем влаги, м |
| крупнозернистые | 0,03-0,15 |
| среднезернистые | 0,15-0,35 |
| мелкозернистые | 0,35-1,1 |
| легкие | 2-2,5 |
| средние | 3,5-6,5 |
| Лессовидные и глинистые грунты | 4 и более |
| Глины | до 12 |
| Илы | до 25 |
Тип гидроизоляции в зависимости от допустимой влажности воздуха в подвальных помещениях:
| Тип гидроизоляции | Воздействие воды | Относительная влажность помещений, % | ||
| менее 60 | 60-74 | свыше 75 | ||
| Окрасочная* | Капиллярный подсос | + | + | + |
| Гидростатический напор | — | + 1) | + 1) | |
| Окрасочная полимерная | Капиллярный подсос | + | + | + |
| Гидростатический напор | — | — | + | |
| Штукатурная | Капиллярный подсос | — | — | — |
| Штукатурная цементная* | Гидростатический напор | — | + 2) | + 3) |
| Асфальтовая | Капиллярный подсос | — | — | — |
| Гидростатический напор | — | + | + | |
| Оклеечная | Капиллярный подсос | — | — | — |
| Оклеечная битумная | Гидростатический напор | + | + | + |
| Полимерная (рулонная, листовая) | Капиллярный подсос | — | — | — |
| Гидростатический напор | + | + | + | |
| Металлическая | Капиллярный подсос | — | — | — |
| Гидростатический напор | + | — | — | |
Примечания: «+» — допускается к применению; «-» — не допускается или не рекомендуется к применению; * — Не применяется при допустимом раскрытии трещин 0,2 мм и более. 1) окрасочная гидроизоляция на полимерной основе; 2) торкретирование следует предусматривать с наружной и внутренней сторон изолируемой конструкции, с устройством со стороны напора поверх торкретного слоя окрасочной гидроизоляции; 3) торкретирование следует предусматривать только со стороны напора с устройством поверх торкретного слоя окрасочной гидроизоляции.
Тип покрытия в зависимости от степени воздействия агрессивных подземных вод:
| Тип защитного покрытия | Степень воздействия агрессивных подземных вод | ||
| слабая | средняя | сильная | |
| Окрасочные покрытия | |||
| 1. Битумные покрытия холодные и горячие | + | — | — |
| 2. Битумные полимерные покрытия | + | + | — |
| 3. Полимерные лакокрасочные покрытия | +* | + | + |
| 4. Полимерные покрытия эпоксидные | +* | +* | + |
| Штукатурные асфальтовые и литые покрытия | |||
| 5. Штукатурные асфальтовые покрытия | + | + | — |
| 6. Литые асфальтовые покрытия | +* | + | — |
| Оклеечные покрытия | |||
| 7. Оклеечные битумные рулонные покрытия | +* | +* | + |
| 8. Оклеечные полимерные рулонные покрытия | +* | +* | + |
* Допускается при соответствующем обосновании, «+» — рекомендуется; «-» — не допускается.
Выбор типа гидроизоляции для защиты подземных конструкций от воздействия агрессивных подземных вод к определенному виду железобетонных конструкций:
Источник