2.8. Бентонитовая гидроизоляция для подземного строительства
Анализ современных гидроизоляционных материалов для подземного строительства, в том числе появившихся на рынке России в последнее время, показывает, что весьма эффективными являются гидроизоляционные материалы на основе натриевого бентонита.
Бентонит — это особый тип глин, основным минералом которых является монтмориллонит, определяющий их высокие адсорбционные, вяжущие и коллоидные свойства.
Для лучших сортов натриевых бентонитов коэффициент фильтрации составляет 1?10-11 м/сек. Благодаря этим свойствам, бентонит издавна используется для различных целей, в т. ч. в качестве гидроизоляции.
Для изоляции фундаментов и подземных сооружений с наружной стороны (со стороны поступления воды) возможны следующие решения:
1) По всему периметру изолируемого фундамента отрывается узкая траншея и в ней устраивается изолирующий слой. Метод, предполагающий использование в качестве гидроизоляционного материала обычной глины, известен достаточно давно и носит название глиняной завесы или глиняного замка. Сегодня в большом строительстве глиняный замок выполняется из плит или рулонов типа мембран «Paraseal» и «SWELLTITE».
Мембрана «Paraseal» представляет собой многослойный материал, состоящий из толстой полиэтиленовой пленки с приклеенной к ней объемной сеткой, заполненной гранулами бентонитовой глины. [58]
Гидроизоляционная мембрана «SWELLTITE» представляет собой двухслойный композиционный материал, верхний слой которого — полимерная пленка, а нижний — бентонит натрия с каучуком. [78]
Размеры рулонов: 1200?9200?2,3 мм (0,5 мм — полимерная пленка, 1,8 мм — слой бентонита-148 с каучуком). Вес рулона — 35 кг.
При увлажнении бентонит набухает, увеличивается в объеме в несколько раз и создает водонепроницаемый слой.
2) С внутренней стороны фундамента пробуриваются сквозные скважины в стенах и полу подвального помещения, через которые нагнетается специальный гидроизоляционный раствор на основе портландцемента, глины, жидкого стекла и специальных добавок, образующий «саркофаг» вокруг всего подземного сооружения. [58]
Свойство набухания глины в контакте с водой было использовано для создания сухих смесей «БИРСС 35» и «БИРСС 36» на основе активированного бентонита. Для усиления свойств набухания в глиняный порошок введены химические полимерные добавки. При взаимодействии с водой частицы полимерно-минерального композита — актибента — набухают, увеличиваясь в объеме более чем в 30 раз.
Величина свободного набухания смесей на основе актибента определяется длительностью его взаимодействия с водой. Актибент сохраняет свои свойства при многократном намокании и высушивании, при этом частицы восстанавливают свой объем и форму не разрушаясь. Развиваемое при набухании актибента давление способствует плотному заполнению набухшим композитом пор материала и прекращению фильтрации. Степень водонепроницаемости смеси определяется количеством содержащегося в смеси актибента.
Гидроизоляционные сухие смеси, изготовленные на ОАО «ОЗСС», выпускаются как в сухом виде, так и в виде увлажненных паст. Применяются в качестве засыпки, плотной укладки или закачки под давлением в места поступления грунтовых или паводковых вод в подземную часть зданий и сооружений, а также для предотвращения фильтрации воды из искусственных водоемов различного назначения.
Создание противофильтрационного экрана вокруг подземной части вновь строящихся зданий и сооружений состоит из следующих этапов работ:
? гидроизоляция пола сооружения;
? гидроизоляция стен сооружения;
? замыкание противофильтрационного экрана.
Гидроизоляция пола подземного сооружения состоит в укладке на дно котлована плотного прикатанного слоя из сухой смеси толщиной не менее 10 см. Смесь укладывается так, чтобы площадь ее укладки превышала площадь пола, чтоб впоследствии соединить с гидроизоляционным слоем стен.
Гидроизоляция стен сооружения выполняется после их возведения путем засыпки сухой гидроизоляционной смеси между стеной и грунтом. В процессе засыпки слой смеси постоянно уплотняется, особенно в местах его сочленения с горизонтальным гидроизоляционным слоем, выступающим из-под пола сооружения. После завершения гидроизоляции стен и замыкания гидроизоляционных слоев вокруг сооружения образуется единый экран.
Для создания противодавления внутри гидрозащитного экрана при фильтрации воды к обделке подземной части сооружения сверху устраивается бетонная или растворная отмостка (рис. 8.1).
«БИРСС 35» — актибенто-песчаная смесь для создания противофильтрационной защиты методом засыпки в процессе выполнения строительных работ. Целесообразно применение водонепроницаемых элементов из сухой актибенто-песчаной смеси в строительных конструкциях как подземных сооружений (перекрытия, швы, фундаменты), так и наземных (плоские крыши и др.).
Актибенто-песчаная смесь «БИРСС-36» в отличие от смеси «БИРСС-35», которая применяется исключительно в сухом виде, предназначена для приготовления изоляционной пасты, которая используется в прмышленном и гражданском строительстве, гидротехническом строительстве, горном деле. Изоляционная актибенто-песчаная паста представляет собой предварительно затворенную и тщательно перемешанную сухую смесь при водотвердом отношении 1,75:1. При затворении водой паста приобретает и сохраняет устойчивые пластические свойства, что обеспечивает возможность ее транспортировки под давлением и надежную воздухо- и гидроизоляцию. Паста под давлением закачивается под отделочное пространство стены, создавая непроницаемый слой. Этот метод применим для восстановления гидроизоляции при ремонтных работах. Технические характеристики материалов «Бирс» даны в табл. 8.1. [1]
В результате разработок последних десятилетий за рубежом на основе бентонитов созданы весьма эффективные материалы заводского изготовления, позволяющие решать различные задачи в гидроизоляции подземных сооружений.
Ведущим в мире разработчиком и производителем широкого спектра материалов на основе натриевого бентонита является Американская коллоидная корпорация «СЕТСО».
Бентонитовые материалы «VOLCLAY» позволяют решать многие сложные задачи гидроизоляции и ремонта подземных сооружений. Материалы «VOLCLAY» — всего лишь часть широкого спектра продуктов, выпускаемых фирмой «СЕТСО». При их создании использованы свойства природного бентонита натрия, который при полной гидратации разбухает и увеличивается в объеме в 14–16 раз. При ограничении пространства для свободного разбухания в присутствии воды материалы образуют плотный гель, который препятствует дальнейшему проникновению влаги (коэффициент фильтрации 10-9 см/сек.). Именно это свойство, а также нетоксичность и химическая стойкость явились базовыми при разработке группы гидроизоляционных материалов «VOLCLAY», применяемых в строительстве фундаментов зданий и других подземных сооружений.
Преимущества гидроизоляции «VOLCLAY»:
? благодаря потенциалу разбухания материалы способны «самозалечиваться», ликвидируя при этом незначительные механические повреждения слоя изоляции или трещины в изолируемом сооружении;
? свойства гидроизоляции не изменяются с течением времени и срок их службы не ограничен;
? простота применения и низкие трудозатраты (приблизительно 30 % в сравнении с традиционно используемыми материалами);
? экологическая чистота;
? материалы устойчивы при рН 5-10, стойки к неполярным жидкостям (маслам, бензинам и др.), выдерживают неограниченное число циклов «замораживания-оттаивания» и «гидрации-дегидрации»;
? возможность укладки материалов в любое время года и практически при любых погодных условиях.
Маты «VOLTEX» — рулонный геотекстильный материал из двух полипропиленовых полотен, сшитых иглопробивным способом, между которыми расположены гранулы бентонита. Размеры мата — 1,25?4,50 м, масса рулона — 28,5 кг, содержание бентонитовых гранул — 4,9 кг/м2. Верхнее и нижнее полотна «VOLTEX» имеют разную структуру: с одной стороны тканый полипропилен, проницаемый для частиц геля натриевого бентонита, с другой — нетканый, через который может профильтровываться только вода. Укладывают материал тканой стороной к защищаемой поверхности. В результате контакта с водой исключается вымывание геля бентонита и обеспечивается сплошной слой геля в местах нахлеста соседних полотен за счет частиц бентонита, выходящих на поверхность с тканой стороны. Так достигается эффект «глиняного замка».
Достоинством «VOLTEX» является и то, что при контакте со свежеуложенным бетоном в процессе набора прочности последнего дополнительно образуется механическая связь бетона с гео-текстильными волокнами материала. Это свойство эффективно, например, в случае использования «VOLTEX» под фундаментной плитой на объектах, где возможны просадки грунта или вымывание грунта из-под плиты, а также при устройстве вертикальной гидроизоляции, когда маты пристреливаются к опалубке и заливаются бетоном. Таким образом, без использования каких-либо адгезивов осуществляется надежная механическая связь гидроизоляционного материала с защищаемой поверхностью. Панели «VOLCLAY» — это конструкция из двух слоев биоразлагающегося гофрированного картона, между которыми размещены гранулы бентонита натрия. Размеры панели — 1,2?1,2 м, масса — 8 кг. Используются для изоляции фундаментных плит, стен и кровель подземных сооружений.
Гидропрокладка «WATERSTOP RX» (REDSTOP) — жгут, в состав которого входят бентонит и каучук. Материал предназначен для герметизации стыков бетонных конструкций и мест ввода инженерных коммуникаций. Сечение жгута — 15?25 (19?25) мм, длина — 5 м, вес — 4,2 кг.
Кроме того, для обеспечения надежности и создания сплошного гидроизоляционного слоя в ряду продуктов компании «СЕТСО» представлены вспомогательные материалы: бентонитовые гранулы «SALINE SEAL», тубы «HYDROBAR TUBE», металлическая сетка для фиксации гидропрокладки «REVOFIX» и др.
Все материалы просты в применении и не требуют специальных навыков персонала при производстве работ. При этом трудозатраты составляют приблизительно 30 % в сравнении с традиционными технологиями. На горизонтальные поверхности материалы укладываются по бетонной подготовке внахлест (100 мм) без закрепления и закрываются бетонной стяжкой. На наружные вертикальные поверхности маты пристреливаются металлическими дюбелями внахлест (100 мм) и затем засыпаются песчаным грунтом с послойным уплотнением.
Практика применения показала возможность их укладки в любое время года и практически при любых погодных условиях, так как материалы можно укладывать как на сухие, так и на влажные поверхности.
Высокая эффективность материалов при производстве работ и эксплуатации подтверждена на более 180 различных строительных объектах Москвы, Санкт-Петербурга, Перми, Екатеринбурга, Сочи, Новороссийска, Новокузнецка, Ростова-на-Дону, Минска, Тулы, Ярославля. Это жилые и общественные здания различного назначения:
? административные и жилые здания с подземными автостоянками, торговыми центрами, складами и др.;
? подземные переходы, тоннели;
? объекты малоэтажного строительства.
Гидроизоляция «VOLCLAY» нашла свое применение на самых различных объектах Санкт-Петербурга. Это Константиновский дворец и здания его комплекса, гидроизоляция фундаментов при реконструкции Российской национальной библиотеки и Дома Державина (наб. р. Фонтанки, 118), Ямской рынок на углу улиц Марата и Разъезжей (компания «Гидрокор»), обустройство свалки промышленных отходов возле станции метро «Старая Деревня», гидроизоляция резервуаров питьевой воды на полигоне Красный Бор и других. Гидропрокладка Waterstop RX (Redstop) широко используется в новом строительстве компаниями «Возрождение» (монолитно-бетонные конструкции) и «БСК» (Ладожский дворец).
Бентонитовые геосинтетические материалы находят широкое применение в сооружении противофильтрационных экранов для защиты почвы и грунтовых вод от различных загрязняющих веществ в строительстве полигонов ТБО, шламовых амбаров, резервуаров-хранилищ нефти и ГСМ, АЗС, промышленных и декоративных водоемов.
Фирма «СЕТСО» выпускает широкий ассортимент бентонитовых материалов типа «BENTOMAT», позволяющий выбрать наиболее подходящий материал для конкретного объекта с учетом гидрогеологических условий и состава фильтрата. Размеры мата 5?40 м (рис. 8.2).
Все марки имеют в составе природный натриевый бентонит («BENTOMAT SS100»), а также включают активированный бентонит натрия («BENTOMAT AS100» (RUS100)). Применяются для полигонов ТБО, шламовых амбаров, для вторичной защиты нефтехранилищ и резервуаров с ГСМ.
Предлагаются марки с пониженным содержанием бентонита натрия («BENTOMAT AS50» (RUS50)) для дорожного строительства, создания верхнего изолирующего слоя при рекультивации полигонов или комбинированных способов строительства экрана из различных материалов, а также экранов, эффективно защищающих от концентрированных и токсичных фильтратов. «BENTOMAT CL» — материал этой же сферы применения, дублированный для дополнительной надежности слоем полиэтиленовой пленки.
Наряду с отмеченными ранее достоинствами бентонитовых материалов экраны из материалов «BENTOMAT» отличаются рядом дополнительных преимуществ:
? высокая технологичность и простота укладки по сравнению с другими способами экранирования;
? высокая стойкость к различным химическим загрязнениям, в том числе к неполярным жидкостям (нефть, масла, бензины);
? экологическая чистота.
При монтаже экранов из материалов «BENTOMAT» не требуется сварки швов. Места нахлестов просыпают бентонитовым порошком, и далее в процессе гидратации происходит образование сплошного слоя бентонитового геля в местах нахлеста и всего экрана в целом. Укладывать «BENTOMAT» можно практически всесезонно.
В России материал успешно использован для устройства противофильтрационных экранов при строительстве полигонов захоронения отходов, для шламовых амбаров при бурении нефти в Республике Коми, для гидроизоляции искусственных водохранилищ в Соликамске, для вторичной защиты нефтехранилищ на Туапсинской и Льговской нефтебазах, для защиты от проникновения в грунт нефтепродуктов при строительстве АЗС.
Все материалы прошли испытания в различных российских исследовательских центрах, на них имеются гигиенические сертификаты и технические свидетельства Госстроя РФ, разрешающие их применение на территории России. [78, 84, 119]
