НИЦ Строительство


Эффективная гидроизоляция для подземных сооружений 2

Семченков А.С., д.т.н., Титова Л.А., к.т.н.

Сегодня в условиях кризиса особенно остро встает вопрос об экономической целесообразности применения эффективных долговечных и доступных по цене строительных материалов.

За последнее время разработана большая гамма материалов, которые предлагаются на строительном рынке, однако, если первые испытания для получения сертификатов на продукцию вполне удовлетворительны, то при промышленном производстве и, особенно, при применении их на объектах результаты не всегда соответствуют рекогносцировочные первоначальным задачам. Поэтому, при эксплуатации зданий и сооружений, в частности в подземных частях, ремонт железобетона является существенной статьей расхода затрат.

В развитых странах в ежегодную смету расходов, только на ремонт железобетона, закладывается до 5% валового внутреннего продукта, но в России значительно меньше.

Особенно остро встает вопрос об обеспечении водонепроницаемости и трещиностойкости подземных сооружений.

Уменьшить расходы на ремонт сооружений можно повысив качество проектирования и строительства, разработав правильную стратегию эксплуатации.

Но во всех случаях защита сооружений от негативного воздействия окружающей среды имеет первостепенное значение.

Для железобетонных конструкций такими видами защиты могут быть первичная защита, которая обеспечивается оптимальным конструктивным решением, выбором материалов, подбором состава бетона; а также вторичная защита, которая связана с защитой конструкции от воздействия среды с помощью специальных мероприятий (защитные покрытия, ингибиторы коррозии, катодная защита и др.)

Наиболее часто для защиты конструкций и сооружений от воды и влаги используются гидроизоляционные материалы.

На сегодняшний день практически все сооружения подземной инфраструктуры в городах по истечении определенного срока эксплуатации, который, как правило, существенно меньше проектного, имеют отказ гидроизоляционной системы. В подавляющем большинстве случаев это приводит к неизбежному преждевременному ремонту всего сооружения. Несмотря на огромные средства, расходуемые на ликвидацию последствий отказов, результаты часто оказываются неудовлетворительными.

Причин возникновения сложившейся ситуации много: это отсутствие нормативной и регламентирующей документации на выполнение ремонтных и защитных работ; низкий уровень проектирования, включая отсутствие специализации и опыта; плохое качество строительства, включая непонимание руководством важности и правильности выполнения гидроизоляционных работ в строгом соответствии с проектом, псевдоэкономия средств, излишняя политизированность руководителей строительства, для которых важно построить и доложить, и менее важно качество выполненной работы, какие будут затем, через 5-10 лет, последствия и откуда надо будет брать средства на ремонт; недостаток качественных материалов, опытных и квалифицированных инженеров и рабочих.

На обеспечение водонепроницаемости сооружения влияет не только специфика и состояние данного объекта, но и гидрогеологические условия, нагрузки, глубина заложения, изменения окружающей среды, качество проектных и строительных работ и других факторов.

При выборе материала, обеспечивающих водонепроницаемость сооружения, необходимо оценивать основные факторы, изучение которых позволяет правильно решить задачу (рис. 1). Выбор гидроизоляции здания зависит от глубины его подземной части, уровня подземных вод, трещиностойкости сооружения. В настоящее время основным способом обеспечить гидроизоляцию здания является применение гидроизоляционных покрытий, которые выполняются как по внешнему, так и по внутреннему контуру подземных сооружений. При выборе материала гидроизоляционных покрытий также оценивается возможное наличие в них деформаций.

В системе гидроизоляции устраиваются следующие виды покрытия:

  • металлические листы;
  • рулонные и листовые органические материалы;
  • составы органического происхождения, наносимые в жидком состоянии;
  • безрулонные материалы на основе минеральных вяжущих.

Однако следует иметь в виду, что сами по себе материалы, даже очень качественные, не могут полностью решить поставленную задачу – предотвращение попадания влаги в сооружение, т.к. всегда необходимо обеспечить герметизацию стыков сооружений, швов и различных узлов.

В то же время необходимо обеспечить использование плотного непроницаемого, трещиностойкого бетона, т.к. при любом дорогостоящем материале гидроизоляционного покрытия высокая проницаемость материала конструкции может свести на нет все усилия по герметизации сооружения.

Срок службы гидроизоляционных материалов колеблется от 5 до 20 лет, основной эксплуатационной проблемой является их низкая ремонтоспособность.

Большое внимание при усадке гидроизоляционных материалов должно уделяться подготовке поверхности, все бетонные поверхности должны быть обработаны грунтовкой. Поверхность должна быть сухой и чистой. Даже при обеспечении этих требований, устройство наружной гидроизоляции требует профессиональной подготовки рабочих и высокого качества работ.

В настоящее время широко рекламируются пропитки готовых поверхностей. К этим материалам относятся полимерные составы, которые имеют низкую вязкость и которые можно наносить вручную или механизированно. Эти покрытия имеют большую усадку, которая может привести к разрыву покрытия.

Нанесения гидроизоляционных материалов возможно как с наружной, так и с внутренней поверхности. Если они наносятся со стороны позитивной воды, то перед обратной засыпкой они требуют обязательной защиты.

Нанесение гидроизоляционных материалов с внутренней стороны после возведения железобетонных конструкций (с водонепроницаемостью W 4-6) не обеспечит ее долговечность т.к. бетон как пористый материал будет накапливать влагу и с течением определенного времени отторгнет выполненную гидроизоляцию.

Перед нанесением гидроизоляции необходимо выполнить непростые технологические операции.

В зимних условиях выполнение гидроизоляционных работ технологически сложно и не обеспечивает долговечность такой гидроизоляции.

А не проще ли сразу при строительстве зданий и сооружений возводить ограждающие конструкции подземной части водонепроницаемыми и трещиностойкими?

На сегодня разработано много строительных материалов которые могут обеспечить то и иное требование к конструкциям.

В наиболее полной мере получение заданных характеристик возможно основным строительным материалом современности-бетоном.

Основные достоинства бетона как конструкционного строительного материала хорошо известны. Это относительная дешевизна и неисчерпаемое природное сырье, возможность утилизации громадных объемов промышленных отходов, высокая прочность и стойкость к различным видам воздействий - силовым, атмосферным, агрессивным, в том числе радиационным.

К недостаткам обычного бетона следует отнести сравнительно невысокую, по сравнению со сжатием, прочность при растяжении, а также явление усадки цементного камня в процессе твердения бетона.

Традиционным путем уменьшения отрицательных последствий усадки является сокращение количества воды затворения, что достигается применением пластифицирующих добавок, использованием специальных методов уплотнения жестких смесей, снижением расхода вяжущего, соответствующим подбором фракционного состава заполнителей. Существенное значение имеет также минералогия и тонкость помола цемента.

Проблеме усадки и ее влиянию на свойства бетона посвящено много исследований в нашей стране и за рубежом, поскольку усадочные деформации в сочетании с низкой прочностью бетона на растяжение приводят к появлению трещин в железобетонных конструкциях, особенно в поверхностном слое, повышают их деформативность, снижают долговечность.

Одним из способов снижения или устранения усадочных деформаций является применение бетонов с компенсированной усадкой. Этот материал более 40 лет используется для обеспечения как водонепроницаемости, так и трещиностойкости конструкций. При этом отменяется любая гидроизоляция.

Применение такого бетона позволяет за счет регулируемого расширения в процессе твердения нейтрализовать проявление усадки и создать в железобетонной конструкции напряжение всей находящейся в ней растягиваемой при этом (за счет сцепления с бетоном) арматуры и получать собственное обжатие (самонапряжение) бетона без дополнительных операций и использования специальных машин и оборудования. В результате повышается трещиностойкость конструкции. У этого бетона повышенная прочность на растяжение и лучшее сцепление со старым бетоном.

Применение бетонов с компенсированной усадкой и напрягающих позволяет не только исключить усадочные деформации, но и избежать образования трещин в процессе изготовления бесшовных протяженных монолитных конструкций. Применение таких бетонов позволяет за счет регулируемого расширения в процессе твердения нейтрализовать проявление усадки и создать в железобетонной конструкции предварительное напряжение всей находящейся в ней и растягиваемой при этом (за счет сцепления с бетоном) арматуры и получать собственное обжатие (самонапряжение) бетона без дополнительных операций и использования специальных машин и оборудования. В результате повышается трещиностойкость конструкции.

Конструкции и сооружения, к которым предъявляются требования по водонепроницаемости, выполнялись из бетона с компенсированной усадкой без устройства дополнительной гидроизоляции, при этом достигалось высокое качество и существенное снижение эксплуатационных расходов.

Анализ имеющихся данных отечественного и зарубежного опыта исследований последних 30 лет показал. что данный бетон решает самые актуальные задачи гидроизоляции сооружений. Практический опыт показал, что при достаточно высоких показателях свойств бетона незначительное удорожание стоимости бетона в деле имеет значительные преимущества качества гидроизоляции сокращения сроков строительства, возможность круглогодичной работы в условиях строительной площадке. При этом отмена любой гидроизоляции обеспечивает экономический и технологический эффект применения такого бетона. Удорожание стоимости бетона в 2-3 раза меньше, чем аналогичные бетоны предлагаемые на строительном рынке с использованием других минеральных добавок.

У этого бетона повышенная прочность на растяжение и лучшее сцепление со старым бетоном. Благодаря своей структуре такие бетоны являются практически водонепроницаемыми, обладают высокой стойкостью при воздействии агрессивных сред, в том числе сульфатных, они заметно повышают долговечность сооружений, снижая эксплуатационные затраты.

Бетоны с компенсированной усадкой изготавливают на основе стандартных заполнителей и напрягающего цемента или портландцемента и расширяющей добавки, которую вводят либо в процессе приготовления бетонной смеси на заводе, либо непосредственно в автобетоносмеситель на стройплощадке.

При этом процесс приготовления бетонной смеси и изготовления из нее конструкций принципиально не отличается от обычной технологии бетонных работ. Применимы и эффективны все виды химических добавок, рекомендуемых для бетонов на портландцементе: пластифицирующие, воздухововлекающие, большинство противоморозных, ускорители, замедлители схватывания и твердения и т.п.

В отличие от конструкций из бетона на портландцементе, в которых невысокое значение предельной растяжимости бетона вызывает необходимость устройства деформационных швов, использование бетонов с компенсированной усадкой и разработанной технологии укладки бетона позволяет в тех же конструкциях отказаться от температурных швов, получив бесшовные конструкции большой протяженности (фундаментные плиты, полы и т.д.).

При возведении фундаментных плит и стен в подземных сооружений большой протяженности устраиваются рабочие (холодные швы) и температурные вставки.

Конструкция из этого бетона обладает высокой долговечностью, срок безремонтной эксплуатации увеличен в 2-3 раза.

Эти бетоны нашли эффективное применение во многих областях строительства, в первую очередь в сборных и монолитных конструкциях и сооружениях, к которым предъявляются высокие требования по трещиностойкости, водонепроницаемости и долговечности: емкости различного назначения, подземные конструкции зданий и сооружений, конструкции большой протяженности, полы гражданских и промышленных зданий, омоноличивание сборных фундаментов под мощные турбоагрегаты, защитные сооружения против радионуклидов, уплотнение стыковых соединений, ремонтно-восстановительные работы. В этих сооружениях особенно полноценно используется повышенная трещиностойкость и водонепроницаемость, а также стойкость бетона при многих видах коррозионных воздействий.

Практический опыт свидетельствует, что в большинстве случаев использование таких бетонов дает возможность возводить конструкции и сооружения, превосходящие по своим техническим и эксплуатационным характеристикам аналоги из бетона на портландцементе.

При применении этого бетона возможно отказаться от использования гидроизоляции в фундаментных плитах и стенах, защитной кладки из обычного кирпича и в ряде случаев от устройства дренажа и обратной засыпки котлована строительным песком (можно простым грунтом).

За последние годы из бетонов с компенсированной усадкой по рекомендациям и техническому сопровождению НИИЖБ возведены ограждающие конструкции подземной части только в Москвев таких крупных объектах как:

  • Центральный выставочный зал «Манеж»;
  • Торгово-оздоровительный комплекс «Артриум» на. пл. Курского вокзала;
  • Блок №5 Фундаментальной библиотеки МГУ;
  • Жилые и офисные комплексы в Руновском и Бобров переулках на Ленинском проспекте и проспекте Вернадского, на улицах: Тухачевского, Семеновская (Соколиная Гора), Кожевническая, Виноградова, Заповедная, Рижский проезд и др.

В зависимости от предлагаемого варианта экономический эффект только при отмене от гидроизоляции составляет от 500 до 1000 руб.

В частности, при отмене гидроизоляции «voltek» и защитной стяжки экономический эффект составил 1227руб./м2 на 1м2.

Опыт эксплуатации этих сооружений показал их высокую надежность, дальнейшее повышение несущей способности (рост прочности до 60МПа ), практическое отсутствие и эксплуатационных затрат в течении расчетного срока службы конструкций. Такие бетоны открывают новые возможности в строительстве, совершенно справедливо заслужив оценку Конгресса Международной федерации преднапряженного бетона (FIP) в Вашингтоне в 1994 года как строительный материал XXI века.

Все материалы раздела «Публикации»