/
Автор: Попченко С.Н.
Теги: строительство строительные материалы строительное проектирование гидротехнические сооружения
Год: 1981
Текст
Гидрри^ЬЙяция
СООруяСС'ЙЙЙ
^В^О^дайий
Стройиздат 1981
Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени
научно-исследовательский институт гидротехники
имени Б. Е. Веденеева
С. Н. ПОПЧЕНКО
Заслуженный строитель РСФСР,
профессор, доктор технических наук
Г идроизоляция
сооружений
и зданий
ЛЕНИНГРАД СТРОЙИЗДАТ
ЛЕНИНГРАДСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ - 1981
П
Рецензент — Ленинградское отделение Гидропроекта им. С. Я- Жука
Попченко С. Н. Гидроизоляция сооружений и зданий.
Л.: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1981.—304 с., ил.
В книге рассматриваются свойства наиболее перспективных ви-
дов гидроизоляции и гидроизоляционных материалов па основе но-
вых полимеров и полимербитумных композиций, правила проектиро-
вания и расчет конструкций из прогрессивных материалов и область
их применения. Освещаются на основе отечественного и зарубежного
опыта методы комплексной механизации и индустриализации гидро-
изоляционных работ, дается технико-экономическая оценка совре-
менных технологических приемов выполнения работ.
Книга предназначена для научных работников, а также специ-
алистов проектных и строительных организаций.
Сергей Николаевич
ПОПЧЕНКО
ГИДРОИЗОЛЯЦИЯ СООРУЖЕНИЙ И ЗДАНИЙ
Редактор Я. В. Зарицкий
Оформление обложки художника Э. А. Бубовича
Технический редактор Л. В. Воронецкая
Корректоры Т. Б. Верникова и Ю. М. Зислин
ИБ HS 2310
Сдано в набор 04.09.80. Подписано в печать 29.01.81. М-30955.
Формат 60Х90*Лб. Бумага типографская № I. Гарнитура
литературная. Печать высокая. Усл. печ. л. 19,25. Уч.-изд.
л. 19,8. Изд. № 2053Л. Тираж 16 000 экз. Заказ '№ 1971.
Цена 1 р. 60 к.
Стройиздат, Ленинградское отделение 191011,
Ленинград, пл. Островского, G
Ленинградская типография № 4 ордена Трудового Красного
Знамени Ленинградского объединения «Техническая книга»
им. Евгении Соколовой Союзполиграфпрома при Государ-
ственном комитете СССР по делам издательств, полигра-
фии и книжной торговли. 191126, Ленинград, Социалисти-
ческая ул., 14.
30209—032
047(01)—81
111—81.
3203000000
© Стройиздат. Ленинградское отделение. 1981
ПРЕДИСЛОВИЕ
Настоящая монография является обобщением многолет-
него опыта работ старейшей в СССР комплексной лаборато-
рии гидроизоляции Всесоюзного научно-исследовательского
института гидротехники (ВНИИГ) имени Б. Е. Веденеева в об-
ласти гидроизоляции промышленных и гражданских сооруже-
ний, жилых и общественных зданий. Особое внимание уделено
гидроизоляции энергетических и гидротехнических сооружений.
В последние годы в гидроизоляционной технике произошли
коренные изменения вследствие создания принципиально новых
материалов и конструкций на основе широкого использования
пластических масс и полимеров, а также разработки новых
технологических приемов, предусматривающих комплексную
механизацию и индустриализацию гидроизоляционных, кровель-
ных и герметизационных работ. Большой интерес представляют
разработанные в последнее время приемы инженерного рас-
чета гидроизоляционных покрытий и других конструкций с уче-
том структурно-реологических особенностей асфальтовых, би-
тумных материалов и пластмасс.
Особый интерес и практическую значимость представляют
новые виды гидроизоляции:
асфальтовые и коллоидно-цементные штукатурные;
эпоксидные и полимербитумные окрасочные;
оклеечная из наплавляемых рулонных материалов;
пропиточная и монтируемые гидроизоляции.
Во всех случаях предусмотрено либо использование новых
полимерных материалов, либо совершенствование традицион-
ных битумных и асфальтовых материалов полимерными и по-
верхностно-активными добавками. При изложении способов
совершенствования материалов и конструкций автор уделяет
внимание их технико-экономической эффективности: стоимости,
трудоемкости и уменьшению материалоемкости, а также опре-
делению наиболее целесообразной области их применения.
Важнейшим элементом при создании гидроизоляции соору-
жений является устройство уплотнений деформационных швов
и сопряжений, которые совместно с гидроизоляционными по-
крытиями образуют единый водонепроницаемый фронт. В мо-
нографии этому посвящена специальная глава, где приведены
чертежи рекомендуемых наиболее надежных конструкций.
з
Автором в течение своей многолетней деятельности накоп-
лен обширный практический опыт по гидроизоляции различных
сооружений. В монографии этот опыт обобщен и систематизи-
рован, а рекомендации подкреплены примерами уже выполнен-
ных конструкций, проиллюстрированы наглядными примерами
надежно работающих покрытий и дана оценка их эксплуата-
ционных качеств. В данном отношении особенно интересен
критический разбор осуществленных гидроизоляционных кон-
струкций, а также анализ допущенных ошибок и неудачных
решений. При этом рассматриваются наиболее типичные про-
мышленные, гидротехнические, энергетические, транспортные и
очистные сооружения, а также вопросы противофильтрацион-
ного экранирования бетонных и грунтовых плотин, играющих
важную роль в деле охраны природы, опыт создания и экс-
плуатации которых еще недостаточно освещен в литературе.
В проекте ЦК КПСС к XXVI съезду партии указано на пре-
имущественное развитие промышленного, жилищного и энерге-
тического строительства в отдаленных районах Сибири, Край-
него Севера и Дальнего Востока. В связи с этим большое вни-
мание в монографии уделено гидроизоляции сооружений в суро-
вых климатических условиях как с точки зрения определения
рекомендуемой области применения различных материалов, так
и с точки зрения конструирования и инженерного расчета гид-
роизоляционных конструкций. Приведены также сведения
о производстве гидроизоляционных работ, правда весьма крат-
кие, поскольку этому важному разделу должна быть посвя-
щена отдельная монография.
Новая гидроизоляционная техника предусматривает исполь-
зование принципиально новых материалов и малоизвестных их
компонентов. Поэтому автор уделяет много внимания уточне-
нию классификации новых материалов и видов гидроизоляции,
самой терминологии. Весьма полезен приведенный в списке ли-
тературы перечень выполненных в СССР за последние 15 лет
диссертационных работ, ибо он поможет читателю найти тео-
ретитеское обоснование ряда рекомендаций и предложений,
а также ознакомиться с научными исследованиями по рассмат-
риваемым вопросам.
Монография будет полезной для инженерно-технических ра-
ботников и специалистов проектных, строительных и исследо-
вательских организаций, ибо в ней всесторонне обобщен оте-
чественный и зарубежный опыт в области гидроизоляции. Она
может быть интересна аспирантам, готовящим себя к деятель-
ности в этой специальной отрасли инженерной науки, приобре-
тающей все большее значение в строительной практике.
Директор ВНИИГ имени Б. Е. Веденеева — заслуженный деятель
науки и техники РСФСР.
М. Ф. Складнее
ВВЕДЕНИЕ
Гидроизоляция представляет собой комплекс мер для за-
щиты зданий, сооружений и других строительных конструкций
от вредного действия воды с целью обеспечения их водонепро-
ницаемости (антифильтрационная гидроизоляция) или долго-
вечности материала при физически или химически агрессивном
воздействии внешней среды (антикоррозионная гидроизо-
ляция).
Антифилът рационную гидроизоляцию устраивают для за-
щиты от проникновения воды в подземные и подводные соору-
жения (подвалы зданий, заглубленные помещения, тоннели,
шахты и опускные колодцы), через подпорные гидротехниче-
ские сооружения (плотины, шлюзы и пр.), а также для предот-
вращения утечек воды из каналов, акведуков, бассейнов и во-
дохранилищ (рис. 1).
Антикоррозионная гидроизоляция предназначена для за-
щиты материала сооружения от химически агрессивных вод
(минерализованные поверхностные и грунтовые, морские воды,
канализационные промышленные стоки), от агрессивного воз-
действия воды и атмосферы (наземные сооружения, гидросо-
оружения в зоне переменного уровня, кровельные покрытия и
т. п.), различных промышленных продуктов и электрокоррозии
блуждающими токами (опоры ЛЭП, подземные трубопроводы
и другие металлоконструкции), от воздействия агрессивных га-
зов в сочетании с атмосферными осадками.
По виду основного материала различают асфаль-
товую, минеральную, пластмассовую и металлическую;
по способу устройства: окрасочную, штукатурную,
оклеечную, литую, засыпную, пропиточную, инъекционную и
монтируемую (рис. 2);
по основному назначению: поверхностную и внут-
реннюю, работающую на прижим и отрыв, покрытия и уплот-
нения швов и сопряжений, а также комплексного назначения —
теплогидроизоляционную и комбинированную.
Зачастую осуществляется сочетание гидроизоляции с теп-
ло- и пароизоляцией, с защитой от коррозии, кавитации и аб-
разивной эрозии. Особую группу гидроизоляции составляют
противофилътрационные экраны, понуры и диафрагмы гидро-
технических сооружений как самостоятельные их конструктив-
ные элементы [5, 8, 9, 10, 11, 14, 46, 54].
5
Рис. 1. Схема использования пластмасс в строительстве
о — гидротехнические сооружения; б — очистные сооружения для охраны природы; в — промышленные
жилые здания; г — наземные сооружения; д — подземные сооружения; е — транспортные сооружения
Гидроизоляционные материалы отличаются от других строи-
тельных материалов повышенной водонепроницаемостью и во-
доустойчивостью при длительном действии воды, в том числе
минерализованной, и химически агрессивных водных раство-
ров, т. е. высокой надежностью и долговечностью в водной
среде.
Классификация гидроизоляционных материалов в зависи-
мости от природы их основы и технологических особенностей
Рис. 2. Типы поверхностных гидроизоляционных покрытий
а — окрасочная гидроизоляция; б — штукатурная; в — оклеечная; е — литая;
д — засыпная; е — пропиточная; ж — инъекционная; a — монтируемая
/ — изолируемая конструкция; 2 — грунтовка основания; 3 — гидроизоляцион-
ное покрытие; 4 — защитное ограждение
приведена в табл. 1. В данную классификацию включены и
герметизирующие материалы, используемые для уплотнения
деформационных швов и сопряжений, а также кровельные ма-
териалы, которые должны обладать водонепроницаемостью и
атмосфероустойчивостью, но допустима пониженная их водо-
устойчивость и долговечность. Наконец, вспомогательные мате-
риалы могут быть водопроницаемыми [47, 56, 60].
К гидроизоляционным материалам и конструкциям предъ-
является ряд дополнительных требований в зависимости от
вида сооружений, для защиты которых они предназначены
(табл. 2), и расчетной долговечности этих сооружений, сроков
капитальных ремонтов и режима эксплуатации гидроизоляции
(см. § 1.1).
7
Классификация гидроизоляционных
Асфальтовые Пластмас
смеси штучные изделия смеси
Органические вяжущие Битумы: нефтяные природные сланцевые Битуминозные вещества: каменноугольные дегти пеки петролатум Сплавы: улучшенные полимербитумиые Асфальтовые мастики Горячие мастики, биту- ми ноли, эмали Холодные эмульсионные: хамаст БНСХА БАЭМ Полимербитумиые; рези- иобиту миые БРМ битумно-каучуковые: битэп, БИПЭ асбилат, ЭГИК БЛК, БС-М, БНК-2 Асфальтовые растворы Литые асфальты Штукатурные асфальты Уплотняемые » Асфальтовые бетоны Литые и пластичные Уплотняемые (жесткие) Тепл огидр оизол яцион- иые: асфальтокерамзито- бетой асфальтошлакобетои асфальтополимербе- тои асфа л ьтоп астобетои Рулонные Асфальтовые маты, изол, ГМП Гидроизол, бризол Стеклорубероид Стеклобит Гидростекл оизол Металл оизол Фольгоизол Армобитэп Плитные Асфальтовые маты и плиты Асфальтобетонные тю- фяки и плиты Кровельные Рубероид, толь Пергамин, толь-кожа Экарбит, маструм Моиобитэп Теплоиэоляционные Битумошл а ковата Битумоперлит Б иту мовер ми ку л нт Пеиоасфальт Гидрофобные порошки, пески Битумокерамзит Полимерные мастики Фенол оформальдегидиые, арамзит Фурановые, фаизол Эпоксидные модифициро- ванные Поливинилхлоридные Наиритиые Компаунды, эмали Полимеррастворы и полимербетоны Фурановые, ФФМА Эпоксидные Полиэфирные Мастичные герметики Полисульфидиые — тио- кол овые Бутил каучуковые Т ермоэл астопл асты Наиритиые Кремиийоргаиические Полиизобутиленовые Компаунды (бутэпрол) Вспомогательные
Лаки, краски из разжиженных битумов и битумных эмульсий, битумио-ла-
тексных смесей
Поливинилхлоридные, поливииилбутиральиые и другие лаки, краски и эмали
Пористые цементные и асфальтовые растворы
Обычный кирпич, керамзитобетои, газобетон
8
Таблица 1
материалов и изделий
совые Минеральные
штучные изделия смеси штучные изделия
Пленки и листы Полиэтиленовые Полипропиленовые Поливинил хлоридиые: пластикат винипласт Бутил каучуковые Полиизобутил еиовые Резиновые, армоэластики Стекл оэл асти ки Профильные герметики Резиновые леиты Поливинилхлоридные Полиэтиленовые Пороизол, гериит Констр укционные изделия Пластмассовые трубы Пластмассовые листы, плитки и линолеум Стеклопластики Теплоиэоляционные Феиопластовые (ФРП) Пенополистирольные Пенополиуретановые Пористые резиновые Пеиоэпоксидиые Пеиополивииилхлорид- иые Пеиополиэфириые Цементные растворы Штукатурные Торкрет и активиро- ванный торкрет Коллоидные (КЦР) Коллоидные полимер- цемеитные (КПЦР) Полимерцемеитные Цемента о-л атексиые Грунтовые Глииы, глинобетон Гидратов Гидрофобные порошки Силикатные Кислотостойкие замаз- ки, растворы Силикатные краски Пропитанные Бетонные плиты, труба Асбестоцементные листы. и трубы Бетоиополимеры (плиты, трубы) Каменные блоки, кирпич Железобетонные сваи, трубы Керамические Фаянсовые, метлахские плитки Кислотоупорный кирпич, плитки и трубы Теплогидроизоляционные Пропитанные пеиобетои- иые Пеиокер амические Пеиостекл явные Гидрофобные пенобртои- иые
материалы и изделия
Аитисептированиые доски, брусья, опалубка
Просмоленные канаты, пакля, ткани, мешковина
Армирующие ткани и сетки, стеклохолсты
Оберточные материалы: крафт-бумага, битуминированная бумага, целлофано-
вая и другие пленки
9
Таблица 2
Требования к гидроизоляционным материалам
для капитальных сооружений
Требования Виды конструкций
гидро- техни- ческие назем- ные подзем- ные кровли
Водонепроницаемость — напор, м 300 10 40 1
Водоустойчивость — действие воды Посто- Пере- Посто- Пере-
янно менно янно менно
kB через 3 мес., не менее . . . 0,9 0,75 0,8 0,7
Лв по адгезии через 6 мес., не менее 0,9 0,8 0,9 0,8
Водопоглощеиие, % массы, не бо- лее 5,0 5,0 3,0 7,0
Набухание, % объема, не более 0,5 1,0 0,8 1,5
Теплоустойчивость, °C, не ниже 4-40 4-60 4-40 4-70
Температура хрупкости, °C, не выше —15 —40 —5 —50
Трещи иоустойчивость покрытия, мм: при максимальных трещинах 2,5 5,0 1,0 3.0
монолитных конструкций 0,1 0,3 0,1 0,5
сборных железобетонных кон- струкций 2,0 2,0 0,5 4,0
растяжимость, % 50 100 50 150
Предел прочности, МПа, ие менее: при растяжении, разрыве 1,0 0,8 0,5 0,3
при сжатии, вдавливании 5,0 1,0 1,0 0,5
Химическая стойкость, мг/л: кислотостой кость, pH, ие ни- же 5,5 2,0 5,0 6,0
щелочесгойкость, pH, ие более 10,0 12,0 12,0 8,0
сульфатостойкость, мг/л, не более 300 5000 50 000 100,0
магнезиальная, мг/л, не более 2000 5000 2 000 1000
Атмосфероустойчивость через 500 циклов, Ла 0,75—0,5 0,9—0,8 0,7—0,6 0,95—0,9
Минимальная долговечность, лет 50—100 10—40 40—100 10—25
На современном этапе развития гидроизоляционной тех-
ники резко возрастает применение новых полимерных материа-
лов и пластмасс на их основе (30]. Однако нужно считаться
с дефицитом пластмасс, расходуя их очень экономно, тща-
тельно оценивая их технико-экономическую эффективность и
определяя оптимальную область применения. Надо более ши-
роко использовать полимербитумные композиции, вводя до-
бавки полимеров в менее дефицитные нефтяные битумы и ка-
менноугольные смолы в зависимости от условий эксплуатации
гидроизоляции, прежде всего климатических (рис. 3). Поэтому
вопросам пластификации материалов, повышения их морозо-
стойкости и технико-экономической оценке в книге уделено
особое внимание.
10
Рис. 3, Схема климатических зон гидротехнического и промышленного строительства в Советском Союзе
/ — зона Крайнего Севера; II ~ эона Сибири и Дальнего Востока; III— зона европейской части СССР: IV — зоны высокогорных
районов; V— зоны переброски стока северных рек; V/ —зоны оросительных систем; .... границы климатических эон
Наиболее эффективным способом применения новых поли-
меров на современном этапе является, по нашему мнению, со-
четание их с нефтяными битумами, широко используемыми
в строительстве [1, 3, 48, 54, 68, 73]. Это доступный и дешевый
(40—45 руб/т) материал; его производство постоянно расши-
ряется в связи с развитием добычи нефти и нефтепереработки,
отходом которой являются битумы.
В СССР нефтяные битумы выпускаются 56 марок, причем
65% из них составляют дорожные битумы, 25%—строитель-
ные и 10%—кровельные. Следует подчеркнуть, что стоимость
обработки на заводе дорожного битума в три раза меньше, чем
строительного, экономическая эффективность от применения
улучшенных дорожных битумов составляет 28 руб/т, а строи-
тельных 9,3 руб/т [30, 63].
Учитывая, что строительство развивается все в более широ-
ких масштабах в районах с суровыми климатическими усло-
виями (рис. 3), можно наметить следующие виды новых наи-
более перспективных гидроизоляционных материалов:
а) гидротехнические асфальтополимербетоны на основе по-
лимербитумных вяжущих — для противофильтрационного экра-
нирования;
б) окрасочные и рулонные материалы на полимербитумной
основе и эмульсионные мастики — в качестве гидроизоляцион-
ных, кровельных и герметизирующих;
в) полиэтиленовые, поливинилхлоридные и бутилкаучуко-
вые пленки, листы и профильные ленты — для противофильтра-
ционных экранов;
г) эпоксидные, полиэфирные и полиуретановые композиции
с сопутствующими компонентами — для гидроизоляционных
покрытий и герметиков;
д) асфальтокерамзитобетоны, пеноэпоксиды, фенопласты,
пенополиуретаны и пеносиликоны — для теплогидроизоляции и
герметизации сооружений;
е) коллоидные цементные и полимерцементные растворы —
для высокопрочной гидроизоляции, антикавитационных и анти-
абразивных покрытий.
ГЛАВА ПЕРВАЯ
ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ГИДРОИЗОЛЯЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ
§ 1.1. Окрасочная гидроизоляция из мастик и красок
Окрасочная гидроизоляция представляет собой многослой-
ное водонепроницаемое покрытие, выполняемое окрасочным
способом и имеющее общую толщину в несколько миллимет-
ров. Окраска является наиболее распространенным и дешевым
способом гидроизоляции и антикоррозионной защиты поверх-
ностей бетонных и металлических сооружений [2, 9, 40, 42], од-
нако область ее применения ограничивается недостаточной
долговечностью окрасочных покрытий. Поэтому проанализи-
руем данную особенность окрасочной гидроизоляции и опреде-
лим область ее возможного применения.
В табл. 1.1 приведены нормы на сроки службы различных
зданий и сооружений и их капитальных ремонтов, из которых
видно, что долговременные сооружения и здания рассчитыва-
ются на долговечность 50—100 лет, но для облегченных соору-
жений эти сроки короче, а для более легкодоступных частей
межремонтные периоды сокращаются до 10 лет. Например,
фундаменты зданий должны ремонтироваться через 60 лет,
в особо сложных условиях химической или физической агрес-
сии— через 25 лет, но допускается производить капитальный
ремонт гидроизоляции через 10 лет, гидроизоляции мостов —
через 8 лет, а кровельных покрытий— даже через 6 лет. Это
объясняется недостаточной долговечностью гидроизоляцион-
ных и кровельных покрытий, что ведет к непроизводительным
затратам труда и средств; так, плановая стоимость капиталь-
ных ремонтов на заводах коксового производства достигает
76% основных фондов, а на химических заводах —32%, при-
чем стоимость кровельных работ составляет до 15% от общих
ремонтных затрат [30].
Для повышения надежности и долговечности окрасочной
гидроизоляции надо отказаться от применения чисто битумных
покрытий, прежде всего из-за их недостаточной водо- и трещи-
ноустойчивости. Например, трехслойное покрытие разжижен-
ным битумом уже через год пребывания в грунте имеет элек-
трическое сопротивление всего 20—30 Ом, а опоры ЛЭП
без покрытия—10 Ом, с одним его слоем—15 Ом, с двумя
13
Таблица 1.1
Сроки службы и капитальных ремонтов сооружений
и зданий [30]
Сооружения Процент отчислений иа Срок службы Сроки капи- тального ре- монта, лет
аморти- зацию капи- тальный ремонт норма в слож- ных ус- ловиях
Капитальные здания
Одноэтажные 4,7 2,2 40 25 16
Двухэтажные 2,6 1,4 83 30 25
Многоэтажные 2,4 1,4 100 60 25
Промышленных предприятий . . . 3,1 1,4 59 30 25
Гидростанций (ГЭС, ГАЭС, ПЭС) . . 1,09 0,09 100 20 15
Гидротехниче ские соору жения
Бетонные массивные плотины . . . 1,6 0,6 100 20 15
Тонкостенные конструкции .... 1,14 0,14 100 20 15
Берегозащитные крепления .... 4,55 1,2 30 15 12
Судоходные шлюзы, причалы . . . 1,05 0,4 154 15 12
Морские причалы:
бетонные 3,2 1,5 59 20 15
железобетонные 3,5 1,5 50 15 12
металлические 3,1 0,8 43 10 3
Промьиилем- ше соорум :ения
Резервуары:
железобетонные 3,3 1,3 50 15 12
металлические 4,7 1,9 36 10 8
для химических продуктов . . 4,9 1,3 28 8 6
Отстойники 3,6—9,1 1,6—7,3 50 6 5
Пруды-охладители 4,1 1,6 40 12 6
Градирни:
железобетонные 3,5 0,2 30 4 3
металлические 11,3 1,3 10 4 3
Трубопроводы:
железобетонные 2,4 0,4 50 30 20
металлические 4,5 0,5 25 15 10
Мосты:
железобетонные 1,3 0,3 100 40 35
металлические 2,4 1,4 100 10 8
Аэродромы:
с бетонным покрытием .... 3,0 1,0 50 8 2
с асфальтобетонным покрытием 4,9 1,7 31 10 4
слоями—13—20 Ом при первоначальном сопротивлении до
185 Ом [35]. В США 75% трубопроводов изолировано каменно-
угольными и битумными эмалями горячего нанесения, причем
каменноугольные покрытия даже через 40 лет эксплуатации во
влажном грунте имеют водопоглощеиие 0,3% и УОЭС=1,1Х
Х1011 Ом-см, тогда как у битумных покрытий уже через пять
лет водопоглощеиие 12,4% и УОЭС=Ю10 Ом-см. Точно так же
14
Рис. LI. Водоустойчивость битумов и полимербитумных
сплавов по опытам Н. С. Покровского и А. М. Кисиной
1— карбоксилатный латекс СКД-1; 2— этиленпропиленовый кау-
чук СКЭП-30; 3 — бутилкаучук БК; 4 — полиизобутилеи П-200; 5 —
нефтяной битум БН 70/30 (бакинский); £ — то же, люберецкий; 7 —
природный битум БН 70/30; 8 — резинобитумиая мастика БРМ-75;
9 — асфальтовая мастика 35-65 на известняковом порошке; 10 — ас-
фальтовый раствор с 11% битума БН 70/30; 11— сплавы битума
БН 70/30 с 15% СКЭП-30 или бутилкаучука; 12— то же, с 2% ла-
текса СКД-1; /3 —то же, с 10% полиэтилена ПЭНП; 14 — то же,
с 3% бутилкаучука; 15 — сплав битума БНД 40/60 и 12 % КОРС;
16 — сплав битума БН 70[30 и 3% каучука СКЭП-30
срок службы горячих и холодных битумных окрасок металли-
ческих эстакад на Нефтяных Камнях у г. Баку не превышает
трех лет, причем скорость коррозии стали под такими покры-
тиями составляет 0,5 мг/см2 в год, т. е. практически такая же,
как и у незащищенной стали [66].
Водоустойчивость является важнейшим свойством гидро-
изоляционного покрытия, определяющим его долговечность. Ис-
пытания показывают, что при насыщении гидроизоляционного
материала водой (водопоглощение свыше 5%) он теряет до
15% первоначальной прочности (коэффициент водоустойчиво-
сти 0,85) и становится электропроводным (УОЭС менее
107 Ом-см), а далее наступает его каскадное разрушение [40].
В чистых битумах диффузионное водопоглощение идет весьма
интенсивно, и уже через три года строительные битумы разру-
шаются (рис. 1.1). Для повышения водоустойчивости необхо-
димо либо наполнить битум минеральным наполнителем, т. е.
приготовить асфальтовую мастику, либо совместить его с по-
лимерными добавками (кривые 2 и 4 на рис. 1.1).
Таким образом, для обеспечения водоустойчивости битум-
ного покрытия надо исходный битум либо перевести в пленоч-
ное состояние, при котором он упрочнен поверхностными ад-
сорбционно-сольватными силами, как в асфальтовых смесях,
либо дополнительно «сшить» его конденсационными цепями
каучука, как в полимербитумных композициях. Интересно от-
метить, что исходный каучук не обладает высокой водоустой-
чивостью (кривые 1 на рис. 1.1), а битум и каучук взаимно
упрочняют друг друга в составе композиции, благодаря чему
она становится надежной окрасочной гидроизоляцией соору-
жений.
Вторым определяющим свойством тонкого окрасочного по-
крытия является его трещиноустойчивость при резких колеба-
ниях температуры или при образовании трещин в конструкции.
Температурные напряжения, возникающие в покрытии, опре-
деляются разностью значений коэффициента линейного темпе-
ратурного расширения (КЛРТ) покрытия и его основания,
а также структурно-механическими свойствами гидроизоляци-
онного материала, закономерность деформирования которого
как упруговязкопластичного тела имеет общий вид [57]:
е/=^-+-------21-----+ te-t/6 (М)
Еу £э(1-е-«/6) Т)„
где е< — относительная деформация от напряжения а<, МПа;
Еу — модуль упругости материала, МПа; £э — модуль эластич-
ности, МПа; 0 — время релаксации напряжений (с) и их про-
должительность t (с); по — предел текучести или предел дли-
тельной прочности, МПа; р — мера аномальности вязкости для
аномально-вязких веществ; т]0—наибольшая структурная вяз-
кость неразрушенной структуры, Па • с.
16
Все перечисленные структурно-реологические характери-
стики материала могут быть определены экспериментальным
путем при постоянных напряжении и температуре (о=const;
кость, жидкообраэиое тело; 3 — пластичное, биигамово тело; 4 — аномаль-
но-пластичное, твердообразное тело (по классификации акад. П. А. Ре-
биндера)
t°=const) из кривых ползучести (рис. 1.2) по вспомогательным
зависимостям
^у=—; £э-—; Ш=—Ъ = 6 = Т‘- <L2)
бу 6g u£j/dt dtydt Е3
17
а мера аномальности p— по нескольким значениям скорости
течения (градиента относительной деформации) и соответст-
вующим им напряжениям как отношение разностей лога-
рифмов:
lg (deT/dt) — lg(de"/df) _ 1g (dt£ fdt) — 1g (deT/dt) __
lg в" — lg o' lg < — lg o'" C°nS *
Для идеально вязких (ньютоновских) жидкостей р=1, а для
аномально-вязких битумов р> 1; для жестких асфальтов р^>1.
Предел текучести а0 определяется экстраполяцией по полным
реологическим кривым как отрезок на оси абсцисс, когда
db?ldt=b (рис. 1.2, б).
При известных структурно-реологических характеристиках
и КЛРТ гидроизоляционного материала можно рассчитать
температурные напряжения в покрытии при изменении темпе-
ратуры ОТ £°макс ДО ^°мия вследствие разности КЛРТ покрытия
ап и основания ао:
для упруго-хрупкого состояния
П/ = (ап %) (^макс ^мии) (1 ’4)
для упруговысокоэластического (вязкоупругого) состояния
ПрИ /°мин^> ^°хр
(% %) (^макс ^мии) 0 е ' ) zj
Еу + £, (l-e“w)
Из сравнения (1.4) и (1.5) видно, что температурные на-
пряжения в покрытии из-за релаксации напряжений и мень-
шего значения модуля эластичности резко снижаются, если
время t изменения температуры больше времени релаксации
0, т. е. £>>0.
Обычные битумные окраски битумами БН 70/30 и БН 90/10,
а также битумными эмалями (слабонаполненные битумы с со-
держанием наполнителя до 25%) нетрещиноустойчивы — при
низкой температуре покрытие растрескивается на отдельности
через 5—7 см, поскольку у битумов не ниже —10° С. С дру-
гой стороны, битумные покрытия на вертикальных поверхно-
стях оплывают под действием собственной массы, ибо они на-
греваются прямыми солнечными лучами до 60—70° С; поэтому
для окрасочного материала нормируется температура размяг-
чения £°киш и разность между нею и температурой хрупкости —
интервал пластичности ИП=/°КиШ—(интервал
температур, когда материал находится в вязкопластичном со-
стоянии, обеспечивающем релаксацию напряжений).
У обычных строительных битумов интервал пластичности не
превышает 90° С, причем увеличение его нефтехимическими ме-
тодами весьма затруднительно, однако полимерные добавки
18
Рис. 1.3. Влияние полимерных добавок на интервал пластичности и ко-
эффициент удельной стоимости полимербитумных сплавов (опыты
А. М. Кисиной)
/ — кривые температуры размягчения по К и Ш; 2 - кривые температуры хруп-
кости по Фраасу; 3 — кривые коэффициента удельной стоимости (шкала справа)
Коэффициент удельной стоимости добавки, коп/°С
позволяют получать полимербитумиые композиции с интерва-
лом пластичности 200° С и более.
На рис. 1.3 приведены данные о температурах размягчения
и хрупкости в зависимости от количества полимерной добавки,
причем показано повышение стоимости композиции при ее вве-
дении.
Добавки можно характеризовать коэффициентом
удельной стоимости kQ— отношением стоимости ком-
позиции Ст к ее интервалу пластичности ИП:
k3 = Ст/ИП = СТ/^иШ - t°xp. (1.6)
Исследования ВНИИГа показали, что для полимербитум-
ных окрасочных композиций можно использовать нефтяные
битумы, марки и свойства которых приведены в табл. 1.2; пе-
речень наиболее эффективных добавок дан в табл. 1.3 [46, 54,
63, 65, 109, 112].
Таблица 1.2
Марки и свойства битумов для гидроизоляции
Вид битума и ГОСТ Марка Температу- ра размяг- чения ^КиШ’ °С Глубина проника- ния иглы, °П Растяжи- мость, см Темпера- тура, °C: вспыш- ки/хруп- кости
Дорожные, вязкие БНД 90/130 >43 91—130 60 220/—17
(ГОСТ 22245—76) БНД 60/90 47 61—90 50 220/—15
БНД 40/60 51 40—60 100 220/—10
Строительные БН 50/50 50 41—60 40 230
(ГОСТ 6617—76) БН 70/30 70 21—40 3 230
БН 90/10 90 5—20 1 240
Кровельные БНК 45/180 40—50 140—220 240/—25
(ГОСТ 9548—74) БНК 90/40 85—95 35—45 — 240/—20
БНК 90/30 85—95 25—35 — 240/—10
Изоляционные БНИ-IV Т5 25—40 3 230/—7
БНП-ГУз 65 30—50 4 230/—10
БНИ-V 90 >20 2 230/+7
На основании исходных данных (табл. 1.2 и 1.3) разрабо-
таны окрасочные полимербитумиые композиции, наносимые
в горячем состоянии при 150° С. Их свойства приведены на
рис. 1.1 и 1.3, а также в табл. 1.4, где для сравнения указаны
свойства асфальтовой мастики АМ-70 (БН 70/30 + 70% це-
мента), резинобитумной мастики БРМ и исходного битума
БН 70/30.
20
Таблица 1.3
Рекомендуемые добавки для горячих полимербитумных сплавов
Материал ГОСТ или ТУ Свойства покрытия Стоимость, ! коп/кг
растяжи- мость, % предел проч- I ности, МПа водопогло- щение, % температура хрупкости,
Полиизобутиленовый клей № 4508; с = 14,6% .... ТУ 1105—50 300—500 3—7 13 —50 65
Дивииилстирольный ла- текс СКС-30, ШХП, СКС-65ГП ГОСТ 11808—76 400 4 30 —52 80
Карбоксилатный латекс СКД-1; с= 29ч-37% ГОСТ 10564—75 ГОСТ 11604—73 700 4 32 —ПО 80
Бутилкаучук А жидкий ВТУ 38-00-3169—74 700 17 6 —65 250
Этилеипропиленовый скэп ВТУ 38-3-332—68 400 18 8 —65 50
Этиленпропилендиеновый СКЭПт-30 ВТУ 38-3-292—67 350 18 3 —60 50
Дивииилстирольный тер- моэластопласт ДСТ-30 ВТУ 38-3-313—72 600 6 5 —70 90
Низкомолекулярный по- лиэтилен ТУ 21-00-60—75 200 13 3 —70 70
Полиэтилен низкой плот- ности (ПЭНП) . . . ГОСТ 16337—77 1000 28 0,6 —75 70
Этиленпропиленовый со- полимер СЭП-ЗН, ЮН ТУ ОХ 605-041—74 400 20 3 —60 118
Для европейской части СССР можно принять минимальную
среднесуточную температуру —20° С; тогда на основании зна-
чений структурно-реологических характеристик различных по-
лимербитумных композиций при этой температуре, приведен-
ных в табл. 1.5, можно рассчитать температурные напряжения
в покрытиях для упругохрупкого и вязкоупругого состояний по
(1.4) и (1.5), значения которых указаны в табл. 1.6. Как видим,
в покрытиях из битума БН 70/30 и асфальтовых мастик возни-
кающие напряжения столь значительны, что неизбежно их рас-
трескивание, причем влияние релаксации напряжений ничтожно
мало и не обеспечивает трещиноустойчивость покрытий — дли-
тельность релаксации слишком велика для этого.
В том случае, когда требуемые температурные деформации
превышают возможную вязкоупругую деформативность мате-
риала, возникающие напряжения превосходят предел текучести
и начинается вязкоупругое течение, определяемое третьим
21
Таблица 1.4
Физико-механические свойства полимербитумных
окрасочных композиций
Материал
Исходный битум БН 70/30 ....
БН 70/30 4- 10% СКЭПт-30 ....
БН 70/30 + Ю% БК-289 ...........
БН 70/30 + 10% ДСТ-30...........
БН 70/30 + 10% сополимера СЭП-573
БНД 40/60 4- 5% СКД-1 ........
БНД 40/60 4- 5% СКС-30ШХП . .
БН 70/30 4- 4% клея № 4508 . . .
БН 70/30 + 12% КОРС (стирол) . .
Асфальтовая мастяка АМ-70 ....
Резннобитумная мастяка БРМ-65 . .
Температура,
74
128
116
105
106
82
85
71
68
109
95
—7
—36
—32
—38
—40
164
148
143
146
102
210
88
100
102
107
6,0 0,25
5,3 0,35
5,6 0,35
5,8 0,22
5,5 0,26
5,2
5,1
4,8
6,7
0,22
0,25
0,13
0,22
160
137
143
160
ПО
160
214
210
250
3,1 0,45 40
3,6 0,59 73
членом уравнения (1.1); при этом напряжения будут зависеть
от скорости изменения температуры и размеров покрытия:
°'= + т ™]’ <1Л)
где L — длина расчетного участка покрытия (принято 6 м);
б — толщина покрытия (принято 2 мм); vt— скорость измене-
ния температуры (принято 1^=2°С/ч),
При этих исходных данных рассчитаны температурные на-
пряжения при эластично-пластичном течении материала по-
крытия, однако в расчет следует принимать суммарные напря-
жения, поскольку они при вязкоупругом и эластично-пла-
с'/ичном деформировании складываются. Результаты расчетов
приведены в табл. 1.6.
Анализ структурно-реологических свойств полимербитумных
окрасочных композиций позволяет не только правильно опре-
делить трещиноустойчивость покрытий, но и классифицировать
полимерные добавки по характеру их действия на структуру
битумного покрытия, подразделив их на следующие группы:
структурирующие добавки — типа каучуков: бу-
тилкаучук БК-289, этиленпропиленовый СКЭП-30 и термоэла-
стопласты: дивинилстирольный ДСТ-30 и этиленпропиленовый
сополимер СЭП-573, которые «сшивают» всю коагуляционную
22
Таблица 1.5
Структурно-реологические свойства полимербитумных сплавов
при —20° С
Материал Модули. МПа Вязкости, Па-с Со, МПа е, с ₽
х® о-о с© « Ч) Яэ
Исходный битум БН 70/30 27,5 I960 1,9-UP 4,0* 1011 0,29 2,0-103 1,86
БН 70/30+ 10% скэпт-зо 11,3 431 9,8*1020 2,8-10й 0,38 6,6* 102 2,94
БН 70/30 + 10% БК-289 12,23 820 6,2*1021 2,2-1012 0,22 5,8-102 2,90
БН 70/30 + 10% ДСТ-30 329 31,2 1,4* 1049 7,2*109 0,82 2,3-102 9,00
БН 70/30 + 10% СЭП-573 308 645 6,8-IO1» 3,1-10й 0,46 4,7-102 2,44
БНД 40/60+ 5% СКД-1 104 37 3,2- IO1* 3,7*1012 0,07 4,2-104 1,43
БНД 40/60 + 5% скс—ЗОШХП . . . 268 114 6,4* 101® 5,5* 1011 0,07 4,8*10’ 1,62
БН 70/30 + 4% клея № 4508 5,1 1,2 6,2-1019 8,0-1012 0,04 6,9-10в 2,32
БН 70/30 + 12% КОРС 106 12,8 1,2-1015 5,8* 10й 0,04 1,7-104 2,80
Асфальтовая мастика АМ-70 3,65 2,74 1,3*1020 1.9-1012 0,05 6,9*10б 2,09
Резинобитумная мастика БРМ-65 4,2 1,6 2,6* 1021 6,0-1012 0,08 4,0*10® 2,10
структуру битума и обеспечивают эластичность материала во
всем температурном диапазоне его пластичности;
пластифицирующие добавки — типа латексов:
карбоксилатный СКД-1 и дивинилстирольный СКС-30, поли-
изобутиленовый клей № 4508, кубовые остатки ректификации
стирола (КОРС), которые только разжижают или структури-
руют дисперсионную среду битумного коллоида, существенно
не изменяя его температуру хрупкости (за исключением КОРС);
наполняющие добавки — типа резиновой крошки и
минеральных наполнителей, эффективность действия которых
сказывается только в результате перевода битума в пленочное
адсорбционно-связанное состояние,— они лишь повышают во-
доустойчивость и теплоустойчивость покрытий, не оказывая
значительного влияния на их трещиноустойчивость при низких
температурах.
Прежде чем перейти к анализу иных свойств полимерби-
тумных окрасочных покрытий и других полимерных компози-
ций, следует подчеркнуть, что эти свойства, имеющие меньшее
23
Таблица 1.6
Температурные напряжения (МПа) в окрасочных покрытиях
при резких колебаниях температуры зимой
(t°ср “ —20 о
Материал В упруго- хрупком состоянии В вязко- упругом состоянии В эластично- пластичном состоянии Суммарные напряжения
Ненаполненный битум БН 70/30 . . . 0,49 0,50 6,44 6,94
БН 70/30 + 10% СКЭП-30 0,18 0,17 0,31 0,48
БН 70/30 + 10% БК-289 0,20 0,20 0,08 0,28
БН 70/30 + 10% ДСТ-30 5,62 0,49 1,2-10-в 0,49
БН 70/30 + 10% СЭП-573 4,98 3,39 0,04 3,43
БНД 40/60 + 5% СКД-1 1,59 0,56 1040 1042
БНД 40/60 + 5% СКС-ЗО 4,01 1,13 42Q0 4265
БНД 40/60 4- 4% клея № 4508 . . . 0,07 0,02 351 351
БНД 40/60 + 12% КОРС 1,97 0,23 0,83 1,06
Асфальтовая мастика АМ-70 0,03 0,02 1760 1760
Резинобитумная мастика БРМ-65 . . . 0,04 0,02 8100 8100
значение, для большинства применяемых красок и мастик до-
статочно высоки. Это подтверждается анализом требований
к антикоррозионным покрытиям газопроводов по данным 311
газовых компаний США, результаты которого можно принять
в качестве критериев при выборе состава материалов
(табл. 1.7).
Таблица 1.7
Оценка эксплуатационных свойств антикоррозионных покрытий
для подземных металлических трубопроводов
Свойства Оценки газовых компаний, %
*2 S х о 2 о X % «я CQ л X £ ° °? SS малозна- чительно
Электрохимическая стойкость 74,3 21,9 2,9 0,9
Водоустойчивость, непроницаемость •61,9 28,6 4,8 4,7
Динамическая прочность на удар *51,4 38,1 6,7 3,8
Стойкость против истирания 41,0 49,5 3,8 5,7
Эластичность, гибкость 37,1 50,5 9,5 2,9
Химическая стойкость 32,4 38,1 24,8 4,7
Атмосфероустойчивость 26,7 •51,4 17,1 4,8
Толщина — экономичность материала 25,7 45,7 22,9 5,7
24
Основной недостаток рассмотренных полимербитумных ком-
позиций заключается в том, что их надо наносить в горячем
состоянии, в связи с чем особый интерес представляют попытки
создания холодных полимербитумных композиций для окрасоч-
ной гидроизоляции сооружений.
К сожалению, для покрытия долговременных сооружений
пригодны только две холодные полимербитумные краски: би-
тумно-наиритная композиция (БНК) и битумно-полиэтилено-
вая (БИПЭ), отличающиеся высокой водоустойчивостью и гид-
роизоляционной надежностью. Выше мы указывали, что ис-
пользование разжиженных битумов приводит к снижению
водоустойчивости гидроизоляционных покрытий, однако при
введении вулканизующих добавок в жидкие каучуки, особенно
стабилизирующей добавки — эпоксидного реактопласта, дости-
гается достаточная водоустойчивость, что позволяет рекомен-
----- — --------------- -------------------—л краску
довать для гидроизоляции долговременных сооружении
БНК следующего состава в частях массы [54, 112]:
Строительный битум БН 70/30 .....................
Наир нт марки А (жидкий каучук) .................
Вулканизующие агенты (сера, окись цинка) ........
Мягчитель (стеарин или церезин) .................
Стабилизатор-антистаритель (неозон Д, тиурам)....
Растворитель (толуол или сольвент)...............
Стабилизирующая добавка — эпоксидная смола ЭД-20 . .
Отвердитель (ПЭПА) ..............................
Серьезным недостатком краски БНК является ее многоком-
понентность, однако при заводском изготовлении состав ее
можно свести к двум составляющим, прилагая к бидонам с ос-
новной краской небольшие баллоны с отвердителем и вулка-
низующими агентами. Композиция БНК позволяет получать
Таблица 1.8
Долговечность битумно-наирнтной композиции БНК
при агрессивных воздействиях (по М. К- Фроловой)
. . 200
. . 100
. . 2,5
. . 2,5
. . 0,35
. . 200
. . 2,5
. . 0,25
Внд испытания Предел прочности при растя- жении Растяжи- мость Изменение массы, %
МПа kc % *с
Хранение на воздухе — 150 суток 0,22 1,00 1000 .1,00 0,2
Водоустойчивость в воде — 150 суток . . . 0,226 1,03 1080 1,08 2,8
Морозоустойчивость — 150 циклов 0,49 2,22 1280 1,28 0,1
Атмосфероустойчивость — 1000 ч Коррозионная стойкость — 150 суток в: 5%-ной соляной кислоте 0,02 0,10 350 0,35 1,2
0,246 1,12 1100 1,10 0,4
5%-ной серной кислоте 0,228 1,04 1100 1,10 0,8
5%-ном едком натре 0,226 1,03 1100 1,10 0,7
5%-ном хлористом натрии 0,234 1,06 1140 1,14 0,2
5%-ном сернокислом натрии 0,228 1,04 1100 1,10 0,1
25
Таблица 1.9
Структурно-механические свойства битумно-наиритной
композиции БНК
Температура, Модули, МПа Вязкости, Па-с Время релаксации, с
упругости эластичности эластическая пластическая
—20 1,4-10® 4,9-10» 1,8-1016 1,4.10й 3,7-10®
— 10 8,1-106 4,6-10’ 8,5-1012 9,8- 10» 1,2-10®
0 5,2-10« 6,1-106 6,0- 10й 1,7-10» 9,0-104
-1-20 2,2-106 1,1-106 4,4-109 2,3-109 3,6-103
+40 2,2-10й 4,5-10® 5,8-108 5,6-10я 1,3-10»
+50 5,1-104 3,5-Ю4 3,3-108 2,5-108 9,1-10»
покрытия с высокими гидроизоляционными и структурно-меха-
ническими свойствами (табл. 1.8 и 1.9), с расчетной долговеч-
ностью 80—100 лет при постоянном пребывании в воде и
свыше 25 лет — на открытых поверхностях [112].
Весьма эффективна битумно-полиэтиленовая композиция
(БИПЭ), получаемая путем смешения равных количеств строи-
тельного битума БН 70/30, низкомолекулярного («воскового»)
полиэтилена и каменноугольного сольвента. Покрытия из
БИПЭ обладают достаточно высокими гидроизоляционными
свойствами, широким интервалом пластичности, дешевы и не-
дефицитны [97]. Однако все битумно-полимерные покрытия
имеют невысокую механическую прочность и адгезию к бетон-
ному основанию, поэтому в подземных конструкциях их защи-
щают цементной штукатуркой или набрызгиваемой цементно-
латексной суспензией от механического воздействия грунта [112].
Необходимость создания окрасочных гидроизоляционных
покрытий, обладающих достаточно высокой прочностью при
статических и динамических нагрузках, привела к разработке
эпоксидных мастик и красок. Наиболее водоустойчивыми яв-
ляются композиции на основе диановых эпоксидных смол
ЭД-20 и ЭД-16, однако для придания им трещиноустойчивости
получающиеся полиэпоксиды нужно обязательно пластифици-
ровать, вводя в них особые пластификаторы, обеспечивающие
пластичность окрасочного покрытия и релаксацию температур-
ных напряжений, которые достаточно велики, поскольку раз-
ность значений КЛРТ эпоксидного покрытия и бетонного или
металлического основания достигает 20-10-5 1/°С [46, 54,
86, 108].
По характеру действия различают внешние и внутренние
пластификаторы.
Внешние пластификаторы не образуют сополимеров с эпок-
сидами, вследствие чего пластифицирующее действие их
только временно; к ним относятся дибутил- и диоктилфталаты,
26
различные полиэфиры и фурановые композиции, битумы и тио-
колы; такие композиции нельзя применять на открытых по-
верхностях, подвергающихся воздействию переменных темпе-
ратур или вибрации [85].
Модификаторами, или внутренними пластификаторами, для
эпоксидных композиций являются каменноугольные смолы и
сланцевые фенолы, а также карбоксилатные каучуки, образую-
щие сополимерные соединения с эпоксидными смолами, обла-
дающие постоянным пластифицирующим эффектом, не исче-
зающим при полном отверждении эпоксидов (86, 107].
Вид пластификатора-модификатора влияет весьма значи-
тельно и на иные свойства покрытий: например, каучуковые
добавки повышают не только деформативную способность, но
и динамическую прочность и кавитационную стойкость, изно-
соустойчивость покрытий, а добавки фурановых смол повы-
шают теплостойкость и теплоустойчивость при длительном на-
греве.
Каменноугольные смолы и сланцевые фенолы дешевы.
Во всех эпоксидных композициях, помимо основного вяжу-
щего и модификатора, применяются отвердители: полиэтилен-
полиамин (ПЭПА), а при сложных температурно-влажностных
условиях — аминофенольный отвердитель АФ-2, органические
. растворители: толуол,, сольвент, ацетон и т. п., а также напол-
нители и пигменты — чаще всего железный сурик и алюминие-
вая пудра.
Составы и свойства эпоксидных красок и покрытий, разра-
ботанных во ВНИИГе, приведены в табл. 1.10 и 1.11, причем
в последней показано изменение их свойств при длительном
пребывании на воздухе или в воде.
Как видим, с увеличением содержания каучука в компози-
ции эластичность покрытий повышается, однако их водоустой-
чивость несколько снижается, причем вода оказывает на по-
крытие своеобразное пластифицирующее воздействие, что по-
зволяет применять более жесткие эпоксидные композиции для
защиты сооружений в подводной зоне при постоянном действии
воды. Например, для защиты напорных граней уникальных бе-
тонных плотин Чиркейской ГЭС высотой 220 м и Ингури ГЭС
высотой 315 м были применены эпоксидно-каменноугольные и
эпоксидно-дибутилфталатные краски и получены достаточно
трещиноустойчивые покрытия, так как вначале действовали
пластификаторы, а затем уже сказывалось пластифицирующее
влияние воды; какие-либо протечки не наблюдались.
Исследования показали, что эпоксидные покрытия отлича-
ются хорошими гидроизоляционными и прочностными свойст-
вами, благодаря чему их можно применять без защитного ог-
раждения даже при интенсивных механических воздействиях;
кроме того, они обладают значительной химической стойко-
стью при агрессии минерализованных грунтовых вод и про-
27
Таблица 1.10
NO
oo
Составы и свойства эпоксидных композиций, разработанных во ВНИИ Ге
Составы и свойства ЭФАЖС ЭСФКС ЭП-23 ЭКС ЭКК-25 ЭКК-100
Состав, ч. м.: смола ЭД-20 100 100 100 100 100 100
пластификатор-модификатор . . 20 40 30 100 25 100
Вид пластификатора Мономер Сланцевые Кузбасслак Каменно- Каучук-10А скн
Растворитель (толуол, сольвент, № 646) ФА 30 фенолы 60 10 угольная смола 60 90 180
Отвердитель (ПЭПА) 10 20 10 15 10 10
Наполнитель (железный сурик) . . 50 100 60 100 20 25
Предел прочности при разрыве, МПа 4—5 5-6 5-6 4-12 5-6 3-4
Растяжимость при разрыве, % . . 3-4 4-5 4-5 3-6 6-10 8-10
Адгезия к бетону через 6 мес., МПа 3,0 2,0 1,5-3 2-3 1,5 2.5
Коэффициент водоустойчивости по адгезии 1,0 1,3 0,5 1-2,2 1,6 1,8
Коэффициент отверждения через 3 года 0,3 0,4 0,8 0,5 0,45 0,65
УОЭС через 6 мес. пребывания в воде, Ом* см 1014* 1012 10й 1012 1013 1012
Водопоглощение через 6 мес. пребы- вания в воде, % 0,9 0,9 0,9 0,4 0,15 1,0
КЛРТ через 3 года, 1/°С-10-8 . . . 20,4 20 12 16 12 10
Таблица 1.И
Структурно-механические свойства эпоксидно-каучуковых композиций повышенной эластичности
(по А. Н. Дыманту)
Свойства ЭКН-100 ЭКН-150 ЭКН-200
начальное через год начальное через год начальное через год
Изменение массы в воде, % -0,39 2,59 -1,23 7,80 —0,07 25,6
Адгезия к бетону, МПа: на воздухе 2,76 3,22 3,31 3,57 2,83 3,25
в воде 2,06 2,43 2,51 3,57 1,95 1,78
Коэффициент водоустойчивости 0,75 0,75 0,76 1.0 0,69 0,55
Модуль упругости, МПа 500 400 200 1100 100 100
» эластичности, МПа 150 400 120 370 210 —
Эластическая вязкость, Па-с 4-Ю14 4,9-1014 9-Ю14 7,8-1014 1,7-1014 —
Время релаксации при разрыве, с 7-Ю5 1,2-10® 7,4-105 2-Ю5 7,9-105 3-105
Растяжимость: при разрыве, % 2,5 0,7 3,15 1.3 10,7 4,0
» v= 10 мм/мин, на воздухе 13 1.0 18 8,0 38 15
в воде 14 2,0 19 11 38 18
Коэффициент водоустойчивости 1,08 2,0 1,05 1,38 1.0 1,2
Коэффициент отверждения: в воде на воздухе 0,14- 0,( 1 -0,28 )8 1 0,1 0,< 1 >8 15 1 0, 0. 1 47 39 1
мышленных стоков, а также достаточно высокой атмосфероус-
тойчивостью, что позволяет принимать расчетную долговеч-
ность эпоксидных покрытий свыше 50 лет в подводной зоне и
более 25 лет — в надводной. Например, эпоксидное покрытие
на железобетонных лотках Братского ЛПК успешно служит
уже 20 лет, свыше 10 лет—на водосливных гранях плотин
Братской и Красноярской ГЭС, на вентиляторных градирнях
Киришского НПЗ.
Из ныне выпускаемых эпоксидных эмалей для гидроизоля-
ционных целей могут быть рекомендованы ЭП-72 (с каменно-
угольным лаком) и ЭП-43 (с олигомером ПДИ-ЗА), а для под-
водных зон, доступных для периодического осмотра и ремон-
та,— эмали ЭП-752 и ПЭП-126 (с глицидиловым эфиром),
ЭП-773 и ЭП-569 (с меламиноформальдегидной смолой),
а также эмали на основе смолы ЭИС-1 [24].
Наиболее существенными недостатками эпоксидной гидро-
изоляции являются высокая стоимость и дефицитность эпок-
сидных смол, вредность и огнеопасность растворителей и от-
вердителей, что делает весьма актуальным дальнейший поиск
оптимальных полимерных красок гидроизоляционного назначе-
ния. Известно много различных лаков и красок антикоррози-
онного назначения, однако для гидроизоляции поверхностей
долговременных сооружений, недоступных для осмотра и ре-
монта, большинство из них пока еще рекомендовано быть не
может [10].
Наиболее перспективен этинолевый лак — дешевый и неде-
фицитный отход производства синтетического каучука, допус-
кающий работу на морозе и на влажных поверхностях, однако
образующий жесткие и быстро стареющие на солнце покрытия;
поэтому рекомендуется применять не только этинолевые краски
ЭКЖС-40, но и модифицированные этинолево-эпоксидные или
этинолево-битумные краски (табл. 1.12). Во ВНИИГе разрабо-
тана этинолево-битумная краска, состоящая из этинолевого
лака, 10% строительного битума БН 10/90 и 30% минеральных
наполнителей [54].
Этинолевые краски весьма перспективны, так как они зна-
чительно снижают стоимость гидроизоляционных покрытий,
поскольку эпоксидные смолы стоят 4,5 руб/кг, эпоксидные
краски — от 10 (ЭП-43) до 2,1 руб/кг (ЭП-569); этинолевый
лак стоит 27,5 коп/кг, а этинолево-эпоксидные эмали — менее
1 руб/кг, что в подземных и подводных условиях позволяет до-
статочно эффективно заменять дорогостоящие эпоксидные по-
крытия этинолевыми, а при необходимости обеспечения повы-
шенной прочности покрытий — этинолево-эпоксидными эма-
лями и даже этинолево-битумными [24, 54].
Существенным недостатком полимерных красок является
необходимость в органических растворителях, которые делают
их вредными и огнеопасными, в связи с чем все более распро-
30
Таблица 1.12
Составы этинолевых гидроизоляционных красок и мастик (% массы)
Компоненты Этинолевые краски Этиноле- во-эпок- сидная мастика Эти иоле- fl о-битум- иая мастика
ЭКЖС-40 ЭКА-15
Этинолевый лак 60 85 47,5 45
Эпоксидная смола ЭД-20 Пластификатор (тиокол, дибутилфта- — —• 15,8 —
лат, битум БН 70/30) Наполнитель (железный сурик, ас- — — 3,2 15
бест, алюминиевая пудра) .... 40 15 31,5 40
Отвердитель (ПЭПА) — — 2,0 —
страненным становится использование порошковых красок и
красок с небольшим содержанием растворителя, а также вод-
но-дисперсионных красок. По мнению специалистов США и
ФРГ, к 1985 г. применение водно-дисперсионных лаков и кра-
сок достигнет 30—40%, а доля красок на основе органических
растворителей снизится с 80—90 до 20—30%; поэтому надо
уделять больше внимания разработке окрасочных композиций
на основе битумных и эпоксидных эмульсий (см. § 1.3).
В гидроизоляционной технике для устройства кровель и
пароизоляции нашли применение битумные эмульсии типа
«эмульбит» и битумно-латексные композиции типа «эластим»
[19, 46, 98].
Эмульбит представляет собой битумную эмульсию, состоя-
щую из 50% битума БНД 60/90, 41,5% воды и 8,5% комбини-
рованного эмульгатора, состоящего из 2,5% сульфитно-спирто-
вой барды (ССБ) и 6% гашеной извести. Известны раз-
новидности эмульбита без добавок гашеной извести, но они
неводоустойчивы из-за водорастворимости лигносульфоновых
соединений, содержащихся в ССБ, и только в результате вза-
имодействия извести с ССБ получаются неводорастворимые
кальциевые мыла лигносульфоновых кислот, что обеспечивает
водоустойчивость покрытий.
Эластим — композиция из битумной эмульсии на основе
асидолового или асидол-мылонафтового эмульгатора, хлори-
стого кальция как коагулятора и дивинилстирольного или хло-
ропренового латекса (8—18%). Этот материал наносят с по-
мощью специального трехканального пистолета: по одному его
каналу подается эмульсионно-латексная смесь, по другому —
раствор коагулятора, по третьему — распыляющий сжатый воз-
дух. Как правило, такие покрытия сочетают с набрызгом руб-
леного стекловолокна способом, получившим за рубежом на-
звание «флинткоте-моноформ».
Окраски элйстимом и эмульбитом дешевы и благодаря вод-
ной дисперсии просты и безопасны в работе, однако получае-
31
мне покрытия малопрочны и недостаточно водоустойчивы,
а потому они применяются только для временных или перио-
дически увлажняемых гидроизоляционных покрытий.
Даже весьма краткий анализ основных окрасочных гидро-
изоляционных материалов наглядно показывает, что для дол-
говременных покрытий ассортимент материалов весьма огра-
ничен, а область их возможного применения еще более ограни-
чена; в частности, последние исследования вынуждают запретить
использование для гидроизоляции долговременных сооружений
окрасок разжиженными битумами, битумными эмульсиями
и даже горячими битумами, а также химически стойкими
лаками и эмалями — по условиям водоустойчивости. Исходя из
условий трещиноустойчивости при переменных эксплуатацион-
ных температурах, следует исключить окраски битумами, горя-
чими асфальтовыми и битумно-резиновыми мастиками, немо-
дифицироваиными этинолевыми и эпоксидными красками и
эмалями, а по условиям механической прочности полимерби-
тумные окраски в подземных сооружениях нужно защищать
цементной штукатуркой или цементно-латексным набрызгом,
а на открытых поверхностях армировать стеклосетками, что
удорожает и усложняет гидроизоляционные покрытия.
Тем не менее окрасочная гидроизоляция является наиболее
экономичным видом защитных покрытий, требующим мини-
мума затрат труда и расхода материалов (табл. 1.13 и 1.14);
поэтому ей следует отдавать предпочтение в тех случаях, когда
это допускается условиями долговечности и надежности проек-
тируемой гидроизоляции.
Анализ технико-экономических особенностей разных видов
окрасочной гидроизоляции позволяет дать некоторые рекомен-
дации по их использованию.
1. Эпоксидные модифицированные покрытия применимы во
всех, даже наиболее сложных, случаях, однако дороговизна и
дефицитность ограничивают область их применения лишь наи-
более сложными агрессивными условиями, повышенными экс-
плуатационными температурами (до 160° С) и кавитационными
воздействиями (скорость воды до 60 м/с).
2. При защите обычных подземных сооружений, подвалов и
фундаментов рекомендуются окраски из резинобитумной ма-
стики БРМ, полимербитумной мастики битэп и этинолево-би-
тумных красок без ограничения сроков капитального ремонта
(см. табл. 1.1), а при сроках ремонта менее 10 лет допускается
окраска эмульбитом и эластимом.
3. Гидроизоляционные покрытия на открытых поверхностях
и кровельные покрытия должны выполняться обязательно из
пластифицированных композиций, интервал пластичности кото-
рых назначают на основании диапазона эксплуатационных тем-
ператур, а состав подбирают исходя из результатов анализа
структурно-механических свойств и расчета температурных на-
32
Таблица 1.13
Технико-экономические характеристики окрасочной
гидроизоляции
Вид покрытия Стоимость покрытия, руб,мэ Стоимость материалов, руб'м2 Трудо- затраты, чел.-дн.. м2
Окраска горячим битумом БН 70;30 (2 слоя —
4 мм) 0—40 0—22 0,06
Горячая резинобитумная мастика БРМ-65 . . . То же, армированная стеклотканью: 0—73 0—38 0,12
полы 3—25 2—44 0,26
на фундаментах 3—55 2—44 0,35
» перекрытиях Полимербитумные окраски: 3—75 2—96 0,25
эластим (5 мм) 1—23 0—89 0,10
битумно-наиритная БНК (4 мм) 2—47 2—35 0,04
с защитой цементно-латексным набрызгом 3—27 3—03 0,07
с защитой цементной штукатуркой (полы) 2—79 2—60 0,06
Окраска полимербитумной мастикой битэп . . . 2—00 1—65 0,12
То же, с армированием на полах (5 мм) .... 4—44 3—32 0,28
То же, иа стенах Эпоксидные полимерные окраски: 4—78 3—32 0,38
эпоксидно-каменноугольная (2,5 мм) .... 5—59 5—51 0,02
эпоксидно-фурфурольная ЭФАЖС (2 мм) . . 3—82 3—76 0,02
эпоксидно-дибутилфталатная (0,8 мм) .... 3—11 3—03 0,02
эпоксидно-каучуковая ЭКК-ЮО (0,5 мм) . . 2—85 2—78 0,02
этинолево-эпоксидная (3 слоя — 0,5 мм) . . 1—26 1—19 0,02
То же, с армированием стеклосеткой (1 мм) . . . 3—06 2—82 0,10
пряжений при минимальных температурах зимой. Наиболее це-
лесообразны полимербитумные композиции типа битэп с пла-
стификатором из структурирующих добавок этиленпропилено-
вого каучука СКЭПт-30 или дивинилстирольного термоэласто-
пласта ДСТ.
Таблица 1.14
Технико-экономические характеристики армированных окрасочных покрытий
Вид покрытия Три слоя + 20% армирования Три слоя + сплошное армирование
Стои- мость, руб м2 Трудо- затраты, чел.-дн. м2 Стои- мость, руб м2 Трудо- затраты, чел.-дн. м-’
Окраска горячим битумом БН 70/30 1—25 0,06 1—43 0,07
Горячая резинобитумная мастика БРМ-65 1—10 0,06 1—28 0,07
Битумно-наиритная композиция БНК 1—44 0,07 1—84 0,09
Эмульсионная мастика эмульбит . . 0—84 0,07 1—02 0,08
Этннолево-битумный лак или краска 1—07 0,08 1—25 0,09
33
§ 1.2. Оклеенная гидроизоляция из рулонных материалов
Оклеенная гидроизоляция представляет собой водонепрони-
цаемое покрытие из нескольких слоев рулонных, пленочных или
листовых материалов заводского изготовления, наклеиваемых
на специальном клее или клебемассе; это наиболее распростра-
ненный вид гидроизоляции долговременных сооружений и
«мягких» рулонных кровель, отличающихся повышенной на-
дежностью и трещиноустойчивостью [1, 5, 50].
Основными кровельными рулонными материалами являются
рубероид и толь, представляющие собой кровельный картон,
пропитанный битумом и покрытый покровной массой: битум-
ной у рубероида, дегтевой у толя. Различают следующие марки
рубероида:
покровный с крупнозернистой посыпкой РК-420;
с чешуйчатой посыпкой РЧ-350;
с мелкозернистой посыпкой РМ-350;
подкладочный рубероид РП-250;
беспокровный рубероид, называемый пергамином П-350
(ГОСТ 10923—76 и 2697—75).
Аналогично подразделяется и толь: от ТВ К-420 до толь-
кожи ТК-350 (ГОСТ 10999—64) в зависимости от вида по-
сыпки.
Необходимо подчеркнуть, что рубероид и толь недостаточно
гнилостойки, так как их основой служит картон, в связи с чем
применять их для гидроизоляции долговременных сооружений
категорически запрещается. Кроме того, они сами
по себе водопроницаемы, и поэтому водонепроницаемость по-
крытия создается клебемассой, битумной или дегтевой. Оте-
чественные рубероиды уступают зарубежным по долговечности
из-за небольшой толщины покровной массы (табл. 1.15 и 1.16).
Ведется большая работа по совершенствованию рулонных
материалов и повышению их долговечности, причем намечается
переход к новым полимерным материалам и отказ от традици-
онных битумных и асфальтовых покрытий. Между тем, из-за
Основные характеристики отечественных
Свойства СССР США
Удельная масса, г/м2 Масса картона, г/м2 ...... Прочность, МПа Растяжимость, % Пределы применения, °C .... ГОСТ 10923—76 800—1200 350—420 1,8—3,2 2,0, 80Л|-5 ASTM-D 226—68 1000—2100 258—488 5,4—7,2 2—2,5 85/4-20
34
дороговизны и дефицитности новых полимеров покрытия при-
ходится делать более тонкими, чем это требуется для обеспе-
чения их надежности, и ограничивать область их применения
уникальными сооружениями.
Отказ от битумных рулонных материалов обусловлен мно-
гослойностью оклеечной гидроизоляции, необходимостью на-
клейки их вручную на горячей клебемассе и недостаточной
долговечностью материалов с тонким покровным слоем. На-
пример, рубероидные рулонные кровли выполняют в три-пять
слоев, что приводит к затратам средств в 4—6 руб/м2 и труда
до 0,8 чел.-дн./м2, причем капитальный ремонт кровель требу-
ется через пять-шесть лет/ Однако эти недостатки вызваны не
дефектностью битумов как гидроизоляционных или кровель-
ных материалов, а неправильным составом покровных масс и
небольшой их толщиной.
Наблюдения за асфальтовой кровлей башни «Кик-ин-де-Кек»
в Таллине, построенной 500 лет тому назад, показали, что ас-
фальт на древесном дегте «постарел» только с поверхности,
а в более глубинных слоях остался практически без измене-
ний. Точно так же строительные и дорожные битумы уже через
три года пребывания в воде поглощают до 5—10% воды, при-
чем прочность покрытия уменьшается на 15—20 %, а первона-
чальная прочность плотных .асфальтов даже через десять лет
нахождения их в воде не снижается [54, 55].
'Поэтому'за рубежом в последние годы наметилась тенден-
ция к увеличению толщин покровного слоя рулонных материа-
лов; например, в Финляндии по стандарту SFSG выпускается
материал с удельной массой до 4900 г/м2 и покровной массой
верхнего слоя до 2200 г/м2, в США по ASTM-250—60 изготав-
ливается битуминированный асбестовый картон (гидроизол)
с покровной массой до 1250 г/м2, а во Франции по NF-P-84-301 —
рубероид, армированный мешковиной и с массой 3—5 кг/м2.
Свойства некоторых усиленных материалов приведены
в табл. 1.17. Увеличение толщины покровного слоя битума ве-
дет к снижению трещиноустойчивости материала при резких
н зарубежных рубероидов
Таблица 1.15
ФРГ Франция Чехосло- вакия ГДР
DIN-52128—57 1260—2100 333—500 4—5 2—2,5 85/-4-10 NF-P-84-302—71 1000—2500 200—450 4—5,5 2—4,5 80/-Ы0 Р-500 1700 330—500 2—4 1—3 85/4-10 TGL-22317—70 1600—2200 350—500 3—4 2,0 85/4-10
35
w Таблица 1.16 о Сравнительные свойства отечественных рулонных кровельных и гидроизоляционных материалов
Материал Марка Удельная масса, г/и2 Площадь рулона, м2 Водонепро- ницаемость, кПа/мин Гибкость: 0 стержня мм/°С Прочность, 1-1/50 мм
Рубероид кровельный с крупнозернистой посыпкой РК-420 2700 10,0 70/10 30/25 340
То же, с чешуйчатой РЧ-350 1700 15,0 70/10 30/25 320
То же, с мелкой РМ-250 1470 15,0 70/10 30/25 320
Рубероид подкладочный РП-250 1100 20,0 40/5 20/18 180
Рубероид наплавляемый Р К-420-0,6 3300 10,0 70/10 30/25 340
То же, с крупнозернистой посыпкой РК-420-1,0 3700 10,0 70/10 30/25 340
РК-500-2,0 4150 7,5 70/10 30/25 400
То же, с мелкозернистой РМ-420-0,6 2100 10,0 70/10 30/25 340
РМ-420-1,0 2500 10,0 70/10 30/25 340
Стеклорубероид с крупнозернистой по- сыпкой С-РК 2900 10,0 80/10 40/0 300
То же, с чешуйчатой С-РЧ 2300 10,0 80/10 40/0 300
Стеклорубероид гидроизоляционный С-РМ 2300 10,0 80/10 40/0 300
Пергамин кровельный П-350 750 20,0 5 см/сут 10/18 270
Материал
Толь кровельный, толь-кожа . . . .
То же, с песочной посыпкой...........
То же, с крупнозернистой ............
Толь гудрокамовый ...................
Гидроизол ...........................
Бризол безосновный...................
Изол безосновный ....................
Фольгоизол ..........................
Гидростеклоизол армированный . . .
Экарбит подкладочный ................
» покровный ......................
Продолжение табл. 1.16
Марка Удельная масса, г/м2 Площадь рулона, м2 Водонепро- ницаемость, кПа/мин Гибкость: Q стержня мм/°С Прочность, Н/50 мм
ТК-350 670 30,0 90/5 10/20 300
ТП-350 1200 15,0 90/5 20/20 280
ТВК-420 2500 10,0 40/10 30/20 300
РГМ-420 1500 20.0 70/10 20/18 320
Ги-1 640 20,0 5 см/сут 10 перегибов 300
Ги-2 620 20,0 5 см/сут 10 » 300
БР-С, БР-П 1500 10,0 w = 2,5% 80%/20 70
БР-М, БР-Т 2000 10,0 w = 2,8% 38%/20 70/150
д, м, Т, Э 2000 10,0 w = 1.0% 60%/20 40—120
— 2100 10,0 1500/сут 100/—15 240
— 2200 10,0 1500/сут 100/-15 320
ЭЭМ-420-2 3200 10,0 1500/сут 40/—20 320
ЭЭМ-500-2 4200 10,0 1500/сут 40/—30 340
ЭЭК-420-1 3800 10,0 1500/ сут 40/—30 320
ЭЭК-500-2 4800 10,0 1500/сут 40/—30 340
Таблица 1.17
Физико-механические свойства зарубежных рулонных материалов из каучуков
Материал
Страна
Толщина,
мм
Удельная
масса, кг/м2
Прочность,
МП а/%
Температура
применения, °C
Пол иизобу тиле новые
Позолен Франция 1—2 1,5-3,5 2,0/200 -30 +70
Жертуа (армирован) » 1,3—1,2 1,5-1,7 2,75/30 -30 +70
Оппаноль ФРГ 1—2 1,3—2,7 3,0/350 -30 +60
Репанол ГДР 1—2 1.2-2,5 3,0/300 -30 +70
Бутилкаучуковые
Битунол, эссо-бутил США 1,3-2,0 1,3-2,0 7,0-8.5/300 —40 + 120
Эутил, эссо-бутил ФРГ 1-2 1,3-2,0 7,0—8,5/500 -40 + 120
Бутил-руфинг Канада 1,5-2,0 1,2—2,6 8,5/300 —40 + 100
Фудзи, бел л Япония 0,8—2,0 1,0-2,6 6.0/500 —40 + 150
Этиленпропиленовые и битумно-каучуковые на основе лукобита
СГ-тан, ДАГ-тан ФРГ 1—2 1,1—2,4 8.0/450 —50 + 100
Лешупласт, витэк » 1,5-нЗ 1,5-3.3 3,0/500 -40 + 135
Аваплан (армирован) » 5,0 5,5-6.0 2,8/350 —40 + 130
Герталан, кальтан Голландия 1,5—2 1,8—2,3 6,0/500 —50 + 100
Семпалон, ретан Австрия 1,0 1.7 4,2/800 -45 + 120
Кондор, трабис Югославия 2-5 2.0-5,5 6,6/320 -15 + 146
Склобит, бита гит Чехословакия 3-5 4,4—5,0 19,6/200 -10 +90
Хлоропреновые — наиритные
Резистит, делифол ФРГ 1-1/2 1.1-1.4 5—6,5/300 -35 +90
Неопрен, байпрен США 1-2 1,8—3,0 6-7/350 -30 +90
Аспрен + гипалон Франция 1—1,5 1,8—2,3 4,7—6/360 —30 + 100
Унируф Англия 0.9 1,5 3,5/400 -70 + 100
изменениях температуры (см. § 1.1); поэтому применяются
каучуковые материалы с широким интервалом пластичности,
на основе лукобита, этиленпропиленового каучука, модифици-
рованного 20% окисленного битума, но все эти материалы
весьма дороги, в связи с чем мы пошли по пути создания кау-
чуко-битумных композиций.
Для создания полимербитумных покровных масс был вы-
бран этиленпропиленовый и этиленпропиленово-диеновый кау-
чуки СКЭП и СКЭПт, которые отличаются высоким пластифи-
цирующим эффектом, небольшой стоимостью и высокой атмо-
сфероустойчивостью (см. табл. 1.2, рис. 1.2 и 1.3); благодаря
своей низкой нефтестойкости они хорошо совмещаются с би-
тумом.
Путем смешения строительных битумов с каучуками СКЭП
и СКЭПт во ВНИИГе была разработана мастика битэп, кото-
рая успешно применяется на стройках Ленинграда по ВСН
173—73 Главленинградстроя и выпускается заводами Главлен-
стройматериалов по ТУ 401-08-515—73 по цене 22 коп/кг [64,
47]. В дальнейшем было доказано, что мастики битэп можно
приготавливать также с добавками бутилкаучуков, этиленпро-
пиленовых сополимеров СЭП и дивинилстирольных термоэла-
стопластов ДСТ, низкомолекулярного полиэтилена и пр. На
основе этих покровных масс на Минераловодском рубероидном
заводе ВНИИГа в содружестве с Оргтехстроем Центртяжстроя
и Роскровлей были разработаны новые рулонные материалы:
экарбит, армобитэп и эластобит.
Экарбит— рулонный кровельный материал на основе кро-
вельного картона, пропитанного битумом, с покровным слоем
полимербитумной композиции битэп с общей удельной массой
3—5 кг/м2.
Армобитэп — аналогичный гидроизоляционный материал,
армированный стеклохолстом ВВГ или стеклосеткой ССС-3;
обладая повышенной водоустойчивостью и гнилостойкостью, он
предназначен для оклеечной гидроизоляции долговременных
сооружений.
Оба эти материала аналогичны наплавляемому рубероиду
и стеклорубероиду, но отличаются от них увеличенной толщи-
ной покровной массы и повышенной ее эластичностью при низ-
ких температурах благодаря структурирующим добавкам кау-
чуков к битуму покровной массы.
Эластобит — безосновный рулонный материал типа изола
или бризола, но изготавливаемый путем экструзии из мастики
битэп с повышенным содержанием каучуковой добавки, что
придает ему большую прочность и морозостойкость (табл. 1.18).
Сравнение свойств этих материалов свидетельствует об их зна-
чительных преимуществах.
Таким образом, можно рекомендовать рулонные кровли из
двух слоев экарбита: подкладочного и покровного; гидроизоля-
39
Таблица 1.18
Физико-механические свойства рулонных кровельных и гидроизоляционных материалов
Свойства Кровельные Кровельные и гидроизоляционные Гидроизоляционные
наплавляемый рубероид экарбит стеклорубероид армобитэп изол эластобит
Общая удельная масса, г/м2 В том числе: 2100 3000—5000 2100 3000-5000 1500 2500
арматуры 420-500 420—500 150 150—250 Нет Нет
покровной массы сверху 1000 2000—3000 1000 2000—3000 » »
Внд добавки к битуму Масло ВАПОР скэп Масло ВАПОР скэп Резина скэп
Количество добавки, % 3—5 3-5 3—5 3—5 20-25 25
Содержание наполнителя, % 20 10 20 10 20 15
Температура размягчения, °C .... 85 98 85 98 130 ПО
» хрупкости, °C -14 -31 —15 -31 -17 -50
Водопоглощение через 24 ч, % .... 1.2 0 1,2 0 3-5 0,3
Прочность при разрыве, МПа .... 3,0 3,2 3,0 3—4,5 1,5 2,5
Теплостойкость, °C 70 90 70 90 100 100
Гибкость при 0° С на стержне, мм . . . 30—40 15 30-40 15 5—10 1-3
Стоимость покрытия, коп/м2 28—49 28-65 30—35 35—65 35—47 45-57
ционные покрытия из двух слоев армобитэпа, а при необходи-
мости обеспечения высокой деформативной способности или
морозостойкости — из эластобита, причем расчеты показывают,
что долговечность таких рулонных кровель превышает 25 лет,
а оклеечной гидроизоляции— 100 лет.
Значительным преимуществом новых полимербитумных ма-
териалов является возможность не наклеивать их, а наплав-
лять при помощи огневых или инфракрасных форсунок (33, 71,
77, 89]. Огневое наплавление резко повышает качество оклееч-
ной гидроизоляции, позволяет избежать сезонности гидроизо-
ляционных работ и обеспечивает повышенную сдвигоустойчи-
вость покрытия, благодаря чему в некоторых случаях можно
отказаться от защитного ограждения [46, 54].
Но даже улучшенные полимерными добавками обычные ру-
лонные материалы уступают по прочности и морозостойкости
чисто каучуковым, что наглядно подтверждается сравнением
данных табл. 1.17 и 1.18, однако такие материалы в 10—12 раз
дешевле каучуковых и на них расходуется всего лишь 3—5%
дефицитного каучука. Однако в последние годы все большее
применение находят бутилкаучуковые и полиизобутиленовые
листы, особенно при защите сооружений в химически агрессив-
ных условиях.
Листы ПСГ представляют собой термопластичный рулон-
ный материал толщиной 1—2,5 мм из смеси полиизобутилена
П-200, газовой сажи и аморфного графита. Такие листы стоят
82,5 коп/кг, поэтому покрытие из ПСГ толщиной 2,5 мм (одно-
слойное) стоит 5,88 руб/м2, а толщиной 4 мм — 8,14 руб/м2.
Они наклеиваются на клеях № 88-Н, КДТ-50 или КДГ-20. Наи-
более дешевыми клеями гидроизоляционного назначения яв-
ляются:
Резиновый полииэобутнленовый клей на бензине 21—28 коп/кг
Резиновый клей № 4010 на уайт-спирите.......... 47 коп/кг
Каучуковый клей для релина .................... 88 коп/кг
Наиритный клей НТ-4 концентрации до 20% . . . 70—81 коп/кг
Кумароно-наиритный клей № 88-НА-1 .......... 1,07 руб/кг
Поливинилхлоридный клей и клей «Марс»..........91,2—99,2 коп/кг
Стремление снизить стоимость покрытий из ПСГ привело,
с одной стороны, к разработке полиизобутиленовой пленки
УП-50 (табл. 1.19), стоимость покрытия которой толщиной 1мм
составляет всего 1,1 руб/м2, а с другой, — к разработке поли-
изобутиленово-битумного линолеума «релин», изготавливаемого
из смеси резиновой крошки с битумом и лишь в покровном
слое содержащего до 40% каучука; он имеет пределы приме-
нения от —25 до +80° С и достаточно водоустойчив (ш = 2%).
Аналогичен релину гидроизоляционный материал ГМП, пред-
ставляющий собой листы толщиной 1—1,5 мм из смеси битума
с полиизобутиленом, фенолоформальдегидной смолы и напол-
нителей.'
41
Таблица 1.19
Физико-механические свойства полимерных листовых материалов
Свойства Полиизобутиленовые Поливинилхлоридные Полиэтиленовые
пег ПТА УП-50 винипласт пластикат ПВП ПНП
Плотность, г/см3 1.35—1,42 2,43 1,3 1,38—1,4 1,35-1,38 0,95 0,92—0,9
Прочность при разрыве, МПа 5,5 3,2 1,0 40-60 7-10 22—28 11-12
Растяжимость, % 500 35 200 10-15 100-150 800 450
Остаточное удлинение, % . . . 200 2 100 До 5 25-50 25 75
Температура размягчения, °C 120 — 100 65 120 130 120
Температура хрупкости, сС . . -24 —20 -50 -10 -15 —65 -70
КЛРТ, 1/град 6-Ю'5 IO-4 З-Ю-5 7-Ю-5 8-Ю"5 2-Ю-4 1,6-ю-4
У ОЭС, Ом-см 1014 1016 1012 1014 1011 101- 101®
Водопоглощение за 24 ч. % . . 0,5 0,1 0,3 0,5 0,3 0,01 0,01
Полиэтиленовые и поливинилхлоридные листы (табл. 1.19)
все более широко применяются для гидроизоляции сооружений
в виде покрытия со сварными швами и монтажной приклейкой
указанными выше клеями.
Как видно из табл. 1.19, наиболее высокими гидроизоляци-
онными свойствами обладают полиэтиленовые листы, а также
листы из поливинилхлоридного пластиката, особенно, если
в качестве пластификатора в нем использован не дибутилфта-
лат, а дибутилсебацинат, позволяющий снизить температуру
хрупкости пластиката с —15 до —60° С и повысить его атмо-
сфероустойчивость. Все же покрытие даже из наиболее тонких
листов (2—2,5 мм) стоит более 5 руб/м2, поэтому наклейка их
производится только монтажная при помощи холодной битум-
но-каучуково-соляровой мастики БКС, которая стоит
10,2 коп/кг — дешевле других клеев [46].
Наиболее эффективным способом удешевления оклеенной
полимерной гидроизоляции является использование сравни-
тельно тонких полимерных пленок, в первую очередь полиэти-
леновых и поливинилхлоридных, ассортимент которых доста-
точно широк (табл. 1.20). Однако надо было весьма серьезно
изучить вопрос о долговечности пленочной гидроизоляции.
Долговечность полимерных пленок была доказана пря-
мыми опытами и подтверждена натурными наблюдениями,
а также экспериментально-теоретическим прогнозированием и
обоснованием расчетного срока эксплуатации пленочных покры-
тий в различных условиях [40, 43, 47, 76, 86, 96, 98].
Долговечность полимерных пленок стала особенно важной
в связи с массовым их применением для противофильтрацион-
ного экранирования водохранилищ и других гидротехнических
сооружений [25, 50]. Натурные наблюдения за полимерными
пленками в различных условиях в течение 15—20 лет показали,
что пленки из стабилизированного полиэтилена высокой плот-
ности при толщине более 200 мкм стареют очень медленно
и их долговечность в грунтовых и подводных условиях превы-
шает 150 лет (рис. 1.4); нестабилизированные и поливинилхло-
ридные пленки имеют значительно меньшую долговечность, но
увеличение их толщины до 0,6—1,2 мм сильно ее повышает
[76, 94].
Оклеенная гидроизоляция, как и всякая поверхностная гид-
роизоляция, состоит из подготовки основания, собственно гид-
роизоляционного покрытия и защитного ограждения (все они
в данном случае обязательны).
Подготовка основания под оклеенную гидроизоля-
цию состоит в устройстве бетонной подготовки поверх грунта,
а при химически агрессивных грунтовых водах — асфальтобе-
тонной подготовки или слоя щебня с заливкой битумом. Нако-
нец, бетонные и кирпичные поверхности надо обязательно вы-
равнивать цементными стяжками или штукатурками (табл. 1.21).
43
Таблица 1.20
Физико-механические свойства полимерных пленок
Пленки Страна Толщина, мкм Ширина, м Предел прочности, МПа Растяжи- мость, % Темпера- тура хрупкости,
Полиэтиленовые
Полиэтиленовая рукавная (ГОСТ 10354—73) СССР 60—600 4,8-9 10-17 300—400 -70
Усиленная ПНП из П-2006В » 60—200 3,6-7,2 15—23 480-670 —70
Сицален, фертен, аккартен Италия 200—250 1-3 15—20 300-400 -40
Хунони-теми, юкален, ХИ-зекс Япония 150-1000 0,9-12,2 8,5-15 300—400 ^0
Стафлен, траполен, эполен США 60-600 1-12 12—28 300-500 —50
Ни колон, кельтан Голландия 1000—2000 1,1-5 6,0—12 80—500 —40
Вестален, ирратен, дельта ФРГ 200-400 3—12 7-15 120-600 —40
Поливинилхлоридные
Упаковочная В-118 (ТУ 786—57) СССР 190-270 0,7-3,6 11 140 -25
Эластичная (ГОСТ 16272—70) » 190-400 0,65-3,6 10—15 130—750 -50
Изоляционная ДБИ-45 (ВТУ 3685—53) . . » 120—170 0,45—1,2 10 180-220 -40
Виниплан-хемминг (армированная) .... Финляндия 400—450 1,5 15 25 -30
Пластнзол, липкая (для труб) Югославия 200-300 0,1-0,4 10 150 —20
Изофол А, В, BA, ВВ, ВС Чехословакия 200—600 1-2 15 250 —30
Бепофол, вунофлекс, экопласт США 80-1000 1-18,6 10-15 200—250 —17
Тератрон, федлацета (армированная) . . . Франция 10—400 1—18,6 3-16 20—220 -25
Вилкопласт, ирсупласт, винноль ФРГ 300—2000 1-3 10—15 100—150 -20
Растяжимость, %
Рис. 1.4. Результаты длительных испытаний полимерных мате-
риалов на долговечность (опыты М. К. Фроловой, И. М. Ел-
шина и Р. А. Алавердяна)
1 — ПВХ-пленка при натурных испытаниях в водохранилище; 2 — то же,
для ПЭ-пленки толщиной 0,06 мм; 3 — то же, стабилизированной пленки;
4 — ПЭ-пленка, нестабилизированная, толщиной 0,17 мм; 5 — ПЭ-пленка,
стабилизированная, толщиной 0,06 мм; 6 — то же, толщиной 0,15 мм (ис-
пытания в лаборатории); 7 — тиоколовый герметик ГС-1; 8 — тиоколовый
герметик КБ-05; 9 — битумно-наиритный герметик БНК-2; 10 — герметик
БНК-3 (ГПП)
Таблица 1.21
Технико-экономические характеристики
оклеенной гидроизоляции
Вид покрытия Расход материалов, кг/м2 Трудо- вые затраты, чел.-ч/м2 Стои- мость покры- тия, руб/м2
привоз- ных всего
Бетонная подготовка (150 мм) . . . 25 315 0,70 2—68
Цементная штукатурка (20 мм) . . Три слоя гидроизола па БН 70/30 на 11 44 0,25 0—73
полу Четыре слоя стеклорубероида на сте- нах, с наклейкой на резинобитум- 5,7 5,7 0,53 3—55
ном сплаве 8,0 8.0 2.03 3—68
Листовой полиэтилен на мастике БКС Защитная асфальтовая стяжка 3,5 5,5 1,71 3—53
(25 мм) Защитная кирпичная стенка вполкир- 2,8 50 0,13 0—93
пича Цементная штукатурка по сетке 180 200 1,38 2—59
(30 мм) 27 70 2,92 5,00
Всего (в пределах) 15—215 50—370 1,4—5,2 7,2—9,4
Оклеечная гидроизоляция требует сухого, чистого и весьма
ровного основания с неровностями не более 2 мм; на стенах
поверхность бетона или цементной штукатурки рекомендуется
грунтовать битумом, разжиженным бензином в соотношении
1 : 2, с расходом до 0,2 кг/м2.
Гидроизоляционное покрытие выполняется из
трех-четырех слоев рулонных материалов: стеклорубероида, гид-
роизола, армобитэпа, изола или фольгоизола. Материалы на
гниютцей картонной основе (рубероид, толь или экарбит) при
строительстве долговременных зданий применять запрещается.
Наклейка рулонных материалов производится на битуме
БН 70/30 или резинобитумной мастике БРМ, битумно-каучу-
ковом сплаве битэпе и т. п.
Нормальное гидроизоляционное покрытие выполняется из
трех слоев рулонного материала с нахлесткой продольных сты-
ков на 10 см, поперечных — на 20 см, причем на деформируе-
мом основании и промерзающих поверхностях нахлестка уве-
личивается соответственно до 15 и 25 см. При напорах свыше
10 м, химической агрессивности воды-среды и при отрывающем
напоре покрытия делаются усиленными из четырех слоев.
Новые гидроизоляционные материалы улучшенного каче-
ства: полимерные пленки из ПЭНП, ПВХ и бутилкаучука, поли-
мербитумные утолщенные (армобитэп и эластобит) позволяют
46
выполнять покрытия в два слоя, а утолщенные листы из ПЭ
и ПВХ со сваркой стыков — даже в один слой.
Защитное ограждение для оклеенной гидроизоля-
ции обязательно для защиты сравнительно мягкого покрытия от
механических повреждений. Горизонтальные поверхности за-
щищаются цементным или асфальтовым раствором в виде
Рис. 1.5. Конструкции оклеечпой гидроизоляции из ру-
лонных материалов
1 — выравнивающая штукатурка; 2 —> гидроизоляционное покры-
тие из нескольких слоев рулонного материала; 3 — кирпичная
защитная стенка; 4 — цементная штукатурка по металлической
сетке; 5 — железобетонные плнты; б—асфальтометаллнческие
шайбы-розеткн; 7 — анкерный болт; 8 — деревянная опалубка;
9 — прижимные брусья; 10 — стяжка из асфальтового раствора;
11 — бетонная подготовка
стяжки толщиной 25—30 мм, а вертикальные — кирпичной стен-
кой, цементной штукатуркой по сетке или железобетонными
плитами (рис. 1.5), причем последняя защита устраивается
только на напорных гранях гидросооружений и при отрываю-
щем напоре, а в остальных случаях при отрывающем напоре
оклеечную гидроизоляцию применять нельзя. Защита деревян-
ной опалубкой допускается только в подводной зоне соору-
жений [8, 9, 10, 14].
47
Данные табл. 1.21 показывают, что оклеечная гидроизоля-
ция из-за необходимости тщательной подготовки основания,
многодельности устройства самого покрытия и обязательного
защитного ограждения требует значительных затрат труда (до
5 чел.-ч/м2) и средств (до 9,5 руб/м2), а потому она должна
применяться лишь в особо ответственных случаях (трещинова-
тые конструкции, вибрационные воздействия и т. п.).
На открытых поверхностях (например, эксплуатируемых
крышах, мостах, акведуках), где гидроизоляционное покрытие
подвергается воздействию переменных температур, между по-
крытием и жестким защитным ограждением нужно укладывать
демпфирующие прослойки из пластичных материалов .или пес-
чаной засыпки, обеспечивая тем самым свободу деформаций.
§ 1.3. Штукатурная гидроизоляция из растворов и мастик
Штукатурная гидроизоляция представляет собой водонепро-
ницаемое покрытие толщиной от 5 до 50 мм, наносимое в не-
сколько слоев или наметов штукатурным способом; в зависи-
мости от вида используемого материала различают цементные
штукатурки и торкрет, асфальтовые (горячие и холодные)
штукатурки.
Штукатурная гидроизоляция широко распространена бла-
годаря простоте ее выполнения и дешевизне; в последние годы
она была существенно усовершенствована, что позволило комп-
лексно механизировать гидроизоляционные работы, резко повы-
сить ее надежность и долговечность даже в наиболее сложных
эксплуатационных условиях. Поэтому она становится основ-
ным типом гидроизоляции, постепенно вытесняя более дорогие
и трудоемкие, в первую очередь оклеечную.
Штукатурные покрытия из цементных растворов. Цементные
штукатурки из жирных цементных растворов с соотношением
портландцемента к песку 1 :3 и В/Ц=0,4 являются наиболее
распространенными, однако низкая трещиноустойчивость, водо-
проницаемость и неморозоустойчивость покрытий вынуждают
искать способы совершенствования цементных растворов путем
введения различных добавок и ограничивают область их при-
менения наиболее простыми и неответственными случаями,
а также для выравнивающих подготовок и защитных стяжек.
Известно большое количество добавок к цементным раство-
рам гидроизоляционного назначения [8, 14, 31, 46, 54] — как
минеральных, так и органических. Свойства цементных раство-
ров состава 1:2с некоторыми наиболее распространенными
добавками приведены в табл. 1.22.
Большинство уплотняющих добавок одновременно повышает
жесткость покрытия и усадку раствора при твердении [41], что
уменьшает трещиноустойчивость гидроизоляции, а водораство-
римость солей снижает его водоустойчивость при длительном
48
Таблица 1.22
Физико-механические свойства цементных растворов
с улучшающими добавками
Вид добавки и количество, % от массы цемента Водопро- ннцае- мость, МПа Прочность (МПа) прн Усадка (мм/м) через Стоимость, руб/м*
сжатии растя- жении 28 сут. 180 сут.
Раствор 1 : 2 без добавок 0,2—0,3 30—40 3,6—4 0,74 0,75 0—35
1,2% хлорного железа . . 0,4—0.5 46.8 4,5 0,82 0,86 0—60
1% азотнокислого кальция 2.0 41,2 4,0 0.80 0,84 0—59
3% алюмината натрия . . 0,5—0,6 18,8 2,1 1,02 1,02 0—-80
2% смолы № 89 (полиамид) 1,6 36,0 4,4 1,60 1,70 1—20
2% олигомера ТЭГ-17 . . 1,6 38,0 5,2 1,20 1,30 2—60
Гипсоглиноземистый цемент 1,0 33,1 2,7 0,1 0,1 —
На основе цемента ВРЦ 0,5—0,6 20,0 — 0,2 0,2 3—60
» » » ВВЦ 0,5—0,6 15,0 — 0,0 0,0 —
» » » РВВ + + БТЦ 1,6 24,5 2,0 0,1 0,1 —
действии напорных вод. Усадочному трещинообразованию
успешно препятствуют добавки расширяющихся (ВРЦ) и без-
усадочных (ВВЦ) цементов, однако выделяющийся при их вве-
дении водорастворимый гипс снижает водоустойчивость раст-
вора.
Гораздо более эффективны органические добавки водорас-
творимых смол и латексов, которые, как правило, повышают не
только плотность покрытий, но и их трещиноустойчивость, од-
нако в крупнопористых цементных растворах эффективность
действия высоко диспергированных эластомеров резко снижа-
ется; кроме того, дефицитность и дороговизна таких добавок
намного ухудшают экономичность полимерцементных раство-
ров [41]. Поэтому в настоящее время нельзя рекомендовать
широкое применение обычных цементных штукатурок для гид-
роизоляции долговременных сооружений из-за их недостаточ-
ной трещиноустойчивости, водо- и морозоустойчивости, корро-
зионной стойкости. Следует применять коллоидные цементные
растворы КЦР и КПЦР (см. ниже).
В цементные растворы вспомогательного назначения эффек-
тивно введение гидрофобизирующих добавок — кремнийорга-
нических жидкостей ГКЖ-Н, ГКЖ-Ю и ГКЖ-94 (0,2—0,5%
от массы цемента), которые резко повышают водонепроницае-
мость стяжек и подготовок, но, к сожалению, лишь временно,
поскольку гидрофобизация при длительном воздействии воды
прекращается вследствие инверсии смачивания.
Цементный торкрет является разновидностью штукатурных
покрытий, он позволяет механизировать работы и повысить
надежность покрытий. Сухая цементно-песчаная смесь (1:2)
49
подается пневматически по шлангу от цемент-пушки с дозиров-
кой ее тарельчатым питателем; она смешивается с водой в шту-
катурном сопле, куда вода поступает по специальному шлангу
через дозирующий вентиль; при этом сопловщик визуально
поддерживает среднее В/Ц=0,35 (рис. 1.6, а).
Два недостатка присущи торкрету: неравномерность состава
раствора и его зависимость от квалификации сопловщика,
а)
Рис. 1.6. Технологические схемы устройства цементной штукатурной гидро-
изоляции
а — способ торкретирования; б — штукатурка из КПЦР; в — штукатурка из стекло-
цемента
1 — сушильный барабан; 2 — бункер для песка; 5 — бункер для цемента; 4 — смеси-
тель; 5 — растворомешалка; 6 — цемент-пушка; 7 — компрессор; 8 — штукатурное сопло;
9 — дозаторы жидкости; 10 — бункер с растворонасосом; // — растворонагнетатель или
внбропневмонагнетатель; 12 — изолируемая поверхность
вследствие чего образуются усадочные трещины, он плохо при-
липает к основанию, наблюдается значительный отскок песка
(25—30%); поэтому в большинстве случаев торкрет-штукатур-
ка получается недоброкачественной (31, 41, 69].
Улучшения торкрет-штукатурки достигают при помощи ак-
тивированного торкрета [27, 78] на основе портландцемента,
виброизмельченного до удельной поверхности 5000 см2/г, и ми-
нерального наполнителя. Такой торкрет гораздо более плотен,
что позволило успешно применить его на ряде мазутных резер-
вуаров, для кавитационностойких покрытий водослива плотины
50
Таблица 1.23
Технико-экономические характеристики цементной штукатурной гидроизоляции
Характеристики Из цементных растворов Из коллоидных цементных растворов Стекло- цементная
1 : 2 В/Ц-0,4 с добавками торкрет КЦР КПЦР
Толщина покрытия, мм Водонепроницаемость, МПа Прочность, МПа: 25—30 25—30 30-50 10 10 10
0,2—0,3 0,5—1,5 0,8-1,0 1,0-1,6 1,0-1,6 0,5—1,0
при сжатии 30—40 20-40 20—45 35—45 25 35-50
» растяжении 3,6—4 1,5-2,7 2,5—5 3,5-5 2,5—3,5 3,8-8
» изгибе (/?и), не менее 5 5 7 7 8 12
Адгезия к бетону, МПа 0,7-0,9 0,5—0,6 0,5-0,6 0,8—1,0 1,0-1,2 3,0-3,5
Морозоустойчивость, более циклов . . . 50 100 100 200 300 200
Усадка (Ус), мм/м, через 1 мес 0,5—0,7 1,0-1,1 М 0.5 0,75 0,1-1,0
То же, через 6 мес Растяжимость (ен), %, не более 0,5-0,75 1,2 1,2 0,7 0,80 0,5-0,7
0,01 0,03 0,01 0,01 0,05 0,05
Модуль деформации (Ёи), МПа Коэффи ци ен т тр ещин оу стой ч и вости 1-10* 5-103 2-104 3,5-104 (0,54-2)-КН 3-Ю4
l _ /?иен *TP ” W 77 У сЕ и 7’10-5 2,9-10-5 3,3-10-6 2-Ю-5 2-10-4 3,8.10-5
Осадка конуса Строй ЦНИЛ, см 6—8 8—10 2-3 6-8 2-3
Расход материалов, кг/м2 В том числе: 50-60 50—60 60-100 20 20 20
цемента 10-20 10—15 25-40 4,2 4.0 14
песка 4- наполнителя 20-40 20—40 40-50 14 14 0,6
добавок ПАВ, полимеров 0,01 0,1-1,0 0,14 0,04 0,4 0,17
Стоимость покрытия, руб/м3 Трудозатраты, чел.-дн./м2 0,60 1,05 1,6-4,6 1,15 1,35 1,7-2,35
0,03 0,05 0,16—0,42 0,16 0,05-0,1 0,25
Братской ГЭС, сульфатостойких покрытий дымоходов 3айнской
ГРЭС и других ответственных сооружений.
Однако главные недостатки торкрета такие частные улучше-
ния не устраняют, а потому его можно использовать лишь при
наличии сопловщиков высокой квалификации. Дальнейшим со-
вершенствованием цементной гидроизоляции следует считать
нанесение заранее приготовленного, отдозированного и переме-
шанного раствора, каким является КЦР-
Коллоидный цементный раствор (КЦР) разработан
ВНИИГом в содружестве с ИФХ АН СССР для штукатурной
гидроизоляции на основе высокодисперсного цемента М-500,
тонкомолотого порошка-наполнителя и более крупного песка-за-
полнителя при пониженном содержании воды (В/Ц=0,35) и
повышенных добавках гидрофилизирующих ПАВ (ССБ или
С ДБ) {27, 41, 111].
Для КЦР характерна высокая водонепроницаемость при по-
ниженных усадочных деформациях, что обеспечивает трещино-
устойчивость покрытий. В табл. 1.23 приведены свойства КЦР
в сравнении с традиционными цементными покрытиями. Основ-
ным достоинством КЦР является мелкопористая структура
(большинство микропор — не более 1 мкм), благодаря чему
покрытия из него водонепроницаемы не только для гравита-
ционной воды (испытано при давлении 2,5 МПа в течение
270 суток), но и для капиллярной влаги. Гарантируется их вы-
сокая морозоустойчивость, сульфатостойкость, повышенная ус-
тойчивость против абразивного износа и кавитационной эрозии,
а также повышенная прочность при ударном воздействии. При
обычных работах используют высокомарочные портландцементы
и минеральные наполнители (известняковый и доломитовый по-
рошки, зола ТЭС, маршаллит и пр.). При виброизмельчении
цемента и песка могут быть получены покрытия прочностью
70—80 МПа, а при использовании металлического порошка
в качестве наполнителя — даже до 110 МПа.
Наиболее существенным недостатком КЦР является его
слишком густая консистенция во время нанесения, вследствие
чего при В/В>0,35 в покрытии образуются усадочные трещины;
поэтому раствор приходится наносить либо вручную, либо руч-
ным аппаратом — виброрастворометом, строго соблюдая дози-
ровку воды и правила ухода за покрытием. Эта трудность была
исключена созданием смесительно-штукатурного агрегата
ВНИИГа на базе вибросмесителя-растворомешалки СО-46 и
модернизированного растворонасоса СО-49, позволяющего на-
носить растворы с подвижностью до 5 см (В/В=0,32). Другим
средством, предотвращающим усадочное трещинообразование,
является введение полимерных добавок — применение КПЦР.
Коллоидный полимер цементный раствор (КПЦР) отлича-
ется добавками (3—5% от массы цемента) латексов, полиэти-
леновой эмульсии, эпоксидной эмульсионной пасты, которые по-
52
вышают подвижность КЦР настолько, что даже при В/В = 0,2
его можно наносить растворонасосом. Кроме того, добавки эла-
стомеров резко увеличивают трещиноустойчивость покрытий,
что видно из табл. 1.23.
Весьма эффективна добавка ПАВ — пенообразователя ОП-7
(оксиэтилированного алкилфенола) в количестве 5—8% от
массы вводимого эластомера или 0,15% от массы цемента. Та-
кая добавка играет роль стабилизатора латекса, эмульгатора
полимера и воздухововлекающей пептизирующей добавки в це-
ментном растворе. В результате становится возможной комп-
лексная механизация приготовления и нанесения КПЦР с по-
мощью обычного оборудования (рис. 1.5,6). Зимой эту гидро-
изоляцию наносят в тепляках.
Растворы КЦР и КПЦР применяются в следующих случаях:
а) на напорных гранях гидротехнических сооружений в су-
ровых климатических условиях — применены на насосных стан-
циях Троицкой и Гусиноозерской ГРЭС, в плавательных бас-
сейнах в Ленинграде, на напорных водоводах Артемьевского
гидроузла и других объектах;
б) на поверхностях, подвергающихся абразивному воздей-
ствию, например бункеров гидрозолоудаления на Троицкой
ГРЭС, на очистных устройствах Череповецкого металлургиче-
ского комбината, водосбросах Варцихской ГЭС;
в) в условиях отрывающего напора воды, например в под-
валах жилых домов, Смольного и Преображенского соборов,
дворца Меншикова в Ленинграде, на вагоноопрокидывателях
Павлодарской ГРЭС, в шандорохранилище Верхнекамской ГЭС,
на насосной станции Шамской ГЭС при напоре до 20 м и т. п.
Недостатком штукатурной гидроизоляции из КПЦР явля-
ется низкая ее трещиноустойчивость, из-за чего ее нельзя при-
менять на трещиноватом основании при раскрытии трещин бо-
лее 0,15 мм и на сборных конструкциях. Однако простота
технологии, надежность покрытий, не дефицитность и безвред-
ность исходных компонентов, небольшая стоимость и трудо-
емкость покрытий открывают широкие возможности для ис-
пользования КПЦР.
Стеклоцементная гидроизоляция разработана ВНИИНСМом
и ВНИИСТом в содружестве с ИФХ АН СССР также на ос-
нове коллоидного цементного клея с армированием покрытия
рубленым стекловолокном (22]. В данном случае технология
немного видоизменена: виброизмельченная и виброактивиро-
ванная цементно-песчаная смесь набрызгивается слоями тол-
щиной по 1 мм с армированием путем набрызга рубленого стек-
ловолокна; поэтому для создания надежного гидроизоляцион-
ного покрытия требуется нанести восемь-десять наметов
(рис. 1.6, в). Долговечность покрытия достигается сочетанием
глиноземистого цемента и алюмоборосиликатного стеклово-
локна или портландцемента w щелочестойкого стекловолокна
53
ЖС 23/60. Предусмотрена также добавка до 10% латекса,
что намного удорожает гидроизоляционное покрытие
(табл. 1.23).
Все упомянутые работы по созданию коллоидных цементных
растворов значительно опережают аналогичные разработки за-
рубежных фирм. Можно указать на применяемый в ФРГ це-
ментно-песчаный раствор «колькрет», приготавливаемый в тур-
булентных двухбарабанных смесителях со скоростью вращения
2200 об/мин, безусадочный цемент «торосил» в США.
Горячая асфальтовая штукатурная гидроизоляция. Асфаль-
товая штукатурная гидроизоляция, выполняемая горячим спо-
собом, представляет собой водонепроницаемое, пластичное и
высокопрочное покрытие толщиной 5-—25 мм, состоящее из не-
скольких слоев или наметов асфальтового раствора или ма-
стики, наносимых на горизонтальные поверхности розливом,
а на вертикальные набрызгом в нагретом состоянии при ра-
бочей температуре 150—200° С [16, 64]. Эта гидроизоляция,
отличающаяся высокой прочностью при статических и динами-
ческих нагрузках, а также химической стойкостью, применяется
преимущественно в следующих случаях:
а) на напорных гранях гидротехнических сооружений, омы-
ваемых водохранилищем с воздействием льда и волн; например,
она успешно служит на Маткожненской, Плявиньской и Пав-
ловской ГЭС при льде толщиной 2 м;
б) на внешних поверхностях опускных колодцев и кессонов,
железобетонных свай и трубопроводов, прокладываемых мето-
дом продавливания, а также для защиты иных сооружений
с интенсивным механическим воздействием в период строитель-
ства или эксплуатации, что доказано работами в Ленинграде,
Караганде, на Верхнекамской ГЭС и других объектах;
в) в условиях интенсивной общекислотной или электрохи-
мической агрессивности внешней среды; например, она удачно
применена на строительстве Ленинградской и Чернобыльской
АЭС для гидроизоляции основных сооружений, защиты водо-
и газопроводов;
г) при аварийных и ремонтных работах, когда требуется
срочное выполнение гидроизоляции и немедленное включение ее
в работу; например, ее использование позволило отремонтиро-
вать напорную башню Нижневарзобской ГЭС в течение трех
суток.
Важным преимуществом горячей штукатурной гидроизоля-
ции является возможность ее пластификации полимерными до-
бавками и армирования стеклосетками, благодаря чему ею
можно защищать железобетонные конструкции с расчетным
раскрытием трещин до 2 мм. Однако существенный недостаток
такой гидроизоляции заключается в необходимости применения
материалов в горячем состоянии, что очень усложняет гидро-
изоляционные работы, повышает их трудоемкость, требует ис-
54
Таблица 1.24
Технико-экономические характеристики горячей
асфальтовой гидроизоляции
Характеристики В основании На стенах
из асфальта из мастики из ас- фальта из мас- тики
Толщина покрытия, мм . . . 20—25 15—20 12—15 10—12
Число слоев или наметов . . . 1—2 1—2 2—3 3—4
Общий расход асфальта, кг/м2 В том числе: 40—50 30—35 25—30 12—15
битума БН 70/30 .... резиновой крошки, каучу- 6-9 9—10 6—7,2 8—10
ка — 0—2 0—2 1,5—3
среднезернистого песка . . 16—20 — 10—15 —
асбеста + порошка . . . 17—20 20—23 9—13 2,5—3,5
Стоимость покрытия, руб/м2 . . 0,32-0,50 0,40—0,85 1,9—2,1 2,2—2,4
В том числе материалов . . . 0,25—0,40 0,32—0,35 0,3—0,4 1,2—1,5
Трудозатраты, чел.-ч/м2 . - . 0,23—0,32 0,14—0,23 3,7—4,1 1,8—2,3
кусственной сушки основания и т. д. Эту гидроизоляцию нельзя
применять при отрывающем напоре воды, эксплуатационной
температуре выше 50° С и при нефтехимической агрессивности
воды-среды (нефтепродуктов — более 5 г/л).
Обычно горячая асфальтовая штукатурная гидроизоляция
на горизонтальных поверхностях выполняется розливом литого
асфальта, состоящего из 15—18% битума БН 70/30, 25—35%
порошкообразного наполнителя, 5—8% коротковолокнистого
асбеста 7—8-го сорта и 50—55% среднезернистого песка. На
вертикальных поверхностях бетон насекают и грунтуют разжи-
женным битумом, а горячий асфальт наносят специальным
ручным аппаратом — асфальтометом ВНИИГ-5 конструкции
М. Г. Старицкого наметами по 5 мм, причем содержание би-
тума приходится увеличивать до 24% за счет содержания
песка.
При гидроизоляции подземных конструкций производитель-
ность работ может быть повышена до 600 м2 в смену благодаря
смесительно-штукатурному агрегату АГКР-5 конструкции
Ю. И. Самченко и использованию резинобитумных (БРМ) или
полимербитумных (битэп) мастик с добавкой 20% асбеста при
уменьшении толщины намета до 3 мм. Технологическая схема
устройства гидроизоляции приведена на рис. 1.7, а технико-
экономические характеристики покрытий — в табл. 1.24.
Состав асфальта для штукатурной гидроизоляции подбира-
ется исходя из условия соблюдения теплоустойчивости покры-
тий, трещи но устойчивости на морозе при гарантированной во-
доустойчивости и прочности, а также удобообрабатываемости
при рабочей температуре. При этом надо соблюдать следующие
правила и технические требования:
55
а) в качестве основного вяжущего используют стандартный
битум марки БН 70/30 или сплав БНД 40/60 и БН 10/90 (свой-
ства см. табл. 1.2);
б) в качестве наполнителя применяют высокодисперсные ми-
неральные порошки с содержанием частиц мельче 0,074 мм не
менее 60%, глинистых примесей — не более 1,5%, песчаных
частиц — не более 5% и химически стойкие в расчетной воде-
среде с обязательной добавкой коротковолокнистого асбеста
7—8-го сорта, не загрязненного посторонними примесями;
Рис. 1.7. Технологическая схема устройства асфальтовой штукатурной
гидроизоляции горячим способом
1 — сушильный барабан; 2 — установка кипящего слоя; 3 — битумоплавильный ко-
тел; 4 — раздаточный котел; 5 — асфальтосмеситель; б — компрессор; 7 — асфальто-
мет ВНИИГ-5; 8 — агрегат АГКР-5; 9 — штукатурное сопло
в) в качестве заполнителя используют среднезернистый пе-
сок крупностью до 2 мм или каменную крошку с модулем
крупности до 2,2;
г) в качестве полимерных добавок к битуму, повышающих
теплоустойчивость и морозостойкость асфальта, применяют кау-
чуки и другие эластомеры, перечень которых приведен
в табл. 1.3, а предельно допустимые составы теплоустойчивых
растворов — в табл. 1.25 [65, 109].
Интервал пластичности асфальта определяется его темпе-
ратурами размягчения и хрупкости, а его теплоустойчивость
можно рассчитать, учитывая структурно-реологические свой-
ства, по формуле
Z = . , (W)
(Р + 1)?1о
56
Составы и свойства асфальтополимерных штукатурных растворов
к
о <я о. В хрупкос- ти ю СМ Г- СМ Ь- —< —< СМ со +1 1 1 1 1
р. 0> к S размяг- чения СМ CM LQ LQ IQ ’ф QO О об 00 об Г-
§ S № при 0° С 0,0 1 0,5 0,2 0,6 0,4 1,5
й к & при 25° С 1,0 2,0 1,5 2,0 1,4 2,6
о £ с ^ООООО
асбест 10 8 3 3 1,5 3
Состав, % массы о В о I 10 10 9 9 10,5 9
добавка полимера Нет ' Резина — 4 Латекс СКО — 9 » СКД - 9 Клей - 3 КОРС - 5,8
битум БН 70/30 40 38 45 45 45 42,2
Марка р, £Х СХ <<<<<<
где /—величина оплывания по-
крытия толщиной 6=1,5 см
за время Т=1 год=1,3*106 с
при расчетной температуре
( + 60° С) и угле наклона к го-
ризонту а = 90°.
В табл. 1.26 приведены струк-
турно-реологические константы
асфальтов (3 и т)о» а также вели-
чины оплывания / в предположе-
нии, что температура +60° С
удерживается в течение трех ме-
сяцев в году по 4 ч в сутки,
а температура +40° С — по 8 ч
в сутки также в течение трех
месяцев.
Как видим, теплоустойчиво-
стью асфальтов можно управ-
лять в достаточно широких пре-
делах, а добавляя в них асбест
или полимеры, получать вполне
теплоустойчивые покрытия. Не-
обходимая морозостойкость —
трещиноустойчивость на мо-
розе — может быть рассчитана
аналогично окрасочным поли-
мербитумным покрытиям (см.
§ 1.1). Расчеты показывают, что
для поверхностей, остающихся
в зимнее время открытыми, со-
став асфальта надо подбирать
из условия, чтобы его темпера-
тура хрупкости была ниже рас-
четного минимума температуры,
что, как правило, требует вве-
дения полимербитумного вяжу-
щего (см. табл. 1.25). Данным
расчетом предусматривается до-
статочно большой запас, так как
многолетняя эксплуатация шту-
катурных покрытий на Маткож-
ненской и Павловской ГЭС при
морозах до —45° С показала вы-
сокую морозостойкость покры-
тий из обычного раствора АШ-25
на основе битума БН 70/30.
Холодная асфальтовая шту-
катурная гидроизоляция. Такая
57
Структурно-реологические константы и величины оплывания асфальтовых штукатурных растворов на стенах
СМ
Оплывание 1 за один год 1.27 мм 14.8 » 1.63 мкм 0.75 » 52.0 .>
_ о о _
г- С© гЧ гЧ. <ю О о оо о
о с
со со со со оо
см'см' iO
+
X
t4** 4 J • с f О
се. см ~ со-т см
3
к
сз
п
к
о о О _ N «0 СО
^^4 ^^4
й ОО О О О
о с W—• w—• •—< •—<
СО СО^СМ СМ ’гГ
о £ см' —' со'
+
S
Е I/O 'i’ CM СО СМ
СО со I/O со
. ** V* *
— — — СМ —
LT
а . t
X сх
cd
rt
№
и
cd
Ct
О
О
n
О
t—i
! П
t og .3 .
о 2?"
Ct
и =о
2 * О
ой гка' аль же,
* £?•& 5 о о
гидроизоляция представляет со-
бой водонепроницаемое и пла-
стичное покрытие толщиной
5—25 мм, выполняемое штука-
турным способом, отдельными
наметами толщиной по 5—7 мм
из холодной асфальтовой ма-
стики — смеси водной эмуль-
сионной пасты битума с мине-
ральным наполнителем [8, 15,
19, 21, 56, 103]. Эмульсионная
паста отличается от обычной би-
тумной эмульсии тем, что эмуль-
гатором в ней являются высо-
кодисперсные минеральные по-
рошки: глина, известь, диатоми-
ты и пр.; это придает ей па-
стообразную консистенцию и
твердообразные свойства (нали-
чие предела текучести).
Данная гидроизоляция отли-
чается простотой устройства, на-
дежностью и недефицитностью
исходных компонентов: дорож-
ного битума, извести, минераль-
ных порошков и асбестовых от-
ходов. Кроме того, ее выпол-
няют без нагрева материалов
при высокой механизации всего
процесса; покрытия из нее
можно устраивать на влажном
основании, без защитных покры-
тий, причем обеспечивается вы-
сокая водо-, тепло- и солестой-
кость мастики. Холодная асфаль-
товая гидроизоляция применя-
ется в следующих случаях:
а) для гидроизоляции лю-
бых достаточно трещиноустой-
чивых (раскрытие трещин до
0,3 мм) подземных сооружений,
а при армировании стеклосет-
кой — и сборных железобетон-
ных конструкций; например,
в Ленинграде она применяется
с 1958 г., и за прошедший пе-
риод ее уложено в покрытия
70 тыс. т;
58
б) для внутренней гидроизоляции в условиях отрывающего
гидростатического давления до 25 м вод. ст.; например, таким
способом осушено свыше 500 жилых домов в Ленинграде, Ки-
еве; в вагоноопрокидывателе Литовской ГРЭС и здании Ин-
ститута физики Земли в Тбилиси отрывающий напор достигал
20 м и более(14, 21, 56, 103, ПО];
в) для антикоррозионной защиты в условиях сульфатной,
морской, магнезиальной и выщелачивающей агрессивности
воды-среды, а при использовании специальных мастик — и при
углекислой и общекислотной агрессии, например, на сооруже-
Рис. 1.8. Область применения холодных асфальтовых мастик на ос-
нове эмульсионных паст и их экономическая эффективность
а — наружная гидроизоляция подземных сооружений; б — внутренняя гидро-
изоляция, работающая на отрыв; в — безрулонные мастичные кровли; г —
штукатурное заполнение деформационных швов
/ _ стоимость покрытия; 2 — экономическая эффективность по сравнению
с оклеенными покрытиями
ниях Каракумского канала и Кайрак-Кумской ГЭС (1953 г.)
при содержании сульфатов до 55000 мг/л, на ряде очистных
сооружений;
г) для устройства безрулонных кровельных покрытий по
железобетонным плитам и комплексным кровельным настилам
как наиболее дешевое и надежное мастичное покрытие для но-
вых кровель и ремонта старых;
д) для заполнения деформационных швов в массивных гид-
росооружениях в виде высокопластичных покрытий, разделяю-
щих блоки бетонирования, а также для заполнения швов между
стеклоблоками (рис. 1.8).
59
Таблица 1.27
Характеристики армирующих тканей и сеток
для штукатурной гидроизоляции
Материал Марка Масса, г,м2 Ширина, мм Толщина» мм Число нитей Прочность, H/5 см 1 Стоимость, коп/м2
Стеклохолст кровельный вв-к 100 960 0,4 Без основы 100 18
Стеклохолст гидроизоля- ционный вв-г 80 400 0,4 То же 80 12
Стеклосетка (ТУ 6-11-99—75) СС-1 120 900 0,4 8/7 1800 47
Стеклосетка (ТУ 6-11-99—75) ССА-2 150 900 0,3 10/9 600/200 31
Стеклосетка (ТУ 6-11-99—75) РС-3 200 900 0,25 12/9 600/450 37
Стеклоткань (ГОСТ 10146—74) СТС-40 395 800 0,31 22/13 5500 120
Стеклоткань щелочестойкая ТЭ-01 390 980 0,27 16/9 3800 120
Стеклоткань плотная, саржевая Мешковина (ГОСТ 5530—71) СТС-41 200 980 0,20 10/9 2000 110
957—963 350—400 1100 0,5 42/33 560/810 45
Недостатками холодной асфальтовой штукатурной гидроизо-
ляции являются: невысокая прочность (0,5—0,8 МПа), что не
позволяет применять ее на открытых напорных гранях гидро-
сооружений и опускных колодцев; недостаточная трещино-
устойчивость, вследствие чего покрытия над стыками и сопря-
жениями нужно армировать стеклосетками или мешковиной
(табл. 1.27). Нельзя применять такую гидроизоляцию для ан-
тикоррозионной защиты металлических конструкций под зем-
лей при электрохимической агрессии блуждающих токов, так
как она электропроводка. Кроме того, необходимо учитывать
затруднения при. выполнении работ на морозе.
Холодные асфальтовые мастики приготавливают путем одно-
или двухстадийного смешения. При смешении в две стадии
сначала приготавливают битумную эмульсионную пасту из на-
гретого до 150° С битума и до 50—70° С известкового или гли-
няного теста, после чего эту пасту без подогрева смешивают
с наполнителем: цементом и асбестом (мастика БНСХА) или
известняковым порошком (мастика хамаст ИИ-20).
При одностадийном смешении нагретый битум сразу пере-
мешивают с нагретой водной суспензией коротковолокнистого
асбеста (мастика БАЭМ), получая готовую пасту-мастику
(рис. 1.9). Такой способ получения мастики БАЭМ удобен
60
также тем, что в зависимости от назначения в нее добавляют
либо цемент (мастика БАЭМ-Ц) и используют для гидроизоля-
ции, либо латекс (мастика асбилат), применяя ее для кровель
или герметизации швов и стыков (см. табл. 1.28), причем до-
бавки вводят уже в холодную мастику непосредственно на ра-
бочем месте (рис. 1.9,6).
Холодные асфальтовые мастики хамаст и БАЭМ согласно
физико-химической механике [56, 57, 103] являются принци-
пиально новым типом твердообразных асфальтов (рис. 1.10).
Рис. 1.9. Технологические схемы приготовления и нанесения холодных
асфальтовых мастик эмульсионного типа
а — мастики на основе известково-битумной эмульсионной пасты хамаст; б — ма-
стики на основе битумно-асбестовых эмульсионных мастик БАЭМ и асбилата
1 — растворомешалка; 2 — растворонасос диафрагменного типа; 3 — бескомпрес-
сорная форсунка или штукатурное сопло; 4 — турбулентный растворосмеситель
Твердообразные свойства определяются структурными особен-
ностями мастик после их обезвоживания (рис. 1.10, г), когда
мигеллы битума образуют конгломератные комплексы, окру-
женные толстыми прослойками минерального эмульгатора и на-
полнителя, а частичная коалесценция мицелл происходит через
адсорбционно-связанные пленки битума; поэтому мастики ха-
маст близки по своим структурно-механическим свойствам
к жестким асфальтобетонам (рис. 1.10, в), а мастики на основе
горячего битума и битумных эмульсий отличаются прослой-
ками объемного битума (рис. 1.10, а и 6), что лишает их твер-
дообразных свойств: предела текучести и тиксотропии.
Эмульсионные мастики по закономерностям деформирова-
ния (течения), как твердообразные жидкости, подчиняются
61
Таблица 1.28
to
Составы и свойства покрытий из холодных асфальтовых мастик
Составы и свойства Для гидроизоляции Для кровель Для заполиеиия швов
ИИ-20 БАЭМ-Ц БАЭМ асбилат ГП-50
Состав во влажном состоянии, %:
битумная паста 75—80 90 30 (битум) 30 (битум) 50
минеральный порошок Состав в сухом состоянии, %: 20—25 10 20 204-10 50
битум БНД 40/60 52—58 55 60 57 33
минеральный порошок 42-48 45 40 384-5 67
Вид минерального порошка Известь + + известняк Асбест -р 4- цемент Асбест Асбест 4- 4- латекс Глина 4- мелкозер’ нистый песок
Плотность покрытия, г/см3 1,31 1,45 1,40 1,30 1,57
Пористость расчетная. % 12,7 5,6 20,2 22,3 11,3
Коэффициент водоустойчивости через 6 мес. . . 1,07 0,98 0,85 0,46 0,53
Водопоглощение, % массы 8,6 4,2 15,7 22,0 12,6
Набухание, % объема 0,81 0,6 1,5 8,7 2,2
Предел прочности при сжатии, МПа 0,5 0,9 0,8 1,5 0,6
Растяжимость при 20° С. % 8,7 3,1 30,6 62,7 —
Динамическая прочность, МН-м/м3 0,2 0,9 0,8 1,5 0,5
Адгезия к бетону, МПа 0,2 0,7 0,2 0,4 0,1
Стоимость покрытия толщиной 10 мм. руб/м2 1-25 1-02 0-90 1—76 0-36
Рис. 1.10. Структура и структурно-реологические свойства асфаль-
тов (справа показаны закономерности деформирования асфальтов)
а—битумы и битумные эмульсии; б — литые асфальтовые мастики и рас*
творы; в — уплотняемые жесткие асфальтобетоны; г — холодные асфальтовые
мастики
' — битумные мицеллы; 2 — адсорбциоиио-сольватный слой эмульгатора; 3 —
минеральные частицы наполнителя и заполнителя; 4 — адсорбционные про-
слойки битума; 5 — адсорбционный слой минерального эмульгатора; 6—воз-
душные поры
Таблица 1.29
Структурно-механические характеристики эмульсионных мастик
при сдвиге
Марка мастики (эмульгатор 4- иаполннтель) Температу- ра, °C Пределы текучести, ГПа Структурная вязкость, Па-с 1 Время ре- лаксации 0, с
То Яо
Хамаст ИИ-20 .... 7 48 509 3,5-1011 4,5-1010 6,1-105
(Известь 4- известняко- 20 33.44 88,6 2,0-1010 2,3-1010 2,0-104
вый порошок) .... 50 6,8 10,0 3,9-107 2,0-106 1,8-103
Хамаст ИД-25 . . . (Известь + доломитовый 20 18.0 65,0 5,0-10» 9,3-10» 6.5-104
порошок) 60 1,8 7,2 8,0-107 1,1 -107 1,1-104
БАЭМ-40 30 37,3 420 4,3-10» 2,3-108 4,8-103
(Асбест 7—8-го сорта) 18 155 90 1.1-1011 9,1-1010 5,1-Ю3
— 18 1500 2700 5,4-1014 4,9-1012 5,4-103
Таблица 1.30
Технико-экономические характеристики холодной асфальтовой
гидроизоляции (толщиной 10 мм)
Характеристики Мастика БАЭМ ДЛЯ кровель Мастика БАЭМ-Ц для гидро- изоляции Мастика асбилат
Общий расход влажной мастики, кг/м2 В том числе: 30,4 35,8 28,8
битума БНД 40/60 7,7 8,2 6,4
асбеста 7—8-го сорта 7,7 8,2 6,4
добавки Нет Цемент—1,2 Латекс—1,5
Стоимость покрытия, руб/м2 1—16 1—38 1—48 до 2—58
То же. армированного (20% площади) 1—24 1—46 1—56 до 2—66
То же, при сплошном армировании . . 1—48 1—70 1—74 до 2—89
Трудовые затраты, чел.-ч/м2 0,45 0,45 0,48
То же, при сплошном армировании 0,53 0,53 0,55
видоизмененной формуле Михайлова [52] для эффективной вяз-
кости мастики:
П* = т1т + (т)о“Пт) x/shx; Т — т0 —ёт]*, (1.9)
где
X = (т — т0)/(тг — т0); 0 = (т]0 — т)т)/тг; (IЛ0)
т)* — эффективная вязкость мастики; т)0 — наибольшая структур-
ная вязкость; т)тп — наименьшая структурная вязкость; т — рас-
64
четное касательное напряжение; то — предел текучести (предел
Шведова); тг— предел прочности структуры (предел Бингама);
О — время релаксации.
Структурно-механические характеристики различных мастик
приведены^ табл. 1.29 и на рис. 1.10.
Жесткость мастик часто является их недостатком, в частно-
сти она приводит к образованию трещин в кровельных покры-
тиях; поэтому были разработаны мастики БАЭМ и асбилат на
основе асбестового эмульгатора-наполнителя, волокна кото-
рого придают стабилизированному покрытию повышенную де-
формативную способность на морозе до —70° С и в то же
время обеспечивают теплоустойчивость покрытий даже при
4-120° С. Следует подчеркнуть, что добавки латексов в масти-
ках асбилат еще более повышают их растяжимость: латекса
СКС — до 65%, латекса гектолекса — до 95%.
Столь существенное улучшение свойств мастик БАЭМ по
сравнению с мастиками хамаст позволяет рекомендовать их
в качестве основных, тем более, что, добавляя цемент и латекс,
можно управлять их свойствами в широких пределах. Харак-
теристики этих покрытий приведены в табл. 1.30.
ГЛАВА ВТОРАЯ
СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВИДЫ ГИДРОИЗОЛЯЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ
§ 2.1. Комплексная теплогидроизоляция
Теплогидроизоляционными называются защитные покрытия,
сочетающие в себе функции гидро- и теплоизоляции строитель-
ной конструкции; они подразделяются на комбинированные
покрытия, когда пористый теплоизоляционный слой, в свою оче-
редь, защищают гидро- и пароизоляционными покрытиями, и
комплексную теплогидроизоляцию, выполняемую из теплоизо-
ляционного материала, одновременно обладающего водонепро-
ницаемостью и водоустойчивостью [14, 18, 28, 46, 53].
Теплогидроизоляцию применяют в ограждениях и на кры-
шах зданий, на гидротехнических сооружениях в зоне перемен-
ных уровней воды, для защиты массивных конструкций от тем-
пературных напряжений и вечномерзлых грунтов от оттаивания,
для теплоизоляции теплотрасс при бесканальной их прокладке,
для защиты различных водоводов от промерзания, а также тех-
нологического оборудования с повышенными эксплуатацион-
ными температурами. Комплексная теплогидроизоляция явля-
ется принципиально новым видом защиты сооружений, полу-
чающим все большее распространение в связи со все расширя-
ющимся строительством в северных районах.
Как видно из табл. 2.1, наиболее часто употребляемые
теплоизоляционные материалы в зависимости от характера их
пористости и водонасыщения можно разделить на три группы:
1) материалы, свободно поглощающие воду и гигроскопич-
ные, с открытой пористостью и гидрофильной поверхностью
(пенобетон, шлаковата, мипора, поропласты и т. п.); это про-
сто теплоизоляционные материалы, нуждающиеся в паро- и гид-
роизоляционной защите, пригодные лишь для комбинирован-
ной теплогидроизоляции;
2) материалы негигроскопичные и с закрытой пористостью,
небольшим водопоглощением (гидрофобные порошки, битумо-
перлит, поропласты); это теплогидроизоляционные материалы,
требующие защиты от влияния воды только при вероятности
длительного ее воздействия;
3) водонепроницаемые материалы с закрытой пористостью
или на пористых заполнителях, придающих им теплоизолирую-
щие свойства; это теплогидроизоляционные материалы (асфаль-
66
Физико-механические свойства теплогидроизоляционных материалов
Таблица 2.1
Материал Плотность, кг/м9 Прочность, МПа КЛРТ, 1/°C-10е Максимальная теплопровод- ность, Вт/м-град Водопог- логцение, % Стоимость, руб/м3
Гидрофобный керамзитобетон ; . . 500—1000 0,6—1,0 10 0,16—0,22 4—6 20
Асфальтокерамзитобетон 700—1000 1,2-2,5 32 0,17—0,23 1-1,5 24
Автоклавный пенобетон 300—800 0,5—2,0 11 0,12—0,29 6—35 22
Минеральная вата, шлаковата 200—400 0,1—0,5 0,08—0,32 20—25 5,8
Битуминированная шлаковата 300-500 0,5—0,7 0,08—0,14 8—12 12
Битумио-перлитовая смесь 200—300 0,4—0,8 30 0,07—0,14 20—30 12—15
Цементно-вермикулитовая смесь ... .... 400—500 0,7—2,0 10 0,09—0,16 16—28 17—19
Засыпка гидрофобной золой 300—600 0,01—0,03 0,17—0,23 0,5—16 4—5
Заливка горячим битумом БН 70/30 1000 0,02 300 0,17 0,1 43
Резинобитумная мастика БРМ 1100 0,08 320 0.14-0,17 1,5 104
Полистирольный пенопласт ПСБ 20-60 0,2—0,4 60 0,04—0,09 3—12 40—110
Мочевиноформальдегидная мипора 10—30 0,03 0,029—0,04 40 8—10
Фенолоформальдегидный пенопласт ФРП-1 . . . 60-80 0,2-0,3 — 0,045—0,046 38 40—60
То же, виларес 60—80 0,3—0,5 0,07—0,09 32 30—50
Стирольный пенопласт СЗП-1 50-80 0,12—0,15 — 0,04—0,09 6,0 80
Полиуретановый пенопласт ЗС 50—70 0,4 — 0,037—0,046 5-6 160—200
» пенопласт 308М 40—60 0,3—0,6 65,9 0,04—0,046 5,0 420
Поливинилхлоридный пенопласт ПВ-1 50—80 0,5—0,6 38,9 0,045 5—6 100
То же, ПВХ-1 70—130 0,8—0,9 46,2 0,03—0,04 7—8 160—200
Полистирольный пенопласт ПСБ-МП 80—160 0,5—0,6 0,05-0,06 9,6 30—60
Фурановый полимербетон 2200—2350 60—95 12—16 0,75—0,85 0,8 120—180
Полиэфирный » 2200—2400 90—110 19—23 0,68—0,78 0,4 250—400
Карбамидный » 2100—2400 35—58 0,80—0,90 0,6 45—100
Эпоксидный » 2000—2300 90—130 18-22 0,76-1,00 0,1 700-900
Фурановый полимербетон на шунгите (7,7%) 2350 84,6 15 0,97 0,73 240
То же, на шунгизите (11%) 1500 38,8 12 0,75 4,0 280
товые и полимербетоны на легких заполнителях, пеноэпоксиды,
битумные и мастичные заливки), пригодные для устройства
комплексной теплогидроизоляции.
Эффективность новых гидрофобных и теплогидроизоляцион-
ных материалов видна из сравнения стоимости прокладки те-
плопроводов (руб/м):
Диаметр
200 мм 300 мм
Канальная прокладка в полупроходных каналах . . . 75—70 114—80
Бесканальная с защитой армопенобетоном — изолом 67—90 89—10
То же, битумоперлитом без гидроизоляции ... 43—70 59—60
То же, с защитой гидрофобным асфальтоизолом . . . 38—30 58—80
Теплогидроизоляция асфальтокерамзитобетоном . . . 48—70 71—80
Литая гидроизоляция и теплогидроизоляция. Эти виды изо-
ляций, как правило, выполняются из горячих асфальтовых ма-
териалов путем розлива и разравнивания на горизонтальном
основании или заливки в щель за опалубку или заранее выстав-
ленное защитное ограждение на стенах сооружений (рис. 2.1),
причем в подземных сооружениях ограждение сооружают из
кирпичной стенки (рис. 2.1, а), а на напорных гранях гидро-
сооружений защиту устраивают из металлических или стекло-
пластиковых листов (рис. 2.1,6), либо железобетонных плит
(рис. 2.1, в), заанкеренных в основном сооружении.
Литая гидроизоляция, являясь наиболее надежной защитой
сооружений, в то же время самая трудоемкая и дорогостоя-
щая, а потому в каждом конкретном случае необходимость ее
применения должна быть подтверждена тщательным технико-
экономическим обоснованием. Ее применяют преимущественно
в следующих особенно сложных случаях:
а) при интенсивных механических воздействиях, волновых
и ледовых нагрузках (напорные грани гидросооружений) или
при резкопеременном температурном режиме в качестве тепло-
гидроизоляции (теплопроводы);
б) при повышенных требованиях к сухости подземных со-
оружений, высоких напорах или агрессивности воды, а также
при неблагоприятных температурно-влажностных условиях вы-
полнения гидроизоляции;
в) при трещиноватом основании, нетрещиноустойчивых кон-
струкциях основного сооружения и устройстве сопряжений, пе-
рекрытии деформационных швов и других мест сосредоточен-
ных деформаций.
Литая гидроизоляция осуществляется, как правило, из ас-
фальтовых мастик, растворов и бетонов, приготавливаемых
путем перемешивания компонентов при 150—170° С и заливае-
мых в горячем состоянии в щель между изолируемой поверхно-
стью и опалубкой или защитным ограждением, причем ширина
щели зависит от состава материала и высоты заливки
(табл. 2.2).
68
Стоимость литой гидроизоляции с защитой деревянными
брусьями достигает 30 руб/м2, трудоемкость — 5,4 чел.-ч/м2,
а при выполнении ее из литого асфальта за кирпичную стенку —
соответственно 7 руб/м2 и 2 чел.-ч/м2. Как правило, литой ас-
фальт приготавливают из 18—22% дорожного битума, 38—
42% минерального порошка и 40—44% песка, а при розливе на
горизонтальной поверхности содержание битума уменьшают до
12—14%, наполнителя — до 26—28%, при увеличении содер-
Рис. 2.1. Конструкции литой асфальтовой гидроизоляции на стенах
а — с ограждением кирпичной стенкой; б — с ограждением стальными, асбе-
стоцементными или пластмассовыми листами; в — то же, с железобетонными
плитами
1 — слой литого асфальта; 2 — кирпичная стенка; 3 — литая гидроизоляция
основания; 4 — бетонная подготовка; 5 — листы ограждения; 6 — прижимные
уголки или швеллеры; 7 — анкерные болты; 8 — окрасочное покрытие по ме-
таллу
жания песка; однако наиболее распространена литая гидроизо-
ляция из консистентных асфальтовых мастик, составы и свой-
ства которых приведены в табл. 2.3.
Литая гидроизоляция является наиболее древней: заливки
из природного сирийского асфальта применялись уже в Древ-
нем Вавилоне свыше 3 тыс. лет тому назад, а гидроизоляция
из литого ганноверского асфальта, выполненная свыше 100 лет
тому назад, успешно служит до сих пор на крышах здания
Публичной библиотеки имени М. Е. Салтыкова-Щедрина и Зим-
него дворца в Ленинграде. Дальнейшим совершенствованием
гидроизоляции этого типа является устройство защитного ог-
раждения из сборных железобетонных плит (рис. 2.1, в) и при-
менение . для заливки резинобитумных и полимербитумных
69
Таблица 2 2.
Расход материалов на устройство асфальтовой литой гидроизоляции
Материал Опалубка или кирпичная стейка при высоте заливки, мм Железобетонные плиты при высоте заливки, мм
250 | 500 500 | 800 | 1000
Толщина гидроизоляции, мм
Асфальтовая мастика 40 : 60 25-30 35—40 40-45 65-70 85-90
Асфальтовый раствор (Б = 16%) 30-35 40-45 45—50 65-70 85-90
Литой асфальтобетон (Б = 10%) 70—100 160-180 100-120 180—200 200-220
Расход материалов, кг/м2
Асфальтовая мастика 40 : 60 42—51 59-68 68-76 118-136 136-152
Асфальтовый раствор (Б — 16%) 60—70 80-90 90—100 140—160 180-200
В том числе:
битум БН 70/30 9,6-11,2 12,8-14,4 15 28 30
минеральный порошок 19 24,5 27 44 54
среднезериистый песок 35,5 46,5 52 42 104
Асфальтовый бетон (Б « 10%) 160-230 370—414 414—460 460-820 830—920
В том числе:
битум БН 70/30 16—25 37-42 42-46 46-54 84-92
минеральный порошок 35-50 75-85 85-95 90-110 170—190
среднезернистый песок 50—75 105—130 130—140 140—160 260—280
мелкий щебень (до 15 мм) 70-100 150—170 170—190 180—220 340—380
Таблица 2.3
Составы и свойства асфальтовых мастик для литой гидроизоляции
Состав, % массы Вид наполнителя Плотность, г/см® Температура размягчения,0 С Глубина проникания, 0 П Растяжимость, см
битум И с ь св К Я X
100 0 Без наполнителя 1,00 75/50 * 19/55 3,0/100
40 60 Известняковый порошок . . 1.75 120/80 15/25 1,5/2,8
30 70 Портландцемент М-400 . . . 1,90 110/85 9/19 0,4/3,0
40 60 Доломитовый порошок . . . 1,73 110/85 9/16 0,3/1,5
35 65 Кирпичный порошок . . . 1,70 115/90 5/17 0,5/2,0
75 25 Коротковолокнистый асбест 1,20 • 96/70 15/27 2,0/16,0
78 22 Ламповая сажа 1,10 115/105 11/27 0,6/12,5
40 60 : Зола-унос ТЭС 1,70 117/82 10/11 0,5/1,5
40 60 Кукермит, сланцевая зола 1,70 120/95 8/28 0,5/1,8
40 60 Угольная пыль молотая . . 1.07 122/81 6,5/11 0,3/1,5
88 5+7 Резиновая крошка + масло 1,05 90/65 20/30 2,0/4,0
• В числителе — на битуме БН 70/30, в знаменателе — на битуме БНД 40/60.
мастик, что повышает трещиноустойчивость гидроизоляции
в суровых условиях.
Засыпная гидроизоляция. Данный вид изоляции происходит
от забивок перемятой глиной и глинобетоном, широко приме-
нявшихся ранее. В настоящее время к ним прибегают очень
редко из-за большой много дельности, необходимости приготов-
ления высоко пластичных глин с малым содержанием воды и
последующей их плотной укладки. Тем не менее при возведе-
нии сооружений в тиксотропной рубашке, устройстве завес
способом «стена в грунте» и т. п. используются различные бен-
тонитовые композиции, допускающие механизированное приго-
товление и укладку (например, способ «Салетанж» во Фран-
ции).
При выполнении противофильтрационных экранов применя-
ется гидратон— смесь грунта с бентонитом и жидким стеклом;
он был предложен К. Кейлем (ГДР). Во ВНИИГе разработаны
смеси грунта с добавками бентонита, полиакриламида и каль-
цинированной соды. Стоимость этих материалов составляет от
6,2 до 14,2 руб/м3. Их уплотненные слои имеют коэффициент
фильтрации в пределах 10-7 —10-10 см/с, влажность 30—60%
и угол внутреннего трения 26°, что весьма затрудняет их при-
менение, особенно в условиях вечной мерзлоты. Поэтому данные
способы не могут быть рекомендованы без специального и тща-
тельного технико-экономического обоснования.
Гидрофобные засыпки. Такие засыпки из гидрофобизиро-
ванных порошков и песков применяются для противокапил-
71
лярной гидроизоляции подземных сооружений и подвалов зда-
ний, для теплогидроизоляции теплопроводов. Особенно они
перспективны для теплоизолирующих подушек и комплексной
теплогидроизоляции сооружений в зоне вечной мерзлоты
(рис. 2.2 и 2.3) благодаря малой теплопроводности порошков.
Гидрофобные порошки представляют собой мелкодисперсный
минеральный материал, частицы которого покрыты тончайшей,
не смачиваемой водой, пленкой поверхностно-активного веще-
ства (ПАВ). При проникании воды в поры гидрофобного по-
Рис. 2.2. Конструкции литой и засыпной теплогидроизоляции
а — засыпная гидроизоляция гидрофобными порошками; б — литая асфальто-
вая теплогидроизоляция
1 — бетонная подготовка; 2 — оклеечная или окрасочная гидроизоляция; 3 —
железобетонная плита фундамента; 4 — железобетонные стены; 5 — уплотне-
ние стыков и швов; 6 — литой асфальтокерамзитобетон или асфальтошлако-
бетон; 7 —засыпка гидрофобным порошком; 8 — ограждение кирпичной стен-
кой или опалубкой
рошка она образует выпуклые мениски, препятствующие даль-
нейшему ее прониканию в толщу гидрофобной засыпки. К со-
жалению, при неводоустойчивых гидрофобизаторах и совпаде-
нии направления напора воды и теплового потока такие за-
сыпки при длительном воздействии воды подвержены замока-
нию, что ограничивает возможность их использования.
Для приготовления гидрофобных порошков во ВНИИГе раз-
работаны весьма доступные гидрофобизаторы:
активированный разжиженный битум, состоящий из 35—
40% битума БН 10/90, 60—65% зеленого масла или керосина и
0,5—1% поверхностно-активной добавки (асидола, асидол-мы-
лонафта, жирового гудрона), гидрофобизация которых осу-
ществляется путем перемешивания при нагреве до 120—150° С;
водные растворы кремнийорганических жидкостей ГКЖ-10
или ГКЖ-Н, перемешиваемых с порошком без нагрева.
72
Наиболее эффективна гидрофобная зола ТЭС (стоимостью
3—3,5 руб/м3), обладающая коэффициентом теплопроводности
от 0,14 до 0,17 Вт/м*град, что позволяет защищать ею мерз-
лые грунты от оттаивания теплом подземных помещений
(рис. 2.3, а) при толщине засыпки 30—50 см, однако летом при
вероятном оттаивании грунтов эти помещения нужно, кроме
того, защищать гидроизоляционными покрытиями (рис. 2.2, а
Рис. 2.3. Конструкции теплогидроизоляции
в вечномерзлых грунтах для отапливаемых под-
валов зданий и подземных помещений
а — засыпная теплогидроизоляция; б — комбинированная;
в — комплексная
1 — изолируемое сооружение; 2 — оклеенная гидроизоля-
ция; основания; 3 — засыпка гидрофобным порошком;
4 — бетонная подготовка; 5 — защитное ограждение; 6 —
заливка литым асфальтокерамзитобетопом, асфальто-
шлакобетоном
и б), т. е. переходить к комбинированной теплогидроизоляции —
многослойной конструкции.
Комбинированная теплогидроизоляция. Защитную конструк-
цию, в которой теплоизолирующий слой защищен от воздейст-
вия воды гидро- и пароизоляционными прослойками, называют
комбинированной теплогидроизоляцией. Такие конструкции
широко применяют в районах вечной мерзлоты и сурового
климата, сочетая пористую теплоизоляцию (табл. 2.1) с окра-
сочной пароизоляцией и оклеенной гидроизоляцией (рис. 2.2,
а и б).
73
Таблица 2.4
Теплофизические свойства материалов для теплоизоляции
Материал Плот- ность, кг,м3 Теплопро- водность, Вт.м-град Тепло- ем- кость, кДж/кг Паропрони- цаемость, г/м-ч
Материалы для защитных ограждений
Кирпичная кладка на растворе . . 1800 0,9 0,88 0,014
Железобетонные плиты 2400 1.6 0,9 0,004
Плотный гидротехнический бетон 2200 1,4 0,84 0,006
Цементно-песчаный раствор .... 1800 1,0 0,84 0,008
Песчаный асфальт 1800 0.7 1,68 0,001
Гидротехнический асфальтобетон . . 2200 0,9 1,68 0,0001
Асбестоцементные листы и плиты 1900 0,5 0,84 0,004
Песчаная засыпка (сухой песок) . . 1600 1.0 0,84 0,020
Гидрофобный песок или порошок 1500 0,8—0,5 0,84 0,010
Пара- и гидроизоляционные материалы
Литой асфальт горячей укладки . . Битумная окраска горячим битумом 1900 1000 0,8 0,14—0.17 1,68 1,68 0,0001 Ю”4—10“5
Полимерные окраски лаками, эма- лями 1200 0,3—0,4 1,26 10—5—10~6
Рулонные гидроизоляционные мате- риалы 1000 0,2—0,3 1,89 10“4—10“5
При проектировании комбинированной теплогидроизоляции
необходимо учитывать теплофизические свойства материалов
основной несущей конструкции и материалов гидро- и пароизо-
ляционного слоев (табл. 2.4).
Самыми распространенными теплоизоляционными материа-
лами являются минеральная вата, пено- и газобетон, керамзи-
тобетон; в последнее время стали применяться различные поро-
пласты (см. табл. 2.1 и 2.5). По сравнительной стоимости,
учитывающей небольшую теплопроводность и плотность этих
высокоэффективных материалов, пенопласты вполне технико-
экономически целесообразны для строительства.
Комбинированная теплогидроизоляция эффективна и в проч-
ностном отношении; например, армопенобетон, применяемый
для защиты теплопроводов, обладает сравнительно низкой ди-
намической прочностью — до 6,0 МН • м/м3, но при заводском
изготовлении изолированных труб его общая динамическая
прочность может быть повышена посредством покрытия
двумя слоями бризола и армоцементной штукатуркой до
103,2 МН* м/м3, т. е. более чем в 15 раз. Точно так же перво-
начальная прочность фенольного поропласта (42 МН • м/м3) бла-
годаря наложению стеклоткани повышается до 925 МН* м/м3,
при покрытии двумя слоями стеклоткани с резинобитумной ма-
стикой—до И 22 МН* м/м3, а при облицовке полиэтиленовыми
74
Таблица 2.5
Технико-экономические характеристики теплоизоляционных материалов
Материал Плотность, кг/м3 Теплопро- водность, Вт.м-град Стоимость
руб.,'м3 приве- денная, руб./м2
Минеральная вата битуминиро- ванная 150—200 0,07—0,10 24 48
Автоклавный армопенобетон 300—500 0,12—0.17 28 104
Монолитный газобетон .... 500—700 0,16—0,20 20 73
Плиты из легкого керамзитобе- тона 600-800 0,22—0,28 10 99
Фенольные пено- и поропласты 50—100 0,04—0,06 60 30—50
листами — до 1693 МН* м/м3, что обеспечивает достаточную
прочность теп логи дро изоляции при бесканальной прокладке
теплопроводов и транспортировке заранее изготовленных труб
[93, 99].
Такие комбинированные теплогидроизоляционные покрытия
успешно используются Главленинградинжстроем по рекомен-
дации ЛенЗНИИЭПа. Следует отметить, что в ФРГ на тепло-
трассах при бесканальной прокладке также стали применять
комбинированную теплогидроизоляцию с защитой поропластов
винипластовыми оболочками.
Комбинированная теплогидроизоляция на крышах зданий
представляет собой сочетание теплоизоляции из пено- и газо-
бетона, пеностирола и пенополиуретана с рулонными кровель-
ными покрытиями, а в последнее время стали изготавливать
кровельные плиты и настилы полной заводской готовности; вы-
пускается также комбинированный материал пенофольгоизо-
пласт из пенополистирола с покрытием фольгоизолом (69].
Другим способом совершенствования комбинированной теп-
логидроизоляции является сочетание пеноасфальта с паро- и
гидроизоляционными покрытиями из битумных эмульсионных
мастик [56]. Пеноасфальт — это эмульсионная мастика хамаст
или БАЭМ с добавкой вспенивателя: 10% портландцемента и
до 0,2% алюминиевой пудры, вводимой в готовую мастику пе-
ред ее нанесением.
При использовании обычного смесительно-штукатурного аг-
регата на изолируемую поверхность наносят сначала паронзо-
ляционный слой мастики, затем несколько слоев теплоизоля-
ционного пеноасфальта, добавляя в ту же мастику вспенива-
тель (цемент-ьалюминиевая пудра), а потом перекрывают его
однфй мастикой в качестве гидроизоляционного слоя. Таким об-
разом, при использовании одних и тех же исходных материа-
лов, одного и того же оборудования все слои теплогидроизоля-
ции при толщине 5—6 см будут* стоить всего 3—4 руб/м2.
75
Таблица 2.6
Физико-механические свойства теплогидроизоляционных материалов
(по Н. А. Смирнову, В. И. Сахарову)
Свойства Асфальтоке- рамзитобетон (АКБ) Асфальто- шлакобетон (БШС) Пеиоэпо- ксиды
Объемная масса, кг/м3 700—1100 1500—1800 50—320
Предел прочности, МПа:
при сжатии 1,6—4,0 1,5—2,0 0,5—5,0
» растяжении 0.2—1,0 0,2—0,5 0,3—3,0
» изгибе 0,8—1,5 0,7—1,0 0,5—7,0
Коэффициент теплопроводности,
Вт/м-град 0,13—0,22 0,6—0,7 0.04—0,1
Температуропроводность, м2/ч (4 -- 7)-10-3 IO-3 Ю- з—Ю-«
Теплоустойчивость, °C 80—150 60—100 150—170
Температура хрупкости. °C . . КЛРТ, 1/°С —20 ч- —50 (3 4- 6)-IO-5 —6 4- + 20 (6 4- 15). 10—5 —70 (2 4- 8)-IO-»
Водопоглощение под вакуумом,
% 0,2—0,8 5—8 4—6
Адгезия к бетону, МПа .... 0,1—1.5 0,1—0,3 1,2—3,5
Комплексная теплогидроизоляция. Как указывалось, она
выполняется из водонепроницаемых теплоизоляционных мате-
риалов: асфальтокерамзитобетона (АКБ), асфальтошлакобе-
тона (БШС), легких полимербетонов и пеноэпоксидов, свой-
ства которых приведены в табл. 2.6 и 2.7 [28, 62, 108].
Асфальтокерамзитобетон. является смесью битума с керам-
зитовым гравием и песком, а асфалътошлакобетон — с топоч-
ным шлаком каменного угля, которые в горячем виде зали-
ваются за опалубку или защитное ограждение. Наибольшей
технико-экономической эффективностью отличается асфальто-
Таблица 2.7
Состав и свойства легких фурановых полимербетонов
Состав и свойства На ке- рамзите На шун- гите На шун- гизите
Соотношение компонентов, % массы 12+3 7,7+1,9 П+2,7
мономера ФА + отвердителя БСК . . . 12+3 7,7+1,9 П+2,7
пористого гравия крупностью до 20 мм 37 54,2 30,3
дробленого пористого песка 30 27.5 46
минерального порошка 18 8,7 10
Плотность, кг/м3 .... Прочность, МПа: 1200 1600 1100
при сжатии 45,0 64,8 28,8
» растяжении 4,8 6,2 4,5
» изгибе 14,0 18,9 10,8
Теплопроводность, Вт/мтрад 0,43 1,3 0,7
76
Таблица 2.8
Состав и свойства теплофикационных асфальтокерамзитобетонов
Состав и свойства Б Р-5 Б Р-7 БР-7А БТ-15 БТЭП-12
Состав АКБ смеси. % массы: основное органическое вя- жущее Руб- Нефтяной бнтум БНД 40/60
добавка асфальтита . . . раке 28 Нет 16 2,0 9,0 9,0 25,5 Нет 26,25 Нет
резиновая крошка + масло 2,0 2,0 2,0 >
добавка каучука — пласти- фикатора Нет Нет Нет ДСТ-30 СКЭПт-30
Минеральная часть (керам- зит + зола ТЭС) 70 80 80 4,5 70 3,75 70
Температура размягчения вя- жущего, °C 134 98 118 124 122
Температура хрупкости вяжу- щего, °C +5 —7 —12 —45 —38
Глубина проникания вяжу- щего, ° П Динамическая прочность ас- фал ьтокерамз итобетоиа, МН-м/м3: при +20° С 3,2 26,1 39,6 2.5 2,7
5,1 3,2 1,8 3,6 1,3
» 0° С 3,2 1,0 0,8 1,9 1,8
» —12° С 2,3 1,0 0,5 1,1 0,75
керамзитобетон (АКБ), применяемый для теплогидроизоляции
гидротехнических сооружений в зоне переменных горизонтов
воды и для защиты бесканально прокладываемых теплопрово-
дов при следующем соотношении компонентов (% массы):
Гидро- Тепло-
техии- техни-
ческий ческий
Нефтяной битум БНД 40/60 или БН 70/30 .... 38 28
Резиновая крошка+маши иное масло .............. 4+2 1,5+0,5
Керамзитовый гравий крупностью до 20 мм ... 35 25
в песок крупностью до 5 мм .... — 28
Минеральный наполнитель — зола ТЭС ...... 21 17
Можно изменять теплофизические свойства АКБ в доста-
точно широком диапазоне, используя в качестве заполнителя
керамзит и шунгизит, а в качестве наполнителя — перлит и
вермикулит, что позволяет получать теплопроводность даже ме-
неэ 0,12 Вт/м-град. Деформационные свойства АКБ также
можно изменять, если органическим вяжущим служит тугоплав-
кий битум — рубракс, сплавы битума с асфальтитом и поли-
мербитумные сплавы (табл. 2.8). Исследования показали, что
77
Таблица 2.9
Расход составляющих асфальтокерамзитобетона
для покрытий (кг/ма)
Материал Толщина покрытия, см
10 20 30
Асфальтокерамзитобетон 100—105 200—210 300—315
В том числе: строительный битум БН 70/30 28—40 56—80 84—120
резиновая крошка 4—7.4 8—14,8 12—22,2
машинное масло 2—3,1 4—6,2 6—9,3
керамзитовый гравий крупностью до 20 мм 25—36,5 50—73 75—109
дробленый керамзит крупностью до 5 мм 6—20 12—40 18—60
минеральный порошок, зола ТЭС 15—19 30—38 45—57
теплопроводность АКБ можно изменять от 1,0 до 0,5 Вт/м-град
при теплоустойчивости до 150° С, что обеспечивает длительную
службу теплогидроизоляции на эксплуатируемых теплопрово-
дах. С другой стороны, изменяя плотность АКБ от 0,8 до
1,1 г/см3 и обеспечивая эластичность покрытия даже при силь-
ных морозах, можно регулировать давление АКБ смеси на опа-
лубку и трещиноустойчивость покрытия для достижения тре-
буемой надежности изоляции на напорных гранях гидросоору-
жений. Расход составляющих приведен в табл. 2.9.
Впервые комплексная теплогидроизоляция из горячих ас-
фальтовых мастик с защитой деревянными брусьями была
осуществлена в 1934—1936 гг. на доках в Мурманске и Комсо-
мольске-на-Амуре [39], а затем, с использованием битумно-шла-
ковой смеси (БШС) и металлической обшивки,— на ряде при-
чалов побережья северных морей. Эти работы показали вы-
сокую надежность асфальтовой теплогидроизоляции даже
в наиболее сложных эксплуатационных условиях. Однако теп-
логидроизоляция из асфальтокерамзитобетона все еще весьма
дорога и трудоемка; кроме того, она требует применения горя-
чих смесей.
Пеноэпоксидная теплогидроизоляция. Она является дальней-
шим совершенствованием теплогидроизоляции массивных гид-
росооружений и выполняется из вспененных эпоксидно-поли-
эфирных или эпоксидно-каменноугольных композиций с за-
щитой эпоксидным стеклопластиком [62, 108]. На поверхности
сооружения она удерживается силами адгезии пеноэпоксида
к поверхности бетона и поэтому не нуждается в анкерах. Бла-
годаря высокой теплоизолирующей способности покрытие имеет
небольшую толщину, но из-за большой стоимости (до 60 руб/м2)
и дефицитности исходной эпоксидной смолы такие покрытия
78
Т а б л и ц а 2.10
Расход к стоимость исходных материалов
для пеноэпоксидных покрытий
Материал Эпоксидио-поли- эфнриая компози- ция Эпок сидио-ка мен ио- угольиая компози- ция
стоимость, руб/м’ расход, кг/м3 стоимость, руб/м’ расход, кг/м2
Эпоксидная смола ЭД-20 35—67 8,33 22—14 5,00
Полиэфир МГФ-9 — пластификатор 2—77 1,66 — —
Каменноугольная смола — модификатор — 0—78 6,00
Полиэтиленсилоксаи ГКЖ-94 .... 3—95 0,79 3-95 0,79
Полиэтиленполи амин (ПЭПА) .... 2—52 1,24 0—83 0,40
Растворитель (ацетон, толуол) .... 0—05 0,10 0—08 0,15
Алюминиевая пудра ПАК-3 0—03 0,03 0—03 0,03
Стеклоткань СТС-40 (2,1 м8) 3—45 0,73 3—45 0.73
Всего . . . 48—44 12,88 31—26 12,50
выполняют только после специального технико-экономического
обоснования в следующих случаях:
а) для защиты наплавных и других легких сооружений,
поскольку покрытие из пеноэпоксида имеет массу до 15 кг/м2
и может успешно заменять теплогидроизоляцию из АКБ общей
массой свыше 150 кг/м2;
б) на строительстве в труднодоступных районах, так как она
требует в десять раз меньше привозных материалов, а трудоем-
кость ее в три раза меньше, чем покрытий из АКБ.
Пеноэпоксидную теплогидроизоляцию не рекомендуется при-
менять на трещиноватом и сильно деформируемом основании
(раскрытие трещин более 1 мм), при интенсивных ледовых воз-
действиях и других механических нагрузках; ее нельзя также
выполнять на влажном основании и при температуре ниже
+ 10° С, что создает производственные трудности.
Как видно из табл. 2.10, эпоксидно-каменноугольные ком-
позиции позволяют примерно в 1,5 раза снизить стоимость
теплогидроизоляции — до 38 руб/м2, что вполне соизмеримо со
стоимостью покрытий из АКБ, особенно, если учесть в три раза
меньшую трудоемкость пеноэпоксидов.
Применение пеноэпоксидной теплогидроизоляции на Кисло-
губской ПЭС, Нурекской и Саяно-Шушенской ГЭС показало
перспективность этого способа защиты гидротехнических со-
оружений и широкие возможности совершенствования техноло-
гии ее устройства. Например, успешно применен способ на-
клейки на поверхность сооружения заранее изготовленных пе-
ноэпоксидных плит и других элементов, что позволяет работать
в неблагоприятных условиях.
79
§ 2.2. Пропиточная гидроизоляция сборных элементов
Пропиточная гидроизоляция предназначена для повыше-
ния водонепроницаемости пористых камней путем заполнения
их пор водоустойчивым и плотным материалом. Пропитке под-
вергают изделия из бетона (трубы, сваи, колонны, плиты и
т. п.), керамики (кирпич, трубы), асбестоцемента (листы и
трубы) или из естественных пористых камней (известняк-ра-
кушечник, мел, туфы и опоки). В качестве пропиточных ма-
териалов используют органические вяжущие (битумы, каменно-
угольные дегти и пеки, петролатум), термопластичные поли-
меры (низкомолекулярный полиэтилен) и мономеры терморе-
активных смол (стирол, метилметакрилат), причем пропитка
термопластичными веществами производится при их нагреве,
а термореактивными — с последующей полимеризацией [14,
25, 53].
Пропиточная гидроизоляция впервые была предложена
А. Никольсоном в 1926 г. для защиты железобетонных свай
в агрессивных условиях Мексиканского залива. Эта защита
оказалась весьма эффективной — даже через 25 лет пропитан-
ные сваи не имели никаких повреждений, тогда как лучшие ок-
раски не выдерживали более десяти лет эксплуатации. В СССР
пропиточная гидроизоляция была впервые применена в 1937—
1939 гг., по предложению Н. А. Смирнова, для защиты свай на
побережье северных морей. Во ВНИИГе исследования пропи-
точной гидроизоляции были начаты по инициативе П. Д. Гле-
бова: в 1948 г.— по пропитке битумами, в 1962 г.— по
пропитке эпоксидными компаундами. В последние годы поли-
мерная пропитка получила значительное распространение бла-
годаря работам Н. А. Мощанского и Ю. М. Баженова по созда-
нию принципиально нового материала — бетонъполимера.
Пропитанные изделия обладают высокой водонепроницае-
мостью и водоустойчивостью, морозоустойчивостью и повышен-
ной прочностью; они применяются:
в виде кладки из пропитанных блоков и кирпича, пропитан-
ных свай и труб в минерализованных грунтовых водах;
пропитанных асбестоцементных листов — в конструкциях
градирен;
пропитанных плит-оболочек — для экранирования гидросо-
оружений в зоне переменных уровней воды.
Бетонополимер, получаемый пропиткой бетона метилмета-
крилатом с последующим радиационным отверждением, позво-
ляет достигать прочности при сжатии до 200 МПа; он исполь-
зуется как специальный высокопрочный и конструкционный ма-
териал. Свойства пропитанных бетонов приведены в табл. 2.11,
а асбестоцементов — в табл. 2.12.
Пропитка весьма существенно улучшает физико-механиче-
ские свойства исходного камня, придавая ему повышенную на-
80
Таблица 2.11
* Физико-механические свойства пропитанных бетонов (бетонополимеров)
Свойства Бетон, пропитанный
битумом БНД 40/60 каменно- угольным пеком петрола- тумом ст и рол- мономером эпоксидно-метил- метакрил атиым компаундом
Объемная масса, г/см3 Предел прочности, МПа: 2,25/103 2,29/105 2,22/102 2,28/104 2,27/104
при сжатии * 20,4/120 48,4/136 21/104 35,9/142 40,3/123
растяжении 3,1/154 7,5/366 3,0/132 — 3,2/156
изгибе 5,7/127 11,3/251 5,0/111 10,9/113 8,4/186
водопоглощеиие, % массы 0,8/10 1,4/17 1,5/18 0,08/1,0 0,5/6,3
Морозоустойчивость, циклов 150/150 150/150 150/150 440/440 150/150
Динамическая прочность, МН «м/м3 Коэффициент стойкости КСв в воде: 12,9/359 8,5/237 4,0/111 10,2/295 9,0/250
выщелачивающей 1,17 1,02 1,04 1,30 1,20
сульфатной 1,21 1,20 1,00 — 1,25
морской . 0,94 1,00 1,00 1,20 1,00
Примечание. В знаменателе указаны относительные свойства (%) по сравнению с непропитанным бетоном.
Таблица 2.12
Физико-механические свойства пропитанных асбестоцементов
Свойства Непропитаиный асбестоцемент Асбестоцемент, пропитанный
битумом БНД 40/60 каменно- угольным пеком 1 J петролатумом
Объемная масса, г/см3 Предел прочности при изгибе, МПа Водопоглощеиие через 6 мес., % Морозоустойчивость, циклов Динамическая прочность, МН«м/м3 1,62/100 20,9/100 32,2/100 150/100 4,0/100 1,74/107 22,2/106 6,1/18,9 250/167 3,5/87,5 1,81/112 29,3/140 3,3/10,2 250/167 4,2/105 1,76/109 21,7/104 11,0/34 150/100 5,6/140
Примечание. В знаменателе указаны относительные свойства (%) по сравнению с непропитанным асбестоцементом.
дежность и долговечность даже в сложных условиях эксплуа-
тации. Установлено, что достаточно пропитать только поверх-
ностную корку толщиной 10—15 мм, чтобы изделие приобрело
высокую стойкость против физически или химически агрессив-
ной среды. Пропитка неэффективна лишь при кислой агрессии
воды-среды, когда разрушение идет по скелету камня с выносом
продуктов реакции, что ограничивает область ее применения.
Пропитка производится жидкими органическими веществами,
проникающими в поры камня и отверждающимися там при ох-
лаждении (термопласты) или при полимеризации (реактопла-
сты). Процесс этот весьма длителен, а потому простейший спо-
соб пропитки в открытых ваннах часто дополняют приложением
избыточного давления (пропитка в автоклавах) или созданием
вакуума внутри изделия (метод внутреннего вакуумирования),
чтобы интенсифицировать пропитку.
Пропитка в открытых ваннах. Такая пропитка при атмос-
ферном давлении наиболее проста — органическая жидкость
проникает в поры камня только под действием капиллярных
сил. При этом сочетаются два физико-химических процесса:
двухмерная миграция наиболее поверхностно-активных компо-
нентов пропитывающей жидкости и вязкое течение ее по порам
камня под действием капиллярных сил.
В свое время акад. П. А. Ребиндером была доказана адсорб-
ционная природа первоначального движения пропитывающей
жидкости. В дальнейшем нами было показано, что при про-
питке битумами происходит избирательная адсорбция наибо-
лее поверхностно-активных компонентов битума — асфальте-
нов, которые в результате двухмерной миграции несколько опе-
режают битум, заполняющий капилляры камня, создавая зону
адсорбционного смачивания, где содержание асфальтенов на
5—6% выше, чем в объемном битуме. Это очень важно, так как
способствует гидрофобизации поверхности камня, смачиванию
его битумом и образованию вогнутых менисков в капиллярах
камня, которые и создают втягивающее капиллярное давле-
ние; это явление иллюстрируется данными табл. 2.13 по про-
питке мела.
Возникающее капиллярное давление, развивающееся от во-
гнутого мениска и вызывающее впитывание пропитывающей
жидкости в пору-капилляр, можно выразить законом Пуа-
зейля:
PK = (2acose)/r, (2.1)
где а — поверхностное натяжение жидкости; 0 — краевой угол
смачивания на границе с порой в камне. Тогда глубину про-
питки в зависимости от времени t выражают формулой
а = k' qrcose
пр лр 2т)
(2.2)
82
здесь т] — вязкость пропитывающей жидкости; г — радиус поры-
капилляра.
Применимость последней формулы была доказана в резуль-
тате изучения пропитки мела разжиженным битумом при раз-
ном соотношении битума и бензина, однако непосредственное
решение этого уравнения из-за трудности определения кон-
стант, входящих в него, действия противодавления внутри про-
питываемого изделия, полидисперсности пор-капилляров и мо-
заичности внутренней поверхности пор в бетоне затруднено;
поэтому нами было предложено аппроксимировать данную за-
висимость степенной формулой:
( = Ц(1/л, (2.3)
где ЛПр и п — эмпирические коэффициенты пропитки (рис. 2.4
и табл. 2.14).
Скорость пропитки достаточно мала и зависит главным
образом от вязкости пропитывающей жидкости, что видно из
первых строк табл. 2.14, где зависимость скорости от времени
аппроксимирована по квадратичной параболе. Еще более мед-
ленно идет пропитка мелкопористого бетона, поэтому ее тех-
нология развивается путем повышения температуры пропитки,
создания дополнительного перепада давления.
Повышение температуры термопластичных веществ весьма
существенно снижает их вязкость, однако предел допустимого
нагрева определяется термоокислительными процессами карбо-
низации и полимеризации органических веществ, которые при-
водят к увеличению вязкости со временем. Например, при тем-
пературе 220° С уже через 2 ч прогрева вязкость битума возра-
стает на 10%. Поэтому температуру пропитки ограничивают
(табл. 2.15), а пропитываемое изделие тщательно высушивают,
Таблица 2.13
Характеристика гидрофобизации мела при пропитке его
нефтяным битумом
Вид поверхности Краевое угол смачивания водой Коэффициент гидрофиль- ности
Непропитанный белгородский мел 0° 4-1»о
Нефтяной битум БНД 40/60 в объемном состо-
янии 90° 0,0
Масла, выделенные из битума 86° 4-0,07
Смолы, выделенные из бятума 116° —0.44
Мел пропитанный:
битумом БНД 40/60 129° —0,69
маслами из битума 120° 30* —0,51
смолами из битума 127° —0.60
асфальтенами из битума 144° 30* —0,81
Мел, пропитанный каменноугольным пеком 130° —0,64
83
Таблица 2.14
Характеристики процесса пропитки пористых камней
Пропитываемый Пропитывающий материал Температура пропитки, 0 С Вязкость, Коэффициенты
камень Па-с ^пр п
Мел, мягкий известняк Нефтяной битум БНД 40/60 180 0,75 0,64 2,2
Каменноугольный пек 150 5,8 0,54 3,0
Сланцевый битум БС-2 180 0,8 0,64 2,5
Разжиженный битум — 40% 20 0,1 0,74 1,86
То же Нефтяной битум БНД 40/60 170 1 6 0,38 2,0
То же 180 0,75 0,61 2,0
Каменноугольный пек 140 7,2 0.42 2,0
То же 150 5,8 0,53 2,0
Сланцевый битум БС-2 130 1,82 0,25 2,0
То же 140 1,53 0,62 2,0
Цементный раствор 1:3 Нефтяной битум БНД 40/60 180 1,10 0,03 8,67
В/Ц = 0,4 » > БНД 130/180 180 0,80 0,12 2,84
» » БНД 180/280 180 0,50 0,20 2,84
Цементный бетон марки Нефтяной битум жидкий Б-5 130 0,43 0,33 3,39
300 Каменноугольный пек 160 0,90 0,20 3,92
Петролатум 115 0,12 0,41 2,16
Озокерит 115 0,25 0,68 2,35
Парафин 80 0,04 0,75 2,17
То же Стирол-мономер 20 0,02 0,86 2,11
Метилметакрилат 20 0,05 0,78 2,21
Эпоксидно-стирольный компаунд 5 0,54 0.69 2,25
Эпоксидно-метилметакрилатный компаунд . . . 5 1,28 0,28 4,04
Пористый кирпич Нефтяной битум БНД 40/60 180 1.10 0,95 1,03
Каменноугольный пек 160 0,90 0,50 1,52
причем скорость его нагрева и остывания после пропитки так-
же должна быть ограничена во избежание появления в нем из-
быточных температурных напряжений.
В комплект пропиточной установки входят: камера нагрева
или сушильная камера; пропиточная ванна и камера охлажде-
ния; битумоплавильня для подготовки и нагрева органического
вяжущего; система обогреваемых циркуляционных битумопро-
Продолжительность пропитки, ч
Рис. 2.4. Кинетика пропитки пористых камней органическими вяжущими
(по опытам Н. С. Покровского, Е. Д. Федотова и автора)
а — пропитка в открытых ваннах; б — автоклавная пропитка под давлением
/ — пропитка кирпича битумом БН 90/30; 2 — то же, каменноугольным пеком; 3 —
пропитка гипса битумом БН 90/30; 4 — пропитка мела разжиженным битумом (с=
=40%): 5—тоже, битумом БН 90/30; 6— то же, каменноугольным пеком; 7 — про-
питка бетона парафином; 8 — то же, озокеритом; 9 — то же, петролатумом; 10 —
то же, жидким битумом Б-5; // — то же, эпоксидно-метилметакрилатиым компаун-
дом; 12 — то же, мягким битумом БН 180/130; 13 — то же, каменноугольным пеком;
14 — то же. битумом БН 130/80; 15 — то же, битумом БН 90/30; 16 — то же, эпок-
сидно-стирольиым компаундом; 17 — пропитка асбестоцемента эпоксидными компа-
ундами: 18 — пропитка пористого бетона битумом БНД 40/60; 19 — то же, плотного
бетона марки 300
водов и насосов для перекачки вяжущего. Для этой цели во
ВНИИГе и Ленинградском отделении «Теплоэлектропроект»
разработаны специальные (рис. 2.5) установки [25],
Внутреннее вакуумирование. Этот способ, заключающийся
в создании вакуума внутри пропитываемого изделия, предло-
жен в 1952 г. Н. С. Покровским. Данный способ в три-четыре
раза ускоряет пропитку, так как он не только увеличивает напор
на «пропитывающую жидкость, но и уменьшает противодавле-
ние паров и газов внутри пор пропитываемого камня. Особенно
удобно пропитывать этим способом длинные изделия (сваи и
колонны), а также изделия, имеющие внутри полости (плиты
85
Таблица 2.15
Температурный режим ванн для горячей пропитки
Характеристика режима Пропитка железобетона Пропитка асбестоцемента
битумом пеком петро- латумом пеком петро- латумом
Скорость нагрева крупных изделий, °С/ч 10—25 10—25 10—25 30—50 30—50
Максимальная температура сушки, °C 200 200 150 180 150
Нормальная температура пропитки, °C 190 180 130 190 130
Максимально допустимые скачки, °C До 220 До 200 До 150 До 200 До 160
Температура ванны при вы- грузке, ЬС 100 140 70 140 70
Скорость охлаждения из- делия, °С/ч 10—25 10—25 10—25 30—50 30—50
Таблица 2.16
Продолжительность операций пропиточной установки
Материал изделия Пропитывающий материал Продолжительность, ч
сушки пропитки охлаж- дения всего
Пропитка в открытых ваннах
Железо- бетон Нефтяной битум БНД 40/60 Каменноугольный пек Петролатум 8—15 8—15 10—20 17—22 15—20 6—12 ЮСЛ 05 1 1 1 СЛн-00 28—45 28—47 18—37
Асбесто- цемент Каменноугольный пек Петролатум 7—15 7—15 9—16 3—8 1—2 19—35 11—25
Пропитка в автоклавах
Железо- бетон Нефтяной битум БНД 40/60 Каменноугольный пек Петролатум 6—12 6—12 7—13 5—10 4—9 2—5 3—8 5—12 2—5 14—30 15—33 11—23
Асбесто- цемент Каменноугольный пек Петролатум 6—12 7—13 3—6 1—2 3—4 1—2 12—22 8—16
ПКЖ, трубы), к которым можно подключать вакуум-насос и
создавать разрежение внутри них (рис. 2.6, а).
Аналогичный эффект достигается и при скачках темпера-
туры пропиточной ванны (рис. 2.6,6), когда при повышении
температуры пар вырывается наружу, а при ее понижении
86
внутри пор создается вакуум. Рекомендуемые температурные
режимы работы пропиточных ванн приведены на рис. 2.6 и
в табл. 2.15, а продолжительность основных операций указана
в табл. 2.16.
Указанные нормы установлены в предположении, что в тече-
ние цикла пропитки проводятся два температурных скачка,
а гарантированная глубина пропитки плотного бетона не ме-
нее 15 мм, асбестоцемента — не менее 4 мм.
Рис. 2.5. Технологическая схема пропиточной уста-
новки для пропитки нефтяным битумом или камен-
ноугольным пеком в открытых ваннах
Пропитка протекает медленно: один цикл ее достигает двух
суток, причем продолжительность его сильно колеблется в за-
висимости от пористости и первоначальной влажности пропи-
тываемых изделий, вязкости пропитывающей жидкости, разно-
сти внутреннего и внешнего давлений. Ускорить пропитку
можно следующим образом:
а) использовать бетон низких марок (150—200) с крупно-
пористой структурой и наиболее пористые асбестоцементные
изделия (водопоглощеиие более 26%); это ускоряет пропитку
в 1,5—2 раза, позволяет исправлять дефектные изделия, резко
повышая их прочность и морозоустойчивость до нормативного
уровня;
87
б) пропитывать возможно более тонкие изделия, что позво-
ляет быстро их нагревать и охлаждать без значительных тем-
пературных напряжений Оь определяемых формулой
= (2.4)
где £б — модуль упругости бетона; аб—КЛРТ бетона (аб =
= 1,1*10-5 1/°С; t°K — температура на поверхности изделия;
Z°BH — то же, внутри изделия; Rz — предел прочности бетона при
растяжении;
Phc. 2.6. Технология пропитки бетонных изделий методом
внутреннего вакуумирования, разработанным Н. С. По-
кровским (ВНИИГ)
а —схема пропиточной установки: / — пропиточная ванна; 2 — бе-
тонное изделие с внутренним продольным каналом; 3— шланги
с водомаслоотделителем; 4— вакуум-насос;
6 — температурный график работы ванны: / — пропитка нефтяным
битумом БН 90/30; 2 — пропитка каменноугольным пеком; 3 — тем-
пературные скачки для создания вакуума внутри изделия; 4 —
пропитка петролатумом (графики приведены для плотного бетона
марки 300)
в) снижать вязкость пропитывающей жидкости посредством
работы ванны при предельных температурах нагрева (табл. 2.15),
добавляя мягчители и пластификаторы: например, к битуму
и каменноугольному пеку — низкомарочные битумы, дегти и
88
петролатум, вязкость которых при температуре пропитки в де-
сять раз ниже (0,15 Па • с вместо 1,2—1,5 Па • с);
г) производить автоклавную пропитку под избыточным дав-
лением 0,6—1,2 МПа и с периодическим вакуумированием из-
делий, что сокращает ее длительность в 1,5—2 раза (см.
табл. 2.16).
В последние годы интересные исследования по пропитке бе-
тона различными мономерами выполнены в США [25, 54]. Так,
при пропитке бетона метилметакрилатом с последующим от-
верждением посредством радиационного облучения интенсивно-
стью 14—20 Р/с в течение 96 ч получается практически пол-
ностью водонепроницаемый, химически стойкий бетонополимер
с большим пределом прочности (125—130 МПа) и модулем уп-
ругости 4,3 • 104 МПа, который не меняется при нагреве бето-
нополимера до 150 и даже 250° С, что позволяет успешно ис-
пользовать его при высоких эксплуатационных температурах.
Осуществляется также пропитка при повышенной температуре
следующими мономерами:
хлорвинилом (txp= —14°С; /Ст=75°С);
винилиденхлоридом (/хр=32°С; /Ст=100°С);
третичным бутилстиролом (/хр=218°С; /ст=145°С);
смесью 90% стирола-4-10% полиэфира (/хр=135°С; /Ст =
= 90° С);
смесью 90% диалилфталата-4-10% метилметакрилата (/хр=
= 204°С; /ст=365°С);
хлорстиролом (fxp== 180° С; ^Ст = 93° С);
триметилолпропантриметилакрилатом+стирол (/хр=232° С;
^ст = 392°С).
Нами совместно с Е. Д. Федотовым предложено пропиты-
вать бетон указанными ниже компаундами с реакционноспо-
собными разбавителями (в %):
СКп-100 (вязкость 0,54 Па-с)
Каменноугольный пек, битум .........................50
Сти рол-мономер ....................................50
Перекись бензоила (сверх 100%).................... 0,5
ФКп-100 (вязкость 2,35 Па-с)
Каменноугольный пек ................................50
Фурфурол, фуриловый спирт...........................50
Солянокислый анилин .............................. 0,25
MKji-100 (вязкость 1,37 Па-с)
Каменноугольный пек, битум .................................50
Метилметакрилат.............................................50
Перекись бензоила (сверх 100%).............................. 1
ЭМ-75 (вязкость 1,28 Па-с)
Эпоксидная смола ЭД-20.....................................56
Метилметакрилат, стирол ....................................37,4
Полиэтиленполиамин ........................................ 6
Перекись бензоила .......................................... 0,6
89
Такими компаундами бетон можно пропитать в течение 6 ч
на глубину 10 мм, а асбестоцемент—на 1 мм, причем для эко-
номии пропитывающего компаунда пропитку рекомендуется
производить при температуре ниже +5° С, когда его отвержде-
ние протекает очень медленно, а затем пропитанное изделие
прогревать при повышенной температуре. В НИИЖБе разра-
ботан метод термической полимеризации стирола путем про-
грева пропитанных изделий в битумных пропиточных ваннах.
Можно рекомендовать следующую технологию пропитки из-
делий стирол-мономером, метилметакрилатом или эпоксидными
компаундами:
1) высушенные железобетонные или асбестоцементные из-
делия погружают в пропиточную ванну с мономером и добав-
кой отвердителя, в которой их выдерживают при возможно низ-
кой температуре в течение 6—10 ч;
2) затем их помещают в горячую полимеризационную ванну,
где выдерживают 12—24 ч в горячем битуме при 130—160° С;
3) пропитанные изделия выгружают и постепенно охлаж-
дают.
Такие бетонополимеры также обладают повышенной проч-
ностью, но стоимость их пропитки неизмеримо выше.
Более дорогие пропитанные полимерами изделия применя-
ются при необходимости пропитки высокоплотных бетонов, при-
дания им нефте- и кислотостойкости при повышенных эксплуа-
тационных температурах, а также исходя из архитектурных
соображений (изделия имеют светлый цвет).
Следует иметь в виду, что пропиточные работы с битумами
и петролатумом, низкомолекулярным полиэтиленом безвредны,
но при пропитке каменноугольным пеком и полимерными ком-
паундами необходимо принимать особые меры безопасности
из-за их высокой токсичности, а при использовании мономе-
ров— и огнеопасности. Поэтому пропиточные ванны герметизи-
руют, устанавливают на открытых площадках и под навесами,
оборудуют интенсивной общей и местной вентиляцией, пенными
огнетушителями, асбестовыми одеялами, предусматривают дру-
гие меры повышенной пожарной охраны; рабочих обеспечивают
спецодеждой.
Пропиточная гидроизоляция относится к одной из самых
дорогих; например, при стоимости битума 4 коп/кг и петрола-
тума 2 коп/кг такая гидроизоляция стоит около 2 руб/м2, сти-
рол-мономер — 43 коп/кг, метилметакрилат-—2,5 руб/кг; бето-
нополимер на основе этих вяжущих только с тонкой пропитан-
ной коркой стоит 25—38 руб/м2, что резко ограничивает
область его применения.
Все же даже при современных ценах на органические ма-
териалы пропиточная гидроизоляция для защиты свай причаль-
ных сооружений на северных морях вполне экономична; ис-
пользование асбестоцементных листов, пропитанных битумом и
90
петролатумом, для башен и оросительных устройств ряда гра-
дирен дало экономию до 40 тыс. руб. на каждой из них, что
дает основание рекомендовать такую пропитку для более ши-
рокого внедрения.
§ 2.3. Инъекционная и монтируемая гидроизоляция
Данные виды гидроизоляции наиболее сложны и много-
дельны; они применяются только при ремонте уникальных соо-
ружений, когда должны быть соблюдены особые конструктив-
ные или эксплуатационные требования.
Инъекционная гидроизоляция. Такой вид изоляции пред-
ставляет собой водонепроницаемое заполнение пор или трещин
в сооружении либо его примыканиях, образуемое в результате
нагнетания уплотняющего вещества с последующим его от-
верждением. Известно много способов устройства инъекцион-
ной гидроизоляции: цементация, битумизация, силикатизация и
смолизация (рис.2.7); все они предусматривают бурение в соо-
ружении или окружающем его грунте щпуров либо скважин
с нагнетанием в них уплотнителя [31, 46, 69].
Цементация. Она наиболее широко применяется для
инъекции в трещины или неплотности бетона либо примыка-
ющей скалы, в поры раздельнозернистых грунтов при трещи-
нах более 0,2 мм или водопоглощении грунта свыше 0,05 л/мин
на 1 м2 скважины. При использовании специальных цементно-
глинистых или цементно-латексных суспензий можно тампони-
ровать трещины с раскрытием более 0,15 мм, а при использо-
вании специальных виброколлоидных суспензий — даже до
0,1 мм (при удельном водопоглощении скважин до 0,05 л/мин).
Для заполнения крупных пор и пустот при коэффициенте
фильтрации более 100 м/сут применяют цементационные рас-
творы, содержащие добавки песка, бентонитов и ускорителей
твердения цемента. Цементация допустима при скорости филь-
трации не более 300 м/сут в раздельнозернистых грунтах и не
более 600 м/сут—в трещинах. Цементацию нельзя применять
при воздействии химически агрессивных грунтовых вод, в веч-
номерзлых грунтах и в промерзшем бетоне сооружений.
Особенно эффективна цементация при ремонте гидроизоля-
ции и ликвидации протечек эксплуатируемых сооружений.
Для этого перфораторами бурят скважины диаметром до 60 мм
и глубиной до 7 м, а более крупные — буровыми станками.
Цементационные растворы нагнетают растворонасосами вы-
сокого давления. Растворонасосы Р 100/3, Р 200/10, 11-2Р
развивают давление до 3 и даже 5 МПа, а специальные цемен-
тационные установки ЦЦ-1, ЦА-300 и ЦА-1, 4/150 — до 15—30
МПа при максимальном расходе раствора до 1,4 м3/мин [71].
Сооружения в северных районах, как правило, проморо-
жены, что затрудняет цементацию неплотностей и трещин
91
Рис. 2.7. Классификация видов инъекционной гидроизоляции
в бетоне. Поэтому бетонные конструкции приходится прогре-
вать; например, на строительстве Зейской ГЭС перед цемента-
цией швов бетонные массивы прогревали в течение трех-семи
суток электронагревателями мощностью 8,7—28 кВт, опускае-
мыми в скважины диаметром 42 мм, или при помощи заранее
заложенных в бетон электродов. В этих условиях обогрев па-
ром оказался неэффективным (на разогрев уходило 10—30 су-
ток), но весьма действенной была промывка трещин и швов
горячим раствором хлористого кальция и последующая цемен-
тация растворами с добавкой этого антифриза.
Силикатизация. Данный способ основан на инъекции
в скважины раствора жидкого стекла, которое под воздействием
щелочей цементного камня коагулирует. К сожалению, несмотря
на низкую вязкость силикатизационных растворов (не более
5 сПз), их высокую проникающую способность и быстрое твер-
дение, применение данного способа ограничено из-за недоста-
точной водоустойчивости образующегося геля. Поэтому осу-
ществляют двухрастворную силикатизацию, предусматриваю-
щую после инъекции раствора жидкого стекла инъекцию
раствора коагулятора (хлористого кальция, кремнефтористого
натрия) с уплотняющими добавками (сернокислый алюминий,
бентонит и т. п.).
Нужно отметить, что все применяемые в настоящее время
способы силикатизации не обеспечивают достаточной устойчи-
вости алюмосиликатного геля в порах бетона, в связи с чем
к ним прибегают при срочных ремонтах, при выполнении под
защитой силикатизационной завесы гидроизоляционных покры-
тий, в условиях временного воздействия воды. Весьма перспек-
тивно сочетание силикатных растворов с водорастворимыми
смолами и латексами, повышающими плотность растворов.
Горячая битумизация. Она заключается в инъекции
в поры и трещины бетона горячего битума БНД 60/90 или БНД
40/60 при помощи специальных битум изационных поршневых
насосов высокого давления (5—6 МПа); остывая, он делает их
водонепроницаемыми. При движении по трещинам битум
быстро остывает и его вязкое сопротивление течению резко воз-
растает (в 106—108 раз), что ограничивает возможность биту-
мизации только трещинами крупнее 2 мм при расположении
инъекционных скважин через 0,5—0,8 м. Поэтому горячая би-
тумизация применяется лишь при интенсивном притоке воды
либо ее высокой химической агрессивности в груботрещинова-
той скале или бетонной конструкции, для инъекции за обделки
тоннелей и шахтных стволов, а также для уплотнения дефор-
мационных швов и примыканий, для ликвидации интенсивных
течей и мест сосредоточенных деформаций, где выгодно ис-
пользуется пластичность и водонепроницаемость битума.
При заполнении крупных пор и пустот надо учитывать тер-
мическую усадку битума (К«ПРТ = 3 • 10"4 1/°С), инъектируя
93
его многократно, опрессовывая закрепленный массив при по-
стоянной циркуляции битума по обогреваемой скважине, при-
чем в некоторых случаях опрессовку надо производить дли-
тельно — до 30 ч.
Расход битума на битумизацию массива бетона или грунта
Q [л/мин] можно определить по эмпирической формуле
А. И. Мирского:
Q = 303,2 (2<;4- 1), (2.5)
где q — удельное водопоглощение трещиноватой скалы или бе-
тона.
Горячая битумизация весьма эффективна в вечномерзлых
породах и промороженных сооружениях, что позволяет исполь-
зовать этот способ на Севере; правда, в таких условиях приме-
нимость его ограничивается трещинами крупнее 3 мм при не-
большой льдистости.
Работы с горячим битумом (до 200° С) при избыточном дав-
лении (до 12 МПа) требуют строгого соблюдения мер предо-
сторожности, специальных циркуляционных обогреваемых би-
тумопроводов и битумных насосов, особых электроразогрева-
телей для скважин, что намного усложняет и удорожает
инъекционные работы.
Холодная битумизация. Этот способ заключается
в инъекции через скважины в грунт или трещины скалы битум-
ной эмульсии (битума, диспергированного в воде), которая коа-
гулирует в трещинах или порах, причем освобождающаяся вода
отжимается, а частицы битума тампонируют их, придавая
грунту водонепроницаемость. Для битумизации используют осо-
бые инъекционные эмульсии, отличающиеся повышенной дис-
персностью и устойчивостью (рис. 2.8); их приготавливают на
менее вязких битумах БН 90/30 и БН 130/180 и растворах омы-
ленных органических кислот (олеиновой и нафтеновой) или
сульфокислотах, омыленном древесном дегте либо сульфитно-
спиртовой барде (ССБ) и других анионоактивных эмульгато-
рах.
Инъекционные эмульсии приготавливают в гомогенизато-
рах и коллоидных мельницах путем диспергирования горячего
битума в нагретом растворе эмульгатора с концентрацией
3—5%. Для битумизации крупнотрещиноватой скалы и песча-
ных пород с коэффициентом фильтрации более 50 м/сут при-
меняют концентрированные эмульсии с 50—60% битума, а при
меньшей проницаемости грунта их разбавляют водой и подо-
гревают, что позволяет уплотнять трещины до 0,1 мм и грунты
с коэффициентом фильтрации до 6 м/сут (табл. 2.17).
Большим недостатком холодной битумизации является теку-
честь битума в трещинах под постоянным давлением воды, что
может привести к прорыву битумизационной завесы. Однако та-
кая опасность возникает лишь в южных районах и при высо-
94
ких напорах. При напорах более 10 м в эмульсию добавляют
цемент или латекс.
Смолизация. Она заключается в инъекции в поры или
трещины грунта либо бетона сооружения жидких полимеров
(реактопластов), которые, отверждаясь, придают водонепрони-
цаемость и прочность грунту или бетону. В последние годы смо-
лизация приобретает все более широкое распространение для
инъекционной гидроизоляции сооружений или их ремонта; при
этом используются три
типа смол (см.
рис. 2.7):
1) карба мид ные
(мочевин оформаль-
дегидные) смолыу от-
верждаемые щавеле-
вой или соляной кис-
лотой в виде водных
растворов, — смола
МФ-17, крепитель М,
карбамол, ММФ и
МФ-7, с временем ге-
леобразования от 2 до
12 ч; применяются для
песков;
2) фенолъформаль-
дегидные смолы и фе-
нолоспирты с добавкой
щелочных отвердите-
лей (соды, едкого
натра и т. п.), что осо-
бенно удобно для уп-
лотнения трещинова-
того бетона и карбо-
натных известняков;
3) фурановые смо-
лы (фурфурол, фури-
Я7
Рис. 2.8. Характеристики дис-
персности инъекционных би-
ловый спирт, ФРЭС), отверждаемые бензосульфокислотой в со-
отношении от 10: 8 до 10:5, иногда с добавкой глины или сум-
марных сланцевых фенолов; служат в более ответственных слу-
чаях при трещинах и грунтах с Лф=0,34-20 м/с; благодаря быст-
рому твердению используются при сильной фильтрации.
Пока смолизация еще дорога и трудоемка; например, при
закреплении аллювиального грунта карбамидной смолой ее
стоимость составила 81 руб/м3, а трудоемкость — 2,7 чел.-дн/м3.
На Плявиньской и Серебрянской ГЭС, в основании здания
театра имени С. М. Кирова в Ленинграде путем смолизации
были успешно ликвидированы протечки. Опыт показывает, что
она особенно эффективна при мелкотрещиноватом бетоне или
95
Таблица 2.17
Расход материалов на холодную битумизацию песчаных грунтов
Вид грунта Коэффициент фильтрации, м/сут Степень битумизации, % Расход разбавленной эмульсии Расход 50%-иой эмульсии. КГ/М3
концент- рация, % расход, кг/м3 битума эмуль- гатора всего эмульсии
Мелкозернистый песок .... 6—25 2 10 300 30 1,0 60
Среднезернистый » .... 25—50 6 25 400 100 3,0 200
Крупнозернистый » .... 50—100 9 40 375 150 4,5 300
Гравийный аллювий >100 12 50 400 200 6,0 400
скале, когда необходима высокая степень уплотнения, при боль-
ших скоростях фильтрационного потока и т. п„ но ее нельзя
применять в промерзших сооружениях или вечномерзлых ос-
нованиях, так как при температуре ниже +10° С смолы полиме-
ризуются весьма медленно. Следует также учитывать кислую
реакцию отвердителей, вредность и пожароопасность компо-
нентов, пониженную водоустойчивость некоторых смол.
Монтируемая гидроизоляция. Данный вид изоляции пред-
ставляет собой покрытия или уплотняющие конструкции, мон-
тируемые из заранее изготовленных металлических или
пластмассовых листов и других строительных элементов: по-
лимербетонных или бетонополимерных, керамических и т. п.
Гидроизоляция этого вида сложна и дорога, поэтому она осу-
ществляется в особых, специально обосновываемых случаях:
а) при крайне неблагоприятных условиях эксплуатации: от-
рывающем напоре, интенсивной химической и радиационной
агрессивности внешней среды, необходимости индустриализа-
ции работ;
б) при требованиях повышенной механической прочности
гидроизоляции или специфических архитектурных требованиях,
абразивной стойкости;
в) при ремонте гидроизоляции внутри помещений, ликвида-
ции сосредоточенных течей, отрывающем напоре минерализо-
ванной воды и т. п.
Металлическая гидроизоляция. Она выполняется
в виде сплошного покрытия из стальных листов, сваренных
встык или внахлестку, причем все покрытие заанкеривается
в бетоне основной конструкции уголками или специальными ан-
керами (при отрывающем напоре). Такие покрытия весьма
дороги и многодельны (табл. 2.18); поэтому их применение
допускается только после всестороннего технико-экономического
обоснования.
96
Таблица 2.1$
Стоимость и трудоемкость монтируемой гидроизоляции
Вид покрытия Стоимость, руб/м’ Трудо- затраты, чел.-дн/ма
Обшивка стальным листом толщиной: 4 мм 16—60 0,58
6 » 23—10 0,67
8 » 30—80 0,80
10 » 38—00 1,11
То же, из нержавеющей стали толщиной 3 мм ... . 40—45 0,82
Кислотоупорная плитка на арамзите 22—90 0,17
Фурановый полимербетон толщиной 50 мм .... 12—80 0,52
Армоплиты с эпоксидным покрытием 18—20 0,3—0,6
Эпоксидно-каменноугольный стеклопластик . . . 10—15 0,6—0,8
Для металлоизоляции применяют листовую сталь марки
В. СтЗс или низколегированную (нержавеющую) сталь марок
14Г2, 12ГС и 16ГС, причем монтаж гидроизоляции и сварка
стыков производятся по особым правилам для уменьшения тем-
пературно-усадочных напряжений, а полость за металлической
обшивкой после окончания сварочных работ заполняют путем
инъекции цементным раствором на цементе ВВЦ под давлением
0,2—0,3 МПа.
Металлоизоляцию в основании сооружений или металличе-
ские экраны плотин целесообразно выполнять по асфальтовой
подготовке. Наружная поверхность металлоизоляции нуждается
в обязательной антикоррозионной защите штукатуркой из
КПЦР по сетке, эпоксидной окраской, а при отсутствии механи-
ческих воздействий — битумно-наиритной окраской БНК- Иногда
требуется специальная катодная защита от электрохимической
коррозии блуждающими токами.
Например, сооруженный в 1962 г. экран плотины Сирануму
на Новой Гвинее был сварен из листов толщиной 6—9,5 мм и
окрашен эпоксидно-каменноугольной эмалью, а экран высо-
когорной плотины Агуада Бланка в Перу выполнен из листов
толщиной 5 мм, уложенных на слой асфальта толщиной 50 мм
и окрашенных свинцово-цинковой краской. Итальянские пло-
тины Альпа Джера, Лаго Венина и Лаго Верде имеют метал-
лические экраны с защитной эпоксидной окраской. Плотина
Храмской ГЭС (Грузия), построенной свыше 30 лет тому назад,
имеет экран из листов нержавеющей стали толщиной 8 мм
с деформационными компенсаторами в примыкании к верховому
зубу и через 12 м по длине плотины. Такая конструкция вполне
себя оправдала — экран работает хорошо, но в ней заложен
чрезмерный запас. Многолетние наблюдения показали, что ско-
рость коррозии стали под водой и в грунте не превышает 0,2
мм/год, нержавеющей стали — 0,05 мм/год, а на значительной
97
Глубине — 0,07 и 0,005 мм/год соответственно, что убедительно
свидетельствует о возможности использования нелегированной
стали при обязательной ее защите в зоне переменных горизон-
тов эпоксидными покрытиями.
Внутренняя металлоизоляция выполняется, как правило,
для защиты внутренних помещений, тоннелей и проходных ка-
налов при отрывающем гидростатическом давлении и химиче-
ской агрессивности грунтовых вод, когда невозможно устройство
гидроизоляции, работающей на отрыв, из холодных асфальто-
вых мастик, КПЦР или эпоксидной окраски. Металлическая
гидроизоляция в зависимости от напора выполняется из сталь-
ных листов толщиной 4—14 мм с усилением их ребрами на рас-
стоянии 300—500 мм; она крепится в толще бетона специаль-
ными анкерами, суммарное сечение которых составляет 5—
—25 см2/м2 и назначается по расчету на прочность с учетом дав-
ления воды и коррозионного ослабления конструкции, давления
бетонной смеси на стальную обшивку, используемую как опа-
лубку при бетонировании основной конструкции, а также це-
ментного раствора, нагнетаемого за стальную обшивку при ее
омоноличивании.
Металлоизоляция слишком дорога и ответственна, поэтому
при ее выполнении проводится ультразвуковая дефектоскопия
всех сварных швов, а также обязательны испытания готовых
покрытий.
Пластмассовые листы и стеклопластики. Они
являются прекрасным материалом для монтируемой гидроизо-
ляции, защитных ограждений гидроизоляционных покрытий,
устройства сопряжений и примыканий, других закладных де-
талей. Высокая водоустойчивость и химическая стойкость, по-
вышенная дефор мативная способность обеспечивают надеж-
ность и долговечность таких конструкций, а небольшая масса
придает этим материалам особые конструктивные преимущества,
что можно иллюстрировать значениями коэффициента кон-
структивного качества как отношения прочности к массе кон-
струкции [68]:
Кирпичная кладка ...........0,02 Листы дюралюминия .... 1,6
Бетон марки 150 ........... 0,06 Стеклопластик СВ AM .... 2,2
Стальная обшивка ...........0,51 Древесиослоистый пластик . . 2,5
Деревянная обшивка .... 0,70 Листы винипласта ПВХ ... 2,7
Сравнение свойств различных листовых материалов приве-
дено в табл.2.19 и 2.20, причем в последней указаны свойства
материалов, наиболее технико-экономически эффективных для
гидроизоляционных конструкций, что обосновано испытаниями
ВНИИГа [40].
Гидроизоляционное покрытие из пластмассовых листов вы-
полняется либо чисто монтажными средствами (рис. 2.9, в) на
анкерах и прижимных планках, либо путем наклейки на раз-
личных клебемассах (рис. 2.9,г), с последующей сваркой сты-
98
Таблица 2.19
Сравнительные свойства конструкционных пластмасс (листов)
Материал Плот- ность, г/см3 Проч- ность при раз- рыве, МПа Твер- дость, МПа Удель- ная ударная вязкость МН-м/м* КЛРТХ ХЮ5 1/°с
Феностеклопласт (тексто- лит) Поливинилхлорид (вини- пласт) Полиметилметакрилат (орг- стекло) Полистирол Полиэтилен ПЭВП . . . Фурановый стеклопластик Полиэфирный » Эпоксидный » 1,7 1,4 1.2 1.1 0,9 1,5 1,5—2,1 1,7—1,9 28—35 4,2—7 4,2—7 3,5—6,3 1—4,5 50 210—350 40—70 240—400 480 260 200 50 210 200—350 500—600 2,5—13,0 0,1—0,2 0,1—0,2 0,1—0,2 2,4 1,5 2,8—5,6 5,0—9,0 0,6 6,9 8 7 20 3 1,5—3,0 3
ков и анкеровкой путем пристрелки нагелями через прижимные
планки при помощи строительно-монтажных пистолетов. Наи-
большее распространение получила гидроизоляция из полиэти-
леновых листов толщиной 2—2,5 мм, с монтажной их наклейкой
на мастике БКС; такие покрытия стоят 3,5—4 руб/м2 при тру-
дозатратах 0,02—0,3 чел.-дн./м2, однако они позволяют отка-
заться от защитного ограждения и отличаются повышенной на-
дежностью, а потому экономичнее оклеечных покрытий [46].
Таблица 2.20
Сравнительные свойства конструкционных листовых
материалов [40]
Свойства Стеклоплас- тик АГ-4В Стекло- текстолит СФ-1 Полиэфир- ный волнистый Виии- зол
Предел прочности, МПа: при растяжении 50,2—80,0 342,0 51,4 34,2
» изгибе 33,6 427,0 131,2 55,9
Модуль упругости при растяже- нии, МПа Относительное удлинение, % 7-Ю8 2,5-КН 2,9-108 6,0-108
7.2 1,58 1,72 1,17
Удельная ударная вязкость, МН-м/м8 2,5—3,0 7,3 3,1 0,5
Через год пребывания в воде Предел прочности, МПа: при растяжении 16,9 216,5 44,1 23,0
«» изгибе — 191,2 78,9 35,0
Коэффициент водоустойчивости Водопоглощение, % массы . . 0,47 0,45—0,63 0,6—0,86 0,7
1,59 0,2—0,67 0,98—1,6 4,0
99
Покрытия из полимербетонов. Такие покрытия
в виде плит и блоков можно отнести к разновидности монти-
руемой гидроизоляции. Они представляют собой конструкции
комплексного назначения из несущих элементов или облицовок
и применяются в условиях интенсивной химической агрессии для
электролизных и травильных ванн, емкостей для хранения кис-
лот и других агрессивных растворов, фундаментов и полов в хи-
мических цехах и т. п., а также при кавитационной или абра-
Рис. 2.9. Конструкции монтируемой гидроизоляции напорных граней
а — наружная нз стальных листов; б — внутренняя стальная обшивка; в — стекло-
пластиковая; г — из пеноэпоксидиых элементов; д — из наклеиваемых полимербетон-
ных плит; е — из заанкеренных полимербетонных плит-оболочек
/ — стальной лист толщиной 4—8 мм; 2 — опорные уголкн или швеллеры; 3 — сталь-
ной анкер; 4 — антикоррозионная окраска; 5 — заполнение путем инъекции цемент-
ным раствором; 6 — стеклопластиковые или винипластовые листы; 7 — петлевой ан-
кер; 8 — пеноэпоксидиые плиты (опалубка); 9 — заполнение заливкой пеноэпокснда;
10 — полнмербетониые плиты толщиной 40—80 мм; 11 — полимерный клей; 12 — вы-
равнивающая цементная стяжка; 13 — стальная сетка
зивной эрозии скоростных потоков воды на водосливах при на-
личии донных наносов, для песколовок, селепроводов и систем
гидрозолоудаления, других взвесенесущих потоков [43].
Известно много полимербетонов (табл.2.21), из которых
наиболее высококачественны на основе эпоксидных и поли-
эфирных смол [43, 52].
Наибольшее распространение по технико-экономическим со-
ображениям получили полимербетоны на фурфуролацетоновом
мономере ФА, фурановоэпоксидной смоле ФАЭД-20, фураново-
фенолокарбамидной смоле «фуритол» и фуриловофенольной
100
Т а б л и ц а 2.21
Физико-механические свойства полимербетонов
на гранитном щебне
Смола Предел прочнос- ти, МПа, при Динамическая прочность, МН* м/м3 Водопоглоще- ние, % Морозоустой- чивость, циклов
S я га изгибе растяже- нии
Фурановая, мономер ФА 80 17 8 0,40 0,2 250
Фурановая ФЛ-2 40 15 11,5 0,35 0,3 250
Фурановая ФЛ-4 50 18 6,5 0,38 0,2 250
Эпоксидная ЭД-20 180 35 16 0,60 0,3 300
Кремнийорганическая 36 8 9 0,28 1,3 25
Полнвинилацетатная 30 19 13 0.20 2,0 50
Анилнноформальдегндная 20 4 5 0,19 0,1 200
Полиэфирная ПН-1 45 12 7 0,20 1.0 50
Полистирольная 68 14 18 0,27 0,1
Полиамидная 40 18 16 — 1,0 10
Карбамидная 18 7 8 0,20 9,0 10
Фенолоформальдегидная 45 12 7 0,20 1.0 40
смоле 2ФС. Данные о химической стойкости полимербетона на
смоле 2ФС приведены в табл. 2.22. Этот полимербетон отлича-
ется высокой прочностью (при сжатии—120 МПа, изгибе —
35 МПа, растяжении—15 МПа), хорошей адгезией к цемент-
ному бетону, большой прочностью при разрыве и к металлу —
более 10 МПа, а также значительным модулем упругости —
3,5-104 МПа [43].
Фурановые полимербетоны весьма стойки против абразив-
ного воздействия и даже кавитационной эрозии; это их свойство
можно еще более повысить путем правильного подбора мине-
ральной части; так, гранитный отсев и небольшие добавки гра-
фита резко повышают эрозионную стойкость полимербетона
(табл. 2.23).
Благодаря перечисленным особенностям пол им ер бетонные
плиты весьма эффективны не только для футеровки электролиз-
Таблица 2.22
Относительная стойкость фуранового полимербетона
Режим испытания Кислоты Едкий натр 20% Вода Ацетон Аммиачная вода
серная 70% СК га S 8а фосфор- ная 40% уксусная 10%
3 Лес. при 20° С 0,85 0,90 0,90 0,80 0,80 0,80 0,80 0,90
200 ч при 80° С 0,98 0,98 0,80 0,76 0,70 0,80 0,80 0,95
101
Таблица 2.23
Влииние заполнителя на эрозионную стойкость
фуранового полимербетона (%)
Заполнитель Прочность при сжатии Прочность в воде Морозостойкость Износостойкость Ударная кави- тациоииая стойкость
Кварцевый песок 100 100 100 100 100
Песок + 1% графита 130 180 130 140 700
Песок 4- 5% графита 150 200 200 230 1400
Песок-}- 10% графита 130 180 110 450 1400
Гранитный отсев 150 190 120 450 200
Гранитный отсев -}- 5% графита 160 230 210 480 —
ных ванн, но и для облицовки водосливов горных гидросоору-
жений, где они успешно конкурируют с чугунными плитами и
базальтовыми блоками при очень интенсивных истирающих и
динамических воздействиях [43].
Недостатками фурановых и карбамидных полимербетонов
являются необходимость использования кислых отвердителей
(бензосульфокислоты, соляной кислоты) и значительный КРЛТ,
что ухудшает их адгезию к бетонному основанию; поэтому по-
лимерные облицовки выполняют из отдельных заранее изго-
товленных плит, наклеиваемых на бетон на специальных кисло-
тостойких и эластичных клебемассах (рис. 2.9, д) или закреп-
ляемых в основном бетоне металлическими анкерами (рис.
2.9, е). Естественно, что такая полимербетонная облицовка об-
ходится дорого (25—30 руб/м2), а потому применяется в осо-
бых случаях сочетания физической и химической агрессии внеш-
ней среды.
Следует отметить, что полимер бетонные облицовки отлича-
ются высокими архитектурными качествами: они легко полиру-
ются; подбором пигментов и заполнителей им можно придавать
любой цвет и имитировать естественный камень. Поэтому они
используются для облицовок зданий и внутренних помещений,
особенно при капиллярно и гравитационно увлажняемых кон-
струкциях, поскольку такие облицовки стойки к отрывающему
гидростатическому напору, а эластичная клебемасса обеспечи-
вает трещиноустойчивость покрытий.
ГЛАВА ТРЕТЬЯ
УПЛОТНЕНИЯ ДЕФОРМАЦИОННЫХ ШВОВ СООРУЖЕНИЙ
§ 3.1. Уплотнения деформационных швов
массивных сооружений
Деформационными швами называются постоянно действую-
щие элементы бетонных и железобетонных сооружений, обеспе-
чивающие свободу деформации их отдельных секций при не-
равномерной осадке основания, изменении температуры, усадке
бетона в период твердения или при изменении внешних нагру-
зок. Конструкции швов определяются их назначением, конст-
рукцией и классом сооружения, свойствами грунтов основания,
климатическими условиями района и действующим напором
воды.
По назначению различают температурные и осадочные швы,
швы примыканий сооружений или отдельных их частей, подраз-
деляя их на сквозные и несквозные швы-надрезы (рис. 3.1).
Деформационный шов состоит из полости и ее заполнения,
противофильтрационного уплотнения, дренажных и контроль-
ных устройств. По конфигурации швы бывают вертикальными
и горизонтальными с подразделением на плоские, штрабовидные
и уступчатые. В массивных гидротехнических и подземных про-
мышленных сооружениях чаще всего устраивают вертикальные
плоские швы.
В зависимости от способа заполнения различают полые, ча-
стично заполненные и заполненные швы, а по ширине — узкие,
(3—20 мм), средние (до 60 мм) и широкие — значительной ши-
рины, как правило, полые. Заполнение шва должно быть
сплошным и пластичным, допускающим свободное его раскры-
тие и сжатие, однако оно не будет водонепроницаемым, по-
скольку даже при небольшом раскрытии шва пластичное запол-
нение отрывается от бетона одной из секций сооружения.
Узкие температурные швы образуют покраской бетона пер-
вой очереди разжиженным битумом (при толщине шва до 1 мм),
оклейкой несколькими слоями пергамина или рубероида (до
20 мм) или холодной асфальтовой штукатуркой (до 60 мм). От
заполнения шва не требуется долговечности, поэтому разреша-
ется применение негнилостойких и неводоустойчивых материа-
лов и холодных асфальтовых мастик на основе глинобитумных
103
паст и песчаных наполнителей (см. § 1.3, табл. 1.28). Средние
швы образуют из асфальтовых плит, деревянной опалубки с ра-
спорными брусьями, а широкие — посредством удаляемой опа-
лубки для блоков бетонирования второй очереди или при по-
мощи плит-оболочек, ограничивающих бетон первой и второй
очередей.
Уплотнения деформационных швов предназначены для обе-
спечения их водонепроницаемости, а иногда и для защиты от
засорения мусором, грунтом или льдом. В зависимости от рас-
положения в шве различают вертикальные, горизонтальные и
контурные (поверхностные и внутренние) уплотнения. В гидро-
технических сооружениях уплотнение шва является его основ-
ной очень ответственной конструктивной деталью, так как оно
воспринимает весь напор воды [54, 73].
По виду основного материала уплотнения можно подразде-
лить на следующие типы:
а) асфальтовые шпонки (рис.3.2,а), основной частью кото-
рых является полость, заливаемая асфальтовой мастикой в го-
рячем состоянии; в свою очередь их подразделяют на верти-
104
Рис. 3.1. Типы деформаци-
онных швов массивных
гидросооружений
а — разрез по температурному
шву; б — вид с напорной грани;
в — схема-ййан деформацион-
ного шва; г — схема-разрез оса-
дочного шва; д — вид с напор-
ной грани; е — схема-план оса-
дочного шва
1 — компенсационный колодец
асфальтовой шпонки; 2 — вспо-
могательные контурные уплот-
нения на наружных гранях; 3 —
главное вертикальное уплотне-
ние — асфальтовая шпонка; 4 —
смотровой колодец; 5 — контур-
ное уплотнение у потерн; 6 —
заполнение узкого шва пла-
стичным материалом; 7 — по-
лый широкий шов; 8 ~ колодец
сопряжения с основанием; 9 —
несквозные температурные
швы; 10 — сквозные темпера-
турно-осадочные швы; 11 —
секции сооружения; 12 — глав-
ное донное уплотнение; 13 —
горизонтальное внутреннее уп-
лотнение; 14 — смотровая по-
терна-галерея
кальные, горизонтальные и контурные, а особенно крупные
шпонки называют шахтными;
б) бетонные и железобетонные брусья, плиты и пробки,
как правило, наружные контурные уплотнения, иногда сочета-
ющиеся с асфальтовыми прокладками;
в) металлические и пластмассовые диафрагмы и листы-ком-
пенсаторы.
Все уплотнения деформационных швов должны по надеж-
ности и долговечности соответствовать основным сооружениям:
так, расчетная долговечность сооружений первого класса капи-
тальности превышает 100 лет, а потому столь же долговечными
должны быть и уплотнения в швах. Поэтому при проектирова-
нии уплотнений надо предусматривать их повышенную надеж-
ность и дублирование; их нужно выполнять из особо долговеч-
ных материалов, надежно защищая их от физической и химиче-
ской агрессии внешней среды. При этом должны соблюдаться
указанные ниже правила.
Асфальтовые шпонки. Их заполняют асфальтовыми масти-
ками, которые для обеспечения максимальной плотности и пре-
105
Рнс. 3.2. Типы основных уплотнений деформационных
швов массивных гидротехнических сооружений (попе-
речные разрезы)
а — асфальтовых шпонок; б — контурных уплотнений разными
материалами
1 — заливка асфальтовой мастикой; 2 — железобетонный брус
или плита; 3 — электрообогрев; 4 — пластичная прокладка; 5 —
резиновый жгут, пороизол; 6 — резиновая профильная лента;
7 — металлический лист-компенсатор
дотвращения расслоения при заливке и разогреве должны со-
держать 65—70% минерального наполнителя (известняковый
порошок, отходы цемента, зола ТЭС и др.). В южных районах
для этой цели используют дорожный битум БНД 40/60, а в се-
1П6
верных—БНД 60/90, назначая размеры полости шпонки на ос-
нове специального расчета по условиям подтекания мастики при
деформации в шве. Правильно спроектированная система гори-
зонтальных и вертикальных шпонок создает в любой момент
Рнс. 3.3. Примеры уплотнений деформационных швов
массивных гидросооружений в районах с суровым кли-
матом
а — плотина Братской ГЭС (1960 г., 126 м); б —здание Пля-
внньской ГЭС (1965 г., 54 м); в — плотина Саяно-Шушенской
ГЭС (1978 г., 221 м); а—плотина Лафорсен в Швеции (1953 г.,
16 м); д — Воткинский шлюз (I960 г., 36 м); е — Волжская ГЭС
имени XXII съезда КПСС (1959 г.. 42 м)
1 — железобетонный брус с прокладками; 2 — латунный лнст-
компенсатор; 3 — асфальтовая шпонка-шахта; 4 — запасная
шахта-колодец; 5 — цементационные скважины; 6 — резиновые
профильные леиты
Таблица 3.1
Формулы для расчета вертикальных асфальтовых шпонок в швах сооружений
Тип шпонки
Размеры поперечного сечения шпонки
при схождении шва с Умакс
Наибольшее давление в шпонке
при схождении шва с УмаКс
Шахтная шпонка
Равномерная деформация
Яф = 0,6261g
ь
(Р+ 3)-2Р+*^макс#
V " (Та — 1)₽
₽макс = (Та — 0+ Q . X
Р+ 1
Неравномерная деформация
ОТ t/макс Д° f/мин
д/ 2е+'(Р + 3)^МаксП<1ЯР+1
V "«Г
,у (Р + 3)-2Рг)0(С/макс-{/мш.)'я
V Я (Та — 1)₽
Рмакс = (Та - 1) Я + 2(Р + 2) X
р
v 1/(Р + 3) [УмаксПоЯР+1
V «КГ
Инъектирующая шпонка
(Р + 3)(а + & + РИ0Я
4л (та — 1)0
В шпонке
Рмакс = (Ya 1) # “Ь
, 22Р+2 (а+ 6 + D) Лоумакс (Р + 3)
+ V л£>0+3
В уширенной части шва
Рш “ Рмакс
Р+2 ___________________________
-1/ Р^~ 2^+' (Р+ 2) not/
макс (я+Ь)№
V я(Та 1)(Р + 1)
Удлиненная шпонка
Расширенный шов
^/(Р + гН^'у/максЯ
V (Va-l)**
Автоматическая шпонка
Давление в пневмосистеме
Ро = (Та-1)Я + —X
1 + р
у 8(Р + 3)Я^иакеЯР+1
Х V
Шпонка с гидростатическим
компенсатором
а = 0,84 110
4?
7 Р М-Н/Р
\ Р+1 /
Ц' /3,6аб(6/ар+(уа-1)Я
V 2^+' U МкЛ(Р + 2) °
Обозначения:
Я» и ₽ — структурно-реологические характеристики асфальта при расчетной температуре;
1/маКс—скорость схождения нли расхождения шва;
•— Аг— адгезия герметика к бетону прн минимальной температуре;
S И — высота шпонкн;
//2pS+1i1,(P + 2)[/MaKc6S+1
V +1/₽)
р = ?/ гР+'по (Р Ч- 2) Ui
Р«^-]/ (?а_1)б1+2/б
Рмакс = (Та — D # +
//~ гР+^максП, (Р + 3)
V nD™
й1+1/₽
p“aKc=-fWx
/ /2Р+>-0,84110 (Р + 2)[/ макс
|/ ^+2
Og — предел прочности бетона на изгиб;
Va — плотность асфальтовой мастики;
Яф—фиктивный радиус сечения шпонки
времени избыточное давление асфальтовой мастики внутрй по-
лости шпонки над внешним давлением воды в любой точке ее
контура [73, 115].
Асфальтовые шпонки — наиболее надежный вид уплотнения
швов, особенно при значительных деформациях в осадочных
швах, для высоких сооружений в районах с суровым климатом
или значительной сейсмичностью (рис.3.3), причем в некоторых
шпонках размеры полости достигают 1,2X1,5 м (рис. 3.3, е).
Формулы для расчета асфальтовых шпонок приведены
в табл. 3.1.
Для повышения надежности шпонок их подвергают ремонт-
ному обогреву, в результате чего асфальтовое заполнение по-
лости шпонки временно разогревается, подвижность мастики
повышается, что обеспечивает ликвидацию протечек через
свищи, полости или трещины. Такой ремонтный электрообогрев
от сварочного трансформатора, осуществляемый по системе изо-
лированных арматурных стержней диаметром 12—14 мм в тече-
ние трех-четырех суток, позволил достигнуть полной водонепро-
ницаемости швов на плотине Братской ГЭС и в здании Пля-
виньской ГЭС (рис. 3.3,а и б), которые в дальнейшем в ремонте
не нуждались.
Шахтные асфальтовые шпонки большого поперечного сече-
ния сложны и дороги (240 руб/м), поэтому естественно стрем-
ление найти пути их упрощения, не снижая надежности. Одним
из таких путей являются автоматические шпонки, впервые осу-
ществленные на Кегумской ГЭС в 1939 г.
Затем аналогичные шпонки были применены на плотинах
Белфорсен и Лаофорсен в Швеции (рис. 3.3,а), Янискоски
в Финляндии. В деформационных швах этих плотин выполня-
ются шпонки диаметром 10—15 см, заполняемые легкоподвиж-
ным битумом БНД 130/180 и подпитываемые из контрольной
галереи через специальные питательные колонки (рис. 3.4) тем
же битумом. Избыточное давление во всей системе поддержи-
вается сжатым воздухом от автоматически работающего ком-
прессора.
На плотине Кегумской ГЭС такая система действует безуп-
речно уже свыше 40 лет, причем суммарный расход битума за
прошедший период составил около 3 т. На плотине Янискоски
избыточное давление создают особые резервуары, поднятые
над гребнем плотины на 4,5 м.
На основании этого опыта Н. Ф. Щавелевым предложены
инъектирующие шпонки с расширенным участком шва, пере-
менным сечением по высоте плотины и разогревом трубчатым
электроразогревателем в зоне переменных горизонтов. Такие
шпонки были впервые осуществлены в 1976—1978 гг. на пло-
тине Андижанского водохранилища высотой ПО м, обеспечив
полную водонепроницаемость швов, причем стоимость шпонки
была снижена более чем в десять раз [73].
110
Рис. 3.4. Схема уст-
ройства автоматиче-
ских асфальтовых
шпонок
а — поперечный разрез
о плотине — деформа-
ционный шов; б — раз-
резы по потерне — вид
питательной колонки;
в-*схема-план деформа-
ционного шва
1 — асфальтовая шпон-
ка; 2 — контурное уп-
лотнение; 3 — питатель-
ная колонка для подачи
битума в шпонку; 4 —
железобетонный брус;
5 — опорный брус за-
твора; 6 — смотровая га-
лерея; 7 — заполнение
деформационного шва:
8 — колодец сопряжения
с основанием; 9 — дре-
нажная скважина; 10 —
цементационная завеса;
11 — питательная трубка
для подачи битума
в шпонку; 12 — воздуш-
ная магистраль сжатого
воздуха; 13 — место до-
ливки битума в колон-
ку; 14 — патрубок по-
дачи сжатого воздуха
в питательную колон-
ку; 15 — запасной па-
трубок доливки битума;
16 — до пол иительиое уп-
лотнение жгутом
Нами предложено устройство напорных шахт в бычках во-
досливных плотин для повышения давления в полостях шахт-
ных шпонок и увеличения надежности их работы (рис. 3.5). Та-
Рис. 3.5. Уплотнение шва водосливной плотины асфальтовой шпон-
кой с компенсирующими и напорными колодцами
а — схема-план деформационного шва; б — разрез плотины по деформацион-
ному шву; в — разрез по компенсационным и напорным колодцам
/— поверхностное уплотнение железобетонным брусом; 2—вертикальная ас-
фальтовая шпонка; 3 — смотровая галерея; 4 — дренажная скважина; 5 — кон-
турное резиновое уплотнение; 6 — напорный колодец в бычке плотины; 7 —
компенсационные колодцы; 8 — питающая труба для подачи асфальтовой ма-
стики; 9—колодец сопряжения с основанием; /0—колодец для доливки ма-
стики (запасной); // — уширенный шов; 12 — узкий внутренний участок шва
кие шахты выполнены на плотине Каневской ГЭС, что позво-
лило значительно уменьшить сечение шпонок.
Расположение асфальтовых шпонок у поверхности сооруже-
ния приводит к их промерзанию и вынуждает либо резко уве-
личивать поперечное их сечение, либо периодически прогревать
И2
их. Представляется возможным заполнять полости шпонок
хладостойкими полимербитумными сплавами или мастиками
(см. § 1.1), подвижными при умеренных морозах; однако при
Рис. 3.6. Уплотнение деформационного шва асфальто-
вой шпонкой с гидравлическим компенсатором (пред-
ложение Н. В. Стабникова и автора)
а — разрез по деформационному шву, б — поперечный разрез
напорной трубы; в — поперечный разрез по асфальтовой шпонке
1 — асфальтовая или полнмербитумная мастика; 2 — шланг
гидравлического компенсатора; 3 — железобетонный ограждаю-
щий брус; 4 — металлический лист с асфальтовой прокладкой;
5—стержни электрообогрева (при необходимости); 6—поверх-
ностная защитная труба с обогревом (при необходимости);
7 — напорный бак с жидким битумом или маслом, вязкость ко-
торого подбирается по расчету; 8 — компенсационный колодец;
9 — съемные металлические крышки для долнвки битума
сильных морозах они загустевают настолько, что в полости
шпонки при схождении шва возникает избыточное давление
столь значительное, что оно может привести к расстройству за-
щитного ограждения шпонки; это наблюдалось в шпонках шлю-
зов канала имени Москвы.
ИЗ
Поэтому нами был предложен гидравлический компенсатор
для обеспечения постоянного давления в полости шпонки;
с этой целью в нее закладывают пластмассовый шланг на гребне
сооружения (рис. 3.6), устанавливают компенсирующий резер-
вуар и заполняют всю систему легкоподвижным жидким биту-
мом или маслом, вязкость которого подбирают на основании
реологического расчета, исходя из условий эксплуатации
[65, 109]. Такие шпонки предназначены для насосных станций,
стен шлюзов и других сложных случаев тонкостенных железо-
бетонных конструкций при больших осадках.
Бетонные и железобетонные брусья и пробки. В сочетании
с асфальтовыми прокладками и резиновыми профильными лен-
тами они применяются для поверхностных уплотнений и за-
щиты водонепроницаемых элементов от воздействия льда и
волн. Все эти элементы выполняются из морозоустойчивого бе-
тона, а в зоне переменных горизонтов их рекомендуется выпол-
нять из пропитанных сборных элементов.
На плотинах Понте де Авио, Бау-Муджерис и Саббионе
в Италии брусья сочетаются с поверхностными шпонками, а на
плотине Гранд-Диксанс в Швейцарии, плотине Ингурской ГЭС
в Грузии и на других арочных плотинах железобетонные
Таблица 3.2
Технико-экономические характеристики уплотнений швов
Вид уплотнения Стои- мость, руб/м Трудо- затраты, чел.-дн./м
Горизонтальная асфальтовая шпонка шириной 300 мм 10—80 1,70
То же, усиленная металлической диафрагмой Большая горизонтальная шпонка + металлические 15—90 3,14
листы 56—70 9,22
Вертикальная асфальтовая шпонка 200X200 мм . . 5—89 2,10
То же, усиленная металлической диафрагмой Поверхностная бетонная пробка 200Х 150 мм + про- 7—92 4,62
кладка Железобетонный брус 500x500 мм + металлический 1-75 1,14
лист Резиновая профильная лента шириной -250 мм + 5—07 3,88
уголки Вертикальная асфальтовая шпонка 500X600 мм 12—50 1,24
с брусом Лист-компенсатор из нержавеющей стали шириной 20—90 2,80
200 мм 6—40 2,63
То же, шириной 500 мм 18—50 4,00
» » 1250 мм 30—20 5,75
Горизонтальный латунный лист шириной 500 мм . . 18—00 2,10
Тоже, из нержавеющей стали шириной 300 мм ... . Контурное уплотнение из нержавеющей стали шири- 10—70 1,96
ной 300 мм 15—70 3,65
114
брусья сочетаются с цементацией шЪа и латунными Ли-
стами.
Металлические диафрагмы и листы-компенсаторы. Они ши-
роко используются для уплотнения швов в сочетании с ас-
фальтовыми шпонками и цементацией, но для узких темпера-
турных швов их можно применять и самостоятельно. Особенно
они эффективны в швах арочных плотин. Однако при этом надо
обязательно учитывать климатические условия, ибо в против-
ном случае не достигается желаемый эффект. Например, ла-
тунные компенсаторы для уплотнения швов плотин Краснояр-
ской и Усть-Илимской ГЭС, находящихся в районах сурового
климата, не дали положительных результатов, несмотря на то,
что ширина листов была доведена до 1200 мм и они устанав-
ливались в три-четыре ряда.
Следует подчеркнуть, что по стоимости и трудоемкости та-
кие уплотнения не дают экономии по сравнению с асфальто-
выми шпонками, а надежность их в прямолинейных плотинах
[72, 114] ниже (табл. 3.2).
Пластмассовые диафрагмы. В виде профильных лент для
внутренних и поверхностных контурных уплотнений они успешно
используются в массивных сооружениях — с 1948 г. на пло-
тине План де Амон во Франции и плотине Империэл в США.
Вначале для этой цели служила резина на основе натураль-
ного каучука, а затем — синтетических каучуков (дивинил-
стирольного и бутилкаучука), поливинилхлорида и этиленпро-
пиленовых сополимеров. В СССР такие уплотнения применя-
ются с 1950 г. в тонкостенных сооружениях (см. § 3.2),
причем для них используется светоморозоустойчивая резина на
изопреновом каучуке.
§ 3.2. Герметизация швов тонкостенных
железобетонных конструкций
Под тонкостенными железобетонными конструкциями по-
нимают такие, в которых толщина железобетонного элемента
соизмерима с размерами уплотнения и глубиной проникания
колебаний температуры внешней среды. К ним относят боль-
шинство промышленных сооружений, многочисленные здания и
гидротехнические сооружения, причем их делят на подземные
и наземные. В табл. 3.3 приведены расчетные характеристики
основных видов таких сооружений, которые нужно учитывать
при проектировании.
Требования к герметизирующему материалу зависят от кли-
матических условий и типа сооружения; например, в IV кли-
матической зоне на автодорожных мостах требуется растяжи-
мость герметика до 57%, на лотках и акведуках в надводной
части — до 30%, в подводной части — до- 22%, а в- подземных
сооружениях — не более 7,5%. В подводной и подземной частях
115
Таблица 3.3
Расчетные характеристики различных железобетонных конструкций
X арактеристики Подзем- ные со- оружения Экраны и обли- цовки Акведуки и лотки Тоннели и трубо- проводы
Наибольший напор воды, м . . . 40/100. 25/50 10/30 40/100
Расстояние между швами, м . . 25—40 10—15 20—30 20—40
Толщина конструкции, см ... 20—300 10—50 10—40 20—60
Обычная ширина шва, см .... 0,2—2,0 1 2 3 0,2—2,0
Ширина шпонки-герметика, см 5—10/50 5—10 3—10 3—5
Максимальная температура, °C + 10 +25/40 +25/40 + 10/40
Минимальная температура, °C Скорость изменения температуры, —10/—30 —30/—40 —30/—50 —1/—40
°С/ч 1.0 2 4 2—5 0,1—1,0
Расчетная деформация в шве, см 0,6—1,5 0,5—1 1—1,5 0,3—1,5
Растяжимость герметика, % . . 15—30 12/20 20/50 До 10
Скорость деформации, см/с . . . 1,5-10—7 1,5-10—« 2-10-6 2,5-10—7
Примечание. В знаменателе указаны экстремальные значения,
требующие индивидуального проектирования и особого расчета.
сооружений от герметика требуется высокая водоустойчивость:
водопоглощение не более 3%, набухание—1%, коэффици-
ент водоустойчивости при длительных испытаниях в воде — не
ниже 0,8.
Конструкция уплотнения деформационного шва в тонко-
стенных сооружениях, так же как и в массивных, определяется
в первую очередь максимальной расчетной деформацией
в шве. При небольших деформациях (до 5 мм) в подземных со-
оружениях швы уплотняют, усиливая гидроизоляцию проклад-
кой металлических или пластмассовых листов (рис. 3.7, а), при
деформациях до 50 мм уплотнения усиливают уже листами-ком-
пенсаторами (рис. 3.7,6), а при больших деформациях—ас-
фальтовыми шпонками и резиновыми диафрагмами (рис. 3.7, в
и рис. 3.8, в).
На вертикальных гранях уплотняющие диафрагмы должны
быть заанкерены и защищены от внешних воздействий (рис. 3.7,
справа), особенно на напорных гранях гидротехнических со-
оружений (рис. 3.8).
В тонкостенных конструкциях все уплотнения в наземной и
надводной зонах подвергаются воздействию переменной темпе-
ратуры внешней среды, а потому материалы таких уплотне-
ний должны быть морозоустойчивы: например, в этих условиях
не следует применять прокладки и диафрагмы из пластифици-
рованного поливинилхлорида, температура стеклования кото-
рого не ниже —23° С, а из светоморозоустойчивой резины или
стабилизированного полиэтилена (температура хрупко-
сти—70°С). Точно так же поверхностные шпонки нельзя запол-
нять асфальтовыми мастиками, имеющими температуру хруп-
116
кости выше —10° С, используя для этого разинобитумные мас-
тики с температурой хрупкости —17° С или полимербитумные
мастики с температурой хрупкости от —25 до —50° С.
Приведенные на рис. 3.7 и 3.8 уплотнения сложны, дороги
и многодельны, поэтому их можно применять только в особо
а)
Рис. 3.7. Уплотнения деформационных швов в основании подземных
сооружений (слева) н на вертикальных участках (справа)
а — при деформации в шве до 5 мм; б — то же, до 50 мм; в — то же, свыше
50 мм
1 — изолируемая конструкция; 2 — гидроизоляционное покрытие; 3 — бетонная
подготовка; 4 — усиление металлическим или пластмассовым листом; 5 — пла-
стичное заполнение шва; 6 — дополнительные слои гидроизоляции; 7 — металли-
ческий лйст-компенсатор; 8 — жгут из гериита или пороизола; 9 — защитная ас-
бестоцементная или железобетонная плита; 10 — заполнение резинобитумной ма-
стикой; // — защитная асфальтовая прокладка; /2—прижимная полоса; /3 — ан-
керный болт
ответственных сооружениях из монолитного бетона, при напо-
рах более 10 м и расстояниях между швами свыше 15 м, глав-
ным образом в гидротехнических сооружениях [8, 14].
Для сборных железобетонных сооружений, облицовок, эк-
ранов, водопроводящих сооружений, различных резервуаров и
бассейнов пригодны облегченные герметизирующие шпонки
трех типов:
117
1) поверхностные герметизирующие шпонки с мастичным
заполнением полимерными или полимербитумными гермети-
ками, заливаемыми в полость;
Рис. 3.8. Поверхностные уплотнения деформационных швов со-
оружений
а—при деформации до 5 мм; б —то же, до 30 мм; в — tg же, более
30 мм
/ — гидроизоляционное покрытие; 2 — металлическая или пластмассовая
диафрагма; 3 — защитный металлический лист; 4 — пороизол или гернит;
5 — полимербитумная заливка в полость шпонки; 6 — железобетонный брус
или плита; 7 — резиновая профильная лента; 8 — асфальтовые прокладки
(изол, эластобнт)
Utipytyt
0,52 чем/п
0,98pyS/n
О,27чеЛ:ч[к
0,96руб/м
0,88pyfyM
0,22 чем/н
Рис. 3.9. Способы уплотнения швов в железобетонных крышах
а — шов СибЗНИИЭПа (серия домов 1-464-Д); б — предложение ВНИИГа (продоль-
ные швы); в —шов ЦНИИУП жилища (серия домов 11-29); г — предложение ВНИИГа
(поперечные швы)
1 — кровельное покрытие; 2 — железобетонная кровельная плита; 3 — железобетонный
нащельник; 4 — заделка цементным раствором; 5 — пороизол или гернит; в —заливка
полимербитумным герметиком; 7 — прокладка рубероидом, наклеенным с одной сто-
роны; 8 — конопатка просмоленной паклей или битуминированной шлаковатой;
справа приведены удельные стоимости и трудоемкости уплотнений
2) профильные резиновые либо пластмассовые полосы, за-
кладываемые в шов между сборными элементами или в спе-
циальное его уширение;
118
Таблица 3.4
Физико-механические свойства мастичных и профильных герметиков
Герметик Прочность при разрыве, Растяжи- мость, 96 Водоустойчивость Г Пределы применения, °C
Мастичные герметики для надводной зоны сооружений
Пол и изобутиленовый УМС-50 <0,1 200—250 Неводостоек -80 +90
> УМ-40 0,01 250-300 > —40 +80
Бутнлгаучуковые БГМ-1, БГМ-2 0,6—1,0 200—350 k* - 0,2 4- 0,25 —70 +150
!Бутил1 зучуковый МБС 0,04 25 w=0,8%; k3= 0,75 -40 +80
Мастичные герметики для подводной зоны сооружений
Тиоколовые КБ-0,5, ГС-1, У-ЗОМ .....................
Гидром (тиокол + каменноугольная смола).............
Эластосил 11-06 (бутилкаучук) ......................
УТ-38Г (тиокол + каменноугольная смола) ............
МББГ (битум 4- БК латекс) ..........................
Битум + термоэластопласт ДСТ........................
Битэп (битум 4- СКЭПт-30) ..........................
Бутэпрол-1 (бутилкаучук 4- СКЭП) ...................
1,0—4,5 150-200 10= 0,5%; £в= 0,7% -40 +70
0,4 350 feB = 0,65 4- 0,89 —30 +70
0,3 80 k5 = 0,64 4- 0,75 —30 +70
0,25 250 k* == 0,67 4- 0,80 —30 +70
0,15 135 1,0 —30 +70
0,1 120 kB = 0,85 4- 1,0 —30 +70
0,5 200 fcB« 0,85 4- 1,0 —40 +120
0,05-0,15 30—50 w == 0,7%; k3 = 0,85 —40 +80
Профильные герметизирующие ленты
Резиновая лента В = 114-25 см............... • • •
> полоса 6 — 1 мм, В = 18 см..................
Полиизобутнленовая полоса)У ГС ...................
Гернит круглый ...................................
Пороизол марки П .................................
» » М...................................
15,0—20,0 500—600 10= 2%; ^«0,8 —70 +80
0,3—0,5 200 10 = 0,3%; k3 = 0,8 -50 - [-80
0,25 50 w = 0,2 4-1,5% —30 - -70
0,5—0,7 150 10 = 0,7 4- 6,5% -40 - -80
•1,5—2,0 150—300 10 — 0,5% -50 - -80
0,05-0,16 50-75 t0 = 5,0% -30 H ~70
Таблица 3.5
Технико-эк<^иомические характеристики герметиков
для сборных конструкций
Герметик Средний расход, кг/м Стои- мость, руб/м Заработная плата, руб/м Трудо- затраты, чел.-ч/м
Мастичные герметики
Полиизобутиленовый УМС 50 0,66 0—51 0—12 0,3
То же, УМ-40 0,70 0—54 0—11 0,3
Горячая мастика — изол ^рм-75 0,80 0—38 0—16 0,4
» » — битэп СКЭП-ЗО ’ 0,80 0—52 0—16 0,4
Тиоколовая мастика У-3<Лм 0,13 1—26 0—69 1,7
» » ГС-1 0,13 1—30 0—78 1,9
» » кб-(Х5 0,13 2—28 0—12 0,3
Бутил каучуковая мастика цпл-2 0,26 1—39 0—12 0,3
Бутил каучуковые мастики^ БГМ-1 и 2 0,26 1—18 0—12 0,3
Битумно-наиритный БНК (холодный) 0,25 0—98 0—16 0,4
Профильные герметизирующие ленты
Резиновая лента В — 25 уголки Прокладка гернита в горизонтальных 3,0+12,0 12—50 3—58 8,2
швах 0,68 0—43 0—15 0,4
Прокладка пороизола П изолом . . 0,50 0—34 0—16 0,4
» пенополиурета? новая . , 0,50 0—80 0—19 0,48
» поробита . . 0,60 0—60 0—19 0,5
» бутэпрола-2 0,50 0—46 0—12 0,3
» полиизобутиле:новая урс 0,68 0—74 0—12 0,3
> каучуковая УЛЩ-ЗО, УЛ К-30 0,62 0—69 0—10 0,2
3) оклеенные герметизирующие полосы из пластмассы, ре-
зины или стеклоэл^стика> наклеиваемые на примыкающие
к шву сборные элеме^нты или секции сооружения специальными
клеями или клебемас*сами
Известно много Различных герметизирующих материалов,
выпускаемых советскими и зарубежными заводами, поэтому
мы ограничимся лиш^ рассмотрением отечественной продукции
и материалами, приг^ОдНЫМИ для длительной работы в водной
среде.
Мастичные герме’^гики< Наиболее часто они служат для уп-
лотнения швов в сб^Орных железобетонных конструкциях; их
мож^но разделить н$а тиоколовые (полисульфидные) каучуки,
различные полимернкые и полимербитумные герметики, свой-
ства которых привед^ены в табл. 3.4, а технико-экономические
характеристики — в т^а^л 3 5 Конструкции шпонок на кровлях
представлены на рис.ч 3 9.
Тиоколовые гермеъТИки относятся к наиболее долговечным и
высококачественным По атмосфере- и водоустойчивости, однако
120
Таблица 3.6
Механизмы для герметизациониых работ
с мастичными герметиками
X арактеристики Шприцы ручные Заливщики швов
ИП-660-1 ИЭ-660-1 ДС-67 МБ-16
Производительность, м/ч . . . 25 25 150 150
Базовое шасси Ручной инструмент Автомо- биль УАЗ-45 2Д Автомо- биль ЗИЛ-130 В1
Установленная емкость, л . . 3,3 3,3 150 1200
Общая масса машины, кг . . 6,5 10,0 2620 6000
Оптовая цена (1976 г.), руб. 40—00 60—00 5800 8000
Завод-изготовитель Конаковский завод механизи- рованного инструмента Минское НПО «Дормаш» Андижан- ский завод «Ирмаш»
высокая стимость, дефицитность и сравнительно сложная тех-
нология их применения из-за двухкомпонентности, необходи-
мости подогрева при пониженных температурах и использова-
ния ручных шприцев (табл. 3.6) резко ограничивают область
их использования, вынуждают удешевлять различными добав-
ками.
Из технико-экономического сравнения видно, что полимер-
битумные герметики наиболее эффективны. Составы полимер-
битумных сплавов приведены выше (см. § 1.1), однако при ис-
пользовании таких сплавов в них следует вводить 30—40% ми-
нерального наполнителя, например коротковолокнистый
асбест 7—8-го сорта, а также смешанную добавку каучуков,
благодаря чему достигается наибольшая хладостойкость гер-
метика. Например, полимербитумный герметик из строитель-
ного битума БН 70/30 с добавкой 5% этиленпропиленового
каучука СКЭП-30, 15% дивинилстирольного тер моэл а стоила ста
ДСТ-40 и 30% коротковолокнистого асбеста обладает растя-
жимостью при —40° С свыше 125% (рис. 3.10); при этом сто-
имость полимербитумных герметиков не превосходит 40 коп/кг,
тогда как тиоколовый герметик аналогичной морозостойкости
в десять раз дороже, что вынуждает делать герметизирующие
шпонки крайне малого размера.
Профильные герметизирующие ленты. Такие ленты из ре-
зины и различных пластмасс стали применять лишь в послед-
ние годы, причем весьма ограниченно из-за сомнений в их дол-
говечности, ускоренного старения полимеров. Но эти сомнения
не имеют достаточного обоснования — при правильном подборе
состава и размеров такой герметизирующей ленты и соответ-
121
ствии их эксплуатационным условиям долговечность лент мо-
жет быть гарантирована. Приведем некоторые данные о дли-
тельных испытаниях профильных лент.
Рис. 3.10. Физико-механические свойства полимербитумных
герметиков по опытам А. М. Кисиной, А. Г. Гулимова и
А. М. Штейна во ВНИИГе и СоюздорНИИ (справа — растя-
жимость, слева — предел прочности)
/ — мастика битэп (БН 70/30+5% СКЭП+15% ДСГ); 2—мастика типа
изол иа 'резиновой крошке и кумароновой смоле; 3 — герметик эласто-
сил; 4 — герметик гидром+каменноугольная смола; 5 —тиоколовый
герметик УТ-38Г; 6 — битум БН 70/30+10% ДСТ; 7 — битум+бутилкау-
чук; 8 — бутилкаучуковая мастика ЦЛП-2
В 1968 г. были обследованы профильные уплотнительные
ленты из гуттаперчи — резины на основе природного каучука,
проработавшие в стыках сооружений Лондонского канализа-
122
ционного коллектора свыше 100 лет, причем было установлено,
что жесткость резины за этот период возросла на 10—12%.
Аналогичные обследования, проведенные на канализационном
Рис. 3.11. Профильные ленты для уплотнения деформационных швов
а — резиновые ленты, выпускаемые Курским и Свердловским заводами РТИ; б —
поливинилхлоридная лента, выпускаемая в Чехословакии; в — профильное уплот-
нение. монтируемое из резиновых или ПВХ-элемеитов (авт. свид. № 480899)
1 — пластичное заполнение (асфальт, пеноасфальт, пенопласт); 2 — шланг; 3 —
плоская диафрагма нз листовой пластмассы; 4 — деформационный шов
коллекторе в Праге через 50 лет, а также в швах облицовки
каналов на р. Ваг и Пухов-Ладце, позволяют гарантировать
полосам из резины «буна-S» долговечность свыше 100 лет,
а на основании обследования аналогичных резиновых полос на
плотине Империэл через 20 лет эксплуатации — общую долго-
.123
вечность не менее 60 лет. Наши сравнительные испытания лент
на основе изопренового синтетического каучука с резиной
«буна-S» показали, что отечественная светоморозоустойчивая
резина по долговечности ей не уступает, что позволяет реко-
мендовать ее для долговременных сооружений [14, 54].
Выпускаемые Курским и Свердловским заводами РТИ про-
фильные резиновые ленты (рис. 3.11, а) широко применяются
в строительстве, причем от них требуется предел прочности
при разрыве не ниже 20 МПа, растяжимость—не менее 500%
и коэффициент ускоренного старения — не менее 0,7. В пос-
ледние годы все шире используются профильные герметизиру-
ющие ленты из поливинилхлоридного пластиката, полиэтилена
и других пластмасс (рис. 3.11,6).
Долговечность полимеров можно прогнозировать по фор-
муле
т = тоехр (3.1)
kT
где т — расчетная долговечность полимера с учетом статиче-
ской усталости; то — флуктуационная характеристика; £/0 —
энергия активации разрушения; у — структурно-чувствительный
коэффициент; о — расчетное напряжение; k — постоянная Боль-
цмана; Т—абсолютная температура по шкале Кельвина.
В табл. 3.7 приведены расчетные значения коэффициентов
в уравнении (3.1). Долговечность наиболее распространенных
полимеров достаточно велика. Например, по расчетам, выпол-
ненным во ВНИИ Ге [40, 50], пленочные экраны из полиэтилена,
стабилизированного сажей, имеют долговечность более 100 лет
при расчетном напоре до 20 м и толщине пленки более 200 мкм,
причем натурные испытания, производимые Р. А. Алавердяном
Таблица 3.7
Константы материалов для расчета долговечности
(по С. Б. Ратнеру)
Материал кДж/моль 1g т0 103 кДж
т° к моль-МПа
Полиэтилен ПНП (разрыв) . . 260 —12 1,5 4,2-Ю3
То же, при деформировании 1176 —3; —4 2,6 6,3-10*
Полиметилметакрилат .... 218 —12 1,5 2,1-103
То же, при деформировании 630 —5 2,4 8,4-103
Полипропилен (разрыв) . . . 235 —12 1,3—1,5 1,6.103
То же, при деформировании . . 1050 —2 2,4 6,3-10*
ПВХ-пластикат (разрыв) . . . 500 —5 2,9 4,2-103
То же, при деформировании 840 —13 2,5 8,4-103
Полистирол (разрыв) .... 235 — 12 1,3 6,3-10?
То же, при деформировании 800 —1; —2 2,7 1,6-10*
124
на водохранилищах в Армении в течение 15 лет, подтвердили
этот прогноз [76].
Профильные герметики успешно служат для уплотнения де-
формационных швов весьма ответственных сооружений—пло-
тины Гранд-Диксанс в Швейца
менчугской ГЭС и т. п. Осо-
бенно успешно они работают
в подводных и подземных ус-
ловиях, но в последнее время
их все шире применяют и для
поверхностных уплотнений де-
формационных швов в обли-
цовках и железобетонных
экранах, в зданиях и кров-
лях из сборных элементов,
причем иногда используют
многопрофильные ленты очень
сложной конфигурации (рис.
3.12). Очень эффективны ком-
бинированные уплотнения, со-
четающие профильные и ма-
стичные герметики (рис.
3.11,в).
Герметизирующие про-
кладки. Эти прокладки из по-
высотой 280 м, здания Кре-
роизола, гернита и резиновых
жгутов широко применяются
в строительстве, поэтому рас-
смотрим их подробнее в до-
полнение к общим технико-
экономическим характеристи-
кам (см. табл. 3.3 и 3.4).
Пороизол изготавливается
из резиновой крошки (70—
75%), нефтяных дистилля-
тов (20—23%), вспенивателя
(1,5—6%) и вулканизующих
добавок (1,5—2%). Он выпу-
Рис. 3.12. Профильные пластмассо-
вые герметизирующие ленты зару-
бежных фирм для уплотнения дефор-
мационных швов в бетонных конст-
рукциях
1 — по патенту Швеции № 209959, 1962 г.;
2 — по патенту Великобритании № 715045,
1951 г.: 3 — по патенту США № 3098507,
1961 г.; 4 — по патенту Великобритании
№ 1285253, 1972 г.; 5 — по патенту США
№ 3348484, 1968 г.; 6 — по патенту Велико-
брнтанин № 1175878, 1967 г.; 7 — по па-
тенту США № 3575094, 1975 г.; 8 — по
патенту Франции № 1283939, 1970 г.; 9 —
по патенту Великобритании № 1300811.
1972 г.
скается в виде круглых жгу-
тов диаметром 10—45 мм и прямоугольного поперечного се-
чения 40X20 и 30X40 мм.
Пороизол активно насыщается водой (до 20%) и через два
года вдвое снижает прочность в воде и в десять раз — дефор-
мативную способность; поэтому его следует применять только
в качестве вспомогательных прокладок и для уплотнения по-
стоянно обжатых горизонтальных швов [95].
Гернит изготавливается из наирита (20—25%), нефтяного
масла ПН-6 (20—25%) и наполнителя (20—60%) с добавками
125
вулканизующих реагентов и антистарителя — неозона Д. Он
выпускается в виде жгутов диаметром 20—60 мм из вспененной
массы, покрытой наиритным вулканизатом без вспенивателя;
поэтому он по своим свойствам лучше пороизола: прочность при
растяжении — 0,5—0,7 МПа, растяжимость—150%, водопог ло-
щение— 0,7—6,5%, но через два года его прочность снижается
до 0,05 МПа, а растяжимость до 65%, в связи с чем его приме-
няют в сочетании с приклеивающими мастиками.
Поробит изготавливается путем пропитки полиуретанового
поропласта горячим битумом БНД 40/60 с добавкой пластифи-
катора (2,5%). По техническим условиям ВНИИполимеркровли
МПСМ СССР он выпускается полосами от 10X10 до 100х
X100 мм, но может быть изготовлен на любой стройке по-
средством пропитки пенополиуретановых полос горячим биту-
мом. Он рекомендуется для герметизации стыков сборных
подземных сооружений при давлении воды до 0,1 МПа, а при
дополнительной чеканке шва цементным раствором и наклейке
поробита на кумароно-наиритных мастиках КН-2 или КН-3
либо наиритном клее 88-Н им можно герметизировать стыки
при давлении до 1 МПа и деформации в шве до 1 мм.
Поробит более надежен и долговечен, чем пороизол или
гернит, и может применяться для герметизации долговремен-
ных сооружений, особенно в сочетании с тиоколовым или по-
лимербитумным герметиками. Стоимость поробита сечением
3X3 см не превышает 30 коп/м.
Оклеенные герметики. Они уже много лет успешно исполь-
зуются для уплотнения деформационных швов. Это главным
образом асфальтовые армированные маты, разработанные
П. Д. Глебовым в 1935 г. [39], в виде пропитанной горячим
битумом мешковины, покрытой с обеих сторон горячей асфаль-
товой мастикой. За рубежом аналогичные материалы появились
гораздо позже; они известны под названием гидромат.
В 1955 г. А. С. Воеводским (авт. свид. № 106081, 1956 г.)
был предложен принципиально новый материал — стеклоплас-
тикат, представляющий собой стеклоткань, покрытую с обеих
сторон пластифицированным поливинилхлоридом (ПВХ). Он
был тщательно исследован во ВНИИГе и испытан в натурных
условиях в шве судоходного шлюза Кременчугской ГЭС (Изв.
ВНИИГ, т. 68, 1962 г.). Испытания показали, что стеклоплас-
тикат обладает высокой длительной прочностью, в основном оп-
ределяемой видом армирующей стеклоткани (при использо-
вании ткани АСТТ-6 — не менее 200 Н/см), и растяжимостью
до 1%. Однако ПВХ-пластикат не является надежной защитой
стеклоткани, и через семь месяцев коэффициент водоустойчи-
вости составляет 0,8, коэффициент кислотостойкости — 0,5,
а в щелочной среде — всего 0,15.
Открытая стеклоткань за указанное время полностью раз-
рушается. Поэтому для защиты бетонных сооружений рекомен-
126
Таблица 3.8
Физико-механические свойства материалов для оклеенных! герметиков
Свойства пэнп полиэтилен П-15303 Сплав пэ+ 10% БК Эти леи - пропилеи СЭП Вулканизо- ванный П В-404 ПВХ-пластнкат Эпоксиды ЭКК 100/200
листовой 251/1 шланг 301
Предел прочности, МПа .... 17,5 П,2 19,5 15,5 21,3 15,0 14,2/5,2
» текучести, МПа .... 9,5 8,2 15,5 8,6 — — 8,5/4,3
Растяжимость, % 960 720 920 970 450 470 140/180
Коэффициент водоустойчивости 0,9 0,92 0,86 0,91 0,93 0,93 0,8/0,7
Пределы применения, °C ... . 103/—70 101/—70 152/—60 ?0/—40 160/-40 180/—40 160/—60
Длительная прочность, МПа . . 3 3 4 3 3 2 0,4/0,06
Модуль упругости, МПа .... 100 100 550 160 16 15 320/130
» эластичности, МПа . . 200 500 800 750 33 67 13/2,6
Наибольшая вязкость, Па*с . . 00 7,3* 10е 3*10’ 2,7*108 1*10' 00 —
Эластическая вязкость, Па*с . . 6,7*104 7*106 2,7*106 6,7*105 6,9*104 8,1*104 —
дуется применять щелочестойкие стеклоткани, базальтовые
или капроновые ткани, как, например, в изофоле (ЧССР), жер-
туа (Франция) и др. [54]. Весьма существенно, что стеклоплас-
тикат выдержал 1 млн. двойных перегибов без разрушения, что
свидетельствует о его высокой деформационной устойчивости.
Рис. 3.13. Оклеенные герметики из пластмассовых
армоэластиков
а — расчетная схема оклеенного герметика; б — расчетная
схема компенсатора; в и г — примеры уплотнения швов ок-
леенными армоэ ластикам и
1 — полоса армоэластика; 2 — приклейка полимерным ма-
териалом; 3 —жгут поропласта или пороизола; 4 ~ эластич-
ная прокладка из поропласта или пороизола; 5 <— бетонное
или металлическое защитное покрытие
Исследования Б. Ф. Хасина (авт. свид. № 269795, 1968 г.)
и А. Н. Дыманта показали, что в качестве оклеенных гермети-
ков можно использовать: полиэтилен низкой плотности
(ПЭНП), в том числе с добавкой бутилкаучука (БК); этилен-
пропиленовый сополимер СЭП; вулканизированный ПЭНП;
пластифицированный ПВХ и эпоксидно-каучуковые компози-
ции ЭКК-100 и ЭКК-200, составы которых представлены
в табл. 1.10. Свойства этих материалов (без арматуры) приве-
128
дены в табл. 3.8. Они отличаются достаточно высокой проч-
ностью и водоустойчивостью, но из-за ползучести и действия
воды допустимое расчетное напряжение должно быть снижено
в восемь-десять раз по сравнению со стандартным пределом
прочности.
В зоне переменных горизонтов необходимо считаться со ста-
рением и статической усталостью материала, но можно не учи-
тывать снижение прочности под действием воды. Таким об-
разом, оклеечные армоэластики можно рекомендовать только
для уплотнения узких швов и трещин (до 2 мм) при напорах
до 10 м, а при больших значениях их надо армировать стекло-
тканью, капроновой или нейлоновой тканью, причем толщину
герметика и прочность армирующей ткани нужно назначать
по расчету.
Температурные напряжения и прочностные характери-
стики герметика можно определять по формулам [67] (расчет-
ная схема приведена на рис. 3.13,а):
ч------ЛД (3.2)
где Еу — модуль упругости армоэластика; Rz — предел прочно-
сти при растяжении; Аа=ап—а0— разность КЛРТ покрытия
и основания; Д/° — амплитуда колебаний температуры; Аь —
адгезия к основанию (клебемассы). Этот расчет справедлив,
если герметик наклеен на основание.
По аналогии можно определить максимальные напряжения
в петлевом компенсаторе (рис. 3.13,6) при расхождении шва
на Дх и вертикальном смещении соседних секций сооружения
на Дг с учетом данных, приведенных в [67, с. 76—78]:
/ £2 Дх262В4 + 12б2Дг2
_ I/ --1---------------,
У 4В2
где G — модуль сдвига покровного материала армоэластика;
В = pcosft + b 4-пг — половина длины листа-компенсатора в шве
(рис. 3.13,6).
С помощью формул (3.2) и (3.3) можно рассчитывать
оклеечные герметики на прочность и долговечность; подбирать
как армирующую ткань, так и покровную массу армоэластика
с учетом данных табл. 3.5 и 3.6; назначать оптимальные раз-
меры компенсаторов.
В заключение нужно особо подчеркнуть обязательность
уплотнений сопряжений различных частей сооружений, а также
закладных деталей и гидроизоляционного покрытия (рис. 3.14).
В этих местах возникают значительные и сосредоточенные
129
деформации, поэтому уплотнения сопряжений должны проекти-
роваться индивидуально с соблюдением следующих правил:
а) напорный фронт гидроизоляции сооружения должен быть
непрерывным, в связи с чем при уплотнении сопряжений
Рис. 3.14. Сопряжение гидроизоляционных покрытий с закладными
деталями, сваями и трубами
а — с трубой, имеющей перемещения в перпендикулярном направлении; б —
с закладными металлическими деталями (опорный рельс затвора); в — с ко-
лонной при давлении более 2 МПа; в—с пересекающей гидроизоляцию сваей
/ — изолируемая конструкция; 2 — гидроизоляционное покрытие; 3 —заклад-
ная деталь; 4 — закладной патрубок; 5 — сальниковое уплотнение; б — арми-
рующая ткань; 7 — сварные швы; 8—залнвка герметиком; 9 — анкерный
болт с шайбой; 10 — металлический или стеклопластнковый лист
нельзя допускать неуплотненные места, причем они должны
стать равнопрочными с основной гидроизоляцией;
б) все сопряжения гидроизоляционного покрытия с метал-
лическими закладными деталями надо усиливать проклейками
130
из армирующей ткани (поз. 6 на рис. 3.14) на ширине не ме-
нее 100 мм или герметизирующими шпонками;
в) места сосредоточенных давлений от колонн, затворов
и т. п. необходимо усиливать прокладками из металлических
листов (поз. 10 на рис. 3.14) или штукатурным покрытием из
Рис. 3.15. Сопряжения гидроизоляционных по-
крытий разных видов
а — штукатурной гидроизоляции с литой; б — штукатур-
ной с оклеенной
1 — штукатурная гидроизоляция; 2 — литая асфальтовая
гидроизоляция; 3 — оклеенная гидроизоляция; 4 — це-
ментная стяжка; 5 — защитная стенка; 6 — изолируемая
конструкция; 7 — защитная плита; 8 — прижимной брус;
9 — участки точечной приклейки
КЦР, КПЦР или армоэластиков (при давлении до 2 МПа)
либо холодных асфальтовых мастик (до 0,5 МПа);
г) сопряжения различных гидроизоляционных покрытий вы-
полняют на ширине не менее 300 мм, причем оклеечное покры-
тие наносят поверх штукатурного или окрасочного, а штука-
турное— поверх окрасочного, усиливая стык армированием
(рис. 3.15).
131
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ
КОНСТРУКЦИИ ГИДРОИЗОЛЯЦИИ
ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ
§ 4.1. Гидроизоляция подвалов зданий и фундаментов
Гидроизоляционная защита наиболее часто применяется
в подземных сооружениях: в подвальных частях различных зда-
ний, нуждающихся в противофильтрационной защите, так как
они расположены либо ниже уровня грунтовых вод, либо в зоне
капиллярного увлажнения грунтов, а также в зданиях с подваль-
ными и цокольными этажами согласно п. 1.5 СНиП П-Л.1 — 71.
При химической агрессивности грунтовых или поверхностных
вод подземная часть здания и его фундаменты должны иметь
антикоррозионную защиту; она проектируется в соответствии
с указаниями СН 262—67 [10] и выполняется при превышении
следующих норм агрессивности воды-среды:
а) при выщелачивающей агрессии — содержание бикарбона-
тов более 1,5 мг-экв/л при свободном омывании бетона водой;
б) при общекислотной агрессии — водородный показатель
рН<5,5;
в) при углекислой агрессии — содержание свободной угле-
кислоты более 50 мг/л, pH <5,5;
г) при магнезиальной агрессии — содержание ионов магния
более 1000 мг/л;
д) при сульфатной агрессии — содержание ионов сульфатов
более 300 мг/л при содержании ионов хлоридов более 1000 мг/л;
е) при электрохимической агрессии — напряжение блуждаю-
щих токов выше 3 В.
В зависимости от местных условий перечисленные нормы мо-
гут изменяться; например, в слабофильтрующих грунтах
/(ф = 0,1 м/сут фундаменты из особо плотного бетона на суль-
фатостойком портландцементе не нуждаются в антикоррозион-
ной защите даже при содержании сульфатов в воде до
12 000 мг/л.
При проектировании гидроизоляции подземных сооружений
необходимо учитывать перечисленные ниже особенности проек-
тируемого здания и внешней агрессии:
1) назначение гидроизоляции, тип и конструкцию изолируе-
мого сооружения, которые определяют конструкцию гидроизоля-
132
ции, степень ее усиления для обеспечения водонепроницаемости,
трещиноустойчивости и уплотнения швов и сопряжений;
2) природные условия работы изолируемого сооружения и
его гидроизоляции за расчетный период, в том числе свойства
окружающих грунтов и грунтовых вод, температурные условия,
неравномерные осадки и просадки основания, промерзание и
пучение примыкающих к гидроизоляции грунтовых массивов,
минерализацию грунтовых вод и промышленных стоков, т. е.
все внешние физические и химические агрессивные воздействия;
3) производственные условия возведения сооружения и вы-
полнения его гидроизоляции как комплекса защитных мер: обес-
печенность материалами и механизмами, экономические сообра-
жения, погодно-климатические факторы, возможность комплек-
сной механизации и индустриализации гидроизоляционных
работ.
Рассмотрим влияние перечисленных факторов на выбор типа
гидроизоляции и ее конструкции при защите подвалов и фунда-
ментов зданий [8, 14, 46, 54}.
Первое основное требование к гидроизоляции за-
ключается в ее надежности, ибо она предназначена для защиты
от влияния воды при всей совокупности силовых, деформацион-
ных и температурных воздействий. Следует подчеркнуть, что
в современных зданиях подвалы, как правило, являются эксплу-
атируемыми помещениями, в связи с чем их ограждающие кон-
струкции должны всегда быть сухими.
В зависимости от действующего напора гидроизоляционные
покрытия подразделяют на противокапиллярные, нормальные
(при напорах до Юм) и усиленные (при больших напорах, хи-
мической агрессии воды-среды или нетрещиноустойчивых кон-
струкциях) .
Противокапиллярные покрытия. Они предназначены для за-
щиты от верховодки, случайно просочившейся в грунт воды,
когда уровень грунтовых вод значительно ниже подошвы зда-
ния. При устройстве у фундамента здания кольцевого или пла-
стового дренажа гидроизоляцию, как правило, выполняют на-
порной, рассчитывая ее на случай выхода дренажа из строя, чем
обеспечивают необходимый запас надежности.
Часто при проектировании противокапиллярной гидроизоля-
ции, стремясь к облегчению покрытия, ее выполняют путем ок-
раски полимерными лаками и разжиженным битумом или из
меньшего числа слоев рулонного материала. Однако нужно учи-
тывать, что увлажненные грунты способствуют снижению водо-
устойчивости покрытия, ускоренному старению вследствие воз-
можного воздухообмена, а в южных районах — повышению
концентрации агрессивных веществ до полной их кристаллиза-
ции; поэтому правильнее выполнять нормальную гидроизоля-
цию, а облегчение ее конструкции в каждом конкретном случае
надо обосновывать особо.
133
Нормальные покрытия. Они могут быть окрасочными, шту-
катурными или оклеенными, причем оптимальная конструкция
гидроизоляции определяется трещнноустойчивостью защищае-
мой конструкции в результате технико-экономического сравне-
ния вариантов.
1. Окрасочная гидроизоляция состоит из горячей резиноби-
тумной мастики БРМ или полимербитумных сплавов типа битэп
(см. табл. 1.3 и 1.4), холодной битумно-этинолевой или битум-
но-наиритной краски БНК (см. табл. 1.8) по грунтовке из раз-
жиженного битума, с защитным ограждением стяжкой или шту-
катуркой из цементно-песчаного раствора. Поскольку выпуск
лака «этиноль» прекращен, его применение и красок ЭКЖС-40
рекомендовать нельзя.
Нормальное гидроизоляционное покрытие выполняется из
двух слоев краски, а при защите подвалов долговременных зда-
ний обычно армируется стеклохолстом или стеклосеткой, осо-
бенно на конструкциях из сборного железобетона или при рас-
четном раскрытии трещин более 0,3 мм. Таким образом, типовая
конструкция окрасочной гидроизоляции при защите подвалов
зданий может быть принята следующей: грунтовка бетона биту-
мом БН 70/30, разжиженным автомобильным бензином в соот-
ношении 1:2, с расходом 0,2 кг/м2; окраска поверхности горя-
чей мастикой БРМ или битэпом (два слоя) либо холодной БНК
(три слоя), с расходом 1 кг/м2 и защитным ограждением из
цементного раствора толщиной 25 мм.
2. Штукатурная гидроизоляция состоит из холодных асфаль-
товых мастик (хамаст ИИ-20 или БАЭМ-Ц — см. табл. 1.28),
с армированием стеклосеткой или стеклохолстом (см. табл. 1.27)
без какого-либо защитного ограждения. Покрытие выпол-
няют в два слоя или наметом суммарной толщиной 10 мм
и армируют только над швами сборных железобетонных
конструкций или при расчетном раскрытии трещин более
0,3 мм.
Технико-экономические характеристики гидроизоляции дан-
ного вида приведены в табл. 1.30. Для покрытия требуется до-
рожный битум и отходы асбеста (по 8,5 кг/м2).
3. Оклеенная гидроизоляция выполняется из трех слоев гид-
роизола или стеклорубероида либо из двух слоев армобитэпа
(см. табл. 1.18), наклеиваемых на загрунтованную разжижен-
ным битумом поверхность на горячем битуме БН 70/30 или ма-
стике БРМ, с расходом 0,7—1 кг/м2, а для гидроизола—1—
1,2 кг/м2, так как гидроизол водопроницаем и водонепроницае-
мость покрытия обеспечивается клебемассой. Поверхность гид-
роизоляции покрывают дополнительным слоем клебемассы и
защищают стяжкой или штукатуркой из цементного раствора
нормального состава 1:3 при В/Ц=0,4; на вертикальных по-
верхностях оклеечную гидроизоляцию защищают кирпичной
стенкой.
134
Технико-экономические характеристики оклеечной гидроизо-
ляции приведены в табл. 1.21. Из нее видно, что гидроизоляция
этого вида весьма дорога и трудоемка, а потому ее можно при-
менять лишь при особом обосновании. Значительно усложняет
конструкцию гидроизоляции необходимость устройства слож-
ного защитного ограждения — на вертикальных поверхностях из
кирпичной стенки вполкирпича или из цементной штукатурки
по сетке.
Оклеечную гидроизоляцию можно намного упростить с по-
мощью армобитэпа — нового материала с полимербитумной по-
кровной массой; его можно наплавлять огневыми форсунками,
выполнять в два слоя вместо трех и защищать набрызгом це-
ментной штукатурки, так как полимербитумное вяжущее обла-
дает повышенной сдвигоустойчивостью (Изв. ВНИИГ, т. 119,
1977 г.).
Типовые конструкции гидроизоляции фундаментов и подва-
лов зданий приведены на рис. 4.1, а технико-экономическое срав-
нение рекомендуемых конструкций гидроизоляции на стенах под-
валов дано в табл. 4.1 [46}.
Как видим, наиболее экономична холодная асфальтовая гид-
роизоляция из битумных эмульсионных мастик хамаст и БАЭМ.
Опыт использования ее на стройках Ленинграда в течение 20 лет
(общий объем более 70 тыс. т) показал высокую ее надежность,
возможность применения на стенах подвалов без защитного
ограждения при условии обратной засыпки котлована су-
хим талым песком, так как при присыпке гидроизоляции
строительным мусором с помощью бульдозера она может
быть повреждена, что и произошло при возведении одного
из корпусов Кировского завода трестом Кировстрой-47
в 1975 г.
Второе основное требование к гидроизоляции со-
стоит в ее долговечности, которая должна быть не меньше
долговечности изолируемого сооружения, составляющей для
капитальных жилых и общественных зданий 100 лет (см.
табл. 1.1) при допустимом сроке капитального ремонта 30 лет
(для промышленных зданий — соответственно 60 и 30 лет).
Как указывалось, гидроизоляция в основании сооружения, на
подошвах фундаментов и в примыканиях недоступна для ос-
мотра и ремонта, в связи с чем эти поверхности требуют бо-
лее надежной и долговечной гидроизоляции, не нуждающейся
в ремонте.
В первых двух главах подробно рассматривались вопросы
долговечности гидроизоляционных материалов и методы ее
оценки н прогнозирования, однако эти вопросы являются опре-
деляющими и при конструировании гидроизоляции или выборе
оптимальной ее конструкции.
1. Для обеспечения длительной водоустойчивости не следует
применять материалы, содержащие более 0,3% водорастворимых
135
Рис. 4.1. Типовые конструкции гидроизоляции подвалов зданий и фунда-
ментов
а —общая схема гидроизоляции подземной части здания; б—наружная гидроизоля-
ция эксплуатируемого подвала; в — внутренняя гидроизоляция в условиях отрываю-
щего напора; г — гидроизоляция свайного ростверка
1 — бетонная подготовка; 2 — изолируемые конструкции; 3 — герметизирующая шпон-
ка; 4 — гидроизоляция стены; 5 — гидроизоляция основания или пола сооружения;
6 — дополнительное уплотнение деформационного шва; 7 — противокапиллярная про-
кладка в стене; 8— асфальтобетонная отмостка; 9 — защитная стяжка из цемент-
ного раствора; 10 — защитная кирпичная стенка или штукатурка
Таблица 4.1
Стоимость и трудоемкость рекомендуемых конструкций
гидроизоляции подвалов
Характеристики Окрасочная Штукатур- ная БАЭМ (2 слоя)
битэп (2 слоя) БНК (3 слоя)
Стоимость покрытия, руб/м2 .... 0—69 0—88 1—38
армирование (30%) 1—28 1—35 1—46
+ защитное ограждение 1—94 2—07 Нет
Трудозатраты, чел.-дн./м2 0,17 0,12 0,12
Расход материалов, кг/м2 1,5 1,5 36,0
4- защитное ограждение 52,0 52,0 38,0
В том числе привозных 17,0 17,7 18,0
136
Продолжение табл. 4.1
Характеристики Оклеенная
гидроизол (3 слоя) стекло- рубероид (3 слоя) армобитэп (2 слоя)
Стоимость покрытия, руб/м2 .... 2—32 3—27 1—50
+ армирование (30%) Нет Нет Нет
4- защитное ограждение 4—90 5—85 3—16
Трудозатраты, чел.-дн./м2 0,43 0,48 0,26
Расход материалов, кг/м2 3,5 6,0 4,5
4- защитное ограждение 244,0 246,0 55,0
В том числе привозных 18,0 20,0 12,0
компонентов, например: битумно-латексные композиции БЯК;
полимербитумные композиции с добавкой латексов; эмульсион-
ные мастики на основе битумных эмульсий на водорастворимых
эмульгаторах; разжиженные битумы, краски и эмали на основе
органических растворителей, в том числе битумно-наиритные
композиции БНК за исключением БНК-26ГПП, которая содер-
жит стабилизирующую добавку эпоксидной смолы, обеспечива-
ющую длительную водоустойчивость покрытий с расчетной дол-
говечностью в воде свыше 80 лет (Изв. ВНИИГ, т. 101, 1973 г.).
2. Чтобы обеспечить химическую стойкость в условиях аг-
рессивной воды-среды, не следует применять цементную
штукатурную гидроизоляцию, асфальтовые и полимербитумные
покрытия с химически нестойкими в данной среде наполните-
лями, а при общекислотной агрессии — выполнять холодную ас-
фальтовую гидроизоляцию из мастики БАЭМ без добавки порт-
ландцемента; все покрытия на основе битумов нельзя выполнять
при нефтехимической агрессии.
3. В зоне переменных горизонтов, на периодически смачива-
емых поверхностях и на стенах подвалов, где имеется доступ
воздуха к гидроизоляционному покрытию, оно должно быть еще
и биостойким; исходя из этого, для гидроизоляции долговремен-
ных сооружений запрещено применение толя, рубероида и экар-
бита на основе картона, асфальтовых армированных матов на
основе мешковины. В наиболее сложных случаях не рекоменду-
ется использовать гидроизол, поскольку он изготавливается из
асбестового картона, содержащего до 27% целлюлозы, а в би-
тумы и полимербитумные сплавы — добавлять тиурам, неозон
или пентахлорфенол, являющиеся водонерастворимыми антисеп-
тиками, так как сам битум антисептическими свойствами не об-
ладает и может повреждаться грибками.
4. Долговечность гидроизоляции могут снизить: повышенная
эксплуатационная температура; полимеризация и старение орга-
137
нического вяжущего при интенсивном воздухообмене; статиче-
ская усталость от длительного воздействия температурных на-
пряжений, касательных усилий от грунтовой присыпки и пр. Все
эти факторы в подземной части зданий влияют меньше, чем
в надземной или надводной зонах, но учитывать их необходимо:
гидроизоляционное покрытие надо закрывать плотным защит-
ным ограждением, усиливать глиняным или суглинистым
замком; в районах повышенной сейсмичности или при вибраци-
онных нагрузках окрасочную и штукатурную гидроизоляцию
нужно армировать или заменять оклеечной. Выше (см. § 1.1)
были приведены примеры расчета покрытий на долговечность.
Усиленная гидроизоляция. Такую изоляцию устраивают при
напоре воды свыше 10 м или при напоре более 5 м и химиче-
ской агрессивности воды-среды, при интенсивных нагрузках на
гидроизоляционное покрытие и в других особых условиях экс-
плуатации, а также при очень строгих требованиях к надежно-
сти гидроизоляции и сухости изолируемых помещений. Усиле-
ние гидроизоляции, как правило, заключается в увеличении
числа слоев гидроизоляционного покрытия или армирующей
ткани, дублировании уплотнений деформационных швов и мест
сопряжений, применении наиболее надежных видов гидроизоля-
ции: окрасочной эпоксидной, штукатурной из КЦР либо КПЦР,
оклеечной из пластмассовых листов, литой асфальтовой.
Усиление должно осуществляться по индивидуальным проек-
там, причем оно должно быть тщательно и всесторонне обосно-
вано. Ниже рассмотрены наиболее часто встречающиеся уси-
ления гидроизоляции.
При ги др ост ат и ч еском напоре свыше 10 м уси-
ление необходимо для обеспечения водонепроницаемости покры-
тия над трещинами в основании и создания запаса надежности,
так как случайная неплотность в покрытии может стать очагом
интенсивной фильтрации. При этом рекомендуются следующие
виды гидроизоляционных покрытий:
а) окрасочное покрытие горячей мастикой БРМ или поли-
мербитумной мастикой битэп, с армированием стеклосеткой,
а во всех местах перегибов — двойным армированием и нане-
сением трех-четырех слоев мастики;
б) штукатурное покрытие эмульсионными битумными масти-
ками хамаст или БАЭМ-Ц из трех слоев суммарной толщиной
15—20 мм, с армированием стеклосеткой; увеличение толщины
покрытия свыше 20 мм нецелесообразно, так как это не только
не повышает надежность, но и приводит к возрастанию опас-
ности усадочного трещинообразования;
в) оклеенная гидроизоляция из четырех-пяти слоев гидрои-
зола, с обязательной наклейкой на мастике БРМ-75 в качестве
клебемассы, четырех-пяти слоев стеклорубероида или трех-че-
тырех слоев армобнтэпа, с обязательным наплавлением их ог-
невыми форсунками или инфракрасными горелками.
138
Все деформационные швы и сопряжения уплотняют, как
обычно (рис. 4.1, 3.7 и 3.8), но уплотнения необходимо дубли-
ровать, например, внутренними и донными (поз. 3 и 6 на
рис. 4.1) или поверхностными герметиками. Принципиально кон-
Рис. 4.2. Способы усиления гидроизоляции подвалов зда-
ний
а — увеличение числа слоев гидроизоляционного покрытия; б —
дополнительная внутренняя гидроизоляция; в — усиление покрытия
при сопряжении с закладными деталями; г — усиление гидроизоля-
ции в углах сооружения
1 — основное покрытие; 2 — дополнительное покрытие илн заливка
для усиления гидроизоляции; 3 — закладная деталь; 4 — металли-
ческая диафрагма; 5 — армирующая прокладка усиления покрытия
струкция гидроизоляции при этом не изменяется (рис. 4.2, а),
но устраив-ается сплошная фундаментная плита, которая
пригружается общей массой всего здания; отрезать же ее от
стен (рис. 4.1, б) можно лишь при небольшом гидростатическом
139
давлении при условии расчета плиты на всплытие. Все места
пропуска через гидроизоляционное покрытие надо усиливать по-
лимербитумными заливками (поз. 2 на рис. 4.2, в), а места пе-
регибов гидроизоляции — прокладками из металлического листа
или пластмассовой диафрагмой между слоями гидроизоляции
(рис. 4.2, г).
Вторым способом усиления гидроизоляции является устрой-
ство в дополнение к наружной гидроизоляции еще и внутренней
(рис. 4.2, б) как самостоятельного гидроизоляционного эле-
мента, рассчитанного на восприятие полного гидростатического
напора. Обычно внутренняя гидроизоляция выполняется из ок-
расочных или оклеечных покрытий, но дополняется прижимной
плитой и поребриком (при напоре до 1,5 м) или заанкеренным
защитным ограждением, рассчитанным на восприятие действу-
ющего напора (рис. 4.1 в).
Холодная асфальтовая гидроизоляция из мастик БАЭМ или
хамаст может наноситься без прижимного защитного огражде-
ния, на очищенную и загрунтованную внутреннюю поверхность
стен и пола подвала (см. рис. 1.8, б), поскольку она способна
длительно воспринимать отрывающий гидростатический напор
за счет сил адгезии к бетону.
Строительные организации УКР Ленгорисполкома за послед-
ние 20 лет таким образом осушили подвалы свыше 500 зданий
[56]. Исследования ВНИИГа показали, что холодную асфаль-
товую гидроизоляцию можно применять при отрывающем на-
поре до 15 м [21], а из работ Р. К. Ткемаладзе [ПО] следует,
что мастики типа БАЭМ обладают длительной адгезией к бе-
тону свыше 0,5 МПа, которая через пять лет повышается до
0,9 МПа, что позволило использовать их на ряде сооружений
в Грузии при отрывающем напоре до 50 м на общей площади
свыше 100 000 м2.
Условия работы гидроизоляции «на отрыв» требуют особенно
тщательного ее выполнения; ее нельзя устраивать при химиче-
ской агрессивности воды.
Прихимичес кой агрессивности воды-среды и
напоре свыше 5 м усиление необходимо для повышения общей
надежности гидроизоляции, так как даже небольшие протечки
могут привести к коррозионному разрушению несущей конст-
рукции. Кроме того, при химической агрессивности воды-среды
(общекислотной, сульфатной и морской) нужен специальный
подбор состава мастик для окрасочной и штукатурной гидро-
изоляции, причем не следует применять известняковый, порт-
ландцементный и другие нестойкие в данной среде наполни-
тели, а бетонную подготовку нужно заменять подготовкой из
слоя щебня с проливкой горячим битумом БН 30/80 или из ас-
фальтобетона (рис. 4.3,а). Желательно цементную стяжку по-
верх гидроизоляции в основании сооружения заменять стяжкой
из горячего асфальтобетона (поз. 2 на рис. 4.3, а), при укладке
140
которой заплавляются все случайные дефекты и неплотности
в расположенном ниже гидроизоляционном слое.
Таким образом, для защиты подвалов и фундаментов зданий
от химически агрессивных грунтовых вод можно применять все
типы окрасочной, штукатурной и оклеечной гидроизоляции, ука-
занные в табл. 4.1, но при напорах свыше 5 м или при очень
интенсивной агрессивности гидроизоляционное покрытие надо
усиливать путем увеличения числа слоев гидроизоляционного
материала до четырех-пяти и дублирования уплотнений при пе-
Рис. 4.3. Усиление гидроизоляционного покрытия в условиях химиче-
ской (а) или нефтехимической (б) агрессивности грунтовых вод
1 — подготовка из асфальтобетона или щебня с проливкой битумом; 2 — асфаль-
товое гидроизоляционное покрытие; 3 — асфальтобетонная стяжка; 4 — выравни-
вающая штукатурка и грунтовка; 5 — окрасочная или штукатурная гидроизоля-
ция, покрытие наплавляемым армобитэпом; 6 — защита цементно-латексным на-
брызгом или асбестоцементными листами; 7 — герметизирующая шпонка с залив-
кой мастикой битэп или БРМ; 8 — ряд кирпичей для ограждения шпонки; 9 —
стяжка или подготовка из цементного раствора; 10— покрытие из полиэтиленовых
листов или пленки; 11 — покрытие из заанкеренных или наклеиваемых полиэти-
леновых листов; 12 — присыпка песком вручную
ресечении гидроизоляции с деформационными швами и сопря-
жениями, как это было рассмотрено выше для антифильтраци-
онной гидроизоляции.
Технико-экономические характеристики усиленной гидроизо-
ляции приведены в табл. 4.2 на основании накопленного опы-
та [46].
Особые условия очень часто создаются при нефтехимической
агрессивности грунтовых вод, исключающей применение битум-
ных, полимербитумных и асфальтовых материалов, — на заво-
дах нефтехимической промышленности, на нефтебазах, в гара-
жах, на.автозаправочных станциях и т. п. Раньше при этом уст-
раивали различные покрытия на основе каменноугольных
дегтей и пеков; например, такая гидроизоляция была осуществ-
лена для защиты отстойников Главной водопроводной станции
141
Таблица 4.2
Технико-экономические характеристики усиленных типов
гидроизоляции подвалов
Тип покрытия Стоимость, руб/м’ Трудо- затраты, чел.-дн./м*
Оклеечиая гидроизоляция основания с асфальтовой подготовкой и стяжкой:
из четырех слоев гидроизола иа мастике БРМ . . 6—59 0,52
из четырех слоев стеклорубероида, иаплавлеиием Монтируемая гидроизоляция из листов: 6—67 0,40
поливинилхлоридного пластиката 4—69 0,25
листового полиэтилена ПЭНП 4—19 0,28
» полиизобутилеиа иа КН-3 Штукатурная из эмульсионной мастики БАЭМ со 4—94 0,22
сплошным армированием стеклосеткой 2—38 0,16
Окрасочная битумио-иаиритная БНК толщиной 4 мм 3—13 0,10
То же, с двойным армированием стеклосеткой . . . 4—07 0,16
в Ленинграде. В здания, которые было решено приспособить для
отстойников, в 1915 г. был спущен мазут, который пропитал все
фундаменты и окружающий грунт. Внутри зданий была выпол-
нена асфальтовая штукатурная гидроизоляция из раствора на
основе каменноугольного дегтя Д-7. Но из-за его канцерогенно-
сти не допускается контакт дегтевых покрытий с питьевой во-
дой, поэтому сверху они были покрыты асфальтом на основе
нефтяного битума БН 70/30, который не ухудшает питьевые ка-
чества воды. Эти покрытия успешно работают свыше 20 лет.
Представляется возможным использовать полимерные мате-
риалы повышенной нефтестойкости: листы и пленки из поливи-
нилхлоридного пластиката, полиэтилена, полиизобутилена и бу-
тилкаучука (последние два — ограниченно нефтестойки — см.
табл. 3.6), а также осуществлять разные окраски на основе
эпоксидных смол. При нефтехимической агрессии наиболее це-
лесообразна следующая конструкция гидроизоляции подвалов и
фундаментов (рис. 4.3, б):
а) на горизонтальной поверхности — полимерная пленка, со
сваркой стыков, укладываемая в один-два слоя на монтажной
приклейке из тиоколовой (КБ-05), кумароно-наиритной (КН-3)
мастики или наиритного клея Н-88;
б) на вертикальной поверхности — монтируемая гидроизоля-
ция из полиэтиленовых заанкериваемых листов, со сваркой сты-
ков, гладких листов толщиной от 2 до 4 мм из полиэтилена,
пластифицированного ПВХ или бутилкаучука (см. табл. 3.6),
с монтажной приклейкой на мастике БЛК или БКС, либо
с креплением дюбелями, пристреливаемыми строительно-мон-
тажным пистолетом или прибиваемыми гвоздями к заранее
заложенным планкам.
142
Средние технико-экономические характеристики таких по-
крытий для условий защиты подвалов и фундаментов приве-
дены в табл. 4.2 [46].
К усиленной гидроизоляции относятся покрытия из красок
и мастик на основе модифицированных эпоксидных смол, литая
асфальтовая и монтируемая металлическая гидроизоляция, но
из-за их высокой стоимости и трудоемкости они применяются
только при особенно интенсивных механических нагрузках или
при очень неблагоприятном сочетании внешних агрессивных фак-
торов; как правило, для защиты оснований и фундаментов они
не используются, поэтому мы рассмотрим их в § 4.2, так же как
и покрытия повышенной прочности из КЦР или КПЦР.
Гидроизоляция сооружений в зоне вечномерзлых грунтов. Ее
выполнение требует соблюдения особых правил при производ-
стве гидроизоляционных работ, а также особых мер для обеспе-
чения надежной ее работы в эксплуатационный период. Зона
эта достаточно обширна, что видно из схемы климатического
районирования территории нашей страны (см. рис. 3), выпол-
ненной в соответствии с главой СНиП П-Л. 1—71 о нормах про-
ектирования жилых зданий; в ней указаны климатические зоны
по минимуму среднеянварской и максимуму среднеиюльской
температур.
К гидроизоляции подземных сооружений, находящихся в веч-
номерзлых грунтах, предъявляются следующие дополнительные
требования:
а) материал гидроизоляционного покрытия должен обладать
повышенной деформативной способностью и трещиноустойчиво-
стью для компенсации повышенных деформаций основания или
трещин в изолируемых конструкциях при просадках и морозном
пучении грунтов в условиях пониженных эксплуатационных тем-
ператур, т. е. морозостойкостью;
б) конструкция гидроизоляции должна предусматривать по-
вышение ее трещиноустойчивости: армирование, устройство дем-
пфирующих слоев и компенсаторов, усиленное уплотнение де-
формационных швов при более частой разрезке основной конст-
рукции швами и повышенных сосредоточенных деформациях
в них, выполнение комплексной теплогидроизоляции против от-
таивания примыкающих вечномерзлых грунтов и т. п.;
в) экономичность гидроизоляции должна достигаться мини-
мальным количеством дальнепривозных материалов, использо-
ванием индустриальных элементов полной заводской готовности
для уменьшения доли работ, производимых в котловане или на
строительной площадке;
г) конструкция гидроизоляции не должна вызывать дополни-
тельной разработки вечномерзлых грунтов и увеличения объема
качественной обратной засыпки, она должна быть приспособ-
лена к производству работ в неблагоприятных температурно-
влажностных условиях.
143
Требуемая морозостойкость гидроизоляционных покрытий и
герметизирующих шпонок обеспечивается соответствующими
добавками к битумам либо применением морозостойких пласт-
масс в зависимости от минимума температуры в эксплуатацион-
ный или строительный период. При этом нужно учитывать, что
наиболее употребительные материалы имеют следующую тем-
пературу хрупкости (°C):
Битумные и полимербитумные окраски и клебемассы
Горячие строительные битумы БН 70/30 и БН 10/90 от —5 до 4-7
Горячие резинобитумные или бутумно-латексные ма-
стики ........................................... от —17 до —25
Горячие полимербитумные мастики битэп (до 10% СК) от —30 до —40
Холодные битумно-наиритные композиции БНК от —30 до —35
Рулонные материалы для оклеечной гидроизоляции
Стеклорубероид и гидростеклоизол ................. от —7 до —17
Полимербитумные армобитэп и эластобит..............от —31 до —40
Поливинилхлоридная пластифицированная пленка
В-118.......................................... от —20 до —25
Полиэтиленовые пленки и листы ПЭНП или ПЭВП от —60 до —70
Полиизобутиленовые ПСГ и бутил каучуковые листы от —55 до —65
Штукатурные гидроизоляционные покрытия
Холодная битумно-асбестовая эмульсионная мастика
БАЭМ ............................................ от —75 до —90
Холодная известково-битумная эмульсионная масти-
ка ................................... от —7 до —17
Горячая асфальтовая мастика на основе БРМ . . от 0 до —7
Горячая асфальтовая мастика на основе битэпа ... от —20 до —30
Мастичные герметики для заполнения шпонок
Горячие асфальтовые мастики на основе битума
БНД 40/60 ................................. от —5 до —15
Горячие стирольно-битумные мастики БСМ и БРМ от —15 до —25
Горячий полимербитумный герметик битэп .... от —45 до —55
Холодный двух компонентный тиокодовый герметик
КБ-05 ..................................... от —55 до —65
Гидроизоляционные покрытия, расположенные в зоне про-
мерзания и колебаний температуры, надо рассчитывать на тре-
щиноустойчивость при температурных напряжениях, возникаю-
щих из-за разности КЛРТ покрытия и его бетонного основания.
При таких расчетах в первую очередь нужно учитывать струк-
турно-реологические особенности материала, зависящие от его
природы и состояния, в связи с чем необходимо применять ма-
териалы, температура хрупкости которых ниже минимума экс-
плуатационной температуры, так как в упругохрупком состоя-
нии деформативная способность покрытий снижается настолько,
что растрескивание их неизбежно даже при относительной де-
формации более 10"4. В вязкоупругом или эластическом
состоянии полимерные и полимербитумные материалы при тем-
пературе, большей их температуры хрупкости, обладают способ-
ностью к релаксации напряжений, и уровень температурных
144
напряжений в зависимости от продолжительности колебаний
температуры можно определять по формулам (1.4) и (1.5), а
для штукатурных покрытий из эмульсионных мастик — с учетом
их структурных особенностей — по (1.11).
Рис. 4.4. Устройство гидро- и теплогидроизоляции
подвалов зданий в вечномерзлых грунтах при поло-
жительной температуре подвала
а — при источнике тепла из внутреннего помещения; б —
при периодическом внешнем источнике тепла; в — усиление
трещииоустойчивости гидроизоляционных покрытий; г
ид — сочетания теплоизоляции с гидроизоляцией в подвалах
1 — гидроизоляционное покрытие; 2 — засыпка гидрофобным
порошком; 3 — комплексная теплогидроизоляция асфальто-
керамзитобетоиом; 4 — песчаная подушка из гидрофобизи-
роваиного -песка; 5 — демпфирующий слой полимербитум-
иой окраски; 6 — защитное ограждение асбестоцементными
листами
Методика расчета герметизирующих шпонок и армогермети-
ков приведена в третьей главе — см. формулу (3.2) и др. В дан-
ном случае, особенно для поверхностных шпонок, необходимо
выбирать герметизирующие мастики и армоэластики, сохраняю-
щие эластичность при наибольших расчетных морозах, и отда-
145
вать предпочтение полимербитумным композициям битэп, поли-
этиленовым и бутилкаучуковым листам, ибо они наиболее мо-
розостойки (см. табл. 3.4).
Конструктивными мерами повышения трещиноустойчивости
гидроизоляционных покрытий являются обеспечение свободы их
температурных деформаций или уменьшение просадок при отта-
ивании вечномерзлых грунтов. Рекомендуются следующие меры
в зоне оттаивания грунтов или при проникании суточных коле-
баний температуры:
а) на горизонтальных участках — устройство песчаных про-
слоек, желательно из гидрофобизированного песка между гид-
роизоляционным покрытием и защитной стяжкой (рис. 4.4,г);
б) на вертикальных поверхностях — устройство демпфирую-
щих прослоек из морозостойких эластичных материалов между
гидроизоляционным покрытием и защитным ограждением или
между покрытием и его основанием (рис. 4.4,в).
В пределах зоны вечномерзлых грунтов гидроизоляция про-
ектируется по обычным правилам с учетом пониженной эксплуа-
тационной температуры, а в пределах зоны возможного оттаи-
вания грунтов необходимо рассчитывать стеновые покрытия на
сплошность и прочность при воздействии сил трения, возникаю-
щих при просадочных деформациях и морозном пучении.
Сплошность гидроизоляционного покрытия на вертикальной
поверхности ориентировочно может быть рассчитана по фор-
муле
(Тг^з/^п) ^45° — -f- tgaj COS а °доп = ^аап^дл» (4.1)
где уг — объемная масса грунта; <р — угол его внутреннего тре-
ния; Н3 — глубина засыпки покрытия; бп — толщина покрытия
(или его слоя); а — угол наклона поверхности к вертикали;
Рдоп — допускаемое напряжение в покрытии в зависимости от
Одл — длительной прочности.
При учете сил трения вспучиваемого или проседающего
грунта по поверхности гидроизоляционного покрытия расчет
сплошности можно вести по формуле
Лтруг/7a tga (45° — ф/2) Одрп&п = ^аОдлбп» (4*2)
где £Тр — коэффициент трения грунта по поверхности гидроизо-
ляции; остальные обозначения приведены выше.
Для уменьшения сил трения не рекомендуется устраивать
выступы в гидроизоляционных покрытиях на стенах, придавать
окрасочным и штукатурным покрытиям большую гладкость и
покрывать их цементно-латексной суспензией либо смазывать их
поверхность пушсмазкой или петролатумом.
Прочность гидроизоляционного покрытия против разрывов
под воздействием деформации прилегающих мерзлых грунтов
может быть повышена применением более прочных материалов,
146
например армированных стеклотканями, либо армированием ок-
расочного или штукатурного покрытия прокладкой из стекло-
ткани.
В зданиях, сооружаемых на вечномерзлых грунтах, предус-
матриваются меры по предотвращению их оттаивания; так,
здания приподымают над поверхностью грунта, возводя их на
свайных ростверках, однако при необходимости устройства за-
глубленных подвалов с положительной эксплуатационной тем-
пературой их нужно не только гидроизолировать, но и тепло-
изолировать для исключения возможности оттаивания вечно-
мерзлых грунтов (рис. 4.4, а), т. е. устраивать комплексную
теплогидроизоляцию (см. § 2.1, а также патент США №3966781
от 19.10.76 г. о теплоизоляции зданий на вечной мерзлоте).
В общем случае можно устраивать обычные гидроизоля-
ционные покрытия, а подготовку в основании здания и присыпку
на стенах подвала выполнять из теплоизолирующего материала:
керамзитового гравия, шлака, причем толщина присыпки (или
подготовки) назначается в результате специального теплотехни-
ческого расчета, предполагающего отсутствие положительной
температуры в основании или присыпке при тепловом потоке из
подвала в наиболее неблагоприятный период. Однако это потре-
бовало бы укладки очень толстых теплоизолирующих слоев, при-
чем обычно они постепенно увлажняются вследствие оттаивания
вечномерзлых грунтов, а замерзающая в их порах вода лишает
их теплоизолирующей способности; поэтому такие прослойки вы-
полняют из гидрофобных порошков или песков, гидрофобной
золы ТЭС, битумоперлита и т. п., которые не замокают при дли-
тельном действии напора воды при условии, что тепловой поток
направлен навстречу напору воды (рис. 4.4,а), так как в про-
тивном случае гидрофобный слой в летний период может замок-
нуть. Следует отметить, что гидрофобные засыпки дешевы.
При вероятности длительного воздействия напора грунтовых
вод или наличии зон частичного оттаивания вечной мерзлоты
подвалы защищают комплексной теплогидроизоляцией из ас-
фальтокерамзитобетона, асфальтошлакобетона или пенопластов
(рис. 4.4,d), или же теплоизоляцию усиливают гидроизоляцион-
ными прослойками, например, укладывая гидрофобную золу
в полиэтиленовых мешках или защищая засыпку наружным
гидроизоляционным покрытием (рис. 4.5).
При проектировании гидроизоляции фундаментов и подвалов
зданий в районах вечной мерзлоты необходимо учитывать, что
гидроизоляционные работы здесь будут вестись в неблагоприят-
ных температурно-влажностных условиях. Только монтируемая,
литая и засыпная гидроизоляция могут устраиваться практиче-
ски при любой погоде, на любом морозе, а гидроизоляционные
покрытия других типов приходится осуществлять в тепляках,
обогреваемых горячим воздухом от калориферов. Высокая по-
жароопасность и вредность работ с летучими органическими
147
3
Рис. 4.5. Конструкция комбинированной теплогидроизоляции
в основании сооружений на вечномерзлых грунтах
с — типовое покрытие комбинированной теплогидроизоляции; б — штраба
в теплогидроизоляции и сопряжение с металлической деталью; в — вре-
менное примыкание теплогидроизоляции основания к стене; г — сопряже-
ние комбинированной теплогидроизоляции с гидроизоляционным покрыти-
ем
1 — гидроизоляционный слой окрасочного или оклеечного материала; 2 —
теплогидроизоляциониый или теплоизоляционный материал; 3 — пароизо-
ляционный слой оклеечиого материала; 4 — плинтус из теплоизоляцион-
ного материала; 5 — временные деревянные элементы; 6 — металлическая
деталь
растворителями исключают применение окрасочной гидроизоля-
ции, но окраски из горячих полимербитумных сплавов БРМ и
битэп возможны. Холодную асфальтовую гидроизоляцию при
морозах до —15° С можно выполнять из мастики БНСХА, со-
держащей добавки антифриза, пластификатора и ускорителя
стабилизации, без тепляков методом «термоса», закрывая сразу
свеженанесенную влажную мастику цементной стяжкой из рас-
твора с солевыми добавками и стабилизируя мастику путем
прогрева бетона несущей конструкции в период его твердения
[21, 56].
При ведении работ на вечномерзлых грунтах надо всемерно
сокращать объем выемки под котлован здания, в связи с чем
рекомендуется ограждать котлован деревянной шпунтовой стен-
кой и наносить на него гидроизоляционное покрытие, прижимая
его бетоном основной конструкции фундамента, бетонируя его
«враспор». В этом случае наиболее целесообразна оклеенная
гидроизоляция из пластмассовых листов или полимербитумных
рулонных материалов (армобитэпа либо эластобита).
В заключение отметим, что при больших масштабах гидро-
изоляционных работ в зимний период наиболее рациональна
асфальтовая литая гидроизоляция, стоимость и трудоемкость
которой такая же, как оклеечной гидроизоляции из четырех
слоев стеклорубероида, что видно из сравнения данных табл. 2.2
и 4.1, а по надежности и возможности устройства в неблагопри-
ятных условиях она значительно превосходит ее. В вечномерз-
лых грунтах на вертикальной поверхности ее надо выполнять
из асфальтополимербетонных растворов для повышения тре-
щиноустойчивости на морозе [65, 109].
§ 4.2. Гидроизоляция подземных промышленных сооружений
Гидроизоляция подземного сооружения является весьма
ответственным элементом, обеспечивающим его надежность при
постоянном давлении грунтовых вод и самого грунта. В подзем-
ных сооружениях гидроизоляция крайне трудно поддается ре-
монту, в связи с чем стоимость мероприятий по восстановлению
водонепроницаемости сооружения в пять-десять раз выше пер-
воначальной стоимости устройства гидроизоляции; поэтому рас-
четная долговечность гидроизоляционных покрытий должна
быть более 100 лет.
Однако подземные сооружения работают, как правило, в изо-
термических условиях, доступ кислорода к гидроизоляции весьма
затруднен, ультрафиолетовое облучение вообще исключено, а
потому естественное старение материалов очень замедлено.
Выше приводились примеры высокой долговечности битумов и
резины в подземных сооружениях. Деформационные условия ра-
боты гидроизоляции также облегчены: так, просадочные дефор-
мации грунтов на глубине 0,5—1 м достигают 60 мм, на глу-
149
1000
3311мм
бине 5—6 м они уменьшаются до 10 мм, а деформации набуха-
ющих грунтов составляют 13 мм; правда, при этом давление
набухания грунта равно 0,10—0,11 МПа [100], что необходимо
учитывать при инженерном расчете гидроизоляционных по-
крытий.
При проектировании гидроизоляции подземных сооружений
очень часто встречаются с большими давлениями на гидроизо-
ляцию; например, на гидроизоляцию галерей в основании пло-
тины Нурекской ГЭС действует гидростатическое давление до
3,1 МПа и давление грунта до 6 МПа.
Гидроизоляция подземных сооружений в общем случае про-
ектируется так же, как фундаментов и подвалов (см. § 4.1).
Здесь же мы рассмотрим три основных особенности проектиро-
вания их гидроизоляции, определяемые условиями их эксплуа-
тации:
1) все швы и места возможных деформаций необходимо тща-
тельно уплотнять, причем уплотнения должны быть рассчитаны
на высокие давления;
2) само гидроизоляционное покрытие в ряде случаев должно
обладать повышенной прочностью в связи с высокими давлени-
ями воды и грунта;
3) среди подземных сооружений часто встречаются уникаль-
ные, со специфическим сочетанием эксплуатационных условий,
которые следует рассмотреть особо.
При напорах более 10 м требуется усиление самого гидро-
изоляционного покрытия. Методы такого усиления были рас-
смотрены в § 4.1. Кроме того, необходимо повышение гладкости
покрытия; ряд зарубежных фирм с этой целью наносят на обе
стороны гидроизоляции выравнивающие штукатурные покрытия
и добавочные выравнивающие слои рулонного материала
(можно рубероида) для сглаживания неровностей (рис. 4.6,а).
При высоте изолируемой поверхности более 4 м рекомендуется
защитную кирпичную стенку отрезать от основания швом из
литого асфальта, чтобы стенка прижимала гидроизоляцию
(рис. 4.2,г и 4.6).
В подземных сооружениях нужно особенно тщательно уплот-
нять деформационные швы и примыкания. В дополнение к при-
веденным в третьей главе рекомендациям по уплотнению швов
укажем, что в подземных сооружениях при значительных напо-
Рис. 4.6. Способы усиления гидроизоляции при напорах более 10 м
а — типовые гидроизоляционные покрытия при сопряжении днища и стены; б — дефор-
мационный шов в сопряжении с гидроизоляционным покрытием; в — то же, при напоре
свыше 20 м или при деформации в шве более 10 мм; г —усиление гидроизоляционного
покрытия над стыком сборных элементов
1 — бетонная подготовка; 2 и 9 — защитные кирпичные стенки; 3 — выравнивающая шту-
катурка; 4 — защитный слой рулонного материала; 5—основное гидроизоляционное по-
крытие; 6 — металлический лист толщиной 0,8—1 мм; 7 — защитная цементная штука-
турка; 8 — защитная цементная стяжка; 10 — герметизирующая шпонка; 11 — армирую-
щая стеклоткань на битумной клебемассе; 12 — пороизол или гернит; 13 — полоска ру-
лонного материала без приклеивания к основанию
151
z«rzzzz^zzzz IUZ.ZZZZaZZZZ
pax надо усиливать гидроизоляционное покрытие над дефор-
мационными швами прокладкой листа нержавеющей стали
(рис. 4.6,6), а при напорах свыше 20 м или при ожидаемом ра-
скрытии шва более 10 мм—даже двумя такими прокладками
(рис. 4.6,в) для дублирования уплотнения.
Уплотнения швов в подземных сооружениях рекомендуется
выполнять в специальных каналах и штрабах, прикрываемых
временными крышками, для удобства осмотра и ремонта уплот-
нений (рис. 4.7,а), располагая в них поверхностные уплотнения,
дублирующие основные внутренние уплотнения. В качестве ос-
новных уплотнений наиболее целесообразны профильные герме-
тизирующие ленты (см. табл. 3.2). Они пригодны для уплотне-
ния деформационных швов с раскрытием до 10 мм и напоре до
50 м или при раскрытии швов до 50 мм и напоре до 20 м, а при
больших напорах их усиливают цементационным заполнением
шва или переходят к системе асфальтовых шпонок (как в гид-
росооружениях) .
Все сопряжения с закладными деталями в подземных соору-
жениях следует усиливать металлическими диафрагмами и
фланцами (рис. 4.7,6), где гидроизоляционное покрытие должно
быть зажато на ширине не менее 10 см, причем нижний- фланец
жестко приваривается к закладной детали, на него наклеива-
ется гидроизоляционный покров и прижимается съемным флан-
цем (поз. 6 на рис. 4.7). Иногда покрытие усиливают путем ар-
мирования на ширине 200 мм.
В долговременных подземных сооружениях применяют, как
правило, оклеечную гидроизоляцию из рулонных материалов
или холодную асфальтовую гидроизоляцию, армируя ее на сты-
ках и швах стеклосеткой. Накоплен обширный и положительный
опыт использования этих видов гидроизоляции для подземных
каналов и коллекторов, вагоноопрокидывателей и транспортных
галерей ТЭС с заглублением до 20 м, насосных станций. Нужно
отметить, что не всегда оклеечная гидроизоляция в подземных
сооружениях работает удовлетворительно; это, как правило,
объясняется производством работ вручную, большим количест-
вом слоев рулонного материала и стыков покрытия.
Например, на Новгородской и Павлодарской ТЭЦ произошли
значительные протечки в вагоноопрокидывателях, что вынудило
ремонтировать гидроизоляцию путем устройства нового внутрен-
него гидроизоляционного покрытия, работающего на отрыв. На
Павлодарской ТЭЦ такая гидроизоляция была выполнена
в 1975 г. из КПЦР с добавкой хлоропренового латекса МХ-30.
Рис. 4.7. Сопряжения гидроизоляции с закладными деталями
а — уплотнение деформационного шва, доступное для осмотра и ремонта; б — жесткое
сопряжение с трубой; в — сопряжение с анкерами
1 — изолируемая конструкция; 2 — закладные уголки и болты; 3 — уплотняющий лист-
компенсатор; 4 — гернитовая прокладка; 5 — заполнение деформационного шва; 6 —
прижимные планки или фланцы; 7 — внутреннее резиновое уплотнение
153
Интересно, что гидроизоляционное покрытие наносили прямо на
мокрую поверхность бетона при напоре грунтовых вод до 15 м,
что позволило отказаться от водопонижения при производстве
работ, в связи с чем суммарная экономия благодаря примене-
нию гидроизоляции из КПЦР составила 15 руб/м2.
Несколько сложнее обстоит дело с гидроизоляцией насосных
станций, которые в некоторые периоды подвергаются сдвигаю-
щим нагрузкам от давления грунта или напора воды. В этом
Рис. 4.8. Эпоксидная окрасочная гидроизоляция береговой
насосной станции Кольской АЭС (1976 г.)
1 — армированная стеклосеткой эпоксидная гидроизоляция; 2 — защита
бетоном
случае при небольших горизонтальных усилиях (до 0,1 МПа)
днище станции можно изолировать покрытиями из рулонных
материалов или горячих литых асфальтов, но только при штраб-
лении подготовки и фундаментной плиты и более надежном
выполнении штукатурной гидроизоляции из хамаста или КПЦР
либо окрасочной эпоксидной гидроизоляции, обладающих повы-
шенной сдвигоустойчивостью, особенно при присыпке их песком.
Кроме того, внутренние поверхности здания насосной станции
подвергаются воздействию скоростного турбулентного потока
воды и гидродинамическому давлению, что требует от покрытия
повышенной прочности и высокой адгезии к бетону.
Поэтому на Белоярской и Нововоронежской АЭС насосные
станции были изолированы холодной асфальтовой гидроизоля-
154
цией, на Троицкой ГРЭС — из КПЦР. На насосной станции
Троицкой ГРЭС при помощи КПЦР были оштукатурены также
наружные поверхности здания для повышения их морозоустой-
чивости в зоне переменных горизонтов. Несколько лет эксплуа-
тации показали высокую надежность такой штукатурной гидро-'
изоляции в сложных условиях [41].
Покрытия из эпоксидных смол. В последние годы для за-
щиты насосных станций стали применять окрасочные покрытия
из модифицированных эпоксидных смол, поскольку весьма слож-
ные условия эксплуатации вполне оправдывают использование
столь дорогого и дефицитного материала [24, 29, 62, 108]. При-
мер конструктивного решения представлен на рис. 4.8, а свой-
ства и технико-экономические характеристики эпоксидно-камен-
ноугольных покрытий приведены в табл. 4.3. Как видим, такие
покрытия обладают весьма высокими прочностными и деформа-
ционными свойствами, благодаря чему они являются одним из
наиболее надежных и долговечных способов защиты подземных
сооружений.
Отметим все же, что способность эпоксидно-каменноугольных
покрытий длительно сохранять эластичные свойства хуже, чем
у эпоксидно-каучуковых мастик ЭКК (см. табл. 1.10), но их эла-
стичность вполне достаточна для условий эксплуатации подзем-
ных сооружений. Такая гидроизоляция успешно работает на бе-
реговой насосной станции Кольской АЭС (рис. 4.8) и ряде на-
сосных станций Каршинской оросительной системы. Особенно
интересен последний объект, поскольку для него характерна вы-
сокая сульфатная агрессивность грунтовых вод и значительные
сдвигающие нагрузки. Первоначально предполагалось защитить
здания насосных станций оклеечной и литой гидроизоляцией,
недостаточная сдвигоустойчивость которых потребовала устрой-
ства свайных ростверков в основании станций и мощных фунда-
ментных плит; применение же сдвигоустойчивой эпоксидной гид-
роизоляции позволило от всего этого отказаться и получить
экономию до 118 руб/м2. Такая гидроизоляция успешно служит
уже десять лет [62].
Большим преимуществом эпоксидной гидроизоляции явля-
ется ее высокая прочность, благодаря чему ее можно применять
без защитного ограждения, а используя покрытия с различной
степенью гладкости или, наоборот, придавая им повышенную
шероховатость путем посыпки незатвердевшего покрытия сухим
песком, можно изменять трение грунта по нему в три-шесть раз
(табл. 4.3).
Холодная асфальтовая гидроизоляция. Она является наибо-
лее технико-экономически эффективным видом гидроизоляции
для защиты подземных сооружений. Она успешно служит на
ряде тепловых и атомных электростанций (табл. 4.4), обеспечи-
вая высокий экономический эффект; например, на строительстве
Белоярской АЭС вначале применялась асфальтовая литая
155
Таблица 4.3
Технико-экономические характеристики эпоксидно-каменноугольной
гидроизоляции (по В. И. Сахарову)
Характеристики При числе слоев армирования
нет 1 2 3
Толщина покрытия, мм 0,32/0,42 0,82/1,07 1,3/1,7 1,8/2,3
Общая удельная масса покрытия, кг/м2 . . . 0,84/1,12 1,2/1,5 1,58/2,0 2,12/2,62
Водопоглощение через 6 мес. в воде, % . . 1,02 1,05 1.08 1,12
Водонепроницаемость при давлении, МПа . . . 0,08 0,14 0,22 0,30
+ давление грунта 6,0 МПа, не менее 0,35 0,35 0,35 0,35
То же, при отрывающем напоре, не менее . . 0,06 0,10 0,16 0,20
Адгезия к бетону, МПа 0,55 0,55 0,55 0,55
Предел прочности при растяжении, МПа . . 8,70 50,00 77,5 112,00
Предел прочности при сдвиге, МПа .... 3,30 2,46 2,25 2,22
Предел длительной проч- ности при сдвиге, МПа 1,65 0,46 0,20 0,18
Растяжимость макси- мальная. % 14,00 4,00 3,50 3,00
Упругая деформация при сдвиге, % ... Максимальная деформа- ция при сдвиге, % 0,12 0,08 0,05 0,04
0,60 1,44 1,60 1,62
Коэффициент трения при Р= 0,1 МПа: по бетону 0,45 0,47 0,47 0,47
при напылении песка по покрытию . . грунта по покрытию прн напылении песка по покрытию . . Трещиноустойчивость, мм Трудозатраты, чел.-дн./м2 0,56—0,67 0,18—0.4 0,44—0,87 0,06 Средний от Средний от 0,5 — в сре> 0,5 0,54 до 0,67 0,15 до 0,36 Пнем до 1,0 2,0 2,5
0,084/0,071 0,106/0,109 0,13/0,14 0,158/0,185
В том числе: приготовление лака и эмали .... 0,017/0,032 0,017/0,036 0,019/0,04 0,023/0,049
нанесение покрытия на стены .... 0,067/0,039 0,089/0,073 0,111/0,103 0,135/0,136
Расчетная стоимость по- крытия, руб/м2 . . . 2—32/4—12 3—34/5—40 4—54/6—96 5—94/8—89
В том числе: стоимость материа- лов 1—93/3—74 2—86/4—91 3—95/6—32 5—19/8—07
заработная плата 0—39/0—38 0—48/0—49 0—54/0—64 0—75/0—82
Примечание. В знаменателе приведены данные для покрытия, выполненного
механизированным способом при помощи краскопультов.
156
Таблица 4.4
Составы (% массы) холодных асфальтовых мастик
на ТЭС и АЭС
Материал Электростанции
Старобе- шевская ГРЭС (1958 г.) Яйвяиская ГРЭС (1959 г.) Белоярская АЭС (1960 г.) Караган- динская ГРЭС (1961 г.) Курская АЭС (1972 г.)
Битумная паста . . В том числе: И-1 С-1 И-1 Г-1 и-п
битум БНД 40/60 50 46,7 56,3 50 52
вода 38 33,7 30,7 38 34
эмульгатор . . 12 19,6 13,0 12 14
Вид эмульгатора Известь Суглинок Известь Бенто- Известь
I с. 1 с. нит 11 с.
Мастика хамаст . • В том числе: ИД-15 ИЦЗ-13 ИАЦ-15 ИЦ-10 ИАЦ-15
битумная паста . 85 87 85 90 85
наполнитель . . 15 13 15 10 15
Вид наполнителя . . Доло- Цемент + Цемент ~Ь Цемент Цемент+
мит + зола -|- асбест 4- асбест
ТЭС 7 с. 7 с.
гидроизоляция стоимостью 7—9 руб/м2, которая в 1960 г. была
заменена холодной асфальтовой гидроизоляцией стоимостью
1 руб/м2.
Наиболее широко холодная асфальтовая гидроизоляция ис-
пользована на стройках Главленинградстроя, Главзапстроя и
Главкиевстроя. Она успешно применена для защиты следующих
сооружений:
а) сильно заглубленных эксплуатируемых помещений — на-
пример, в здании киноконцертного зала «Октябрьский» (макси-
мальное заглубление 11 м) в Ленинграде, в Памятном зале Мо-
нумента героическим защитникам Ленинграда (12 м);
б) канализационных и водопроводных насосных станций, а
также различных подземных каналов и коллекторов, в том
числе Южной канализационной насосной станции в Ленинграде
(заглубление 23 м), береговой насосной станции Нововоронеж-
ской АЭС (22 м), Дарницкого канализационного коллектора
протяженностью 1400 м, Воронежского канализационного кол-
лектора длиной 3600 м и др.;
в) вагоноопрокидывателей, топливных транспортных галерей
и других сильно заглубленных производственных помещений
с максимальным заглублением до 40 м, а также сухих доков
(например, завода «Океан» в Николаеве, с переменным напором
морской агрессивной воды до 25 м);
г) для внутренней гидроизоляции, работающей на отрыв,
ряда подземных галерей и тоннелей метрополитена (табл. 4.5)
при отрывающем напоре до 20 м, а также карусельного стана
157
Таблица 4.5
Результаты испытаний холодной асфальтовой гидроизоляции,
работающей при отрывающем напоре (опыты Р. К. Ткемаладзе)
Объект
Адгезия.
МПа
Подземная лаборатория Института физики Земли 1963 15 0,25 0,45
Кварельское винохранилище 1966 12 0,28 0,52
Подземная Ткибульская ГЭС Станция «Марджанишвили» Тбилисского метро- 1969 18 0,26 0,43
политена Винохранилище Грузинского сельскохозяйст- 1966 15 0,25 0,47
венного института 1964 8 0,26 0,44
завода «Красный выборжец» (Ленинград) при отрывающем на-
поре до 12 м, вагоноопрокидывателя Змиевской ГРЭС при от-
рывающем напоре до 14 м и других ответственных сооружений.
Весьма интересен опыт устройства гидроизоляции одной из
подземных галерей на заводе «Океан». Она прокладывалась на
намывном грунте, прикрывающем основное сооружение сухого
дока, который опирался на скальный массив; поэтому галерея
была оперта на сваи стойки и через них — на то же скальное
основание, что предотвратило неравномерные осадки дока и га-
лереи. Но неизбежные осадки намывного грунта привели к не-
обходимости отделения бетонной подготовки от гидроизоляци-
онного покрытия во избежание его повреждения при опускании
подготовки (рис. 4.9).
В табл. 4.6 даны сравнительные технико-экономические ха-
рактеристики гидроизоляционных покрытий для подземных соо-
ружений, рассчитанных на напор более 10 м, т. е. усиленных.
Сравнение было произведено для следующих покрытий:
а) окрасочной гидроизоляции из горячей резинобитумной ма-
стики БРМ-75 толщиной 3—4 мм, с защитой цементно-латексной
накрывкой (10 мм);
б) окраски эпоксидно-каменноугольной эмалью толщиной
2—2,5 мм при соотношении эпоксидной и каменноугольной
смол 1:1;
в) цементной штукатурной гидроизоляции из КПЦР толщи-
ной 10 мм, с добавкой до 5% латекса МХ-30, без защитного ог-
раждения;
г) горячей асфальтовой штукатурки из асфальтовой мастики
АМ-37, наносимой асфальтометом ВНИИГ-5, общей толщиной
15 мм;
158
Таблица 4.6
Технико-экономические характеристики гидроизоляции для подземных сооружений
при напорах более 10 м
Характеристики Окрасочная Штукатурная Оклеечная из стекло- рубероида
горячая из БРМ эпоксидио- камеино- угольиая цементная из КПЦР горячая асфальтовая АМ-37 холодная асфальтовая БАЭМ-40Ц
Стоимость покрытия, руб/м2 0-88 4-12 1—79 2-22 0-82 3-52
+ армирование в один слой 1—28. 5-40 Нет 2—48 1-42 4-51
+ защитное ограждение 2—08 Нет » Нет 1—74 7—10
Трудозатраты, чел.-ч/м2 ’ 0,26 0,21 0,18 0,67 0,21 0,95
Расход материалов, кг/м2 32,0 2,8 20,0 26,0 36,0 60,0
В том числе привозных 17,0 2,8 8,0 8,0 13,0 41,0
Возможность нанесения на влажную поверх- ность Нельзя Нельзя Можно Нельзя Можно Нельзя
Температура выполнения, °C 120 20 20 170 20 120
Минимальная температура, °C +5 +ю +5 +5 +5; -10 —5
Особые меры охраны труда Горячий процесс Вредность Нет Горячий процесс Нет Горячий процесс
Особые меры пожарной охраны Огонь Раствори- тели » Огонь » Огневые форсунки
Продолжение табл. 4.6
Характеристики Окрасочная Штукатурная Оклеенная из стекло- рубероида
горячая из БРМ эпоксидно- каменно- угольная цементная из КПЦР 1 горячая асфальтовая AM-37 холодная асфальтовая БАЭМ-40Ц
Трещиноустойчивость — допустимое раскрытие трещин, мм 0,5 1,0 0,1 0,5 0,5 2,0
Максимальный напор воды, м: на прижим 20 80 100 40 40 30
» отрыв 0 20 20 0 20 0
Теплоустойчивость, °C 60 160 100 60 100 40
Динамическая прочность, МН-м/м3 18 25 20 15 12 20
Агрессивность воды-среды: солевая, сульфатная ++ ++ 4— + + ++ ++
общекислотная + 4-4- — 4— 4— 4—
нефтехимическая — 4-4- 4— — — —
Сдвигающие нагрузки Нельзя Можно Можно Нельзя Можно Нельзя
Допустимое давление, МПа 0,2 10 10 0,5—1 1-2 0,5
Электросопротивление — минимальное УОЭС, Ом-см 101* 101? ю2 1012 104 101*
Примечание. ++ весьма надежна; — нестойка; + требуется особый состав.
д) холодной асфальтовой гидроизоляции из эмульсионной
мастики БАЭМ-40Ц толщиной 15 мм, прикрываемой на горизон-
тальной поверхности стяжкой из цементного раствора толщиной
25 мм, а на вертикальной поверхности — без какого-либо защит-
ного ограждения;
е) оклеечной гидроизоляции из трех слоев стеклорубероида,
с защитой кирпичной стенкой вполкирпича и наклейкой на го-
рячей БРМ.
Рис. 4.9. Гидроизоляция подземной части камеры сухого дока
с присыпкой намывной песчаной пригрузкой (Союзпроект-
верфь— 1974 г.)
/ — холодная асфальтовая гидроизоляция толщиной 15 мм; 2 — анти-
адгезионная прокладка пергамином; 3 — подготовка или стяжка на
цементного раствора; 4 — присыпка песком; 5—скальное основание
камеры дока; 6 — железобетонная массивная конструкция; 7 — железо-
бетонные сваи-стойки
Сравнение выполнено исходя из наибольшей стоимости гид-
роизоляции: например, для сплошного армирования, устройства
защитного ограждения, которое для холодной асфальтовой гид-
роизоляции даже на горизонтальных поверхностях необяза-
тельно, но при тяжелых армокаркасах основной железобетонной
конструкции все же делается, и т. п.
Как видим, наиболее экономичны покрытия из эмульсионных
и резинобитумных мастик, а также из КПЦР. Холодная асфаль-
товая гидроизоляция рассмотрена выше, а опыт использования
горячей окраски и штукатурки из КПЦР будет освещен более
подробно ниже.
161
Резинобитумная мастика БРМ-75. Окраска такой мастикой
все шире применяется в строительстве подземных сооружений
благодаря созданию высокомеханизированного агрегата АГКР-5
конструкции Ю. И. Самченко, что позволило механизировать
приготовление и нанесение мастики с подачей ее по резиновым
шлангам на расстояние до 50 м, резко снизило стоимость и тру-
доемкость этой весьма надежной гидроизоляции. Она успешно
служит на Ленинградской и Чернобыльской АЭС и ряде других
ответственных объектов. Опыт показал, что при правильной ор-
ганизации производственного процесса бригада из трех изоли-
ровщиков в смену может выполнять до 1000 м2 доброкачест-
венного покрытия, т. е. производительность в данном случае не
ниже, чем при работах с холодными эмульсионными мастиками
(см. «Промышленное строительство», 1971, № 8). Качество по-
крытия можно резко улучшить, если вместо резинобитумной ис-
пользовать битумно-каучуковую мастику битэп, обладающую по-
вышенной растяжимостью и морозостойкостью.
Окрасочная гидроизоляция из битэпа была удачно осуществ-
лена на Северной канализационной станции Ленинграда, за-
глубленной более чем на 22 м, и на ряде других объектов, где
благодаря ее высокой эластичности отказались от армирования
покрытия дефицитными стеклосетками.
К недостаткам полимербитумной окрасочной гидроизоляции
следует отнести ее способность деформироваться при постоянно
действующих нагрузках, в связи с чем ее приходится защищать
на горизонтальных поверхностях стяжкой, а на вертикальных —
штукатуркой из цементного раствора. Исследованиями Донец-
кого Промстройниипроекта установлено, что полимербитумное
покрытие может быть достаточно надежно защищено набрызгом
цементно-латексной суспензии [112].
Асфальтовая штукатурная гидроизоляция. Такая изоляция из
горячих асфальтовых растворов и мастик специальных составов
с повышенной тепло- и сдвигоустойчивостью, содержащих до-
бавки коротковолокнистого асбета и полимеров [16], отличается
повышенной прочностью при статических и динамических на-
грузках, высокой химической и эрозионной стойкостью. К сожа-
лению, выполняется это покрытие путем набрызга горячего
(180° С) асфальта с помощью ручного асфальтомета ВНИИГ-5
при давлении сжатого воздуха 0,5—0,6 МПа, что усложняет ра-
боту, увеличивает трудоемкость (табл. 4.6) и резко ограничи-
вает применение этой гидроизоляции.
Горячая асфальтовая штукатурка используется для защиты
внешних поверхностей кессонов и опускных колодцев, которые
при опускании подвергаются значительному воздействию грунта.
Наглядным примером является гидроизоляция уникального
опускного колодца диаметром свыше 40 м на канализационной
станции в Ленинграде. Внешняя его поверхность была покрыта
штукатурной гидроизоляцией из асфальтового раствора следую-
162
щего состава: 24% строительного битума БН 70/30, 6% корот-
коволокнистого асбеста, 30% минерального порошка и 40%
среднезернистого песка. Гидроизоляция наносилась тремя наме-
тами толщиной по 5 мм асфальтометом ВНИИГ-5. Она оказа-
лась высоконадежной, выдержав интенсивные воздействия при
опускании колодца на глубину 21 м в моренных грунтах, засо-
ренных булыжниками. Лишь в одном месте нож колодца на-
ткнулся на очень крупный валун диаметром около 3 м, который
пришлось расколоть, причем расколотый камень процарапал по-
лосу 1X1,5 м в гидроизоляционном покрытии; в этом месте наб-
людались небольшие течи. Аналогичный колодец успешно
служит в г. Караганде свыше 20 лет в условиях сильно мине-
рализованных грунтовых вод, содержащих свыше 30 000 мг/л
сульфатов.
Следует подчеркнуть, что горячие асфальтовые штукатурки
широко используются за рубежом. Так, в США свыше 75% всех
трубопроводов изолировано горячими битумными и каменно-
угольными покрытиями, причем 85% всех труб изолируют на за-
водах мастикой «битумастик» и раствором «сомастик»; послед-
ний состоит из 12% строительного битума, 1% асбеста, 24%
минерального наполнителя и 63% песка. Для защитных покры-
тий трубопроводов все шире применяется липкая лента «поли-
кен» из полиэтиленовой стабилизированной пленки с полиизо-
бутиленовой клебемассой. Такая замена вызвана меньшей
трудоемкостью изолировочных работ. В целом асфальтовые по-
крытия долговечны; например, покрытие каменноугольной
эмалью через 40 лет эксплуатации имеет водопоглощеиие всего
0,3 % и УОЭС=10П Ом*см, т. е. отличается весьма высокими
гидроизоляционными свойствами.
В Советском Союзе при гидроизоляции подземных сооруже-
ний асфальтовая штукатурная гидроизоляция также все чаще
заменяется эпоксидной окрасочной гидроизоляцией, а при за-
щите трубопроводов — липкими лентами (см. табл. 1.20).
Однако высокая прочность асфальтовых штукатурок в со-
четании с дешевизной и недефицитностью исходных ком-
понентов не позволяет пока полностью заменить их новыми
полимерами.
Высокая надежность асфальтовой штукатурной гидроизоля-
ции была подтверждена при прокладке трубопроводов способом
продавливания. На Ленинградском металлическом заводе под
построенным корпусом были проложены путем продавливания
три нитки трубопроводов длиной по 70 м каждая. Из испытан-
ных при этом различных типов покрытий асфальтовое покрытие
из мастики, состоящей из 37% строительного битума, 58% ми-
нерального порошка и 5% коротковолокнистого асбеста, пока-
зало наивысшую эрозионную стойкость, выдержав продавлива-
ние в замусоренном песчаном грунте без каких-либо повреж-
дений.
163
Успешен опыт применения асфальтовой штукатурки и для
защиты металлического шпунта, но она неприемлема при за-
бивке шпунта зимой или для защиты его в надводной зоне.
Дело в том, что при низких температурах под действием ударов
асфальт отслаивается от металла из-за большой разности дина-
мических модулей упругости и нарушения адгезии. Опытные и
производственные работы на побережье Баренцева и Белого мо-
рей свидетельствуют о том, что наиболее надежна защита
шпунта эпоксидной модифицированной эмалью ЭКК-100:
такие покрытия несколько повреждались только в замках шпун-
тин [41].
Для подземных сооружений рекомендуются, как правило, хо-
лодная асфальтовая штукатурная и горячая резинобитумная или
полимер битумная гидроизоляция (см. табл. 4.6), ибо они обла-
дают существенными технико-экономическими преимуществами
перед оклеечной гидроизоляцией: стоимость их ниже в три-че-
тыре раза, а трудоемкость — в четыре-пять раз. Оклеечная гид-
роизоляция допустима лишь для защиты нетрещиноустойчивых
конструкций (см. § 1.2).
В подземных сооружениях при интенсивных сдвигающих и
других механических воздействиях на гидроизоляционное покры-
тие следует применять цементную штукатурную гидроизоляцию
из КПЦР или армированную эпоксидно-каменноугольную гид-
роизоляцию (см. табл. 4.6), требующую особого обоснования.
Особые случаи гидроизоляции. Они представляют значи-
тельный интерес, ибо осуществляются в наиболее сложных экс-
плуатационных или строительных условиях. Поэтому мы
остановимся более подробно на самых характерных при-
мерах.
Гидроизоляция сухих доков сама по себе доста-
точно сложна, поскольку они подвергаются переменному напору
воды, воздействию переменных температур с очень быстрыми
перепадами в периоды наполнения или опорожнения дока, хими-
ческой агрессии морской воды и динамическим нагрузкам в пе-
риод строительства или при спуске судна. Все это потребовало
особенно тщательного рассмотрения вопросов гидроизоляции
доков.
Уже при строительстве сухих доков в Мурманске П. Д. Гле-
бов предложил для их защиты литую гидроизоляцию из асфаль-
товой мастики, заливаемой в горячем состоянии за деревянную
опалубку из сосновых брусьев. Такая гидроизоляция служит бо-
лее 45 лет без ремонта — лишь в отдельных местах были за-
менены подгнившие брусья [39]. Ее осуществляли с внутренней
поверхности камеры дока, благодаря чему она служила одно-
временно и теплоизоляцией бетона его стенок, защитив недоста-
точно морозостойкий литой бетон от размораживания. В осно-
вании дока гидроизоляция была выполнена из пластичного пес-
чаного асфальта следующего состава: 10—12% битума БНД
164
40/60, 26—27% портландцемента, 61—62% среднезернистого
песка.
Стенки доков со стороны грунтовой засыпки были изолиро-
ваны окраской горячей асфальтовой мастикой из 35—40% би-
тума БНД 40/60, 5—10% коротковолокнистого асбеста и 55—
65% среднезернистого песка, а для гидроизоляции междоковой
насосной станции впервые в мире был применен штукатурный
асфальт из 20% битума БНД 40/60,5% асбеста, 30% портланд-
цемента и 45% песка. Следует отметить особенно высокую на-
дежность асфальтовой гидроизоляции, так как грунтовые воды
отличаются здесь интенсивной углекислой и общекислотной аг-
рессивностью с pH до 1,2. Данный пример убедительно подтвер-
ждает надежность и долговечность такой гидроизоляции.
Известен пример еще более долговременной гидроизоляции
на судоремонтном доке в Кронштадте — литая гидроизоляция из
природного ганноверского асфальта с защитой каменной клад-
кой и дубовыми брусьями. При ее осуществлении в 1874—
1878 гг. был учтен опыт гидроизоляции подземных частей зда-
ний Зимнего дворца и Публичной библиотеки, изолированных
в 1864—1868 гг. тем же асфальтом. Все эти покрытия эксплуа-
тируются без ремонта свыше 100 лет и свидетельствуют об уди-
вительной долговечности литых асфальтов.
Данный опыт был также использован для гидроизоляции
в 1937—1939 гг. сухих доков в Комсомольске-на-Амуре. Вслед-
ствие очень суровых климатических условий района (минимум
зимних температур до —55° С) здесь были применены впер-
вые в Советском Союзе резинобитумные мастики, а на
нетрещиноустойчивых участках — асфальтовые армированные
маты [39].
Литая гидроизоляция отличается еще одним достоинством —
ее можно выполнять в любых погодных условиях при низких
температурах и на замороженной поверхности бетона, что очень
важно для строительства объектов на Крайнем Севере и Даль-
нем Востоке.
Одно из конструктивных решений защиты сухого дока литой
асфальтовой гидроизоляцией приведено на рис. 4.10. Уже накоп-
лен значительный положительный опыт применения холодной
асфальтовой гидроизоляции на доках (рис. 4.9), однако при
устройстве этих покрытий зимой возникают большие трудности,
как правило, снижается их адгезия к стенам, что вынуждает от-
таивать и очищать бетон, осуществлять покрытия в тепляках;
поэтому для особо ответственных сооружений в северных райо-
нах целесообразна литая гидроизоляция.
На рис. 4.10 (узел А) в качестве примера представлена кон-
струкция гидроизоляции на горизонтальных и слабонаклонных
участках, где возможны просадки грунтовой засыпки, с защитой
заанкеренной бетонной армированной подготовкой, обеспечива-
ющей целостность гидроизоляции при просадке грунта. Такое
165
Рис. 4.10. Литая асфальтовая гидроизоляция сухого дока в районе с суро-
выми климатическими условиями
/ — пластичный гидротехнический асфальтобетон; 2 —заливка литым асфальтом; 3 —за-
щитная кирпичная стенка; 4 — армированная бетонная подготовка, заанкеренная за ос-
новную конструкцию подпорной стенки; 5 — уплотнение деформационного шва профиль-
ной резиновой лентой (внутри камеры дока); 6 — уплотнение деформационного шва ас-
фальтовой шпонкой, заполненной резинобитумной мастикой БРМ и бетонной плитой
(со стороны грунта)
решение усложняет конструкцию гидроизоляции, но зато гаран-
тирует надежность покрытия.
Гидроизоляция нефтехранилищ также относится
к сложным типам гидроизоляции, так как от нее требуется неф-
тенепроницаемость и нефтестойкость покрытий, высокая тепло-
стойкость (мазут подогревают до 90° С), а иногда и высокая
трещиноустойчивость. Различные асфальтовые и полимербитум-
ные покрытия в данном случае непригодны из-за их недоста-
Рис. 4.11. Схема гидроизоляции мазутохранилища емкостью 10 000 т
на Архангельской ТЭЦ (выполнена Севэнергостроем в 1970 г.)
а — схема мазутохранилища; б — схема гидроизоляции резервуара; в — схема
уплотнения шва между сборными элементами
/ — монолитный железобетон; 2—сборные железобетонные элементы; 3 — на-
мывная песчаная подушка вместо торфа; 4 — оставшиеся прослойки торфа;
5 — цементная штукатурка с окраской жидким стеклом; 6 — эпоксидно-каучу-
ковый армоэластик ЭКК-100; 7 ~ омоиоличиванне шва гидротехническим ба-
тоном марок 300 и В-8
точной нефтестойкости; в связи с этим, как правило, применяют
цементный торкрет, а в последние годы — стеклоцементную гид-
роизоляцию [22] и покрытия из КЦР [27], отличающиеся повы-
шенной надежностью.
Однако цементная штукатурная гидроизоляция нетрещино-
устойчива— при образовании трещин шире 0,1 мм она расстраи-
вается; поэтому для хранения нефтепродуктов используют ме-
таллические резервуары или сложные сооружения из предвари-
тельно-напряженного железобетона, что приводит к удорожанию
конструкций и перерасходу металла.
Весьма перспективна эпоксидная окрасочная гидроизоляция,
эффективность которой доказана на строительстве четырех
167
Таблица 4.7
Составы (в частях массы) эпоксидных композиций
для гидроизоляции мазутохранилищ иа Архангельской ТЭЦ
(по В. Л. Волковой)
Материал Грунтов- ка я в С я Краска Шпак- левка
Эпоксидная смола ЭД-20 100 100 100 100
Карбоксилатный каучук СКН-10А 10 100 50 —
Растворитель (толуол, ацетон) 50 100 50 10
Отвердитель (ПЭПА, АФ-2) 10 10 10 10
Наполнитель (алюминиевая пудра ПАК-3) . . . — — 10—15 —
» (портландцемент) — — — 200
мазутохранилищ Архангельской ТЭЦ емкостью до 10 000 т каж-
дое. Эти крупные резервуары размером 42x42x6 м возводились
на заторфованных грунтах; слой торфа толщиной 3—3,5 м был
удален и заменен регулированной песчаной подушкой
(рис. 4.11, а), на которой располагалось днище из монолитного
железобетона, а стены, колонны и перекрытие резервуара были
выполнены из сборных элементов. Несмотря на особые меры по
омоноличиванию сборных элементов стен с сопряжением арма-
туры стыком Передерия и заполнением высокопрочным безуса-
дочным бетоном (рис. 4.11, в), при первых гидравлических ис-
пытаниях были обнаружены недопустимые утечки.
В 1969 г. вся внутренняя поверхность первого резервуара
была оштукатурена цементным раствором с уплотняющими до-
бавками и окрашена жидким стеклом, однако уже в 1970 г.
гидравлические испытания вновь дали неудовлетворительные ре-
зультаты. Тщательные исследования показали, что в швах обра-
зовались трещины 0,3—0,4 мм из-за неравномерных осадок ре-
зервуара на 80—150 мм вследствие заторфованности песчаной
намывной подушки и наличия линз торфа на глубине до 8 м
(рис. 4.11, а); поэтому осадки будут длительными.
По предложению ВНИИГа в 1972 г. Для гидроизоляции ма-
зутохранилища была применена эпоксидная окрасочная и окле-
енная гидроизоляция («Энергетическое строительство», 1974,
№ 4) из эпоксидно-каучуковых лаков и красок (табл. 4.7). Швы
между сборными железобетонными конструкциями (рис. 4.11,
бив) оклеивались эпоксидно-каучуковым армоэластиком, ко-
торый для повышения деформативной способности наклеи-
вался только по краям (поз. 6 на рис. 4.11, в). Таким же спо-
собом был уплотнен стык стен с монолитным днищем.
Уже первое наполнение резервуара показало высокую эф-
фективность гидроизоляции, что позволило своевременно ввести
ТЭЦ в эксплуатацию, однако со временем были вновь обнару-
168
жены отдельные протечки из-за недостаточно плотной наклейки
армоэластика на запачканные мазутом стены. В дальнейшем на
втором резервуаре была сделана металлическая монтируемая
гидроизоляция, на что было израсходовано около 50 т стального
листа, однако из-за продолжающихся осадок она скоро вышла
из строя и была отремонтирована оклейкой эпоксидным армо-
эл а стиком.
Поэтому на третьем и четвертом резервуарах была приме-
нена эпоксидная окрасочная гидроизоляция, выполняемая сле-
дующим образом: поверхность стен и днища тщательно очищали
и сушили, а затем грунтовали эпокси дно-каучуковым лаком
(табл. 4.7); все раковины и неровности шпаклевали эпоксидной
шпаклевкой; все швы оклеивали эпоксидным армоэластиком из
стеклоткани Т-10, пропитанной эпоксидно-каучуковой компози-
цией ЭКК-100, а потом окрашивали эпоксидной краской ЭКК-50.
В среднем такая гидроизоляция стоила 8—9 руб/м2, а металли-
ческая^— 26 руб/м2, т. е. в три раза ниже, причем трудозатраты
были уменьшены в 5,6 раза.
Освидетельствование мазутохранилища в 1974 г. показало,
что протечек мазута из резервуаров, изолированных эпоксид-
ными мастиками, нет, но армоэластик стал чрезмерно жестким
из-за того, что мазут постоянно подогревался до 90° С; поэтому,
учитывая термостарение, армоэластики надо выполнять из более
эластичной композиции, например ЭКК-200 («Энергетическое
строительство», 1974, № 4). В резервуаре же с металлоизоляцией
наблюдаются постоянные протечки; это наглядно демонстрирует
преимущества эпоксидной гидроизоляции перед металлическойм
позволяет рекомендовать ее как наиболее надежную для защиты
нефтехранилищ из сборных железобетонных элементов.
Гидроизоляция подземных каналов и трубо-
проводов неоднократно освещалась выше, однако остано-
вимся на данном вопросе еще раз в связи с появлением новых
материалов, которые зачастую применяют без должной про-
верки, например нетрещиноустойчивые и быстро стареющие
битумно-кукерсольные эмали БЛК, неводоустойчивые битумно-
латексные композиции типа ЭГИК, фенолоформальдегидные,
полиацетатные и кремнийорганические недостаточно водоус-
тойчивые покрытия. Поэтому на долговременных сооружениях
можно осуществлять лишь те покрытия, которые успешно вы-
держали долговременные испытания:
фторлоновые СП-ФЛ-12 на основе сополимера Ф-32;
эпоксидно-каменноугольные в сочетании с фторлоновой
эмалью Ф-42Л;
поливинилхлоридное ХС-010+ХВ-785 (ХСЭ-23) 4-
+ ХВ-784 (ХСЛ);
эпоксидно-битум ное 4- полиамидная смола Л-19 (отверди-
тель) ;
лаки и краски на основе полиуретанового лака УР-5112.
169
Перечисленные покрытия выдерживают длительное воздейст-
вие горячей воды при 50—70° С и 5%-ного раствора серной кис-
лоты, что свидетельствует об их повышенной надежности («Ла-
кокрасочные материалы», 1978, № 3), и стоят несколько ниже
обычных модифицированных эпоксидных лаков и эмалей (3—
3,5 руб/кг). Поэтому такие краски можно рекомендовать для
устройства уплотнений из армоэластиков, различных сопряже-
ний, а также для армированных гидроизоляционных покрытий,
ибо они хорошо сочетаются с разными стеклотканями и сетками.
§ 4.3. Гидроизоляция тоннелей и других подземных выработок
Транспортные тоннели. Самым распространенным видом под-
земных сооружений, гидроизоляция которых разработана наи-
более тщательно [31, 60], являются тоннели метрополитенов.
Этот вопрос выходит за рамки настоящей монографии, но мы
все же кратко на нем остановимся, ибо он важен для уяснения
принципов проектирования гидроизоляции подземных соору-
жений.
Чаще всего в тоннелях осуществляется тюбинговая обли-
цовка из высокоплотных бетонов марок 600 и 700. В 1956 г.
П. Д. Глебовым и Н. С. Покровским была обоснована возмож-
ность применения железобетонных тюбингов из бетонов марок
250 и 350, пропитанных битумом и петролатумом [Сб. Мосмет-
ростроя № 4(8), 1957], для условий химически агрессивных
грунтовых вод, однако в настоящее время тюбинговые обли-
цовки не имеют особой гидроизоляции. В связи с тем, что такие
облицовки допускают протечки, на всех эскалаторных и стан-
ционных тоннелях устраивают подвесные шатры и облицовки из
асбесто- и армоцементных элементов, покрывая их с обратной
стороны окрасочной гидроизоляцией; просочившуюся через тю-
бинговую обделку воду отводят дренажом.
Тюбинговые облицовки могут быть усовершенствованы
путем установки на стяжные болты уплотняющих асбобитум-
ных шайб, предложенных Мосметростроем. Главленинград-
инжстрой ставит в канализационных коллекторах уплотняющие
прокладки из полимербитумного герметика битэп, разработан-
ного ВНИИГом [65], причем с внутренней стороны тюбинговая
облицовка покрывается торкретом и шприц-бетоном.
Совершенствованию тюбинговых облицовок уделяется вни-
мание и за рубежом. Так, в Японии для обеспечения водонепро-
ницаемости болтовых соединений тюбингов на болты надевают
пластмассовые втулки, которые при затягивании болтов расп-
лющиваются и уплотняют стык (японский патент № 50-3580,
1975 г.).
В транспортных тоннелях, проходимых открытым способом,
прибегают к обычным средствам гидроизоляции (см. § 4.2),
однако динамические условия работы обделок таких тоннелей
170
бынуждают применять оклеенную гидроизоляцию как наиболее
трещиноустойчивую. Например, Мосметрострой, широко исполь-
зующий оклеенную гидроизоляцию, вначале применял гидро-
изоляцию из трех-четырех слоев гнилостойкого толя, а затем
специальные рулонные материалы: борулин и металлоизол
на алюминиевой фольге. В последнее время им осуществляется
весьма сложный комплекс гидроизоляционных мероприятий:
уплотнение стыков между тюбингами, сбалчивание их на асбо-
битумных шайбах, чеканка стыков освинцованным шнуром и
дополнительное их уплотнение дивинилстирольным герметиком
ТЭП-4, причем на участках открытой проходки железобетонная
облицовка тоннеля изолируется оклеенной гидроизоляцией из
трех-четырех слоев гидростеклоизола (см. табл. 1.16), наклеи-
ваемого на резинобитумной мастике (Сб. МДНТП имени
Ф. Э. Дзержинского, 1977).
Наиболее наглядное представление о развитии способов
гидроизоляции тоннелей дает Берлинский метрополитен. Вна-
чале, в 1897 г., здесь применили пропитанный войлок, наклеен-
ный на дегте с прокладкой листов материала типа «текстолит»;
в 1898—1931 гг. — оклеенную гидроизоляцию из толя на слож-
ных клебемассах из битумов и дегтей с добавками до 50% три-
нидадского асфальта и мексиканского природного битума;
в 1946—1953 гг. — из усиленного рубероида и алюминиевой
фольги типа «алькута», причем на вертикальные участки стен
наклеивали четыре-пять слоев рулонного материала и семь-во-
семь слоев битумной клебемассы, с защитой кирпичной или бе-
тонной стенкой толщиной 100—120 мм; все это укладывалось
поверх мощной железобетонной облицовки из плотного бетона.
Следует отметить несколько новых и прогрессивных реше-
ний гидроизоляции транспортных тоннелей, осуществленных
за рубежом. Например, в США, Австрии и Швейцарии на ряде
автотранспортных тоннелей применена гидроизоляция из пла-
стифицированного поливинилхлорида; предел прочности его
при растяжении составляет 17 МПа, при сжатии—10 МПа,
наибольшая растяжимость 400% (Proc. ASCE J. of the constr.
div., 1976, v. 102, №CO1, p. 111). Пластмассовые листы шири-
ной 50—150 см, толщиной 2 мм сваривали в стыках горячим воз-
духом с присадочными стержнями, а швы в бетонной обделке
уплотняли профильными ПВХ-лентами сложного профиля.
Сверху такую гидроизоляцию защищали железобетонной обли-
цовкой, рассчитанной на восприятие внешнего гидростатиче-
ского давления. Необходимо подчеркнуть высокое качество
пластификаторов в поливинилхлориде, что позволяет приме-
нять листы и ленты в диапазоне температур от +70 до —40° С
и даже после длительного воздействия воды сохранять УОЭС =
= 5 • 10п Ом • см.
В Голландии для гидроизоляции тоннелей используют пок-
рытия из горячего асфальта, армированные высокопрочной
171
полиэфирной тканью «структурофос»; в частности, такая гидро-
изоляция успешно служит для защиты транспортного тоннеля
длиной 1 км в Амстердаме, железобетонные секции которого
стыковались под водой, причем особо отмечается высокая во-
донепроницаемость его облицовки («Bitumen, Asphalte u. s. w.»,
1968, № 12, S. 497).
Рис. 4.12. Холодная асфальтовая гидроизоляция транспортного
тоннеля на пр. Обуховской обороны в Ленинграде (общая длина
тоннеля 277 м, перекрытой части — 76 м, площадь гидроизоляции
10 650 м2)
а — продольный разрез перекрытой части; б — поперечные разрезы
1 — мелкозернистый асфальтобетон (4 смЦ-защнтный слой цементного рас-
твора (4 см)4-армированная холодная асфальтовая гидроизоляция (1.5см)4-
4-цементная подготовка (3.5 см); 2— мелкозернистый асфальтобетон (4 см)+
4-крупнозерннстый асфальтобетон (6 см)4-черный щебень (6 см) + песчаная
подготовка (40—70 см) 4-армированная холодная асфальтовая гидроизоляция
(1,5 см); 3 — железобетонная плита (25—35 см); 4 — железобетонная плита
(20 см)+холодная асфальтовая гидроизоляция (1,5 см)4-бетонная подготовка
(15 см); 5 — холодная асфальтовая гидроизоляция, армированная над сты-
ками между сборными железобетонными элементами
На транспортном тоннеле под Эльбой в Гамбурге (ФРГ)
оклеечная гидроизоляция была выполнена путем окраски по-
лиэфирной смолой, армированной стеклотканью, с дополнитель-
ным усилением покрытия над швами медной фольгой толщиной
0,1 мм и покрытием сверху тремя слоями стеклоткани на рези-
нобитумной клебемассе с добавкой порошка «пульватекс».
В Дании аналогичный тоннель под Лим-фиордом был изолиро-
ван листами толщиной 2 мм из бутилкаучука, которые накле-
ивали на поливинилхлоридно-цементной композиции, причем
все гидроизоляционное покрытие состояло всего из одного слоя.
172
На ряде тоннелей в Западной Европе осуществлена гидро-
изоляция из поливинилхлоридной пленки, причем фирмы, ее
выполняющие, гарантируют долговечность более 40 лет при
условии ее защиты («Bitumen, Asphalte u. s. w.», 1974, № 1, S.
11).
В Ленинграде, по предложению ВНИИГа, на транспортных
тоннелях вдоль Невы у мостов Александра Невского и Литей-
ного в 1970—1972 гг. была применена холодная асфальтовая
гидроизоляция из мастики хамаст ИАЦ-15 и БНСХА (см. табл.
1.28), с армированием стеклотканью (рис. 4.12). Эти покрытия
успешно служат почти десять лет над сборными железобетон-
ными элементами подпорных стенок в подъездах к тоннелям.
Лишь в одном месте было отмечено отслоение стеклоткани, на-
клеенной на мастике БНСХА во время морозов [56].
Гидротехнические тоннели. Эти тоннели нуждаются в особо
надежной гидроизоляции, так как она подвергается еще и воз-
действию напора воды изнутри скоростного потока. Кроме
того, требуется ее высокая трещиноустойчивость в деформируе-
мых грунтах.
На более ранних сооружениях облицовку из армированного
бетона покрывали, как правило, гидроизоляцией из торкрета,
иногда по сетке [39], но такие покрытия оказывались недоста-
точно трещиноустойчивыми; например, на некоторых тоннелях
были зарегистрированы следующие удельные (на 1 м2 обли-
цовки и 1 м напора) фильтрационные расходы (л/с):
Напорный тоннель ДзораГЭС (Грузия) ......................0,84
» » Храмской ГЭС (Грузия) ...................0,037
Отводящий тоннель ГЭС Гизельдон (Грузия).................0,035
» » Севанской ГЭС (Армения) ...................0,16
Опытный штрек отводящего тоннеля Храмской ГЭС ............0,10
Напорный тоннель ГЭС Амстэ (Швейцария) ...................0,06
Штольня № 7 этого тоннеля ................................0,17
Напорный тоннель ГЭС Барбарнне (Швейцария)................1,0
Как видим, фильтрация через такие облицовки недопустимо
велика, в связи с чем во всех случаях пришлось провести доро-
гие цементационные работы. Поэтому тоннели чаще всего за-
щищают оклеечной гидроизоляцией.
Гидроизоляция из рулонных материалов требует устройства
многослойной облицовки .(рис. 4.13), причем внешняя железо-
бетонная рубашка выполняется из условия восприятия горного
давления, а внутренняя — гидростатического напора (рис.
4.13, а и б), поскольку оклеенная гидроизоляция сама не вос-
принимает отрывающий напор, а передает его на внутреннюю
облицовку.
Рассмотрим пример неправильного решения данной проб-
лемы. На построенном в 1937—1938 гг. напорном тоннеле Дзо-
раГЭС с железобетонной облицовкой внутренним диаметром
173
2,3 м, рассчитанной на восприятие Внешнего напора 32,5 м,
в 1940 г. было отмечено раскрытие швов и трещин на 3—4 мм,
которое усугубилось в 1941 г. смещением отдельных секций на
2 мм со средней скоростью 6,4х10~9 см/с, в результате чего
фильтрационный расход из тоннеля достиг 10 м3/с и потребо-
Рис. 4.13. Способы гидроизоляции гидротехнических
тоннелей
а — напорный тоннель; б — безнапорный тоннель; в — внут-
ренние подземные галерей
1 — наружная железобетонная облицовка; 2 — цементная
штукатурка; 3 — оклеечная гидроизоляция из трех-четырех
слоев рулонного материала; 4 — внутренняя железобетонная
облицовка; 5—металлическая обшивка; 6 — герметизация
асфальтовой мастикой; 7 — холодная асфальтовая гидроизо-
ляция, работающая на отрыв; 8 — разгрузочные дренажные
трубки
вался ремонт. С этой целью частично была выполнена метал-
лическая обшивка, а частично — оклеечная гидроизоляция из
четырех слоев рулонного материала, наклеенного на битуме
БН 70/30; она усилена поверхностной окраской асфальтовой
горячей мастикой АМ-40, причем внутри тоннеля оклеечная
гидроизоляция была защищена торкретом по сетке, которая,
174
конечно, не могла воспринять внешнее гидростатическое дав-
ление свыше 30 м, поэтому даже после столь сложного ремонта
удельный фильтрационный расход все же составил 0,025 л/с
(«Гидротехническое строительство», 1952, № 5). Учитывая
этот неудачный опыт, на напорном тоннеле Алма-Атинской
ГЭС, где после землетрясения образовались трещины, изнутри
была устроена оклеечная гидроизоляция и защищена мощной
железобетонной рубашкой, рассчитанной на восприятие внеш-
него давления воды.
Рис. 4.14. Гидроизоляция деривационных галерей Мингечаурской ГЭС (1952 г.)
а — разрез по оси галерей; б — поперечный разрез; в — уплотнение деформационного шва
1 — оклеечная гидроизоляция из асфальтовых армированных матов; 2 — защитная це-
ментная штукатурка; 3 — асфальтовая шпонка; 4 — заполнение шва плитами из литого
асфальта; 5 — бетонная подготовка
Другим примером, свидетельствующим о необходимости
тщательного проектирования и выполнения гидроизоляции тон-
нелей, может служить опыт эксплуатации деривационных гале-
рей Мингечаурской ГЭС (рис. 4.14). Напорные трубопроводы
станции прокладывались в специальных подземных галереях
сечением 7,5x7,5 м, объединяющих все шесть трубопроводов
в виде монолитного железобетонного массива, проложенного
в мягких лёссовых грунтах берега под намывным телом грун-
товой плотины (рис. 4.14, а). Такое расположение галерей по-
требовало разрезки их частыми деформационными швами,
а расчетный напор до 63 м — усиленной гидроизоляции и уп-
лотнения швов сооружения, тем более, что ожидались значи-
175
тельные и неравномерные во времени осадки, которые могли
вызвать деформации в швах со скоростью до 10-5 см/с.
По предложению ВНИИГа, была запроектирована сложная
система автоматических шпонок, обеспечивающих надежное
уплотнение швов путем нагнетания в полости шпонок специ-
ально подобранной легкоподвижной мастики (40% битума БН
90/30 и 60% минерального порошка). К сожалению, при
строительстве галерей некоторые автоматические шпонки
(рис. 4.14, в) были заполнены нагнетаемым цементным раство-
ром, который при осадках секций водоводов постоянно растре-
скивался и вызывал интенсивные течи, а в четвертом шве даже
привел к выносу 75 м3 грунта из тела плотины, что требовало
постоянного ремонта швов путем нагнетания цементного рас-
твора в местах протечек. Наружная гидроизоляция галерей со-
стояла из асфальтовых армированных матов толщиной 5—6 мм,
наклеенных в два слоя и защищенных стяжкой из цементного
раствора (рис. 4.14, б); она работала вполне удовлетвори-
тельно, однако из-за ее сложности и многодельности на по-
следующих стройках от нее пришлось отказаться.
В теле плотины Нурекской ГЭС высотой до 300 м проло-
жены смотровые и цементационные галереи, подвергающиеся
действию напора воды до 300 м, давлению грунта до 6 МПа
и значительным деформациям при неравномерных осадках
тела плотины (рис. 4.15). Здесь, по предложению НИС Гидро-
проекта, была применена армированная эпоксидная гидроизо-
ляция (рис. 4.15, а) из эпоксидно-каменноугольных композиций,
технико-экономические характеристики которых приведены
в табл. 4.3. Как видим, в данном случае эпоксидная окрасоч-
ная гидроизоляция по стоимости и трудоемкости превосходит
асфальтовую, что объясняется весьма необычными условиями
эксплуатации: высоким напором воды (до 300 м), давлением
грунта на гидроизоляционное покрытие до 6 МПа при сдвига-
ющем напряжении до 1 МПа, а также возможным раскрытием
трещин и швов до 2 мм («Гидротехническое строительство»,
1979, № 3). В таких условиях эпоксидная гидроизоляция может
быть заменена лишь стальной обшивкой, стоимость которой
при этом достигает 30 руб/м2.
В гидротехнических тоннелях необходимо учитывать также
интенсивное механическое воздействие наносов и кавитацион-
ную эрозию скоростного водного потока. Например, через стро-
ительный тоннель Нурекской ГЭС в 1967—1972 гг. пропускали
паводки со скоростями потока 16—17 м/с, что привело к ча-
стичному разрушению его бетонной облицовки на глубину до
30 см с обнажением зерен заполнителя и арматуры («Энерге-
тическое строительство», 1978, № 11) и потребовало большого
ремонта облицовки.
Во ВНИИГе и НИС Гидропроекта проводились многолет-
ние исследования антикавитационных полимерных покрытий.
176
поскольку было установлено, что пластмассы лучше сопротив-
ляются кавитационной эрозии, чем бетоны, уступая в этом от-
ношении только стальной обшивке [26, 42]. Этими исследова-
Рис. 4.15. Эпоксидная окрасочная гидроизоляция подземных
галерей (Гидропроект, 1978 г.)
а — подземные галерея в теле плотины Нурекской ГЭС; б — донные
водоспуски плотины Костешты-Стынка в Румынии
1 — эпоксидно-каменноугольиая окраска, армированная двумя слоями
стеклоткани; 2 — иеармироваиное окрасочное эпоксидно-каменноуголь-
ное покрытие
ниями было показано, что эпоксидные покрытия лучше других
сопротивляются кавитационной эрозии (табл. 4.8), причем
оказалось, что наивысшей кавитационной стойкостью обла-
дают эпоксидно-каучуковые покрытия из краски ЭКК-200, т. е.
чем выше пластификация покрытия, тем выше его кавитацион-
177
Таблица 4.8
Кавитационная стойкость эпоксидных модифицированных покрытий (по А. Н. Дыманту и
Р. Е. Язе ну)
Вид покрытия Скорость потока, М/С Возраст покры- тия, мес. Время начала разрушения, ч Внд разрушения
Эпоксидно-каучуковое 30 1,5 200 Эрозии нет
ЭКК-25 при испытании в камере Вентури . . . 60 17 65 Сорвано до 40% покрытия
ЭКК-25 с грунтовкой 65 44 — в воде 100 Начало эрозии — 0,1 мм
ЭКК-25 » » 65 34 — сухое 27 Покрытие сорвано на 40%
экк-юо» » 65 15—44 — сухое 100 Начало эрозии — 5% покры- тия
ЭКК-200» » 65 11—44 — сухое 100 Эрозии нет
Эпоксидное непластифицированное (испытание с ци- линдром) 30 0,5 18 Начало эрозии —1,2 г
Фурано-эпоксидное на смоле ФАЭД 30 0,5 0,5 Значительное разрушение
Эпоксидно-сланцевое на смоле ЭИС 40 0,5 10 Появление трещин, эрозии
Эпоксидно-олигомерное с ПДИ-ЗА 40 0,5 13,7 Эрозия на 0,5 мм
Эпоксидно-полиэфирное + полиэтиленовый поро- шок 40 0,5 12 Начало эрозии — до 5 г
Эпоксидно-полиэфирно-тиоколовое ЭПТ-5 . . . 40 1,5 16 Небольшая эрозия — до 0,03 г
Эпоксидно-полиэфирное армированное 40 1.5 16 Начало эрозии — до 9 г
ная стойкость, а старение покрытия увеличивает его Жесткость
и снижает стойкость.
Следует отметить, что увеличение толщины пластифициро-
ванных покрытий повышает их кавитационную стойкость, а
жестких покрытий, наоборот, — снижает, приводя к их адге-
зионному отрыву [42].
Об эффективности антикавитационных эпоксидных покры-
тий свидетельствует опыт их применения в водосборных тон-
нелях Нурекской ГЭС, где в 1972 г. при сбросе потока со
скоростью 16—17 м/с бетонная облицовка была разрушена на
глубину до 30 см с обнажением арматуры и щебня; после же
нанесения эпоксидного покрытия никаких повреждений не воз-
никало, несмотря на то, что скорости потока достигали 35—42
м/с («Энергетическое строительство», 1978, № 11).
При защите тоннелей, в том числе и гидротехнических, наи-
более надежны эпоксидные пластифицированные покрытия, так
как они отличаются не только высокой механической прочно-
стью и трещиноустойчивстью, хорошей адгезией к бетонной
поверхности, позволяющей им успешно сопротивляться отры-
вающему напору воды, но и гладкостью самого покрытия
(коэффициент шероховатости меньше в 1,5—2 раза), что резко
снижает гидравлические потери в тоннеле. Однако они требуют
высокой гладкости основания, т. е. специального выравнивания
и шпаклевки поверхности бетона; кроме того, при работах в
тоннеле возникают дополнительные трудности из-за необходи-
мости подсушки поверхности бетона, усиленной вентиляции
вследствие вредности и пожароопасности операций по
нанесению покрытия. Поэтому ведутся поиски более рацио-
нальных гидроизоляционных покрытий для защиты тоннелей
и других подземных выработок, требующих повышенной водо-
непроницаемости [71]-
При строительстве тоннелей и других сооружений в скаль-
ных выработках широко применяется штукатурная гидроизо-
ляция из цементного торкрета, которая наносится прямо на
скалу с последующим покрытием железобетонной облицовкой
(рис. 4.16). Например, таким способом была осуществлена
гидроизоляция камеры затворов Нурекской ГЭС (рис. 4.16 а),
где поверхность скалы была тщательно выровнена и покрыта
цементным торкретом толщиной до 50 мм, что потребовало
многослойного его нанесения и повысило стоимость покрытия
до 5 руб/м2, а на некоторых участках — даже армирования
торкрета металлической сеткой, с увеличением стоимости пок-
рытия до 7 руб/м2. Кроме того, возникновение протечек выз-
вало необходимость в дополнительной цементации скалы за
облицовкой (поз. 8 на рис. 4.16).
Однако все эти дорогостоящие мероприятия не обеспечи-
вали в полной мере водонепроницаемость облицовок, в связи
с чем стали применять дополнительные «чистые» облицовки,
179
отводя фильтрационные воды по сложной дренажной системе
в межоблицовочном пространстве. Такая система общеизвестна
по станционным и эскалаторным тоннелям станций метропо-
литенов [31].
а. — камера сегментного затвора Нурекской ГЭС; б — фрагмент об-
делки подземного машинного зала Севанской ГЭС
1 — железобетонный свод; 2 — цементный торкрет; 3 — эпоксидное
антикавитационное покрытие; 4 — подвесной потолок; 5 — асфаль-
товая армированная гидроизоляция из литой мастики; 6 — вторая
чистая стена; 7 — асфальтовая штукатурная гидроизоляция из
горячей битумно-асбестовой мастики; 8 — местная цементация для
ликвидации отдельных протечек (инъекционная гидроизоляция)
Одним из первых примеров сочетания гидроизоляции с
дренажом, осуществленного в 1946—1947 гг. по предложению
П. Д. Глебова, является здание Севанской ГЭС в Армении
(рис. 4.16, б). Здесь был устроен подвесной потолок, покрытый
с обратной стороны окрасочной гидроизоляцией из горячей
180
асфальтовой мастики, состоящей из 40% битума БН 70/30,
3% коротковолнистого асбеста, 57% известнякового порошка
и армированной мешковиной, пропитанной горячим битумом
БНД 40/60.
Стены тоже были покрыты второй, чистой облицовкой, на
обратную сторону которой также нанесена окрасочная гидро-
изоляция. Автор через 20 лет осматривал эту облицовку и убе-
дился в высоком ее качестве; лишь в двух местах замечалось
протекание битума через швы подвесного потолка, что свиде-
тельствует о недостаточной теплоустойчивости асфальтовой
мастики, так как температура в межпотолочном пространстве
повышается до 30—35° С, что не было учтено составом мастики.
Следует подчеркнуть, что, таким образом, непроизводительно
используется значительная часть дорогостоящей скальной вы-
емки, объем которой на Севанской ГЭС достигает 10 000 м3.
Весьма интересен опыт применения в тоннелях и подземных
зданиях ГЭС эпоксидной окрасочной и цементной штукатурной
гидроизоляции. Так, для защиты бетонной облицовки напор-
ных водоводов Нурекской ГЭС от кавитационной эрозии
в 1972 г. была использована эпоксидно-полиэфирная окраска
поз. 3 на рис. 4.16, а) из эпоксидной смолы ЭД-20 с добавкой
полиэфира МГФ-9 (60 частей массы на 100 частей массы
смолы), которая не только, выдержала воздействие потока со
скоростью до 40 м/с, но и обеспечила водонепроницаемость
облицовки. Поэтому эпоксидная окрасочная гидроизоляция
нашла применение на многих водоводах, в том числе и на ГЭС
Костешты-Стынка в Румынии (рис. 4.15,6), где она работает
при отрывающем напоре до 40 м, а при армировании стекло-
тканью над швами водоводов — и при деформациях раскрытия
швов, до 2 мм. Мы еще вернемся к этому вопросу в § 6.3.
Несомненными технико-экономическими преимуществами
обладают покрытия из коллоидного полимерцементного раст-
вора’(КПЦР), который рекомендован для внутренней защиты
бетонных облицовок тоннелей и подземных ГЭС; его преиму-
щества ясны из данных табл. 4.6.
Опытное покрытие из КЦР, состоявшего из портландце-
мента марки 500 (70 ч. м.), молотого песка (30 ч. м.) и средне-
зернистого песка (200 ч. м.) при В/Ц=0,35, на водосбросном
тоннеле успешно проработало шесть лет при скоростях потока
до 58 м/с, что позволило в 1978 г. расширить его применение
для ремонта бетонной облицовки тоннеля. Примеры использо-
вания КЦР и КПЦР для гидроизоляции подземных сооруже-
ний приведены в табл. 4.9.
Опыт применения КЦР и КПЦР в различных эксплуатаци-
онных условиях достаточно обширен. Сначала осуществляли
двухслойные покрытия путем набрызга коллоидного цемент-
ного клея КЦК, состоявшего из 70 ч. м. портландцемента и
30 ч. м. молотого песка при В/Ц==0,35, с последующим перек-
181
Таблица 4.9*
Примеры использования штукатурной гидроизоляции из КЦР и КПЦР
(по И. С. Дубинину)
Объект Год строительства Площадь, м2 Состав КЦР Расчетные условия эксплуатации
Аккумуляторная подстанция Поддуженской ГЭС 1972 100 КЦК+КЦР Отрыв—напор 12 м
Резервуары питьевой воды в г. Кеми 1972 250 КЦК+КЦР » » 5 м
Мазутохранилище Ленинградской фабрики фото- бумаг 1973 1200 КЦК+КЦР Мазут при 90° С
Береговая насосная и канализационная станции Троицкой ГРЭС 1974 4500 КЦК+КЦР Напор до 25 м
Потерны Вилюйской ГЭС 1975 900 КЦР Мороз до —63° С
Вагоноопрокидыватели Курганской и Павлодар- ской ГРЭС (ремонт) 1975 2000 КПЦР+латекс Отрыв—напор 15 м
Резервуар питьевой воды в пос. Ропша 1975 250 КЦК+КЦР » » 7 м
Подземные сооружения Кировского завода в Ленин- граде 1977 3000 КПЦР+латекс Химическая агрессия:
Насосная станция завода «Ленинская искра» в Ленинграде 1977 1500 КПЦР+латекс Поток — 8 м/с
Береговая насосная станция и вагоноопрокидыва- тель Гусиноозерской ГРЭС 1977-1978 5000 КПЦР+ЭКК Отрыв—напор 17 м
Напорные водоводы Артемовского гидроузла . . 1977 6000 кпцр+экк Снаружи водоводов
Транспортные галереи Троицкой ГРЭС .... 1978 1500 КПЦР+ЭКК Отрыв — до 15 м
Насосная станция канала Днепр—Донбасс . . . 1978 2000 КПЦР+латекс Напор до 30 м
рытием той же композицией с добавкой песка (КЦР), а затем
стали применять пол и мер цементные покрытия из КПЦР, содер-
жавшего добавки латексов (авт. свид. № 537972, 1976) или
эпокси дно-каучуковой эмульсионной пасты (авт. свид.
№ 551287, 1977). Эти полимерные добавки резко улучшили
качество покрытий, прежде всего их усадочную трещиноустой-
чивость, и упростили технологию их нанесения при помощи
обычных растворонасосов с приставкой Марчукова и вибро-
раствор он агнета тел ей высокой производительности [27, 41].
Такая штукатурная гидроизоляция отличается следующими
преимуществами:
а) покрытие из КПЦР обладает очень большой прочностью
(марок 600 и даже 800), что позволяет применять его для за-
щиты напорных граней гидротехнических сооружений без за-
щитного ограждения;
б) данное покрытие имеет высокую сдвигоустойчивость и
динамическую прочность, хорошую износостойкость против
абразивного воздействия и кавитационную стойкость, благодаря
чему его можно использовать на опускных колодцах, кессонах
и для защиты свай, облицовки поверхностей песколовок, золо-
проводов, для антикавитационной защиты тоннельных облицо-
вок и водоводов;
в) небольшая стоимость покрытия, составляющая менее
2 руб/м2, и низкая трудоемкость (менее 0,2 чел.-ч) при ком-
плексной механизации с помощью вибросмесителей и раство-
ронасосов всего производственного процесса делают его наибо-
лее экономичным.
Исследования последних лет (Изв. ВНИИГ, т. 119, 1977)
показали, что такие покрытия отличаются высокой сульфато-
стойкостью, а потому их можно применять для защиты соору-
жений от коррозии; дисперсное же армирование отрезками
стальной проволоки типа «фибробетон» обеспечивает также
высокую их трещиноустойчивость; вводя добавки металличе-
ских опилок, можно получить покрытие марки 1100, что гаран-
тирует их кавитационную и абразивную стойкость. Поэтому
покрытия из КПЦР следует отнести к наиболее перспективным
в гидроизоляционной технике.
Высокая морозоустойчивость покрытий из КПЦР позво-
ляет применять их в районах с суровым климатом, однако необ-
ходимость производства работ зимой в обогреваемых тепляках
ограничивает область их применения.
ГЛАВА ПЯТАЯ
КОНСТРУКЦИИ ГИДРОИЗОЛЯЦИИ
НАЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ
§ 5.1. Гидроизоляция наземных строительных конструкций
Наземные строительные конструкции весьма многочис-
ленны; к ним относятся: различные промышленные и обще-
ственные здания, междуэтажные перекрытия которых должны
быть водонепроницаемы; всевозможные резервуары, бассейны
и хранилища жидких продуктов; разнообразные промышлен-
ные сооружения, по условиям эксплуатации нуждающиеся
в гидроизоляционной и антикоррозионной защите; транспорт-
ные и гидротехнические наземные сооружения; крыши всех
зданий, также требующие гидроизоляции.
Рассмотрим общие особенности эксплуатации упомянутых
зданий и сооружений, перед тем как перейти к изложению пра-
вил проектирования гидроизоляции конкретных объектов.
Наиболее характерными из них являются следующие:
а) чаще всего сооружения и их гидроизоляционная защита
подвергаются воздействию внешних климатических факторов,
в первую очередь перепадов температуры, атмосферных осад-
ков и ультрафиолетового солнечного облучения;
б) изолируемые строительные конструкции испытывают зна-
чительные деформации от осадок основания, изменений темпе-
ратуры, воздействия движущегося транспорта и работающего
оборудования; эти конструкции выполняются из тонкостенных
или сборных элементов, в связи с чем гидроизоляционные пок-
рытия должны обладать очень большой деформативной способ-
ностью;
в) к гидроизоляционным конструкциям упомянутых соору-
жений предъявляются повышенные архитектурные требования,
поэтому для них устраиваются специальные защитные ограж-
дения, наносятся поверхностные окраски и облицовки, а от-
крытые покрытия и конструктивные элементы должны еще и
эстетически отвечать соответствующим условиям;
г) как правило, гидроизоляционные конструкции доступны
для осмотра и ремонта, а потому их расчетная долговечность
определяется не общей долговечностью здания или сооруже-
ния (80—100 лет), а сроком их капитального ремонта (20—30
184
лет), что облегчает выполнение предъявляемых к ним требова-
ний (табл. 5.1).
Рассмотрим перечисленные эксплуатационные особенности
гидроизоляции наземных сооружений. Температурно-климати-
ческие условия устанавливаются СНиПом [12] для данного
района строительства (см. рис. 4.4) — они имеют определяю-
щее значение для наземных сооружений при формулировке
требований к гидроизоляционным и герметизирующим мате-
риалам (табл. 5.1). Приведенные в табл. 5.1 данные осреднены.
В промышленных сооружениях встречаются самые разнообраз-
ные условия эксплуатации гидроизоляции. Отметим экстремаль-
ные случаи (рис. 5.1.)
При максимальной температуре воздуха или
пара (аС):
теплопроводы и паропроводы 180 сушильные камеры, парильни
прямые теплопроводы .... 150 бань .................. ПО
обратные » .... 80 открытые площади, террасы 70
междуэтажные перекрытия 50
При максимальной температуре воды (°C):
моечные бань и прачечных . . 80 градирни и промохладители . 50
плавательные бассейны ... 30 гальванические и другие ванны 70
лотки гидрозолоудаления ... 40
При максимальной скорости изменения тем-
пературы (°С/ч):
зимой на открытой поверхности 4 летом во время грозы ... 50
под защитным покрытием . . 2 то же, на открытой поверхно-
внутри промышленных устано- сти .................... 20
вок ................... 10
При минимальной температуре зимой (ЧС):
на открытой поверхности
в Якутии ...................—70
то же, под защитным покрытием —50
на кровлях в европейской части
СССР.........................—50
то же, под защитным покрытием —20
Таким образом, закрытые покрытия следует рассчитывать
на сохранение работоспособности в интервале температур от
— 50 до +50°С— 100°С, а при расположении их в глубине стро-
ительных конструкций — от —20 до 4-30 = 50° С; при большем
интервале расчетных температур гидроизоляцию надо проек-
тировать на основании специальных исследований теплоустой-
чивости и морозостойкости гидроизоляционных материалов.
По химической агрессивности воды- среды,
не рассматривая особые случаи сооружений химических заво-
дов, следует отметить некоторые экстремальные случаи: про-
мывочные воды энергетических котлов, сооружений химводо-
очистки и различных очистных сооружений — общекислотная
185
агрессия с pH до 5,0 и общещелочная агрессия с pH до 12,0,
а в промывочных коллекторах оросительных систем — содер-
жание ионов сульфатов до 55000 мг/л; в сточных водах ком-
мунальных бань и прачечных — щелочная агрессия мыльной
воды с pH до 12,0 при максимальной температуре до 4-40° С.
Осадочные деформации были рассмотрены в предыдущей
главе, однако следует снова указать, что при проектировании
Рис. 5.1. Влияние состояния поверхности гидроизоляции иа ее темпе-
ратуру в районах в жарким климатом (по Э. Тевеиину и Т. А. Довмат)
а — для асфальтобетонного покрытия на плотине Эль-Гриб в Алжире; б — для
холодной асфальтовой гидроизоляции на Каракумском канале в Туркмении
1 — для асфальтобетонного экрана с открытой поверхностью; 1а — то же, с свеже-
нанесенной битумной окраской; 2 — то же, иа глубине 6 см; 3—то же, на глу-
бине 12 см; 4 — для поверхности асфальтобетона, окрашенной белой краской;
5 — для асфальта под бетонным покрытием; 6 — то же, под полимерным тепло-
гидроизоляционным покрытием; 7 — при поливке водой открытого слоя асфальто-
бетона; 8 — для поверхности холодной асфальтовой гидроизоляции на Каракум-
ском канале
гидроизоляции наземных сооружений и предварительном вы-
боре типа уплотнений нужно учитывать наибольшие осадки
этих сооружений:
Первоначаль- Последую-
иые осадки щие осадки
Промышленные сооружения на массивных
фундаментах ................................... 5 см 10 см
Обычные здания на иезаглублеиных фундамен-
тах .......................................... 10 » 20 »
Здания и сооружения иа вечномерзлых грунтах 10 » 30 »
Незаглублеииые здания иа насыпных грунтах 25 » 35 »
Расчетная скорость осадок в суглинистых грун-
тах ......................................10-*® см/с 10“7 см/с
186
Таблица 5.1
Требования к гидроизоляционным и герметизирующим
материалам для наземных частей зданий и сооружений
[8, 12, 14, 54, 65]
Требования Промышлен- ные здания Жилые дома । Мосты, путе- проводы Лотки, акведуки, бассейны Градирни, охладители, бани
Расчетный интервал температур:
I зона (от —60 до -j-40° С) 120 90 100 120 НО
П » (от—45 до 4-45° С) НО 80 90 НО по
III » (от —40 до 4-35° С) 90 70 80 100 100
IV » (от —30 до 4-45° С) 100 80 90 100 80
Требуемая растяжимость над швами, %:
I зона (/Мин = —50® С) 30 15 40 25 20
И » (/мин ~ —40 С) 20 15 35 20 20
П1 » (/мин =-35° С) 15 12 20 15 20
IV » (/мин=—20°С) 20 15 30 20 15
Максимальное расстояние между
швами, м 40 40 25 20 15
Наибольший напор воды, м . . 30,0 1.0 10,0 5,0 5,0
Водоустойчивость (водопоглоще-
иие), % Прочность при сжатии, МПа, ие 3,0 5,0 4,5 1.5 1.0
меиее 2,0 0,5 1.0 0,7 0,5
Адгезия к бетону, МПа, ие меиее 1.0 0,2 0,7 0,5 0,7
Теплоустойчивость, °C 180 60 40 60 80
80 ♦ 20 20 30 50
Химическая стойкость в воде-среде
(pH) 5—12 7—9 6—12 7—12 7—12
Динамические нагрузки .... Есть Нет Есть Нет Нет
Морозоустойчивость, циклов в год До 100 До 20 До 300 До 100 До 300
Воздействие льда иа покрытие . . Есть Нет Есть Есть Частич- но
♦ В знаменателе —температура воды.
По наблюдениям за деформационными швами ряда соору-
жений, температурные деформации составляют 1—2 мм при
их максимальной скорости от 10“3 до 10-5 см/с, а при осадках
со скоростью от 10-5 до 10~7 см/с максимальное раскрытие швов
достигает 50 мм. Встречаются и исключения: на Угличском
судоходном шлюзе были отмечены вертикальные смещения от-
дельных секций до 28 см и расхождение швов до 15 см, однако
это уникальный случай. Обычно же, особенно на песчаных осно-
ваниях, осадки происходят еще в период строительства, до уст-
ройства гидроизоляции, поэтому при ее проектировании учиты-
вают деформации в швах и стыках до 5 мм, что позволяет огра-
ничиваться армированием покрытия одним-двумя слоями
187
стеклоткани (см. рис. 3.7, а и б) или профильными гермети-
ками (см. рис. 3.11 и 3.12).
При деформациях в шве более 5 мм гидроизоляционное
покрытие надо усиливать прокладками металлического листа
или пластмассовой диафрагмы (см. рис. 4.6, в и г), а усиливаю-
щий дополнительный слой гидроизоляционного материала ре-
комендуется на ширине 20—25 см не приклеивать, чем повы-
шается его растяжимость. Такие конструкции широко приме-
няют в США и ФРГ (см, рис. 4.6, г).
Для гидроизоляции наземных сооружений служат те же
материалы и гидроизоляционные конструкции, что и для под-
земных (см. гл. 4); и в данном случае асфальтовая и цемент-
ная штукатурные гидроизоляции наиболее эффективны, однако
при этом возможно использование и менее долговечных мате-
риалов: оклеечной гидроизоляции из рубероида и толя, окра-
сочной гидроизоляции из битумно-латексных композиций,
битумно-латексно-кукерсольных мастик, материалов типа
ЭГИК и эластим и т. п., которые запрещено применять в недо-
ступных для осмотра и ремонта подземных сооружениях [8,14,
46, 54]. Рассмотрим некоторые наиболее характерные примеры
гидроизоляции.
При строительстве арены Спортивно-концертного комплекса
им. В. И. Ленина в Ленинграде, под которой, а также под три-
бунами находится обширная система служебных помещений
и каналов различного заглубления (рис. 5.2, а), ЛенЗНИИЭП
запроектировал оклеенную гидроизоляцию из трех слоев гид-
роизола и четырех слоев резинобитумной клебемассы
(рис. 5.2,6), что потребовало устройства специальных подго-
товок, защитных стяжек и стенок, а сложная конфигурация
каналов вызвала у строителей большие трудности, тем более
что зимой работы велись в тепляках.
Рационализаторы треста № 16 Главленинградстроя пред-
ложили применить на данном объекте холодную асфальтовую
гидроизоляцию из мастики БНСХА, нанося ее на внутренние
поверхности железобетонных конструкций (рис. 5.2, в). Таким
образом, гидроизоляционное покрытие должно было работать
при отрывающем внешнем напоре воды до 4,5 м (в комнате
«Эхо», отмеченной крестиком на рис.5.2,а). Это решение позво-
лило получить экономию до 7 руб/м2 и до 1 чел.-дн./м2 трудо-
затрат, а главное — резко сократить сроки строительства. По-
скольку общая площадь гидроизоляции на объекте составляла
12 000 м2, суммарная экономия оказалась весьма значитель-
ной. Подземная часть спортивной арены успешно эксплуати-
руется десять лет без ремонта.
Такое же конструктивное решение было осуществлено тем
же трестом при гидроизоляции тоннелей для тралаторов аэро-
порта «Пулково», расположенных под летным полем, и ряда
других объектов в Ленинграде; все они изолировались масти-
188
в)
Рис. 5.2. Гидроизоляция подтрибу иных помещений Спортивно-коицертиого
комплекса им. В. И. Ленина в Ленинграде (трест № 16 Главлеиииград-
строя)
а — план подтрибунных помещений; б — первоначальный проект ЛенЗНИИЭПа; в —
исполнительный чертеж треста Ms 16
1 — окраска+железобетонная конструкция+оклеечиая гидроизоляция из трех слоев
гндронзола на битуме+кирпичиая стенка+окраска горячим битумом; 2 —цементная
стяжка -^железобетонная конструкция-Ьзащитная цементная стяжка 4-оклеечиая гид-
роизоляция нз гидронзола+выравнивающая цементная стяжка+бетониая подготовка
(10—15 см); 3 — побелка 4-холодная асфальтовая гидроизоляция (10 мм)+железобе-
тонная конструкция; 4 — цементная стяжка-f-холодная асфальтовая гидроизоляция
(15 мм) -{-железобетонная конструкция+бетонная подготовка (10—15 см)
кой БНСХА в виде штукатурных покрытий толщиной 10—
15 мм [56].
Интересен опыт гидроизоляции экспериментальных устано-
вок в зданиях ВНИИГа имени Б. Е. Веденеева. Здесь в 1964 г.
был введен в эксплуатацию новый корпус лаборатории гидрав-
лики гидротехнических сооружений, основная часть которого
189
занята сплошной железобетонной плитой размером 140x45 м.
На ней должны были размещаться гидравлические модели,
в связи с чем она тщательно изолировалась покрытием из
холодных асфальтовых мастик хамаст ИАЦ-15 и ИЦ-10 (извест-
ково-битумная эмульсионная паста + 10—15% портландцемента
или его смеси с асбестом 7-го сорта). Под этой площадкой рас-
положен кольцевой канал сечением 1,5X2 м, внутренняя по-
верхность которого также была покрыта холодной асфальто-
вой гидроизоляцией из мастик указанного состава.
При первом испытательном наполнении канала в нем было
обнаружено до 40 протечек, возникших из-за недоброкачест-
венного выполнения гидроизоляции при температуре до
— 15° С. Дефектные места были исправлены путем нанесения
дополнительного слоя мастики хамаст ИАЦ-15. Тем не менее
в течение последующих 15 лет гидроизоляция на потолочных
участках, выполненных на морозе, неоднократно отслаивалась.
Гидроизоляция площадки для моделей устраивалась ле-
том, когда строители накопили уже некоторый опыт работы
с эмульсионными мастиками, поэтому качество гидроизо-
ляции было выше, и при первом испытании были обнаружены
и исправлены лишь два дефектных места. По-сле этого гидроизо-
ляция была перекрыта армированной цементной стяжкой тол-
щиной 40 мм. В последующие 15 лет ремонта гидроизоляции
не потребовалось, хотя ее площадь превышает 30 000 м2 [56].
Во ВНИИГе сооружается новый корпус для модели комп-
лекса гидротехнических сооружений по защите Ленинграда
от наводнений. Эта модель будет иметь плановые размеры
160x80 м и располагаться в железобетонной ванне, которую
намечено, по проекту ЛенЗНИИЭПа, защитить наружной гид-
роизоляцией из штукатурного покрытия мастикой БАЭМ-Ц
(см. табл. 1.28), а изнутри покрыть цементной штукатурной
гидроизоляцией из КПЦР (см. сабл. 1.25), высокая прочность
которого позволяет устраивать покрытие без защитного ограж-
дения и размещать на нем крупные гидравлические модели,
передвигаться автотранспорту и тракторам.
Под железобетонной плитой площадки предусматриваются
каналы для металлических трубопроводов, которые также
предполагается защитить двойной гидроизоляцией: холодной
асфальтовой из мастик БАЭМ-Ц снаружи и цементной из
КПЦР — внутри, а стыки герметизировать тиоколовым герме-
тиком с прокладкой гернита или пороизола (рис. 5.3). Дубли-
рование гидроизоляции такой уникальной по размерам желе-
зобетонной ванны вполне оправдывается жесткими требова-
ниями к водонепроницаемости испытуемых моделей. Отметим
также, что суммарная стоимость внутренней и наружной гидро-
изоляции не превосходит стоимости общеупотребительной
оклеенной гидроизоляции, например из гидроизола, что видно
из табл. 4.6.
190
Данное решение опирается На уЖе установившуюся практику
гидроизоляции плавательных бассейнов, где вместо применяв-
шейся ранее оклеечной гидроизоляции и цементного торкрета
все шире стали использовать штукатурную гидроизоляцию из
холодных асфальтовых мастик и КПЦР (рис. 5.4), ибо они
наиболее надежны.
Рнс. 5.3. Гидроизоляция модельной ванны павильона модели гидро-
узла для защиты Ленинграда от наводнений во ВНИИГе им.
Б. Е. Веденеева (проект ЛенЗНИИЭПа, 1979 г.)
1 — штукатурная гидроизоляция из КПЦР (10 мм); 2—железобетонная плита
(250 мм); 3 — защитная стяжка нз цементного раствора (25 мм); 4 — холод-
ная асфальтовая гидроизоляция (10—15 мм); 5 — бетонная подготовка (100 мм);
б —кирпичная стенка (120 мм); 7 — выравнивающая штукатурка (20 мм);
8 — дополнительный слой холодной асфальтовой гидроизоляции с армирова-
нием стеклосеткой; 9 — герметизация гернитом+тноколом КБ-05; 10 — сборные
железобетонные плнты; И — безрулонное кровельное покрытие из мастнки
БАЭМ
Холодная асфальтовая гидроизоляция плавательных бас-
сейнов впервые была осуществлена в 1958 г. (бассейн ВЦСПС
в Ленинграде). Уже тогда совершенно новый вид гидроизоля-
ции оказался высокоэффективным — полная водонепроницае-
мость ванны бассейна была установлена при контрольном ее
наполнении после устройства гидроизоляций, но до выполнения
защитного ограждения. Последнее состояло из цементной шту-
катурки по металлической сетке, закрепленной анкерами в ос-
новной железобетонной конструкции ванны (рис. 5.5), а по ней
уже укладывали облицовку из керамических плиток. Это обус-
ловлено необходимостью обеспечения прочного сцепления
191
облицовки с основанием, которое рассчитывают на гидродинами-
ческий отрывающий удар при одновременном прыжке в бассейн
десяти спортсменов. Ранее, когда применялась битумная окра-
сочная или оклеечная гидроизоляция, облицовка анкеровалась
через каждые 70 см по высоте и длине стен ванны, а при холод-
ной асфальтовой гидроизоляции анкеры были оставлены лишь
сверху и по низу стен. В дальнейшем в плавательном бассейне
в Мурманске была устроена облицовка без анкеров; она рабо-
тает с 1962 г. без каких-либо отслоений.
Рис. 5.4. Гидроизоляция ванн плавательных бассейнов
а — бассейн длиной 25 м; б — бассейн длиной 50 м
/ — облицовка керамической плиткой; 2 —цементная штукатурка (20 мм); 3 —
цементная штукатурка по сетке (40 мм); 4— холодная асфальтовая гидроизо-
ляция (10—15 мм); 5—анкерные болты; 6— штукатурная цементная гидро-
изоляция из КПЦР (10 мм); 7 — основной бетон
В табл. 5.2 приведены составы использованных холодных
асфальтовых мастик, а в табл. 5.3 — перечень бассейнов, гидро-
изоляция которых была выполнена по рекомендациям ВНИИГа.
Штукатурная гидроизоляция из эмульсионных мастик ха-
маст и коллоидного цементного раствора (КЦР) широко
используется для гидроизоляции различных производственных
помещений с мокрым режимом работы и на междуэтажных
перекрытиях, а также санузлов, душевых, моечных помещений
промышленных предприятий и гаражей, отстойников и других
очистных сооружений, коммунальных прачечных и бань; все
они нуждаются во внутренней гидроизоляции полов (или
днища) и стен. Не имея возможности подробно описать уст-
ройство всех этих сооружений, остановимся лишь на некоторых
192
Рис. 5.5. Детали принятой в ФРГ гидроизоляции плава-
тельных бассейнов (а и б) и мокрых помещений душе-
вых — в (1977 г.)
1 — железобетон изолируемой конструкции; 2 — цементная Штука-
турка (25 мм); 3 — разделительный слой пергамина или стекло-
холста; 4—гидроизоляционный слой наплавляемого рулонного ма-
териала (лукобит); 5—резиновые прокладки толщиной 10—12 мм:
6 — стальной анкер с зажимными фланцами; 7 — облицовка кера-
мической плиткой; в —защитная кирпичная стенка (120 мм)- 9 —
закладная деталь, дверная или оконная коробка; 10 — прижимная
ПЛАНКЯ
Таблица 5.2
Составы (в % массы) холодных асфальтовых мастик
для гидроизоляции коммунальных сооружений Ленинграда
Материал Плавательные бассейны Баии
ВЦСПС Института имени П. Ф. Лес- гафта лпи имени М. И. Ка- линина № 62 № 69
Битумная эмульсионная паста Битум БНД 40/60 . . 51—53 50 53 47 52
Водопроводная вода . . Эмульгатор (известь 4- 4* глина) 36—38 38 35 38 36
И 12 12 15 12
Холодная асфальтовая ИЗ-15 ИЗЦ-15 ИАЦ-15 ИКЦ-15 ИАЦ-20
мастика Битумная эмульсионная паста ....... 84 84 85 84 80—85
Минеральный наполни- тель 16 16 15 16 15—20
Вид наполнителя . . . Зола Зола Асбест 4- Ку кер- Асбест 4-
ТЭС ТЭС4- ~Г цемент 4- цемент мнт 4- 4- цемент 4- цемент
общих правилах применительно к моечным и парильным поме-
щениям бань, эксплуатация которых характеризуется наиболее
тяжелыми условиями как в отношении температурного режима
(до 100°С), так и щелочной агрессивности горячей мыльной
воды (до 40° С, pH до 12).
Ранее гидроизоляция моечных и парильных помещений
производилась оклеенными покрытиями из толя на полах и
«обмазочными» (окрасочными) покрытиями из горячего би-
тума на стенах. Такая гидроизоляционная защита совершенно
несостоятельна не только из-за низкого качества нанесения
покрытий вручную, но также из-за негнилостойкости рубе-
роида, которым стали заменять каменноугольный толь, и недо-
статочной теплоустойчивости. Как показали неоднократные
осмотры бань, уже через пять-шесть лет рубероидные покры-
тия полностью разрушались в результате гниения картонной
основы, чему способствовала повышенная температура в бан-
ных помещениях, а битумные покрытия на стенах оплывали и
растрескивались; вследствие этого кирпич стен насыщался во-
дой и разрушался при размораживании, что требовало уже
ремонта не только гидроизоляции, но и несущих стен.
По рекомендации ВНИИГа в 1958 г. в шестиэтажном зда-
нии бани № 62 (Ленинград) была применена штукатурная
194
Таблица 5.3
Плавательные бассейны, гидроизоляция которых выполнена
по рекомендациям ВНИИГа
Бассейн Год строитель- ства Материал Площадь гидроизоля- ции, мг Данные об эксплуа- тации
В Ленинграде: ВЦСПС Института физкультуры имени П. Ф. Лесгаф- та . ДСО «Балтиец» .... Института физкультуры имени В. И. Ленина ЛПИ имеин М. И. Ка- линина завода «Большевик» ДСО «Спартак» .... завода «Звезда» .... радиополитехиикума ДСО «Динамо» н школы № 62 1958 1959 1962 1965 1968 1971 1972 1975 1975 1970—1978 Хамаст ИЗ-15 Хамаст ИЗЦ-15 Хамаст ИАЦ-15 Хамаст ИАЦ-20 БНСХА КЦР с мелко- зернистым песком КЦР с ку кер- митом КЦР с золой ТЭС КЦР с 3% ССБ КЦР 4- ПЭ эмульсия 700 750 1250 2200 2000 700 2000 700 700 1160 Без ре- монта То же Ликвиди- рована одна про- течка Протечек нет Без ре- монта Без огра- ждения То же » » »
Бассейн в Тбилиси .... Бассейн в Раменском (Мо- сковская обл.) 1975—1976 1978 Хамаст 4- + андезит КПЦР с ЭКК-100 2200 2000 С огражде- нием Без огра- ждения
гидроизоляция из холодной асфальтовой мастики, состоявшей
из битумной эмульсионной пасты с добавками портландце-
мента и кукермита — сланцевой золы (см. табл. 5.2). Исследо-
вания показали, что такое покрытие отличается не только хоро-
шей теплоустойчивостью (не оплывает на стенах при 80°С),
но и высокой паронепроницаемостью (коэффициент пароне-
проницаемости 10-7—10-8 г/м*с*Па), намного лучшей, чем
у слоя битума либо наклеенного на нем гидроизола или бри-
зола (коэффициент паропроницаемости 2-106 г/м* с-Па).
195
Прочное сцепление с основанием позволило в дальнейшем от-
казаться от защитного ограждения из цементной штукатурки по
сетке. Первый опыт оказался удачным — с тех пор баня № 62
работает уже свыше 20 лет без ремонта гидроизоляции, не тре-
буют ремонта и ее стены из неморозостойкого кирпича, что
свидетельствует о высокой паронепроницаемости покрытий.
С тех пор во всех ленинградских банях, как ремонтируемых,
так и возводимых вновь, гидро- и пароизоляция всех помещений
выполняется из мастик хамаст и БНСХА.
Следует подчеркнуть, что в помещениях с повышенной
эксплуатационной температурой обязательна добавка порт-
ландцемента к мастике. Так, по ТУ Главленинградстроя
401-07-555—72, в мастику БНСХА надо на месте работ добав-
лять 5—10% портландцемента. На строительстве одной из бань
такую добавку не ввели, т. е. использовали эмульсионную мас-
тику всего с 10% наполнителя (асбеста 7-го сорта). В резуль-
тате уже при опробовании парильных помещений началось оп-
лывание гидроизоляционного покрытия на стенах и обрушение
защитной штукатурки, в связи с чем потребовался значитель-
ный ремонт. Однако в мыльных помещениях, где эксплуатаци-
онная температура ниже, нарушений гидроизоляции не наблю-
далось.
На основании изложенного можно сформулировать правила
выполнения гидроизоляции во внутренних помещениях бань.
1. Для гидро- и пароизоляции междуэтажных перекрытий,
стен и полов рекомендуется холодная асфальтовая гидроизоля-
ция из мастик БНСХА, хамаст ИАЦ-15 и БАЭМ-Ц, содержа-
щих до 10% портландцемента в качестве наполнителя. На
полах допускаются оклеечные покрытия из гнилостойких мате-
риалов (стеклорубероида, гидростеклоизола, армобитэпа, поли-
мерных пленок), а на стенах допустима замена холодной ас-
фальтовой гидроизоляции штукатуркой из КПЦР» окраской
полимербитумными теплоустойчивыми мастиками (битумно-
этинолевыми, битумно-каучуковыми, битумно-латексно-кукер-
сольными и др.).
2. Гидроизоляционное покрытие должно обязательно защи-
щаться соответствующим ограждением: на полах — из цемент-
ной стяжки с укладкой метлахских плиток (при необходимо-
сти), а на стенах — цементной штукатуркой с облицовкой кера-
мическими плитками. В парильных и других помещениях
с эксплуатационной температурой выше 40° С поверх гидроизо-
ляции нужно наносить защитную цементную штукатурку по
металлической сетке, заанкеренной за основные стены, причем
анкеры должны иметь шайбы или розетки, препятствующие про-
никанию пара вдоль стержня.
3. Штукатурные и окрасочные покрытия надо армировать во
всех местах примыканий и сопряжений с закладными деталями
(трубами, шинами и пр.) и над стыками сборных железобе-
196
тонных конструкций, а в ответственных случаях, кроме того,
дублировать герметизирующими шпонками или проклейками
стеклоэластика. Следует помнить, что проезжающий транспорт
или работающее оборудование вызывают вибрации наземных
конструкций, а это ведет к расстройству гидроизоляционных
покрытий над стыками и швами.
4. Особое внимание должно уделяться контролю качества
гидроизоляции и возможности ее ремонта в эксплуатации. Во-
донепроницаемость каждого изолированного помещения или ре-
зервуара проверяют путем опытного наполнения с выдержкой
в течение трех-семи суток. Гидроизоляционный покров около
всех сопряжений с трубами и другими закладными деталями,
особенно около воронок водостоков, необходимо накрывать пер-
гамином или рубероидом до нанесения защитной цементной
стяжки, чтобы в дальнейшем можно было снять эту стяжку и
отремонтировать гидроизоляцию. Кроме того, нужно преду-
сматривать люки, смотровые колодцы и т. п.
Для обеспечения возможности ремонта гидроизоляции нельзя
покрывать стены битумной краской, ибо она исключает устрой-
ство внутренней гидроизоляции, работающей на отрыв. За-
рубежные фирмы также уделяют этим вопросам много внима-
ния, применяя съемные панели и плиты на пластмассовых ан-
керах в качестве защитного ограждения.
Весьма важны гидроизоляция и антикоррозионная защита
сооружений со сложными условиями эксплуатации при интен-
сивной химической и физической агрессивности внешней среды:
различных очистных сооружений, отстойников и скрубберов, си-
лосных и грануляционных башен, промышленных охладителей
и градирен; все они отличаются резкопеременным- темпера-
турным режимом, подвергаются воздействию атмосферных
факторов, химической агрессии воды-среды, а потому нужда-
ются в гидроизоляционной защите, работающей в тяжелых ус-
ловиях.
Ярким примером сооружений, подвергающихся разнообраз-
ному воздействию физической и химической агрессии на строи-
тельные конструкции, являются башенные градирни (рис. 5.6),
которых строится все больше и больше. Так, атомная электро-
станция имеет 8—12 высотных градирен с башнями диаметром
70—100 м и высотой 100—120 м. В особенно тяжелых условиях
находится вытяжная башня: эта тонкая железобетонная обо-
лочка толщиной 150—200 мм снаружи подвергается атмосфер-
ным воздействиям, например низких температур до —55° С,
а изнутри — влиянию подогретого и увлажненного воздуха
с температурой до +40°С, выщелачивающему воздействию сте-
кающего конденсата, причем опорная колоннада и нижний пояс
башни , еще и обмерзают. Химически агрессивны также при-
садки к воде, вводимые для предотвращения накипеобразова-
ния в котлах.
197
Значительные повреждения железобетонных конструкций
произошли на нескольких электростанциях, причем было уста-
новлено, что окраска разжиженным битумом разрушается уже
через три-четыре года; отмечено также разрушение цементного
торкрета [56].
Во ВНИИГе осуществлены большие работы по совершен-
ствованию гидроизоляции градирен. Сначала была улучшена
Рис. 5.6. Гидроизоляция башенной градирни по реко-
мендации ВНИИ Га
1 — вытяжная башня; 2 — водораспределительные лотки; 3 —
оросительное устройство; 4 — воздухораспределительное уст-
ройство; 5 — фундамент башни; 6 — водосборный бассейн; 7 —
опорная колоннада; 8 — центральный водоподводящнй стояк;
9 — поверхностная гидроизоляция нз КПЦР или эпоксидная
окраска; 10 — штукатурная гидроизоляция
гидроизоляция водосборного бассейна, для чего была приме-
нена холодная асфальтовая гидроизоляция. Такому решению
предшествовали испытания эмульсионных мастик разных со-
ставов не только в лабораторных условиях, но и специальных
образцов на Сланцевской ТЭЦ в течение четырех лет, на Ка-
лужской ТЭЦ-20 Мосэнерго (шесть лет). Затем холодная ас-
фальтовая гидроизоляция была успешно использована для за-
щиты водосборных бассейнов градирен на Томской ТЭЦ-2 и
Симферопольской ГРЭС (1958 г.), Барнаульской и Нижнета-
198
гильской ТЭЦ (1959 г.), на Омской и Ярославской ТЭЦ-3
(1961 г.). Этот опыт показал высокую водонепроницаемость по-
крытий из эмульсионных мастик, но недостаточную нх проч-
ность на вертикальных поверхностях, особенно на оголовке бас-
сейна, где происходит намерзание льда и ощущается механиче-
ское воздействие при очистке; в связи с этим на градирне
Томской ТЭЦ-2 потребовался ремонт оголовка с устройством
защитного ограждения.
Однако попытка применения эмульсионных мастик для за-
щиты башен градирен оказалась неудачной — покрытие слиш-
ком размягчается в горячей воде и повреждается стекающим
конденсатом; например, на Омской ТЭЦ-4 холодная асфальто-
вая гидроизоляция на опытном участке была разрушена уже
через два месяца испытаний из-за того, что в оборотной охлаж-
даемой воде содержались нефтепродукты (до 50 мг/л). Не-
смотря на то, что холодная асфальтовая гидроизоляция на
башне из сборного железобетона градирни завода «Светлана»
(Ленинград) успешно эксплуатируется уже 20 лет, с 1961 г.
этот способ защиты градирен не рекомендуется.
Оказались также недостаточно надежными из-за понижен-
ной трещино- и водоустойчивости покрытия из битумно-латекс-
но-кукерсольных окрасок и краски «альтинами», материалов
на основе сланцевых фенолов; на Северной ТЭЦ Ленинграда,
Дарницкой ТЭЦ (Киев) и Рижской ТЭЦ такие покрытия раз-
рушались. Не всегда успешно работает и цементный торкрет,
ибо его качество зависит от квалификации сопловщиков.
Исходя из изложенного, для защиты башенных градирен
рекомендуются два способа: окрасочная гидроизоляция моди-
фицированными эпоксидными эмалями и штукатурная гидро-
изоляция из КПЦР.
Эпоксидно-сланцевые покрытия из эмали ЭСФЖС (61] ус-
пешно выдержали испытания на градирне Сланцевской ТЭЦ
в течение 8 лет постоянного наблюдения, на Челябинской
ТЭЦ-2 (12 лет) и на вентиляторных градирнях в Киришах
(15 лет); они могут быть рекомендованы как наиболее надеж-
ные и долговечные, причем качество их может быть улучшено,
если использовать более эластичные покрытия из эпоксидно-
каучуковых эмалей ЭКК-50 или ЭКК-100 (см. табл. 1.10
и 4.6).
Цементное штукатурное покрытие из КПЦР также успешно
выдержало испытания на градирне Северной ТЭЦ (Ленинград)
в течение шести лет. Оно гораздо дешевле и технологичнее
эпоксидного покрытия, а большой опыт использования торкрета
подтверждает его надежность и долговечность; кроме того, оно
выполняется из заранее приготовленного и тщательно дозиро-
ванного раствора, благодаря чему качество покрытий получа-
ется значительно выше. Все же недостаточная трещиноустойчи-
вость покрытий из КПЦР требует, чтобы они сочетались
199
с уплотнением рабочих швов бетонирования прокладки оцин-
кованных стальных листов шириной 50—100 мм.
Эпоксидная окраска и штукатурка КПЦР наиболее прием-
лемы для защиты открытых железобетонных конструкций, ибо
они отличаются наибольшей механической прочностью и моро-
зоустойчивостью.
Примером использования открытых гидроизоляционных по-
крытий являются сбросные железобетонные лотки Братского
Рис. 5.7. Гидроизоляция сбросных лотков Братского Л ПК (1970 г.)
а — поперечное сечение лотка на закрытом участке; б — то же, на открытом;
е — уплотнение стыка по проекту ВНИИГа; г — уплотнение стыка лотков без
вставок монолитного бетона (проект ВНИИГа)
1 — сборные железобетонные элементы; 2 — омоноличивание бетоном марок 300
и Мрз-150; 3 — окрасочная эпоксидная гидроизоляция из мастикн ЭДБ-20; 4—
литой асфальт (30 мм); 5—армирующая стеклосетка; 6 — резиновая полоса ши-
риной ПО мм; 7 — компенсатор из нержавеющей стали шириной 150 мм; 8 —
шпонка с заполнением горячим полимербитумным герметиком (битэп или эла-
стобит)
Л ПК. Эти лотки сечением 2x2 м и общей протяженностью
до 8 км (рис. 5.7) транспортируют подогретую до +30° С воду
с различными отходами лесопереработки, причем на открытых
участках они подвергаются воздействию низкой температуры
(до —53° С); поэтому они были выполнены из бетона марок
В-12 и Мрз-150 и, по рекомендации Сибирского филиала
ВНИИГа, были защищены асфальтовым раствором на дне и
эпоксидным покрытием на стенах (рис. 5.7, а и б).
Сборные железобетонные элементы соединялись монолит-
ными участками с деформационными швами, уплотненными
200
листами-компенсаторами из нержавеющей стали. Однако уже
через три года эпоксидное покрытие в зоне колебаний гори-
зонта воды в лотках растрескалось, что было вызвано приме-
нением дибутилфталатного пластификатора. В результате на-
чалось массовое разрушение бетона из-за его размораживания,
особенно на участках омоноличивания, что потребовало серьез-^
ного ремонта лотков первой очереди. На закрытых участках ни-
каких разрушений не произошло, поэтому часть лотков была
закрыта, а часть восстановлена, по с более тщательным уплот-
нением швов (рис. 5.7, в и д) и окраской эпоксидно-каучуковой
эмалью ЭКК-25. С тех пор свыше 15 лет лотки эксплуатируются
без ремонта в условиях весьма сложных переменных темпера-
турных перепадов от 4-40 до —50° С и абразивного воздействия
потока.
Рассмотрим некоторые особенности проектирования гидро-
изоляции сооружений, подверженных различным динамическим
и вибрационным воздействиям.
При проектировании гидроизоляции сооружений граждан-
ской обороны расчет гидроизоляции на разрыв с определением
меры трещиноустойчивости — возможной величины деформации
ат без разрыва рекомендуется вести по формуле [9, 50]:
«т = 2¥и^/
где
0Яи/Ям) = О,67 4-1,4;
Ей — модуль деформации гидроизоляционного материала, МПа;
6 — толщина покрытия, см; еи— относительное удлинение гид-
роизоляционного материала; 7?и — расчетное сопротивление ма-
териала растяжению, МПа; 7?м — расчетное сопротивление ма-
стики при сдвиге, МПа; q — расчетная нагрузка на гидроизоля-
ционный слой, МПа; fR~ коэффициент трения пригружающего
грунта или покрытия по покрытию.
Расчетные величины, по данным СНиП [9] и ВНИИГа, при-
ведены в табл. 5.4 вместе с вычисленными по данной формуле
значениями трещиноустойчивости ат для наиболее распростра-
ненных типов гидроизоляционных покрытий, в том числе арми-
рованных окрасочных и штукатурных. Как видим, эта эмпири-
ческая формула позволяет достаточно приближенно оценивать
трещиноустойчивость покрытий при динамических воздействиях.
С другой стороны, эти данные показывают, что армирование
резко усиливает трещиноустойчивость покрытий.
Выше, на рис. 3.7 и 4.6, были представлены способы усиле-
ния гидроизоляции армированием и прокладками стеклоэла-
стика; на рис. 5.8 еще раз указаны способы усиления покрытий
двойным армированием и прокладками, которые могут обеспе-
чить их трещиноустойчивость и при динамических воздействиях.
Для этих целей наиболее целесообразны стеклоткани и стекло-
201
сетки (см. табл. 1.27), а также пластмассовые листы (см. табл.
2.19 и 2.20). В качестве герметизирующих мастик рекомендуй
ются полимербитумные (битэп) и тиоколовые (КБ-05) герме-
Рис. 5.8. Усиление гидроизоляционного покрытия в ме-
стах возможного трещинообразования (слева) и в ме-
стах сосредоточенных деформаций до 10 мм (справа)
° — во внутреннем углу помещений; б — над стыком сборных
железобетонных плит междуэтажного перекрытия; в — в при-
мыкании закладной детали
1 — гидроизоляционное покрытие; 2 — армирующая стеклосетка
или стеклоткань; 3 — чеканка цементным раствором; 4 — защит-
ная стяжка из цементного или асфальтового раствора; 5 — ма-
стичный герметик; 6 — анти адгезионна я окраска или прокладка
пергамином; 7 — металлический либо пластмассовый лист-про-
кладка; 8 — закладная деталь
тики. В местах сосредоточенных деформаций на покрытие надо
нанести антиадгезив (поз. 6 на рис. 5.8), т. е. покрасить бели-
лами или накрыть пергамином.
202
Таблица 5.4
Расчетная трещиноустойчивость гидроизоляционных покрытий
Вид покрытия Модуль деформации, МПа ' Растяжи- мость, % Прочность, МПа Толщина, см Прочность сдвига, МПа Трещиио- устойчивость ат. см
По СНиП 11-11—77, табл. 8 (§ 2-39)
Оклеечная гидроизоляция из ПВХ 60 20 12,0 0,2 0,52 1,4 2,0
То же, из П В Х-п ласти ката на мастике БКС 20,5 10 21,5 0,2 0,52 1,4 0,2
Полиэтиленовые листы на ма- стике БКС 54 20 10,7 0,2 0,52 1,4 1,7
Из изола на битуме БН 70/30: в 3 слоя 28 10 2,4 1,8 0,40 2,0 3,5
» 4 » 45 8 3,6 2,4 0,40 2,0 3,5
» 5 слоев 54 8 4,5 2,8 0,40 2,0 4,8
Из бризола на мастике БРМ: в 3 слоя 32 8 3,1 2,0 0,48 2,0 2,5
» 4 » 51 8 4,1 2,4 0,48 2,0 4,7
» 5 слоев 61 8 5,1 2,8 0,48 2,0 10,3
С учетом терм Оклеечная гидроизоляция из изола юпласти* 15 iHOCmL 20 1 при - 5,0 1-10° С 2,4 1,2 2,0 3,3
То же, при наклейке на полимер- битуме 15 20 6,0 2,4 1,8 2,0 3,3
Эластобит, наплавляемый в два слоя 1 40 0,15 1,0 0,11 1,0 11,0
Окрасочная гидроизоляция из битэпов: битум БН 70/30 + 10% бу- тилкаучука битум БН 70/30 + 10% ДСТ-30 140 14 0,13 0,2 0,13 0,5 1,9
5,8 69 0,12 0,2 0,12 0,5 1,8
битум БН 70/30+ 10% СКЭПт-70 45,6 19 0,11 0,2 0,11 0,5 1,1
То же, при армировании стекло- сеткой СС-1А 1200 15 5,6 0,4 0,13 0,5 3,8
Эпоксидно-каучуковая эмаль ЭКК-100 1900 10 11,0 0,1 7,04 0,67 0,35
То же, при армировании стекло- сеткой СС-1 1560 10 12,6 0,25 7,04 0,5 0,54
То же, при армировании стекло- тканью СТС 1560 10 20,0 0,35 7,04 0,67 1,0
Штукатурная гидроизоляция из БАЭМ 30,4 25 5,5 1,0 0,88 2,0 3,2
То же, при армировании стекло- сеткой 1200 6 8,7 1,5 0,88 2,0 7,05
203
Продолжение табл. 5.4
Вид покрытия Модуль деформации, МПа Растяжи- мость, % Прочность, МПа Толщина, см . Прочность сдвига, МПа S Л* Трещнно- устойчнвость а , см
С учетом термопластичности при —20° С
Оклеечная гидроизоляция из изола То же, при наклейке на полимер- битуме Эластобит, наплавляемый в два СЛОЯ ; 225 223 68 1 3 34 3,0 4,0 4,0 2,4 2,4 1,0 3,00 2,00 2,00 1,0 0,67 0,67 0,06 1,6 1,6
Окрасочная гидроизоляция из бИбитум БН 70/30 4- 10% бу- тилкаучука битум БН 70/30 4- 10% 4000 4 1,2 0,2 1,22 0,5 0,90
ДСТ-30 360 14 1,8 0,2 1,82 0,5 0,70
битум БН 70/30 4* Ю% СКЭПт-70 440 14 1,38 0,2 1,40 0,5 1,ю
То же, при армировании стекло- сеткой 1600 3 8,7 0,4 1,40 1,0 0,83
Штукатурная гидроизоляция из БАЭМ 120 5 2,0 1,0 2,2 0,67 1,70
То же, при армировании стекло- сеткой 1600 3 8,5 1,5 2,2 1,4 2,50
В заключение приведем некоторые сведения о гидроизоляции
мостов — весьма многочисленных надземных сооружений со
сложными условиями эксплуатации, в которых динамические
нагрузки сочетаются с резкопеременным температурным ре-
жимом. Поэтому на пролетных строениях мостов, как пра-
вило, применяются оклеечные и сильно армированные покры-
тия, а в последние годы — полимерные материалы.
В табл. 5.5 даны примеры некоторых новых наиболее рацио-
нальных решений гидроизоляции на пролетных строениях
мостов.
Следует обратить внимание на все шире распространяю-
щийся за рубежом метод обеспечения свободы деформации
покрытий между пролетным строением моста и дорожным по-
крытием путем точечной приклейки или свободной укладки
гидроизоляционных покрытий, а такжё на применение антиад-
гезионных прокладок и демпфирующих слоев; эти меры уравни-
вают разность температурных деформаций разных слоев и сни-
мают напряжения в гидроизоляции. И у нас начинают прибегать
к укладке демпфирующих слоёв (авт. свид. № 348677, 1970 г.).
Рассматриваемый вопрос весьма актуален в современном
строительстве. Так, для устройства слоя износа на дорогах и
204
Таблица 5.5
205
Примеры применения полимерных материалов для гидроизоляции мостов
Мост Основание Гидроизоляционное покрытие Защитное покрытие Примечание
Кировский мост в Ленинграде Стальные листы 4- битумная грун- товка 4- эпоксидный лак Эпоксидно-сланцевый поли- мербетон эпослан (30 мм) Нет На разводной части
Мост Эржебет в Будапеште Стальные листы 4- битумная грун- товка Резинобитумная мастика пульватекс Асфальтобетон (70 мм) Применяется свыше 50 лет
Мост через Рейн и др. (ФРГ) Железобетонные плиты, листы 4- битумная грунтовка Рулонный материал оппаиоль в два слоя Пергамин + асфальтобетон С 1938 г.
Автодорожные мосты (ФРГ) Железобетонные плиты + адге- зив + цементно-латексное по- крытие Н- эмульсионное покры- тие + антиадгезив Рифленая фольга эпоксаль (0,2 мм) + полимерная пленка (2 мм) на клебемассе Литой асфальт (30 4- 30 мм) С 1968 г. DIN № 16937
Мост на о. Хок- кайдо и скоро- стные эстакады в Токио Стальные листы + неопреновая грунтовка (0,1 мм) Окраска неопреном сандине (0,75 мм), армирование на швах Асфальтобетон (70—80 мм) С 1965 г.
аэродромах и при ремонте бетонных покрытий все чаще приме-
няют асфальтобетонные покрытия поверх ранее уложенных бе-
тонных. Встречаются такие решения и в гидротехнических соору-
жениях; например, в 1976 г. при выполнении асфальтобетонной
облицовки деривационного канала и экрана грунтовой плотины
Варцихской ГЭС в Грузии для усиления была осуществлена бе-
тонная подготовка, разрезанная температурными швами на
карты размером 7X10 м, что привело к растрескиванию ас-
фальтобетонной облицовки над этими швами. Подобный случай
произошел на облицовке бассейнов Тбилисской ГРЭС в 1974—
1975 гг. и ряде других объектов. Аналогичные случаи отмеча-
лись и в зарубежной практике; например, на строительстве
ГАЭС Лудингтон (США) ранее выполненную бетонную подго-
товку пришлось раздробить мощными катками во избежание
сосредоточенных деформаций над швами бетонного покрытия и
растрескивания асфальтобетона.
Весьма интересны конструкции гидроизоляционных покрытий
на автодорожных мостах. Приведем некоторые примеры.
1. На мосту через Рейн по дороге Кельн — Мюльгейм (ФРГ)
было устроено следующее покрытие: на очищенный песко-
струйным аппаратом стальной лист наносили грунтовку битум-
ным лаком (расход 1,4 кг/м2) и присыпали битуминированным
щебнем крупностью 5—8 мм (расход битума — 2%, расход ще-
бня— 10 кг/м2); такая присыпка играла роль демпфирующего
слоя, обеспечивающего равномерность температурных дефор-
маций. Поверх укладывали слой резинобитумной мастики пуль-
ватекс (8 мм) и дорожное покрытие из литого асфальта тол-
щиной 40 мм (два слоя).
2. На мостах через р. Везер (ФРГ), мосту «Европа» в Инс-
бруке (Австрия), мосту Эржебет (Венгрия) и ряде мостов
в СССР слой битумной мастики (8 мм) укладывался прямо на
загрунтованное бетонное основание, но сверху его прикрывали
слоем черного щебня толщиной 30—40 мм, который гарантиро-
вал свободу деформации гидроизоляции.
3. По нормам ФРГ, с 1967 г. на автодорожных мостах слой
резинобитумной мастики армируют стеклотканью и перекры-
вают слоем рифленой алюминиевой фольги до укладки слоев
литого и уплотняемого асфальта.
§ 5.2. Кровельные покрытия промышленных и жилых зданий
Широкое строительство промышленных предприятий с круп-
нейшими зданиями, интенсивное развитие жилищного строи-
тельства с возведением больших массивов и целых городов,
особенно в Сибири й на Дальнем Востоке, потребовали разра-
ботки новых принципов конструирования кровель. В последние
два десятилетия преобладающее распространение получили
сборные крыши большой площади и весьма сложной конфигу-
206
рации из железобетонных плит и арочных элементов, комплекс-
ных металлических настилов [5, 49, 71, 84, 89, 98, 108, 112].
Тенденции развития конструкций кровель можно проследить
на примере зданий тепловых и атомных электростанций, всевоз-
Рис. 5.9. Поперечные разрезы зданий мощных электростанций
fl —здание энергоблока 800 МВт (Березовская ГРЭС, 6,4 млн. кВт);
б — здание энергоблока 500 МВт (Экибастузская ГРЭС, 4 млн. кВт)
/ — главный машинный зал; 2 — бункерные помещения; <3 — здание
главной котельной; 4 — здание воздухоочистителей; 5 — заглубленные
подвалы, требующие гидроизоляции
р а стающая единичная мощность которых ведет к резкому уве-
личению плановых размеров и высоты. Так, здание Березовской
ГРЭС мощностью 6,4 МВт имеет высоту более 120 м, протяжен-
ность свыше 600 м и общую площадь кровельных покрытий, рас-
положенных на четырех разных уровнях, свыше 100 000 м2
207
(рис. 5.9, а). Аналогичные размеры и Экибастузской ГРЭС
(рис. 5.9, б).
Весьма существенно, что в 1975 г. здания электростанций на
35% выполнялись из сборных конструкций, в 1980 г. сбор кость
возросла до 45%, а к 1985 г. она составит 65—80%, что потре-
бует высокой индустриализации работ. Между тем, уровень ме-
ханизации кровельных работ намного ниже, чем других видов
работ; так, наклеивание рубероида на горячем битуме механизи-
ровано лишь на 10—12%. Невелика и долговечность мягких кро-
вель— при расчетной их долговечности 15—17 лет уже через
5—6 лет предусматривается плановый капитальный ремонт (6].
В результате в некоторых районах объем ремонтных работ пре-
восходит объем нового строительства, причем более половины
дефицитных рулонных материалов используется для ремонта
старых кровель; поэтому столь актуальным стало повышение
долговечности кровель.
В § 1.2 были указаны свойства кровельных рулонных мате-
риалов, выпускаемых в СССР и за рубежом (см. табл. 1.16, 1.17
и 1.18), и рассмотрены тенденции их совершенствования; одна
из них заключается в применении полимербитумной покровной
массы повышенной толщины, армировании стекловолокнистыми
материалами, а также посредством укладки с наплавлением [47].
Вторым направлением кардинального совершенствования
кровель является довольно значительное использование шту-
катурных гидроизоляционных покрытий из эмульсионных и по-
лимербитумных мастик — так называемых мастичных, или без-
рулонных, кровель [19, 21, 56]. К этому же направлению отно-
сятся индустриальные кровли из сборных комплексных панелей
и настилов полной заводской готовности с покрытиями из мас-
тик и рулонных материалов.
Наконец, промышленный выпуск относительно дешевых и
долговечных полимерных пленок, в первую очередь полиэтиле-
новой и поливинилхлоридной, открыл новые возможности для
устройства эксплуатируемых крыш-террас с утепленными кро-
вельными покрытиями типа «погребенной мембраны» [50].
Таким образом, наиболее перспективными для промышлен-
ных и жилых зданий представляются следующие типы кровель-
ных покрытий (рис. 5.10):
1) рулонные кровли из утолщенных наплавляемых рулонных
материалов;
2) безрулонные, или мастичные, кровли с штукатурным гид-
роизоляционным покрытием из эмульсионных или полимерби-
тумных материалов;
3) индустриальные кровли из элементов заводской готов-
ности;
4) эксплуатируемые крыши-террасы с погребенным или утеп-
ленным кровельным покрытием типа «погребенной мембраны»
(рис. 5.10).
208
Технико-экономические характеристики кровельных покры-
тий, разработанных во ВНИИГе, приведены в табл» 5.6, а ос-
новные свойства кровельных материалов, рекомендуемых для их
выполнения, — в табл. 5.7 (47].
Рис. 5.10. Типовые конструкции рулонных и безрулонных кровель, разрабо-
танных во ВНИИГе, на основе полимербитумных и эмульсионных материа-
лов — наплавляемого экарбнта и мастики БАЭМ
а — рулонная кровля из наплавляемого экарбнта; б — безрулонная кровля на утеплен-
ной крыше; в — то же, на неутепленной крыше нз сборных панелей; а —типовая де-
таль прнмыкаиня к стене илн парапету; д — примыкание к свесу прн неорганизованном
водоотводе; е — примыкание к воронке внутреннего водоотвода
1 — железобетонная крыша; 2 — паронзоляционный слой; 3 ~ теплоизоляционный слой;
4 — стяжка из цементного или асфальтового раствора; 5 — слой подкладочного экар-
бита; 6 — слой покровного экарбнта или армобнтэпа; 7 — бронирование кровли камен-
ной крошкой; 8 — дополнительные слои армирующего или наплавляемого материала;
9 — герметизация полимербитумным герметиком битэп; 10— чеканка цементным рас-
твором; 11 — покрытие из двух слоев мастики БАЭМ; 12 — лист кровельной стали; 13 —
металлическая закладная деталь; 14 — зажимное крепление; 15 — асбестоцементная
труба
Рулонные кровли. Они являются наиболее распространенным
типом кровельных покрытий в строительстве, причем основным
материалом для них служит рубероид, выпуск которого состав-
ляет 92% от общего выпуска мягких кровельных материалов.
209
Т а б л и ц а 5.6
Технико-экономические характеристики кровельных покрытий»
рекомендуемых ВНИИГом
Характеристики Рулонная кровля Безрулоиная кровля Погребенная кровля
рубероид (3 слоя) экарб ит (2 слоя) эмульсион- ные мастики полимер- битумные мастики ПЭ + плитки ПВХ + гра- вий 1
Общая толщина кровли, мм . . 12 12 15 12 150 100
Общий расход материалов, кг/м2 17 17 22 17 250 150
В том числе:
иа кровельное покрытие . . 6,5 6,5 12 6,5 0,5 0,5
» защитный слой 10,5 10,5 10 10,5 1004-150 150
Стоимость, руб/м2 3—89 1—86 1—28 2—86 6—87 1—53
Трудозатраты, чел.-ч/м2 .... 0,56 0,28 0,25 0,32 1,25 0,3
Экономия по сравнению с рулон- ной кровлей, %:
стоимости 0,0 52,0 67,2 26,4 —24,2 60,0
трудозатрат 0,0 50,0 55,4 42,8 —123 46,4
При устройстве таких кровель рубероид наклеивают на горячих
битумных клебемассах. Недостаточная долговечность и дефор-
мативная способность рулонных кровель вынуждают делать их
многослойными: из трех-пяти слоев рубероида и такого же ко-
личества слоев клебемассы — как правило, горячего битума или
битумной мастики, содержащей до 20% наполнителя. Рассмат-
риваемые кровли весьма многодельны, устройство их не подда-
ется механизации из-за необходимости нанесения горячего би-
тума, а качество их весьма низко из-за того, что работы ве-
дутся вручную.
В табл. 5.8 приведены примеры некоторых рулонных кро-
вель, выполненных в СССР и за рубежом. Число слоев в таких
кровлях достигает 15—16, в том числе 4—5 слоев рулонного кро-
вельного материала и 5—7 слоев клебемассы. В результате
толщина кровельного покрытия на эксплуатируемых крышах-
террасах высотных зданий в Москве составляет 40—62 см при
общей массе 650—990 кг/м2, общей стоимости 28—42 руб/м2 и
общей трудоемкости 6,8—12,4 чел.-ч/м2 [49].
Вторым недостатком рулонных кровель является малая их
долговечность; она не превышает 17 лет по экспертной оценке
специалистов, а строительные фирмы США гарантируют дол-
говечность таких кровель в 20 лет при условии использования
более гиилостойких дегтевых материалов типа толя, укладки его
в четыре-пять слоев и пригрузки защитным слоем щебня или
гравия.
210
Таблица 5.7
Физико-мехаиические свойства кровельных покрытий,
разработанных ВНИИГом
Свойства Рулонная кровля Безрулоииая кровля Погребенная кровля
рубероид (3 слоя) экарбит (2 слоя) эмульси- онные мастики полимер- битумиые мастики пэ + 4- плитки ПВХ + 4- гравий ।
Предел прочности МПа: при разрыве . . . 2,0 3.2 0,32 0,15 28 13
» сжатии * . . . 0,5 0,7 2,0 0,7 7,0 5,0
Растяжимость, % . . . 3 3 30 70 500 270
Расчетная трещин о- устойчивость, мм . . 2 5 2 2 10 7
Допустимый нагрев на уклоне. °C ..... 40 60 100 80 100 80
Расчетный минимум тем- пературы. °C .... —25 —35 —50 —50 —70 —25
Адгезия к бетону, МПа 0,01 0,45 0,27 0,47 0,01 0,02
Коэффициент водоустой- чивости через 6 мес. 0,6 0,8 0,85 0.9 0,9 0,8
КЛРТ, 1/°С 3-Ю-4 4-10-5 2-10-5 8-10-ь 2-10-4 1-10-4
УОЭС, Ом-см .... 10»* 101® IO4 101® 101’ Ю16
Динамическая проч- ность, МН-м/м3 . . . Допустимые сдвигаю- щие нагрузки, МПа 25 35 20 35 45 40
0 0,05 0,20 0,07 0,01 0,02
* Допустимое давление.
Таким образом, рулонные кровли должны быть кардинально
усовершенствованы как в отношении качества рубероида, так
конструкции покрытия и технологии выполнения.
Нужно подчеркнуть, что выпускаемый у нас рубероид не от-
вечает требованиям массового строительства в районах с суро-
вым климатом, уступает по качеству лучшим образцам зарубеж-
ных фирм (см. табл. 1.6) и нуждается в коренном совершенство-
вании (см. § 1.2).
Намечен массовый выпуск улучшенных сортов рубероида
с привесом пропиточного битума до 140% к массе усиленного
картона 500 г/м2 и массой покровного слоя 1—1,2 кг/м2; разра-
ботаны новые рулонные материалы увеличенной толщины: маст-
рум, стекло рубероид, экарбит, армобитэп, монобитэп и фольго-
битэп (см. табл. 1.18), которые превосходят выпускаемые ныне
рубероиды и зарубежные материалы (см. табл. 1.17). В табл.5.9
дано сравнение некоторых свойств этих материалов, из которого
видны преимущества советских полимербитумных материалов.
Следует подчеркнуть, что экарбит стоит 40—65 коп/м2 вместо
2,5—5,6 руб/м2.
211
Таблица 5.8
212
Конструкции утепленных кровель на железобетонных крышах
Объект Страна Год строитель- ства Паро- и теплоизоляция Гидроизоляция Защитный слой Общие данные
Эксплуатируемая крыша-терраса СССР 1950 Гидроизол (2 слоя) Пенобетон (18 см) Железобетонная стяжка (4 см) Гндроизол (3 слоя) Мастика БРМ (3 слоя) Гидрофобный песок Черный гравий Керамические плит- ки 16 слоев 62 см 780 кг/м2
Эксплуатируемая крыша-терраса СССР 1952 Асфальт 4- песок (7 см) Пеностекло (10 см) Толь 4- стяжка (14 см) Асфальт (3—5 см) Гидро и зол (3 слоя) Черный гравий Бетонные плитки (8—10 см) 15 слоев 54—60 см 990 кг/м2
Высотные здания в Новых Черемушках СССР 1957 Минвата 4- шлак (26 см) Шлакобетон (6 см) Толь (1 слой) Асфальт (3 см) Гидронзол (3 слоя) Мастика БРМ Гидрофобный песок 4- асфальт (4— 5 см) 15 слоев 47 см 650 кг/м2
Неутепленные крыши на общественных зданиях США 1965-1968 Толь (4 слоя) Мастика (12 кг/м2) Толь (5 слоев) Клебемасса (5 слоев) Керамические плит- ки на растворе (5—7 см) До 17 слоев 12 см 250 кг/м2
213
Объект Страна Год строитель- ства Паро- и теплоизоляция
Общественные здания ФРГ 1957-1967 То рфо плита (6-10 см) Стяжки (3—5 см)
Общественные здания Швей- цария 1959 Рубероид (1 слой) Пробковая плита
Утепленные кровли Швеция С 1940 Рифленая фольга Пенобетон (8—12 см)
Утепленные кровли СССР С 1962 Пергамин (2 слоя) Пенобетон (10— 12 см) Стяжка (3—5 см)
Мастичные кровли СССР С 1965 Пергамин (2 слоя) Пенобетон, керам- зитобетон -f- стяжка ’
Продолжение табл. 5.8
Гидроизоляция Защитный слой Общие данные
Рубероид (2 слоя) Мастика (3 слоя) Мастика (1—2 см) Посыпка (7 мм) До 12 слоев 60—70 кг/м2
Рубероид (3 слоя) Мастика (2 слоя) Гравий (2—4 см) на битуме (7 мм) До 13 слоев 150 кг7м2
Мастика (2 слоя) Пергамин (2 слоя) Песок (2—5 см) Стяжка (3—5 см) 8—10 слоев 120 кг/м2
Рубероид (4— 5 слоев) Битум (4—5 слоев) Гравий (2 см) на битуме До 16 слоев 170 кг/м2
Мастика (3—4 слоя) Стеклосетка (2—3 слоя) Гравий (2—3 см) на битуме До 13 слоев 150 кг/м2
Таблица 5.9
Физико-механические свойства наплавляемых рулонных кровельных материалов
Материал Масса, кг/м2 КЛРТ, 1/°С Температура. °C Прочность, Н/4 см Растяжи- мость, мм
размяг- чения хрупкости
Рубероид наплавляемый:
РМ-350-1 2,380 (2 4-4)" 10-4 80—85 -26 350—500 6-8
РК-500-2 2.6-3,1 (2,54-8)-IO-* 80-85 —26 400—520 6-8
Экарбит полимербитумный ЭДК-500-3 . . 2,5—3,5 (44-6)-10-4 93—98 -31; -35 450-600 4-6
Армобитэп полимербитумный АДСХМ-3 2,2-3,5 (84-10)‘10-5 93-98 -31; -35 950-1050 7-9
Битагит (ЧССР) 4,4 (44-10)-10-4 85-90 -31 950/380 6-6,5
Виапол (Италия) 3,7 (4ч-10)-10-4 146 -39 1239/1080 9,2-9,9
Арвенол (Италия) 3,1 (4-12)-10-4 153 —17 440/340 7,2-9,5
Алювилландрит (ФРГ) 5.8 (34-6)-10-4 98 -38 780/840 12-24
Винилоид (Япония) 3,6 (54-15)-10-4 132 -38 570/520 24—32
В последние годы все шире применяется способ наплавления
утолщенных кровельных материалов при помощи газовых го-
релок. В СССР этот способ, рекомендованный ИФХ АН СССР
для материалов типа «маструм», впервые был использован
в Главмосстрое, а затем в Минстрое ЛитСССР. Используется
Рис. 5.11. Оборудование для газопламенного наплавления
рулонных материалов на плоских кровлях
а — станок для газопламенного наплавления; б — агрегат типа
«Фламекс»
/— рулон экарбнта; 2—каток диаметром 150 мм, массой 22 кг;
3 — диффузор газовой горелки; 4 — регулировочная игла; 5 — топ-
ливный бак; 6 — вентилятор
этот способ и в северных районах согласно указаниям ВСН
196—75 Главленинградстроя. Для наплавления служат газовые
горелки на пропан-бутане и специальный станок для газопла-
менного наплавления рулонных материалов (рис. 5.11, а). При
этом способе температура пламени достигает 900° С; расход газа
может регулироваться специальным редуктором в пределах от
215
Рис. 5.12. Конструкции утепленных и защищенных кро-
вельных покрытий
а — утепленное покрытие с защитой гравийным слоем; б — при-
мыкание утепленной кровли к трубе; в — свес утепленной
кровли при внутреннем водоотводе; г — стык защищенных и
незащищенных участков утепленной кровли
1 — пароизоляционный слой; 2— теплоизоляционный слой; 3 —
гидроизоляционный слой; 4 — пригрузка гравием нли щебнем;
Ь — прокладки пороиэола или гернита; 6 — полимербнтумный
герметик,- 7 — дополнительный слой гидроизоляции из рулон-
ного или армированного мастичного покрытия
0,05 до 1,5 м3/ч. При трехрожковой горелке, обеспечивающей
наплавление рулонного материала по всей ширине полотнища,
расход газа составляет 40 г/м2, и звено из трех кровельщиков
наклеивает до 100 м2 трехслойного покрытия в смену, что эко-
номит до 70 коп/м2 и до 0,2 чел.-ч/м2.
Существенным недостатком газопламенного наплавления яв-
ляется пережог нижнего слоя покровного битума и даже арми-
рующего картона, поэтому намного эффективнее использование
полимербитумных материалов — экарбита и армобитэпа, кото-
рые более теплоустойчивы, а также низкотемпературных нефтя-
ных горелок типа «Фламекс», разработанных в ЧССР (патент
№ 136943, 1970 г.). Этот агрегат (рис. 5.11, б) работает на со-
ляровом топливе (расход 6—9 л/ч) и благодаря электровенти-
лятору мощностью 120 Вт образует пламя с температурой
500—600° С.
216
Особенно эффективно наплавление в сочетании с полимерби-
тумными материалами типа экарбита — в этом случае можно
ограничиваться укладкой всего двух слоев рулонного матери-
ала: подкладочного с массой 2,5 кг/м2 и покровного с массой
3,5 кг/м2.
Рулонные кровли из наплавляемых полимербитумных мате-
риалов обладают следующими технико-экономическими преиму-
ществами:
а) отпадает необходимость в приготовлении и подаче к ме-
сту укладки горячей клебемассы, что повышает уровень меха-
низации до 60—70%;
б) полимербитумная покровная масса обеспечивает повы-
шенную теплоустойчивость кровли летом и трещиноустойчивость
в период зимних холодов, причем, меняя вид и количество по-
лимерной добавки, можно менять эти свойства в достаточно ши-
роких пределах, увеличивая диапазон пластичности материала
от —50 до -F 120° С;
в) просто решаются конструкции примыканий и сопряжений
кровельного покрытия (рис. 5.10, 5.12 и 5.13) путем укладки до-
полнительного слоя рулонного материала, прочность которого
может быть легко увеличена, например при вибрационных воз-
217
действиях, применением армобитэпа или фольгобитэпа, армиро-
ванного стекловолокном либо стеклосеткой (табл. 5.9);
г) использование огневых форсунок для предварительной
сушки основания и подогрева рулона позволяет выполнять кро-
вельные работы в неблагоприятных температурно-влажностных
условиях, даже при температуре до — 3(FC, практически ликви-
дируя их сезонность.
К сожалению, полимербитумиые материалы (экарбит и ар-
мобитэп) выпускаются только Минераловодским опытным рубе-
роидным заводом в весьма ограниченном количестве, в связи
с чем их следует пока применять лишь на шедовых и купольных
крышах, сводах-оболочках двоякой кривизны и на других кры-
шах с большими уклонами, а в остальных случаях использовать
наплавляемый рубероид или стеклорубероид, выпускаемые в го-
раздо больших количествах.
Центртяжстрой Минтяжстроя СССР в 1974—1978 гг. израс-
ходовал на стройках Курской магнитной аномалии свыше
1 млн. м2 экарбита и армобитэпа, накопив значительный опыт
применения этих материалов [47].
Безрулонные, или мастичные, кровли. Впервые они были
предложены И. А. Кизима как многослойные покрытия из би-
тума, цемента и глины в 1948 г., а применение известково-би-
тумных эмульсионных мастик для устройства кровель и сам
термин «безрулонные кровли» были предложены Л. А. Афони-
ным в 1956 г.; армированные покрытия из горячих резинобитум-
ных мастик впервые были предложены П. Д. Глебовым в 1937 г.
[39, 56].
За рубежом также разработано много мастичных покрытий;
из них наиболее интересны следующие:
а) в Румынии (с 1949 г., стандарт РНР 661—49)—извест-
ково-битумные эмульсионные пасты «филлербитум» и с добав-
кой целлюлозы — «челокит» [56];
б) в США, ФРГ и Франции — кровельные покрытия на ос-
нове глинобитумной эмульсионной пасты с армированием руб-
леным стекловолокном по способу «флинткоте-моноформ», в том
числе на таких ответственных крышах, как купольно-шедовая
на здании Высшей школы в штате Канзас, купольная на спор-
тивном зале в г. Кантоне в том же штате («Bitumen, Asphalte
u. s. w.», 1968, № 10);
в) в Польше — известково-битумные эмульсионные мастики
«субит» с соотношением битума к порошку 1 :5 («Dragownict-
wo>, 1960, № 1) ;
Рис. 5.13. Конструкции примыканий утепленных и защищенных кровель
а — примыкание защищенной кровли к парапету; б — примыкание утепленной кровли
к стене; в — примыкание защищенного кровельного покрытия к стене; г — оформление
края утепленной кровли без парапета; д — утепленная кровля трибун стадиона
1 — пароизоляция; 2 — теплоизоляция; 3 — гидроизоляционное покрытие: 4 — присыпка
гравием или щебнем; 5 — металлический фартук; 6 — зажим края покрытия кровли; 7 —
дополнительный слой усиленного рулонного материала — экарбита нли армобитэпа
219
г) в Чехословакии (с 1962 г.) — кровельные покрытия из би-
тумно-латексных композиций, иногда с армированием рубленым
стекловолокном или стеклохолстом («Pozemni Stavby», 1967,
№ з) [49, 88, 98];
д) в ФРГ — широко применяемые кровельные покрытия из
литого асфальта; так, в 1961—1965 гг. было выполнено
1,2 млн. м2 таких покрытий, причем они укрепляются армирую-
щими стеклотканями и подкладкой рулонных материалов на
картонной основе; например, кровельное покрытие на здании
в Ганновере состоит из 16 слоев: алюминиевой фольги, стекло-
ткани, битуминированного войлока и т. п. („Bitumen, Asphalte
u. s. w.“ 1968, № 10).
Естественно, что такая многослойность лишает мастичные
кровли всех присущих им преимуществ. И в нашей стране ре-
зинобитумные мастики в условиях сурового климата требуют
армирования двумя или тремя слоями стеклоткани либо стекло-
сетки [5, 49], что превращает их в обычные рулонные покрытия,
причем высокой стоимости.
Рассмотрим опыт устройства мастичных кровель из наиболее
перспективных материалов.
1. Безрулонные кровельные покрытия из битумно-асбестовой
эмульсионной мастики БАЭМ разработаны ВНИИГом [21, 56,
103]. Такие кровли впервые были выполнены на зданиях Крас-
новодской ТЭЦ (40000 м2) в 1963—1964 гг.; на основании сер-
пентинито-битумной мастики они с 1967 г. применяются в Гру-
зии [ПО]; в 1976 г. было начато уже производственное их ис-
пользование на Троицкой ГРЭС, стадионе в Челябинске (свыше
40000 м2), а с 1977 г. на гостинице «Ашхабад» в Туркмении и
на жилых домах в Узбекской ССР (свыше 50000 м2).
Данные покрытия являются усовершенствованием ранее при-
менявшихся безрулонных кровель из мастик хамаст на основе
известково-битумных эмульсионных паст, которые, однако, ока-
зались недостаточно трещиноустойчивыми и потребовали через
три-четыре года ремонта на 75% площади в северных районах и
25% в южных. Мастики же БАЭМ обладают повышенной тре-
щиноустойчивостью и морозостойкостью (см. табл. 1.28) при
растяжимости до 32% и температуре хрупкости ниже —70° С.
Исследования В. Н. Трофимова [47] структуры мастик БАЭМ и
их изменения при длительном воздействии атмосферы показали,
что расчетная долговечность кровель из мастик превосходит
28 лет, а это значительно больше, чем рулонных кровель.
Важное достоинство мастик БАЭМ — нейтральная реакция —
позволяет армировать их во всех местах примыканий и над
швами между сборными кровельными панелями обычным стек-
лохолстом ВВ-К и стеклосеткой СС-1А (см. табл. 1.27), что по-
вышает трещиноустойчивость кровель (рис. 5.13 и 5.14). Дей-
ственным способом повышения трещиноустойчивости покрытий
является добавка в них синтетических латексов (до 10%)» что
220
Рис. 5.14. Конструкции безрулонных кровельных покрытий из ма-
стики БАЭМ
а—-над швами между сборными железобетонными плитами; б — над швами
в теплоизоляции; в — конструкция свеса утепленной кровли; г — то же, хо-
лодной; б — примыкание утепленной кровли к парапету; е—то же, к стене
1 — пароизоляция из двух слоев мастики; 2 — теплоизоляция; 3 — стяжка из це-
ментного раствора (20—25 мм); 4 — кровельное покрытие из двух слоев ма-
стики (10—12 мм); 5 — полимербитумиый герметик битэп; б — цементный рас-
твор; 7 — бронирующий слой каменной крошки (5—7 мм); 8 — армирующая
стеклосетка; 9 — оголовок парапета; 10—лист кровельной стали; 11— цемент-
ная штукатурка; 12 — кирпичная стейка
Таблица 5.10
Технико-экономические характеристики безрулонных кровель
Вид мастики Нормальные кровли Усиленные кровли
Расход* ма- стики, кг/м2 Стоимость, руб/м2 Трудозатра- ты, чел.-ч/м2 Расход ма- стики, кг/м2 Стоимость, руб/м2 Трудозатра- ты, чел.-ч/м2
Битумно-асбестовая эмуль- сионная БАЭМ (2 слоя + СС-1А) 12,0/0,2 1—24 0,48 18,0/1,2 1—50 0,67
Горячая резинобитумная (3 слоя БРМ + СС-1А) . . 9,0/1,2 1—32 0,52 12,0/2,2 1—78 0,72
Г орячая полимербитумная (2—3 слоя битэп + ВВ-К) . 6,5/0,2 2—86 0,55 9,0/1,2 4—46 0,75
Битумно-наиритная - БНК (3—4 слоя + ВВ-К) .... 4,8/1,0 1—94 0,60 6,5/1,2 2—40 0,71
Битумно-латексная . ЭГИК (3—4 слоя + ВВ-К) . - • 5,0/1,2 1—54 0,57 7,5/2,2 2—59 0,76
Эмульсионная эмульбит (3— 4 слоя + СС-1А) 6,0/1,2 1—23 0,51 9,6/2,2 1—73 0,70
* В знаменателе — расход армирующей ткани, м2.
увеличивает их растяжимость до 65%, а при добавке натураль-
ного латекса гектолекса — даже до 95% [47]. Такие мастики, на-
зываемые асбилатом, успешно применены в аэропорту «Пул-
ково». Сравнительные характеристики этих покрытий приве-
дены в табл. 5.6 и 5.10.
Еще одним положительным качеством мастик БАЭМ явля-
ется возможность комплексной механизации кровельных работ
с помощью серийных растворомешалок и растворонасосов
(рис. 5.15), благодаря чему звено кровельщиков из трех чело-
век выполняет до 1000 м2 двухслойного покрытия в смену. К не-
достаткам таких кровель относятся невозможность их выполне-
ния в дождь и при температуре ниже +5° С, а также ручные
работы при армировании и бронировании покрытий.
2. Безрулонные кровельные покрытия из полимербитумных
горячих мастик типа битэп (см. табл. 1.4) являются дальнейшим
совершенствованием кровельных покрытий из резинобитумных
мастик БРМ, достаточно широко применяемых в строительстве
[5]. При их нанесении агрегатом АГКР-5 производительность
кровельных работ возрастает до 100 м2 однослойного покрытия
в смену [23, 24]. Однако температура хрупкости мастик БРМ
(—17° С) ограничивает их применение южными районами или
приводит к необходимости двойного армирования. Полимерби-
тумные мастики битэп с добавками до 5% каучука имеют тем-
пературу хрупкости до —35° С, благодаря чему они пригодны
практически на всей территории европейской части СССР
222
(см. рис. 3), а в Сибири и на Дальнем Востоке требуются спе-
циальные морозостойкие мастики битэп с 10—15% каучука [47].
В данном случае покрытие можно армировать только над
швами и примыканиями (рис. 5.14). Исследования Л. Л. Лады-
женской (ВНИИГ) показали, что расчетная долговечность по-
лимербитумных мастик в условиях Ленинграда и Белгорода пре-
вышает 25 лет. Такая кровля была выполнена Главленинград-
строем на здании касс Октябрьской ж. д. (канал Грибоедова,
10^5м.,_ 1*20 *Ю0м
Рис. 5.15. Технологическая схема организации кровельных работ при уст-
ройстве безрулоииой кровли из холодной асфальтовой мастики
/ — смесительно-штукатурная станция; 2 — приемный бункер для мастики БАЭМ; 3 —
материальный шланг подачи мастики; 4 — емкость или бункер для мастики; 5 — допол-
нительный раствороиасос (ие всегда); 6 — материальный шланг и штукатурное сопло для
нанесения мастики на кровлю
д. 44), крыша которого «изрезана» зенитными фонарями, что
затруднило укладку рулонной кровли. В 1975 г. на этой крыше
было устроено кровельное покрытие толщиной 4—4,5 мм с двой-
ным армированием стеклотканью и посыпкой каменной крош-
кой. При стоимости мастики битэп (выпускаемой комбинатом
«Победа» Главленстройматериалов по ТУ 401-08-515 — 73)
всего 44 коп/м2 кровельное покрытие стоило до 4,4 руб/м2 при
общих трудозатратах до 0,6 чел.-ч/м2
3. Безрулонные кровельные покрытия из битумно-наиритной
мастики БНК-2 (см. табл. 1.8 и 1.9), армированные стеклохол-
стом ВВ-К (табл. 5.10), широко применяются в строительстве
223
благодаря разработкам Донецкого Промстройниипроекта. Ис-
следования М. К. Фроловой [112] показали, что такие покрытия
толщиной 2,5 мм обладают долговечностью свыше 20 лет при
условии армирования.
Мастики БНК приготавливаются на специальных установках.
Одна из них (в тресте Азовжелезобетонстрой, г. Жданов) имеет
производительность 1,5 т/сутки при стоимости мастики 286 руб/т,
а аналогичная установка в тресте Донбассэнергострой (г. Сла-
вянск) — 8_т/сутки при стоимости 282 руб/т. Эти установки
обеспечивают возможность выполнения до 70 000 м2 в год гид-
роизоляционных и кровельных покрытий. С 1975 г. сооружено
много безрулонных кровель, в том числе кровля овощехрани-
лища в г. Жданове площадью свыше 10 000 м2, которые рабо-
тают вполне удовлетворительно.
4. Безрулонные кровли из эмульсионных и битумно-латекс-
ных мастик все шире применяются в строительстве [89,^98], ибо
они позволяют комплексно механизировать кровельные работы,
причем покрытия из них выполняются сравнительно просто.
/ К сожалению, битумные эмульсии на основе водораствори-
мых эмульгаторов, являющихся вяжущим таких мастик, лишают
покрытия из них водоустойчивости. Еще в 1967 г. Н. С. Покров-
ским (ВНИИГ) в результате десятилетних испытаний было по-
казано, что при наличии в битумном или асфальтовом покрытии
всего 0,3% водорастворимого вещества оно становится неводо-
устойчивым. Тогда же нами совместно с Г. К- Захарьиной было
доказано, что мастики на основе битумных (анионных и катион-
ных) эмульсий и битумно-латексных композиций уже через два
месяца пребывания в воде набухают до 4% и теряют до 50%
прочности, причем в дальнейшем процесс разрушения усилива-
ется. Более того, эти эмульсии непригодны даже для грунтовки,
так как сцепление асфальта с бетоном, загрунтованным эмуль-
сией, уже через 35 суток снижается на 30% при отрыве и на
50—70% при сдвиге. Поэтому такие покрытия можно применять
лишь в качестве временных, в дальнейшем перекрывая кровлю
иным, более надежным, покрытием. Нужно также учитывать,
что температура хрупкости таких мастик не бывает ниже —25° С
и покрытия из них обладают низкой тепло- и атмосфероустойчи-
востью, сравнительно быстро старея под воздействием солнеч-
ных лучей.
Научно-исследовательским институтом Главмосстроя разра-
ботана мастика ЭГИК, состоящая из битумной эмульсии на ос-
нове асидол-мылонафтового эмульгатора (2%) с добавками (по
0,8%) едкого натра и жидкого стекла.
Битумно-латексные композиции марок ЭБЛ-Х-75, ЭБЛ-Х-85
и ЭБЛ-Х-100 применяют (в зависимости от температуры раз-
мягчения покрытия) с добавкой 16—35% синтетического ла-
текса СКС-65ГП, Л-4 и др. Отметим, что битумно-латексно-ку-
керсольные мастики БЛК с добавкой 45—55% лака кукерсоль
224
Таблица 5.11
Технико-экономические характеристики кровельных работ
с эмульбитом
Характеристики При нанесении мастики
штукатур- ной станцией автогудро- иатором автоцистер- ной
Стоимость кровельного покрытия, руб/ма 1—61 1—23 0—41
Трудозатраты, чел.-ч/м2 1,21 1,27 1,02
Стоимость окраски по кровле, руб/м2 . Трудозатраты, чел.-ч/м2 1—28 0—94 о—зз
0,79 0,96 0,76
(ТУ ЭССР 510—63) очень быстро стареют и становятся жест-
кими, а потому их можно использовать только при приклеива-
ния рубероида нижнего слоя, обычно при необходимости быст-
рого перекрытия кровли в зимних условиях в качестве времен-
ного покрытия.
Эмульбит — мастика, разработанная И. И. Буштедтом
и Л. И. Маниной (Днепропетровский филиал НИИСП Гос-
строя УССР) на основе битумной эмульсии на эмульгаторе из
ССБ и минеральных наполнителей, нашла применение на кров-
лях промышленных строек Главприднепровстроя, Кировоград-
строя, Куйбышевгидростроя и Киевгорстроя-6. Эта мастика
стоит всего 28,3 руб/т, и кровельное покрытие из 12 кг/м2
эмульбита, армированное стеклохолстом ВВ-К, стоит 97 коп/м2
при трудозатратах 0,06 чел.-ч/м2, что экономит 50—75% затрат
труда и средств по сравнению с рулонной кровлей (101].
Данная мастика очень проста в приготовлении, позволяет
использовать в качестве эмульгатора обычную раствороме-
шалку, причем в зависимости от емкости ее барабана стоимость
приготовления эмульбита изменяется от 30 до 55 руб/т, трудо-
емкость— от 18 до 50 чел.-ч/т. Мастику легко наносить на
кровлю, подавая и распыляя ее при помощи передвижной шту-
катурной станции, автогудронатора и даже обычной автоцис-
терны.
В табл. 5.11 приведены некоторые технико-экономические ха-
рактеристики кровельных работ, полученные на основании опыта
треста Автозаводстрой Куйбышевгидростроя при интенсивности
до 1000 м2 в смену.
Как видим, покрытия из эмульбита имеют значительные тех-
нико-экономические преимущества, в том числе и перед безру-
лонной кровлей из горячей резинобитумной мастики БРМ стои-
мостью 98 руб/т и из эмульсионной мастики БАЭМ стоимостью
45 руб/т, однако эти кровли недолговечны из-за низкой тепло-,
трещиноустойчивости и старения.
В табл. 5.12 приведены результаты обследования Е. И. Кри-
чевской [50] 151 крыши с безрулонными кровлями из ЭГИК
225
Т а б л и ц а 5.12
Результаты обследования беэрулоииых кровель из ЭГИК и эмульбита
Вид дефектов (повреждений) По В. И. Кричевской По Л. И. Маниной
покрытия. число/% примыкания, число/% покрытия, р<исло/% примыкания, число/%
Трещины и разрывы 165/28 78/20 121/52 126/25
покрытия
Отслоения и пузыри . . 107/18 109/28 38/16 128/27
Складки и оплывание 185/32 122/31 21/9 56/12
Пористость и свищи . . Механические повреж- 35/6 —/0 29/12 6/2
дения 92/16 84/21 25/11 167/34
Всего . . . 584/100 393/100 234/100 483/100
и Л. И. Маниной [97] — 21 крыши с безрулонными кровлями из
эмульбита. Уже через три-пять лет на них образовалось много
дефектов, причем большинство из них вызвано недостаточной
механической прочностью и трещиноустойчивостью безрулонных
покрытий, что требует усиленного армирования покрытий не
стеклохолстом, а стеклосеткой или стеклотканью, а также бро-
нирования кровельного покрытия каменной крошкой. Необхо-
димо также усиленное армирование покрытий в местах примы-
каний посредством двойного армирования.
Индустриальне кровли из сборных элементов полной за-
водской готовности* В зависимости от назначения кровельных
панелей и конструкции крыши, для которой они предназна-
чены, панели могут быть: несовмещенными — для чердачных
и холодных крыш (рис. 5.16, а); совмещенными, но с раздельно
формируемыми паро- и теплоизоляционными элементами
(рис. 5.16, б); 'комплексными совмещенными (рис. 5.16, в). При
этом каждому типу кровельных панелей присуще много разно-
видностей, способов герметизации деформационных швов и дру-
гих конструктивных особенностей.
«Уже первые опытные работы с использованием для гидро-
и пароизоляционных слоев рулонных материалов показали
значительные технико-экономические преимущества индустри-
альных кровель.‘Рассмотрим их на примере устройства на Ко-
наковской ГРЭС кровель из элементов частичной и полной за-
водской готовности с гидроизоляционным покрытием из горячей
резинобитумной мастики с армированием стеклохолстом и теп-
лоизоляцией из фенопласта ФРП-1. Работы здесь показали
(табл. 5.13), что индустриальная технология сокращает трудо-
затраты на строительной площадке до 7,5%, а общую трудоем-
кость и стоимость — в 1,5 раза по сравнению с показателями
рулонной кровли [56].
226
Особенно эффективны
сионные мастики хамаст,
для индустриальных кровель эмуль-
БАЭМ и ЭГИК, ибо их можно нано-
сить непосредственно на
ровать при совместной
пропарке с ним в каме-
рах ускоренного тверде-
ния (КУТ). Однако
эмульсионные мастики
в заводских условиях
стабилизируются мед-
ленно,х что требует нера-
ционального увеличения
производственных пло-
щадей; поэтому стабили-
зацию мастик ’ ускоряют
путем вакуумирования
свеженанесенного слоя
мастики, обдува горячим
воздухом от электрока-
лориферов или прогрева
горелками инфракрас-
ного излучения [56].
Технологическая схе-
ма производства комп-
лексных кровельных па-
нелей полной заводской
готовности приведена на
рис. 5.17; такие схемы
были испытаны на заводе
ЖБИ-4 Главленстройма-
териалов и ЖБИ-8 Мин-
строя Латвийской ССР
(г. Екабпилс), причем
готовые панели перево-
зили (180 км) в Ригу.
Первый опыт устройства
сборных крыш из комп-
лексных кровельных па-
нелей с гидроизоляцион-
ным слоем из мастики
хамаст ИАЦ-15 был осу-
ществлен в 1967 г. на
одном из домов в квар-
тале Пурвциэмс г. Риги
(рис. 5.16, г). В ряде
городов действуют такие
свежеуложенный бетон и стабилизи-
Рис. 5.16. Конструкции крыш из комплекс-
ных кровельных плит полной заводской го-
товности
а — из несовмещенных плит; б — из совмещенных
двойных панелей; в — из совмещенных комплекс-
ных панелей; г — несовмещенная крыша с техни-
ческим этажом
1 — железобетонная плита; 2 — пароизоляция; 3 —
теплоизоляция; 5 — цементный раствор; 5 — гид-
роизоляционно-кровельное покрытие; 6 — гермети-
зация стыка; 7 — бетонные вкладыши или па-
щельиик; 8 — армирующая прокладка
•\Э
поточные линии. Опыт их эксплуата-
ции показал, что индустриальные кровли обладают следующими
технико-экономическими преимуществами:
227
Таблица 5.13
Техиико-экоиомические характеристики индустриальных кровель
Вид кровли | Стоимость, руб/м» Трудозатраты, чел.-ч/ма Снижение тру- дозатрат %
на строй- площадке на заводе всего
Рулонная из рубероида 3—85 0,98 Нет 0,98 Нет
Безрулонная из мастики БРМ .... 1-75 1,14 » 1,14 + 16,3
Из элементов повышенной заводской го- товности с БРМ 1—66 0,44 0,25 0,69 60/40 *
Из элементов полной заводской готов- ности с БРМ 1—53 0,09 0,29 0,38 92,6/67
Безрулонная из мастик БАЭМ, хамаст . 1 — 19 0,21 0,09 0,30 78/78
Из элементов повышенной заводской го- товности с хамаст 1—19 0,11 0,19 0,30 88/69
Из элементов полной заводской готов- ности с хамаст 1—08 0,18 0,3 0,21 82/80
• В знаменателе — на строительной площадке.
а) позволяют полностью и комплексно механизировать кро-
вельные работы при одновременном повышении качества по-
крытий;
б) ликвидируют сезонность кровельных работ, что особенно
важно в районах с суровым климатом;
в) удобны при ведении работ на разбросанных и удален-
ных объектах, так как только 5—7% кровельных операций про-
изводятся на строительной площадке, а остальные — на центра-
лизованных базах стройиндустрии, что весьма эффективно
в мелиоративном и сельскохозяйственном строительстве, при
создании временных поселков.
Способы герметизации швов между комплексными кровель-
ными панелями были проанализированы в § 3.2, а технико-эко-
номические характеристики наиболее эффективных конструкций
уплотнений швов были приведены на рис. 3.9.
По рекомендации СибЗНИИЭПа для индустриальных кро-
вельных панелей можно осуществлять три вида покрытий из
новых полимерных материалов [69]:
1) окраска хлорсульфированным полиэтиленом (ХСПЭ), вы-
держивающая раскрытие трещин до 0,3 мм; такие покрытия
разработаны НИИЖБом на основе лака и эмали ХСПЭ и ус-
пешно применены на крыше Курского вокзала в Москве; при
стоимости лака 15%-ной концентрации 356 руб/т и эмали
ХСПЭ — 410 руб/т стоимость покрытия составляет 1 —
1,5 руб/м2, что вполне экономично;
2) окраска водной дисперсией тиокола Т-50, покрытие из ко-
торой сохраняет эластичность в пределах от —30 до 4-70° С
228
и при стоимости кра-
ски 3,1 руб/кг позво-
ляет получить доста-
точно долговечные по-
крытия при их стоимо-
сти около 3 руб/мг; та-
кое покрытие успешно
эксплуатируется на
здании цирка в Каза-
ни уже свыше 10 лет;
3) окрасочные ла-
тексные покрытия из
наиритного латекса Л-7
или дивилстиролъного
латекса СКС-65ГП,
краска ЛСГ-226 с до-
бавками коагулятора,
антистарителей и пиг-
ментов, светозащитная
краска ЛСЗ-79 из ла-
тексов Л-7 и СВХ-1
с добавками тринат-
рийфосфата и алюми-
ниевой пудры могут
применяться в районах
с суровым климатом
при среднемесячной
температуре ниже
—28° С и абсолютном
ее минимуме до
—48чС; при толщине
покрытия 1,2—1,5 мм
стоимость его состав-
ляет 1,5—2 руб/м2.
Перечисленные ок-
раски весьма техноло-
гичны и хорошо соче-
таются с заводской
технологией изготовле-
ния комплексных кро-
вельных панелей. К их
недостаткам следует
отнести вредность и
огнеопасность работ с
лаками и эмалями
ХСПЭ, содержащими
ароматические раство-
рители (толуол,ксилол
Рис. 5.17. Технологическая схема поточной линии по изготовлению кровельных плит полной заводской готовности
/ — подача бетона; 2 — бетоноукладчик; 3 — пост приготовления эмульсионной мастики;4 — выдача готовых плит; 5 — внбростенд- 6— цир-
куляционный мастнкопровод; 7 стенд изоляции плит; 8 — камера ускоренного твердения; 9— транспортировка плит краном; /0— охлажде-
ние плит; // — склад
229
т а б л и ц а 5.14
Физико-мехаиические свойства пенополиуретанов с легкими
наполнителями для кровельных настилов типов «сэндвич»
и «моиопаиель» (расход ППУ 60 кг/м3)
Свойства ППУ с наполнителем ППУ без наполнителя
керамзи- том пеностек- лом вермику- литом
Объемная масса, кг/м3 400—430 190—220 80 70
Предел прочности при сжатии, МПа . 1,4—1,7 0,6—0,8 0,5 0,4—0,5
Модуль деформации, МПа ..... 650—1000 400—470 50 120—150
Коэффициент теплопроводности, Вт/м°С 0,08 0,06 0,05 0,018
Звукоизоляция стены толщиной 15 см, дБ 36 31 20 40
Продолжительность сопротивления ог- ню при толщине покрытия 120 мм, мин 30 30—60 50 30
Коэффициент проницаемости, г/м • с • Па 0,36 0,24 0,16 0,12
Добавка наполнителя, % массы . . 83 70 60 Нет
и пр.), а также сравнительно медленную стабилизацию эмуль-
сионных покрытий из тиоколов и латексов, что усложняет ра-
боты, требуя искусственной сушки [69].
Дальнейшим совершенствованием индустриальных кровель
являются комплексные кровельные настилы из штампованных
металлических листов с полимерными теплоизоляционными
и гидроизоляционными покрытиями. В 1958 г. английская
фирма ASA создала поточную линию для изготовления насти-
лов типа «сэндвич»; затем такие настилы стали применяться
в ряде стран, однако высокая горючесть пенополистирола, ис-
пользуемого для их теплоизоляции, вынудила заменять его не-
много более дорогим пенополиуретаном (пенополистирол стоит
21 долл/м3, а пенополиуретан — 30 долл/м3).
Стремление снизить стоимость пенополиуретановой тепло-
изоляции привело к предложению совмещать его с легкими за-
полнителями; например, фирмы «Байер» (ФРГ) и «Дюмонт де
Бесон» (Франция) используют наполненные пенополиуретаны
(ППУ), свойства которых приведены в табл. 5.14. Весьма ин-
тересен опыт фирмы «Истмэн Кодак», которая осуществляет
набрызг пенополиуретана на кровли и стены с производитель-
ностью 1,5 м2/мин с выдержкой в течение 24 ч.
Западногерманская фирма BASF применяет для указанной
цели стиропорбетон, состоящий из 70% полистирола, 30% це-
мента и минерального наполнителя, что делает материал очень
230
огнестойким, с объемной массой 200—1000 кг/м$, пределом
прочности при сжатии 0,5—7 МПа и коэффициентом тепло-
проводности 0,08—0,2 Вт/м-°С («Bitumen, Asphalte u.s.w.»,
1974, № 2),
В Англии гидроизоляционными материалами для комплекс-
ных настилов «сэндвич» служат: хайпалон; рулонный материал
из ХСПЭ с асбестовым наполнителем — материал унируф; на-
плавляемые рулонные материалы лукобит и витэк. В ФРГ
тоже применяют такие материалы, а также штукатурные поли-
мербитумные композиции толщиной 5—8 мм (патент
№ 1509141.5, 1974 г.), во Франции — композиции из суспензии
поливинилхлорида в антраценовом масле в смеси с каменно-
угольными дегтями (патент № 1814445, 1968 г.), которые нано-
сятся в горячем состоянии при 140—170° С («Bitumen, Asphalte
u.s.w.», 1974, № 2).
В Италии комплексные панели типа «монопанель» выпуска-
ются с пенопластовым утеплителем и гидроизоляцией из на-
плавляемых материалов виапол и арвенол (см. табл. 5.9).
Комплексные кровельные панели и настилы из профилиро-
ванных стальных листов уже свыше десяти лет используются
и в СССР; например, в 1969 г. на строительстве Ладыженской
ГРЭС были применены комплексные панели размером 12ХЗХ
Х0,4 м с теплоизоляцией из пенополистирола и гидроизоляцией
из рубероида. Было изготовлено более 35 000 м2 таких плит, при-
чем их стоимость составила 29 руб/м2, трудоемкость 3,54 чел.-
ч/м2 вместо 22,8—35,7 руб/м2 и 4,77 чел.-ч/м2 для сборных же-
лезобетонных плит (экономия 18,7 и 25,8% соответственно);
при этом общая масса кровельного настила снижается до
85 кг/м2, вместо 391 кг/м2 при увеличении расхода стали всего
на 5 кг/м2 — около 8% (экспресс-информация Информэнерго—
«Стройиндустрия», № 1 и 11, 1969; № 5 и 11, 1970; «Строитель-
ство тепловых электростанций», 1969, № 1).
Значительные трудности возникли из-за горючести утепли-
теля, так как пенополистирол и пенополиуретан ППУ 308-Н по
ГОСТ 17088—71 относятся к горючим материалам. В настоя-
щее время разработан негорючий пенополиуретан ППУ 316-Н
с 6г=0,92, который по сравнению с ППУ 308-Н имеет следую-
щие свойства:
ППУ ппу
316-Н 308-Н
Плотность в сухом состоянии, кг/м8 ............ 41—45 45—50
Предел прочности, МПа:
при сжатии ................................... 0,385 0,412
» растяжении ................................ 0,538 0,456
» изгибе..................................... 0,480 0,464
» сдвиге..................................... 0,321 0,224
Модуль деформации, МПа:
при растяжении ................................ 14,9 20
» сдвиге.................................. 41,5 57,8
Коэффициент теплопроводности, Вт/м-°С .... 0,032 0,030
231
Коэффициент паропроницаемости, г/м-с-Па 1,9-10—5 1,5-10—6
Водопоглощение за 24 ч, %:
в воздухе...................................... 0,077 0,058
» воде ..................................... 0,93 0,59
» » через 40 суток ..................... 4,83 4,10
при 98% влажности через 40 суток .... 0,14 0,10
Коэффициент водоустойчивости:
в воде......................................... 0,83 0,88
во влажной атмосфере........................ 0,87 0,92
Коэффициент атмосферостойкости: 40 цХ48 ч . . 0,94 0,93
В 1976 г. на строительстве Троицкой ГРЭС была выполнена
холодная асфальтовая гидроизоляция комплексных кровельных
настилов из профильного стального листа, теплоизоляцией ко-
торых служили пенополиуретановые плиты, обернутые руберои-
дом, причем мастику БАЭМ наносили прямо на рубероид
(«Энергетическое строительство», 1979, № 1). Покрытие, к со-
жалению, не было армировано, что привело к образованию не-
скольких трещин над поперечными стыками панелей примерно
на расстоянии 12 м. Это вновь подтвердило эффективность ин-
дустриальных кровель и безрулонных кровельных покрытий из
эмульсионных мастик БАЭМ, но в то же время еще раз послу-
жило убедительным доводом необходимости армирования мас-
тичных покрытий над стыками сборных элементов и в примы-
каниях.
Эксплуатируемые крыши-террасы. Такие крыши с погребен-
ными или утепленными кровельными покрытиями все шире при-
меняются за рубежом на различных общественных зданиях, на
крышах которых размещаются кафе, рестораны, спортивные
площадки [49, 50]. Их обычно выполняют из плоских железобе-
тонных плит, покрываемых бетонной стяжкой, одновременно об-
разующей уклоны к воронкам внутренних водостоков, и по ним
укладывают гидроизоляционное покрытие, перекрываемое дре-
нажным слоем песка или гравия, а затем — бетонными плит-
ками. Такое кровельное покрытие обладает рядом преимуществ,
основные из которых заключаются в следующем:
а) покрытие защищено от ультрафиолетового солнечного
облучения, что позволяет использовать тонкие полимерные по-
лиэтиленовые и поливинилхлоридные пленки, которые на от-
крытой поверхности быстро стареют и разрушаются уже через
два-три года. Например, в Англии на эксплуатируемых крышах-
террасах применяется гидроизоляция из синтапруфа (битумно-
латексной композиции), перекрываемая слоем бетона с втоп-
ленными в него трубами отопления и чистым полом («Bouw»,
1966, № 38); она оказалась достаточно долговечной;
б) деформации в швах и примыканиях кровли уменьша-
ются: при динамических воздействиях и сейсмических импуль-
сах с частотой 1—4 Гц и амплитудой 0,6—10 мм максимальное
раскрытие швов при длине плит до 6 м может достигать 2,2 мм,
а при длине 12 м— 1,1 мм; во время зимних холодов раскрытие
232
стыков открытых плит длиной 12 м может достигать 7,5 мм
[101], а в погребенных кровельных покрытиях максимальное рас-
крытие швов 3,2 мм, что позволяет применять для них менее
трещиноустойчивые и менее морозостойкие материалы.
Крыши-террасы создают большие нагрузки на перекрытия,
что требует их усиления, но оно вполне компенсируется ис-
пользованием площади крыш, составляющих в современных го-
родах до 17% их территории. Кровельные материалы при этом
должны обладать повышенной биостойкостью, а потому их под-
вергают испытаниям. Известно, что ряд бактерий и грибков раз-
рушают битумы [68]; биостойкость последних обеспечивают ан-
тистарители (тиурам и неозон), вводимые в состав покровных
масс полимербитумных материалов — экарбита и армобитэпа,
которые одновременно являются и антисептиками. Рулонные
и мастичные покрытия из других асфальтовых и полимербитум-
ных материалов необходимо в данном случае обрабатывать ан-
тисептиками — пентахлорфенолом, кремнефтористым натрием.
Следует иметь в виду, что плесневые грибки разрушающе дей-
ствуют на поливинилхлорид, особенно пластифицированный,
разрушая его пластификатор, в результате чего уже через год
растяжимость ПВХ-пластиката снижается с 420 до 330% («Ме-
ханика полимеров», 1977, № 6).
Технико-экономические характеристики крыш-террас с по-
гребенными пленочными покрытиями были приведены в табл. 5.6
и 5.7, а их конструктивные особенности показаны на рис. 5.12
и 5.13, поэтому ограничимся лишь некоторыми наиболее инте-
ресными примерами.
Самые сложные условия эксплуатации создаются на трибу-
нах стадионов, покрытие которых одновременно служит кров-
лей подтрибунных помещений. Так, трибуны Центральной спор-
тивной арены в Лужниках были гидроизолированы асбестоце-
ментом; для изготовления листов из него на поле стадиона был
построен специальный завод, и еще не успевшие затвердеть
листы обжимались по ступеням стадиона; однако столь дорогое
мероприятие себя не оправдало — уже при приемке стадиона
было зафиксировано 367 протечек. В 1978 г. был произведен ка-
питальный ремонт трибун и нанесено, по рекомендации
НИИСПа Госстроя УССР, новое покрытие из эмульсионных
мастик.
Такое решение не случайно — еще в 1957 г., по рекоменда-
ции ВНИИГа и проекту Ленпроекта, эмульсионные мастики
хамаст были использованы для гидроизоляции трибун (см.
рис. 5.13, д) стадиона имени В. И. Ленина в Ленинграде; она
работает вполне удовлетворительно уже свыше 20 лет. В этом
покрытии возникли протечки над швами между сборными же-
лезобетонными элементами, в примыканиях к парапетам и лест-
ницам [56], где конструкция уплотнений из плоских стальных
листов и рулонного гидроизола оказалась неудачной, что
233
потребовало в 1968 г. ремонта этих мест; в мастичном же по-
крытии никаких повреждений не было. На основании данного
опыта были устроены гидроизоляционные покрытия, с использо-
ванием эмульсионных мастик хамаст и БАЭМ, на стадионах
в Петрозаводске, Волгограде, Тбилиси, Челябинске и других го-
родах.
Эмульсионные мастики послужили также для устройства по-
гребенных кровельных покрытий на ряде уникальных памятни-
ков архитектуры в Ленинграде. Так, на Зотовом бастионе Пет-
ропавловской крепости глиняная гидроизоляция, армированная
берестой, разрушилась, что привело к затоплению расположен-
ных в стенах казематов и образованию высолов на кирпичных
стенах. В 1969 г. старое покрытие было удалено, стены по-
крыты бетонной подготовкой толщиной 20 см, затем гидроизо-
ляцией из хамаста БНСХА (17—20 мм) и сверху присыпаны
слоем песка и дерна (20—40 см). Вот уже свыше десяти лет
это покрытие работает безупречно, причем дождевые воды от-
водятся из песчаного слоя в дренажную систему и далее в Неву.
Аналогично выполнена гидроизоляция стилобата здания Во-
енно-морского музея (б. Фондовой биржи), а в 1977 г. и уни-
кального Музейного зала Монумента героическим защитникам
Ленинграда; после рассмотрения нескольких вариантов Лен-
ЗНИИЭП остановился на погребенном покрытии из эмульси-
онных мастик БНСХА как наиболее надежном.
ГЛАВА ШЕСТАЯ
КОНСТРУКЦИИ ГИДРОИЗОЛЯЦИИ
ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИИ
$ 6.1. Гидроизоляция железобетонных сооружений
Гидротехнические сооружения крупных гидроузлов уни-
кальны как по размерам, так и по ответственности их назна-
чения и расчетной долговечности {13, 14]. Поэтому самые круп-
ные из них возводятся из железобетона, дополняемого раз-
личными гидроизоляционными мерами для повышения их
надежности и срока службы, особенно в районах с суровым
климатом.
Интенсивное гидротехническое строительство в Сибири и на
Дальнем Востоке, в высокогорных районах Средней Азии и Кав-
каза с гидроузлами на напоры 200—300 м в очень суровых
естественно-климатических и опасных сейсмических условиях
потребовало принципиально новых, конструктивных решений
гидроизоляции этих уникальных сооружений, новых материа-
лов и технологических приемов, более глубокого теоретического
обоснования инженерного расчета гидроизоляции и ее долго-
вечности в особенно сложных эксплуатационных условиях
(«Энергетическое строительство», 1978, № 2; 1979, № 1).
В четвертой и пятой главах были рассмотрены способы гид-
роизоляции различных гидросооружений, поэтому- ниже будут
затронуты только вопросы противофильтрационной защиты наи-
более крупных плотин и водохранилищ, гидроизоляции самых
ответственных их элементов, а также приведены примеры прог-
рессивных конструктивных и технологических решений в этой
области [34, 40, 54, 62, 73].
Железобетонные гидросооружения нуждаются в гидроизоля-
ционной защите прежде всего для обеспечения их водонепро-
ницаемости, так как даже при высокопрочных бетонах
с расходом цемента до 400 кг/м3 и особо плотном их составе
с четырьмя-пятью фракциями заполнителей с точки зрения
фильтрационной надежности нельзя допускать в сооружениях
градиентов напора более 12, а внутри служебных помещений —
даже 5, что в высоконапорных гидроузлах ведет к значитель-
ному перерасходу бетона и цемента, вынуждает отдавать пред-
235
поЧтёнйе Гравитационным плотинам перед арочными и контр-
форсными.
Опыт применения асфальтовой штукатурной и эпоксидной
окрасочной гидроизоляции на плотинах Павловской, Плявинь-
ской, Чиркейской, Ингурской и Саяно-Шушенской ГЭС пока-
зывает, что при водонепроницаемом противофильтрационном
экране представляется возможным сооружать плотины из мало-
цементного бетона с расходом цемента 100—200 кг/м3, т. е. со-
кращать его расход вдвое, значительно снижая трудозатраты
на приготовление и укладку бетонной смеси — примерно тоже
вдвое.
В районах с суровым климатом теплогидроизоляция
напорных граней плотин защищает бетон от размораживания
и избыточных температурных напряжений (рис. 6.1), причем та-
кая защита требуется не только на плотине со стороны верхнего
бьефа, но и для всех направляющих и подпорных стенок со
стороны нижнего бьефа, где при работе станции в режиме су-
точного регулирования в бетоне возникают три-четыре цикла
замораживания и оттаивания в сутки, т. е. свыше 300 циклов
в год, что приводит к его разрушению. В табл. 6.1 представ-
лены примеры разрушения бетона на некоторых сооружениях
[62, 84, 108].
Опыт строительства и эксплуатации бетонных гидросоору-
жений весьма обширен и может стать темой особой моногра-
фии, но следует все же остановиться на некоторых ошибках
проектирования гидроизоляции, представляющих интерес
и в наши дни. Рассмотрим несколько примеров.
Общеизвестны аварии на плотинах Аустин и Сен-Фреисис
(США), которые разрушились из-за отсутствия деформацион-
ных швов, что привело к образованию трещин в плотинах, под-
мыву оснований, разрыву и обрушению частей тела плотин
и прорыву водохранилищ в нижний бьеф, в результате чего
была затоплена обширная территория и погибло свыше 500 че-
ловек. Эти «классические» примеры должны послужить суровым
уроком тем инженерам, которые и по сей день предлагают от-
казаться от швов или их надежного уплотнения. В некоторых
плотинах швы не были доведены до подошвы, что вызвало воз-
никновение трещин (как продолжение швов) и потребовало
трудоемких цементационных работ:
а) первая Асуанская плотина (Египет, 1903 г.) длиной
2120 м была построена без швов, вследствие чего в русловой ее
части на длине 900 м образовалось свыше 200 крупных трещин,
из них 36 сквозных, что потребовало переделки плотины
дважды —в 1912 и 1938 гг., с увеличением ее высоты до 53,2 м
и устройством деформационных швов при надстройке;
б) на итальянских плотинах Карданелло (высота 76 м),
Кампличчиоли (73 м) и др., построенных в 1928—1931 гг., тем-
пературные швы были выполнены через 43—53 м и не доведены
236
Рис. 6.1. Теплогидроизоляция напорных граней бетонных сооружений
а — схема разрушения бетона в зоне переменных горизонтов воды; б — теплогидроизоляция подпорной стенки отводящего
канала ВнлюйскоЙ ГЭС-1 (1968 г.); © — теплогидроизоляция плотины Токтогульской ГЭС (1975 г.); г — теплогидроизоляция
Кислогубской приливной электростанции — ПЭС (1966 г.)
/ — наружная зона переменных температур — до 20 см; 2 — внутренняя зона переменных температур— до 30 см; 5 —зона ко-
лебаний температуры во время морозов —до 50 см; 4 — зона замораживания бетона до 150 см; 5 —зона талого бетона; ff —
асфальтокерамзнтобетон — 20 см; 7 — стальной лист; 8 — пеноэпоксндное покрытие —7 см; железобетонные плнты—10 см;
10 — эпоксидное армированное покрытие—0,2 см; 11 — пеиоэпоксидная клебемасса; 12 — пеноэпоксидиые плиты — 5 см
238
Таблица 6.1
Примеры повреждения бетона в гидросооружениях
Сооружение Страна Год строи- тельства Высота, и Период на- блюдений, годы Глубина раз- рушения, м Вид разрушения
Плотина Аггер Германия 1929 46 1929—1958 0,3—0,5 Трещины, фильтрация 3 л/с
» Майнтрог Англия 1927 27 1927—1944 0,15 Трещины, фильтрация
Плотины Арно и Саларно . . . Италия 1917; 1928 41 1928—1956 0,2-0,3 Трещины и течи
Плотина Номенланд Норвегия 1923 28 1923—1960 0,1-0,2 Много трещин
Экран плотины Энел-1 Италия 1940 41 1940—1970 0,3—0,35 » »
» » Маринума . . . Япония 1930 30 1930-1950 0,2—0,25 Разрушение бетона при Ц = 250 кг/мэ
Плотина Флоу рейс Лейк .... Шлюзы № 1 и 2 канала имени США 1926 26 1926-1941 0,1-0,25 Много трещин
Москвы СССР 1937 6—11 1937-1966 0,5—0,1 (стенки) 0,2—0,6 (причалы) 1 Бетон марки 150—200; 1 разрушение бетона
Крепление откосов Княжегубской ГЭС » 1955 38 1955—1967 0,25—0,3 Поверхностное
Плотина Хеид Мур Англия 1927 18 1927-1944 0,05-0,1 15 трещин и разрушений бе- тона
Плотины Кар сер и Мораско . . Италия 1940 59 и 66 1940—1965 0,5-0,6 Трещины и течи
Плотина Баркер США 1910 36 1910-1945 0,15—1,0 Сильное разрушение
в Бонни Фолз > 1920 30 1920—1960 0,75 » »
Шлюз канала в Нью-Йорке . . » 1920 15 1920-1956 0,30 » >•
Рыбинский шлюз СССР 1939 18 1941—1949 0,30 Разрушение поверхности под плитами
Экран плотины Туломской ГЭС » 1937 20 1937—1967 0,30 Трещины и течи
Здание Широковской ГЭС . . . в 1943 34 1947—1954 0,30 Бетон марки 200
Плотина Мамаканской ГЭС . . » 1956 47 1963—1968 0,05-0,1 > » 200
» Саратовской ГЭС . . . в 1968 22 1968—1973 0,1—0,15 Бетон марок 250—300
Арочная плотина Люмией . . . Италия 1947 136 1947—1957 0,20 Течь 3 л/с; ремонт: торкрет + цементация
» » Мареж .... Франция 1935 90 1935-1955 0,20 Течь 3 л/с; ремонт: цемента- ция швов н трещин
до основания, что привело к образованию трещин через 8—10 м
и в продолжении несквозных швов, а также к массовым про-
течкам (на плотине Кампличчиоли — суммарный расход до
110 л/с) и потребовало большого ремонта с цементацией тре-
щин;
в) на французской плотине Сен-Марк (1930 г., высота 46 м),
плотине Норрис в США (1936 г., 81 м) и ряде других швы были
устроены через 20—30 м и не всегда доводились до основания,
что привело к возникновению трещин через 6—10 м и потребо-
вало их неоднократного ремонта путем цементации.
Следует подчеркнуть эти, ставшие уже историческими,
факты, чтобы напомнить о необходимости тщательного устрой-
ства деформационных швов, особенно в малоармированных гра-
витационных плотинах, поскольку в последние годы распро-
страняется тенденция возведения таких плотин «токтогульским
методом», но при небрежном отношении к деформационным
швамц
Деформационные швы гидросооружений нуждаются в тща-
тельном уплотнении, конструкция которого должна соответство-
вать температурно-деформационным условиям его работы. Дан-
ный вопрос достаточно подробно рассмотрен Н. Ф. Щавелевым
[73, 115] и кратко освещен нами в § 3.1, но мы все же снова
остановимся на основных выводах из этих работ, иллюстрируя
их примерами из практики. •
1. В гравитационных бетонных плотинах, прямолинейных
в плане, надо учитывать значительное расхождение деформа-
ционных швов, особенно в районах с суровым климатом
(табл. 6.2); поэтому уплотнения швов в каждом конкретном
случае необходимо проектировать индивидуально и обосновы-
вать особым инженерным расчетом, а гидроизоляцию напорной
грани над швами следует прерывать, дополняя ее специальным
уплотнением, способным воспринимать такие деформации.
Например, на плотине Саяно-Шушенской ГЭС окрасочная
эпоксидная гидроизоляция была рассчитана на раскрытие слу-
чайных трещин до 2 мм и армирована двумя слоями стекло-
ткани АСТТ-6. Таким же способом были перекрыты выходы де-
формационных швов на напорную грань плотины, причем осо-
бые уплотнения не были выполнены, что привело к разрывам
покрытия над швами, раскрытие которых достигало 7 мм уже
в первый год эксплуатации.
2. Деформационные швы гравитационных плотин не следует
уплотнять жесткими уплотнениями, неспособными к восприя-
тию значительных деформаций. Это стало очевидным уже на
первых бетонных плотинах, где были предприняты попытки уп-
лотнить швы колодцами с последующим заполнением их бето-
ном: Эрраурок (США, 1916 г., высота 106 м), Аггер (Германия,
1929 г., 46 м), Шварцах (Германия, 1931 г., 43 м) и Барбелино
(Италия, 1931 г., 73 м); здесь швы были уплотнены колодцами
239
Таблица 6.2
Характеристики деформаций в швах некоторых гравитационных
плотин
Плотина Страна Год строи* тельства Высота, м Расстояние между шва- ми, м Среднегодо- вая темпера- тура, °C Наибольшие деформации
вели- чина, мм скорость, см/с
Шварценбах . . . . Германия 1925 67 36 +8,3 8,3 3,2-10-7
Чиньяно Италия 1928 58 30 +3,2 4,7 4,6-10-8
Сарран Франция 1936 114,5 26,5 +8,0 5,2 7,8- 10-е
Шпиталлам . . . . Швейцария 1948 114 15 +2,2 1,5 4,6-10—7
Норрис США 1936 80,7 17 +6,0 40,0 5,1.10-’
У сть- Каменогорской ГЭС СССР 1956 66,0 22 +2,1 1,26 5,2-10-8
Братской ГЭС . . . » 1955 126 32 —2,3 12,6 6,4-10—7
То же, на глубине 3 м Бухтарминской ГЭС — —. 126 32 —2,3 8,0 2,5-10—7
СССР 1956 91 26 +2,3 7,4 2,7-10—в
Мамаканской ГЭС . Саяно-Шушенской 1959 56 22 —8,2 7,3 4,2-10-8
ГЭС » 1978 220 15 —3,4 6,8 3,8-10-1
размером от 1X1 до 3X3 м, иногда по три в ряд, что во всех
случаях привело к протечкам от 1 до 5 л/с и потребовало ре-
монта. Несмотря на эти общеизвестные факты, на плотине Лох-
Слой в Англии в 1952 г. снова была предпринята негодная по-
пытка уплотнить швы колодцами сечением 3X1,2 м, заполняе-
мыми бетоном, что опять-таки привело к протечкам.
Точно так же недостаточно надежна в прямолинейных пло-
тинах цементация швов, уплотнение металлическими листами-
компенсаторами и асфальтовыми шпонками небольшого попе-
речного сечения. Например, на французской плотине Мареж
была установлена особая система цементационных труб и кла-
панов, рассчитанная на многократную цементацию швов.
С 1935 г. пришлось уже трижды цементировать швы, так как
в них периодически возникали протечки до 3 л/с.
На другой французской плотине Сарран высотой 114,5 м
швы были уплотнены небольшой асфальтовой шпонкой сече-
нием 7X10 см, но оборудованной электрообогревом. Каждый
год в швах возникают протечки до 0,6 л/с, в связи с чем прихо-
дится их прогревать, периодически включая электрообогрев,
и кольматировать шпонки посредством засыпки золы ТЭС
в верхний бьеф около шва.
Серьезные трудности, вызванные фильтрацией через швы
из-за небольшого сечения асфальтовых шпонок, возникли на
плотинах Усть-Каменогорской и Бухтарминской ГЭС, а из-за
ненадежной работы листов-компенсаторов и невозможности пов-
торной цементации швов — на плотинах Усть-Илимской и Крас-
ноярской ГЭС.
240
Рис. 6.2. Схемы гидроизоляции зданий гидроэлектростанций
а —Каховская ГЭС (1958 г.); б —ГЭС Бхакра Нангал в Индии (1965 г.)
/ — профильная резиновая лента шириной 25 см; 2 —наружная цементная пробка; 3 —заполнение шва пергамином на би-
туме; 4 — смотровая потерна; 5 — дрена диаметром 15 см; 6 — сопряжение армоэластиком; 7 — контурное резиновое уплотне-
ние; 8— перекрытие стальным листом; 5 — полый шов; 10 — контур отсасывающей трубы; 11 — торкрет-штука турка;
/2—медный лист толщиной 1,5 мм, шириной 56 см; /3 —дрена (20X20 см); 14 — асфальтовая шпонка с электрообогре-
вом (20X20 см); 15 — армированное эпоксидное покрытие трансформаторной площадки
Исследования ВНИИГа достаточно убедительно доказывают,
что в плотинах на сжимаемых основаниях и высоких плотинах
на скальных основаниях деформационные швы нужно уплотнять
системой асфальтовых шпонок в сочетании с контурными рези-
новыми лентами [72, 114]. Примеры рекомендуемых уплотнений
были приведены иа рис. 3.3, 3.4 и 3.5, а на рис. 6.2 в качестве
иллюстрации представлены схемы гидроизоляции зданий гид-
роэлектростанций. Такие же уплотнения можно применять
и в суровых климатических условиях при заполнении полостей
шпонок полимербитумными мастиками [65].
3. Гидроизоляция напорных граней крупных бетонных пло-
тин, как правило, не устраивается из-за отсутствия простых
и надежных гидроизоляционных покрытий. Это вызвано прежде
всего весьма тяжелыми условиями эксплуатации такой гидро-
изоляции — она подвергается интенсивному воздействию волно-
вых и ледовых нагрузок, судов и плавающих тел, резкоперемен-
ным температурным перепадам, а также действию напора воды
и выщелачивающей агрессии мягкой воды водохранилища. Все
это определяет очень жесткие требования, которым не удовлет-
воряет большинство гидроизоляционных покрытий.
Уже при строительстве первых бетонных плотин для повы-
шения их водонепроницаемости стали применять цементную тор-
крет-штукатурку, которая, однако, из-за низкой трещиноустой-
чивости оказалась недолговечной. Поскольку даже в настоящее
время гидросооружения предлагается защищать различными
цементными покрытиями, приведем примеры плотин с тор-
кретной гидроизоляцией (табл. 6.3). Перечень неудачных реше-
ний, приведенных в табл. 6.3, можно продолжить, однако после
1939 г. цементный торкрет перестали применять — было установ-
лено, что его можно использовать лишь на сильно армирован-
ных сооружениях с расчетным раскрытием трещин менее 0,1 мм.
Ремонт многих бетонных плотин стал крайне необходимым:
достаточно отметить, что водохранилища плотин Арно и Са-
ларно в Италии пришлось спустить, удалить 2500—4000 м3 раз-
рушенного бетона и уложить новый бетонный слой толщиной
1,5—3 м, общим объемом 14 000—15 000 м3, а на многоарочной
плотине Гем Лейк в США — арки заполнить бетоном, превра-
тив ее таким образом в гравитационную. На гравитационной
плотине Баркер (США) через 30 лет эксплуатации бетон раз-
рушился на глубину до 1 м, вследствие чего в 1946—1947 гг. был
проведен дорогостоящий ремонт: после удаления разрушенного
бетона были установлены железобетонные плиты на анкерах,
и в зазор за них сначала был засыпан щебень, а затем нагне-
тали цементный раствор (способ «препакт-бетона»). Таким об-
разом была устроена новая облицовка толщиной 0,9—2,7 м,
с общим объемом бетона свыше 13 000 м3. Аналогичным спо-
собом был отремонтирован в 1949 г. шлюз на р. Мононгахилла
(США), а в 1950 г. — Нью-Йоркский шлюз, но здесь препакт-
242
Т а б л и ц а 6.3
Примеры бетонных плотин с гидроизоляцией
из торкрет-штукатурки
Плотина Страна* Год строи- тельства Высота, м Данные об эксплуатации
Шварценбах .... Германия 1925 67 Течь 1,4 л/с; ремонт — три слоя матов с защитой бетонной об- лицовкой
Трепидо Италия 1927 30 Течь 16 л/с; ремонт цементацией
Аттер Германия 1929 46 Течь 3 л/с; в 1952 г. новый эк- ран — асфальтобетон 4* 4- железобетонная плита
Збзе » 1931 57 Течь 40 л/с; ремонт торкретом
Ленмюле » 1931 50 Течь 4,7 л/с; новый бетонный слой
Одер 1933 62 Течь 15 л/с; ремонт торкретом
Барбелино .... Италия 1931 73 Течь 5 л/с; ремонт торкретом по металлической сетке
Лагган Англия 1934 57 Течи и трещины через 4,5 м; ре- монт торкретом, затем 4-20 лет
Сорпе Германия 1935 69 Течь 5 л/с; ремонт торкретом и окраска инертолем (2 мм)
Шваменауэль . . . » 1938 58 Течь 13 л/с; ремонт цементацией
бетон выполнялся за деревянной опалубкой и металлической
обшивкой.
В Англии подобные разрушения бетона и торкрета произо-
шли на плотинах Майнтрог, Хенд Мур, Тросфайнис и Чайфай-
нис, в связи с чем в 1944 г. они были отремонтированы торкрет-
бетоном по заанкеренной металлической сетке из катанки диа-
метром 4,2 мм, с разделкой трещин асфальтовой мастикой при
общей толщине торкрет-бетонной облицовки 0,8—4,2 м. Через
14 лет облицовка растрескалась, и в 1958 г. был вторично про-
изведен ремонт: на напорной грани была устроена оклеечная
гидроизоляция из материала типа стеклорубероида с защитой
железобетонными плитами толщиной 12 см [62, 108].
Актуальным стал вопрос об использовании противофильтра-
ционных экранов из асфальтовых материалов с защитой желе-
зобетонными плитами. Один из первых таких экранов был со-
оружен на плотине Флоуренс Лейк (США). На ней за 15 лет
эксплуатации появились протечки и трещины, и она была отре-
монтирована торкретным покрытием толщиной 5—7 см, но уже
через два года оно разрушилось, и тогда в 1947 г. на плотине
был устроен противофильтрационный экран из рулонного ма-
териала типа гидроизол (гидромат), защищенный железобе-
тонными плитами из особо плотного гидротехнического бетона
толщиной 10 см. Такая гидроизоляция прослужила без какого-
243
244
Конструкции противофильтрационных экранов из асфальтовых материалов
Таблица 6.4
Плотина Страна Год строи- тельства Высота, м Гидроизоляция Защитное покрытие Данные об эксплуата- ции
Дига-ди-Кадилаго (клад- ка насухо) Италия 1893 20 Литой асфальт (5 см) Каменная кладка (40 см) + 65 лет без ремонта
Деверо (кладка насухо) » 1921 23 То же То же +37 лет без ремонта
Артуа (кладка насухо) Франция 1929 15 Жесткий асфальт (5 см) по бетону » Есть трещины и про- течки
Урфт (бетонная) . . . Германия 1934 53 Три слоя матов «к альт-эластик» Железобетонные плиты (12 см) +30 лет без ремонта
Лимигезе (бетонная) . . » 1935 25 То же То же То же
Каритайа (кладка насу- хо) Чили 1935 38 Литой асфальт по бетону Железобетонные плиты (15 см) +23 года без ремонта
Боу-Ханифия (кладка насухо) Алжир 1930—1936 56 Асфальтобетон (12 см) по бетону То же + 16 лет; осадка 40 см
Эль-Гриб (кладка насу- хо) » 1933—1936 72 То же » +40 лет; ремонт (1958 г.) плит
Бели-Искер (кладка на- сухо) Болгария 1936
Тепукстепек (кладка на- сухо) Мексика 1936
Дига-ди-Гела (бетонная) Италия 1948
Ирил-Эмда (набросная) Алжир 1954
Врла-П (кладка насухо, наброска) Югославия 1955
Радойна (каменнонаброс- ная) 1959
Карагандинская (на- бросная) СССР 1958
Медные листы
(0,8 мм)
Кладка на цемент-
ном растворе
+40 лет без течи
Асфальтовые маты
на джуте по бе-
тону
Железобетонные
плиты (25 см)
+32 года без течи
Асфальтовые маты
(10 мм) по бетону
Асфальтобетон
(12 см) по бетону
Железобетонный
экран (20 см)
Железобетонные
плиты (15 см)
Течи нет
+20 лет без течи
Асфальтобетон
(10 см) по бетону
Железобетонный
экран (15 см)
+20 лег без течи и
трещин
То же
То же
+17 лет без ремонта-
Железобетонный экран из двух слоев же-
лезобетонных плит с асфальтом (40 мм)
и уплотнением швов резиной
+20 лет без ремонта
либо ремонта в течение 20 лет. На плотинах Аггер в ФРГ, Хор-
шпрангет в Швеции, Маринума в Японии и на ряде других были
выполнены экраны из асфальтобетона толщиной 10—12 см с за-
щитой железобетонными плитами или железобетонной моно-
литной стенкой толщиной до 28 см. Все эти экраны удов-
летворительно работают 20—30 лет («Wasserwirtschaft»,
1968, № 7).
Подобные технические решения опираются на положитель-
ный опыт эксплуатации асфальтовых экранов ряда плотин из
каменной кладки и каменной наброски, где они сочетались с же-
лезобетонной защитой (табл. 6.4). Этот опыт убедительно под-
тверждает надежность и долговечность асфальтовых экранов -
как из асфальтобетона, так и из рулонных материалов. Напри-
мер, на плотине Эль-Гриб (Алжир) через 20 лет в покровных
железобетонных плитах проржавели арматурные соединения,
что привело к срыву нескольких плит волнами водохранилища.
Во время их ремонта был обследован асфальтобетон экрана, ко-
торый находился в хорошем состоянии, но все же его испытали
ультразвуковым дефектоскопом. Испытание показало, что
только в надводной зоне отмечается некоторое старение ас-
фальтобетона с уменьшением динамического модуля упругости
примерно на 10%, а внизу он, наоборот, возрос.также примерно
на 10% (колебания модуля от 8500 до 10 300 МПа), что свиде-
тельствует о высокой его долговечности и надежности («Тга-
vaux», 1958, № 286).
Таким образом, для противофильтрационных экранов бетон-
ных плотин можно рекомендовать оклеечную гидроизоляцию
с защитой бетонными плитами или деревянной опалубкой в под-
водной зоне (рис. 6.3, в), а в надводной — теплогидроизоляцию
из асфальтокерамзитобетона, защищенную железобетонными
плитами из специального бетона высокой морозостойкости или
плитами, пропитанными петролатумом либо битумом (рис. 6.3,
а и б). Данная рекомендация основывается на описанных выше
испытаниях теплогидроизоляции (см. § 2.1) на плотинах Ви-
люйской и Андижанской ГЭС (Изв. ВНИИГ, т. 128, 1979 г.),
ряда морских гидротехнических сооружений на побережье Ба-
ренцева и Охотского морей [64].
Противофильтрационные экраны из асфальтовых армирован-
ных матов с защитой деревянной опалубкой из досок и прижим-
ных брусьев успешно эксплуатируются уже свыше 25 лет на
плотинах Маткожненской, Широковской и Ульбинской ГЭС,
где они были осуществлены по предложению П. Д. Глебова
[39]. В подводной зоне никаких повреждений экранов не наблю-
далось, а в зоне, переменных горизонтов, несмотря на ежегод-
ную их окраску горячим битумом, древесина все же была по-
вреждена в результате гниения, а потому в этой зоне защиту
гидроизоляции рекомендуется выполнять из морозостойкого
железобетона.
246
Состав и свойства асфальтокерамзитобетона приведены
в табл. 2.6 и 2.9, а технико-экономические характеристики эк-
ранов — в табл. 6.5. Пример расположения противофильтра-
Рис. 6.3. Асфальтовая теплогидроизоляция гидросооружений
а — сборные теплогидроизоляциоиные плиты на опытном экране плотины
Андижанской ГЭС (1977 г.); б —сборные комплексные плиты (1968 г.);
в — деревобитумиый экран доков в Мурманске (1934 г.)
/ — железобетонная плита; 2—стальная арматура; 3 — асфальтовая тепло-
гидроизоляция; 4—прижимные брусья (200X200 мм); 5—анкерные бол-
ты; 6 — опалубка из досок толщиной 50 мм
ционного экрана в плотине применительно к суровым климати-
ческим условиям дан на рис. 6.4, а.
Экономическая эффективность противофильтрационных эк-
ранов весьма высока; так, при сокращении расхода цемента
247
всего на 100 кг/м3 сокращение его стоимости только в верховой
части тела плотины глубиной 3 м превысит 60 руб/м2. Следует
подчеркнуть, что столь значительное сокращение стоимости до-
стигается также благодаря поточной технологии бетонных ра-
бот и использованию экрана в качестве опалубки боков бетони-
рования. В экономических расчетах выполнение асфальтовых
работ предполагалось в основном вручную, а при их индустриа-
лизации на Андижангидрострое экран из сборных железобетон-
ных плит толщиной 10 см со слоем асфальтокерамзитобетона
той же толщины стоил 26—20 руб/м2 (Изв. ВНИИГ, т. 128,
1979 г.).
Большим достоинством предлагаемых конструкций противо-
фильтрационных экранов является их высокая трещиноустойчи-
вость— трещины в основном бетоне до 5 мм не нарушают их
водонепроницаемость, а литой асфальтокерамзитобетон обла-
дает еще и способностью самозалечивания трещин, что под-
тверждается натурными наблюдениями на плотине Анди-
жанской ГЭС и плотине Эль-Гриб в Алжире [55].
248
Рис. 6.4. Конструкция противофильтрациоиного экрана гравита-
ционной плотины из малоцементного бетона для района с су-
ровым климатом
а —разрез плотины по деформационному шву; б —экран с трехслойной ок-
леенной гидроизоляцией; в — то же, с литой гидроизоляцией из асфальто-
керамзитобетона; г — то же, с защитой железобетонными плитами; д —
теплогидроизоляция из пеноэпокснда
I — теплогидроизоляция; 2 — асфальтовая шпонка; 3 — смотровой колодец;
4 — протнвофильтрацнонный экран; 5 — смотровая галерея; 6 — штукатур-
ное заполнение шва (1—7 мм); 7 —оклеечная гидроизоляция нз армоби-
тэпа или гндростеклонзола; Ъ — теплогндронзоляционный слой асфальто-
керамзнтобетона; 9 — деревянная обшивка нз антисептированных досок;
10 — прнжнмные брусья; //—стальные анкеры; /2 — железобетонная
плита; 13 — пеноэпоксидная теплогидроизоляция; 14 — эпоксидный стекло-
пластик
Т а б л и ц а 6.5
Технико-экономические характеристики противофильтрационных
экранов
Характеристики Оклеечное по- крытие 4- дере- вянная обшивка (10 см) (рис. 6.4, б) Асфальтокерам- знтобетои (12 см) 4-обшив- ка (5 см) (рис. 6.4, в) Асфальтокерам- зитобетон (12 см)4- железо- бетонные плиты (7 см) (рис. 6,4, г) Пеноэпокснд (5 см) 4- стекло- пластик— 3 слоя (5 мм) (рис. 6,4, д)
Общий расход лов, кг/м2 . . материа- 145 155 205 12
Стоимость покрыт ия, руб/м2 27—70 29—50 30—70 47—60
В том числе: материалы 19—50 14—40 16—50 46—40
машины и энергия электро- 2—44 4—60 5—20 0—14
заработная рабочих плата 6—75 10—50 9—00 1—03
Общая стоимость леииями . . с начис- 35—30 37—40 39—10 60—30
Трудозатраты, чсл.-ч/м2 6,0 11,0 9,6 3,1
249
Применение полимерных материалов для про-
тивофильтрационного экранирования бетонных плотин весьма
перспективно.
На крупных гидротехнических сооружениях полимерные ок-
раски впервые были осуществлены в 1961 г. на бетонной пло-
тине д’Эш-Сюр-Сюр в Люксембурге. Эта гравитационная пло-
тина (высотой 50 м и длиной 180 м) из гидротехнического
бетона нуждалась в гидроизоляционной защите из-за выщела-
чивающей агрессивности мягкой воды горного водохранилища
и относительно сурового климата. Вся напорная грань плотины
на площади свыше 10 000 м2 была покрыта наиритным (хлоро-
преновым) каучуком толщиной 1—1,2 мм. Такие покрытия
к тому времени уже достаточно широко использовались для за-
щиты резервуаров в США, где фирма «Дюпон» изготавли-
вает такой каучук с 1941 г. под названием «неопрен KNP».
В частности, на р. Лос-Анджелес была построена надувная
плотина длиной 46 м и высотой 1,75 м в виде шланга из нейло-
новой ткани с неопреновым покрытием со стенкой толщиной
3,2 мм и диаметром 2,8 м, который был закреплен иа бетонном
флютбете анкерными болтами.
В ФРГ наирит выпускается (фирмой «Байер») под назва-
нием «байпрен», во Франции — «бутиклор», в Японии — «денка-
неопрен». Неопреновые покрытия водо- и атмосфероустойчивы,
длительно сохраняют эластичность; однако в надводной зоне
плотины д’Эш-Сюр-Сюр для повышения их атмосфероустойчи-
вости они сверху были еще перекрыты краской на основе хлор-
сульфированного полиэтилена (ХПСЭ) под фирменным назва-
нием «хайпалон».
Неопрен весьма экономичен; в США он стоит около 1 долл/кг,
в ФРГ 4 — 5 марок/кг. В СССР он выпускается под названием
«наирит» по ТУ МХП 1562—54 по цене 83,2 коп/кг, применяется
для гуммировочных составов и в качестве основного компонента
битумно-наиритных мастик БНК (см. § 1.1).
Следует отметить, что неопрен используется в гидротехнике
и как антикоррозионный материал: например, в ФРГ с его по-
мощью защищен резервуар для воды емкостью 7000 м3, а в Ав-
стрии — металлоконструкции Дунайской ГЭС, в Италии — тон-
костенный акведук ГЭС Мольвино.
Однако наиболее распространены для защиты крупных гид-
ротехнических сооружений эмали и мастики на основе эпок-
си ды х смол. Эпоксидные покрытия отличаются повышенной
прочностью и долговечностью, что было установлено уже при
первом опыте их применения.
На многоарочной плотине Суорва (Швеция), расположенной
на р. Луле-Эльв за Полярным кругом и построенной в 1920 г.,
был значительно поврежден бетон, однако произведенный
в 1940 г. ремонт путем цементации трещин успеха не принес,
в связи с чем в 1962 г. был предпринят капитальный ремонт,
250
Таблица 6.6
Опыт применения эпоксидной гидроизоляции на крупных гидротехнических сооружениях
Объект Страна Год строи- тельства Состав покрытия Конструкция покрытия Данные об эксплуатации
Плотина Суорва . . Плотина Номенланд Швеция 1920 Эпоксидный полимер - раствор Армировано 3 слоями стеклоткани (3—4 мм) + 15 лет; ремонт в 1962 и 1966 гг.: сначала на двух арках, потом — еще на двух
(28 м) Лотки Братского Норвегия — Полиэфирный лак + эпоксиды в трещинах Армировано 3 слоями сетки (2200 м2) + 15лет; ремонте 1963 г.
ЛПК (8 км) ... Здание Кислогуб- СССР 1965 Смола ЭД-6 + дибутил- фталат (1 :0,2) Покрытие (0,5 мм) на стенах (30 000 м2) + 14 лет, разрушение на открытых лотках; окраска изнутри
ской ПЭС .... Насосные Каршнн- » 1968 Пеноэпоксиды и эпок- сидно-каменноуголь- ная окраска (1 : 2) Частично армировано тканью (2000 м2) + 10 лет без поврежде- ний; 300 циклов в год
ской системы . . Плотина Энел (отм. » 1968-1971 Эпоксидно-каменно- угольная окраска (1:2) Армировано стекло- тканью (39 500 м2) + 7 лет без ремонта
3000 м) ..... Многоарочная пло- Италия 1962 Эпоксидная окраска Армировано стекло- тканью +8 лет без ремонта; ре- монт в 1970 г.
тина Виктория . . США 1963 То же То же + 8 лет без ремонта; ре- монт в 1971 г.
252
Объект Страна Год строи- тельства Состав покрытия
Потерны плотины Нурекской ГЭС СССР 1972 Эпоксидио-камен но- угольная окраска (1:2)
Плотина Джердап (водосброс) . . . Югославия 1970 Эпоксидный раствор и мастика (1 : 4,5)
Плотина Чиркейской ГЭС (210 м) . . . СССР 1973-1975 Эпокси дно-кау чу ковый лак ЭКЛ-25
Плотина Ингурской ГЭС (315 м) . . . » 1975-1977 Эпоксидно-каучуковая эмаль ЭКК-100
Плотина Саяно-Шу- шенской ГЭС . . 1978 Эпоксидно-каменно- угольная окраска (1:2)
Плотина Костешты- Стынка (водоводы) Румыния 1976 Эпоксидно-каменно- угольная окраска (1 :2)
Плотина ДнепроГЭС имени В. И. Ленина (водоводы) . . . СССР 1974-1976 То же
Продолжение табл. 6.6
Конструкция покрытия Данные об_эксплуатации
Армировано стекло- сеткой (26 500 м2) +7 лет при напоре до 200 м и 6 МПа
Местами армировано (2200 м2) +8 лет; для защиты от кавитации н износа
Толщина 0,5 мм (42 000 м2) +4 года; течи нет при напоре до 180 м
Частично армировано (1 мм, 26 000 м2) +2 года; напор до 140 м
Армировано 2 слоями стеклоткани (6000 м2) Есть разрывы над швами; напор 60 м
Армировано стекло- тканью (8500 м2) + 2 года; течи и трещин нет
Частично армировано тканью (48 500 м2) То же
при котором на одной из арок был устроен асфальтированный
экран, защищенный мощной железобетонной облицовкой, что
оказалось многодельным и дорогим. Поэтому две арки были ок-
рашены неопреном в три слоя, что было втрое дешевле асфаль-
тового экрана, а на двух других арках было выполнено покрытие
Рис. 6.5. Эпоксидная окрасочная гидроизоляция водоводов
гидроэлектростанций
а —здание Кислогубской ПЭС (1966 г); б —здание ДнепроГЭС-П
(1976 г.)
/-эпоксидно-каменноугольная гидроизоляция (0,5—и,8 мм); 2 — то же,
армированная стеклосеткой СС-1А толщиной 1—1,2 мм
из эпоксидного полимер раствор а с трехслойным армированием
стеклотканью, которое было дороже неопренового, но вдвое
дешевле асфальтобетонного. К сожалению, неопреновое покры-
тие не выдержало суровых условий и уже через год сильно раз-
рушилось, поэтому в 1966 г. оно было заменено эпоксидным,
армированным стеклотканью; это покрытие работает надежно
[73].
253
Данный опыт был успешно повторен на плотине Номенланд
(Норвегия), также расположенной на Крайнем Севере, и на
ряде других объектов (табл. 6.6), благодаря чему эпоксидные
покрытия зарекомендовали себя как наиболее надежные.
Во ВНИИГе такие покрытия начали изучать в 1956 г.
Г. М. Ильяшев и Н. С. Покровский [42]; затем А. Н. Дым ант
[86] обосновал пригодность их для высоконапорных плотин, до-
казав в 1970 г. натурными испытаниями на водосливе Братской
Рис. 6.6, Эпоксидная окрасочная гидроизоляция напорных граней
крупных бетонных плотин
а — гравитационно-арочная плотина Чнркейской ГЭС (1974 г.); б —то же.
Саяно-Шушенской ГЭС (1978 г.); в — арочная плотина Ингурской ГЭС
(1977 г.)
1 — грунтовка эпоксидным лаком (0,5—0,8 кг/м2); 2— эпоксидная окраска
ЭКК-100 в два-три слоя с расходом 0,5—0,8 кг/м2; 3 — армирующая стекло-
ткань или стеклосетка; 4 — поверхностная окраска эпоксидной краской ЭКК-50
с добавкой алюминиевой пудры ПАК-3 и общим расходом 0,2—0,3 кг/м2; 5 —
трехслойное эпоксидно-каменноугольное покрытие краской ЭКС с расходом
1,2—1,5 кг/м2 н поверхностной окраской
ГЭС их надежность как антикавитационной за'щиты. В 1965 г.
исследования эпоксидных покрытий были начаты в НИС Гидро-
проекта имени С. Я- Жука, где П. А. Пшенициным, В. И. Саха-
ровым, Р. Е. Язевым и В. Ф. Мичко [62, 108] было много сде-
лано для их широкого использования в гидротехнике (табл. 6.6).
Из них прежде всего нужно выделить пеноэпоксидную тепло-
гидроизоляцию, которая была успешно применена для защиты
Кислогубской ПЭС, и эпоксидно-каменноугольные окраски, ис-
пользованные для защиты водопроводящих трактов той же ПЭС
и ДнепроГЭС имени В. И. Ленина (рис. 6.5).
254
В четвертой и пятой главах приводились примеры приме-
нения таких материалов и их технико-экономическая эффектив-
ность; поэтому укажем лишь, что эпоксидно-каменноугольное
покрытие, даже при армировании двумя слоями стеклоткани,
стоит от 4,5 до 7 руб/м2 (см. табл. 4.3) и успешно заменяет ас-
фальтовую гидроизоляцию с защитным ограждением стои-
мостью 35—40 руб/м2 (см. табл. 6.5), причем при этом в де-
сять (1) раз снижаются трудозатраты и потребность в привоз-
ных материалах [62].
Уже накоплен значительный опыт устройства эпоксидной
гидроизоляции на напорных гранях высоких бетонных плотин
(табл. 6.6). Например, на плотине Чиркейской ГЭС [42] эпок-
сидно-каучуковое покрытие длительно работает при напорах
до 180 м, причем из 300 датчиков влажности, установленных
в теле плотины, только два показывают признаки проникнове-
ния влаги из-за фильтрации воды через скальный береговой
массив (рис. 6.6,а).
По мере накопления опыта было установлено, что противо-
фильтрационное экранирование бетонных плотин эпоксидными
покрытиями может быть сокращено, в связи с чем на плотине
Ингурской ГЭС экран был поднят только на 150 м от ее осно-
вания, где расчетные градиенты превышают 10 (рис. 6.6,в),
а на плотине Саяно-Шушенской ГЭС была экранирована лишь
нижняя часть напорной грани, где градиенты фильтрации через
подошву плотины в скальное основание могут превышать 5
(рис. 6.6,6).
Еще раз подчеркнем, что гидроизоляционные покрытия ну-
жно выполнять только из эпоксидных смол ЭД-16 или ЭД-20,
модифицированных в подводной зоне каменноугольной смолой
(краска ЭКС), а в надводной и зоне переменных горизонтов —
карбоксилатным научуком СКН-10-1А (краска ЭКК-100), при-
чем обязательно армирование покрытий стеклотканью над
всеми швами и примыканиями. Составы их приведены
в табл. 1.10.
Следует отметить, что иногда даются неверные рекоменда-
ции по составам эпоксидных композиций, так как не учитыва-
ются условия их эксплуатации. Например, на Новооктябрьском
канализационном коллекторе Москвы (1962 г.), в плавательном
бассейне в Рыбинске (1968 г.) и на Оби-Киикском гидротехни-
ческом тоннеле в Таджикистане (1968 г.) были успешно исполь-
зованы гидроизоляционные покрытия на основе эпоксидных
шпаклевок Э-4020 и Э-4022, где они защищены от колебаний
температуры и пластифицируются постоянным воздействием
воды, а потому не растрескиваются. На основании этого опыта
были даны неверные рекомендации по устройству непластифи-
цированных покрытий из эпоксидной шпаклевки ЭП-00-10 в же-
лезнодорожном тоннеле ветки Абакан—Тайшет и для защиты
сооружений хим водоочистки тепловых электростанций, где на
255
открытых поверхностях такие покрытия неизбежно растрески-
ваются в результате температурных колебаний.
Поэтому эпоксидные композиции для гидроизоляции ответ-
ственных гидросооружений должны тщательно подбираться
специализированными лабораториями в зависимости от эксплу-
атационных условий с обязательным введением в их состав дли-
тельно действующих пластификаторов [26].
Рис. 6.7. Типовой проект Ленгнпроводхоза гидроизоляции донного
водовыпуска из безнапорных бетонных труб (1979 г.)
а ~ поперечный разрез по оси водовыпуска; б — герметизация стыка труб
при внутренней гидроизоляции эпоксидной окраской; в — примыкание трубы
к камере затворов при наружной штукатурной гидроизоляции нз эмульсион-
ных мастик БАЭМ-Ц,
1 — сборная бетонная труба; 2 — окрасочное эпоксидное покрытие краской
ЭКС толщиной 0,5—0,8 мм; 3 — наружное штукатурное покрытие из мастики
БАЭМ-Ц толщиной 8—10 мм; 4 — уплотнение армоэластиком нз стеклоткани
и эпоксидной краски ЭКК-100; 5 — прокладка пороизола или гернита; 6 — уп-
лотнение резиновой профильной лентой шириной 250 мм; 7 — армирование
стеклосеткой СС-1А шириной 250—300 мм с дополнительным слоем мастики
БАЭМ
Эпоксидные покрытия отличаются высокой стойкостью про-
тив кавитационной эрозии и абразивного износа при истираю-
щем действии донных насосов, что резко расширяет область их
применения в гидротехнике. Эти вопросы уже рассматривались
в первой и четвертой главах, где были показаны преимущества
таких покрытий и в отношении стойкости против эрозии вообще.
Не останавливаясь снова на них подробно, укажем, что юго-
славские специалисты при разработке способов защиты соору-
жений ГЭС Джердап на Дунае установили, что штукатурное
покрытие из эпоксидного полимерраствора из смеси смолы
ФК-22 с песком в соотношении 1:4 в 70 раз более кавитацион-
256
Т а б л и ц а 6.7
Плотины и здания ГЭС с асфальтовой штукатурной гидроизоляцией,
выполненной горячим способом
Гидроэлектростанция Год строн. тельства Высота, м Площадь экрана, мг Состав асфальтового раствора
Маткожненская (р. Выг,
Карелия) Кай рак-Кумекая (р. Сыр- 1952 19,5 6200 БН 70/30 + асбест 4- поро- шок -|- песок; битум (24%)
дарья, ТаджССР) . . Павловская (р. Уфа, 1957 40,5 36 000 Эмульсионная хамаст + кир- пичный порошок; битум (56%)
Башкирия) Плявиньская (р. Дау- 1958 53,5 5 600 БН 70/30 -J- асбест 4- цемент4- 4- песок; битум (25%)
гава, ЛатвССР) . . . Мамаканская (р. Мама- 1964 56,5 22 800 БН 70/30 4- асбест 4- цемент4~ 4- песок; битум (24%)
кан, Якутия) .... 1961 46,8 3 600 БН 70/30 4~ асбест 4- резино- вая крошка 4~ цемент -j- 4- песок; битум 4~ масло (23—26,5%)
нестойко, чем бетон с 350 кг/м3 портландцемента, а эпоксидная
окраска — в 400 раз более стойка, тогда как, увеличивая расход
цемента до 550 кг/м3, можно повысить кавитационную стойкость
бетона лишь в 7 раз. Точно так же абразивный износ покрытия
из эпоксидного полимерраствора в 5 раз ниже, чем бетона
с расходом цемента 450 кг/м3, а эпоксидной окраски — даже
в 65 раз. Эти данные весьма убедительно подтверждают преи-
мущества эпоксидных красок.
В заключение отметим, что эпоксидные смолы — дефицит-
ный и дорогостоящий материал, а потому их следует расходо-
вать весьма экономно и только там, где они действительно
эффективны. Например, типовой проект Ленгипроводхоза преду-
сматривает возможность замены внутренней эпоксидной гидро-
изоляции труб водовыпуска наружной холодной асфальтовой
(рис. 6.7).
Необходимо подчеркнуть, что эпоксидная окрасочная гидро-
изоляция пришла на смену асфальтовой штукатурной из горя-
чих асфальтовых растворов [16], которая успешно служит на
ряде гидроэлектростанций (табл. 6.7). Все перечисленные эк-
раны служат вполне удовлетворительно, хотя на плотинах
Маткожненской и Мамаканской ГЭС толщина ледового по-
крова достигает 2,3 м. Отмечено лишь повреждение штукатур-
ного покрытия при навале баржи на напорную грань одной из
257
плотин, причем поврежден был не только асфальт, но и бетон.
Участок экрана на плотине Мамаканской ГЭС был армирован
металлической сеткой, что привело к нарушению сцепления ас-
фальта с бетоном напорной грани еще при нанесении асфальта.
К сожалению, асфальтовая штукатурная гидроизоляция, на-
носимая горячим способом асфальтометом ВНИИГ-5 (см.
§ 1.3.), весьма многодельна и требует устройства подвесных
или стационарных лесов; так, бригада из четырех рабочих вы-
полняет только 100 м2 за смену, тогда как эпоксидную окраску
такая же бригада наносит до 1500 м2 за смену с подвесных лю-
лек и даже прямо с плотов при наполнении водохранилища.
Поэтому на напорных гранях гидросооружений рекоменду-
ется устраивать противофильтрационные экраны из эпоксидной
армированной окраски, а при малоцементном бетоне тела пло-
тины — из асфальтокерамзитобетона с защитой железобетон-
ными плитами или стеклопластиком.
§ 6.2. Гидроизоляция грунтовых сооружений
Данный вид гидроизоляции служит прежде всего для про-
тивофильтрационного экранирования плотин, водохранилищ,
бассейнов и каналов, а в последние годы — шламоотвалов, зо-
лоотв алов и других сооружений по охране природы [55]. Именно
массовое строительство очистных бассейнов для обезвреживания
промышленных стоков, отвалов для хранения вредных про-
мышленных отходов вызвало особенно острую необхо-
димость в создании надежных и экономичных противофильтра-
ционных экранов. Традиционные же экраны в этом случае ма-
лоэффективны, ибо тонкие суглинистые экраны толщиной 0,5—
0,8 м трудно уложить и уплотнить так, чтобы экран большой
площади имел средний коэффициент фильтрации менее 2*10-5
см/с, т. е. фильтрационный расход вредных веществ с каждого
гектара составит 20 л/с, что очень опасно для окружающей
территории. На откосах же толщина экрана достигает 3—4 м.
Кроме того, такие экраны весьма многодельны и дороги; напри-
мер, по расчетам Укрводоканалпроекта, наиболее экономичный
грунтовой экран шламохранилища из двух слоев суглинка с про-
межуточным дренажным слоем из песка обходится более
4 руб/м2.
Поэтому начали применять асфальтобетонные покрытия [55]г
которые достаточно широко используются за рубежом [35].
Асфальтобетон на основе природных асфальтов и песка был из-
вестен еще в глубокой древности: в древнем городе Мохенджо-
Даро (Пакистан) имеется ритуальный бассейн, облицованный
асфальтом, который существует уже свыше 5 тыс. лет; сирий-
ским природным асфальтом укреплены берега Тигра (рис. 6.8, а)
и Евфрата, висячие сады Семирамиды в Вавилоне («Наука и
жизнь», 1974, № 2). Эти примеры иллюстрируют удивительную
258
долговечность асфальтовых покрытий. И среди современных со-
оружений уже имеются такие, где литой и уплотняемый асфаль-
тобетоны служат 50—100 лет (рис.6.8,б—д),однако для проти-
вофильтрационного экранирования определилась конструкция
Рис. 6.8. Наиболее старые асфальтовые облицовки
гидросооружений
а — крепление берега р. Тигр у Ассура в Месопотамии
(1300 г. до н. э.); б — мол Гук-Ван Голланд в Нидерландах
(1864 г); в — канал в Голодной степи (Узбекистан, 1927 г.);
г — водохранилище г. Лос-Анджелеса в США (1924 г.);
д — водохранилище Брннгсхаузен в Германии (1932 г.)
/ — кладка природным камнем (60 см); 2 —кладка тесаным
кирпичом (40X12 см) на сирийском асфальте; 3 — кладка
на асфальтовом растворе; 4 — литой асфальт слоем 5 чем;
5 — уплотняемый асфальт; 6— бетонная подготовка; 7 —
асфальтовые армированные маты «кальт-эластик*; 8 — пе-
сок н щебень
экранов из двух слоев уплотняемого асфальтобетона общей тол-
щиной 12—15 см. Такие экраны эффективно работают на ряде
бассейнов ГАЭС и водохранилищ.
Например, в бассейне ГАЭС Глемс (ФРГ) при площади об-
лицовки 70 000 м2 и напоре до 21 м средний коэффициент
253
260
Таблица 6.8
Асфальтобетонные экраны, выполненные в Советском Союзе
Конструкция экрана
Сооружение Год строи- тельства Напор, м площадь, м2 толщина слоев, см Данные об эксплуата- ции
Бассейн Белоярской АЭС 1959 7 70 000 АБ (5 см) + ЧЩ (10 см) + АБ (10 см); сверху грунт (120 см) 20 лет без течи
Порт Рени на Дунае . . 1963 3—12 20 000 Сборные тюфякн (7 см) на сетке 20X15 см, 0 6 мм 15 лет без ремонта
Оросительный канал «Ту- мак» и др 1962-1965 1-1,5 8 000 Асфальтобетон (4—6 см); протравливание грунта + 15 лет
Шламоотв ал Конаковской ГРЭС 1968 5 35 000 Песчаный асфальт (6 см) без подготовки + 10 лет; растения
Копетдагский канал (Турк- мения) 1969 2-3 264 000 Асфальтобетон (6 см) без под- готовки + 10 лет; растения
Шламоотвал Лукомльской ГРЭС 1970 5 30 000 А Б (6 см) + щебень (15 см) + 8 лет; мелкий ре- монт
Шламоотвалы Среднеураль- ской и Ириклинской ГРЭС 1971 5-6 88 000 АБ (5-6 см) + Щ (15 см) Трещины и просадки
Продолжение табл. 6.8
Сооружение Год строи- тельства Напор, м Конструкция экрана Данные об эксплуата- ции
площадь, м2 толщина слоев, см
Шламоотвалы Рефтинской и Кармановской ГРЭС . . 1971 5-6 48 000 А Б (6—7 см)+щебень (15 см) +7 лет; растения
Бассейны Тбилисской ГРЭС 1972; 1976 7-8 60 000+60 000 АБ (8—12 см) по бетону; об- работка битумом (10 мм) +6 лет без течи
Отстойник Волжской ТЭЦ 1973 5 70 600 АБ (8 см) по щебню (15 см) +6 лет без течи
Бассейны Балаковского хи-, мического завода .... 1974 7 50 000+150000 АПБ (5 см) + щебень (15 см); добавка гектолекса +5 лет без течи
Золоотвал Ворошиловград- ской ГРЭС 1974—1976 42 850 000 АБ (8 см) + шлак (20 см); обработка ПБВ с СКС-65 +3 года без течи
Шламоотвал Волжского ав- тозавода 1977 7 146 000 АПБ (5 см) + щебень (10 см); добавка латекса СКС-65 +2 года
Шламоотвал Армянской АЭС 1977 3-15 196 000 АПБ (6 см) + песок (10 см); добавка латекса СКС-65 +2 года без течи
Шламоотвал Николаевско- го глиноземного завода 1979 12 2 000 000 Сборные тюфяки из АПБ (6 см); АПБ с латексом СКС-65; на дне — ПЭ-плен- ка + песок (70 см) —
Условные: обознач этилен. е н и я: АБ — а 1сфальтобет' он; ЧЩ — черный щеб ень; Щ — щебень; АПБ — асфальтог юлнмербетон; ПЭ—поли-
фильтрации через асфальтобетонную облицовку составил
7-Ю-9 см/с, суммарно — менее 0,01 л/с. На всех крупных объ-
ектах, где удавалось наблюдать за фильтрацией, ее коэффици-
ент не превосходил 10-7 см/с, причем протечки отмечались лишь
через случайные трещины или неуплотненные сменные швы.
В Советском Союзе накоплен обширный опыт устройства
асфальтобетонных экранов различных бассейнов и каналов
(табл. 6.8), который позволяет сделать некоторые выводы.
1. Для облицовок и экранов гидротехнических сооружений
следует применять гидротехнический асфальтобетон, отличаю-
щийся повышенным содержанием битума и наполнителя, добав-
ками коротковолокнистого асбеста и ПАВ, а в районах с более
суровыми климатическими условиями надо применять асфаль-
тополимербетон на основе полимербитумных вяжущих, придаю-
щих ему высокую трещиноустойчивость на морозе.
Рекомендуемые составы асфальтополимербетона для райо-
нов с абсолютным минимумом температуры воздуха не ниже
—40° С приведены в табл. 6.9.
2. Покрытия из гидротехнического асфальтобетона правильно
подобранного состава [17] и уплотненные до конечной порис-
тости менее 3% обладают практически полной водонепроницае-
мостью (испытаны при давлении 1 МПа) и очень высокой водо-
устойчивостью— через 10 лет пребывания в воде водопогло-
щение их не превысило 6%, набухание 3%, а прочность снизилась
не более чем на 5%. Такие покрытия толщиной 6—8см не оплы-
вают на откосе с заложением даже 1 : 1 и надежно противодей-
ствуют волновым и ледовым нагрузкам (испытаны при высоте
волны 2 м и толщине льда 1,5 м).
3. Оптимальной конструкцией асфальтобетонного экрана яв-
ляется многослойное покрытие, состоящее из протравленного
гербицидами и гидрофобизированного разжиженным битумом
или битумной эмульсией грунта основания, подготовительного
слоя пористого уплотняемого асфальтобетона (черный щебень
или биндер) и собственно водонепроницаемого слоя плотного
гидротехнического асфальтополимербетона с поверхностной об-
работкой полимербитумным вяжущим и посыпкой каменной
крошкой или крупным песком.
Состав асфальтополимербетона нужно подбирать в зависи-
мости от климатического района строительства, а толщины
слоев экрана — на основании инженерного расчета, учитываю-
щего температурные напряжения, действия льда и волн, свой-
ства асфальтобетона [17, 34, 54, 55, 59]. Оптимальные толщины
экрана — от 6 см (150 кг/м2) до 8 см (200 кг/м2) асфальтопо-
лимербетона, что требует подвоза только 15—20 кг/м2 дорож-
ного битума и 1—1,2 кг/м2 каучука или 2—2,5 кг/м2 латекса
(рис. 6.9).
4. Асфальтобетонные экраны экономически весьма эффек-
тивны при комплексной механизации производственного про-
262
Т а б л и ц а 6.9
Состав и свойства гидротехнических асфальтополимербетонов
для экранов (по Н. В. Стабникову и В. И. Кочеровой)
Состав и свойства На гранитных материалах На извест- няке
АПБ-Кд АПБ-Кэп АПБ-Кт
АПБ-Од
Состав, %: щебень крупностью до 15 мм . . п . 36,5 36,5 36,5 90,0
среднезернистый пе- сок до 5 мм ... 45,5 45,5 45,5 Нет
порошок -j- известь 16+2 16+2 16+2 10+0
битум БНД 40/60 (сверх 100%) . . . 6,5 5,4 4,9 9,0
Содержание полимер- ной добавки, % от ко- личества битума . . 6,0 3,0 3,0 6,0
Вид полимерной добавки скд СКЭПт-30 ДСТ-30 СКД-1
Предел прочности при сжатии, МПа: при +20 °C .... 3,35 3,84 4,17 3,72
» +50 °C .... 1,41 1,68 2,23 2,38
Коэффициент тепло- устойчивости 2,37 2,30 1,90 1,57
Коэффициент водоустой- чивости 0,85 0,97 0,88 0,93
Коэффициент эластич- ности 1,86 2,10 2,20 1,47
Остаточная пористость, % 1,71 2,30 2,20 4,40
Водопоглощение через 6 мес., % массы . . . 0,50 0,10 0,68 0,23
Набухание через 6 мес., % объема 0,38 0,10 0,11 0,00
Толщина пленки вяжу- щего, мкм 1,43 1,19 1,08 1,99
Наибольшая структур- ная вязкость, Па-с 3-1072 6-Юэо 9-1067
Температура хрупкости вяжущего, °C .... Выше —30 Ниже —55 Ниже —50 Выше—30
цесса с помощью обычных дорожных асфальтобетонных заво-
дов, асфальтоукладчиков и статических или вибрационных кат-
ков; для укладки асфальтобетона на откосах разработаны
специальные механизмы [33,55]. Например, облицовка Копетдаг-
ского канала (табл. 6.8) протяженностью 22 км была соору-
жена всего за 8 месяцев, причем бригада асфальтировала в
среднем 150 м русла в смену. Стоимость облицовки толщиной
8 см составила 3,62 руб/м2 при трудозатратах 0,3 чел.-ч/м2,
тогда как бетонная облицовка стоила 7,12 руб/м2, требовала
263
в два раза больше трудозатрат и в три раза больше привозных
материалов, а облицовка из сборных железобетонных плит
в этих условиях стоила около 12 руб/м2. По данным Саратов-
гэсстроя, асфальтополимербетонная облицовка толщиной 5 см
стоит 2,29 руб/м2, а с учетом стоимости щебеночной подго-
товки — 4,4 руб/м2, что также вдвое дешевле бетонной подго-
товки.
Рис. 6.9. Противофильтрационный экран шламоотвала Армянской АЭС
а —план шламоотвала, расположенного на крутом склоне (площадь 192 360 м2),-
б — конструкция экрана по проекту Горьковского ТЭПа (1974 г.); в — экран, выпол-
ненный по предложению ВНИИГа (1977 г.)
1 и 3 — бассейиы-нейтрализаторы; 2 — отвал сухих остатков; 4 — карты намыва; 5 —
мелкозернистый асфальтовый бетон; 6 — гравийно-песчаная подготовка; 7 — уплот-
ненный глинистый грунт; 8— поверхностная обработка полимербитумным сплавом
с добавкой дивинилстирольного латекса; 9 — песок
Существенными недостатками асфальтобетонных экранов яв-
ляются необходимость в специальных механизмах при работе
на откосах и зависимость от погодных условий, так как при
температуре ниже 4-5° С и во время дождей покрытия из уплот-
няемого асфальтобетона на мокром основании выполнять
нельзя. Поэтому за рубежом большое распространение получили
сборные асфальтобетонные тюфяки, армированные металличе-
ской сеткой, которые заранее изготавливаются на заводе или
плавучей установке и могут опускаться даже под воду. Такие
тюфяки успешно применены на Суэцком канале, канале Дорт-
мунд— Эмс (ФРГ), ряде каналов и бассейнов во Франции
[35, 55].
264
В СССР сборные тюфяки впервые были применены в 1963 г.
(табл. 6.8); в настоящее время по рекомендации ВНИИГа
трест Южгидроспецстрой выполняет их них противофильтра-
ционный экран на откосах шламоотвала Николаевского глино-
земного завода (табл. 6.8), причем согласно калькуляции Укр-
водоканалпроекта стоимость облицовки при толщине тюфяков
6 см и герметизации швов между ними полимер битумным рас-
твором не превосходит 8 руб/м2. Для шламоотвала в Тобольске
Укрводоканалпроект4 в содружестве с НИИВТом разработал
конструкцию противофильтрационного экрана из двух рядов ас-
фальтобетонных тюфяков толщиной по 4 см, стоимостью по
5,5 руб/м2, тогда как стоимость экрана из сборных железобетон-
ных плит доходит в этих условиях до 27 руб/м2 (без стоимости
герметизации швов).
Все же асфальтобетонные противофильтрационные экраны
дороги и трудоемки, в связи с чем для экранирования крупных
водохранилищ требуются более экономичные решения. Современ-
ные полимерные пленочные материалы открыли в этой области
новые возможности. Впервые полимерные пленки для противо-
фильтрационных экранов гидротехнических сооружений были ис-
пользованы в 1951 г. в Италии для экранирования водоема
Падова объемом 15 000 м3, а затем они стали широко приме-
няться во многих странах для экранирования различных водо-
хранилищ, причем для этой цели служили главным образом по-
лиэтиленовые (ПЭ) и поливинилхлоридные (ПВХ) пленки тол-
щиной 0,15—0,20 мм [40].
В Советском Союзе пленки начали употреблять с 1958 г. —
сначала для экранирования каналов, а затем и водохранилищ
(«Гидротехника и мелиорация», 1961, № 4) по предложению
ВНИИГиМа, АрмНИИГиМа и ВНИИГа [76, 94, 96, 98]. Пере-
чень объектов с пленочными экранами приведен в табл. 6.10,
а свойства пленок были указаны в табл. 1.20. Накопленный
опыт в этой области позволяет сделать некоторые практические
выводы и дать рекомендации.
1. Наиболее эффективны пленочные экраны из стабилизи-
рованной полиэтиленовой пленки толщиной 0,2—0,4 мм, выпу-
скаемой в виде рукавов шириной до 7,9 и даже 9 м, что позво-
ляет устраивать швы в экране только через 16—18 м. Толщина
пленки назначается путем расчета прочности и долговечности
в зависимости от действующего напора воды и крупности зерен
примыкающих к пленке грунтовых слоев [29]; для бассейнов,
как правило,— 0,2 мм.
2. Пленку рекомендуется сваривать в полотнища шириной
до 30 м и свободно расстилать по поверхности спланированного
грунта или песчаной подготовки, после чего ее присыпают слоем
песка, толщина которого для предотвращения повреждений
в пленке при движении по ней бульдозера должна быть не менее
70 см. Швы между полотнищами при напоре до 10 м можно
265
266
Сооружения с пленочными экранами, построенные в Советском Союзе
Таблица 6.10
Сооружение Год строи- тельства Напор, м Конструкция экрана Данные об эксплуата- ции
пленочное покрытие защитный слой
Перемычка на р. Кара-су (Кирги- зия) 1965 5,5 3 слоя ПЭ (0,2— Песок (20 см) Сварка швов, 3000 м2
Перемычка Токтогульской ГЭС (Таджикистан) 1966 15 1 0,6 мм) слой ПЭ (0,2 мм) Суглинок (50 см) То же
Апарайское и пять других водохра- нилищ (Армения) 1966-1968 5—45 1 слой ПЭ и ПВХ Грунт (50 см) Стоимость 0,7 руб/м2
Плотины Дутурул-Урундаш и др. (Якутия) 1966 6—10 2 (0,1—0,2 мм) слоя ПЭ (0,1— Грунт (30—100 см) Площадь 1,5 га Вдвое дешевле грун-
Водоемы Джамбульского завода суперфосфата (Казахстан) . . 1968-1974 4-6 1 0,2 мм) слой ПЭ (0,2 мм) Песок (40 см) тового Площадь 280 000 м2
Шламоотвал Красноярского алю- миниевого завода 1970 6 2 слоя нестаб. ПЭ Песок (70 см) Сварка швов
Водоемы Одессы и Днепропетров- ска 1970 10 (0,2 мм) Стаб. ПЭ (0,2 мм) Грунт Площадь 7 га
Бассейны комбината «Фосфорит» (Ленинградская обл.) 1972 3,0 1 слой стаб. ПЭ Крупнозернистый Площадь 56 340 м2
Шламонакопитель Воронежской ТЭЦ-2 1972 3,0 1 (0,2 мм) слой стаб. ПЭ песок (0,5 м) + щебень Без защиты Укладка под воду
(0,2 мм)
267
Сооружение Год строи- тельства Напор, м
Тортгульское водохранилище (Киргизия) 1972 31,0
Золоотвал Молдавской ТЭЦ . . 1974 2-5
Агарское и Кариутское водохрани- лища (Армения) 1974 15-32
Перемычка Усть-Хантайсцой ГЭС (Якутия) 1970 20
Шламоотвал Магаданской ТЭЦ 1973 13,0
Шламоотвал Новгородского хим- комбината 1975 3,0
Золоотвал Кармаиовской ГРЭС (Башкирия) 1975 5,0
Атбашииская плотина (Киргизия) 1970 36,5
Продолжение табл. 6.10
Конструкция экрана Данные об эксплуата- ции
пленочное покрытие защитный слой
2 слоя стаб. ПЭ (0,2 мм) Суглинок (0,5 м) 4- 4- щебень (0,4 м) Площадь 657 га
2 слоя стаб. ПЭ (0,2 мм) Песок (50 см) Площадь 12 га
2 слоя стаб. ПЭ (0,15-0,2 мм) Грунт (50—70 см) —
Нестаб. ПЭ (0,2 мм) Аллювий (1—3 м) Экран 13 000 м2, уложен за 20 суток
2 слоя стаб. ПЭ (0,2 или 0,1 мм) Грунт (1 м) 350 повреждений; ре- монт
2 слоя стаб. ПЭ (0,2 мм) Песок (0,5 м) Экран 150 000 м2 Откосы 4- щебень
Искусств. кожа ПВХ (0,5 мм) Бетон Мрз-150 (10 см) Трещины в бетоне
3 слоя стаб. ПЭ (по 0,6 мм) Диафрагма; песок Течь 0,026 л/с; кольматаж
выполнять, просто скручивая края пленки, а при больших на-
порах — сваривая их импульсными полозами или экструдерами;
такой экран стоит 1,2—1,5 руб/м2.
3. При использовании пленки из стабилизированного поли-
этилена (черной) и длительно действующем растягивающем
напряжении в ней не более 1 МПа расчетная долговечность
погребенного экрана превышает 100 лет, что делает пригодными
такие экраны для долговременных объектов.
4. Пленочные экраны рациональны при тяжелой гидрогео-
логической обстановке, ибо они отличаются высокой дефор-
мативной способностью (выдерживают сосредоточенные дефор-
мации до 40 см), а также при сложных условиях их выполнения,
о чем свидетельствует опыт сооружения экранов в затопленном
котловане на Магаданской ТЭЦ, подводной укладки пленочного
покрытия на Воронежской ТЭЦ, устройства экрана на затор-
фованных грунтах на Череповецком химическом заводе и ве-
дение работ при температуре до —20 °C на Усть-Хантайской
ГЭС. Следует особо подчеркнуть низкую трудоемкость (0,15—
0,2 чел.-ч/м2) и высокую производительность при осуществлении
подобных экранов; так, на строительстве шламонакопителя Ли-
сичанской ТЭЦ она составила 10000 м2/сут, а Тортгульского
водохранилища — даже до 20 000 м2/сут.
К недостаткам пленочных полимерных экранов следует от-
нести возможность их повреждения при сооружении, в связи
с чем принимаются различные меры вплоть до запрещения пе-
редвижения по растянутой пленке людей, обутых в сапоги; но.
несмотря на это, на комбинате «Фосфорит» и других объектах
отмечались протечки сквозь экраны из-за случайных поврежде-
ний, а на водоеме у г. Павии (Италия) — даже разрыв пленки.
Контроль и ремонт погребенных пленочных экранов очень за-
труднены [40, 96, 94, 98].
Поэтому представляет большой интерес опыт использования
более прочных гидроизоляционных материалов для экранирова-
ния бассейнов. Так, асфальтовые армированные маты «кальт-
эластик» были применены еще на первых немецких плотинах
Айштаг и Трюбзее в 1924—1926 гг., однако только на водохра-
нилище Брингсхаузен, где маты были защищены слоем песка
и щебня, они выдержали многолетнюю эксплуатацию.
Весьма интересен опыт экранирования в 1973 г. бассейна
питьевой воды Бисбош (Нидерланды) рулонными матами «ги-
пофорс» шириной 5 м, толщиной 5 мм. Сначала употребляли
рулоны длиной 29 м и общей массой 1200 кг, а затем длиной
56—ЮО м и массой 2000—2200 кг. Эти маты армированы ней-
лоновой тканью «энка-нейлон-суперфест», которая при удельной
массе 180 г/м2 имеет предел прочности при разрыве до 30 МПа,
растяжимость до 25% и отличается высокой теплоустойчиво-
стью (при 190° С плавится только 1,2%), что позволяет пропи-
тывать ее горячим битумом и наносить поверх нее горячую по-
268
лимербитумную покровную массу с расходом от 2 до 10 кг/м2
(обычно 5 кг/м2). Материал сочетается с подстилающей поли-
эфирной пленкой толщиной 25 мкм или крафт-бумагой, защи-
щающих асфальтовое покрытие от повреждения раститель-
ностью.
При укладке гипофорса применялся специальный гусенич-
ный кран (рис. 6.10), швы проклеивались горячей- клебемассой,
а сверху экран защищался слоем песка и камня, который в зоне
переменных горизонтов заливали горячим асфальтом («Water
and Water Eng, 1973, № 929). В Голландии площадь таких
экранов составила 325 000 м2 (два больших бассейна для пить-
евой воды), а в Венесуэле — 472 000 м2 (крупнейший на амери-
канском континенте бассейн «Эмабальс Эль Табако» емкостью
3,5 млн. м3).
Такие покрытия представляются весьма надежными и эко-
номичными. Для устройства аналогичных покрытий возможно
использование советского материала армобитэпа (см. табл.
1.18), для чего необходимо выпускать его полосами большей
ширины и длины, а также дублирование полимерной пленкой
(материалом типа монобитэп). Стоимость материала не превос-
ходит 1 руб/м2.
269
Особо надо остановиться на противофильтрационных экра-
нах бассейнов суточного регулирования ГАЭС, эксплуатация
которых крайне осложняется многократными и большими коле-
баниями горизонта воды, приводящими к намерзанию льда на
откосах. На первых советских ГАЭС — Киевской и Загорской —
были устроены железобетонные облицовки с герметизирован-
ными швами именно из-за опасения воздействия намерзающего
льда, толщина которого достигает 7 м.
Так же поступили в 1953 г. и на ГАЭС Рейзах-Рабенлейте
(ФРГ), где верховой бассейн был облицован бетонными пли-
тами, усиленными оклеечной гидроизоляцией и слоем асфальто-
вой мастики толщиной 12 мм, и в 1963 г. на ГАЭС Том-Сок
(США), где на дне был уложен суглинистый экран, а на отко-
сах — бетонные плиты; однако в дальнейшем в бассейнах ГАЭС
выполнялись только асфальтобетонные экраны (табл. 6.11).
Именно поэтому на ГАЭС Лудингтон (США) асфальтобетон-
ная облицовка имела толщину до 72 см, ибо здесь толщина льда
могла достигать 11 м, а колебания температуры воздуха от —29
до 4-38° С.
Попутно заметим, что в бассейне ГАЭС Лудингтон были хо-
рошо организованы работы по укладке асфальтобетона: смон-
тированы специальные мостовые асфальтоукладчики фирмы
«Страбаг» с фермами пролетом до 40 м и асфальтобетонный
завод мощностью 180 т/ч. Каждый асфальтоукладчик имел про-
изводительность 35 т/ч, что позволило всего за два месяца
уложить на откосах 465 000 т асфальтобетона и 310 000 м3 чер-
ного щебня.
Исследования ВНИИГа показали, что все опасения и чрез-
мерные запасы в прочности покрытия откосов бассейнов ГАЭС
необоснованны. Расчетами и испытаниями на специальном круп-
номасштабном стенде, где покрытие имело толщину всего 4 см,
а толщина намороженного льда достигала 1,8 м, установлено,
что давление льда не превосходит 0,2 МПа, причем напряже-
ния в покрытии при колебаниях горизонта воды не превышают
0,02 МПа. Это объясняется очень пористой структурой льда
в большей части намороженного массива, которая отделяет по-
крытие от ледового поля на поверхности воды; поэтому расчет-
ным случаем является перерыв в работе ГАЭС, когда возможно
примораживание ледового поля к асфальтобетонному покрытию
и его консольное воздействие при колебаниях горизонта воды.
Для данного случая при толщине льда до 1 м достаточна тол-
щина покрытия 10—12 см (Изв. ВНИИГ, 1976, № 113 и л. 55),
а потому на современных ГАЭС суммарная толщина асфальто-
бетонных экранов принимается не более 15 см [35].
При экранировании крупных бассейнов возникает еще одна
трудность: поскольку покрытие из гидротехнического асфальто-
бетона не только водонепроницаемо, но и воздухонепроницаемо,
то под экраном большой площади при колебаниях горизонта
270
Т а б л и ц а 6.11
Асфальтобетонные экраны верховых бассейнов ГАЭС за рубежом
271:
Название ГАЭС Страна Год строи- тельства Емкость бассейна, млн. м* Заложе- ние откосов Высота дамб, м Площадь экрана, тыс. м2 Толщина экрана, см
Геештахт ФРГ 1957 3,3 1 : 2,5 17-26 80 54-7=12
Шварцах-Вальцбург Австрия 1958 1,5 1 : 1,75 26-34 404-35 54-12=17
Лейцах ФРГ 1960 0,6 1 : 1,75 6,5 108,5 24-24-3=7
Вианден I и II Люксембург 1963 3,14-3,9 1 : 1,75 19 2104-290 94-34-7=19
Хифлау Австрия 1963 1,8 1 : 1,75 12 182 54-6=11
Эрцхаузен ФРГ 1964 1,5 1 :2 17 170 64-54-10+6=27
Глемс » 1964 0,8 1 : 1,75 21 70 4+5+7+6=22
Эггберг » 1966 2,0 1 : 1,75 25 133 4+4+6= 14
Ронкхаузен » 1967 1,0 1 : 1.75 18 121 3+3+6=12
Сенек а-Кин зо США 1968 3,8 1 : 2 30 215 7+8=15
Рифа+Баар Австрия 1969 1,74-0,7 1 : 1,75 10-18 904-120 6+8=14
Коо-Труа Люксембург 1972 4,0 1 :2 27 210 8+25+6=39
Нумипара Япония 1971 4,3 1 : 2,5 38 202 10+8+8=26
Хигашифуйя » 1971 1,2 1 : 2,5 22 142 5+10+4+5=24
Лудингтон США 1972 102 1 : 2,5 40-52 600 5+45+5+12=67
Ревэн+ Валлон Дол Франция 1972 2,74-3 1 :3 25-45 2504-200 10+12=22
Турлю Хилл Ирландия 1973 2,3 1 : 1,8 22 153 10+6+6=22
Хорнберг ФРГ 1974 4,3 1 : 1,6 40 187 5+8=13
Лангенцельтен » 1974 3,4 1 : 2 30 310 8+7=15
Маркерсбах ГДР 1975 1,5 1 : 2 17,5 450 8+1 = 9
Ла Коше Франция 1976 2,2 1 : 2 30 ПО 8+6+6=20
Эль Сальтадеро Испания 1977 0,5 1 : 1,75 21,5 40 10+6=16
Испаритель Мохаве США 1977 2,5 1 : 5 12 740 5+5=10
грунтовых вод может создаваться пневматическое противодав-
ление. Например, в покрытии бассейна Шатон (Англия) в ре-
зультате этого образовались «пузыри» асфальта диаметром до
10 м и высотой до 1 м, которые пришлось проколоть и выпустить
из них воздух, после чего покрытие опустилось на дно. Анало«
гичное поднятие экрана из полиэтиленовой пленки под воздей-
ствием ключей наблюдалось на шламоотвале Магаданской ТЭЦ.
Понижение атмосферного давления после грозы точно так
же явилось причиной вздутий на дне бассейна Геештахт (ФРГ) ;
поэтому экраны больших бассейнов надо тщательно дрениро-
вать; на большинстве немецких ГАЭС, кроме того, устраивают
дренажные галереи (либо под днищами бассейнов, либо у ос-
нования дамб обвалования), которые позволяют не только вы-
равнивать гидростатическое или пневматическое противодавле-
ние, но и контролировать работу экрана.
Еще раз следует подчеркнуть, что все асфальтобетонные эк-
раны бассейнов ГАЭС работают хорошо: например, суммарный
расход в дренаже бассейна ГАЭС Вианден не превосходит
1,32 л/с, Эрцхаузен — 0,1 л/с, Глемс — 0,01 л/с, причем пло-
щади экранов этих бассейнов относятся как 7,3: 1,6:1. Для
сравнения укажем, что на ГАЭС Том-Сок (США), где экран
выполнен из железобетонных плит со швами через 18 м, уплот-
ненными латунными листами-компенсаторами, суммарный
фильтрационный расход достигал 1100 л/с. После многократ-
ных ремонтных работ, во время которых дно было покрыто
двойным слоем асфальтобетона толщиной 10 см, а нижняя
часть откосов — торкретом, фильтрационные потери удалось
снизить только в два раза [35, 55].
В заключение укажем, что для противофильтрационного эк-
ранирования оросительных каналов и водохранилищ все чаще
устраиваются бетоно-пленочные облицовки: по поверхности
грунта расстилается стабилизированная полиэтиленовая пленка,
сверху прикрываемая монолитным бетоном или сборными желе-
зобетонными плитами. Технико-экономические характеристики
бетоно-пленочных облицовок приведены в табл. 6.12 [43].
Таблица 6.12
Технико-экономические характеристики бетонных
и бетоно-пленочных облицовок
Вид облицовки Стоимость, руб/ма Фильтрация, л'сут с 1 м2
Монолитная бетонная (15 см), швы залиты битумом Железобетонная (6 см) + битумный герметик . . Бетоно-пленочная с монолитным бетоном (15 см) То же, со сборными железобетонными плитами (6 см) 4—84 7—50 4—75 6—60 30—100 До 195 8—12
272
§ 6.3. Противофильтрационные элементы грунтовых плотин
Грунтовые и особенно каменнонабросные плотины нужда-
ются в гидроизоляции для уменьшения фильтрации воды через
них. Противофильтрационные элементы таких плотин устраи-
ваются в виде суглинистых ядер и экранов, экранов и диафрагм
из металла, железобетона и асфальта, а в последние годы еще
в виде инъекционных завес и из новых полимерных материалов
[13, 35, 55]. Очень остро стоит вопрос о противофильтрационном
экранировании каменнонабросных плотин, для которых обяза-
тельны такие элементы, ибо они характеризуются повышенными
_осадочными деформациями (табл. 6.13).
Как видим, значительные осадки и их скорости, особенно
в первый год после возведения плотины и наполнения водохра-
нилища, создают большие трудности для работы экрана на вер-
ховом ее откосе. Например, особенно большие осадки тела пло-
тины Сан-Габриэл (США), вызванные катастрофическим лив-
нем, с максимальной величиной до 1 м и скоростями до 5* 10~5
см/с, привели к расстройству железобетонного экрана; поэтому
такие экраны стали усиливать асфальтобетонными прослойками
(см. табл. 6.4) или устраивать гибкие уплотнения из профиль-
ных резиновых лент либо латунных листов-компенсаторов. Все
это очень усложняет и удорожает конструкции противофильтра-
ционных экранов, вынуждая заменять их более экономичными
асфальтобетонными.
Примерно такое же положение создалось и с металличе-
скими экранами. В Советском Союзе построена лишь одна пло-
тина с таким экраном — Храмская (1946 г.); он работает удов-
летворительно, но нуждается в постоянном уходе и возобновле-
нии антикоррозионного покрытия. Поэтому и за рубежом не
строятся плотины с металлическими экранами — можно назвать
только одну плотину Агуада Бланка (Перу) высотой 45 м,
у которой в 1970 г. был сделан экран из стальных листов тол-
щиной 5 мм с антикоррозионным покрытием, температурными
компенсационными швами через 10 м и периметральным швом,
уплотненными мастичным герметиком, причем весь экран уложен
на водонепроницаемую асфальтовую подготовку; он работает
удовлетворительно [35].
Следует подчеркнуть, что сочетание жестких железобетонных
плит с асфальтобетонной прослойкой ухудшает ее работу, а ино-
гда делает необходимым ремонт экрана. Мы уже приводили дан-
ные о ремонте железобетонных плит на плотине Эль-Гриб в Ал-
жире. Точно так же на одновременно построенной плотине Боу-
Ханифия при осадках и смещении гребня плотины всего на 40 см
железобетонные плиты постоянно растрескиваются, что потребо-
вало ремонтов уже трижды — в 1938, 1964 и 1970 гг.
На плотине Кри Вильденштейн (Франция) из-за расстрой-
ства поверхностных железобетонных плит образовались тре-
273
1
щины и в асфальтобетоне, в связи с чем в 1975 г. экран был
перекрыт новым слоем асфальтобетона толщиной 10 см. Анало-
гичное положение возникло при устройстве асфальтобетонного
экрана на плотине Варцихской ГЭС (Грузия) — выполненная
ранее бетонная подготовка с швами через 10 м вызвала растрес-
кивание асфальтобетона над ними. Подобное явление наблюда-
ется при попытках перекрыть бетонное покрытие дорог и аэрод-
ромов асфальтобетонным покрытием — бетонное покрытие на-
капливает температурные деформации и сосредоточивает их
в швах между плитами, что и приводит к растрескиванию ас-
фальтобетона над швами. Учитывая это, американские инже-
неры при строительстве бассейна ГАЭС Лудингтон пошли на
дробление бетонной подготовки мощными катками, чтобы избе-
жать больших сосредоточенных деформаций в швах.
Гораздо рациональнее решен данный вопрос на алжирской
плотине Эль-Гриб (рис. 6.11,а), где асфальтобетонный экран
заключен между железобетонными плитами, но имеет слой ли-
274
a — разрез по плотине Эль-Гриб в Алжире (1936 г.); б — узел со-
пряжения экрана с контрольной дренажной галереей; в — разрез
по плотине Ошеникзее в Австрии (1976 г.); г—разрез по плотине
Финстерталь в Австрии (1978 г.); д — интенсивность строительства
грунтовых плотин с афальтобетонными экранами (Z) и диафраг-
мами (ZZ)
1 — железобетонное покрытие (10 см); 2 — слой литого асфальта
для самозалечивания трещин-(I см); 3 — гидротехнический асфаль-
тобетон (2X6 см); 4 — армирующие прокладки; 5 — дренажная про-
слойка для отвода воды в потериу; 6 — армированный асфальт для
гидроизоляции галереи; 7 — плотный мелкозернистый асфальтобетон
(10 см); 8 — уплотняемый крупнозернистый асфальтобетон (8 см или
слоями по 20 см), 9— аллювиальный переходный слой
того асфальта для самозалечивания образующихся трещин,
а в местах сосредоточения деформаций усилен, кроме того, ар-
мирующими прокладками (рис. 6.11,6). Действительно, при на-
полнении водохранилища в экране образовались трещины, но
они быстро затампонировались литым асфальтом, и фильтрация
прекратилась [35, 55].
В мировой практике плотиностроения утвердились асфальто-
бетонные экраны и диафрагмы (рис. 6.11, в и г) как наиболее
прогрессивные и экономичные. Количество грунтовых плотин
с асфальтобетонными противофильтрационными элементами все
время возрастает (рис. 6.11,6); лишь за последние годы постро-
ены 44 крупные плотины с асфальтобетонными экранами и 22
плотины с асфальтобетонными диафрагмами (табл. 6.14), при-
чем все они служат безукоризненно.
Для Советского Союза такие конструкции относительно новы
и часто встречают возражения, поэтому остановимся на них
более подробно. С подобным же отношением встретились и ав-
стрийские инженеры при проектировании в 1970—1972 гг. уни-
кальных плотин Ошеникзее с асфальтобетонным экраном высо-
той 106 м и Финстерталь высотой 149 м с асфальтобетонной
275
О Осадки каменнонабросных плотин Таблица 6.13
Плотина Страна Год строительст- ва Высота, м Смещение, м Скорость смещения
вертикаль- ное горизон- тальное средняя, мм. год наибольшая, см/с
Параделла Португалия 1956 110,0 128,7 27,4 2195 1,25-10-5
Солт Спрингс США 1931 100,0 167,0 55,0 610 2,78-10-6
Ватауга » 1948 99,6 79,0 — 334 1,48-10-®
Кении Канада 1952 98,8 57,8 38,2 335 1,28-10-6
Шерри Велли США 1956 95,5 13,7 15,2 273 2,60-IO-6
Вишон (главная) .... » 1958 91,0 49,6 26,2 850 2,69-10-°
Соут Холстон » 1950 86,5 85,0 8,0 546 9,63-Ю-о
Вольф-Крик » 1955 56,2 13,4 8,5 134 1,07-Ю-о
Кедер-Крик » 1952 50,2 33,9 7,9 290 9,48-10-7
Эль-Гриб Алжир 1936 65.0 25,5 25,0 119 3,46-Ю-о
Ист Форк США 1955 41,1 14,4 4,9 131 7,59-10-7
Широковская СССР 1948 40,0 72,0 75,0 175 2,88-Ю-о
Маткожненская » 1933 32,5 35,0 75,0 173 2,38-Ю-о
Храмская » 1946 30,0 16,8 7,0 132 4,67-10-7
Терцаги (Мишн) Канада 1959 61,0 317,0 30,0 396 1,26-10-5
Миборо *. . . Япония 1960 131,0 42,0 41,0 400 3,86-Ю-о
Трангслет Швеция 1960 125,0 202,0 56,0 75 4,24-Ю-о
Верхнетуломская СССР 1965 47,0 16,8 26,2 51,6 1,64-10-5
Вилюйская » 1967 74,5 521,5 134,4 1738,3 5,52-10-5
T а б л н ц a 6.14
LLZ
Зарубежные плотины с асфальтобетонными диафрагмами
Плотина Страна Год строи- тельства Я S о 3 СО S Данные о диафрагме Данные об эксплуатации
наклон масса, т толщина, см
Валь де Гайо Португалия 1949 45 1 : 0,75 6 000 10-20 Течь 0,01 л/с
Хенне (с экраном) ФРГ 1954 58 1 : 0,5 12 500 До 100 Течи нет
Ваанбах (перемычка) » 1957 13 1 : 0,5 3 000 50—100 Течь 0,01 л/с
Ротгюлдензее Австрия 1957 22 1 : 1 8 500 90-120 Течь 0,25 л/с
Дюнн Валей ФРГ 1961 35 90° 10 800 50—70 Течи нет
Бремге (перемычка) » 1962 22 90° 2 900 50-70 » »
Бигге » 1964 55 1 : 1 21 000 50—60 1973 г. — течи нет
Эйхаген (перемычка) » 1964 21 90° 7 500 70—90 —
Штилупп » 1968 28 90° 21 000 40—60 Течи нет
Салагу . Франция 1969 57 1 : 1 20 000 100—110 —
Матхауз (перемычка) ФРГ 1969 16 90° 2 000 40 —
Эберласте Австрия 1969 28 1 : 0,4 6 000 40—50 Течн нет
Ластиоль . Франция 1969 27 1 : 0,4 8 500 75 » »
Лагедади (с экраном) . . . Эфиопия 1970 26 90° 53 000 70 » »
Форсвартн Норвегия 1969 12 90° — 20 » »
Поза Хонда (с экраном) ' . . Эквадор 1971 40 90° — 60 Выше 20 м — экран
Виль : •. . . ФРГ 1970 54 90° 30 000 50-70 1976 г. —течи нет
Мейсвинкель ' . » 1971 22 90° 1 500 50—70 —
Финкенрат . » 1972 25 90° — 50-70 —
Хиг Ислэнд (восточная) ......... Гонконг 1978 107 90° 73 700 1204-120 ) Двойные диафраг-
Хиг Ислэид (западная) 1978 102 90° 66 000 1204-120 [ мы
Фи ноте рта ль . Австрия . . 1979 149 1 : 0,4 79 200 50—70 Диафрагма 93 м
Таблица 6.15
Оценка противофильтрациониых элементов плотин
Особые условия
Устойчивость к деформациям основания пло-
тины ..................................
Возможность усиления зубом, завесой или
понуром
Надежность при просадках на соседних уча-
стках .................................
Трещиноустойчивость при больших осадках
тела плотины ..........................
Суффозиоиная устойчивость прр трещинооб-
разоваиии .............................
Способность к самозалечиванию очагов филь-
трации ................................
Долговечность (общая надежность) . . .
Возможность повреждения камнями . . .
Доступность для осмотра ...............
Возможность ремонта (усиления).........
Сравнительная оценка, % ............
Экран
1
1
2
1
3
1
2
1
3
3
100
Грунтовое
ядро
2
1
3
3
2
1
2
1
3
3
120
2
2
1
2
1
2
3
3
2
2
ПО
3
3
2
2
1
3
3
3
2
2
135
2,5
1,5
2
3
2
1,5
2,5
3
2
2
125
диафрагмой. Поэтому на XI Конгрессе по большим плотинам
в Мадриде ими была предложена сравнительная оценка [35]
противофильтрациониых элементов, приведенная в табл. 6.15
(Матер. XI Конгресса, т. III, вопрос 42, доклад 34), которая
убедительно иллюстрирует преимущества асфальтобетонных
экранов по надежности, долговечности и технологичности перед
грунтовыми.
Асфальтобетонные экраны. Они обладают несомненными
технико-экономическими преимуществами по сравнению с дру-
гими экранами.
1. Асфальтобетонным экранам присуща высокая надежность,
причем, анализируя опыт их строительства за рубежом, можно
заметить явную тенденцию к постепенному облегчению конст-
рукций: вначале применяли асфальтобетонное покрытие тол-
щиной 12—15 см на бетонной подготовке с защитой железобе-
тонными плитами, затем стали использовать предложенную
К- Тольке конструкцию, состоящую из двух слоев плотного
асфальтобетона с дренирующей прослойкой из черного щебня
или пористого асфальтобетона между ними — так называемый
контрольный дренаж, главным образом на немецких, а в даль-
нейшем — на японских, французских и австрийских плотинах;
в последние годы двухслойные экраны выполняют из пористого
и плотных слоев асфальтобетона толщиной 12—15 см без за-
щиты (рис, 6.11 и табл. 6.16).
278
Таблица 6.16
Составы асфальтобетона в экранах и диафрагмах некоторых зарубежных плотин
Плотина Страна Год строи- тельства Состав асфальтобетона, % масса Макси- мальный размер, мм'
битум о а о о Е § 4) Е мелкий щебень крупный щебень
Уплотняемый асфальтобетон для экранов
Валь де Гайо Португалия 1949 10 (БНД 40/60) 30,0 50,0 20,0 — 15
Эль-Гриб Алжир 1936 8 (БН 70/30) 10,0 45,0 15,0 30,0 25
Ирил Эмда » 1957 9 10,0 57,0 33,0 — 15
Монтгомери США 1963 8,5 (БНД 40/60) 11,8 47,4 16,7 14,0 30
Радойна Югославия 1959 8,6 6,0 55,0 25,0 14,0 25
Хеиие, Хеикель ФРГ 1954 10 20,0 47,8 32,2 — 12
Асфальтобетон для диафрагмы
Дюии ФРГ 1961 5,0 7,8 27,5 32,3 32,4 30
Ротгюлдензее Австрия 1957 8,0 12,0 36,0 10,2 33,0 30+камень.
Бигге и др ФРГ 1964 8,8 . (БНД 40/60) 19,6 20,0 43,2 — 12+камень
Эберласте » 1968 7—9,5 8,0 32,0 30,0 30,0 25
Лагедади Эфиопия 1970 9,5 21,0 33,0 79,0 — 12,7
§
2. Асфальтобетонные экраны отличаются высокой надежно-
стью: данные о тех из них, где были проведены натурные наб-
людения за фильтрационным расходом в промежуточном конт-
рольном дренаже, убедительно показывают, что средний коэф-
фициент фильтрации асфальтобетонных покрытий составляет
10~7—10-10 см/с, т. е. весьма высок, причем некоторое просачи-
вание происходило через сменные швы и случайно не уплотнен-
ные места. Для наглядности приведем отдельные случаи ре-
монтов экранов:
а) на плотине Моравка (ЧССР) в 1964 г. из-за повышенной
фильтрации воды при Лф= 10—7 см/с экран был перекрыт допол-
нительным слоем асфальтобетона толщиной 8 см, после чего
фильтрация полностью прекратилась;
б) на плотине Тюльсфельдер (ФРГ), построенной в 1937 г.,
за 30 лет произошло повреждение асфальтобетона вследствие
недостаточной его водоустойчивости — был использован мягкий
каменноугольный деготь; поэтому в 1967 г. устроили новый эк-
ран из доброкачественного уплотняемого асфальта;
в) на плотинах Эль-Гриб и Боу-Ханифия (Алжир), как уже
отмечалось, образовались трещины в экранах, так как был при-
менен слишком жесткий битум типа БН 70/30; на этих плотинах
протечки были ликвидированы благодаря слою самозалечива-
ния;
г) на алжирской плотине Квэд Сарно в 1952 г. на открытом
экране образовались трещины и фильтрация достигла 150 л/с,
в связи с чем в 1961, 1965 и 1973 гг. были произведены частич-
ные ремонты, но они успеха не принесли, так как до 25% по-
верхности экрана растрескалось; эта ошибка была учтена, и
в дальнейшем на плотине Ирил Эмда был уже использован
более мягкий битум типа БНД 40/60, что дало нужный эффект:
суммарный фильтрационный расход через экран не превосходит
4 л/с, что соответствует среднему £ф=10-10 см/с;
д) на высокогорных американских плотинах Монтгомери
(3250 м) и Альма (3562 м) экраны зимой при морозах до
—40° С остаются обнаженными, что привело - к возникновению
температурных трещин размером 0,8—3 мм;
е) отмечены мелкие трещины на экранах плотины Магасава
(Япония) из-за слишком жесткого асфальтобетона, на плотине
Хенне (ФРГ) в месте перегиба покрытия у бермы, оставленного
без армирования, а также большая пористость асфальтобетона
на норвежской плотине Форсватн (£ф=10-4 см/с), что было ис-
правлено при небольших ремонтах. Других сведений о повреж-
дениях асфальтобетонных экранов нет.
3. Несомненны и экономические преимущества асфальтобе-
тонных экранов; так, стоимость экрана из пористого и плотного
асфальтобетона общей толщиной 15—20 см не превышает
Ю руб/м2 при трудозатратах не более 0,3 чел.-дн./м2, что вдвое
экономичнее других экранов. Следует также подчеркнуть, что
280
водонепроницаемый экран позволяет сократить и объем пло-
тины благодаря уменьшению заложения откосов на каменно-
набросной плотине до 1 : 1,3, а на песчаной — до 1 :2 и даже до
1 :1,75.
Рис. 6.12. Конструкции креплений краев асфальтовых
экранов
а — примыкание к бетонному креплению или понуру; б — окон-
чание крепления на берме сооружения; в — окончание нижнего
края крепления; г — окончание верхнего края экрана на неза-
топляемых отметках; д — то же, на затопляемых отметках
/ — плотный асфальтобетон; 2 — пористый асфальтобетон; 3 —
поверхностная обработка (1—2 кг/м2); 4 — обработка грунта би-
тумной эмульсией с гербицидами (1 кг/м2); 5 — заполнение ас-
фальтом; 6 — заливка полимербитумным герметиком; 7 — же-
лезобетонное крепление; 8 — армирующая металлическая сетка
или стеклосетка; 9 — отрезок трубы; 10 — щебеночная подго-
товка (10—15 см); И — шпунтовой ряд досок
К недостаткам асфальтобетонных экранов нужно отнести
в первую очередь сложность их выполнения в северных районах,
так как горячий асфальтобетон можно укладывать только при
температуре выше +5° С и при отсутствии осадков; кроме того,
для обеспечения трещиноустойчивости экранов при температуре
281
ниже —45° С в асфальтополимербетон надо вводить значитель-
ные добавки эластомеров (свыше 10%), что удорожает и ус-
ложняет работы по его приготовлению и укладке. В северных
Рис. 6.13. Дренажные устройства при асфальтобетонных
экранах
а — установка клапана; б — облегченный дренаж; е — дренажная
труба; г — дренажный канал
1 — поверхностная обработка покрытия; 2 — плотный асфальтобе-
тон (8—10 см); 3 — пористый асфальтобетон (6—10 см); 4 — дренаж-
ная щебеночная подготовка; 5 — слои антифильтра; 6 — дренажная
труба с обратным клапаном; 7 — уплотняющая стальная диаф-
рагма; 8 — заливка полимербитумным герметиком; 9 — ряд дырча-
того кирпича; i0 — железобетонная крышка; // — дренажная труба
илн водовыпуск; 12 — ограждение металлическим шпунтом
районах при толщине льда в водохранилище более 1 м асфаль-
тобетонный экран должен иметь толщину свыше 40 см [55].
Таким образом, асфальтобетонные экраны могут широко при-
меняться в районах с умеренно континентальным климатом, тем
более, что разработанные в последние годы асфальтоукладчики
и виброуплотнители обеспечивают комплексную механизацию
282
Рис. 6.14. Сопряжения ас-
фальтобетонного экрана с
железобетонными частями
гидротехнических сооруже-
ний
а — с парапетом на гребне пло-
тины; б — с бетонным зубом
края экрана; в — при боковом
примыкании к массивному со-
оружению
1 — железобетонный парапет;
2 — поверхностная обработка;
3 — асфальтобетонное покры-
тие; 4 — дренажный слой из
черного щебня; 5 — дренажная
подготовка из щебня; 6 — ар-
мирующая сетка илн стекло-
ткань; 7 — заливка полимерби-
тумным герметиком; 3 — арма-
турные стержни усиления сты-
ка; 9 — защитное покрытие;
10 — массивный бетон соору-
жения; 11—усиление рулонным
материалом
и пригружать камнем с литым ас-
работ при уплотнении
гидротехнического ас-
фальтобетона [33, 55].
На рис. 6.12 пред-
ставлены способы за-
крепления краев ас-
фальтобетонного экра-
на, которые должны
тщательно уплотнять-
ся и защищаться от
подмыва; эти места ре-
комендуется армиро-
вать металлической
сеткой или стеклосетк»
фальтом.
Асфальтобетонный экран — это сравнительно тонкое и водо-
непроницаемое покрытие, вследствие чего его устойчивость на
верховом откосе плотины может быть легко нарушена противо-
давлением под экраном при резких сбросах горизонта воды
в водохранилище или при высоких волнах. Это требует тщатель-
ного дренирования экрана, более того — на ряде зарубежных
плотин предусматривался промежуточный, контрольный дре-
наж. Мы не считаем целесообразным такое сложное покры-
тие, тем более, что в дальнейшем от него стали отказываться,
но дренажная подготовка и выпуски просочившейся воды дол-
жны устраиваться обязательно. На рис. 6.13 приведены при-
меры таких решений.
Весьма важно правильно выполнить примыкания асфальто-
бетонного гибкого экрана к жестким железобетонным сооруже-
ниям. На рис. 6.14 изображены рекомендуемые конструкции та-
ких примыканий, усиленных путем армирования покрытия и
283
посредством герметизирующих шпонок; эти примыкания успешно
работают уже много лет в местах сопряжения асфальто-
бетонных понуров с телом бетонной плотины на Нижнесвирской
(1933 г.), Угличской и Рыбинской (1940—1942 гг.), Воткинской
(1965) и других ГЭС (рис. 6.14,в).
Асфальтобетонные диафрагмы. Являясь дальнейшим совер-
шенствованием противофильтрационных элементов грунтовых
плотин, они берут свое начало от металлических диафрагм на
первых американских плотинах. Впервые такая диафрагма
была установлена на плотине Лоуэр Отей в 1897 г. (рис. 6.15, с).
Здесь Стальной лист толщиной 6,5—8,5 мм был покрыт слоем
битума, армированным просмоленным брезентом и защищенным
с обеих сторон слоем бетона в 30 см, но диафрагма не имела
деформационных швов, а потому в 1916 г., т. е. через 19 лет,
при переливе через ее верх слоя воды всего в 5 см диафрагма
в течение 20 мин была разорвана и снесена на 15 км вниз по
реке.
Этот пример наглядно иллюстрирует основной недостаток
металлических диафрагм — малую деформативную способность.
В дальнейшем металлические диафрагмы выполнялись, как
правило, из металлического шпунта с усилением ядрами из ма-
лопроницаемых грунтов: в Финляндии (1971 —1973 гг.) постро-
ены плотины Куурна (25 м) и Мело (40 м), в Гвинее (1963 г.) —
плотина высотой 20 м. Применяются шпунтовые диафрагмы и
на советских плотинах: Нижнесвирской (1933 г.), Угличской
(1940 г.), Рыбинской (1941 г.), Норильской (1968 г.) и Сереб-
рянской (1972 г.).
К серьезным недостаткам шпунтовых диафрагм следует от-
нести фильтрацию через стыки («замки») шпунтин, что требует
устройства специальных уплотнений. Правильно решен этот воп-
рос, по предложению П. Д. Глебова, на диафрагме Нижнесвир-
ской плотины (рис. 6.15,а), которая успешно служит уже более
45 лет без каких-либо признаков фильтрации. Ее конструкция
является переходной к асфальтобетонным диафрагмам. К на-
стоящему времени построены 22 плотины с такими диафраг-
мами и накоплен значительный опыт их эксплуатации, в том
числе-на высоких (107 и 102 м) плотинах Хиг Ислэнд в Гон-
конге (рис. 6.15,г), Финстерталь в Австрии; на последней при
общей ее высоте 149 м диафрагма имела высоту 93 м (табл. 6Д4
и рис. 6.11, г) при наибольшей толщине всего 70 см («Энергети-
ческое строительство», 1979 г, № 1).
Впервые асфальтобетонная диафрагма была сооружена на
плотине Валь де Гайо в Португалии; здесь слой горячего литого
асфальтобетона был нанесен поверх каменной кладки, а затем
усилен суглинистым грунтом верхового клина плотины и ас-
фальтобетонным экраном на поверхности верхового откоса,
в.связи с чем трудно считать высокую водонепроницаемость
этой плотины (65,6 м), фильтрационный расход в дренаже ко-
284
торой не превышает 1 л/мин, результатом работы именно диаф-
рагмы.
Наклонные диафрагмы были устроены на австрийской пло-
тине Ротгюлдензее, французской плотине Ластиоль и ряде не-
мецких плотин; такие диафрагмы выполнялись из литого ас-
фальта с втапливанием в него мощными вибраторами (по 8 т)
до 40% камней, иногда диаметром до 70 см. Благодаря высокой
производительности асфальтовых работ возведение диафрагм
Рис. 6.15. Примеры плотин с внутренними диафрагмами
а — Нижнесвнрской ГЭС (СССР, 1933 г., 20.6 м); б — Серебрянской ГЭС (СССР,
1972 г., 66 м); в —Лоуэр Отей (США, 1897 г.» 45,6 м); г — плотина Хиг Ислэнд-
западная (Гонконг, 1973 г., 107 м)
/ — металлический шпунт; 2—асфальтовая заливка; 3 — суглинистое ядро; 4—
аллювиальный грунт или песок; 5 — каменная наброска; 6 — протнвофильтрацн-
онная завеса-цементация; 7 — контрольная галерея
не отставало от укладки каменной наброски и грунтовой на-
сыпи [35].
В дальнейшем западногерманская фирма «Страбаг» разра-
ботала специальный высокоэффективный асфальтоукладчик,
укладывающий и уплотняющий крупнозернистый гидротехниче-
ский асфальтобетон (табл. 6.17) слоями по 20 см.
Весьма интересен опыт строительства диафрагм на уникаль-
ных плотинах Хиг Ислэнд в Гонконге. Эти высокие плотины
в сильно сейсмичном районе (рис. 6.15, а) имели асфальтобетон-
ные вертикальные диафрагмы толщиной до 120 см. В нижней
части каждой плотины была устроена контрольная дренажная
галерея, а с низовой стороны выполнена дополнительная диаф-
285
рагма толщиной 60 см, отделенная от основной песчаной про-
слойкой толщиной 2,8 м (рис. 6.16). В 1974—1978 гг. одновре-
менно возводились две плотины: западная и восточная, что по-
Рис. 6.16. Детали конструкции асфальтобетонной
диафрагмы на плотинах Хиг Ислэнд в Гонконге
а — конструкция основания диафрагмы я примыкания
к цементационной завесе; б — конструкция перехода
диафрагмы от однорядной в двухрядную и примыкания
к потерне
1—основная асфальтобетонная диафрагма .(120 см); 2—
вспомогательная асфальтобетонная диафрагма (60 см);
3 — бетонная плита основания (150 см); 4 — цементаци-
онная завеса в пять рядов скважин через 2 м; 5 —
ваниа с асфальтовой мастикой (20 см); 6 — прослойка
щебня (0—150 мм); 7 — контрольно-дреиажиая потерна;
8 — лоток для сбора фильтрационной воды — асфальто-
бетонное покрытие с поверхностной обработкой масти-
кой (10 мм)
требовало большого объема асфальтобетонных работ («Wasser-
wirtschaft», 1976, № 9).
Интенсивные асфальтовые работы были начаты еще в пе-
риод подготовки строительства, так как плотины строились
в лагуне, в связи с чем котлован был отгорожен перемычками
286
высотой до 40 м. Эти перемычки возводились путем наброски
камней в воду; сверху они покрывались противофильтрацион-
ным экраном из горячей битумно-песчаной смеси, заливаемой
под воду из шаланд, с помощью которых свыше 100 тыс. т
асфальтовой смеси было уложено всего за четыре месяца.
Сверху асфальтовый экран был пригружен крупными камнями
массой до 21 т, ибо расчетная высота волны достигает 12 м.
Для возведения диафрагм из жесткого крупнозернистого ас-
фальтобетона фирма «Страбаг» построила асфальтобетонные за-
воды производительностью 140 и 180 т/ч и использовала три
специальных асфальтоукладчика, к которым смесь подвозилась
12 автосамосвалами грузоподъемностью по 12 т. Таким образом
было уложено 50 000 т асфальтобетона всего за пять месяцев,
а строительство плотин объемом 6 и 4 млн. м3 завершено за
2,5 и 2,3 года. Эти цифры убедительно демонстрируют преиму-
щества асфальтобетонных диафрагм и те перспективы для ком-
плексной механизации работ, которые они создают благодаря
своей простоте.
Исследования ВНИИГа показали, что в условиях сурового
климата наиболее целесообразны диафрагмы из литого или
пластичного гидротехнического асфальтобетона следующего
ориентировочного состава (%):
Нефтяной битум марки БНД 40/60 ..................... 8—12
Щебень крупностью до 15 мм или гравий той же крупности . . 30—40
Разнозернистый песок крупностью до 5 мм................35—40
Минеральный порошок или отходы цемента................. 20—25
Пластичный асфальтобетон может быть легко приготовлен
на обычных дорожных асфальтобетонных заводах, перевозиться
автосамосвалами и благодаря пластичной консистенции укла-
дываться путем заливки в скользящую опалубку, что позволяет
вести работы и на морозе, и в дождь. Высокая технологичность
представляет несомненное преимущество этого противофильтра-
ционного устройства, а хорошая деформативная способность ас-
фальтобетона увеличивает надежность диафрагмы при повы-
шенных осадках каменнонабросной плотины. Отметим попутно,
что скорости деформации каменной наброски составляют 10-7—
10~6 см/с, т. е. примерно такие же, как и скорости деформаций
в асфальтовых шпонках деформационных швов бетонных гидро-
сооружений (см. § 3.1), которые, как показала многолетняя
практика, работают вполне надежно и в суровом климате. По-
этому асфальтобетонная диафрагма предствляется вполне на-
дежной в самых разнообразных климатических условиях («Гид-
ротехническое строительство», 1969, № 11; 1970, № 3).
Для того чтобы термопластичный асфальтобетон мог свободно
растекаться под действием собственной массы, не растрески-
ваясь при осадках и горизонтальных сдвигах тела плотины,
287
можно предложить следующий критерий для подбора и рас-
чета его состава:
«макс --<?а~Тв)Р (2Я - в)«>+1 Ипл, (6.J)
2(₽ + 1)бЧ
где «макс — максимальная скорость растекания асфальтобетона,
см/с; «пл — максимальная скорость горизонтальных деформаций
тела плотины, см/с; уа — объемная масса пластичного асфальто-
бетона, г/см3; ув — то же, воды; б — толщина асфальтобетон-
ной диафрагмы, см; р и т]0—реологические константы асфаль-
тобетона при расчетной температуре: мера аномальности и
наибольшая пластическая вязкость.
Состав асфальтобетонной смеси надо подбирать исходя из
максимальной плотности минерального скелета, а расход битума
рассчитывать из условия растекания асфальтобетона в период
эксплуатации по формуле (6.1) и условия минимума расслаива-
емое™ асфальтобетонной смеси при ее перевозке (минимума
соотношения ун/?в — изменения объемной массы смеси после
длительного прогрева), наименьшей текучести асфальтобетона
как меры деформативной его способности при 20 и 50° С (Я2о и
/?5о) и наибольшей его теплоустойчивости, характеризуемой
коэффициентом = Яго/Ябо- Как и всякий гидроизоляционный
материал, гидротехнический асфальтобетон характеризуется
Т а б л и ц а 6.17
Технические требования к асфальтобетонам
для асфальтобетонных диафрагм
Свойства асфальтобетона Песчаный асфальт Мелкозер- нистый асфальто- бетон
Содержание компонентов в смеси, % массы:
щебень или гравий крупностью до 15 мм ... — 35—45
разнозернистый песок крупностью до 5 мм минеральный порошок с 60% частиц мельче 65—70 25—35
0,074 мм 15—20 10—20
нефтяной*битум БНД 40/60 Объемная масса при 20 °C, г/см3 12—15 10—12
1,9—2,1 2,2—2,3
Остаточная пористость после охлаждения, %, не более 3,0 3,0
Условная вязкость по воронке-вискозиметру, с . . 200 150
Расслаиваемость ун/ув при 150 °C, не более . . Мера деформативной способности, МПа: 1,05 1,06
при 20 °C, Т?20 0,8—1 0,6—0,8
» 50 °C. ..... Коэффициент теплоустойчивости kT= /?2o//?so> не б0' 0,35—0,45 0,3—0,4
лее 4,0 3,5
Водопоглощение через 6 мес, % массы, не более 3,0 2,0
Набухание через 6 мес. в воде, % объема, не более Наибольшая пластическая вязкость, Па-с, ие более 1,0 0,5
при 10 °C 10« 10™
288
длительной водоустойчивостью: водопоглощением, набуханием
и изменением прочности — коэффициентом водоустойчивости
kw—RwIR2Q после продолжительного выдерживания в воде. Свой-
ства асфальтобетонов приведены в табл. 6.17.
Рис. 6.17. Грунтовые плотины с асфальтобетонными ди-
афрагмами
а —проект Ленгндропроекта плотины Вилюйской ГЭС-Ш (высота
60 м, длина 620 м); о — проект Гндропроекта для плотины Хадита
в Ираке (высота 56 м, длина 7800 м>
/ — пластичный гидротехнический асфальтобетон (0,4—0,8 м); 2 —
аллювиальный грунт или песок; 3 — каменная наброска; 4 — буро-
асфальтовая протнвофильтрацноииая стейка; 5 — бетонная плита
основания; 6 — мергелистый грунт; 7 — цементационная завеса; 8 —
ванна с асфальтовой мастикой (20—30 см); 9 — крепление камнем
Состав асфальтобетона должен подбираться и рассчиты-
ваться в специализированной лаборатории с учетом многих экс-
плуатационных и технологических факторов (Изв. ВНИИГ,
т. 113, 1976 г.; т. 119, 1977 г.).
ВНИИГ в содружестве с Гидропроектом и Ленгидропроек-
том разработал проекты асфальтобетонных диафрагм для пло-
289
Рис. 6Л8. Варианты противофильтрационного элемента Тельмам-
ской плотины на р. Мамакан (проект Ленгидропроекта)
а—с грунтовым ядром; б — с металлической диафрагмой; в—с асфальто-
бетонной диафрагмой; г — с железобетонной диафрагмой
1 — каменная наброска; 2 — аллювиальный грунт; 3 — переходный слой
щебня; 4 — суглинистый грунт; 5 — контрольно*дреиажная потерна; 6 —
цементационная завеса в основании; 7 — металлический лист толщиной
12—18 мм с шпунтовыми замками через 4 м и эпоксидной окраской; 8 —
пластичный асфальтобетон толщиной 180—40 см, укладываемый слоями
по 1 м; 9 — железобетонная диафрагма толщиной 100 см, швы — через
5 м
тины Хадита в Ираке и плотины Вилюйской ГЭС-Ш, охватив,
таким образом, весь возможный диапазон климатических усло-
вий (рис. 6.17). Исследования и проектные проработки пока-
зали, что в этих экстремальных условиях можно подобрать со-
став гидротехнического асфальтобетона пластичной консистен-
ции, который гарантировал бы надежность противофильтраци-
онного уплотнения плотин высотой до 60 м и при толщине
диафрагмы до 80 см.
Весьма интересны проектные проработки Ленгндропроекта
применительно к Тельмамской каменнонабросной плотине на
р. Мамакан (рис. 6.18). Технико-экономическое сравнение ва-
риантов противофильтрационных элементов при отсутствии ме-
стных суглинков показало, что наиболее эффективными и эко-
номичными в северных условиях являются два типа диафрагм:
а) асфальтобетонная диафрагма из литого гидротехниче-
ского асфальтобетона толщиной 1,8—0,4 м без температурных
и деформационных швов и с сопряжением с бортами каньона
посредством асфальтовой шпонки, строительством донной по-
терны и усилением шпонки обклейкой армированными матами;
б) металлическая диафрагма из стальных листов толщиной
12—18 мм, свариваемых в карты размером 4X10 м и соединяе-
мых шпунтовыми замками, которые, в свою очередь, оклеива-
ются армированными матами, после чего вся диафрагма с обеих
сторон окрашивается эпоксидно-каменноугольной мастикой;
кроме того, в сопряжениях устраиваются компенсирующие швы.
Асфальтобетонные диафрагмы обладают перечисленными
ниже технико-экономическими преимуществами.
1. Вертикальная внутренняя диафрагма защищена от всех
внешних воздействий и находится в благоприятных температур-
ных условиях, что в сочетании с термопластичностью асфальто-
бетона обеспечивает ее повышенную надежность и водонепрони-
цаемость при значительных осадках, горизонтальных деформа-
циях тела плотины и сейсмической активности.
2. Литой гидротехнический асфальтобетон отличается высо-
кой водоустойчивостью при длительном воздействии воды, рас-
четной долговечностью свыше 200 лет, способностью к релак-
сации температурных или силовых напряжений и к самозалечи-
ванию случайно образовавшихся трещин и неплотностей.
3. Горячему асфальтобетону литой или пластичной консис-
тенции присуща высокая технологичность, что позволяет ком-
плексно механизировать работы, используя для этой цели до-
рожные асфальтобетонные заводы и автосамосвалы, а укладку
его производить простой заливкой в скользящую опалубку при
любых температурно-влажностных условиях, даже на морозе
и под водой, при средней стоимости 34 руб/м3 и трудозатратах
0,52 чел.-дн./м3.
4. Простота технологии, минимальное количество привоз-
ных материалов (только битум — не более 10% от общей их
291
массы) и ликвидация сезонности работ представляют особые
преимущества в условиях северных и отдаленных районов.
В настоящее время рассматривается возможность осуществ-
ления асфальтобетонных диафрагм на крупных каменнонаб-
росных плотинах.
Пленочные противофильтрационные устройства. Их стали
применять лишь в последние годы. Один из первых пленочных
экранов был осуществлен на плотине Добчина (ЧССР), на ко-
торой, по предложению О. Хобста, была использована пленка
из пластифицированного поливинилхлорида «изофол-ББ» тол-
щиной 1,1 мм. Весьма существенно, что наблюдения за этой
пленкой в подводных условиях показали, что ПВХ практически
не стареет, хотя и его прочность при растяжении возросла с 12
до 18,5 МПа, т. е. 1,5 раза, растяжимость также увеличилась
с 180 до 380% — более чем в два раза. Это значит, что вода
действует на изофол с весьма удачно подобранным фирменным
пластификатором как своеобразный пластификатор — повышает
пластичность материала, не снижая его прочности [40].
Изофол широко применяется в ЧССР для экранирования
плотин и водохранилищ, наглядным примером чему может слу-
жить плотина Обернице («Vodni Stavby», 1969, № 1). Эта
плотина с суглинистым экраном, построенная в 1966 г., имела
большую водопроницаемость (до 11 л/с), а потому в 1971 г.
был произведен ремонт экрана — каменная его пригрузка была
снята и на спланированный суглинок уложили пленку изофола-
ББ толщиной 0,9 мм с пригрузкой защитным слоем грунта
(1,3 м), после чего было вновь уложено каменное крепление
(рис. 6.19). Швы пленки сваривались импульсным высокочастот-
ным нагревателем и все покрытие защищали пергамином. Осо-
бое внимание уделялось сопряжениям с бетонными сооружени-
ями, где пленка укладывалась между двумя слоями полимерби-
тумного рулонного материала «склобит», после чего все три слоя
сжимались при прогреве, что придавало сопряжениям высокую
водонепроницаемость.
Но собственно экраном системы Хобста в Чехословакии на-
зывают железобетонный экран из сборных плит особой конфигу-
рации с прокладкой изофола (рис. 6.20) между двумя слоями
пергамина, укладываемый на дренажный слой черного щебня
толщиной 0,8 м с выравниванием цементной штукатуркой
(50 мм).
Следует подчеркнуть, что разработка экрана системы Хобста
была вызвана ненадежностью бетонных экранов со швами, уп-
лотненными резиновыми профильными лентами, на плотинах
Скалка (плиты 3,5X8,4X0,25 м) и Нирско (плиты 12Х12Х
Х0,4 м). Экран же с пленкой изофола по системе Хобста стоит
всего на 16,2% дороже, но обеспечивает полную водонепрони-
цаемость плотин Добчина, Ладштейн и др. («Vodni Stavby»,
1976, № 3—4). Железобетонный экран аналогичной конструкции
292
был выполнен в 1959 г. на плотине Контрада Сабетта в Италии,
но для его гидроизоляции служила полиизобутиленовая пленка
«опанноль» толщиной 2 мм, наклеенная на горячем битуме по-
верх пенобетонного дренажного слоя; все покрытие заключено
между железобетонными плитами.
Для сравнения укажем, что на плотине Позо де Л ос Рамос
высотой до 97 м, предназначенной для создания водохранилища
в системе водоснабжения Мадрида, экран состоит из 5—10
Рис. 6.19. Реконструкция противофильтрационного экрана плотины Обер-
нице высотой 18 м (Чехословакия) с помощью изофола
а — первоначальный профиль тела плотины (1965 г.); б—профиль тела плотины после
реконструкции в 1971 г.
1 — каменное крепление (60 см); 2 —антифильтр (50 см); 3— экран из глинобетона
(250 см); 4— шлаковый фильтр (60 см); 5—бетонный зуб в основании плотины; 6 —
каменная наброска; 7 — экран из изофола толщиной 0,9 мм; 8 — дополнительный за-
щитный слой грунта (130 см); 9 — каменная пригрузка
слоев железобетона общей толщиной 35—70 см с гидроизоля-
цией, пластифицированной поливинилхлоридной пленкой.
Успешно применяются полимерные пленки и для экраниро-
вания грунтовых плотин, например Терцаги (Мишн) в Канаде,
высотой 61 м, где суглинистый экран был усилен ПВХ-пленкой
толщиной 0,8 мм, а также противофильтрационная диафрагма
на Атбашинской плотине в Киргизии (см. табл. 6.10), состоя-
щая из трех слоев полиэтиленовой пленки толщиной 0,6 мм. Эти
сооружения работают вполне удовлетворительно [40].
Противофильтрационные элементы усиленной конструкции.
Они служат для дальнейшего совершенствования противофиль-
293
трационных устройств. Приведем несколько примеров примени-
тельно к элементам из гидротехнического асфальтобетона.
1. Многослойные асфальтобетонные экраны с дренажной
прослойкой из черного щебня или биндера (рис. 6.21) осуществ-
лены на ряде зарубежных плотин, однако в последние годы от
них все чаще отказываются по экономическим соображениям,
ибо они имеют излишние запасы [35]. Все же при необходимо-
сти высокой водонепроницаемости экрана, повышения его тре-
Рис. 6.20. Конструкция бетоно-пленочного экрана плотины Ландштейн в Че-
хословакии, построенного в 1974 г. (высота 28 м, площадь 10 000 м2)
а — поперечный разрез по плотине; б — примыкание экрана к гребню плотины; в — при-
мыкание экрана к дониой галерее
t — бетоно плеиочиый экран; 2 — аллювиальный грунт тела плотины; 3 — дренажные
прослойки в плотине; 4 — контрольно-дренажная и цементационная галерея; 5 — сбор-
ные железобетонные плиты (240X150X12 см); 6—ПВХ-пленка изофол-ББ толщиной
1,1 мм; 7 — уплотнение деформационного шва резиновой лентой шириной 20 см; 8 — бе-
тонная подготовка (5 см); 9 — дренажная подготовка из черного щебня (80 см); 10 —
защита глинобетоном (10 см) по сетке; 11— защита торкретом (7 см)
щиноустойчивости или при повышенных ледовых либо волновых
нагрузках такая конструкция экрана может оказаться вполне
рациональной. Например, в бассейне Белоярской АЭС была
осуществлена такая- прослойка (см. табл. 6.8), и более чем
20-летняя эксплуатация экрана свидетельствует о высокой ее
надежности.
В районах с суровым климатом при температуре ниже
—50аС, толщине льда более 1 м или расчетной высоте волны
более 3 м для плотных слоев таких экранов можно рекомендо-
294
вать асфальтополимербетон с добавкой к битуму 5—10% кау-
чука или термоэластопласта (см. табл. 1.3) и поверхностной об-
работкой полимербитумными сплавами [65].
Такая конструкция может оказаться эффективной и при эк-
ранировании различных очистных сооружений; например, на
складе огарков ПО «Фосфорит» (г. Кингисепп), где тре-
бовалась повышенная водонепроницаемость, экран был выпол-
нен из двух слоев полиэтиленовой пленки с промежуточной
дренажной прослойкой из крупного песка.
1000-2000
3 — дренажная
3 — дренажная прослойка из черного щебня
4 — асфальтовая подготовка; 5 — каменная
бетона галереи; 7 — бетонный массив
метиком
или пористого
наброска; 6 —
ч; 8- -
Рис. 6.21. Кон-
струкция усилен-
ного асфальто-
бетонного экрана
а — продольный раз-
рез; б — поперечный
разрез; в — примыка-
ние к галерее
1 — поверхностная
обработка полимер-
битумным сплавом;
2 — слои плотного
асфальтополимер б е -
тона (по 6—10 см);
асфальтобетона (8—12 см);
штукатурная гидроизоляция
галереи; 8 — дренажная труба; 9 — залнвка гер-
Этот экран, стоимостью всего 1,6 руб/м2, обеспечил полное
отсутствие фильтрации при сбросе огарков с подвесной дороги,
находящейся на высоте 30 м.
2. При интенсивных ледовых воздействиях вполне целесооб-
разен комбинированный экран из асфальто- и железобетонных
покрытий (рис. 6.22). Экран такой конструкции осуществлен
на многих плотинах, построенных в 30—40-х годах [34 и 55], од-
нако затем их перестали применять из-за излишней сложности.
Все же на высоких плотинах при толщине льда в водохрани-
лище более 2 м данная конструкция может оказаться рацио-
нальной и экономически выгодной.
Например, на ограждающей морской дамбе у плотины Хиг
Ислэнд (Гонконг) при расчетной высоте волны асфальтовый эк-
ран был пригружен каменными блоками массой до 21т; намолу
во французском порту Дюнкерк при расчетной высоте волны
4,5 м было выполнено асфальтобетонное крепление толщиной
70 см; такое же крепление было устроено в бассейне ГАЭС
295
Рис. 6.22. Конструкция усиленного асфальтобетонного экрана
а — примыкание к гребню плотины; б — примыкание к дойной галерее
1 — слои плотного асфальтополимербетона: 2 — дренажи а я прослойка чер*
. иого щебня; 3 — железобетонные плиты; 4 — литой асфальтополимерный
раствор; 5 — уплотнения деформационных швов; 6 — бетонный массив*
7 —железобетонный шарнир; 6 — дренажная труба; 9 — аомипгт..,^
сетка; 10 — ванна с герметиком
Лудингтон при расчетной толщине льда до 5,5 м; во всех этих
случаях можно уменьшить общую толщину экрана, если ис-
пользовать комбинированное покрытие, приведенное на рис.
6.22, или 'сборные элементы с асфальтовой прослойкой (авт.
свид. № 258117, 1966 г.).
Рис. 6.23. Конструкции усиленной асфальтобетон-
ной диафрагмы
а — асфальтопластмассовая диафрагма; б — асфальто-
пластмассовая двойная диафрагма: в — асфальтобетон-
ная диафрагма с пластичной прослойкой
1 — пластичный асфальтополнмербетон; 2 — пластмассо-
вые листы или пленки; 3 — аллювиальный грунт; 4 —
донная галерея; S — асфальтовая мастика (30 : 70); 6 —
стержни электрообогрева диаметром 12—14 мм; 7 — дере-
вянные планки-распорки
3. При проектировании высоких каменнонабросных плотин
на Крайнем Севере или в районах высокой сейсмичности из-за
опасений в надежности внутренних асфальтобетонных диафрагм
предлагают увеличить их толщину свыше 1 м и даже до 3 м.
Например, на плотинах Хиг Ислэнд высотой 107 и 102 м при на-
поре более 50 м диафрагмы были усилены второй диафрагмой
297
толщиной 0,6 м, отделенной от основной песчаной прослойкой,
причем толщина основной диафрагмы была увеличена до 1,2 м
(см. рис. 6.15). Это было вызвано стремлением повысить трещи-
ноустойчивость диафрагмы в районе девятибалльной сейсмич-
ности («Water Power», 1975, № 1).В северных условиях из-за
трудностей уплотнения каменной наброски осадки низового
клина плотины могут достигать 7% высоты, а горизонтальные
сдвиги — 50% от осадки, при среднемноголетней температуре
в некоторых районах —8 и даже —11° С.
Трещиноустойчивость асфальтобетонных диафрагм можно
повысить прежде всего использованием полимербитумных вя-
жущих, которые имеют температуру хрупкости до —50° С и
даже при —30° С обладают растяжимостью до 10%; однако
трещиноустойчивость диафрагм может быть повышена и кон-
структивно (рис. 6.23) — путем устройства комбинированной ас-
фальтопластмассовой диафрагмы (авт. свид. № 355289, 1970 г.);
в ней слой пластмассовых листов защищает случайно образо-
вавшиеся из-за температурных или сейсмических воздействий
трещины от засорения грунтом и обеспечивает их последующее
самозалечивание за счет пластичного течения асфальтобетона.
Вторым кардинальным способом повышения трещиноустой-
чивости асфальтобетонных диафрагм является устройство в их
середине пластичной прослойки из асфальтовой мастики с элек-
трообогревом (авт. свид. № 246387, 1966 г.). Такая прослойка
обеспечивает повышенную водонепроницаемость диафрагмы
благодаря избыточному напору столба мастики, превосходя-
щему внешнее гидростатическое давление воды верхнего бьефа
вследствие разности плотности мастики и воды (в 1,7 раза).
Нетрудно подсчитать, что избыточное давление внутри про-
слойки будет изменяться от 0,25 МПа в районе НПУ до
0,12 МПа в основании диафрагмы высотой 20 м и до 0,6 МПа
при высоте 100 м.
Толщину прослойки следует назначать из условия свобод-
ного подтекания мастики сверху к любому расчетному сечению;
она может быть рассчитана по формуле
Р Г (P + 2)»^+‘Vx ~11/Р+2 (62)
[ (2 + 1/0)^ J
где Яа— высота диафрагмы над расчетным сечением; b — ши-
рина расчетного участка диафрагмы; их — скорость ожидаемой
деформации прослойки или прилегающих слоев тела плотины;
т]о и р — расчетные реологические характеристики асфальтовой
мастики при расчетной температуре.
Расчеты показывают, что при температуре +1°С, высоте
плотины около 60 м и возможной скорости горизонтальных сме-
щений 10-7 см/с толщина прослойки должна быть не менее
20 см, а при использовании полимербитумной мастики и тех же
расчетных условиях — не более 5 см.
298
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Нормативные документы
1. СНиП I-B.25—66. Кровельные, гидроизоляционные и пароизоляционные
материалы на органических вяжущих.
2. СНиП I-B.27—71. Защита строительных конструкций от коррозии. Ма-
териалы и изделия, стойкие против коррозии.
3. СНиП I-B.17—62. Битумные и дегтевые вяжущие.
4. СНиП 1-В.15—69. Материалы и изделия на основе полимеров.
5. СНиП 11-26—76. Кровли. Нормы проектирования.
6. СНиП III-B.20—76. Кровли, гидроизоляция и пароизоляция. Правила
приемки и производства работ.
7. СНиП III-B.6—62. Защита строительных конструкций от коррозии.
Правила производства и приемки работ.
8. СН 301—65. Госстрой СССР. Указания по проектированию гидроизо-
ляции подземных частей зданий и сооружений.
9. СНиП П-11-^-77. Защитные сооружения гражданской обороны. Нормы
проектирования.
10. СН 262—67. Госстрой СССР. Указания по проектированию антикор-
розионной защиты строительных конструкций.
11. СН 266—63. Правила защиты металлических сооружений от кор-
розии.
12. СНиП II-A.6—62. Строительная климатология и геофизика. Основные
положения проектирования.
13. СНиП.П-54—77. Плотины бетонные и железобетонные. Нормы про-
ектирования. СНиП П-53—73. Плотины из грунтовых материалов. Нормы
проектирования.
14. ВСН 37—70. Минэнерго СССР. Гидроизоляция энергетических соору-
жений. Нормы проектирования. Энергия, 1971.
15. ВСН 8-115—64. Минэнерго СССР. Гидроизоляция энергетических со-
оружений. Указания по производству работ. Энергия, 1966.
16. ВСН 23—69. Минэнерго СССР. Инструкция по устройству асфальто-
вой штукатурной гидроизоляции горячим способом. Энергия, 1970.
17. ВСН 17—68. Минэнерго СССР. Временная производственная инструк-
ция по проектированию и устройству асфальтобетонных монолитных обли-
цовок гидротехнических сооружений. Энергия, 1967.
18. ВСН 6—65. Минэнерго СССР. Временная инструкция по приготовле-
нию и применению гидрофобных порошков в энергостроительстве. Энергия,
1966.
19. РСН 295—77. Госстрой УССР. Указания по проектированию гидро-
изоляции и кровель на основе битумных н битумно-полимерных эмульсионных
мастик. «Буд1вельник», 1979.
20. ВСН 93—73. Минтрансстрой СССР. Инструкция по строительству до-
рожных асфальтобетонных покрытий. Транспорт, 1973.
21. П 13—78. Руководство по устройству холодной асфальтовой гидро-
изоляции и безрулонных кровель. Энергия, 1979. П 62—77. В НИИ Г. Рекомен-
дации по применению битумно-асбестовой эмульсионной мастики БАЭМ для
устройства безрулонных кровель (Дополнение к П 13—73 ВНЙИГ). Энер-
гия, 1977.
299
22. ВСН 2-79—76. Миннефтегазстрой СССР. Инструкция по составам
н технологии нанесения гидроизоляционных покрытий для железобетонных
конструкций. ВНИИСТ, 1977.
23. П 53—73. ВНИИГ. Руководство по применению бнтумно-полимер-
ных гидроизоляционных материалов. Энергия, 1977.
24. П 52—76. ВНИИГ. Руководство по окрасочной гидроизоляции энер-
гетических сооружений. Энергия, 1977.
25. П 26—75. ВНИИГ. Руководство по пропиточной гидроизоляции же-
лезобетонных и асбестоцементных строительных изделий. Энергия, 1976.
26. ВНИИГ. Руководство по антикавитационной защите бетонных кон-
струкций гидротехнических сооружений эпоксидными материалами. Энергия,
1973.
27. П 02—73. ВНИИГ. Временные указания по применению коллоид-
ного цементного раствора н активированного торкрета для гидроизоляции
энергетических сооружений. Энергия, 1976.
28. ВСН 6/118—74. Минморфлот и Минтрансстрой СССР. Указания по
обеспечению долговечности бетонных и железобетонных конструкций мор-
ских гидротехнических сооружений. Рекламбюро ММФ СССР, 1976.
29. ВСН 07—67. Минэнерго СССР. Временная производственная ин-
струкция по устройству окрасочной эпоксидной гидроизоляции железобетон-
ных н асбестоцементных поверхностей. Энергия, 1968.
Рекомендуемая литература
30. Агаджанов В. И. Экономика повышения долговечности н коррозион-
ной стойкости строительных конструкций. Стройнздат, 1976.
31. Бовин Г. П. Возведение водонепроницаемых сооружений нз бетона
н железобетона. Стройиздат, 1969.
32. Бондарь К. Я., Ершов Б. Л., Соломенно М. Г. Полимерные строи-
тельные материалы. Справ, пос. Стройиздат, 1974.
33. Борисов Г. В. Механизация гидроизоляционных работ. Стройнздат,
1978.
34. Вайнер А. Л. и др. Поведение естественных заземлителей, покрытых
битумом.— Электрические станции, 1970, № 8.
35. Ван Асбек В. Ф. Применение битумов в гидротехническом строи-
тельстве. Пер. с нем. Энергия, 1975.
36. Волков М. И., Борщ И. М., Королев И. В. Дорожно-строительные
материалы. Транспорт, 1965.
37. Воробьев В. А. Производство н применение пластмасс в строитель-
стве. Стройиздат, 1965.
38. Гезенцвей Л. Б. н др. Дорожный асфальтобетон. Транспорт, 1976.
39. Глебов П. Д. Изоляция гидротехнических сооружений. ОНТИ, 1938;
Применение битумов в гидротехническом строительстве, ОНТИ, 1937.
40. Глебов В. Д. Применение пластмасс в гидротехническом строитель-
стве. Энергия, 1975. •
41. Дубинин И. С., Климова М, М. Коллоидные цементные растворы и
другие виды цементной гидроизоляции для гидротехнического строительства.
Энергия, 1976.
42. Дымант А. И., Покровский Н. С. Эпоксидно-каучуковые покрытия
для антикоррозионной и антикавитационной защиты конструкций энергети-
ческих сооружений. Энергия, 1974.
43. Елшин И. М. Применение пластических масс в ирригационном строи-
тельстве. Колос, 1976.
44. Земзеров С. Н. Механизация герметизационных работ в гидромелио-
ративном -строительстве. Стройиздат, 1976.
45. Золотарев В. А. Долговечность дорожных асфальтобетонов, Внща
школа, Харьков, 1977.
46. Искрин В. С. и др. Гидроизоляция ограждающих конструкций про-
мышленных и гражданских сооружений. Стройнздат, 1975.
47. Кисина А. М. н др. Новые гидроизоляционные н кровельные матери-
алы и их долговечность. Энергия, 1979.
30’0
48. Колбановская А. С., Михайлов В. В. Дорожные битумы. Транспорт,
1973.
49. Кричевская Е. И., Аврутин Ю. Е., Фоломин А. И. Железобетонные
крыши жнлых н общественных зданий. Стройиздат, 1971.
50. Кричевская Е. И. Индустриальные покрытая жнлых зданий с кров-
лями из рулонных материалов. ЦИНИИС, 1976.
51. Михайлов Н. В., Горшенина Г. И, Полимербитумные изоляционные
материалы. Недра, 1967.
52. Мощанский А. Н. и др. Химически стойкие мастикн, замазкн и бе-
тоны на основе термореактнвных смол. Стройиздат, 1968.
53. Нечаев Г. А., Федотов Е. Д. Применение пластмасс для гидроизо-
ляции зданий. Стройиздат, 1965.
54. Попченко С. Н. Справочник по гидроизоляции сооружений. Строй-
нздат, 1975.
55. Попченко С. Н., Касаткин Ю. Н., Борисов Г. В. Асфальтобетонные
облицовки н экраны гидротехнических сооружений. Энергия, 1970.
56. Попченко С. Н. Холодная асфальтовая гидроизоляция. Изд. 3-е.
Стройиздат, 1977.
57. Ребиндер П. А. Фнзико-химнческая механика. Знание, 1958.
58. Руденская И. М., Руденский А. В. Реологические свойства битумо-
минеральных смесей. Высшая школа, 1968; Реологические свойства биту-
мов’. Высшая школа, 1967.
59. Руденский А. В. Обеспечение эксплуатационной надежности дорож-
ных асфальтобетонных покрытий. Транспорт, 1975.
60. Рыбьев И. А. Технология гидроизоляционных материалов. Высшая
школа, 1964; Асфальтовые бетоны. Высшая школа, 1969.
61. Сафрончик В. И. Защита подземных трубопроводов антикоррозион-
ными покрытиями. Стройиздат, 1977.
62. Сахаров В. И., Кудояров. Л. И., Нечаев Г. А. Теплогидроизоляция
железобетонных конструкций гидросооружений в районах с суровым клима-
том. Информэнерго, 1974.
63. Симановский Л. М., Кисина А. М. Опыт применения гидроизоляци-
онных материалов на основе этилен пропиленовых каучуков. ЛДНТП, 1974.
64. Смирнов Н. А. Теплогидронзоляционная защита гидросооружений.—
Труды координац. совещ. по гидротехнике, № 43, Энергия, 1968.
65. Стабников Н. В. Асфальтополнмерные материалы для гидроизоля-
ции промышленных н гидротехнических сооружений. Стройиздат, 1975.
66. Сулейманова 3. Г. Полимерные материалы в борьбе с коррозией.
Азгосиздат, Баку, 1975.
67. Хасин Б. Ф. Полимерные герметики в гидротехническом строи-
тельстве. Энергия, 1976.
68. Хойберг А. Д. и др. Битумные материалы. Пер. с англ. Хнмня,
1974.
69. Хрулев В. М. и др. Основы технологии полимерных материалов.
Вышэйшая школа, Минск, 1975.
70. Циганек В. Гидроизоляция. Пер. с чешек. Стройиздат, 1961.
71. Чураков А. И. Производство специальных работ в гидротехническом
строительстве. Стройиздат, 1976.
72. Штейн И. И. Новые материалы для крупнопанельных крыш. Строй-
издат, 1966.
73. Щавелев Н. Ф. Деформационные швы гидросооружений. Энергия,
1970.
74. Ярмоленко Н. Г., Искра Л. И. Справочник по гидроизоляционным
материалам для строительства. Буд^вельннк, Киев, 1972.
Диссертации
75. Абдуллаев Т. Ш. Исследования холодных гидроизоляционных мате-
риалов для строительства в Узбекистане. ТашИИТ, Ташкент, 1969.
76. Алавердян Р. А. Исследование водохозяйственных водохранилищ
Армянской ССР с полимерными пленочными экранами. ВНИИГ, 1976.
301
77. Бабенко В. П. Исследование и совершенствование процесса разо-
грева битумов, применяемых в строительстве, низкотемпературными разогре-
вателями. ВНИИГ, 1974.
78. Беленький Б. С. Исследование свойств и разработка технологии ак-
тивированного торкрета для использования в энергетическом строительстве.
ВНИИГ, 1971.
79. Богданов Ю. А. Исследование технологии устройства кровельных
покрытий из холодных асфальтовых мастик. НПИ, Новочеркасск, 1965.
80. Борисов Г. В. Разработка способов комплексной механизации работ
по устройству асфальтобетонных облицовок и экранов гидротехнических со-
оружений. ВНИИГ, 1974.
81. Гегелия Д. И. Водонепроницаемость дорожных асфальтобетонных
покрытий и пути ее регулирования. СоюзДОРНИИ, 1974.
82. Гезенцвей Л. Б. Асфальтовые бетоны из активированных минераль-
ных материалов. СоюзДОРНИИ, 1970 (докт. дис.).
83. Гохман Л. М. Регулирование процессов структурообразования и
свойств дорожных битумов с добавками дивинилстирольных термоэласто-
пластов. СоюзДОРНИИ, 1974.
84. Давиденко В. М. Исследование асфальтокерамзитобетонной тепло-
гидроизоляции бетонных гидротехнических сооружений. ВНИИГ, 1975.
85. Довмат Т. А. Исследования холодных асфальтовых мастик как гид-
роизоляционного материала для гидротехнического строительства в усло-
виях Туркменской ССР. ВНИИГ, 1974.
86. Дымант А. Н. Исследование полимерных покрытий для антикавита-
ционной защиты железобетонных конструкций гидротехнических сооруже-
ний, эксплуатируемых в особо сложных условиях. ВНИИГ, 1973.
87. Елшин И. М. Применение полимерных материалов для облицовок
гидросооружений ирригационных систем. ВНИИГ, 1974 (докт. дне.).
88. Жданов Ю. К. Исследование возможности применения асфальтовых
покрытий для укрепления откосов подтопляемых насыпей и водоотводов
в условиях Сибири. НИИЖТ, Новосибирск, 1973.
89. Завражин Н. Н. Исследование технологии устройства мастичных
кровель, армированных рубленым стекловолокном. ЦНИИОМТП, 1970.
90. Зёмзеров С. Н. Исследование и выбор основных параметров машин
для герметизации швов в бетонных облицовках каналов. ЛИСИ, 1972.
91. Колбановская А. С. Исследование дисперсных структур в нефтяных
битумах с целью получения оптимального материала для дорожного строи-
тельства. МИИНиГП, 1967 (докт. дис.).
92. Королев И. В. Структура и свойства дорожных теплых асфальтобе-
тонов. МАДИ, 1975 (докт. дис.).
93. Крашенинников А. Н. Ячеистые бетоны и пластмассы для монолит-
ной изоляции труб. ВНИИГ, 1970 (докт. дис.).
94. Кричевский И. Е. Исследование вопросов применения полиэтилена
в конструкциях противофильтрациониых устройств плотин из местных мате-
риалов. ВНИИГ, 1966.
95. Лукинский О. А. Исследование полимерных герметизирующих мате-
риалов и деформационных швов гидротехнических сооружений. ВНИИНСМ,
1971.
96. Лысенко В. П. Экспериментальные исследования пленочных противо-
фильтрационных устройств плотин из местных материалов. ВНИИГ, 1973.
97. Манина Л. И. Исследование технологии комплексно-механизирован-
ной безрулонной гидроизоляции на основе эмульбита. ХИСИ, Харьков, 1974.
98. Миронов А. А. Исследование и расчет полимерных пленочных экра-
нов гидротехнических сооружений на лёссовых просадочных грунтах. ВНИИ-
ГиМ, 1972.
99. Нечаев Г. А. Некоторые вопросы гидрофобной гидроизоляции под-
земных конструкций. ВНИИГ, 1962.
100. Орлов Б. Н. Исследование эпоксидных композиций для гидротех-
нического строительства в суровых климатических условиях. ВНИИГ, 1970.
302
101. Павлюк О. Т. Исследование и разработка водоустойчивых глино-
битумных эмульсионных материалов гидроизоляционного назначения. ДИСИ,
Днепропетровск, 1977.
102. Покровский В. М. Исследования долговечности, структурно-меха-
нических и защитных свойств битума, стабилизированного материалами ор-
ганического и кремнийорганического происхождения. ДИСИ, Днепропет-
ровск, 1972.
103. Поляков Л. М. Исследования полисульфидиых герметиков и тех-
нологии их применения в стыковых соединениях трубопроводов. ВЗИСИ,
Москва, 1978.
104. Раб И. И. Исследование порошкообразных эмульгаторов и битумн&х
паст, используемых в холодном асфальтовом бетоне. СибАДИ, 1975.
105. Розенталь Д. А. Изучение процесса образования битумов для окис-
ления гудронов. ЛТИ, 1972 (докт. дис.).
106. Саминский М. Б. Исследование и разработка методов оценки экс-
плуатационных свойств тиоколовых герметиков, применяемых в стыках
крупнопанельных зданий. АКХ им. К- Д- Памфилова, 1973.
107. Сафрончик В. И. Исследование эпоксидных покрытий для защиты
подземных трубопроводов энергетических сооружений. ВНИИГ, 1970.
108. Сахаров В. И. Исследование пеноэпоксидной теплогидроизоляции
гидротехнических сооружений. ВНИИГ, 1972.
109. Стабников Н. В. Исследование гидроизоляционных материалов для
уплотнения деформационных швов гидросооружений. ВНИИГ, 1969.
110. Ткемаладзе Р. К. Исследование холодной асфальтовой гидроизоля-
ции в условиях отрывающего гидростатического напора грунтовых вод.
ГрузПИ им. В. И. Ленина, 1972.
111. Урьев Н. Б. Образование и разрушение дисперсных структур в ус-
ловиях действия вибрации и поверхностно-активной среды. ИФХ АН СССР,
1974 (докт. дне.).
112. Фролова М. К. Исследования битумно-найритовых композиций как
гидроизоляционного материала. ВНИИГ, 1973.
113. Хасин Б, Ф. Исследование эпоксидно-каучуковый оклеечных герме-
тиков для сборных облицовок каналов. ВНИИНСМ, 1971.
114. Хорунжий В. И. Исследование и разработка фундаментов для уст-
ранения кренов башенных копров. КИСИ, Киев, 1972.
115. Щавелев Н. Ф. Исследования уплотняющих устройств деформаци-
онных швов крупных гидротехнических сооружений. ВНИИГ, 1973 (докт.
дис.).
116. Ярмоленко Н. Г. Совершенствование методов производства после-
моитажных работ в жилищном домостроении. КИСИ, Киев, 1974.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие . ;......................................................3
Введение ........................................................... 5
Глава первая. Основные типы гидроизоляционных покрытий 13
§ 1.1. Окрасочная гидроизоляция из мастик и красок .... .13
§ 1.2. Оклеенная гидроизоляция из 1Рулонных материалов . . .34
§ 1.3. Штукатурная гидроизоляция из растворов и мастнк . 48
Глава вторая. Специальные виды гидроизоляционных покрытий .
§ 2.1. Комплексная теплогидроизоляция....................
§ 2.2. Пропиточная гидроизоляция сборных элементов.......
§ 2.3. Инъекционная и монтируемая гидроизоляция..........
Глава третья. Уплотнения деформационных швов сооружений . . . .
§ 3.1. Уплотнения деформационных швов массивных сооружений .
§ 3.2. Герметизация швов тонкостенных железобетонных конструкций
Глава четвертая. Конструкции гидроизоляции подземных сооружений . .
§ 4.1. Гидроизоляция подвалов зданий и фундаментов.......
§ 4.2. Гидроизоляция подземных промышленных сооружений . . .
§ 4.3. Гидроизоляция тоннелей и других подземных выработок . .
Глава пятая. Конструкции гидроизоляции наземных сооружений . . .
§ 5.1. Гидроизоляция наземных строительных конструкций . . . .
§ 5.2. Кровельные покрытия промышленных и жилых зданий . . .
Глава шестая. Конструкции гидроизоляции гидротехнических сооружений
§ 6.1. Гидроизоляция железобетонных сооружений...........
§ 6.2. Гидроизоляция грунтовых сооружений...................
§ 6.3. Противофильтрационные элементы грунтовых плотин . .
Список литературы . . .
^ОСПСО СО ООО 00 СО ►—о О СОООО Ф
«5 ооЗосл *> ototsD ю слсо со — о©