Перспективы применения новых гидроизоляционных материалов в строительстве на сложных грунтах Санкт-Петербурга

Проведение инженерной подготовки территорий под гражданское и промышленное строительство сопряжено с необходимостью организации гидроизоляционных и дренажных систем, обеспечивающих проектируемый гидрорежим обустраиваемой и соседних территорий, решения экологических задач, рассмотрения возможности и особенностей использования применяемых строительных материалов в сложных геохимических условиях. Особенное значение эти вопросы приобретают при уплотнительной застройке исторической части города и при освоении территорий бывших предприятий, золоотвалов ТЭЦ и свалок.

Наиболее надежным и испытанным в течение многих веков строительной практики устройством гидроизоляции считается «глиняный замок» — сплошной слой глины вокруг изолируемой конструкции. Учитывая физико-механическое свойство набухания глинистых пород (при контакте с водой) с образованием водонепроницаемого слоя, такой глиняный замок устраивается из увлажненной глины, перемятой до однородного тугопластичного состояния.

Однако в случаях проведения гидро-изоляционных работ на больших территориях, оцениваемых в несколько гектаров, при формировании 400–500 мм изоляционного слоя из перемятой увлажненной комовой глины возникает сложность обеспечения сплошного покрытия и равномерности слоя, достигаемого уплотнением. Нетехнологичность организации в современных условиях традиционного способа выполнения глиняного замка приводит к невозможности достижения однородного состояния глинистой массы без комьев и пустот между ними.

В ОАО «Санкт-Петербургский зональный научно-исследовательский и проектный институт жилищно-гражданских зданий» (СПбЗНИиПИ) совместно со специалистами СПбГУ разработаны новые виды гидроизоляционных материалов в виде глинистых противофильтрационных материалов на основе гидролизованных алюмосиликатов глинистых пород. Предлагаемые гидроизоляционные материалы производятся на основе местных глинистых пород с включением небольшого количества специальных добавок, способствующих улучшению эксплуатационных свойств гидроизоляционного материала, в частности неразмываемости, водоустойчивости, а также повышению их адгезионных свойств и вяжущей способности. Глиняный материал предварительно подвергается диспергированию и гидролизу, что позволяет при его укладке отказаться от трудоемкой операции получения тугопластичной глинистой массы и дальнейшего уплотнения глины, а также значительно сокращает мощность глиняного замка до 50–100 мм за счет сплошности (т. е. монолитности и отсутствия трещиноватости) образуемого глиняного материала. В сухом виде материал гидрофилен, легко набирает требуемую степень влажности. Комбинации разных видов алюмосиликатов, скелетных добавок и пластификаторов позволяют регулировать физико-химические характеристики материала в широком диапазоне.

Полученный материал имеет низкий коэффициент фильтрации в пределах от k•10-4 до k•10-8 в зависимости от целей его использования. Кроме того, водоустойчивость и неразмываемость материала обеспечивают его эксплуатационную надежность и долговечность по сравнению с экраном из естественной глины, которая указанными свойствами не обладает. Для повышения несущей способности глинистого материала в состав гидроизоляционного материала вводятся скелетные фракции, обеспечивающие улучшение физико-механических характеристик (например, С, , Е).

Процесс укладки материала и формирования противофильтрационного экрана из предлагаемого гидроизоляционного материала более технологичен и позволяет максимально механизировать производство работ, благодаря чему сокращается время проведения гидроизоляционных работ и их стоимость.

Он может применяться в виде сухой порошковой смеси и гомогенной вязкопластичной медленно твердеющей смеси, предназначенной для укладки не позже7 часов с момента приготовления.

Влагосодержание свежеприготовленного вязкопластичного материала находится в пределах 40–55%.

Доставленный к месту материал распределяется равномерным слоем (толщиной 50 и более мм).

Если укладка вышележащих конструктивных слоев не предусмотрена, то необходимо устройство защитного слоя, обеспечивающего нормальные условия твердения материала и его дальнейшей эксплуатации. В качестве защитного слоя может служить слой песка (или грунта) толщиной не менее 5 см с целью обеспечения оптимальных температурно-влажностных условий дальнейшего твердения материала. В случае сухой и ветреной погоды защитный слой песка должен периодически увлажняться.

Для организации противофильтрационного слоя при невозможности полного предварительного водоотведения из котлована и при производстве работ в зимнее время разработана технология, допускающая укладку сухих гидроизоляционных смесей. При этом мощность сухого слоя составляет 50–100 мм. Укладка смеси осуществляется захватками (шириной не более 5 м и длиной, определяемой временем укладки) с последующим укрытием дорнитом и устройством песчаного пригруза слоем 50–100 мм. Уплотнение гидроизоляционного слоя не требуется.

Устройство горизонтальной гидроизоляции днища котлованов возможно производить, применяя новые гидроизоляционные материалы как в виде сухих порошковых смесей, так и в виде растворов (смесей, переведенных в вязкопластичное состояние). Притом возможна укладка в обводненные грунты и даже в водную среду (в водяные линзы). Стоит отметить, что использование смесей в вязкопластичной консистенции целесообразно для устройства противофильтрационных защитных ограждений типа «стенка в грунте», например для реконструкции гидроизоляции бортов котлованов или карт полигонов. Кроме того, с целью исключения неблагоприятного влияния воды возможно использование вязкопластичных составов при инъекционном уплотнении для увеличения противофильтрационных свойств техногенных массивов типа свалок ТБО, строительных отходов и золоотвалов ТЭЦ, а также естественных макропористых техногенных отложений (например, песчано-гравийных отложений).

Данные гидроизоляционные материалы имеют ряд преимуществ перед традиционным глинистым замком и при проведении восстановительных работ по устройству нарушенных глиняных экранов искусственных прудов садово-парковых зон. При этом наиболее сложной задачей является обеспечение надежного взаимосопряжения конструкции глинистого экрана с фрагментами сохранившегося экрана, что в случае проведения восстановительных работ по традиционной технологии глиняного замка практически невозможно. Разработанный новый гидроизоляционный материал обладает повышенной адгезией, т. е. сцеплением с поверхностью твердых тел, включая поверхности минеральных частиц, поскольку гидролизованные алюмосиликаты глинистых пород, на основе которых он производится, отличаются высокой совместимостью и надежным сопряжением с сохранившимися фрагментами исторического глинистого экрана, представленного естественными глинистыми породами. Кроме того, неразмываемость и гидравлические вяжущие свойства (способность твердения в воде) предложенного материала в ходе проведения восстановительных работ позволяют ограничиться только защитным слоем песка без выполнения дополнительного конструктивного слоя (пригруза).

В настоящее время разработанные составы гидроизоляционных материалов применяются в промышленно-гражданском строительстве, в частности в ходе инженерно-планировочных работ на территории бывшего золоотвала ТЭЦ (19,8 га,квартал 9А СУН, Санкт-Петербург) для формирования противофильтрационного слоя были применены гидроизоляционные материалы в виде сухих порошковых смесей и вязкопластичных растворов (последние были применены и для устройства противофильтрационных защитных ограждений типа «стенки в грунте»). Кроме того, для гидроизоляции бортов котлована были применены гидроизоляционные сухие порошковые смеси в качестве гидролизующего наполнителя в рулонных гидроизоляционных материалах (марка «Водоупор»).

Применяемые гидроизоляционные материалы и конструкции на их основе должны проходить испытания на соответствие условиям их дальнейшего назначения. ОАО «СПбЗНИиПИ» имеет аккредитованный «Испытательный центр», где проводятся физико-механические исследования гидроизоляционных материалов согласно существующим ГОСТам и СНиПам и разрабатываются новые методики, позволяющие производить экспресс-диагностику различных гидроизоляционных составов, а также оптимизируются технологические способы укладки новых гидроизоляционных материалов. В «Физико-химической лаборатории» осуществляется коррекция составов гидроизоляционных материалов в соответствии с требуемыми для реализации физико-химическими и механическими параметрами.

Открытое акционерное общество «Санкт Петербургский зональный научно–исследовательский и проектный институт жилищно–гражданских зданий» (ранее «ЛЕНЗНИИЭП»).

196105 Санкт-Петербург, Витебский пр., д. 11
Тел. +7 (812) 369-3179
E-mail: office@lenzniiep.spb.ru
www.lenzniiep.spb.ru