§ 3.2. Герметизация швов тонкостенных железобетонных конструкций (ч. 1)
Под тонкостенными железобетонными конструкциями понимают такие, в которых толщина железобетонного элемента соизмерима с размерами уплотнения и глубиной проникания колебаний температуры внешней среды. К ним относят большинство 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.
Таблица 3.3
Расчетные характеристики различных железобетонных конструкций
| Характеристики | Подземные сооружения | Экраны и облицовки | Акведуки и лотки | Тоннели и трубопроводы |
| 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—5 | 2—3 | 0,2—2,0 |
| Ширина шпонки-герметика, см | 5—10/50 | 5—10 | 3—10 | 3—5 |
| Максимальная температура, ° С | +10 | +25/40 | +25/40 | +10/40 |
| Минимальная температура, ° С | –10/–30 | –30/–40 | –30/–50 | –1/–40 |
| Скорость изменения температуры, ° С | 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 | 1,5·10–6 | 2·10–5 | 2,5·10–7 |
Примечание. В знаменателе указаны экстремальные значения, требующие индивидуального проектирования и особого расчета.
Требования к герметизирующему материалу зависят от климатических условий и типа сооружения; например, в IV климатической зоне на автодорожных мостах требуется растяжимость 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 сооружений от герметика требуется высокая водоустойчивость: водопоглощение не более 3 %, набухание — 1 %, коэффициент водоустойчивости при длительных испытаниях в воде — не ниже 0,8.
Конструкция уплотнения деформационного шва в тонкостенных сооружениях, так же как и в массивных, определяется в первую очередь максимальной расчетной деформацией в шве. При небольших деформациях (до 5 мм) в подземных сооружениях швы уплотняют, усиливая гидроизоляцию прокладкой металлических или пластмассовых листов (рис. 3.7, а), при деформациях до 50 мм уплотнения усиливают уже листами-компенсаторами (рис. 3.7, б), а при больших деформациях — асфальтовыми 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 сооружений (рис. 3.8).
В тонкостенных конструкциях все уплотнения в наземной и надводной зонах подвергаются воздействию переменной температуры внешней среды, а потому материалы таких уплотнений должны быть морозоустойчивы: например, в этих условиях не следует применять прокладки и диафрагмы из пластифицированного поливинилхлорида, температура стеклования которого не ниже –23° С, а из светоморозоустойчивой резины или стабилизированного полиэтилена (температура хрупкости –70°С). Точно так же поверхностные шпонки нельзя заполнять асфальтовыми мастиками, имеющими температуру хрупкости выше –10° С, используя для этого резинобитумные мастики 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 ответственных сооружениях из монолитного бетона, при напорах более 10 м и расстояниях между швами свыше 15 м, главным образом в гидротехнических сооружениях [8, 14].
Для сборных железобетонных сооружений, облицовок, экранов водопроводящих сооружений, различных резервуаров и бассейнов пригодны облегченные герметизирующие шпонки трех типов:
- 1) поверхностные герметизирующие шпонки с мастичным заполнением полимерными или полимербитумными герметиками, заливаемыми в полость;
- 2) профильные резиновые либо пластмассовые полосы, закладываемые в шов между сборными элементами или в специальное его уширение;
- 3) оклеенные герметизирующие полосы из пластмассы, резины или стеклоэластика; наклеиваемые на примыкающие к шву сборные злементы или секции сооружения специальными клеями или клебемассами.
Известно много различных герметизирующих материалов, выпускаемых советскими и зарубежными заводами, поэтому мы ограничимся лишь рассмотрением отечественной продукции и материалами, пригодными для длительной работы в водной среде.