§ 3.2. Герметизация швов тонкостенных железобетонных конструкций (ч. 4)
Оклеечные герметики. Они уже много лет успешно используются 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 асфальтовой 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 — стеклопластикат, 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 стеклопластикат обладает высокой длительной прочностью, в основном определяемой видом армирующей стеклоткани (при использовании 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 водоустойчивости составляет 0,8, коэффициент кислотостойкости — 0,5, а в щелочной среде — всего 0,15.
Открытая стеклоткань за указанное время полностью разрушается. Поэтому для защиты бетонных сооружений рекомендуется применять щелочестойкие стеклоткани, базальтовые или капроновые ткани, как, например, в изофоле (ЧССР), жертуа (Франция) и др. [54]. Весьма существенно, что стеклопластикат выдержал 1 млн. двойных перегибов без разрушения, что свидетельствует о его высокой деформационной устойчивости.
Исследования Б.Ф. Хасина (авт. свид. № 269795, 1968 г.) и А.Н. Дыманта показали, что в качестве оклеечных герметиков можно использовать: полиэтилен низкой плотности (ПЭНП), в том числе с добавкой бутилкаучука (БК); этиленпропиленовый сополимер СЭП; вулканизированный ПЭНП; пластифицированный ПВХ и эпоксидно-каучуковые композиции ЭКК-100 и ЭКК-200, составы которых представлены в табл. 1.10. Свойства этих материалов (без арматуры) приведены в табл. 3.8. Они отличаются достаточно высокой прочностью 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.
Таблица 3.8
Физико-механические свойства материалов для оклеечных герметиков
| Свойства | ПЗНП полиэтилен П-5303 | Сплав ПЭ + 10 % БК | Этиленпропилен СЭП | Вулканизованный ПВ-404 | ПВХ-пластикат | Эпоксиды ЭК К 100/200 | |
| Листовой 251/1 | Шланг 301 | ||||||
|
Предел прочности, МПа текучести, МПа |
17,5 9,5 |
11,2 8,2 |
19,5 15,5 |
15,5 8,6 |
21,3 — |
15,0 — |
14,2/5,2 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, ° С | 103/–70 | 101/–70 | 152/–60 | 10/–40 | 160/–40 | 180/–40 | 160/–60 |
| Длительная прочность, МПа | 3 | 3 | 4 | 3 | 3 | 2 | 0,4/0,06 |
|
Модуль упругости, МПа эластичности, МПа |
100 200 |
100 500 |
550 800 |
160 750 |
16 33 |
15 67 |
320/130 13/2,6 |
| Наибольшая вязкость, Па·с | ∞ | 7,3·106 | 3·107 | 2,7·108 | 1·107 | ∞ | — |
| Эластическая вязкость, Па·с | 6,7·104 | 7·105 | 2,7·105 | 6,7·105 | 6,9·104 | 8,1·104 | — |
В зоне переменных горизонтов необходимо считаться со старением и статической усталостью материала, но можно не учитывать снижение прочности под действием воды. Таким образом, 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 стеклотканью, капроновой или нейлоновой тканью, причем толщину герметика и прочность армирующей ткани нужно назначать по расчету.
Температурные напряжения σt и прочностные характеристики герметика можно определять по формулам [67] (расчетная схема приведена на рис. 3.13, а):
, 
,
(3.2)где Еу — модуль упругости армоэластика; Rz — предел прочности при растяжении; Δα = αп—α° — разность КЛРТ покрытия и основания; Δt° — амплитуда колебаний температуры; Аb — адгезия к основанию (клебемассы). Этот расчет справедлив, если герметик наклеен на основание.
По аналогии можно определить максимальные напряжения в петлевом компенсаторе (рис. 3.13, б) при расхождении шва на Δx и вертикальном смещении соседних секций сооружения на Δz с учетом данных, приведенных в [67, с. 76—78]:
,(3.3)где G — модуль сдвига покровного материала армоэластика; B = pcosν + b + πr — половина длины листа-компенсатора в шве (рис. 3.13, б).
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 размеры 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 деформации, поэтому уплотнения сопряжений должны проектироваться индивидуально с соблюдением следующих правил:
- а) напорный фронт гидроизоляции сооружения должен быть непрерывным, в связи с чем при уплотнении сопряжений нельзя допускать неуплотненные места, причем они должны стать равнопрочными с основной гидроизоляцией;
- б) все сопряжения гидроизоляционного покрытия с металлическими закладными деталями надо усиливать проклейками из армирующей ткани (поз. 6 на рис. 3.14) на ширине не менее 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 КЦР, КПЦР или армоэластиков (при давлении до 2 МПа) либо холодных асфальтовых мастик (до 0,5 МПа);
- г) сопряжения различных гидроизоляционных покрытий выполняют на ширине не менее 300 мм, причем оклеечное покрытие наносят поверх штукатурного или окрасочного, а штукатурное — поверх окрасочного, усиливая стык армированием (рис. 3.15).
