§ 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).

Оклеечные герметики из пластмассовых армоэластиков
Рис. 3.13. Оклеечные герметики из пластмассовых армоэластиков
а — расчетная схема оклеенного герметика; б — расчетная схема компенсатора; в и г — примеры уплотнения швов оклеечными армоэластиками
1 — полоса армоэластика; 2 — приклейка полимерным материалом; 3 — жгут поропласта или пороизола; 4 — эластичная прокладка из поропласта или пороизола; 5 — бетонное или металлическое защитное покрытие

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);
 
Сопряжение гидроизоляционных покрытий с закладными деталями, сваями и трубами
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 колонной при давлении более 2 МПа; г — с пересекающей гидроизоляцию сваей
1 — изолируемая конструкция; 2 — гидроизоляционное покрытие; 3 — закладная деталь; 4 — закладной патрубок; 5 — сальниковое уплотнение; 6 — армирующая ткань; 7 — сварные швы; 5 — заливка герметиком; 9 — анкерный болт с шайбой; 10 — металлический или стеклопластиковый лист
  • 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).
 
Сопряжения гидроизоляционных покрытий разных видов
Рис. 3.15. Сопряжения гидроизоляционных покрытий разных видов
а — штукатурной гидроизоляции с литой; б — штукатурной с оклеечной
1 — штукатурная гидроизоляция; 2 — литая асфальтовая гидроизоляция; 3 — оклеечная гидроизоляция; 4 — цементная стяжка; 5 — защитная стенка; 6 — изолируемая конструкция; 7 — защитная плита; 5 — прижимной брус; 9 — участки точечной приклейки

Попченко С.Н. Гидроизоляция сооружений и зданий