ГЛАВА ПЯТАЯ
КОНСТРУКЦИИ ГИДРОИЗОЛЯЦИИ НАЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ
§ 5.1. Гидроизоляция наземных строительных конструкций (ч. 1)
Наземные строительные конструкции весьма многочисленны; к ним относятся: различные промышленные и общественные здания, междуэтажные перекрытия которых должны быть водонепроницаемы; всевозможные резервуары, бассейны и хранилища жидких продуктов; разнообразные промышленные сооружения, по условиям эксплуатации нуждающиеся в гидроизоляционной и антикоррозионной защите; транспортные и гидротехнические наземные сооружения; крыши всех зданий, также требующие гидроизоляции.
Рассмотрим общие особенности эксплуатации упомянутых зданий и сооружений, перед тем как перейти к изложению правил 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 осадков и ультрафиолетового солнечного облучения;
- б) изолируемые строительные конструкции испытывают значительные деформации от осадок основания, изменений температуры, воздействия движущегося транспорта и работающего оборудования; эти конструкции выполняются из тонкостенных или сборных элементов, в связи с чем гидроизоляционные покрытия должны обладать очень большой деформативной способностью;
- в) к гидроизоляционным конструкциям упомянутых сооружений предъявляются повышенные архитектурные требования, поэтому для них устраиваются специальные защитные ограждения, наносятся поверхностные окраски и облицовки, а открытые 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 сооружения (80—100 лет), а сроком их капитального ремонта (20—30 лет), что облегчает выполнение предъявляемых к ним требований (табл. 5.1).
Рассмотрим перечисленные эксплуатационные особенности гидроизоляции наземных сооружений. Температурно-климатические условия устанавливаются СНиПом [12] для данного района строительства (см. рис. 4.4) — они имеют определяющее значение для наземных сооружений при формулировке требований к гидроизоляционным и герметизирующим материалам (табл. 5.1). Приведенные в табл. 5.1 данные осреднены.
Таблица 5.1
Требования к гидроизоляционным и герметизирующим материалам для наземных частей зданий и сооружений [8, 12, 14, 54, 65]
| Требования |
Промыш- ленные здания |
Жилые дома |
Мосты, путе- проводы |
Лотки, акведуки, бассейны |
Градирни, охладители, бани |
|
Расчетный интервал температур: I зона (от –60 до +40° С) II зона(от –45 до +45° С) III зона (от –40 до +35° С) IV зона (от –30 до +45° С) |
120 110 90 100 |
90 80 70 80 |
100 90 80 90 |
120 110 100 100 |
110 110 100 80 |
|
Требуемая растяжимость над швами, %: I зона (tмин = –50° С) II зона (tмин = –40° С) III зона (tмин = –35° С) IV зона (tмин = –20° С) |
30 20 15 20 |
15 15 12 15 |
40 35 20 30 |
25 20 15 20 |
20 20 20 15 |
| Максимальное расстояние | 40 | 40 | 25 | 20 | 15 |
| Наибольший напор воды, м | 30,0 | 1,0 | 10,0 | 5,0 | 5,0 |
| Водоустойчивость (водопоглощение), % | 3,0 | 5,0 | 4,5 | 1,5 | 1,0 |
| Прочность при сжатии, МПа, не менее | 2,0 | 0,5 | 1,0 | 0,7 | 0,5 |
| Адгезия к бетону, МПа, не менее | 1,0 | 0,2 | 0,7 | 0,5 | 0,7 |
| Теплоустойчивость. °С |
180 80* |
60 20 |
40 20 |
60 30 |
80 50 |
| Химическая стойкость в воде-среде (рН) | 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 на покрытие | Есть | Нет | Есть | Есть | Частично |
| * В знаменателе — температура воды. | |||||
В промышленных сооружениях встречаются самые разнообразные условия эксплуатации гидроизоляции. Отметим экстремальные случаи (рис. 5.1).
| При максимальной температуре воздуха или пара ° С: | |||
| теплопроводы и паропроводы | 180 | сушильные камеры, парильни бань | 110 |
| прямые теплопроводы | 150 | открытые площади, террасы | 70 |
| обратные | 80 | междуэтажные перекрытия | 50 |
| При максимальной температуре воды (° С): | |||
| моечные бань и прачечных | 80 | градирни и промохладители | 50 |
| плавательные бассейны | 30 | гальванические и другие ванны | 70 |
| лотки гидрозолоудаления | 40 | ||
| При максимальной скорости изменения температуры (°С/ч): | |||
| зимой на открытой поверхности | 4 | летом во время грозы | 50 |
| под защитным покрытием | 2 | то же, на открытой поверхности | 20 |
| внутри промышленных установок | 10 | ||
| При минимальной температуре зимой (°С): | |||
| на открытой поверхности в Якутии | —70 | на кровлях в европейской части СССР | —50 |
| то же, под защитным покрытием | —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 строительных конструкций — от –20 до +30 = 50° С; при большем интервале расчетных температур гидроизоляцию надо проектировать на основании специальных исследований теплоустойчивости и морозостойкости гидроизоляционных материалов.
По химической агрессивности воды-среды, не рассматривая особые случаи сооружений химических заводов, следует отметить некоторые экстремальные случаи: промывочные воды энергетических котлов, сооружений химводоочистки и различных очистных сооружений — общекислотная агрессия с рН до 5,0 и общещелочная агрессия с рН до 12,0, а в промывочных коллекторах оросительных систем — содержание ионов сульфатов до 55000 мг/л; в сточных водах коммунальных бань и прачечных — щелочная агрессия мыльной воды с рН до 12,0 при максимальной температуре до +40° С.
Осадочные деформации были рассмотрены в предыдущей главе, однако следует снова указать, что при проектировании гидроизоляции наземных сооружений и предварительном выборе типа уплотнений нужно учитывать наибольшие осадки этих сооружений:
| Первоначальные осадки | Последующие осадки | |
| Промышленные сооружения на массивных фундаментах | 5 см | 10 см |
| Обычные здания на незаглубленных фундаментах | 10 | 20 |
| Здания и сооружения на вечномерзлых грунтах | 10 | 30 |
| Незаглубленные здания на насыпных грунтах | 25 | 35 |
| Расчетная скорость осадок в суглинистых грунтах | 10–5 см/с | 10–7 см/с |
По наблюдениям за деформационными швами ряда сооружений, 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 отдельных секций до 28 см и расхождение швов до 15 см, однако это уникальный случай. Обычно же, особенно на песчаных основаниях, осадки происходят еще в период строительства, до устройства гидроизоляции, поэтому при ее проектировании учитывают деформации в швах и стыках до 5 мм, что позволяет ограничиваться армированием покрытия одним-двумя слоями стеклоткани (см. рис. 3.7, а и б) или профильными герметиками (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, б и г), а усиливающий дополнительный слой гидроизоляционного материала рекомендуется на ширине 20—25 см не приклеивать, чем повышается его растяжимость. Такие конструкции широко применяют в США и ФРГ (см. рис. 4.6, г).