Геомембрана: все, что нужно знать о материале для гидроизоляции
В настоящее время строительные технологии требуют использования материалов, которые сочетают в себе несколько критериев: прочность, долговечность, экологическую безопасность и химическую устойчивость. Один из наиболее перспективных видов таких материалов - это геосинтетические материалы с использованием геомембран GP. Это сложный строительный материал, который обладает всеми необходимыми свойствами.
Несмотря на всю перспективность и эффективность его использования, в России геосинтетические материалы начали использоваться сравнительно недавно - только в 90-е годы прошлого века. В остальном же мире геомембраны используются с 60-х годов. Существует множество различных типов геомембран, каждая из которых обладает своими достоинствами и преимуществами. В данной статье мы рассмотрим основные типы геомембран, а также расскажем о том, для чего их применяют, и какие у них есть недостатки.
Название "геомембрана" применяется для обозначения изолирующего материала на основе полимера. Такой материал может быть полимерным геосинтетическим, глиняным геосинтетическим или битумным геосинтетическим. Область применения включает в себя строительство, ландшафтный дизайн и землеустройство.
Существует несколько видов геомембран, в том числе мембраны полимерные геосинтетические, глиняно-геосинтетические и битумно-геосинтетические. В зависимости от состава сырья, фактуры поверхности, соединения и других признаков геомембраны могут различаться.
Основным элементом в составе геомембраны является полиэтилен или ПВХ. Для улучшения характеристик, к главному компоненту добавляют стабилизаторы высокой температуры и антиокислители. Технические характеристики геомембраны зависят от того, какой вид материала использовался при ее производстве.
Геомембраны из полиэтилена высокой плотности и низкого давления (HDPE, ПНД) являются чрезвычайно прочными и устойчивыми к кислотам, щелочам, маслам и другим химическим реагентам. Они хорошо переносят механическое воздействие, но не отличаются эластичностью и стойкостью к деформациям. Геомембраны HDPE используются для строительства накопителей жидких и твердых промышленных отходов, полигонов ТБО, гидроизоляционного и антикоррозионного покрытия поверхностей простой формы.
Геомембраны из полиэтилена низкой плотности и высокого давления (LDPE, ПВД) легкие, мягкие и эластичные. Они хорошо переносят низкие температуры и обеспечивают надежную гидроизоляцию. Материал не пропускает пар и воду, что позволяет использовать его для изоляции токсичных веществ. Геомембраны LDPE используются для гидроизоляции тоннелей и других подземных сооружений.
Геомембраны из ПВХ имеют структуру, состоящую из трех слоев: нижнего, среднего и верхнего. Пленка из модифицированного поливинилхлорида, дополненного термостабилизаторами, выступает в качестве нижнего слоя. Армирующая сетка из полиэфира или стекловолокна служит для среднего слоя. Верхний слой представляет собой ПВХ с добавками. Геомембраны из ПВХ применяются для гидроизоляции кровель, стен, бассейнов и резервуаров.
Бентонитовые геосинтетические геомембраны (GCL) называют еще глиняными матами или бентоматами. Они представляют собой материал, который состоит из гранул бентонитовых глин, расположенных между двумя слоями геотекстильного материала. Благодаря своим свойствам, бентоматы используются для гидроизоляции полигонов ТБО, для создания защитных экранов нефтехранилищ, для подкладки донного слоя водохранилищ, при строительстве дамб, каналов, резервуаров рыбоводческого хозяйства и для возведения противофильтрационных экранов. Они не зависят от климатических условий и могут применяться в любое время года.
Эффективность экрана из бентоматов в гидратированном состоянии со слоем толщиной около 10 мм эквивалентна слою глины толщиной около 900 мм.
Геомембраны делятся на гладкие, текстурированные и профилированные в зависимости от назначения. Текстурированные геомембраны имеют шероховатую поверхность и обеспечивают лучшее сцепление мембраны с основой. Единичная и двусторонняя текстурировка обуславливают возможность монтировать под уклоном, а следовательно такие геомембраны наиболее подходят для гидроизоляции откосов и оснований сложной геометрической формы.
Профилированная мембрана имеет конусообразные выступы (шипы) на одной или двух сторонах полотна, высота которых колеблется от 7 до 20 мм. Эти выступы придают гидроизоляционному покрытию хорошую фиксацию с поверхностью, равномерно распределяют нагрузку по всей поверхности, обеспечивают тепло- и воздухообмен, а также уменьшают расход сыпучих дренажных материалов. Профилированные мембраны применяются в жилом, промышленном и дорожном строительстве, где могут решить такие задачи, как защита фундаментов и стен, устройство дренажа и вентиляции, гидроизоляция отмостки зданий, армирование основания дорожного полотна и другие.
Существует несколько типов профилированных мембран, различающихся количеством слоев. Однослойная пленка состоит только из полиэтиленового или поливинилхлоридного полотна и подходит для вентиляции влажных стен, гидроизоляции и создания ровного основания фундамента или дорожного покрытия. Двуслойная геомембрана усилена геотекстилем, который придает дополнительную прочность и позволяет выдерживать сильное давление грунта. Геотекстиль также собирает влагу и отводит ее по дренажным каналам профилированной геомембраны, и применяется в качестве дренажного, армирующего и разделительного элемента в дорожном строительстве. Трехслойные мембраны имеют наружное скользящее покрытие из гладкого полиэтилена, который обеспечивает возможность смещения при подвижках грунта и защищает материал от механических повреждений. Трехслойные геомембраны успешно справляются с вертикальным дренажем на пучинистых почвах и при большой глубине заложения фундамента.
Полимерные геомембраны продаются в рулонах разной ширины и длины, а профилированные мембраны имеют типовой размер рулона 2 × 20 м. Основной показатель — толщина, от которой зависит прочность материала, и геомембраны представлены семью значениями номинальной толщины согласно ГОСТу.
Стыки между отдельными элементами являются слабым местом любой гидроизоляции. Производители геомембран применяют разные способы соединения. Сварка осуществляется при помощи строительного фена, профессионального сварочного автомата, нагретого клина или экструдера. Такой способ соединения позволяет получить надежный, герметичный и прочный шов. Склеивание геомембран происходит с помощью двухсторонней самоклеящейся ленты, специального клея или герметика. Практичный способ — профилированные геомембраны с механическим замком, которые при наложении образуют прочное соединение. Дополнительно применяют самоклеящуюся ленту для герметизации шва.
В России производят несколько марок геомембран, в том числе профилированные мембраны марок “Лок Даун” (LockDown), “Тефонд” (Tefond), “Плантер Стандарт” (Planter Standart), “Икопал ВиллаДрейн”, “Дельта МС” (Delta MS), “Изостуд” (Isostud). В последнее время ПВХ мембраны начали применять для обустройства кровель в России, хотя на Западе такая технология используется уже несколько десятилетий.
Существует множество преимуществ использования геомембраны, однако стоит обратить внимание и на ее недостатки.
К плюсам геомембран относится прочность, которая определяется свойствами исходного сырья. Это свойство наиболее высокое у ПНД, при этом плотность геомембраны также влияет на степень прочности. Армирующий слой геотекстиля Гео Про ТС может дополнительно усилить конструкцию. Растяжимость, обусловленная эластичностью материала, является еще одним преимуществом геомембраны. Особенно стойким к деформациям является материал из ПВД. Геомембраны также обладают химической устойчивостью. Практически все геомембраны сохраняют свои свойства в агрессивных средах, таких как серная и соляная кислоты, сырая нефть, автомобильные масла, щелочи, хроматы калия и натрия, цианиды калия и сульфаты калия. Это свойство позволяет использовать геомембраны для изоляции хранилищ нефтепродуктов, на полигонах складирования токсичных отходов и даже в бытовых условиях. Экологичность является еще одним преимуществом геомембран, так как материал инертен и безопасен для окружающей среды и здоровья людей. Следующим преимуществом является долговечность геомембраны, которая, в зависимости от исходного сырья, может достигать от 25 до 80 лет и более. Долговечность обусловлена отсутствием разложения и коррозии материала. Геомембраны также обладают стойкостью к температурным перепадам, хотя это свойство может зависеть от исходного сырья. Средние значения позволяют использовать геомембраны при температурах от –40°С до +50°С. Наконец, геомембраны предоставляют простоту монтажа. Они легче по весу по сравнению с другими изоляционными материалами, рулонное полотно легко раскатывается и режется. Стоимость укладки, обслуживания и ремонта также невелика.
Отдельно следует отметить способность бентоматов самоустранять разрывы и трещины. Гранулы глинистого минерала разбухают и увеличиваются в 16 раз при намокании. При появлении разрывов бентонит соприкасается с влагой, превращается в глину и заполняет поврежденную поверхность, что не позволяет течи.
С другой стороны, недостатки геомембран относятся скорее к особенностям применения. Например, геомембраны из полиэтилена высокой плотности менее эластичны, чем из ПВД, что значит, что их следует монтировать на ровных поверхностях. Укладывая тонкие пленки, необходимо обеспечить отсутствие камней и острых углов, которые могут повредить геомембрану.
Шаг за шагом: укладка геомембран и монтаж
При выборе конструктивного решения для укладки и монтажа геомембраны необходимо учитывать климатические условия объекта, свойства грунта, назначение строящегося объекта и класс требуемых гидравлических характеристик. От этих условий зависит и технология укладки геомембраны, но можно выделить несколько этапов монтажа.
- Подготовка основания. Если объект не требует устройства фундамента, необходимо выровнять и расчистить площадку. В остальных случаях необходимо предварительно выкопать котлован и уплотнить его дно с помощью катка.
- Дальнейшая последовательность работ определяется особенностями почвы. Если уровень грунтовых вод высок, потребуется соорудить дренажную систему. На стабильное основание укладывают слой гравия и песка.
- Иногда на подготовленное основание требуется настелить слой геотекстиля для защиты гидроизоляции от повреждений. Если фракции частиц грунта меньше 10 мм, геомембрану укладывают непосредственно на подготовленное основание, если же фракция частиц грунта больше 10 мм, предусматривают укладку на грунт основания дополнительной защитной прокладки из геотекстиля средней или высокой плотности (500–1000 г/м2).
- Планирование укладки. Необходимо тщательно продумать расположение полотен геомембраны на основании, рассчитать их размеры. Желательно избегать швов в области углов и в самых низких участках. Линии соединения должны располагаться параллельно откосам.
- Монтаж. Важно укладывать геомембрану в сухую, безветренную погоду при температуре не ниже –5°С. Рулоны раскатывают вручную с расположением листов внахлест. Материал необходимо укладывать аккуратно, чтобы избежать образования повреждений. Все полотна материала должны лежать гладко, без складок или морщин.
- В процессе монтажа полотнища геомембраны временно фиксируют мешками с песком или другими тяжелыми предметами. Гидроизоляционную пленку не следует сильно натягивать, иначе при подвижках грунта материал может повредиться.
- Сварка. Для обеспечения условий качественной сварки полотна необходимо укладывать с нахлестом. Нахлест материала в местах стыковки рулонов по ширине полотна должен быть в два раза больше — 300 мм. Чтобы убедиться в прочности соединения, в них подают сжатый воздух под давлением. Герметичность проверяют вакуумным насосом с применением мыльного раствора.
- Завершение. По окончании сварочных работ анкерные траншеи засыпают грунтом.
Позаботьтесь о правильном монтаже геомембраны и убедитесь в ее долговечности и качественной защите.
Фото: freepik.com