Технологии производства горизонтальной гидроизоляции

 

 

 

  Введение

XX-XXI век – время небывалого технического прогресса и дерзких научных открытий глобального значения, изменивших образ жизни и мышление общества. «На фоне и под влиянием этих технических и социальных факторов и основополагающих достижений фундаментальных наук родилось и сформировалось научное строительное материаловедение. В результате в современном строительстве используются тысячи наименований строительных материалов - конструкционных, теплоизоляционных, гидроизоляционных, антикоррозионных, радиационно-стойких, акустических, отделочных, кровельных, декоративных и других». Также разработано множество разнообразных технологий, в том числе и в сфере защиты подземных частей зданий и сооружений, и именно в области инъекционной гидрофобизации кирпичной кладки.

Долговечность зданий и сооружений зависит от многих факторов, но в первую очередь необходима защита от влаги. По традиционной строительной технологии против воздействия влаги применяют вентиляцию, изоляционные слои, краски. Однако в наше время развитие науки позволило создать вещества, которые меняют саму суть взаимодействие влаги с материалами – так называемые гидрофобизаторы. Сделать материал гидрофобным – значит обеспечить эффект несмачивания водой, которая будет скатываться с поверхности. Следовательно, гидрофобизация – один из методов решения в определённых условиях проблемы гидроизоляции.

Гидрофобизация стен – это один из видов пропиточной изоляции, результат образования тонких пленок гидрофобизаторов; в данный момент в строительстве используется два вида гидрофобизации стен: поверхностный и объемный. Объёмный может осуществляться различными способами в зависимости от конкретной ситуации. Так, например, при ремонте и восстановлении строительных конструкций с целью создания горизонтальной гидроизоляции наиболее рационален способ нагнетания инъекционных материалов под определённым (то есть, возможно, и «под собственной силой тяжести» - самотёком) давлением.

Технология ремонта и восстановления строительных конструкций путем нагнетания инъекционных материалов заключается в герметизации швов, пустот и трещин цементными или полимерными материалами, которые закачиваются под давлением с помощью специального оборудования. Вносимые растворы полностью заполняют образовавшиеся пустоты, поры, капилляры, скрепляют места растрескивания, делают бетон и кирпичную кладку прочнее, в результате чего предотвращаются протечки воды.

При инъектировании трещины могут заполняться различными  составами, в том числе

имеющими цементную основу или представляющими собой сложные многокомпонентные полимеры. Конкретный вид раствора выбирается в зависимости от поставленной задачи, состояния конструкции и технологии проведения работ.

В данной курсовой работе  подробно рассмотрены следующие вопросы: необходимость защиты зданий и сооружений от влаги на территории г. Барнаула; виды гидроизоляции и гидрофобизации, а также их сравнение по технико-экономическим показателям. Предоставлены результаты научных экспериментов, направленных на изучение и анализ действия материалов («Типром К Люкс» и ГФ-2 «Чистюля») при горизонтальной кремнийорганической гидрофобизации каменных конструкций из керамического кирпича методом инъектирования «самотёком». Сформулированы общие выводы и рекомендации по защите конструкций зданий и сооружений от капиллярной влаги в Алтайском крае. 
1.1  Воздействие подземных вод на здания и сооружения

1.1.1  Виды воды в грунте

В современной литературе существует большое количество различных классификаций видов воды в грунтах. Широко известна классификация, предложенная А. Ф. Лебедевым (1936), которая явилась результатом его многочисленных и тщательно выполненных экспериментальных работ в этой области. А. Ф. Лебедев различал в грунте следующие категории воды:

  -  вода в форме  пара;

  -  гигроскопическая  вода;

  -  пленочная вода;

  -  гравитационная  вода:

  -  капиллярная вода,

  -  подвешенная вода,

  -  гравитационная  вода, находящаяся в состоянии  падения;

  -  вода в твердом  состоянии;

  -  кристаллизационная  вода и химически связанная  вода.

Исходя из исследований последних лет, на основании классификации А. Ф. Лебедева, может быть предложено следующее подразделение воды в грунтах:

• Вода в форме пара.
• Связанная вода:

     -  прочносвязанная (гигроскопическая) вода;

     -  рыхлосвязанная  вода.

• Свободная вода:

     -  капиллярная  вода;

     -  гравитационная  вода.

• Вода в твердом состоянии.
• Кристаллизационная вода и химически связанная вода.

1.1.2  Виды воздействия воды на сооружения

Дождевая и талая воды образуют на поверхности временные скопления - поверхностные воды. При их просачивании в грунт образуются временные потоки безнапорных фильтрационных вод. Если на пути фильтрационных вод встречается ограниченный по площади слой водоупорного грунта или кровля подземного сооружения, то над ним может сформироваться временный водоносный горизонт - верховодка.

Подземные воды, содержащаяся в грунте, под действием капиллярных и молекулярных сил проникают в пористые материалы конструкций и поднимается в них на высоту до 6 м, чему способствует также гидростатическое и гидродинамическое давление воды. Периодическое замерзание и оттаивание воды в конструкции приводит к механическому разрушению, а наличие в воде ряда химических веществ делает ее агрессивной по отношению к бетону и цементным растворам и вызывает химическое разрушение материала конструкции. Этим воздействиям особенно подвергаются цоколи и фундаменты зданий в пределах глубины промерзания.

Подземная вода и влага, проникая в заглубленные части зданий и сооружений, создают в них сырость, вызывают набухание, гниение, коррозию, механическое разрушение, всплытие полов, в некоторых случаях - и затопление помещений.

Рисунок 1 - Схема движения воды

Во временных и постоянных водоносных горизонтах поры грунта полностью заполнены гравитационной водой, степень водонасыщения равна единице, а ниже поверхности подземных вод существует напор. Выше этой поверхности есть зона капиллярного увлажнения, при этом уровень капиллярного поднятия определяется гранулометрическим составом грунта и изменяется от десятков сантиметров в песках до нескольких метров в пылеватых и глинистых грунтах.

Таблица 1 - Капиллярный подъем воды

Вид грунта	Капиллярный подъем воды, м
Пески:  крупнозернистые	0,03 – 0,15
среднезернистые	0,15 – 0,35
мелкозернистые	0,35 – 1,1
Кирпичная кладка	до 2,0

 

Степень водонасыщения  в капиллярной зоне изменяется от единицы на уровне поверхности подземной воды до молекулярной влажности на верхней границе зоны. Напор капиллярной воды - отрицательный, поскольку она испытывает воздействие растягивающих напряжений от сил поверхностного натяжения на контакте с воздухом и смачиваемыми поверхностями твердых частиц.

Если сооружение находится ниже поверхности подземных вод или верховодки, то пьезометрическое давление воды вызовет ее напорную фильтрацию вплоть до затопления сооружения.

Агрессивные минерализованные поверхностные и подземные, морские воды, канализационные и промышленные стоки, вступая в контакт с конструкциями, прежде всего железобетонными, приводят к их разрушению. Степень агрессивного воздействия подземных вод (слабая, средняя, сильная) устанавливается по СНиП 2.03.11-85 "Защита строительных конструкций от коррозии" в зависимости от материала конструкции и содержания агрессивных компонентов.

Выбор способов и средств для водозащиты сооружения определяется эксплуатационными требованиями к нему, его конструктивными характеристиками и степенью обводненности грунта.

По степени допустимого увлажнения помещения делятся на три категории.

Таблица 2 - Категории сухости помещений

Категория сухости	Допустимая степень сырости ограждающих конструкций	Тип помещения
I. Сухая поверхность	Отдельные сырые пятна общей площадью не более 1% поверхности	Жилые, офисные, торговые и иные помещения с постоянным присутствием людей
II. Сухая поверхность с  отдельными влажными участками  (без выделения капельной влаги)	Общая площадь влажных участков не более 20 % поверхности	Технические подвалы, гаражи, пешеходные переходы и иные помещения без постоянно работающего персонала
III. Выделение капельной  влаги на стенах, на полу, но  не на потолке	Общая площадь увлажненных участков не более 20 %  поверхности	Транспортные тоннели и т.п. помещения, посещаемые периодически

 

Таблица 3 - Степень обводненности грунта

Степень обводненности	Характер подземных вод, контактирующих с сооружением
I. Безнапорная	Только капиллярная влага грунта или непостоянный водоносный горизонт (верховодка) с напором до 0,5 м; в этой степени обводненности окажутся, как правило, подвалы жилых домов
II. Низконапорная	Постоянный водоносный горизонт с напором до 2 м; в этой степени обводненности окажутся, как правило, пешеходные переходы и одноэтажные подземные гаражи
III. Среднего напора	Водоносный горизонт с напором 2…10 м; в этой степени обводненности окажутся, как правило, двух-трехэтажные подземные гаражи
IV. Высоконапорная	Водоносный горизонт с напором выше 10 м

 

 

1.1.3  Причины нарушения водозащиты старых зданий г. Барнаула

К основным причинам нарушения водозащиты старых зданий кроме естественных причин старения материалов можно отнести:

  -  подъем уровня  подземных вод, вызванный природными (нагонные наводнения) и техногенными  причинами - утечками из водопроводных  и канализационных сетей; 
  -  подъем уровня территории за счет нарастания техногенного слоя при многократном мощении и асфальтировании, в результате чего увеличивается влажность кладки стен из-за капиллярного подсоса влаги; 
  -  повреждение глиняного замка при вводе или ремонте коммуникаций (труб, кабелей); 
  -  изменение планировки, повреждение отмостки и водостоков с кровли, в результате чего атмосферная влага стекает к стене здания и капиллярным подсосом поднимается вверх; 
  -   засорение дренажа и скопление атмосферных вод в грунте вокруг фундамента.[30]

1.1.4  Примеры аварийных зданий и сооружений в грунтовых условиях старой части города

Приведём несколько примеров аварийных зданий и сооружений, а именно находящихся по адресам: г. Барнаул пр. Ленина 17, Льва Толстого 11.

1.1.4.1  «Административное здание, Ленина проспект, 17 в г. Барнауле»

Геологическое строение и гидрогеологические условия.

В геоморфологическом отношении площадка проектируемого строительства расположена на первой надпойменной террасе р. Барнаулки, которая сложена толщей аллювиальных песков различной крупности и плотности сложения, подстилаемых суглинками кочковской свиты. В геологическом строении площадки на изученную глубину 13,0 м принимают участие:

Современные отложения (IV) в виде насыпного грунта, представленного песком с включениями строительного мусора, мощностью 1,2-1,4 м, при встрече выгребных ям и погребов - до 3,0 м.

Верхнечетвертичные аллювиальные отложения первой надпойменной террасы р. Барнаулки (a1 III) залегают под современными и представлены песками мелкими и средней крупности. Мощность песков 6,8-6,9 м.

Верхнеплиоценовые отложения кочковской свиты (N kc) подстилают аллювиальные пески на глубине 8,0-8,3 м, на отметках 135,3-135,8 м. Представлены данные отложения суглинками от полутвердой до тугопластичной консистенции. Вскрытая мощность их 
4,7-5,0 м.

На момент изысканий грунтовые воды встречены на глубине 0,4-0,6 м, на отметке 143,2 м. Водовмещающими грунтами водоносного горизонта являются насыпные грунты и аллювиальные пески, мелкие и средней крупности. Водоупором служат кочковские суглинки. Питание грунтовых вод осуществляется за счет атмосферных осадков и за счет перетока со II надпойменной террасы. Разгрузка происходит в отложения поймы, и дренируются воды рекой Барнаулкой.

Максимальный уровень грунтовых вод устанавливается в мае-июне, минимальный - в феврале-марте. Максимальный уровень грунтовых вод относительно установленного на период изысканий следует ожидать на 0,5 м выше, т.е. практически зеркало грунтовых вод в период высокого стояния будет сливаться с дневной поверхностью. Площадка является естественно подтопленной.

Геологические и инженерно-геологические процессы и специфические грунты.

Геологические и инженерно-геологические процессы на площадке связаны с высоким стоянием уровня грунтовых вод и подтопленностью участка. 

 Согласно картам общего  сейсмического районирования территории - ОСР-97А - район работ для средних  по сейсмическим свойствам грунтов  относится к 6-бальной зоне по  шкале МSК-64 для объектов массового  строительства. Категория грунтов  по сейсмическим свойствам (табл.1, СНиП II-7-81*) - третья (мощность водонасыщенных  грунтов в 10-метровой толще составляет  более 5,0 метров).

Физико-механические свойства грунтов.

По данным исследований свойств грунтов в лабораторных условиях, с учетом материалов изысканий прошлых лет, геологического строения, литологических особенностей в пределах изученной глубины 13,0 м выделено 4 инженерно-геологических элемента:

Элемент 1 - насыпной грунт.

Элемент 2 - песок мелкий рыхлый.

Элемент 3 - песок средней крупности средней плотности.

Элемент 4 - суглинок тугопластичный.

Элемент 1. Насыпной грунт, представленный песком с включениями строительного мусора до 20%, залегает с поверхности мощностью 1,2-1,4 м.

Элемент 2. К этому элементу отнесен песок мелкий рыхлый, залегающий под насыпным грунтом до глубины 3,5-3,6 м, мощностью слоя 2,1-2,4 м. Грунты желто-серого цвета,  насыщенные водой, рыхлого сложения.