ГИДРОИЗОЛЯЦИЯ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ПРОМЫШЛЕННЫХ И ГРАЖДАНСКИХ СООРУЖЕНИЙ

Комплексная теплогидроизоляция

Теплогидроизоляционными называются защитные покрытия, сочетающие в себе функции гидро - и теплоизоляции строитель­ной конструкции; они подразделяются на комбинированные покрытия, когда пористый теплоизоляционный слой, в свою оче­редь, защищают гидро - и пароизоляционными покрытиями, и Комплексную теплогидроизоляцию, выполняемую из теплоизо­ляционного материала, одновременно обладающего водонепро­ницаемостью и водоустойчивостью [14, 18, 28, 46, 53].

Теплогидроизоляцию применяют в ограждениях и на кры­шах зданий, на гидротехнических сооружениях в зоне перемен­ных уровней воды, для защиты массивных конструкций от тем­пературных напряжений и вечномерзлых грунтов от оттаивания, для теплоизоляции теплотрасс при бесканальной их прокладке, для защиты различных водоводов от промерзания, а также тех­нологического оборудования с повышенными эксплуатацион­ными температурами. Комплексная теплогидроизоляция явля­ется принципиально новым видом защиты сооружений, полу­чающим все большее распространение в связи со все расширя­ющимся строительством в северных районах.

Как видно из табл. 2.1, наиболее часто употребляемые теплоизоляционные материалы в зависимости от характера их пористости и водонасыщения можно разделить на три группы:

1) Материалы, свободно поглощающие воду и гигроскопич­ные, с открытой пористостью и гидрофильной поверхностью (пенобетон, шлаковата, мипора, поропласты и т. п.); это про­сто теплоизоляционные материалы, нуждающиеся в паро - и гид­роизоляционной защите, пригодные лишь для комбинирован­ной теплогидроизоляции;

2) Материалы негигроскопичные и с закрытой пористостью, небольшим водопоглощением (гидрофобные порошки, битумо - перлит, поропласты); это теплогидроизоляционные материалы, требующие защиты от влияния воды только при вероятности длительного ее воздействия;

3) Водонепроницаемые материалы с закрытой пористостью или на пористых заполнителях, придающих им теплоизолирую­щие свойства; это теплогидроизоляционные материалы (асфаль-товые и полимербетоны на легких заполнителях, пеноэпоксиды, битумные и мастичные заливки), пригодные для устройства комплексной теплогидроизоляции.

Эффективность новых гидрофобных и теплогидроизоляцион - ных материалов видна из сравнения стоимости прокладки те­плопроводов (руб/м):

Диаметр 200 мм 300 мм

Канальная прокладка в полупроходных каналах. . . 75—70 114—80

Бесканальная с защитой армопенобетоном — изолом 67—90 89—10

То же, битумоиерлитом без гидроизоляции............................ 43—70 59—60

То же, с защитой гидрофобным асфальтоизолом. . . 38—30 58—80

Теплогидроизоляция асфальтокерамзитобетоном. . . 48—70 71—80

Литая гидроизоляция и теплогидроизоляция. Эти виды изо­ляций, как правило, выполняются из горячих асфальтовых ма­териалов путем розлива и разравнивания на горизонтальном основании или заливки в щель за опалубку или заранее выстав­ленное защитное ограждение на стенах сооружений (рис. 2.1), причем в подземных сооружениях ограждение сооружают из кирпичной стенки (рис. 2.1, а), а на напорных гранях гидро­сооружений защиту устраивают из металлических или стекло - пластиковых листов (рис. 2.1,6), либо железобетонных плит (рис. 2.1, в), заанкеренных в основном сооружении.

Литая гидроизоляция, являясь наиболее надежной защитой сооружений, в то же время самая трудоемкая и дорогостоя­щая, а потому в каждом конкретном случае необходимость ее применения должна быть подтверждена тщательным технико - экономическим обоснованием. Ее применяют преимущественно в следующих особенно сложных случаях:

А) при интенсивных механических воздействиях, волновых и ледовых нагрузках (напорные грани гидросооружений) или при резкопеременном температурном режиме в качестве тепло - гидроизоляции (теплопроводы);

Б) при повышенных требованиях к сухости подземных со­оружений, высоких напорах или агрессивности воды, а также при неблагоприятных температурно-влажностных условиях вы­полнения гидроизоляции;

В) при трещиноватом основании, нетрещиноустойчивых кон­струкциях основного сооружения и устройстве сопряжений, пе­рекрытии деформационных швов и других мест сосредоточен­ных деформаций.

Литая гидроизоляция осуществляется, как правило, из ас­фальтовых мастик, растворов и бетонов, приготавливаемых путем перемешивания компонентов при 150—170° С и заливае­мых в горячем состоянии в щель между изолируемой поверхно­стью и опалубкой или защитным ограждением, причем ширина щели зависит от состава материала и высоты заливки (табл. 2.2).

Стоимость литой гидроизоляции с защитой деревянными брусьями достигает 30 руб/м2, трудоемкость — 5,4 чел.-ч/м2, а при выполнении ее из литого асфальта за кирпичную стенку — соответственно 7 руб/м2 и 2 чел.-ч/м2. Как правило, литой ас­фальт приготавливают из 18—22% дорожного битума, 38— 42% минерального порошка и 40—44% песка, а при розливе на горизонтальной поверхности содержание битума уменьшают до 12—14%, наполнителя — до 26—28%, при увеличении содер-

Жания песка; однако наиболее распространена литая гидроизо­ляция из консистентных асфальтовых мастик, составы и свой­ства которых приведены в табл. 2.3.

Литая гидроизоляция является наиболее древней: заливки из природного сирийского асфальта применялись уже в Древ­нем Вавилоне свыше 3 тыс. лет тому назад, а гидроизоляция из литого ганноверского асфальта, выполненная свыше 100 лет тому назад, успешно служит до сих пор на крышах здания Публичной библиотеки имени М. Е. Салтыкова-Щедрина и Зим­него дворца в Ленинграде. Дальнейшим совершенствованием гидроизоляции этого типа является устройство защитного ог­раждения из сборных железобетонных плит (рис. 2.1, в) и при­менение. для заливки резинобитумных и полимербитумных

Таблица 2.3

Составы и свойства асфальтовых мастик для литой гидроизоляции

Состав, % массы

Без наполнителя.... Известняковый порошок Портландцемент М-400 . . Доломитовый порошок. . Кирпичный порошок. . Коротковолокнистый асбест

Ламповая сажа........................

Зола-унос ТЭС.........................

Кукермит, сланцевая зола Угольная пыль молотая Резиновая крошка + масло

Лярной гидроизоляции подземных сооружений и подвалов зда­ний, для теплогидроизоляции теплопроводов. Особенно они перспективны для теплоизолирующих подушек и комплексной теплогидроизоляции сооружений в зоне вечной мерзлоты (рис. 2.2 и 2.3) благодаря малой теплопроводности порошков.

Гидрофобные порошки представляют собой мелкодисперсный минеральный материал, частицы которого покрыты тончайшей, не смачиваемой водой, пленкой поверхностно-активного веще­ства (ПАВ). При проникании воды в поры гидрофобного по-

Рошка она образует выпуклые мениски, препятствующие даль­нейшему ее прониканию в толщу гидрофобной засыпки. К со­жалению, при неводоустойчивых гидрофобизаторах и совпаде­нии направления напора воды и теплового потока такие за­сыпки при длительном воздействии воды подвержены Замока­нню, что ограничивает возможность их использования.

Для приготовления гидрофобных порошков во ВНИИГе раз­работаны весьма доступные гидрофобизаторы:

Активированный разжиженный битум, состоящий из 35— 40% битума БН 10/90, 60—65% зеленого масла или керосина и 0,5—1 % поверхностно-активной добавки (асидола, асидол-мы­лонафта, жирового гудрона), гидрофобизация которых осу­ществляется путем перемешивания при нагреве до 120—150° С;

Водные растворы кремнийорганических жидкостей ГКЖ-Ю или ГКЖ-П, перемешиваемых с порошком без нагрева.

Наиболее эффективна гидрофобная зола ТЭС (стоимостью 3—3,5 руб/м3), обладающая коэффициентом теплопроводности от 0,14 до 0,17 Вт/м-град, что позволяет защищать ею мерз­лые грунты от оттаивания теплом подземных помещений (рис. 2.3, а) при толщине засыпки 30—50 см, однако летом при вероятном оттаивании грунтов эти помещения нужно, кроме того, защищать гидроизоляционными покрытиями (рис. 2.2, а

Таблица 2.4 Теплофизические свойства материалов для теплоизоляции

Паропрони- цаемость,

Г/М'Ч

Материалы для защитных ограждений

Кирпичная кладка на растворе.

Железобетонные плиты.........................

Плотный гидротехнический бетон Цементно-песчаный раствор. . .

Песчаный асфальт..................................

Гидротехнический асфальтобетон Асбестоцементиые листы и плиты Песчаная засыпка (сухой песок) Гидрсфобный песок или порошок

Литой асфальт горячей укладки. . Битумная окраска горячим битумом Полимерные окраски лаками, эма­лями

Рулонные гидроизоляционные мате­риалы

При проектировании комбинированной теплогидроизоляции необходимо учитывать теплофизические свойства материалов основной несущей конструкции и материалов гидро - и пароизо - ляционного слоев (табл. 2.4).

Самыми распространенными теплоизоляционными материа­лами являются минеральная вата, пено- и газобетон, Керамзи­тобетон; в последнее время стали применяться различные поро­пласты (см. табл. 2.1 и 2.5). По сравнительной стоимости, учитывающей небольшую теплопроводность и плотность этих высокоэффективных материалов, пенопласта вполне технико - экономически целесообразны для строительства.

Комбинированная теплогидроизоляция эффективна и в проч­ностном отношении; например, армопенобетон, применяемый для защиты теплопроводов, обладает сравнительно низкой ди­намической прочностью — до 6,0 МН • м/м3, но при заводском изготовлении изолированных труб его общая динамическая прочность может быть повышена посредством покрытия двумя слоями бризола и армоцементной штукатуркой до 103,2 МН-м/м3, т. е. более чем в 15 раз. Точно так же перво­начальная прочность фенольного поропласта (42МН-м/м3) бла­годаря наложению стеклоткани повышается до 925 МН • м/м3, при покрытии двумя слоями стеклоткани с резинобитумной ма­стикой— до 1122 МН-м/м3, а при облицовке полиэтиленовыми

Листами — до 1693 МН-м/м3, что обеспечивает достаточную прочность теплогидроизоляции при бесканальной прокладке теплопроводов и транспортировке заранее изготовленных труб [93, 99].

Такие комбинированные теплогидроизоляционные покрытия успешно используются Главленинградинжстроем по рекомен­дации ЛенЗНИИЭПа. Следует отметить, что в ФРГ на тепло­трассах при бесканальной прокладке также стали применять комбинированную теплогидроизоляцию с защитой поропластов винипластовыми оболочками.

Комбинированная теплогидроизоляция на крышах зданий представляет собой сочетание теплоизоляции из пено - и газо­бетона, пеностирола и пенополиуретана с рулонными кровель­ными покрытиями, а в последнее время стали изготавливать кровельные плиты и настилы полной заводской готовности; вы­пускается также комбинированный материал пенофольгоизо - пласт из пенополистирола с покрытием фольгоизолом [69].

Другим способом совершенствования комбинированной теп­логидроизоляции является сочетание пеноасфальта с Паро - и гидроизоляционными покрытиями из битумных эмульсионных мастик [56]. Пеноасфальт — это эмульсионная мастика хамаст или БАЭМ с добавкой вспенивателя: 10% портландцемента и до 0,2% алюминиевой пудры, вводимой в готовую мастику пе­ред ее нанесением.

При использовании обычного смесительно-штукатурного аг­регата на изолируемую поверхность наносят сначала пароизо - ляционный слой мастики, затем несколько слоев теплоизоля­ционного пеноасфальта, добавляя в ту же мастику вспенива - тель (цемент + алюминиевая пудра), а потом перекрывают его одней мастикой в качестве гидроизоляционного слоя. Таким об­разом, при использовании одних и тех же исходных материа­лов, одного и того же оборудования все слои теплогидроизоля­ции при толщине 5—6 см будут* стоить всего 3—4 руб/м2.

Физико-механические свойства теплогидроизоляционных материалов (по Н. А. Смирнову, В. И. Сахарову)

Комплексная теплогидроизоляция. Как указывалось, она выполняется из водонепроницаемых теплоизоляционных мате­риалов: асфальтокерамзитобетона (АКБ), асфальтошлакобе - тона (БШС), легких полимербетонов и пеноэпоксидов, свой­ства которых приведены в табл. 2.6 и 2.7 [28, 62, 108].

Асфальтокерамзитобетон является смесью битума с керам­зитовым гравием и песком, а асфальтошлакобетон — с топоч­ным шлаком каменного угля, которые в горячем виде зали­ваются за опалубку или защитное ограждение. Наибольшей технико-экономической эффективностью отличается асфальто -

Керамзитобетон (АКБ), применяемый для теплогидроизоляции гидротехнических сооружений в зоне переменных горизонтов воды и для защиты бесканально прокладываемых теплопрово­дов при следующем соотношении компонентов (% массы):

Нефтяной битум БНД 40/60 или БН 70/30 Резиновая крошка+машинное масло. . . Керамзитовый гравий крупностью до 20 мм

» песок крупностью до 5 мм

Минеральный наполнитель — зола ТЭС. ,

Расход составляющих асфальтокерамзитобетона для покрытий (кг/м2)

30

Асфальтокерамзитобетон

В том числе:

Строительный битум БН 70/30

Резиновая крошка..............................

Машинное масло.................................

Керамзитовый гравий крупностью

До 20 мм........................................

Дробленый керамзит крупностью

До 5 мм ..........................................

Минеральный порошок, зола ТЭС

100—105 200—210 300—315

28—40 56—80 84—120 4—7,4 8—14,8 12—22,2 2—3,1 4—6,2 6—9,3

25—36,5 50—73 75—109

6—20 12—40 18—60 15—19 30—38 45—57

Теплопроводность АКБ можно изменять от 1,0 до 0,5 Вт/м-град при теплоустойчивости до 150° С, что обеспечивает длительную службу теплогидроизоляции на эксплуатируемых теплопрово­дах. С другой стороны, изменяя плотность АКБ от 0,8 до 1,1 г/см3 и обеспечивая эластичность покрытия даже при силь­ных морозах, можно регулировать давление АКБ смеси на опа­лубку и трещиноустойчивость покрытия для достижения тре­буемой надежности изоляции на напорных гранях гидросоору­жений. Расход составляющих приведен в табл. 2.9.

Впервые комплексная теплогидроизоляция из горячих ас­фальтовых мастик с защитой деревянными брусьями была осуществлена в 1934—1936 гг. на доках в Мурманске и Комсо­мольске-на-Амуре [39], а затем, с использованием битумно-шла - ковой смеси (БШС) и металлической обшивки,— на ряде при­чалов побережья северных морей. Эти работы показали вы­сокую надежность асфальтовой теплогидроизоляции даже в наиболее сложных эксплуатационных условиях. Однако теп­логидроизоляция из асфальтокерамзитобетона все еще весьма дорога и трудоемка; кроме того, она требует применения горя­чих смесей.

Пеноэпоксидная теплогидроизоляция. Она является дальней­шим совершенствованием теплогидроизоляции массивных гид­росооружений и выполняется из вспененных эпоксидно-поли­эфирных или эпоксидно-каменноугольных композиций с за­щитой эпоксидным стеклопластиком [62, 108]. На поверхности сооружения она удерживается силами - адгезии пеноэпоксида к поверхности бетона и поэтому не нуждается в анкерах. Бла­годаря высокой теплоизолирующей способности покрытие имеет небольшую толщину, но из-за большой стоимости (до 60 руб/м2) и дефицитности исходной эпоксидной смолы такие покрытия

Выполняют только после специального технико-экономического обоснования в следующих случаях:

А) для защиты наплавных и других легких сооружений, поскольку покрытие из пеноэпоксида имеет массу до 15 кг/м2 и может успешно заменять теплогидроизоляцию из АКБ общей массой свыше 150 кг/м2;

Б) на строительстве в труднодоступных районах, так как она требует в десять раз меньше привозных материалов, а трудоем­кость ее в три раза меньше, чем покрытий из АКБ.

Пеноэпоксидную теплогидроизоляцию не рекомендуется при­менять на трещиноватом и сильно деформируемом основании (раскрытие трещин более 1 мм), при интенсивных ледовых воз­действиях и других механических нагрузках; ее нельзя также выполнять на влажном основании и при температуре ниже + 10° С, что создает производственные трудности.

Как видно из табл. 2.10, эпоксидно-каменноугольные ком­позиции позволяют примерно в 1,5 раза снизить стоимость теплогидроизоляции — до 38 руб/м2, что вполне соизмеримо со стоимостью покрытий из АКБ, особенно, если учесть в три раза меньшую трудоемкость пеноэпоксидов.

Применение пеноэпоксидной теплогидроизоляции на Кисло - губской ПЭС, Нурекской и Саяно-Шушенской ГЭС показало перспективность этого способа защиты гидротехнических со­оружений и широкие возможности совершенствования техноло­гии ее устройства. Например, успешно применен способ на­клейки на поверхность сооружения заранее изготовленных пе­ноэпоксидных плит и других элементов, что позволяет работать в неблагоприятных условиях.