Геомембрана: все, что нужно знать о материале для гидроизоляции

Современные технологии строительства требуют использования материалов, которые были бы прочными, долговечными, экологичными и устойчивыми к воздействию химических веществ. Один из материалов, соответствующих этим критериям, - геосинтетические материалы. В частности, геомембраны GP, являются превосходным вариантом из-за их уникальных свойств перекрытий.

Зачастую, это полимерный материал, который отвечает различным строительным задачам и требованиям. Особенно популярны геомембраны в России только с 90-х годов прошлого века, в то время как их применение в мире началось с 60-х годов. Материалы подобного типа могут отличаться техническими характеристиками и особенностями применения.

В данной статье рассмотрены основные виды геомембран, описано их назначение, а также преимущества и недостатки каждого типа.

Геомембраны - это полимерные материалы, обладающие изолирующими свойствами, которые используются в таких отраслях, как строительство, землеустройство и ландшафтный дизайн. В зависимости от состава полимера, геомембраны различаются на три типа: полимерные геосинтетические, глиняно-геосинтетические и битумно-геосинтетические (последние уже не применяются).

В международной практике принято использовать приставку "гео" для идентификации полимерных материалов, используемых в строительстве в сочетании с грунтами. На рынке строительных материалов представлено множество видов геомембран, которые отличаются типом сырья, фактурой поверхности, принципом соединения и другими признаками.

Если говорить о типе сырья, то основным элементом геомембран является полиэтилен; для улучшения свойств к нему добавляют стабилизаторы высокой температуры и антиокислители. В зависимости от используемого сырья технические характеристики геомембран могут значительно отличаться.

Геомембраны, изготовленные из полиэтилена высокой плотности и низкого давления (HDPE, ПНД), являются твердыми, прочными материалами, устойчивыми к химической коррозии, пару и влаге. Но они не очень эластичны и не выдерживают высоких или низких температур. Эти мембраны используются для строительства накопителей жидких и твердых промышленных отходов, полигонов ТБО, гидроизоляции и антикоррозионного покрытия поверхностей простой формы, таких как бетонные, кирпичные или металлические поверхности, в том числе емкостей для питьевой воды.

Геомембраны, изготовленные из полиэтилена низкой плотности и высокого давления (LDPE, ПВД), более легкие, мягкие и эластичные, при этом достаточно прочные и устойчивые к растяжению и деформациям. Они хорошо переносят низкие температуры и подходят для гидроизоляции тоннелей и других подземных сооружений. HDPE мембраны не могут выполнить такую задачу, которая не является проблемой для гибкой LDPE мембраны.

Мембраны, изготовленные из поливинилхлорида (ПВХ), обычно прочные и состоят из трех уровней: нижнего, среднего и верхнего. Нижний слой из модифицированного поливинилхлорида добавляется для обеспечения устойчивости к низким температурам, средний слой состоит из армирующей сетки из полиэфира или стекловолокна, а верхний слой - из ПВХ с добавками, повышающими стойкость к ультрафиолету и перепадам температур. Также материал может быть окрашен в любой цвет. Такие мембраны используются для гидроизоляции кровель, обустройства бассейнов и резервуаров.

Глиной-геосинтетические геомембраны, также известные как бентонитовые маты, представляют собой рулонный материал, состоящий из гранул бентонитовых глин, расположенных между двумя слоями геотекстильного материала. Когда бентонит намокает, он разбухает и создает надежный гидроизоляционный слой. Бентонитовые маты используются для гидроизоляции полигонов ТБО, для создания защитных экранов нефтехранилищ, подкладки донного слоя водохранилищ и возведения дамб, каналов и резервуаров рыбоводческого хозяйства. Они применяются во всех климатических зонах и могут укладываться при любой температуре.

Бентоматы, насыщенные водой до толщины ~10 мм, обладают эффективностью, эквивалентной слою глины толщиной ~900 мм, что делает их более удобными и экономичными в использовании по сравнению с глиной или другими гидроизоляционными материалами (ПНД или ПВД мембранами).

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 геомембран, среди которых нужно выделить:

• Прочность, которая зависит от свойств исходного сырья и наиболее высокая для ПНД. Также на степень прочности влияет плотность геомембраны. Для усиления конструкции используют армирующий слой геотекстиля Гео Про ТС.
• Растяжимость, которая обусловлена эластичностью материала. Особенно стойкие к деформациям геомембраны из ПВД.
• Химическую устойчивость. Практически все геомембраны обладают стойкостью к агрессивным средам - серной и соляной кислотам, сырой нефти, автомобильным маслам, щелочам, хроматам калия и натрия, цианидам калия и сульфатам калия, а также к конденсату природных газов. Благодаря этому свойству, геомембраны широко применяются для изоляции хранилищ нефтепродуктов, на полигонах складирования токсичных отходов и даже в бытовых условиях.
• Экологичность, так как материал химически инертен и безопасен для окружающей среды и здоровья людей.
• Долговечность. Срок службы геомембраны, в зависимости от исходного сырья, составляет от 25 до 80 и более лет. Долговечность обусловлена тем, что материал не подвержен разложению и коррозии.
• Стойкость к температурным перепадам. Это качество также зависит от свойств сырья. Однако при средних значениях, геомембраны могут эксплуатироваться в диапазоне от –40°С до +50°С.
• Простоту монтажа. Геомембраны, в том числе бентоматы Bento-GP, весят немного по сравнению с другими изоляционными материалами, что упрощает их укладку и монтаж как на малых, так и на больших площадях. Затраты на укладку, обслуживание и ремонт также невелики.

Стоит отметить, что бентоматы обладают способностью самоустранять разрывы и трещины. Гранулы глинистого минерала при намокании разбухают и увеличиваются примерно в 16 раз. При появлении разрывов бентонит соприкасается с влагой, превращается в глину и заполняет собой поврежденную поверхность, не допуская течи.

Что касается недостатков, то они, скорее, условны и связаны с особенностями применения материала. Например, геомембраны из полиэтилена высокой плотности менее эластичны, чем геомембраны из ПВД. Однако это не является большим недостатком, а просто требует выбора поверхности для монтажа и необходимости обеспечивать отсутствие камней и острых углов, которые могут повредить геомембрану.

Подготовка к монтажу геомембраны включает выбор определенного конструктивного решения исходя из условий края расположения объекта, характеристик грунта, назначения строящегося объекта и класса требуемых гидравлических характеристик. Эти условия определяют технологию укладки геомембраны, но в общем случае можно выделить несколько этапов монтажа.

Подготовка основания

Если на объекте не предусмотрено устройство фундамента, достаточно выровнять и расчистить площадку. В остальных случаях необходимо предварительно выкопать котлован и уплотнить его дно с помощью катка. Дальнейшая последовательность работ определяется особенностями почвы. Так, при высоком уровне залегания грунтовых вод потребуется соорудить дренажную систему. На стабильное основание укладывают слой гравия и песка.

Дополнительная подготовка основания

В некоторых случаях на подготовленное основание требуется настелить слой геотекстиля для защиты гидроизоляции от повреждений. В случае если фракции частиц грунта основания меньше 10 мм, геомембрану можно укладывать непосредственно на подготовленное основание. Если же фракция частиц грунта больше 10 мм, необходимо предусмотреть укладку защитной прокладки из геотекстиля средней или высокой плотности (500–1000 г/м2) на грунт основания.

Планирование укладки

Необходимо тщательно продумать расположение полотен геомембраны на основании, рассчитать их размеры. При этом нужно предусмотреть дополнительные 10–15 см ширины для каждого элемента, поскольку соединение осуществляется внахлест. Желательно избегать швов в области углов и в самых низких участках. Линии соединения должны располагаться параллельно откосам.

Монтаж

Укладку геомембраны лучше всего выполнять в сухую безветренную погоду при температуре не ниже –5°С. Исключением являются бентоматы Bento-GP, укладка которых возможна на замерзшее основание.

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. Развернутое полотно нельзя оставлять на ночь, поэтому распаковывают только то количество материала, которое планируется уложить за рабочую смену.

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. Для крепления по периметру фундамента выкапывают анкерные траншеи, в которые помещают края мембраны.

Сварка

Сварку производят нагретым воздухом или с помощью экструдера. Для обеспечения условий качественной сварки полотна необходимо укладывать с нахлестом. Если не имеется каких-либо других условий (например, наличие просадочного грунта), нахлест составляет 100–150 мм как в продольном, так и в поперечном направлении. Нахлест материала в местах стыковки рулонов по ширине полотна должен быть в два раза больше — 300 мм. При работе оставляют контрольные каналы для проверки качества швов. Чтобы убедиться в прочности соединения, в них подают сжатый воздух под давлением. Герметичность проверяют вакуумным насосом с применением мыльного раствора.

Завершение работы

По окончании сварочных работ анкерные траншеи засыпают грунтом. Геомембрана — высококачественный гидроизоляционный материал, отвечающий всем требованиям современного строительства. Благодаря универсальности он имеет широкую сферу применения, способствуя уменьшению материалоемкости возводимых конструкций и времени, затраченного на строительство. Дренажные системы выполняют в целом комплексную защиту объекта, предусматривая необходимый дренаж в сочетании с оптимальной защитой грунтовых вод. Разнообразие типов геомембран, представленных производителями, делает возможным наиболее полное удовлетворение специфических потребностей заказчиков в области гидроизоляционных работ и дренажа.

Фото: freepik.com