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).

Тип поверхности играет важную роль при выборе геомембраны, так как она должна соответствовать назначению. Существуют три типа поверхности: гладкие, текстурированные и профилированные. Гладкие геомембраны не имеют шероховатости, а текстурированные имеют одностороннюю или двустороннюю шероховатость, что обеспечивает лучшее сцепление с основой.

Профилированная мембрана отличается наличием конусообразных выступов (шипов) на полотне с одной или двух сторон. Высота выступов может составлять от 7 до 20 мм. Профилированные мембраны имеют ряд преимуществ: хорошую фиксацию с поверхностью; равномерное распределение нагрузки по всей площади, что защищает от продавливания; обеспечивают тепло- и воздухообмен внутри конструкции; уменьшают расход сыпучих дренажных материалов.

Профилированные геомембраны могут использоваться в разных сферах: от гидроизоляции откосов и оснований сложной геометрической формы до эрозионной защиты для предотвращения размыва грунта на дорожных откосах и насыпях.

В России производители чаще применяют экструзионную и контактную сварку для соединения геомембран, что позволяет получить надежный, прочный и герметичный шов. Количество слоев различных мембран также может отличаться.

Для профилированных геомембран может применяться механический замок, что упрощает процесс монтажа и обеспечивает дополнительную надежность.

Главный показатель для геомембран – толщина, от нее зависит прочность материала. В соответствии с ГОСТом, геомембраны из полиэтилена могут иметь семь значений номинальной толщины: от 0,75 до 3 мм.

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.

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