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.

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.

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 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