При гидроизоляции массивных сооружений возникает много вопросов, так как из-за различия в характере изолируемой поверхности почти в каждом отдельном случае требуется своеобразное мероприятие. Решение этих вопросов зависит от строения поверхности или ее пористости; типа поверхности (например углубление, подвергающееся гидростатическому давлению, вертикальные поверхности, граничащие с землей или атмосферой, горизонтальные поверхности, открытые или несущие насыпь или балласт) и, наконец, от условий работы поверхности (например повторное замораживание и оттаивание, частота циклов его, контакты с агрессивными водами и слоями грунта).
Гладкая поверхность плотного бетона обладает высокой водонепроницаемостью. Вопрос о гидроизоляции такого бетона связан с адсорбцией, т. е. с конденсацией влаги на холодные поверхности, и поэтому требует устранения только этого неудобства.
Пористая поверхность впитывает влагу тем больше, чем больше степень пористости. Наличие воды в бетоне служит причиной его разрушения, происходящего от размывающего действия воды, а главным образом от потери связи между частицами бетона, вызываемой попеременным замерзанием и оттаиванием.
Причины абсорбции.
Поглощение влаги происходит вследствие действия капиллярности и сил тяжести. В бетоне, особенно в пористом, а также в крупном заполнителе обычно имеются пустоты, и вода, попадая на незащищенную поверхность, в той или иной степени проникает в бетон. Все мероприятия по защите от воды должны быть предусмотрены при конструировании сооружения, ибо меры, принимаемые впоследствии для предупреждения пропитывания водой, приносят сомнительную пользу, если не обеспечен водоотвод.
Для обеспечения возможно большей водонепроницаемости сооружения, наряду с конструктивными мероприятиями, необходимо уделить серьезное внимание выбору материалов и высокому качеству производства работ, включая сюда выбор и хранение камня, подбор состава бетона, его приготовление и укладку, а также уход за бетоном.
Независимо от применения изоляции, которая впоследствии должна предохранить сооружение от проникания воды, в безукоризненно выполненном сооружении состав бетона и его приготовление должны быть таковы, чтобы получить материал, если не абсолютно, то в возможно большей степени непроницаемый. Этого можно достигнуть применением жирной бетонной смеси без излишка воды, а также мерами предосторожности против как слишком быстрого высыхания, так и замерзания бетона во время схватывания.
Эти замечания относятся особенно к плоским горизонтальным поверхностям, например к железобетонной проезжей части мостов, колодцам для противовесов в подъемных мостах и т. д. Поверхностям проезжей части мостов необходимо придавать достаточные уклоны, обеспечивающие быстрый сток воды, и устанавливать водоотводные трубки или другие выпуски.
Три типа гидроизоляции.
Гидроизоляция бетона может быть трех типов: 1) интегральная, 2) поверхностная, 3) мембранная.
Интегральная гидроизоляция.
Этот способ гидроизоляции заключается в придании бетону водонепроницаемости добавлением различных веществ в состав бетонной смеси. Одни из этих добавок способствуют повышению однородности бетонной смеси, заполняя вместе с цементом пустоты между инертными; другие, вступая в химическую реакцию с составными частями бетона, образуют водоупорные соединения маслянистого или омыливающего характера.
Подобных добавок имеется много. При их употреблении очень важно правильно подобрать состав бетона, чтобы наилучшим способом использовать добавки и не повлиять вредно на другие качества бетона.
Рекомендуется гидрофобные добавки предварительно проверить на опыте, чтобы иметь хотя бы поверхностное представление об их влиянии на прочность, структуру и внешний вид бетона. Нужно учитывать, что даже в тех случаях, когда подобные составы дают самые благоприятные результаты, их защитные свойства проявляются лишь до тех пор, пока в бетоне не образовались трещины и другие повреждения, в которые может проникать вода. По этой причине целесообразность применения рассматриваемого метода гидроизоляции для сооружений, подверженных сотрясениям и воздействию больших изменений температуры, весьма сомнительна. Способность лучших из добавок значительно повышать плотность бетона используют в некоторых случаях, особенно когда требуется придать поверхности бетона твердость, защитить его от воздействия кислот, масел и др.
Поверхностная (обмазочная) гидроизоляция.
Поверхностная (обмазочная) гидроизоляция заключается в покрытии наружной поверхности бетона мастикой, не пропускающей воду. Среди составов, предлагаемых для этой цели, имеются краскоподобные смеси с маслянистым растворителем, битуминозные жидкости, асфальт, каменноугольная смола и жидкие углеводороды, а также некоторые патентованные составы, создающие прозрачный или окрашенный защитный слой. Обмазочная гидроизоляция часто применяется для защиты фундаментов от действия грунтовых вод.
Обмазочная изоляция надлежащего состава, наложенная с соблюдением всех правил, до известной степени служит действительной мерой против проникания влаги. Однако при выборе составов для этой цели требуется особая предусмотрительность.
Масло, применяемое в соединении с красителем или являющееся случайной составной частью какой-либо сложной по составу мастики, имеет способность омыливаться от соприкосновения с водой, в которой растворены щелочи. Это может повредить качеству покрытия и вызвать быстрое его разрушение.
Необходимо также избегать применения некоторых сортов органических масел, вызывающих разрушение бетона.
Обмазочную изоляцию надо наносить на чистую и сухую поверхность. В холодную погоду поверхность бетона следует нагревать до температуры значительно выше нуля, а изоляцию накладывать тщательно и ровно.
Один из видов изоляции состоит из наносимого щетками за несколько приемов слоя смеси цемента, песка и железистого ингредиента, смешанных с водой. Окисляясь, железо в несколько раз увеличивается в объеме. Будучи применено в указанной смеси, оно сохраняет эту свою способность и при окислении заполняет все поры, оставшиеся после испарения воды.
Этот метод практически применим для гидроизоляции всех массивных сооружений, включая пролетные строения мостов, внешние поверхности труб, внутренние поверхности подпорных стен и т. п. В тех случаях, когда ржавая окраска сооружения нежелательна, слой гидроизоляции после полного окисления покрывают цементной краской.
В продаже имеется много так называемых эмульсий. Они состоят из мелко растертого асфальта или каменноугольной смолы в соединении с небольшим количеством других веществ и воды. Эти составы наносят на поверхность бетона в холодном состоянии кистью, шваброй или распылителем. Вода из нанесенного таким образом слоя испаряется, а остающийся асфальт препятствует прониканию влаги к бетону. Такие эмульсии применялись с успехом на сборных элементах железобетонных пролетных строений, железобетонных сваях, мостовых опорах, подпорных стенах и трубах под насыпями. Они использовались также для защиты металлических конструкций в качестве дополнения к окраске.
Оклеечная (мембранная) гидроизоляция.
Оклеечная (мембранная) гидроизоляция заключается в покрытии поверхности бетона мембраной, составленной из ряда слоев войлока или ткани с прослойками из мастики или клеющего материала. Благодаря своей эластичности, этот водонепроницаемый слой не повреждается от сдвигов и деформаций нижележащего бетона, которые могут происходить от ударов, колебаний температуры и др.
Деформационные швы мембраной не перекрывают. Указанный метод изоляции особенно пригоден для железобетонных плит железнодорожных мостов, арок и других сооружений. Наблюдаемые иногда повреждения мембраны зависят от неудовлетворительности конструкции или от дефектов производства работ.
Клебемасса, или мастика, обычно представляет собой производные каменноугольной смолы или асфальта, подвергнутые соответствующей обработке. Основой может служить войлок или ткань, или чередующиеся слои обоих этих материалов
Материал, употребляемый для мембраны, должен обладать сопротивлением растяжению в обоих направлениях не меньше 9кг!пег. см и удлинением не менее 10%. Мастика не должна делаться твердой и хрупкой в холодную погоду и течь при сильной жаре. Однако плавкость мастики должна быть такой, чтобы ее можно было накладывать, разогревая не выше 177°С, так как в противном случае она может повредить ткань.
Идеальная мембрана должна состоять из слоев пропитанных насквозь, склеенных между собой и прочно связанных с бетонной поверхностью.
Укладку гидроизоляции надлежит производить специальной организацией, имеющей опыт выполнения подобных работ, с обеспечением постоянного надзора квалифицированного руководителя. Поверхности, подготовляемой к укладке гидроизоляции, необходимо придать надлежащий уклон, сгладить ее лопаткой, тщательно просушить и очистить. Перед укладкой гидроизоляции бетон покрывают грунтовочным слоем более жидкой консистенции, чем клебемасса; этот слой закрывает поры и сглаживает небольшие неровности бетона. Затем наносят слой клебемассы и на него до остывания накладывают тщательно расправляемый слой ткани или войлока. По верхней поверхности этой ткани наносят новый слой клебемассы, далее накладывают второй слой ткани и т. д. до требуемого числа слоев.
Рулонный материал для гидроизоляции обычно выпускается шириной 91 см. Отдельные полосы укладывают внахлестку, с перекрытием швов. Укладку изоляции начинают с нижней точки поверхности и ведут по направлению к верхним, перекрывая швы так, чтобы вода не подтекала внутрь швов. Каждую из полос материала укладывают ровно, без карманов и складок, тщательно прижимая ее к подстилающему слою клебемассы. По окончании укладки всей мембраны поверхность ее покрывают слоем клебемассы.
По концам мембрана должна быть надежно закреплена битумной замазкой, смолой или иногда металлическими листами. Она должна быть спущена вниз над устоями, а также заведена в водоотводные трубки или другие водоотводные устройства.
По мембране укладывают защитный слой из кирпича, каменноугольной или асфальтовой мастики, специальных асфальтовых блоков или штампованных асфальтовых досок.
В мостах с ездой на балласте требуется обращать особое внимание на качество защитного слоя, имея в виду возможность повреждения изоляции при подбивке шпал, а также принять меры к защите ее от вредного влияния попеременного замораживания и оттаивания.
Во время производства гидроизоляционных работ необходимо избегать повреждения мембраны.
Деформационные швы должны быть перекрыты заделанными в бетон гибкими полосами из меди или другого металла, не подвергающегося коррозии. Их конструкция и расположение должны быть предметом серьезного внимания.