Геомембрана: все, что нужно знать о материале для гидроизоляции

В настоящее время современные технологии строительства требуют от материалов гидроизоляционной системы выской прочности, экологической чистоты и химической устойчивости. Одним из наиболее перспективных материалов, отвечающих этим критериям, являются геосинтетические материалы, а именно геомембраны GP. Стоит отметить, что это не просто полимерный материал, а целый комплекс технологических решений.

В России применение покрытий из геосинтетических материалов стало актуальным лишь сравнительно недавно - с начала 90-х годов, в то время как в остальном мире эта технология используется уже почти 60 лет. Современные геомембраны могут отличаться по своим техническим характеристикам и областям применения. В данной статье будут рассмотрены основные типы геомембран, их назначение, а также преимущества и недостатки.

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.

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.

Последовательность монтажа геомембраны может изменяться в зависимости от климатических условий, свойств грунта, назначения строящегося объекта и класса требуемых гидравлических характеристик. В целом, укладка геомембраны проходит через несколько этапов, которые описаны ниже.

1. Подготовка основания.

   Если объект не имеет фундамента, необходимо выровнять и очитить площадку. В остальных случаях следует предварительно выкопать котлован и уплотнить его дно при помощи катка.

2. Дополнительные меры.

   В случае повышенного уровня залегания грунтовых вод может понадобиться дренажная система. На стабильное основание укладывается слой гравия и песка. Если фракции грунта меньше 10 мм, геомембрана укладывается непосредственно на подготовленное основание. Если же фракция грунта больше 10 мм, может потребоваться укладка на грунт основания дополнительной защитной прокладки из геотекстиля средней или высокой плотности (500–1000 г/м2).

3. Планирование укладки.

   Необходимо тщательно продумать расположение геомембраны на основании, рассчитать ее размеры и 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.

4. Монтаж.

   Укладку геомембраны необходимо выполнять в сухую безветренную погоду при температуре не ниже –5°С. Рулоны раскатывают вручную с расположением листов внахлест. Материал необходимо укладывать аккуратно, чтобы избежать образования повреждений. В процессе монтажа полотнища геомембраны временно фиксируют мешками с песком или другими тяжелыми предметами.

5. Сварка.

   Для сварки применяют нагретый воздух или экструдер. При этом полотна геомембраны необходимо укладывать с нахлестом. Чтобы убедиться в качественности соединения, вводят сжатый воздух. Герметичность проверяют вакуумным насосом с применением мыльного раствора.

6. Завершение монтажа.

   После сварки анкерные траншеи засыпают грунтом. Крепление по периметру фундамента осуществляется при помощи анкерных траншей, в которые помещают края мембраны.

Геомембрана является высококачественным гидроизоляционным материалом, который предлагает различные виды для решения любых задач, связанных с гидроизоляцией и дренажем. Она универсальна в применении, оптимизируя материалоемкость возводимых конструкций и время, затрачиваемое на строительство.

Фото: freepik.com