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.

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 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.

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