ОЦЕНКА ВОДОНЕПРОНИЦАЕМОСТИ ГИДРОИЗОЛЯЦИОННЫХ ШПОНОК

В статье описывается способ оценки водонепроницаемости гидроизоляционных шпонок, которые используются для защиты деформационных и рабочих швов от проникновения воды. Согласно нормативной документации в строительстве гидроизоляционные шпонки относятся к первичным мерам защиты бетонных и железобетонных конструкций, однако методов оценки эффективности подобного рода материалов до сих пор не предложено, что не позволяет проектным организациям обосновано предлагать шпонки того или иного профиля в зависимости от уровня грунтовых вод, а следовательно и технические решения для обеспечения надежной гидроизоляции зданий и сооружений.

Особый интерес вызывает величина давления воды, которое может выдержать узел сопряжения гидрошпонки с бетоном. При этом становится очевидным, что водонепроницаемость сопряжения гидрошпонки с бетоном зависит от ее сечения и количества анкеров. В заключительной части статьи приводятся результаты испытаний водонепроницаемости узла сопряжения гидроизоляционных шпонок различного профиля с бетоном.

Деформационные швы в зданиях и сооружениях устраивают для восприятия всевозможных деформаций, в том числе тепловых осадочных и т.п [1]. При этом здания и сооружения в той или иной степени подвергаются действию грунтовых вод. Поэтому конструкция деформационного шва в заглубленной части здания, должна надежно защищать его от проникновения воды и агрессивных сред.

Номенклатура выпускаемых в настоящее время материалов для гидроизоляции деформационных швов достаточна широка. По мнению А.А. Шилина основными материалами уплотнения деформационных швов малых перемещений - служат герметики. В деформационных швах больших перемещений (более 25%) в качестве уплотнений используют специальные профили, шпонки, компрессионные уплотнители. Материалом таких уплотнителей являются синтетические каучуки (резины), пластифицированный поливинилхлорид, полиэтилен высокой или низкой плотности и т.п. [2]

Наибольшее распространение для гидроизоляции деформационных швов получили гидрошпонки различного профиля [3]. Гидрошпонки монтируются в конструкцию будущего деформационного шва еще до укладки бетонной смеси и относятся к первичным мерам защиты бетонных и железобетонных конструкций. Однако в настоящее время в России отсутствует национальный стандарт и требования к материалам для гидроизоляции деформационных швов, а следовательно и нормативная основа для принятия правильного проектного решения с использованием гидрошпонок различного сечения.

Так например СП 28.13330.2017 разрешает использование гидрошпонок, но не дает алгоритма их применения в зависимости от уровня грунтовых вод. Обоснованно возникает вопрос, какое давление воды может выдержать гидрошпонка в зависимости от ее сечения и количества анкеров. Поэтому работы направленные на оценку эффективности материалов для гидроизоляции деформационных швов являются весьма актуальными.

Цель исследования – предложить способ оценки водонепроницаемости гидрошпонок и провести испытания наиболее используемых из них профилей.

В качестве объекта испытаний выбрали две гидрошпонки различной ширины и с различным количеством анкеров:

- гидрошпонка шириной 240 мм (количество анкеров – 4 шт), внешняя сторона гладкая (рис.1.). Геометрические размеры указаны в таблице 1.

Рисунок 1 – Профиль используемой гидрошпонки

Таблица 1 – Размеры шпонки №1 используемой при испытаниях

- гидрошпонка шириной 320 мм (количество анкеров – 6 шт), внешняя сторона гладкая, центральная компенсационной часть в виде трубчатого элемента (рис.2.). Геометрические размеры указаны в таблице 2. Технические характеристики обеих шпонок указаны в таблице 3.

Рисунок 2 – Профиль используемой гидрошпонки

Таблица 2 – Размеры шпонки №2 используемой при испытаниях

Таблица 3 – Технические характеристики шпонки для испытаний

Очевидно, что материал из которого изготовлены гидрошпонки сам по себе не пропускает воду и практической значимости в определении его водонепроницаемости нет. Больший интерес вызывает водонепроницаемость гидрошпонки при совместной работе с бетоном. Именно примыкание к бетону, а также места соединения (стыковки) гидрошпонок будут наиболее слабыми при действии грунтовых вод.

Для испытаний гидрошпонок изготовили специальные стенды эмитирующие работу шпонок на реальном объекте. Сварили шпонки в виде прямоугольного параллелепипеда (рис.3) и забетонировали ее с нижней и верхней стороны, таким образом, внутри сформировали замкнутый для воды контур. До бетонирования верхней части внутрь стенда поместили плотную губку толщиной 50 мм. Обжатие бетоном шпонок с внешней стороны составило не менее 5 см. (рис.4).

При бетонировании использовали бетонную смесь с маркой по водонепроницаемости W6 и классом по прочности при сжатии B25. После изготовления стенда выдержали его в камере нормального твердения в течение 28 суток, закрепили штуцер для подачи воды и приступили к испытаниям.

Рисунок 3 – Образец шпонки №1 перед бетонированием

Рисунок 4 – Стенды для испытаний гидрошпонок

Воду в стенды подавали при помощи насоса с частотным преобразователем давления. Контроль давления осуществляли при помощи манометра (рис.5). Давление поднимали ступенями по 0,01 МПа или 1 м.вод.ст. до образования протечки воды (рис.6). На каждой ступени выдерживали в течение 1 часа. Результаты испытаний сведены в таблице 4.

Рисунок 5 – Манометр для контроля давления

Рисунок 6 – Место протечки. Примыкание шпонки к бетону

Таблица 4 – Результаты испытаний материалов для гидроизоляции деформационных швов

Таким образом, экспериментально была определена водонепроницаемость гидроизоляционных шпонок в условиях приближенным к условиям реального объекта. В случае испытания гидрошпонки № 1 (а = 240 мм, N = 4 шт.), протечка произошла при давлении 0,07 МПа. Шпонка №2 (а = 320 мм, N = 6 шт.)  выдержала большее давление и протекла при 0,09 МПа. Протечки в обоих случаях произошли по примыканию шпонки к бетону. Становится очевидным, что количество уплотняющих анкеров напрямую влияет на давление воды, которое гидрошпонка сможет выдержать в условиях реального объекта.

При этом стандартный метод определения водонепроницаемости по ГОСТ 12730.5 для конструкции деформационного шва оказался не эффективным, ввиду высокого начального давления при испытании 0,2 МПа. При таком давлении происходят быстрые деформации полимерных гидроизоляционных материалов и их вырыв из тела бетона.

Полученные при испытания, данные послужат основой для развития нормативной документации по защите конструкций от проникновения воды и агрессивных сред, а следовательно и к повышению надежности зданий и сооружений в целом.

Библиографический список

1. Волдржих Ф. Деформационные швы в конструкциях наземных зданий. Пер. с чешек. - М., Стройиздат, 1978. - 224 с.
2.  Шилин А.А., Зайцев И.А., Золотарев И.А., Ляпидевская О.Б. Гидроизоляция подземных и заглубленных сооружений при строительстве и ремонте: Учебное пособие. Тверь.: Русская торговая марка, 2003. 396 с.
3. Hohman R., Elementewände im druckenden Grundwasser. Stuttgart.: Westermann Druck Zwickau GmbH, 2016. 445 с.