CC BY
59УДК 699.82
Кузьмин Владимир Валерьевич
магистрант
Санкт-Петербургский государственный архитектурно - строительный университет
Животов Д.А. канд. техн. наук.
Санкт-Петербургский государственный архитектурно - строительный университет
DOI: 10.24411/2520-6990-2019-11526 ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ РЕКОНСТРУКЦИИ ГИДРОИЗОЛЯЦИИ ПОДЗЕМНЫХ ЧАСТЕЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ АЭС
Kuzmin Vladimir Valeryevich
master Saint- Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering
Zhivotov D.A. cand. tech.science
Saint- Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering)
JUSTIFICATION OF THE CHOICE OF TECHNOLOGY FOR THE RECONSTRUCTION OF WATERPROOFING OF UNDERGROUND PARTS OF BUILDINGS AND STRUCTURES OF
NUCLEAR POWER PLANTS
В статье рассмотрены конструктивно - технологические решения, используемые в современном строительстве при гидроизоляции зданий и сооружений, а также возможность применения данных решений при реконструкции гидроизоляции подземных несущих и ограждающих конструкций на примере зданий и сооружений Ленинградской АЭС.
The article considers the structural and technological solutions used in modern construction for waterproofing buildings and structures, as well as the possibility of using these solutions for the reconstruction of waterproofing of underground load-bearing and enclosing structures on the example of buildings and structures of the Leningrad NPP.
Ключевые слова: железобетон, вода, влага, негативное воздействие, гидроизоляция. Keywords: reinforced concrete, water, moisture, negative impact, waterproofing.
Ограждающие конструкции подземных сооружений и подземных частей зданий должны обеспечивать их надежную защиту от проникновения воды. Гидроизоляция подземных сооружений - один из самых трудоемких и ответственных процессов [1].
Основной проблемой практически любого здания или сооружения является прямой контакт фундамента и подземных ограждающих конструкций с грунтовыми и поверхностными водами, а также конденсация влаги в материале конструкции из-за температурных перепадов снаружи и внутри здания. Воздействие воды и влаги на элементы зданий находящихся под землёй приводит к образованию на фундаментах и подземных частях зданий плесени, грибков и бактерий. Заполняя поры железобетона, влага, замерзая зимой, расширяется и разрушает конструкцию на всю глубину проникновения.
Влага в грунте присутствует постоянно, её составляют грунтовые воды, атмосферные осадки, фильтраты, все они в той или иной мере оказывают на фундамент и подземные ограждающие конструкции разрушительное воздействие. Длительное негативное воздействие на железобетон растворенных в грунтовых и поверхностных водах химически агрессивных примесей приводит к карбонизации бетона, коррозии арматуры и последующему разрушению подземных конструкций, что в свою очередь неизбежно влияет на устойчивость здания.
Воздействие воды на конструкцию может быть трех видов:
а) фильтрационная или просачивающаяся вода;
б) почвенная или грунтовая влага;
в) подземная вода.
Фильтрационная вода возникает от дождевых и талых вод, а также случайных стоков. Попадая в грунт, она заполняет поры между отдельными частицами почвы и под воздействием собственного веса опускается в более глубокие слои.
Почвенная влага — это вода, которая удерживается в грунте адгезионными или капиллярными силами. Почвенная влага всегда присутствует в грунте независимо от подземных или фильтрационных вод.
Подземная вода обуславливается уровнем грунтовых вод в зависимости от рельефа местности я положением водоупорного слоя.
В отличие от подземных вод просачивающаяся вода и грунтовая влага не оказывают на конструкцию гидростатического давления, если конструктивное решение обеспечивает беспрепятственное стекание воды без образования застойных зон.
Почвенная влага, находясь при пониженном давлении, может проникать в конструкцию, поднимаясь вверх под влиянием капиллярных сил, противоположных направлению силы тяжести.
Анализ негативных воздействий на конструкцию позволяет найти оптимальные техноло-
гические решения для исключения или уменьшения некоторых из них. Проникновение в здание воды (влаги) через фундамент или ограждающую конструкцию может быть полностью исключено путём введения гидроизоляционных слоев или составов в конструкцию.
Гидроизоляция защищает конструкции от преждевременного разрушения, таким образом, её значение для защиты подземных конструкций зданий и сооружений от прямого контакта с водой, проникновения воды и влаги в здание очевидно.
Назначение гидроизоляции состоит в следующем:
а) Защита внутреннего объема подземных сооружений от проникновения в него капиллярной, грунтовой или поверхностной воды через ограждающие конструкции.
б) Защита материала ограждающей конструкции от коррозии.
Все виды гидроизоляционных работ могут быть объединены в несколько основных групп (рис.1):
а) наружная противонапорная гидроизоляция;
б) внутренняя противонапорная гидроизоляция;
в) гидроизоляция водосборников;
г) гидроизоляция крышевидной формы для зашиты от поверхностных или фильтрационных вод;
д) гидроизоляция для защиты от грунтовых
вод.
Виды гидроизоляции подземных сооружений:
Рис. 1 Виды гидроизоляций для подземных сооружений 1 - вертикальная гидроизоляция; 2 - горизонтальная гидроизоляция; 3 - гидроизоляция пола.
Выбор типа гидроизоляции зависит от следующих факторов:
- величины гидростатического напора воды;
- допустимой влажности внутреннего воздуха
помещения, которая определяется по СНиП П-3-
79**
Допустимая влажность воздуха должна, как правило, задаваться в технологической части проекта.
Помещения имеют следующие режимы влажности:
сухой режим - до 60 %;
нормальный режим - от 60 до 75 %;
влажный режим - свыше 75 %.
- трещиностойкости изолируемых конструкций, которая определяется по СНиП 2.03.01-84*.
Трещиностойкость изолируемых конструкций подразделяется на три категории: 1-ая категория -в конструкциях не допускается образование трещин; 2-ая категория - в конструкциях допускается раскрытие трещин до 0,2 мм; 3-я категория - в конструкциях допускается непродолжительное раскрытие трещин до 0,4 мм и продолжительное до 0,3 мм.
- агрессивности среды, которая определяется по СНиП 2.03.11-85.
При выборе типа гидроизоляции необходимо также учитывать механическое воздействие на гидроизоляцию, температурные воздействия, условия производства работ, дефицитность и стоимость материалов, а также сейсмичность района строительства.
Гидроизоляцию конструкций необходимо предусматривать выше максимального уровня грунтовых вод не менее, чем на 0,5 м.
Выше максимального уровня грунтовых вод конструкции должны быть изолированы от капиллярной влаги. Для конструкций, при расчете которых допускается: раскрытие трещин 0,2 мм и более, применять окрасочную гидроизоляцию (битумную и пластмассовую) и цементную штукатурку не следует.
При выборе типа и конструкции гидроизоляции необходимо учитывать химический состав грунтовых вод и наличия блуждающих токов.
Степень агрессивности воды по отношению к цементам и выбор цемента для бетона и растворов изолируемой конструкции следует производить в соответствии с требованиями СНиП 2.03.11-85.
Защиту от блуждающих токов подлежит осуществлять в соответствии с действующими нормативными документами.
При выборе типа гидроизоляции сооружений, находящихся под действием сдвигающих сил, необходимо учитывать, что асфальтовые, битумные и некоторые пластмассовые гидроизоляции отличаются ползучестью; на эту гидроизоляцию не допускается постоянно действующие сдвигающие и растягивающие нагрузки, а сжимающие нагрузки не должны превышать 500 кПа (при применении полиизобутиленовых листов - 300 кПа).
Для стен, испытывающих сдвигающие, растягивающие или большие сжимающие напряжения, а также сейсмические нагрузки, гидроизоляцию в стенах следует предусматривать из цементно-песчаного раствора.
В основании сооружении гидроизоляция должна предусматриваться по подготовке из бетона класса В12,5 толщиной 100 мм, а при агрессивности воды - среды по подготовке из плотного асфальтобетона толщиной 40 мм по слою щебня, пролитого битумом толщиной 60 мм. При этом щебень и наполнители асфальтобетона должны быть из материалов, стойких к воздействию данной среды.
Работы по устройству гидроизоляции надлежит выполнять в соответствии с требованиями СНиП 3.04.01-87, а в случае необходимости в проекте должны быть указаны дополнительные требования к методу и последовательности производства работ, обусловленные конкретным проектом гидроизоляции.
При проектировании гидроизоляции вновь строящихся сооружений следует учитывать прогнозируемое повышение уровня подземных вод при эксплуатации предприятии [2].
В настоящее время на строительном рынке представлено достаточное количество технологий гидроизоляции, но добиться надёжного гарантированного результата можно лишь при правильном выборе материалов, их совместимости и строгом соблюдении технологии при производстве работ.
Рассмотрим наиболее используемые в настоящее время варианты гидроизоляции:
По способам устройства выделяют пропиточную, окрасочную (обмазочную), штукатурную, рулонную, металлическую и инъекционную гидроизоляцию.
ТИПЫ ГИДРОИЗОЛЯЦИЙ
Окрасочная гидроизоляция
Окрасочная гидроизоляция представляет собой сплошное многослойное (2 - 4 слоя) водонепроницаемое покрытие, выполняемое окрасочным способом и имеющее толщину 3 - 6 мм.
Окраска является наиболее распространенным и наиболее механизированным способом гидроизоляции и антикоррозионной защиты поверхностей бетонных и железобетонных сооружений.
Однако область применения ограничивается недостаточной долговечностью окрасочных покрытий.
Окрасочная гидроизоляция наносится на изолируемую поверхность с увлажняемой стороны и рекомендуется в основном для защиты от капиллярной влаги.
При гидростатическом напоре ее можно применять, если нет деформационных швов и если будет создана возможность периодического
осмотра и ремонта гидроизоляции, а напор не будет превышать 5 м.
Основными видами окрасочной гидроизоляции являются битумно-полимерные и полимерные составы на основе нефтяных битумов, различных полимерных вяжущих и смол.
Окрасочную гидроизоляцию из чистых разжиженных битумов, битумных и дегтевых лаков применять не допускается.
По составу исходных материалов окрасочные покрытия подразделяются:
1. Битумные:
а) из растворенных и горячих битумов;
б) из битумных эмульсий и паст.
Битумные материалы изготовляют в виде растворов битума и пеков, водобитумных и водопеко-вых эмульсий, применяемых как с наполнителями и спецдобавками, так и без них.
2. Битумно-полимерные:
а) из битумно-латексных эмульсий;
б) из битумно-наиритовой мастики;
в) из битумно-резиновых составов.
Битумно-полимерные композиции применяются в виде расплавов, растворов или водоэмульсионные, обладающие повышенной деформатив-ной способностью и водостойкостью.
3. Полимерные:
а) из синтетических смол;
б) из лакокрасочных материалов.
Полимерные материалы изготовляют на основе синтетических каучуков и смол (хлоркаучуко-вые, бутилкаучуковые, алкидные, полиуретановые, эпоксидные и другие мастики и краски).
4. Полимерцементные - из цементно-латексных составов:
Полимерцементные материалы приготовляются на основе цемента и синтетического латекса. При приготовлении полимерцементных составов применяются: цемент, песок, синтетический латекс, жидкое стекло, эмульгатор.
Материалы, применяемые для окрасочной гидроизоляции должны иметь адгезию к бетону не менее 0,1 МПа (1 кгс/см2). Гибкость мастик в зависимости от района строительства должна соответствовать ГОСТ 25591-83.
Штукатурная гидроизоляция
Штукатурная гидроизоляция представляет собой сплошное водонепроницаемое покрытие из смеси (горячей или холодной) битумных, цементных или полимерных вяжущих с минеральными или органическими наполнителями, нанесенное на изолируемую поверхность штукатурным способом толщиной от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров (6 - 50 мм).
Надежность работы штукатурной гидроизоляции зависит от жесткости изолируемых конструкций. Поэтому штукатурную гидроизоляцию необходимо применять на поверхностях жестких сооружений, не подвергающихся деформациям и вибрациям любого происхождения.
По составу исходных материалов различают следующие типы штукатурной гидроизоляции:
1. На основе неорганических вяжущих
а) цементные:
- из торкретбетона или пенобетона;
- из цементно-песчаных растворов с уплотняющими добавками;
- из коллоидно-цементного раствора. 2. На основе органических вяжущих а) битумные:
- из холодных асфальтовых мастик;
- из горячих асфальтовых мастик;
- из горячих асфальтовых растворов. Штукатурно-цементную гидроизоляцию следует выполнять в виде покрытия из цементно-песчаного раствора (состава цемент - песок 1:1 или 1:2) наносимую механизированным (торкретированием) или ручным способом.
Торкретирование следует применять, как правило, для защиты ограждающих конструкций из монолитного бетона.
Общую толщину и количество слоев штукатурной цементной гидроизоляции следует назначать в зависимости от величины гидростатического напора. Количество слоев должно быть не более 3-х. Общая толщина слоев не должна превышать 20 мм при гидростатическом напоре до 10 м и 30 мм при гидростатическом напоре от 10 до 30 м.
Холодная асфальтовая гидроизоляция выполняется из холодной эмульсионной асфальтовой мастики, которая наносится на очищенную и огрунтованную поверхность несколькими слоями, грунтовка должна предусматриваться из разжиженных битумных паст.
Холодная асфальтовая гидроизоляция применяется для антифильтрационной защиты подземных частей сооружении, заполнения деформационных швов, а также для антикоррозийной защиты бетонных конструкций в условиях выщелачивающей, сульфатной, морской и щелочной (рН> 12) агрессивности воды при эксплуатационной температуре до 80°С.
Не допускается применение холодной асфальтовой гидроизоляции при нефтехимической и общекислотной (рН <5,5) агрессивности воды.
Холодную асфальтовую гидроизоляцию следует располагать, как правило, со стороны действующего на сооружение подпора воды. При защите от капиллярной влажности допускается гидроизоляцию располагать на противоположной от увлажнения стороне.
Количество слоев и общую толщину гидроизоляции следует назначать в зависимости от действующего гидростатического напора:
при капиллярности подсоса влаги - 2 слоя общей толщиной 5 - 7 мм;
при напоре до 10 м - 3 - 4 слоя общей толщиной 10 - 15 мм;
при напоре 10 м и более - 4 - 5 слоев общей толщиной 15 - 20 мм.
Холодную асфальтовую гидроизоляцию на горизонтальных поверхностях следует защищать стяжкой из цементного раствора или бетона, а на вертикальных поверхностях защитным ограждением может служить стенка из кирпича, бетонных плит, плоские асбестоцементные листы, либо слой цементной штукатурки толщиной 1 - 2 см.
Защитное ограждение для холодной асфальтовой штукатурки не требуется, если она засыпается песчаным грунтом или доступна для периодического осмотра и ремонта.
Горячая асфальтовая гидроизоляция выполняется из горячих асфальтовых мастик или растворов, наносимых на изолируемую поверхность в расплавленном виде. Температура нагрева составляет 150 - 190°С. Такие мастики или растворы получают путем смеси битумов с порошкообразным или волокнистым заполнителем и с применением в случае необходимости полимерными или пластифицирующими добавками.
Горячую асфальтовую гидроизоляцию следует предусматривать со стороны напора или увлажнения без применения, как правило, защитного ограждения.
Запрещается применение горячей асфальтовой гидроизоляции при температуре свыше 50°С и при воздействии нефтепродуктов.
На горизонтальных поверхностях по литой гидроизоляции необходимо предусматривать защитную стяжку из цементного раствора.
На вертикальных и наклонных поверхностях литую гидроизоляцию следует устраивать путем поярусной заливки асфальтового раствора или мастики в щель между изолируемой поверхностью сооружения и ограждением из дерева, кирпича или бетонных плит. Ограждение, как правило, следует оставлять в качестве защитного ограждения литой гидроизоляции.
Толщина слоя залавки гидроизоляции назначается в зависимости от высоты слоя заливки и составляет, при высоте до 200 мм - 30 - 45 мм, при высоте от 200 до 400 мм -35 - 50 мм, при высоте от 400 до 600 мм - 50 - 60 мм.
Состав асфальтовой гидроизоляции следует принимать по ГОСТ 9128-84*.
Оклеечная гидроизоляция
Оклеечная гидроизоляция представляет собой сплошной водонепроницаемый ковер рулонных, пленочных гидроизоляционных материалов, наклеиваемых послойно мастиками на огрунтованную поверхность изолируемой конструкции.
Оклеенную гидроизоляцию следует проектировать только из гнилостойких материалов. Применение негнилостойких рулонных материалов на картонной основе (рубероида, толя, пергамина и др.) для долговременных сооружений не допускается.
Оклеенные покрытия по составу применяемых рулонных материалов подразделяются на две группы;
1. Покрытие из битумных рулонных материалов:
- изол ГОСТ 10296-79*;
- гидроизол ГОСТ 7415-86;
- фольгоизол ГОСТ 20429-84*;
- армобетон ТУ 21-27-50-75;
- экарбит и другие.
2. Покрытие из синтетических полимерных материалов:
- полиэтиленовая пленка ГОСТ 10354-82*;
- поливинилхлоридная пленка ГОСТ 1627279*;
- полипропиленовая пленка ТУ 38-10264-82*.
Наклейку и окраску гидроизоляционного ковра надлежит производить битумной, битумно-полимерной или полимерной мастикой со стойки-
ми, в случае агрессивной среды, наполнителями к этой среде.
Количество слоев оклеечной рулонной или листовой гидроизоляции на битумной, битумно-полимерной или синтетической основе следует назначать в зависимости от величины гидростатического напора воды и допустимой относительной влажности в защищаемом помещении.
Гидроизоляционный ковер следует располагать со стороны напора воды с обязательным защитным ограждением в виде кирпичной стены, бетонных плит, асбоцементных листов и других материалов.
Устройство оклеечной гидроизоляции должно выполняться по СНиП 3.04.01-87.
Преимуществом полиэтиленовых пленок по сравнению с другими видами гидроизоляционных материалов является их гнилостойкость и высокая коррозионная стойкость в агрессивных средах. Однако из-за невысокой механической прочности пленки толщиной 0,2 мм они обычно защищаются теми же битумными рулонными материалами в 1 слой. Для склеивания полиэтиленовых пленок применяют специальные клеи и клеящие мастики (88М, УМС-50, БКС, МПТ-70 и др.). Чаще всего полиэтиленовую пленку наклеивают на конструкцию на битуме с устройством защитных стенок.
Облицовочная гидроизоляция
Металлическая гидроизоляция
Металлическую гидроизоляцию выполняют в виде сплошного ограждения из стальных листов толщиной не менее 4 мм, соединенных между собой при помощи сварки (встык или внахлестку), а с изолируемой конструкцией - анкерами, заделываемыми в бетон. Металлическая гидроизоляция обладает высокой прочностью, водонепроницаемостью при больших давлениях воды и долговечностью. Такие покрытия весьма дороги и многодельны, поэтому применение металлоизоляции. ограничено. Она применяется в следующих случаях:
- при большом гидростатическом напоре, когда другие виды гидроизоляции не эффективны, но требуется обеспечить постоянную сухость помещения;
- для изоляции конструкций, подвергающихся воздействию повышенных температур (свыше 80°С);
- при значительных механических воздействиях;
- при гидроизоляции отдельных приямков сложной формы.
Металлическую гидроизоляцию устраивают, как правило, с внутренней поверхности ограждающих конструкций, что дает возможность при эксплуатации устранять течи. При применении наружной гидроизоляции она должна быть защищена от коррозии согласно СНиП 2.03.11-85.
Все элементы металлической гидроизоляции (облицовка, ребра, анкера) назначаются в каждом конкретном случае по расчету на прочность с учетом давления воды и давления бетонной смеси на стальную обшивку, используемую как опалубку при бетонировании конструкции, а также цементного раствора, нагнетаемого за стальную обшивку под давлением 0,2 - 0,3 Мпа.
Листовая гидроизоляция из полимерных материалов
Листовая гидроизоляция из полимерных материалов представляет собой однослойный ковер из листов толщиной 1 - 2 мм, соединенных между собой в стыках сваркой или склеиванием. Крепление листов к изолируемой поверхности может осуществляться дюбелями, гвоздями, прижимными планками или наклеиваться на мастиках, клеях и т.д., а также могут применяться полиэтиленовые листы с анкерными ребрами, которые обеспечивают закрепление листов в бетон при бетонировании.
Гидроизоляция из профилированного полиэтиленового листа может применяться для защиты сборных конструкций, путем установки ее в опалубку до бетонирования или путем наклейки на сборный элемент с помощью полимерсиликатного состава толщиной 10 мм. Между собой полиэтиленовые листы соединяются стыковыми, нахле-сточными и угловыми швами в соответствии с требованиями ГОСТ 16310-80* [2].
Пропиточная гидроизоляция
Пропиточная гидроизоляция предназначена для защиты от коррозии пористых камней и бетона путем заполнения их пор водоустойчивым веществом. Пропитанные изделия отличаются высокой морозоустойчивостью, повышенной прочностью и стойкостью к агрессивным водам. Пропитке подвергают сваи и трубы, сборные элементы подземных и гидротехнических сооружений, блоки и кирпичи для кладки стен. В качестве пропиточных материалов используют термопластичные материалы в расплавленном виде (битум, каменноугольный пек), а также термореактивные смолы (стирол, метилакрилат) с последующей полимеризацией. Пропитку производят либо в открытых ваннах, либо в автоклавах под давлением.
Инъекционная гидроизоляция
Цель инъекционной обработки грунта или пористой кирпичной кладки - снизить их капиллярную водопроницаемость. Инъекционный материал подают через инъекционные скважины (шпуры), расположенные в один или два ряда. Расстояние между скважинами и давление инъецирования назначают в зависимости от проницаемости обрабатываемого массива и вязкости инъекционного материала [1].
ГИДРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Ассортимент гидроизоляционных материалов на рынке очень широк и непрерывно пополняется. При гидроизоляционных работах обычно используют следующие основные материалы: обмазочные на органической основе; материалы на цементной основе (водонепроницаемые бетоны и штукатурки, ремонтные смеси, обмазочные цементные и полимерцементные составы, проникающие материалы, составы «водная пробка», соле-поглощающие штукатурки); рулонные оклеечные; бентонитовые; гидрофобизирующие; соленейтра-лизующие;
Обмазочные материалы на органической основе
Основное достоинство этих традиционных материалов - относительно невысокая цена, главные недостатки - невысокая стойкость во времени,
ползучесть под нагрузками, невысокая адгезия, что позволяет их использовать только со стороны прижимающего давления воды.
Материалы на цементной основе Материалы этой группы эффективны, экологичны, простыв использовании, прочны, долговечны, относительно недороги. Фирмы-производители обычно предлагают полный комплект материалов в виде готовых к употреблению сухих смесей или добавок к обычным составам. Существенным является соблюдение технологий их нанесения, но они нетрещиностойки, поэтому их можно использовать в качестве противонапор-ной изоляции только на трещиностойких конструкциях.
Проникающие материалы Материалы этой группы по составу и применению близки к обмазочным, но имеют в своем составе активные вещества, осмотически проникающие в бетон и повышающие водонепроницаемость приповерхностного слоя бетонных (и только бетонных!) конструкций. Они наносятся тонким слоем и являются надежной и экономичной проти-вонапорной гидроизоляцией на трещиностойких бетонных конструкциях.
Бентонитовые материалы Материалы этой группы представляют собой двухслойные синтетические маты с наполнением из высокоактивной глины - бентонита. Маты укладывают по изолируемой поверхности и прижимают грунтом или другой конструкцией. При намокании бентонит набухает, образуя непроницаемую для воды преграду. Достоинство бентонитовых материалов - их не старение во времени и простота укладки.
Оклеечные материалы Оклеечные материалы поставляются в рулонах, их наклеивают на изолируемую конструкцию мастиками или наплавляют. Типичные материалы этой группы - гидроизол, изол, стеклорубероид. В качестве оклеечных материалов успешно используют геомембраны - полиэтиленовые, полипропиленовые и полихлорвиниловые пленки-полотна. Эти материалы отличаются долговечностью, но не имеют адгезии к обычным клеящим мастикам, что затрудняет их склеивание и приклеивание к изолируемой поверхности.
Гидрофобизирующие материалы Материалы этой группы при нанесении на поверхность или введении в строительные конструкции придают им водоотталкивающие свойства. В качестве основы гидрофобизаторов обычно используют кремнийорганические соединения. Применяют для поверхностной обработки фасадов, стен подвалов и пропитки строительных конструкций в качестве преграды для капиллярного потока.
Соленейтрализующие материалы
Химические растворы для обработки и удаления высолов на фасадах зданий называются соле-нейтрализаторами.
Материалы для герметизации швов и трещин
Протечки в конструкциях из непроницаемого бетона, как правило, происходят через неподвижные технологические швы, подвижные деформа-
ционные швы и пропуски коммуникаций. Для герметизации технологического шва выполняют промазку контактной поверхности проникающим материалом или прокладывают набухающий профиль, который используют также для герметизации пропусков.
Материалы для противофильтрационной обработки грунта
Поступление капиллярной влаги сквозь стену конструкции можно снизить, если примыкающий к стене грунт инъецировать материалом, заполняющим его поры. Для этого применяют однорас-творную силикатизацию и пропитку органическими смолами. Обработанный силикатизацией или смолизацией грунт образует противофильтраци-онную завесу с пониженной проницаемостью [1].
Дефекты гидроизоляции подземных конструкций могут возникать из-за множества причин:
ошибки проекта, деформация конструкций, несоблюдение технологий производства работ при выполнении гидроизоляции, нарушение правил транспортировки, складирования и хранения гидроизоляционных материалов, тяжёлые или ненадлежащие условия эксплуатации зданий и сооружений.
При выборе технологии восстановления гидроизоляции здания необходимо учитывать такие факторы, как: общее состояние конструктивных элементов, прочность и пористость материала конструкции, гидрогеологический режим, температурный режим, влажностный режим, условия эксплуатации объекта.
По воспоминаниям строителей Ленинградской АЭС, здания и сооружения станции (ЛАЭС в то время являлась всесоюзной ударной стройкой) возводились с большой скоростью, и как следствие в ущерб качеству, силами не всегда квалифицированного персонала из числа военных строителей - срочников, с применением устаревших (уже на тот момент) технологий и материалов. Возведение зданий и сооружений Ленинградской АЭС велось круглосуточно, при любых погодных условиях, зачастую с нарушением технологий СМР, со слабым контролем со стороны технического надзора, так как при такой спешке и работе в три смены достаточно проблематично отследить все возможные недочёты и замечания к производству работ. Всё это в конечном итоге, привело к не очень качественному строительному продукту в целом.
Не последнюю роль играют тяжёлые условия эксплуатации зданий и сооружений ЛАЭС: длительное воздействие на подземные конструкции агрессивных сред (периодические протечки хим-растворов из-за изношенности трубопроводов, радиация), высокий уровень грунтовых вод из-за близости к Финскому заливу, постоянные вибрационные нагрузки, электрокоррозия железобетонных конструкций, вызванная блуждающими токами от присутствия линий электропередач постоянного тока и наличия токонесущих частей агрегатов и оборудования, влажный морской климат - все эти факторы негативно сказываются на подземных конструкциях зданий и сооружений станции.
На основании вышеизложенного можно сделать вывод о том, что в процессе эксплуатации, гидроизоляция подземных частей зданий и сооружений Ленинградской АЭС нуждается в постоянном восстановлении, при проведении плановых текущих и капитальных ремонтов по результатам периодических осмотров зданий и сооружений проводимых специальными службами станции.
Не смотря на то, что 21 декабря 2018г. энергоблок №1Ленинградской АЭС после 45 лет успешной эксплуатации был остановлен, в работе находятся ещё три энергоблока, ресурс каждого из которых продлён: энергоблока № 2 — до 2020г., энергоблоков № 3 и 4 — до 2025г., поэтому проблема надежной гидроизоляции зданий и сооружений Ленинградской АЭС находящихся в эксплуатации, актуальна и в настоящее время.
О необходимости качественной и долговечной гидроизоляции подземных несущих и ограждающих конструкций зданий АЭС, предотвращении (недопущении) аварийных ситуаций с проникновением во внешнюю среду радиоактивно загрязненных носителей, говорят следующие факты:
«Январь 1996 г. Ленинградская АЭС, обнаружена течь (12 литров в сутки) из бассейна хранилища отработавшего ядерного топлива. Здание хранилища № 428 располагается в 90 метрах от Балтийского моря. Спустя полгода протечки возросли до 144 литров в сутки, а к марту 1997 г. достигли 360 литров в сутки. При участии финских специалистов протечки были частично ликвидированы» [3].
«19 октября 2000 г. Ленинградская АЭС, хранилище отработавшего ядерного топлива. При строительстве "сухого" хранилища отработавшего ядерного топлива была обнаружена протечка радиоактивной воды из здания "мокрого" хранилища отработавшего ядерного топлива (здание 428). Радиоактивный грунт из района течи (около 1.5 тонн) был вывезен в хранилище твердых радиоактивных отходов» [3].
«В 1988-1989 гг. на Кольской АЭС неоднократно было обнаружено повышение радиоактивности грунтовой воды в контрольных пьезосква-жинах N 13, 14, 19, активность поступала из помещений расположения емкостей кубового остатка (ЕКО) (ЕКО-1, ЕКО-5) и бассейна-выдержки (БВ) блока N2 через неплотности в облицовке ЕКО, БВ, смежных с ними помещений, бетона и гидроизоляции» [3].
Гидроизоляция подземных частей зданий и сооружений Ленинградской АЭС необходима не только для защиты конструкций от проникновения в здание воды и влаги, но и для исключения возникновения аварийной ситуации с возможным выбросом в грунтовые воды, в Финский залив, в систему существующей канализации и водоснабжения близлежащих населённых пунктов радиоактивной воды и пара. В случае возникновения нештатной ситуации, хорошо выполненная гидроизоляция сможет локализовать аварийный участок, исключая проникновение радиоактивных протечек во внешнюю среду, до принятия дальнейших мер по ликвидации аварии.
Обоснование выбора технологии для реконструкции гидроизоляции подземных несущих и ограждающих конструкций зданий, и сооружений Ленинградской АЭС:
Подземные части большинства зданий и сооружений Ленинградской АЭС имеют глубокие отметки залегания, здания по периметру окружены большим количеством инженерно - технологических коммуникаций, расположенных, в том числе и под дневной поверхностью, многие сооружения находятся на берегу водоёма (Финский залив) и соответственно имеют высокий уровень грунтовых вод. Всё это затрудняет, а порой делает реконструкцию гидроизоляции здания снаружи невыполнимой задачей, в том числе из-за невозможности полной или частичной остановки работающего оборудования станции. Целесообразно, наименее трудоёмко и быстро (в случае аварийных протечек) работы по восстановлению гидроизоляции проводить изнутри зданий, без разработки грунта.
Так как все подземные несущие и ограждающие конструкции зданий и сооружений Ленинградской АЭС выполнены из монолитного или сборного железобетона, которые, как известно, обладают низкой трещиностойкостью и высокой деформативностью вследствие малой жесткости, для внутренней противонапорной гидроизоляции необходимо применять материалы на основе би-тумно-полимерных мастик («жидкие мембраны»), которые при нанесении формируют не только па-ро-гидроизоляционное покрытие, но защищают конструкцию от различных химически активных жидких или газообразных веществ.
При применении так называемой «жидкой мембраны» в качестве гидроизолирующего слоя, железобетонная конструкция как бы «оборачивается» в эластичную оболочку и при деформациях «работает» вместе с конструкцией, не отслаивается и не трескается, выполняя свою защитную функцию.
При наличии явных плюсов, у битумно-полимерных мастик есть один существенный недостаток - они не стойки к механическим повреждениям. Данную проблему можно решить с помощью защиты гидроизоляционного слоя облицовочным покрытием (например: гибкая керамическая плитка).
Так же, для внутренней противонапорной гидроизоляции подземных несущих и ограждающих железобетонных конструкций целесообразно применять материалы осмотического проникающего действия, которые наносятся на поверхность бетона и создают определённый защитный слой, препятствующий проникновению воды. Проникнув вглубь структуры бетона, химически активные компоненты материала, растворяясь в воде, вступают в реакцию с ионными комплексами кальция и алюминия, оксидами и солями металлов, содержащимися в бетоне. В ходе этих реакций формируются более сложные соли, способные взаимодействовать с водой и создавать нерастворимые кристаллогидраты. Сеть этих кристаллов заполняет поры, капилляры и микротрещины шириной до 0,4мм. При этом кристаллы становятся составной частью бетонной структуры.
«c@yl®qyaym-j®yrmal»#8i6©),2©2© / technical science
В связи с высокой трудоёмкостью, а в отдельных случаях невозможностью разработки грунта по периметру здания, для восстановления наружной гидроизоляции подземных частей зданий и сооружений АЭС, необходимо использовать технологию химического закрепления грунта (смоли-зация, силикатизация) находящегося в непосредственной близости к несущей или ограждающей конструкции.
Целью химического закрепления грунта (инъекционной обработки грунта) - является снижение капиллярной водопроницаемости грунта, увеличение его прочности, устойчивости, а также уменьшение сжимаемости. Инъекционный материал в виде различных химических растворов под давлением нагнетают в грунт через инъекционные скважины (шпуры), в результате чего образуется водонепроницаемая преграда на контакте грунта с конструкцией.
Выводы:
На основании вышеизложенного можно выделить три конструктивно - технологических решения, которые подходят для реконструкции гидроизоляции подземных частей зданий и сооружений Ленинградской АЭС - это инъекционные материалы для химического закрепления грунта, материалы осмотического проникающего действия и битумно-полимерные мастики («жидкие мем-
браны»), ввиду высокой эффективности и технологичности этих вариантов гидроизоляции. При необходимости, возможно комбинирование данных решений на одной конструкции, для достижения максимального результата работ, увеличения запаса надёжности и долговечности гидроизоляции.
Применение современных технологических решений и новейших материалов для реконструкции гидроизоляции подземных частей ответственных зданий и сооружений Ленинградской АЭС, при строгом соблюдении технологии производства работ, позволит добиться качественных результатов на долгие годы, для эффективной промышленной эксплуатации этого важного для энергетической отрасли страны объекта, а также максимально обезопасит жителей Северо-Западного региона России и Северной Европы от экологических проблем.
Используемая литература:
1. Фадеев А.Б. Гидроизоляция подземных частей зданий и сооружений. Учебное пособие. -2007. С.3, 14, 19-34.
2. Туголуков А.М., Фролов Ю.В. Рекомендации по проектированию гидроизоляции подземных частей зданий и сооружений. Конструктивные детали гидроизоляции. - 2009. С.5-21
3. Кузнецов В. М. Основные проблемы и современное состояние безопасности предприятий ядерного топливного цикла России. - 2002. С.21-22
