Геомембрана: все, что нужно знать о материале для гидроизоляции

Технологии строительства XXI века требуют использования прочных, долговечных, экологичных и химически устойчивых гидроизоляционных материалов. Этим критериям соответствуют современные геосинтетические материалы, в частности геомембраны GP. Это не просто полимерный материал, это сложная строительная технология.

В России покрытия из геосинтетических материалов стали применяться сравнительно недавно (с 90-х годов прошлого столетия), в то время как в остальном мире эта технология используется с 60-х годов. Геомембраны разнообразны по техническим характеристикам и особенностям применения. В этой статье рассмотрены основные типы геомембран, их назначение, преимущества и недостатки.

Виды геомембран и их предназначение

Геомембраной называется материал на основе полимера, имеющий изолирующие свойства. В зависимости от состава сырья различают мембраны полимерные геосинтетические, глиняно-геосинтетические и битумно-геосинтетические (в последнее время почти не используются). Область их применения включает строительство, ландшафтный дизайн, землеустройство.

Рынок стройматериалов предлагает разные виды геомембран. Как уже говорилось выше, они различаются по типу сырья, из которого изготовлены, по фактуре поверхности, по принципу соединения и другим признакам.

Тип сырья

Основной элемент в составе геомембраны — полиэтилен, реже ее изготавливают из ПВХ. Для улучшения свойств к главному компоненту добавляют стабилизаторы высокой температуры и антиокислители. От того, какой вид сырья используется, зависят технические характеристики геомембраны.

• Полиэтилен высокой плотности и низкого давления (HDPE, ПНД) — твердый и прочный, устойчивый к кислотам, щелочам, маслам и другим химическим реагентам, паро- и влагонепроницаемый. Он хорошо выдерживает механическое воздействие, но не отличается эластичностью и стойкостью к деформациям. На морозе материал становится хрупким, зато он отлично переносит высокую температуру.
  Мембрана из ПНД выглядит как жесткая непрозрачная пленка. Геомембраны HDPE используются для строительства накопителей жидких и твердых промышленных отходов, полигонов ТБО, гидроизоляционного и антикоррозийного покрытия бетонных, кирпичных, металлических и прочих поверхностей простой формы, в том числе емкостей для питьевой воды.
• Полиэтилен низкой плотности и высокого давления (LDPE, ПВД) — легкий, мягкий и эластичный. В то же время он достаточно прочный, устойчивый к растяжению и деформациям. ПВД хорошо переносит низкую температуру (до –120°С). Плавиться начинает при 100°С. Материал не пропускает пар и воду, поэтому обеспечивает хорошую гидроизоляцию.
  Геомембрана из ПВД представляет собой гладкую блестящую полупрозрачную пленку. Благодаря гибкости и эластичности ее можно монтировать даже на сложных, неровных поверхностях. Такие геомембраны GP необходимы при строительстве сооружений на просадочных грунтах и в условиях вечной мерзлоты. За счет способности удерживать пары и жидкости материал используют для изоляции токсичных веществ: при локализации свалок, рекультивации различных накопителей отходов. Устойчивость к низким температурам позволяет применять ПВД-мембраны для гидроизоляции тоннелей и других подземных сооружений. За счет эластичности геомембраны LDPE можно решить задачи, которые не под силу жесткой геомембране HDPE.
• Из поливинилхлорида (ПВХ) изготавливают прочные трехслойные мембраны для гидроизоляции кровель. Также их используют при обустройстве бассейнов и резервуаров. ПВХ-мембрана имеет следующую структуру:
• нижний слой — пленка из модифицированного поливинилхлорида с добавлением термостабилизаторов, которые обеспечивают устойчивость к низким температурам;
• средний слой — армирующая сетка из полиэфира или стекловолокна;
• верхний слой — ПВХ с добавками, повышающими стойкость покрытия к ультрафиолету, перепадам температуры. Также в составе присутствуют красители: ПВХ-мембрана может быть любого цвета.
• Глиняно-геосинтетические геомембраны имеют еще одно название — бентонитовые маты (глиняные маты, GCL). Это рулонный водонепроницаемый материал, состоящий из гранул бентонитовых глин, расположенных между двумя слоями геотекстильного материала. При намокании бентонит разбухает и значительно увеличивается в объеме, создавая надежный глиняный «замок». Физико-механические характеристики бентоматов зависят от вида используемого бентонита (Ca-бентонит, Na-бентонит), от плотности и типа геотекстиля (тканый, нетканый) и способа соединения. Применяются для гидроизоляции полигонов ТБО, создания защитных экранов нефтехранилищ, для подкладки донного слоя водохранилищ. Бентонитовые маты удобны при сооружении дамб, каналов, резервуаров рыбоводческого хозяйства. Также используются для возведения противофильтрационных экранов.

Тип поверхности

В зависимости от назначения геомембраны подразделяют на гладкие, текстурированные и профилированные[2]. Текстура представляет собой шероховатую поверхность и бывает односторонней и двусторонней, обеспечивая лучшее сцепление мембраны с основой. Поскольку такое полотно не соскальзывает, его можно монтировать под уклоном. Поэтому текстурированные геомембраны подходят для гидроизоляции откосов и оснований сложной геометрической формы.

Особенность профилированной мембраны — наличие конусообразных выступов (шипов) с одной или с двух сторон полотна. Их высота составляет от 7 до 20 мм. Благодаря этому гидроизоляционное покрытие получает следующие преимущества:

• хорошая фиксация с поверхностью;
• равномерное распределение нагрузки по всей площади и, таким образом, защита от продавливания;
• обеспечение тепло- и воздухообмена внутри конструкции;
• уменьшение расхода сыпучих дренажных материалов.

Профилированные мембраны применяются в жилом, промышленном и дорожном строительстве для решения таких задач, как:

• защита фундаментов и стен зданий от механических повреждений, от взаимодействия материалов контактирующих слоев (создание технологической прослойки), от проседания грунта, от проникновения грунтовых вод (гидроизоляция);
• пристенный дренаж фундамента (обеспечение отведения влаги в дренажную систему; применяется в сочетании с геотекстилем);
• гидроизоляция и вентиляция стен в подвальных помещениях и подземных переходах (в том числе сводов тоннелей) изнутри и снаружи;
• гидроизоляция отмостки зданий;
• обустройство инверсионных плоских кровель;
• озеленение крыш;
• армирование основания дорожного полотна, ускорение отвода воды к дренажным каналам;
• эрозионная защита — укрепление грунта на дорожных откосах и насыпях для предотвращения его размыва.

Профилированные геомембраны различаются по количеству слоев:

• Однослойная пленка состоит только из полиэтиленового или поливинилхлоридного полотна. Она подходит для вентиляции влажных стен, гидроизоляции, служит заменой «подбетонки», помогая создать ровное основание фундамента или дорожного покрытия.
• Двуслойная геомембрана усилена геотекстилем Гео Про ТС (нетканым фильтром), который придает дополнительную прочность и позволяет выдерживать сильное давление грунта. Также геотекстиль Гео Про ТС собирает влагу и отводит ее по дренажным каналам профилированной геомембраны. Применяется в качестве дренажного, армирующего и разделительного элемента в дорожном строительстве, включая аэродромы. Также используется в конструкциях эксплуатационных кровель.
• Трехслойные мембраны производятся с наружным скользящим покрытием из гладкого полиэтилена. Этот слой обеспечивает возможность смещения при подвижках грунта, тем самым исключается механическое повреждение гидроизоляции. Трехслойные мембраны успешно справляются с вертикальным дренажем на пучинистых почвах и при большой глубине заложения фундамента.

Среди российских потребителей особенно востребованы профилированные мембраны марок «Лок Даун» (LockDown), «Тефонд» (Tefond), «Плантер Стандарт» (Planter Standart), «Икопал ВиллаДрейн», «Дельта МС» (Delta MS), «Изостуд» (Isostud).

Принцип соединения

Стыки между отдельными элементами — слабое место любой гидроизоляции. Производители геомембран по-разному решают эту проблему.

Сварка (различают два вида сварки геомембраны GP — экструзионную и контактную) осуществляется с помощью строительного фена (на небольших участках), профессионального сварочного автомата, нагретого клина или экструдера. Во всех случаях принцип один — расплавление термопластичного материала под воздействием высокой температуры. Такой способ соединения, хотя является достаточно трудоемким и требует специального оборудования, позволяет получить надежный, прочный и герметичный шов.

Склеивание — простой и быстрый способ соединения листов. Полотна геомембраны скрепляют с помощью двусторонней самоклеящейся ленты, специального клея или герметика (его применение возможно только для профилированных геомембран).

Практичное решение — профилированные геомембраны с механическим замком, в частности, выпускаемые под маркой «Тефонд». При наложении одного листа на другой выступы образуют прочное соединение. Для герметизации шва дополнительно применяют самоклеящуюся ленту.

Преимущества и недостатки

К плюсам геомембран относят:

• Прочность. Этот показатель зависит от свойств исходного сырья и наиболее высок для ПНД. Также на степень прочности влияет плотность геомембраны. Дополнительно усилить конструкцию помогает армирующий слой геотекстиля Гео Про ТС.
• Растяжимость, обусловленную эластичностью материала. Особенно стойки к деформациям геомембраны из ПВД.
• Химическую устойчивость. Практически все геомембраны обладают стойкостью к агрессивным средам (pH 0,5–14) — серной и соляной кислотам, сырой нефти, автомобильным маслам, щелочам, хроматам калия и натрия, цианидам калия и сульфатам калия, и в том числе к конденсату природных газов. Это свойство позволяет использовать их для изоляции хранилищ нефтепродуктов, на полигонах складирования токсичных отходов, не говоря уже о бытовом применении.
• Экологичность. Материал химически инертен, 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, но если говорить о средних значениях, то геомембраны допускается эксплуатировать в диапазоне от –40°С до +50°С.
• Простоту монтажа. Геомембраны GP, в том числе и бентоматы Bento-GP, весят немного по сравнению с другими изоляционными материалами. Рулонное полотно легко раскатывать и резать. Поэтому с геомембраной удобно работать и на больших, и на малых площадях. Затраты на укладку, обслуживание и ремонт невелики.

Что касается недостатков, то они условны и скорее относятся к особенностям применения. Например, геомембраны из полиэтилена высокой плотности менее эластичны, чем из ПВД. Но это лишь означает, что их рекомендуется монтировать на ровных поверхностях. При укладке тонких пленок важно обеспечить отсутствие камней и острых углов, которые могут порвать геомембрану.

Укладка геомембран и монтаж: пошаговая инструкция

Выбор конструктивного решения осуществляется исходя из климатических условий расположения объекта, свойств грунта, назначения строящегося объекта и класса требуемых гидравлических характеристик. От этих условий зависит и технология укладки геомембраны, но в общем случае можно выделить несколько этапов монтажа:

Подготовка основания. Если на объекте не предусмотрено устройство фундамента, достаточно выровнять и расчистить площадку. В остальных случаях необходимо предварительно выкопать котлован и уплотнить его дно с помощью катка.

Дальнейшая последовательность работ определяется особенностями почвы. Так, при высоком уровне залегания грунтовых вод потребуется соорудить дренажную систему. На стабильное основание укладывают слой гравия и песка.

Иногда на подготовленное основание требуется настелить слой геотекстиля для защиты гидроизоляции от повреждений. В случае если фракции частиц грунта основания меньше 10 мм, геомембрану укладывают непосредственно на подготовленное основание, если же фракция частиц грунта больше 10 мм — необходимо предусмотреть укладку на грунт основания дополнительной защитной прокладки из геотекстиля средней или высокой плотности (500–1000 г/м²).

Планирование укладки. Необходимо тщательно продумать расположение полотен геомембраны на основании, рассчитать их размеры. При этом нужно 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.

Монтаж. Укладку геомембраны рекомендуется выполнять в сухую безветренную погоду при температуре не ниже –5°С. Исключением являются бентоматы Bento-GP, укладка которых возможна на замерзшее основание.

Рулоны раскатывают вручную с расположением листов внахлест. Материал необходимо укладывать аккуратно, чтобы избежать образования повреждений. Все полотна материала должны лежать гладко, без складок или морщин. Развернутое полотно нельзя оставлять на ночь, поэтому распаковывают только то количество материала, которое планируется уложить за рабочую смену.

В процессе монтажа полотнища геомембраны временно фиксируют мешками с песком или другими тяжелыми предметами. Гидроизоляционную пленку не следует сильно натягивать, иначе при подвижках грунта материал может повредиться. Для крепления по периметру фундамента выкапывают анкерные траншеи, в которые помещают края мембраны.

Сварку производят нагретым воздухом или с помощью экструдера. Для обеспечения условий качественной сварки полотна необходимо укладывать с нахлестом. Если не имеется каких-либо других условий (например, наличие просадочного грунта), нахлест составляет 100–150 мм как в продольном, так и в поперечном направлении. Нахлест материала в местах стыковки рулонов по ширине полотна должен быть в два раза больше — 300 мм. При работе оставляют контрольные каналы для проверки качества швов. Чтобы убедиться в прочности соединения, в них подают сжатый воздух под давлением. Герметичность проверяют вакуумным насосом с применением мыльного раствора.

По окончании сварочных работ анкерные траншеи засыпают грунтом.

Геомембрана — высококачественный гидроизоляционный материал, отвечающий всем требованиям современного строительства. Благодаря универсальности он имеет широкую сферу применения, способствуя уменьшению материалоемкости возводимых конструкций и времени, затраченного на строительство. Производители предлагают разнообразные виды геомембран для решения любых задач гидроизоляции и дренажа.