Геомембрана: все, что нужно знать о материале для гидроизоляции

В настоящее время строительные технологии требуют использования материалов, которые сочетают в себе несколько критериев: прочность, долговечность, экологическую безопасность и химическую устойчивость. Один из наиболее перспективных видов таких материалов - это геосинтетические материалы с использованием геомембран GP. Это сложный строительный материал, который обладает всеми необходимыми свойствами.

Несмотря на всю перспективность и эффективность его использования, в России геосинтетические материалы начали использоваться сравнительно недавно - только в 90-е годы прошлого века. В остальном же мире геомембраны используются с 60-х годов. Существует множество различных типов геомембран, каждая из которых обладает своими достоинствами и преимуществами. В данной статье мы рассмотрим основные типы геомембран, а также расскажем о том, для чего их применяют, и какие у них есть 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.

Пошаговая инструкция: укладка геомембран и монтаж

Выбор оптимального конструктивного решения для укладки геомембраны зависит от ряда факторов, таких как климатические условия, свойства грунта, назначение строящегося объекта и класс требуемых гидравлических характеристик. На основании этих параметров будет определена технология укладки геомембраны. В целом процесс монтажа включает несколько основных этапов:

1. Подготовка основания. Если на объекте не предусмотрено устройство фундамента, достаточно выровнять и расчистить площадку. Если же фундамент требуется, значит, необходимо предварительно выкопать котлован и уплотнить дно с помощью специализированного катка.
2. Переходим к следующему этапу работ, который зависит от особенностей почвы. Если грунтовые воды на объекте расположены близко к поверхности, потребуется соорудить дренажную систему. На стабильную основу укладывают слой гравия и песка.
3. В случае, если на подготовленное основание нужно наложить слой геотекстиля для защиты гидроизоляции от повреждений, это необходимо сделать перед укладкой геомембраны. Если фракции частиц грунта на основании меньше 10 мм, геомембрану можно укладывать непосредственно на основание. В случае, если фракции частиц грунта больше 10 мм, обязательно предусматривается укладка геотекстиля с надлежащей плотностью (500–1000 г/м2) для обеспечения дополнительной защиты геомембраны.
4. Планирование укладки. Для успешной укладки необходимо предварительно продумать расположение полотен геомембраны на основании и рассчитать их размеры. Примечательно, что для каждого элемента следует предусмотреть дополнительные 10–15 см ширины, поскольку соединение выполняется внахлест. К примеру, желательно избегать швов в области углов и в самых низких участках, а линии соединения должны располагаться параллельно откосам.
5. Монтаж. Лучшее время для укладки геомембраны — это сухая безветренная погода, при температуре не ниже -5°С. Исключением являются бентоматы Bento-GP, укладка которых может осуществляться на замерзшую поверхность. Рулоны раскатывают вручную, располагая листы внахлест. Важно укладывать материал аккуратно, чтобы избежать возникновения повреждений. Полотна геомембраны не должны быть складками или морщинами. Необходимо избегать укладки большого количества материала, чтобы не оставлять его на ночь.
6. Следующим шагом является временное закрепление полотен геомембраны мешками с песком или другими тяжелыми предметами, после чего производится сварка. Гидроизоляционная пленка не должна быть сильно натянута, иначе при подвижках грунта материал может быть поврежден. Для крепления по периметру фундамента выкапывают анкерные траншеи, в которые помещают края мембраны. Сварку можно производить нагретым воздухом или с помощью экструдера. Необходимо укладывать полотна с нахлестом для обеспечения качественной сварки. Нахлест в продольном и поперечном направлениях составляет 100–150 мм. К примеру, в местах стыковки рулонов по ширине полотна нахлест должен быть в два раза больше — 300 мм. При работе необходимо оставлять 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.
7. По окончании сварочных работ анкерные траншеи обратно засыпают грунтом.

Геомембрана представляет собой высококачественный гидроизоляционный материал, который отвечает всем требованиям современного строительства. Благодаря своей универсальности, геомембрана может быть использована в различных сферах, обеспечивая уменьшение материалоемкости запланированных конструкций и времени на их возведение. Кроме того, производители геомембран предлагают разнообразные варианты материала для решения задач гидроизоляции и дренажа.

Фото: freepik.com