Геосинтетическо-глинистая гидроизоляция, как высокоэффективный изоляционный элемент в геотехническом и природоохранном строительстве

  Введение
   В последние 6-8 лет внимание инженеров привлек новый слоистый материал экранового типа, широко используемый в практике подземного строительства и при сооружении полигонов для захоронения твердых отходов. Этот материал является геосинтетическо-глинистой гидроизоляцией.
   Преимущество этого материала заключается в том, что он производится промышленным способом на специализированных фабриках, что обеспечивает постоянный контроль и высокое качество продукции.
   Исследование и развитие этого материала достигло высокого уровня. Во многих случаях использования были подтверждены его высокие технологические свойства и функциональная долговечность. В настоящее время поиск новых возможностей использования этого материала и исследования его свойств продолжаются.
   Что такое геосинтетическо- глинистая гидроизоляция (ГГГ)?
   Геосинтетическо-глинистая гидроизоляция - это тонкий слоистый геокомпозит, состоящий из синтетического материала и природной глины (например бентонита). Это плоский трехслойный элемент экранового типа. Бентонит обычно располагается между двумя синтетическими полотнами? и такие материалы обычно называют - бентонитовми матами.

Рис. 1. Поперечный разрез гидросинтетическо-глинистой гидроизоляции

Геотекстильные маты могут быть соединены друг с другом, например прошиты. Геотекстильные маты выполняют функцию несущего элемента. Бентонитовые маты выпускаются толщиной 4,5-10мм и весят около 5 кг/кв.м. В настоящее время на рынке известны следующие варианты
   (рис. 1):
   а) бентонитовый слой расположен между синтетическими неткаными материалами и соединяется с ними за счет сцепления;
   в) бентонитовый слой - порошок или гранулят - располагается между двумя синтетическими неткаными материалами, которые прошиты между собой;
   с) бентонитовый слой - порошок или гра
   нулят - располагается между двумя синтетическими неткаными материалами, которые связаны друг с другом за счет иглопробивания;
   д) бентонитовый слой закреплен на поверхности синтетической пленки за счет адгезии.
   Используемый бентонит может быть гранулированным или порошкообразным. За счет большой доли монтмориллонита, содержащегося в бентоните, достигаются следующие свойства:
   - большая пластичность;
   - высокая способность расширяться и адсорбировать воду (до 700%), что обеспечивает низкую водопроницаемость (Кф 10-10 м/с) и маленький коэффициент диффузии для катионов.
   Если после укладки бентонитовых матов происходит увеличение влажности, бентонит поглощает влагу, набухает и создает водонепроницаемую оболочку.
   Строительные свойства
   Для технического использования в строительстве бентонитовые маты исследовались по следующим направлениям:
   - стабильность фильтрационных характеристик;
   - прочность на сдвиг;
   - набухание;
   - длительность устойчивости;
   - влияние агрессивных сред;
   - многократное воздействие мороз - оттаивание и высыхание;
   - устойчивость к химическим удобрениям;
   - устойчивость к бензину и дизельному топливу;
   - влияние неравномерных осадок;
   - сопротивление прорастанию корней;
   - проницаемость для метана.

Рис. 2. Поперечный разрез полигона твердых отходов, где возможна

Кроме того, проводились исследования допустимости использования в сейсмических районах.
   До сих пор результаты опытов и наблюдений за эксплуатацией дали только положительные оценки. В связи с тем, что бентонитовые маты совсем недолго находятся в использовании, многие опыты не-окончены.
   Возможности применения
   Бентонитовые маты могут использоваться для следующих задач:
   - необходимость защиты сооружения, находящегося в контакте с грунтом, от влажности;
   - необходимость защиты грунтовых вод фильтрации от дождевых и аварийных стоков;
   - подземное строительство, как гидроизоляционные элементы;
   - основания и фундаменты в условиях возникновения неравномерных деформаций в результате увлажнения грунтов.
   Геосинтетическо-глинистая гидроизоляция (бентонитовые маты) применяется так же как:
   - водогазонепроницаемые оболочки, изолирующие поверхность и основание полигонов для хранения отходов (рис. 2);
   - водонепроницаемые элементы в основаниях автомагистралей, в случае необходимости изоляции от грунтовых вод (рис. 3);
   - защитный элемент в дорожном строительстве, в условиях возможного загряз-
   нения грунтовой воды в прилегающей к автомагистрали зоне в результате
   аварий транспорта с опасными грузами, например
   на автомагистрали А96 Мюнхен-Линдау;
   - приемный резервуар для сточных вод как средство предварительной очистки и защиты, например в аэропорту г. Мюнхен;
   - дополнительный водонепроницаемый экран под асфальтобетонным покрытием (рис.4) - выполнено в верхнем бассейне водохранилища Рабенлейте;
   - дополнительный слой между
   двумя геомембранами, гаранти-
   рующий гидроизоляцию
   в случае местного разрушения геомембран.

Накопленный опыт использования
   К настоящему времени опыт использования геосинтетическо-глинистых гидроизоляций позволяет констатировать, что укладка геосинтетическо-глинистых гидроизоляций очень проста и может выполняться с высоким качеством.

Рис. 3. Гидросинтетическо-глинистая гидроизоляция как защитный

Для засыпки должен использоваться только мелкозернистый материал, чтобы предотвратить разрыв геосинтетического материала. В тех случаях, когда имеется только крупнозернистый материал, следует предусматривать защиту бентонитовых матов с использованием нетканых геосинтетических материалов.
   Укладка геосинтетическо-глинистой гидроизоляции может производиться в период выпадения большого количества осадков. В этих случаях геосинтетическо-глинистая гидроизоляция должна тут же засыпаться на каждом новом участке (не реже, чем в конце каждой рабочей смены). Возможна укладка при температурах до - 100 °С, при этом качество остается на прежнем уровне при условии преобладания сухой морозной погоды. Перед укладкой рекомендуется разработать план работ и план раскладки матов.

Рис. 4. Устройство экрана из асфальтобетона с контрольным

Герметизация швов между отдельными полотнами достигается посредством укладки их внахлест. В местах нахлеста между перерывающимися полотнами наносится бентонитовая паста. Этот опыт дал хорошие результаты, швы гарантируют надежную гидроизоляцию. Ширина перекрытий должна быть не менее 0,3-0,4 метра.
   Для обеспечения качества применяемых материалов необходимо производить контроль исходных материалов для производства волокон, самих волокон или нитей, применяемых для изготовления геотекстильных материалов, самих текстильных материалов и контроль качества конечного продукта геосинтетическо-глинистых
   гидроизоляционных материалов. Производство работ должно выполняться по проекту, с постоянным контролем качества.
  
   Заключение
   Геосинтетическо-глинистые гидроизоляционные материалы, получившие развитие в последнее время, представляют новый строительный материал на рынке строительной индустрии. Они технологичны, гарантируют надежность гидроизоляции, водонепроницаемость экранов в технически сложных строительных условиях и естественных природных условиях.
   При производстве работ следует обращать особое внимание на качество их выполнения. Для качественного применения нужно на первом этапе выполнять эти работы под руководством опытных специалистов. Инструктаж рабочих должен выполняться квалифицированным руководителем строительного производства или представителем института.