Состав грунтовых оснований и подземных вод может быть природным, фоновым и техногенным. Техногенный фон фор­мируется под влиянием утечек из трубопроводов и приводит к существенному изменению природных характеристик осно­ваний. Контактирующие с материалом фундаментов грунты могут быть представлены в трех фазовых состояниях: твер­дой — минеральные частицы, слабо связанные друг с другом; жидкой — подземные воды или капиллярная влага; газооб­разной — газ или водяной пар, заполняющие пространство между частицами. Количество и вид жидкой фазы в грунтах является одним из главных показателей при выборе типа за­щиты подземных конструкций. По этому признаку различают три зоны, в которых эксплуатируются подземные конструк­ции: зона грунтовых вод, зона капиллярной влаги и зона аэрации. Методика защиты подземных конструкций во многом зависит от зоны, в которой они эксплуатируются.

     Подземные воды могут периодически менять свой уро­вень в зависимости от влияния природных факторов. Это связано с верховодкой — влагой, которая образуется в ре­зультате фильтрации атмосферных осадков. С изменением количества осадков меняется и уровень верховодки. Разли­чают напорные и безнапорные подземные воды. Напорными считаются воды, перспективное поднятие которых может до­стигать 50 см. Величина напора грунтовых вод характеризу­ется отношением водяного столба к толщине конструкции.

     Зона капиллярной влаги располагается над уровнем грунтовых вод. Ее образование обусловлено различным дав­лением воздуха над свободной поверхностью грунтовой воды и в порах грунтовых горизонтов. Физические свойства влаги в капиллярной зоне несколько отличаются от физических свойств постоянной грунтовой влаги. Эта влага не обладает гидростатическим напором, а температура ее замерзания более низкая -12 °С.

     Зона аэрации непосредственно сообщается с атмосфе­рой. Через эту зону происходит испарение грунтовой влаги, фильтрация атмосферных осадков и сточных вод в случае их образования на поверхности планировки грунта. Влага в зоне аэрации находится в парообразном состоянии и при измене­нии температуры окружающего воздуха может образовывать конденсат.

     Зональная защита конструкций

     В сухих грунтах зоны аэрации конструкции фундаментов обычно не нуждаются в гидроизоляционной защите. Исключе­ние составляют химически активные грунты, образовавшиеся по тем или иным причинам. К химически активным относят за­соленные грунты. Подземная часть фундамента контактирует с засоленными грунтами и одновременно подвергается атмо­сферным воздействиям в зоне выхода ее на поверхность. В таких местах возможно интенсивное развитие коррозион­ных процессов в конструкциях фундамента. Засоленность грунтов может быть фоновая (естественная) или может разви­ваться в процессе эксплуатации подземных коммуникаций при нарушении их герметичности. В подобных условиях обыч­но находятся здания в районах Казахстана, Средней Азии и Поволжья, где температура на открытом солнце достигает 60 — 80 °С. При нагревании бетона и интенсивных испарениях происходит массоперенос солей от более холодных зон к теп­лым. В результате этого концентрация солей постоянно воз­растает, что приводит к засоленности почвы.

      В зоне капиллярной влаги специальной защите подвер­гают конструкции или отдельные элементы подземных частей здания, которые соприкасаются с наружными ограждающи­ми конструкциями, например, фундаменты и кирпичная клад­ка стен. Для этого конструкции разделяют горизонтальной прослойкой изолирующего материала, например, руберои­да, гидроизола или бризола.

      В зоне грунтовой влаги степень защиты определяют уровнем гидростатического напора и агрессивностью грун­товых вод. И чем больше напор грунтовых вод или их агрес­сивность, тем эффективнее должна быть защита.

      Гидроизоляция подземных конструкций

    Существует несколько схем защиты подвальной части здания от грунтовой и атмосферной влаги: наружная противонапорная, внутренняя противонапорная и гидроизоляция от капиллярной влаги (рис. 1).

 А — наружная противонапорная; 1 — слой изоляции; Б — внутренняя противонапорная;

 2 — слой изоляции

     Существуют и другие спосо­бы нанесения гидроизоляционного слоя, также велик и выбор материалов для гидроизоляции (рис. 2).

 б — с железобетонной плитой, заанкеренной в стенах; 1 — противонапорная гидроизоляция; 2 — защитное ограждение; 3 — отмостка; 4 — противокапиллярная прокладка; 5 — пригрузочная конструкция; 6 — усиление гидроизоляции; 7 — бетонная подготовка; 8 — заанкеренная железобетонная плита; 9 — цементная гидроизоляция; 10 — асфальтовый слой; УГВ — уровень грунтовых вод

     Окрасочная гидроизоляция наносится как снаружи, так и изнутри, но только со стороны подпора воды. Она пред­ставляет собой сплошное многослойное водонепроницае­мое покрытие, выполненное окрасочным способом. Этот вид изоляции применяют для защиты от капиллярной влаги в дренирующих грунтах (песчаных, галечных, скальных и т.д.). Окрасочную битумную гидроизоляцию выполняют горячими или холодными битумными мастиками марок БН — III-IV (в том числе разжиженными и эмульсионными), а также мас­тиками, приготовленными на основе синтетических смол, на­нося их ручным или механизированным способом на изоли­руемую поверхность в два — четыре слоя общей толщиной 3 — 6 мм.

     В состав горячих и холодных мастик входит нефтяной би­тум и наполнители, которые подразделяются на волокнистые и пылевидные. Лучшим из волокнистых наполнителей счита­ется асбест, менее эффективным — минеральная вата. В ка­честве пылевидных наполнителей применяют шлаковую пыль, молотый известняк, гипс, известь-пушонку и т.п. Для комбинированных мастик рекомендуют применять на­полнители в соотношении 1:2 (одна часть волокнистых на­полнителей : две части пылевидных). Готовая мастика не должна течь при уклоне 45° при температуре 60-70 °С, не должна давать трещин при медленном изгибе по окружно­сти стержня диаметром 30 — 40 мм. Для приготовления мас­тики горячий битум перемешивают с предварительно высу­шенным и просеянным через сито наполнителем. Для этого на 10 кг мастики берут 8,2 — 8,5 кг битума и 1,8 — 1,5 кг на­полнителя. Битум загружают в емкость с плотно закрываю­щейся крышкой не более чем на 3/4 ее объема и нагревают до полного плавления и исчезновения комков. Когда битум начинает пениться, с его поверхности снимают всплывшие посторонние примеси специальным металлическим сачком. Нагревают битум до тех пор, пока он не перестанет шипеть и пениться. По окончании варки масса должна быть однород­ной, а поверхность — зеркальной. После этого в расплавлен­ный битум добавляют небольшими порциями сухой наполни­тель и перемешивают до получения однородной массы. Би­тумную мастику, применяемую в горячем виде, готовят непо­средственно перед началом работы для одноразового ис­пользования. В момент нанесения температура битумной ма­стики не должна быть менее 160 "С. Для лучшего сцепления горячей мастики со строительными конструкциями поверх­ность основания рекомендуют огрунтовать холодными мас­тиками (таблица 1) или холодными грунтовками, растворяя битум в керосине или соляровом масле в соотношении 1:2.

Таблица 1. Физико-механические свойства холодных мастик

—        срезка монтажных петель и других приспособлений;

—        зачистка и закругление углов радиусом менее 10 мм;

—        срезка или заполнение раствором, промывка, обеспы­ливание швов и неровностей с обязательной просушкой;

— устройство температурно-усадочных швов;

     Огрунтовка поверхностей перед нанесением изоляцион­ных составов должна быть выполнена без пропусков и разры­вов. Огрунтовку стяжек из цементно-песчаных растворов вы­полняют не ранее чем через 4 часа после их укладки, приме­няя грунтовки на медленно испаряющихся растворителях. Грунтовка должна иметь прочное сцепление с основанием, на приложенном к ней тампоне не должно оставаться следов вяжущего. По влажным основаниям допускается наносить только грунтовки или изоляционные составы на водной осно­ве, если влага, выступающая на поверхности основания, не нарушает целостности пленки покрытия.

     Строительное основание для окрасочной гидроизоляции должно быть жестким, ровным и прочным с закругленными (R = 3 — 5 см) или срезанными на фаску углами и гранями. Пе­ред нанесением окрасочного состава основание очищается от грязи и пыли, высушивается и огрунтовывается разжижен­ным окрасочным составом, а углы и грани оклеиваются поло­сками ткани или рулонного материала шириной не менее 20 см. Окрасочную гидроизоляцию засыпают только мягким грунтом.

Оклеенная гидроизоляция фундаментов представляет собой слои рулонных материалов, нанесенные на предвари­тельно подготовленное основание (рис. 3).

    По этому же принципу производится и гидроизоляция цоколя (рис. 4).

      Устраивают оклеенную гидроизоляцию при больших гидро­статических напорах грунтовых вод. Наиболее распростра­ненной подготовкой основания считается окрасочная гидро­изоляция, нанесенная в 1 - 2 слоя. Для этого поверхность ре­комендуется огрунтовать холодными мастиками или холод­ными грунтовками, растворяя их в керосине или соляровом масле. В качестве изоляционных материалов используют гидроизол (ГОСТ 7415-86), изол (ГОСТ 10296-79), рубероид, (ГОСТ 10923-93) пластикатные материалы и т.д. Гидроизоля­ционный ковер устраивают, как правило, со стороны гидро­статического напора и обеспечивают его надежный зажим между изолируемой поверхностью и грунтом с усилием не менее 0,1 кг/см². Количество слоев оклеечной гидроизоля­ции зависит от степени влажности изолируемого помещения и действующего гидростатического напора.

     При укладке гидроизоляционного ковра на горячей масти­ке возможна его укладка как послойная, так и одновременная (рис. 5).

Рис. 5. Вертикальная оклеенная гидроизоляция: 1 — первый слой изоляции; 2 — второй слой изоляции; 3 — нанесение мастики; 4 — бачок с мастикой; 5 — выпуск ковра горизонтальной гидроизоляции

      На холодной мастике укладка должна быть только послойная с интервалом между нанесением отдельных слоев 12 часов. Вслед за наносимой мастикой раскатывают рулон изоляционного материала и приглаживают его. Второй гид­роизоляционный слой наклеивают так, чтобы его кромки пе­рекрывали ранее уложенный слой на 70 — 100 мм. В каждом последующем слое полосы смещают: в двухслойном покры­тии на 1/2 ширину полосы, в трехслойном — на 1/3 и т.д. При этом нахлест должен быть одинаков по всей длине. Что­бы при наклеивании полотен не оставалось пузырей, их необ­ходимо хорошо разглаживать и промазывать мастикой края. Плохо прижатый край рулонного материала может пропус­кать влагу и при замерзании будет разрушать гидроизоляци­онный ковер. Деформационные швы изолируемых конструк­ций при устройстве безнапорной гидроизоляции покрывают всеми слоями ковра и двумя дополнительными слоями стек­лоткани или густой металлической сетки.

      Мембранная гидроизоляция является одной из разно­видностей оклеечной гидроизоляции с использованием но­вейших технологий. Суть мембранной гидроизоляции заклю­чается в применении тонких, эластичных, усиленных специ­альным рулонным материалом систем, способных нести большую нагрузку. Преимущество мембранной гидроизоля­ции перед обычной оклеечной или цементной заключается в возможности ее применения в любых условиях работы, вплоть до сверхтяжелых. Поэтому область применения мем­бранной гидроизоляции практически не ограничена. На рын­ке РФ мембранная гидроизоляция представлена нескольки­ми видами передовых технологий, среди которых лидирует по рейтингу система "LATICRETE 9235", одобренная Между­народной организацией представителей строительства (ISBO) как гидроизоляция "для эксплуатации в особо тяжелых условиях".

     В отличие от прочих применяемых материалов толщина мембраны составляет всего 1 мм, что делает ее практически безусадочной при сжатии. Это позволяет при больших на­грузках на сжатие избежать растрескивания или выкрашива­ния межплиточных швов. Диапазон эксплуатационных темпе­ратур колеблется от -35 до +138 °С, что позволяет применять эту систему во всех климатических поясах России, в холо­дильных камерах и термических цехах. Система "LATICRETE 9235" выдерживает динамические и знакопеременные на­грузки, а также раскрытие трещин до 2 мм без проявления дефектов в отделочном лицевом слое. Это дает возможность выполнять бездефектные работы при устройстве бассейнов, стыков гибких оснований, подвергающихся вибрационному или динамическому воздействию.

       При нанесении наружной противонапорной гидроизоля­ции ее верхний край должен быть выше предполагаемого уровня грунтовых вод не менее чем на 0,5 м. Горизонтальный участок гидроизоляции наносится по выровненной и гладкой бетонной подготовке до устройства пола подвала. Верти­кальные участки гидроизоляционного слоя защищают кир­пичной кладкой или штукатурным слоем.

     Несмотря на свои положительные свойства, листовые и рулонные материалы для гидроизоляционных работ ис­пользуются в ограниченном количестве. Это связано как с технологическими трудностями, возникающими при произ­водстве работ, так и с недостаточной механической прочнос­тью многих материалов.

     Внутренняя гидроизоляция позволяет устранить мель­чайшие дефекты бетонирования и сделает подвал полностью водонепроницаемым. Внутренняя гидроизоляция, как прави­ло, выполняется путем оштукатуривания или пропитки стен специальными составами. Оштукатуривание стен позволяет исправить погрешности в бетонировании поверхности с од­новременным усилением герметичности стен. Так как во гла­ву угла ставятся требования герметичности, то при оштукату­ривании используются растворы, обладающие водооталкивающими свойствами.

     Традиционно для гидроизоляционного слоя применялся водонепроницаемый безусадочный цемент (ВБЦ) или порт­ландцемент с уплотняющими добавками (алюминат и нитрат натрия, гидрат окиси железа и др.). Ручным способом це­ментную изоляцию наносят при относительно небольших (до 100 м²) объемах работ, как правило, при безнапорных водах. Поверхность такой гидроизоляции в свежем состоянии реко­мендуется затирать цементом ("железнить").

     Каждый последующий слой должен быть нанесен на от­вердевшую поверхность не позднее, чем через сутки после нанесения предыдущего слоя с применением портландце­мента и не позднее, чем через 30 минут с применением ВБЦ. До нанесения последующего слоя каждый отвердевший пре­дыдущий слой изоляции обдувают сжатым воздухом и смачи­вают водой, а в случае перерыва в работе — очищают песко­струйными аппаратами или стальной щеткой с последующим обдуванием сжатым воздухом и смачиванием водой.

     Применяемая при штукатурной гидроизоляции металли­ческая сетка и арматура должна быть очищена от ржавчины и покрыта антикоррозийным составом. Сетки устанавливают по средней линии изоляционного покрытия. Отклонения от этой линии не должны превышать половины толщины одного слоя изоляции.

     Гидроизоляционный слой наносят сначала на стены и по­толки и только после этого на полы с обязательной их очист­кой от схватившегося раствора.

     Современные строительные технологии пополнились це­лой серией гидроизоляционных материалов ГИДРО, дающих поразительный эффект. При этом достигается полная водонепроницаемость, увеличение срока эксплуатации строи­тельных конструкций, повышение морозо- и коррозийной стойкости. Материалы используются в соответствии с инст­рукцией изготовителя.

     Гидро-S и Гидро-SII применяют при штукатурке стен для получения водонепроницаемых конструкций. Для получения цементно — песчаных или бетонных растворов ГИДРО-S мо­жет использоваться в тех же пропорциях, что и обычный це­мент (для создания абсолютно водонепроницаемых раство­ров), а также в определенных пропорциях с обычным цемен­том (для приготовления растворов необходимой степени во­донепроницаемости).

     Для получения водонепроницаемого штукатурного рас­твора одну часть цемента "ГИДРО-S" (450 — 600 кг в зависи­мости от требуемой марки) смешивают с 2 — 3 частями чис­того (без глинистых органических включений) песка модулем крупности 0,6 — 1,5 мм в основной своей массе. Толщина на­носимого слоя должна быть не менее 3 мм. Слой наносят в три приема после схватывания каждого предыдущего с хо­рошим уплотнением каждого слоя. В случае появления уса­дочных трещин на второй-третий день после нанесения их нужно хорошо затереть или заштукатурить тем же составом. Оштукатуренные поверхности необходимо поддерживать во влажном состоянии в течение первых 10 дней. Если имеется постоянный подпор воды, то дополнительного смачивания не требуется. Для штукатурных растворов и опорных слоев мож­но использовать добавку ИНДРОСИЛЕКС, которую при при­готовлении раствора засыпают просто в воду. После этого раствор приобретает водоотталкивающие свойства и его можно с успехом использовать для гидроизоляции стен под­вала.

      Все указанные способы имеют один очень важный недо­статок, который заключается в закупоривании пор, после че­го стены перестают "дышать". Устранить этот недостаток по­может обмазочная гидроизоляция, которая пришла в нашу страну из Европы. Для этого строительная индустрия произ­водит материалы, физические свойства которых позволяют стене "дышать". Суть этого процесса заключается в том, что нанесенный на стену материл после высыхания представляет собой мембрану, способную пропускать воду в виде пара, но задерживать ее в виде жидкости. К примеру, фирма "ГЛИМС-Продакшн" выпускает материал ГЛИМС-BoAoStop, который в исходном состоянии представляет собой сухую смесь. Наносят его на стены малярной кистью или шпателем в два слоя, что позволяет закрыть все неровности и поры. Первый слой сохнет в нормальных условиях одни сутки. Вто­рой слой наносят в поперечном направлении по отношению к первому, и всместе они сохнут неделю. Недостатком этого материала является его хрупкость при достаточно высокой прочности. Поэтому мембрану защищают слоем цементной штукатурки.

     Торкретирование стен заключается в нанесении на изо­лируемую поверхность слоя цементного раствора под давле­нием. Нанесенный методом торкретирования водонепрони­цаемый слой поддерживает конструкцию стены в сухом состоянии. Для этого со стороны подпора воды смесь песка и це­мента при помощи торкрет-установки наносят на участки по­лосой 40 — 50 см и толщиной 5 — 10 мм. Торкретирование выполняют двумя способами: сухим и мокрым. При сухом ме­тоде смесь подается по резиновому рукаву и на выходе из сопла затворяется водой, подаваемой под давлением по от­дельному шлангу. При мокром торкретировании раствор во взвешенном состоянии подается по шлангу и через сопло на­носится на поверхность, распыляясь сжатым воздухом, кото­рый поступает по отдельному шлангу. Уход за цементно-песчаным покрытием состоит в увлажнении его 2 — 3 раза в сут­ки на протяжении 15 дней. Если для торкретирования исполь­зуется безусадочный цемент, то увлажнение выполняют че­рез два часа после торкретирования и повторяют каждые три часа в течение суток.