4.4.1. Ремонт мест инфильтрации воды в подвалах
При рассмотрении вопросов инфильтрации следует особо выделить подвальные помещения, в которых размещено стационарное электронное оборудование, эксплуатация которых требует условий, абсолютно исключающих проникание влаги. В таких случаях принято устраивать сплошное водонепроницаемое покрытие под всем полом подвала и выводить его на наружную поверхность стен выше уровня грунта. Но даже в этом случае обеспечение абсолютной водонепроницаемости большого по площади покрытия, сохранение его целостности во время возведения несущих железобетонных днища подвала и стен, а также в течение всего срока службы сооружения — задача очень сложная и не всегда решаемая успешно.
К автору обратились за консультацией по вопросу гидроизоляции подвала, заглубленного в землю на 25 м, с уровнем грунтовых вод, который на 10 м превышал уровень пола подвала; проникание влаги абсолютно исключалось. Окончательное решение предусматривало устройство подпорной стенки по периметру подвала со свободным пространством между этой стенкой и наружными стенами здания. Кроме того, были приняты меры предосторожности по обеспечению прочности и долговечности изоляции под полом подвала. Эта изоляция состояла из рулонного поливинилхлорида толщиной 1,5 м, швы которого сваривались растворителем. Ее устраивали также в свободном пространстве, поднимали вверх по внутренней поверхности железобетонной подпорной стенки на 1 м выше уровня грунта и затем вставляли в специально созданный в бетоне желобок. Сама изоляция из ПВХ была защищена от механических повреждений во время укладки плит пола еще одной пленкой из ПВХ толщиной 1 мм. Для фиксации этого защитного слоя в нужном положении проводилась точечная сварка швов. Поверх этой защитной изоляции был уложен слой цементно-песчаного раствора толщиной 25 мм.
Рассмотренный выше случай необычен. Устройство гидроизоляции с обеспечением полной водонепроницаемости имело существенное значение и оправдывало высокие дополнительные затраты.
Очевидно, при проектировании следует подробно рассматривать вопрос о требуемой степени водонепроницаемости с учетом того, что качественный, хорошо уплотненный бетон является водо-, но не паропроницаемым. Требуемая степень гидроизоляции отстойника станции для перекачки сточных вод отличается от аналогичного показателя для подземного автомобильного гаража и от требуемой степени водонепроницаемости подвала для хранения материалов, портящихся при высокой относительной влажности, или для специального здания, рассмотренного выше.
Если не достигнута требуемая степень водонепроницаемости и необходимы ремонтно-восстановительные работы, следует определить с учетом конкретных условий методы и средства се выполнения. Это особенно важно, поскольку в большинстве случаев неизвестны точные данные о фактическом состоянии (непроницаемости) бетона за внутренней поверхностью стены. Известно одно — вода проникает в подвал через стыки или в любые другие места пола и стен.
Инфильтрация воды по линии стыка может быть обусловлена частичным раскрытием «монолитного» стыка, в котором не предусмотрен профиль для гидроизоляции, или отсутствием паза для герметика с наружной стороны. При наличии гидроизоляционного профиля проникание воды свидетельствует либо о его смещении, либо о пористости (недостаточном уплотнении) бетона вокруг этого профиля. В других местах течь объясняется недостаточным уплотнением бетона.
Обратим внимание, что степень недостаточного уплотнения бетона (или степень пористости) остается неизвестной, если не взяты керны или не проведено обследование с помощью ультразвука. Как правило, течь останавливают герметизацией внутренней поверхности пола или стены. В Великобритании, Европе, США и в других странах имеется много патентованных материалов, которые при правильном использовании предотвращают доступ воды внутрь подвала. Большая часть из них — сравнительно новые материалы, поскольку они появились за последние 15—20 лет. Поэтому их долговечность точно не установлена. Это отнюдь не означает, что нельзя пользоваться теми или иными новыми материалами. Если бы дело обстояло так, то никакого прогресса в области разработки новых материалов и оборудования не было.
Иногда задают вопрос, приводит ли проникание воды и последующий ремонт к увеличению эксплуатационной стоимости. Автор допускает возможность появления дополнительных затрат на эксплуатацию подвала при инфильтрации воды по сравнению с эксплуатационными расходами па тот же подвал без течи. Однако было бы абсолютно нереально полагать, что в грунте с определенным уровнем грунтовых вод можно построить большой водонепроницаемый железобетонный подвал. Практически это сделать очень трудно, если не выполнена сплошная водонепроницаемая изоляция. Возникает вопрос: какое влияние оказывает инфильтрация воды на длительную прочность сооружения с точки зрения устойчивости несущих конструкций и эксплуатации? Автор уже изложил свое мнение по вопросу эксплуатационных расходов, но считает целесообразным подробно рассмотреть последствия протечек.
Железобетонные стены подвала являются либо несущими, либо самонесущими из панелей, расположенных между железобетонными колоннами. Плита пола обычно равномерно оперта на грунт по всей площади и имеет дополнительную арматуру для восприятия напора воды. Иногда ее устраивают в виде плиты перекрытия; она может иметь также дополнительную арматуру. Прежде всего следует установить, будет ли грунтовая вода агрессивна по отношению к самому бетону. Некоторые грунтовые воды агрессивны к бетону на портландцементе, но не в такой степени, чтобы оказывать значительное воздействие на элементы достаточной толщины, изготовленные из качественного, плотного и водонепроницаемого бетона. При применении сульфатостойкого портландцемента важно также обеспечить высокое качество и тщательное уплотнение бетона с тем, чтобы полностью использовать все преимущества этого цемента.
В данной работе несколько раз упоминалось о том, что сталь в бетоне на портландцементе защищается от коррозии интенсивными щелочными свойствами цементного камня. Другими словами — сталь пассивируется. Если пассивация не ослабляется снижением щелочных свойств цементного камня или какими-либо другими факторами, например присутствием ионов хлорида, то сталь не будет корродировать. Если заделка течи производится со стороны внутренней поверхности стены или пола, она не исключает проникания воды в бетон с наружной стороны, однако прекращает доступ воды внутрь подвала. Эта ликвидация течи и создание статических условий имеет гораздо большее значение, чем может показаться на первый взгляд. Бетон, подвергаясь непрерывному гидравлическому давлению, насыщается водой. Скорость ее проникания зависит от степени проницаемости бетона. Для качественного, хорошо уплотненного бетона эта скорость весьма мала. Медленное проникание воды, если в ней нет агрессивных веществ, не вызывает (насколько это сейчас известно) повреждений ни в бетоне, ни в стальной арматуре.
Важным показателем является фактическое количество проникающей в бетон воды. К сожалению, в рассмотренном нами случае этот фактор неизвестен Например, если бы бетон наружной части стены или нижней части плиты пола подвала был очень пористым, то воды стекло бы так много, что она снизила бы щелочные свойства цементного камня ниже уровня, необходимого для эффективной защиты стали, и привела бы к коррозии нижнего ряда арматурных стержней. Однако если бы площади инфильтрации воды не были большими, вряд ли это вызвало бы значительное снижение прочности стены или плиты в целом.
Из этого краткого описания видно, что каждый случай течи следует рассматривать индивидуально. Герметизация поверхности стен и полов с внутренней стороны в зоне течи является достаточно эффективной. Поэтому этот метод ремонта можно считать общепринятым.
Еще одним методом ремонта является нагнетание цементного раствора под давлением. Метод был кратко рассмотрен в начале этой главы. Он не гарантирует полной герметизации мест инфильтрации воды, но если работы выполняются опытным и умелым подрядчиком, течь значительно замедляется. Этот метод имеет то преимущество, что цементный раствор проникает в пористые зоны бетона, обеспечивая таким образом непосредственную защиту арматуры в данной части стены или плиты. Автор считает целесообразным включать в проекты на новое сооружение четкие указания о методе проведения любого необходимого ремонта с целью ликвидации течи. В такой проект можно одновременно включать требования по устройству гидроизоляции поверхности и нагнетанию цементного раствора под давлением, если площадь сырых участков или количество проникающей воды превышает установленные нормы. Такое мероприятие способствовало бы обеспечению длительной надежности сооружения.
На рис. 4.15 и 4.16 показан старый сырой подвал до и после ремонтно-восстановительных работ.
4.4.2. Ремонт течи в плитах покрытий
В некоторых сооружениях незначительные протечки в крышах рассматривают только с точки зрения возможности коррозии арматуры. Однако в резервуарах для питьевой воды любая течь является потенциальным источником загрязнения. По-видимому, основными местами проникания воды являются швы и трещины в бетоне. Пористость бетона может способствовать этому, но сама редко вызывает протечки.
В настоящее время принято устраивать водонепроницаемую изоляцию по всей поверхности плиты покрытия, но примерно 30 лет тому назад дело обстояло не так. Отсутствие гидроизоляции часто сопровождается недостаточным уклоном плиты покрытия. Это приводит к «затоплению» поверхности, что, в свою очередь, может явиться причиной постепенного насыщения бетона влагой. Со временем среда вокруг стали может утратить свои щелочные свойства до такой степени, что происходит коррозия.
Там, где нет течи, но есть ржавые пятна на внутренней поверхности плиты покрытия, трудно определить, является ли коррозия следствием пористости защитного слоя бетона (внутренней стороны плиты) или проникания воды сверху.
Прежде всего нужно снять с плиты слой грунта (если он есть) и тщательно очистить поверхность бетона, обращая особое внимание на швы и трещины. При ремонте швов и заделке трещин следует выбрать метод проведения ремонта (жесткий или эластичный материал). В плитах, не защищенных слоем грунта, температура может быть в пределах 40—50°С, тогда как в плитах, защищенных слоем грунта толщиной 300—400 мм, она не превышает 15°С. В большом диапазоне температур швы и трещины могут раскрываться и закрываться в зависимости от времени года. Поэтому здесь следует использовать эластичные герметики. При значительно меньших диапазонах температур многие из швов и трещин можно с успехом ремонтировать жестким материалом, так чтобы «заклинить» шов или трещину.
Многие из старых сооружений не имеют специально устроенных швов, обеспечивающих восприятие растягивающих усилий в плите покрытия. Это часто приводит к раскрытию некоторых рабочих швов и образованию новых, которые, по существу, являются местами снятия напряжений. Иногда по этой же причине образуются трещины. В случае инфильтрации воды через шов целесообразно удалять весь старый герметик и заменять его новым. Если в шве есть какой-либо инертный заполнитель, его также следует заменить. В качестве герметика можно использовать любой из материалов, описанных в главе 1, с учетом их характеристик. Если применяют готовый неопрен, ширина прокладки должна превышать ширину паза, в который она вставляется. Это превышение размера прокладки должно определяться очень точно с целью обеспечения водонепроницаемости шва. Неопреновую накладку с поперечным сечением в форме швеллера, показанную на рис. 4.17, стали использовать в Великобритании недавно, но она имеет перспективы для широкого применения. На рис. 4.18 показан лист полиизобутилена и укладываемый по месту герметик. Если трещина сравнительно прямая, то ее можно заделать одним из методов, показанных на рис. 4.17 и 4.18. Однако трещины редко бывают прямыми. Поэтому единственным приемлемым методом является их расшивка с помощью специальных инструментов, как показано на рис. 4.19, удаление каменной крошки и пыли с последующим заполнением герметиком.
В сооружениях, построенных в 20-е и 30-е годы, плиты покрытии иногда армировали прокатным металлом (ХРМ) вместо арматуры из круглых стержней, применяемой в настоящее время. Автор располагает данными, свидетельствующими о том, что прокатный металл может сильно корродировать даже если в бетоне нет трещин и расслоения. На поверхности плиты видны пятна ржавчины, а иногда и четкие контуры деталей армирования. В таких случаях следует удалить бетон и обследовать металл с целью определения его пригодности для восприятия растягивающих усилий. В случае интенсивной коррозии на нижней поверхности плиты рекомендуется устраивать новую арматуру, которая заанкеривается в балках и покрывается цементным раствором с помощью цемент-пушки. Так как на практике трудно определить, откуда проникала вода — сверху или снизу, целесообразно устраивать гидроизоляционный слой на верхней и на нижней поверхности плиты.
Если предполагаемая инфильтрация происходит на большой площади поверхности, то самым приемлемым решением будет устройство новой полностью сцепленной с основанием водонепроницаемой изоляции из полиуретана, рулонного полиизобутилена или битутена (Bitu-Thene) номер 1000, укладываемых но месту. Вариантом решения является использование несвязанного с основанием рулонного ПВХ. Последний метод имеет преимущество, заключающееся в том, что рулонный материал, не будучи сцепленным с основанием, не подвергается деформациям. Кроме того, материал можно укладывать почти в любую погоду.
Однако если несцепленная изоляция имеет механические повреждения и вода проникает через отверстия и разрывы, она медленно стекает по плите покрытия до тех пор, пока не попадает на слабое место, и через него начинает проникать в плиту. В покрытиях, полностью сцепленных с основанием, этого не происходит до тех пор, пока не разрушится адгезив.
Крыши резервуаров, как правило, весьма подвержены атмосферному воздействию, поэтому неприклеенную изоляцию необходимо прижимать к основанию, так как в период сильных ветров и непогоды возникает отсос. Для этого на изоляцию аккуратно укладывают слой гладкой (без острых граней) гальки толщиной около 50 мм.
Слой покрытия крепится по периметру крыши, а также к парапетам, трубам и другим элементам, проходящим через плиту покрытия. Полосы материала укладываются внахлестку, свариваются растворителем (холодная сварка) и затем герметизируются специальным составом. Слой покрытия из ПВХ — очень прочный и долговечный, но он не должен соприкасаться с битумом, креозотом, дегтем или гудроном и другими подобными веществами. Подробная информация о применении покрытий, наносимых по месту, или готовых рулонных материалов, которые приклеиваются к основанию при внутренней облицовке резервуаров и аналогичных сооружений, уже рассматривалась в этой главе.
Для удерживания на месте и защиты не связанной с основанием изоляции можно успешно использовать и другие материалы, например бетонную смесь без мелкого заполнителя толщиной 75 мм и сборные бетонные плиты толщиной 50 мм. Эти два вида материала можно также применять для устройства защитного слоя изоляционных покрытий, наносимых по месту, и рулонных материалов, сцепленных с основанием, которые должны выдерживать пешеходное движение и передвижение легких транспортных средств. Однако бывают случаи, когда крыша «течет», несмотря на наличие изоляции. Определить места повреждений в изоляционном слое чрезвычайно трудно или почти невозможно, потому что места течи на нижней поверхности плиты покрытия, заметные на глаз, вряд ли будут совпадать с местами повреждения в изоляционном слое. Выбор наиболее целесообразного метода ремонта зависит в основном от степени течи. Если она значительна, то, по-видимому, самым рациональным решением будет удаление всей существующей изоляции и замена ее новой. Одновременно следует провести ремонт повреждений в самой бетонной плите. Если течь относительно небольшая, ее можно заделать с нижней стороны плиты одним из рассмотренных выше способов.