Инъекционная гидроизоляция: материалы и технологии
Зачастую при реконструкции и ремонте заглубленных подвалов и паркингов, транспортных и канализационных тоннелей, гидротехнических сооружений, когда нет возможности проведения вскрышных работ, возникают вопросы восстановления или усиления несущей способности и гидроизоляции строительных конструкций.
Для решения этих проблем применяются инъекционные технологии, о которых рассказывают эксперты:
- Алексей Слабодчиков, генеральный директор ООО ГЕЛИОС
- Евгений Назаров, директор по продажам ООО «Гидрозо»
- Андрей Глухов, генеральный директор НПО СТРИМ
- Эдуард Рудев, технический директор ООО «ПРОМГИДРО»
- Данил Кругов, основатель Группы Компаний по гидроизоляции и усилению конструкций «Оптимум Прайс»
Эффект инъектирования
«Инъекционная гидроизоляция — это технология закачки полимерных составов в тело строительной конструкции или массив грунта, — поясняет технический директор ООО "ПРОМГИДРО" Эдуард Рудев. — При помощи инъектирования полимеров можно останавливать водопротоки в подвалах и паркингах жилых домов, укреплять ослабленные железобетонные перекрытия и опоры мостов, перекрывать подземные течения грунтовых вод и выполнять многие другие работы. При этом в отличие от рулонной или напыляемой гидроизоляции инъекционные материалы могут исправлять ошибки неопытных строителей».
По словам директора по продажам ООО «Гидрозо» Евгения Назарова, главным при проведении работ является правильный подбор материалов и решений для каждой конкретной задачи. Преимущество инъекционных технологий — это быстрая остановка протечек и возможность за короткий промежуток времени выполнить большой объем работы без доступа к наружной части сооружения, находящегося в грунте.
«Принцип действия основан на нагнетании при помощи насосов в полость шва, трещины или ввода коммуникации гидроизоляционного состава (геля, смолы или пены), что создает по периметру или части конструкции замкнутый герметичный контур, — рассказывает генеральный директор ООО ГЕЛИОС Алексей Слабодчиков. — Образующиеся при полимеризации нерастворимые химические соединения с закрытой системой пор увеличиваются в объеме до 35 раз, тем самым вытесняя влагу из полости шва бетона до внешнего грунта. Таким образом дефект или полость поверхности устраняется, решаются проблемы с активным поступлением влаги внутрь заглубленных конструкций, увеличивая срок эксплуатации строения».
Алексей Слабодчиков отмечает эффективность метода, поскольку он дает возможность ремонта дефектов бетона на локальных участках строения без вывода всего или части этого объекта из режима постоянной эксплуатации. При использовании этого метода нет необходимости проведения земляных работ снаружи зданий, то есть выполнение плановых гидроизоляционных работ проходит внутри сооружений в любое время года. Инъектирование бетона не только создает барьер внутри конструкций, но и сохраняет проектную эластичность швов, которая обеспечивает длительный герметичный эффект, в том числе и на динамичных транспортных объектах, таких как мосты, эстакады, пешеходные переходы, тоннели метро и другие.
Российские материалы не уступают зарубежным
На российском строительном рынке сложился пул компаний, которые разрабатывают материалы и технологии для инъекционной гидроизоляции, используя полиуретановые, эпоксидные и другие органические композиции. Инъекционные составы могут быть одно-, двух-, трехкомпонентными, применяться в системе с сухими строительными ремонтными смесями. Инъектирование происходит с помощью разжимных, адгезионных, глубинных паркеров или через инжектосистему.
В НПО СТРИМ одними из первых начали производство российских инъекционных продуктов линейки «Аквидур». Тогда, в 2002 году, ориентиром для выпуска продукции послужили материалы японского и французского происхождения. С тех пор номенклатура продукции выросла, а свойства и характеристики материалов проработаны под оптимальные значения.
«Благодаря наличию собственной лаборатории мы постоянно проводим различного рода исследования под определенные специфические задачи и сотрудничаем со многими известными организациями, среди которых ГК "Алроса", "Лукойл", "Норникель"», — рассказывает генеральный директор НПО СТРИМ Андрей Глухов.
Компания «ГЕЛИОС» в течение одиннадцати лет производит полиуретановые инъекционные пены, смолы и гели торговой марки «АкваВИС». Продукция разработана совместно с инженерами НИИМосстрой и применяется для гидроизоляции швов бетонирования заглубленных сооружений, остановки активных протечек, герметизации заглубленных вводов коммуникаций, закрепления рыхлых и неустойчивых грунтов, монтажа железобетонных опор трубопроводов, линий передач и др. строительных конструкций, в том числе в условиях вечной мерзлоты.
«Нельзя сказать, что наши материалы уникальны, и у других производителей нет ничего подобного. Но нашим преимуществом является высокое качество продукции, проработанные технические решения и техническое сопровождение объектов, — говорит директор по продажам ООО "Гидрозо" Евгений Назаров. — В своих лабораториях с учетом полученного опыта мы постоянно дорабатываем и улучшаем существующие материалы, а также разрабатываем продукты специально под нужды заказчиков. Наша линейка материалов постоянно пополняется. Увеличилось количество инъекционных материалов на минеральной основе из-за повышенного спроса на данный тип инъекционных продуктов».
В Группе Компаний «Оптимум Прайс», наоборот, сделан упор на уникальность выпускаемого состава ФОРС, который отличается сверхпрочностью и способен остановить мощный водяной поток.
Но в целом, по словам Эдуарда Рудева, 70–80% технических задач имеют решения с типовым набором материалов, а универсальность линейки материалов каждого производителя инъекционной гидроизоляции дает возможность решать девять из десяти поставленных задач.
Сумма технологий
Правильность выбора конкретных инъекционных технологий и материалов определяется по результатам обследования и состояния конструкций, анализа ситуации, характера дефектов, вида нагрузок, с учетом требований по водонепроницаемости, огнестойкости, морозостойкости, а также исходя из поставленных задач.
«Для каждого объекта метод инъектирования может быть или индивидуальным, или комбинацией элементарных решений, таких как герметизация трещин, примыканий элементов конструкций, деформационных швов, противофильтрационных завес, — поясняет особенности проектов по гидроизоляции Евгений Назаров. — Для каждой конкретной задачи разрабатываются технические решения, выполнение которых контролируются нашими специалистами».
В компании есть ряд типовых решений, которые прописаны и согласованы в Альбоме технических решений по применению материалов «Гидрозо» для ремонта, усиления, гидроизоляции и защиты строительных конструкций. Перед тем как предложить то или иное решение, специалисты должны ознакомиться с проектом, с существующими обследованиями, при необходимости технический эксперт выезжает на объект для оценки проблематики. После ознакомления со всеми данными подготавливается техническое решение под объект или предлагается один из стандартных узлов.
«Мы не просто выполняем работы, но занимаемся комплексным обследованием и проектированием сложных гидроизоляционных работ, например, на Сахалинской ГРЭС-2, — говорит основатель Группы Компаний по гидроизоляции и усилению конструкций "Оптимум Прайс" Данил Кругов. — Наш подход к инъекционной гидроизоляции в корне отличается от общепринятого. Благодаря отличительным чертам его выбирают для работ на таких памятниках архитектуры федерального значения, как Петропавловская крепость, где мы делали отсечную гидроизоляцию ограждающих кирпичных конструкций и подвала Монетного Двора».
Более того, в компании научились работать при низком давлении и отказались от пакеров, считая, что этот инородный неэстетичный элемент, остающийся в конструкции, вредит прочностным и гидроизоляционным характеристикам. Такой подход в ряде случаев оказывается не только эффективнее, но и позволяет исправлять гидроизоляционные промахи других исполнителей.
Следует отметить, что инъекционные технологии — это не самое бюджетное инженерное решение вопросов гидроизоляции как в части расходных материалов, так и в части оборудования и квалификации персонала.
«Инъекционные технологии требуют специального оборудования и в обязательном порядке подготовку специалистов, — отмечает Андрей Глухов. — К сожалению, в настоящее время в рамках системы образования подготовки таких специалистов не ведется. Однако специалисты нашей организации имеют требуемую квалификацию и навыки и, при необходимости, оказывают необходимую техническую поддержку».
Количество подрядных организаций, которые берутся за гидроизоляционные работы, растет, однако, по оценке Эдуарда Рудева, 80% из них не имеют в своем штате опытных производителей работ. Вместе с тем наличие обученных специалистов для выполнения даже простых и типовых работ является обязательным условием для реализации проектов по инъекционной гидроизоляции.
Купол как уникальная конструкция
Лаборатория деревянных конструкций ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко АО «НИЦ «Строительство» совместно с ООО «ЦНИПС ЛДК» разрабатывает проекты большепролетных каркасов покрытия из клееных деревянных конструкций (КДК). По их проектам построено более 10 аквапарков по всей России. Крупнейший из них – аквапарк «Питерлэнд» в парке 300-летия Санкт-Петербурга. Об особенностях проекта «Строительному Еженедельнику» рассказал заведующий лабораторией деревянных конструкций ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко Александр Погорельцев:
– В бассейнах и аквапарках КДК имеют преимущества перед конструкциями из металла или железобетона. Для них хлорирование или озонирование воды создает агрессивную среду, нейтральную для древесины.
В ТРК «Питерлэнд» смонтирован ребристый купол диаметром 90 м и высотой 45 м. Особенности конструкций связаны в основном с его габаритами. В плане меридиональные ребра купола опираются с шагом 14,5 м на нижнее железобетонное кольцо и на стальное верхнее кольцо диаметром 5 м. Основные ребра длиной около 60 м выполнены в виде серповидных сборных ферм и сами по себе являются уникальными в части принятых конструктивных решений, изготовления, сборки и монтажа. На эти ребра с шагом 6 м опираются девять криволинейных кольцевых элементов, из которых два – верхний и нижний – являются опорами для 60 промежуточных меридиональных ребер. Нижний кольцевой элемент выполнен в виде горизонтальной фермы, воспринимающей реакции опор от промежуточных ребер и нагрузки от кольцевой технологической площадки. Остальные кольца являются распорками между меридиональными ребрами для обеспечения их устойчивости.
В конструкции купола реализованы основные принципы «системы ЦНИИСК», все основные узлы и стыки поясов серповидных ребер выполнены на наклонно вклеенных стержнях и V-образных анкерах. Это уникальная система узловых соединений, основанная на вклеивании в древесину арматурных стержней периодического профиля. Россия обладает приоритетом в области подобных узловых соединений деревянных конструкций.
Все жесткие стыки ребер и соединения закладных деталей со стержнями, вклеенными на заводе и на монтаже, выполнены ручной сваркой. Экспериментальные исследования, проведенные в ЦНИИСК с целью оценки влияния сварки на соединения, показали, что существующий «психологический» барьер при сварке деревянных конструкций успешно преодолевается. При соблюдении нескольких рекомендаций сварка практически не сказывается на несущей способности соединений.
Меридиональные ребра состоят из четырех отправочных блоков полной заводской готовности, соединяемых на монтаже жесткими стыками на сварке. Все блоки по торцам снабжены выпусками V-образных анкеров и закладными деталями.
Проблемы допусков по длине для меридиональных ребер решены с помощью зазоров около 40 мм между торцами поясов, заполняемых полимербетоном после сварки V-образных анкеров и стальных полос. Этим достигается плотный контакт по площадкам сжатия.
Треугольная решетка меридиональных ребер включает горизонтальные и вертикальные элементы. Горизонтальные соединены с поясами на цилиндрических нагелях и шпильках, а вертикальные – с усилием растяжения до 40 т – путем сварки выпусков вклеенных стержней и закладных деталей на раскосах.
Сборка и монтаж меридиональных ребер производились в три этапа: сначала на жестком горизонтальном стенде производилась предварительная сборка блоков в проектных габаритах, затем окончательная сборка в вертикальном стальном стенде с последующей установкой блоков в проектное положение.
Из-за кризиса 2008 года после монтажа каркаса купола строительство было приостановлено – и возобновлено только в 2011 году. В результате влажность древесины, не защищенной от атмосферных осадков, значительно превысила величину равновесной влажности, соответствующей условиям эксплуатации. Быстрое завершение строительства и ввод в эксплуатацию могли привести к неравномерной усушке древесины и, как следствие, к появлению значительных трещин и расслоений. Разработанные в ЦНИИСК рекомендации по обеспечению температурно-влажностного режима при завершении строительства позволили избежать этих проблем.
Цифровые технологии – спорту
Олимпиада в Сочи и Чемпионат мира по футболу – 2018 задали новые требования к проектированию и строительству спортивных сооружений в России. О том, как создать современный спортивный объект мирового класса и уложиться в жесткий дедлайн, рассказывает руководитель отдела ОВиКВ компании «Метрополис» Сергей Брюзгин.
Проектирование спортивных сооружений – задача сложная и ответственная. Объекты такого рода сочетают в себе яркую, запоминающуюся архитектуру и комплекс сложнейших инженерных систем. Именно поэтому проектировщики постоянно находятся в поиске новых эффективных решений для работы с такими проектами.
В основе – технологии
Одними из наиболее успешных разработок, активно используемых проектировщиками, являются BIM-технологии. Их применение при проектировании современных сложных объектов, к числу которых относятся и спортивные сооружения, является одним из ключевых условий успешных инвестиций заказчика, ведь технология BIM-проектирования позволяет существенно сэкономить время и средства, необходимые для реализации проекта.
Эта технология дает возможность повысить качество проектирования и на раннем этапе представить полную картину того, как будет выглядеть и функционировать объект. При необходимости заказчик может своевременно внести корректировки в проект на той стадии, когда изменения не влекут за собой больших затрат. Это отличная возможность для всех участников проекта получить практически идеальный продукт, обладающий внешней привлекательностью, комфортом и безопасностью среды и, что самое главное, инвестиционной привлекательностью.
Сейчас все проекты нашей компании разрабатываются с применением этой технологии. Например, Центр художественной гимнастики имени Ирины Винер-Усмановой еще в 2016 году получил первое место на конкурсе BIM-технологий, организованном Минстроем РФ.
Другая многообещающая разработка – достаточно молодая в строительной сфере технология математического моделирования (CFD-моделирование). До ее появления то или иное техническое решение можно было обосновать либо опираясь на накопленный опыт (чаще всего используя решения, принятые ранее для подобных объектов), либо при помощи натурных испытаний (создание макета, испытательного стенда и т.п.). Первый вариант – рискованный (аналогичный объект может достаточно сильно отличаться по своим характеристикам от проектируемого, что может дать свою погрешность и привести к неработоспособности решения). Второй – затратный как по деньгам, так и по времени, не говоря о том, что далеко не все макеты можно физически реализовать. Технология CFD дает возможность за пару дней, а иногда и за несколько часов решить нестандартный узел, внести в него требуемые корректировки и добиться эффективности и работоспособности решения.
Мы применяли CFD-моделирование при проектировании таких объектов, как Центр художественной гимнастики в Москве, многофункциональный плавательный центр «Лужники», крытый каток Москомспорта, а также при проектировании жилых зданий.
До того, как мы освоили эту технологию, нам казалось, что ее применение будет востребовано только на уникальных объектах, однако практика показала, что использование CFD-моделей полезно для объектов любого уровня сложности. С его помощью можно решать такие задачи, как распределение температур в сложных трехмерных многослойных конструкциях, расчет параметров микроклимата помещений, воздухораспределение, расчет потерь давления в нестандартных сетевых элементах и т. д.
Данная технология дает специалисту возможность на раннем этапе проектирования отследить вероятные недочеты потенциальных инженерных решений, а иногда и понять, что предлагаемое решение слишком затратно (как энергетически, так и финансово) или вовсе нежизнеспособно. Например, для проверки условий, создаваемых для зрителей и спортсменов, наша компания выполняла оценку проектных решений систем вентиляции и кондиционирования главной арены Центра художественной гимнастики в Москве при помощи CFD-моделирования. Для достижения оптимального результата нам пришлось провести 8 итераций расчетов, в результате чего системы вентиляции и кондиционирования были значительно переработаны. Это еще раз подтверждает: CFD-моделирование и проектирование при помощи BIM-технологий позволяет на раннем этапе выявить проблемы и оптимизировать проектные решения. А заказчик, в свою очередь, получает наглядное, интуитивно понятное обоснование принимаемых решений. Вот несколько примеров выполненных расчетов:
В гармонии со стройкой
Посмотрим, как применение этих технологий реально отражается на строительном процессе. В качестве примера возьмем Центр художественной гимнастики. Для проектируемого объекта выполнялись следующие стадии проекта:
- концептуальные решения (стадия «К»);
- стадия «Проектная документация» (стадия «П»);
- стадия «Рабочая документация» (стадия «Р»);
- авторский надзор.
Проект стадии «К» стартовал в конце мая 2016 года и длился примерно 2 месяца. Последующая стадия «П» длилась примерно 3,5 месяца. Стадия «Р» длилась примерно 2 года, при этом строительные работы на объекте велись с запаздыванием от проекта всего на 2–3 месяца, иногда этот разрыв становился еще меньше, так что можно сказать, что проект стадии «Р», строительство и авторский надзор шли практически параллельно.
Основные сложности при проектировании как раз и связаны с малым разрывом в сроках между разработкой проектного решения и выдачей его для реализации на стройплощадку. У инженеров и архитекторов остается очень немного времени на принятие и согласование решений, и ошибки при таких малых сроках недопустимы. Именно использование BIM-технологий и, в частности, CFD-моделирования позволяет проектировщикам достаточно комфортно чувствовать себя в процессе взаимодействия со всеми заинтересованными сторонами. При этом есть, конечно, одно обязательно условие, с чем нам повезло: в арсенале всех участников проекта были современные технологии и подходы к проектированию, что позволило выполнить поставленную задачу в требуемый срок.
