Применение вспененного этиленвинилацетата в сопряжениях элементов строительных конструкций

Энергичные усилия учёных химиков позволили разработать и освоить промышленное производство весьма перспективного материала – вспененного этиленвинилацетата (ЭВА), нашедшего достаточно широкое применение при изготовлении изделий разнообразного назначения – обувь, спортивный инвентарь, кабельная продукция, детские игрушки и прочее.

Высокие показатели технических свойств ЭВА [1], [2] по эластичности, звукоизоляции и теплоизоляции, а главное водонепроницаемости, делают этот материал крайне перспективным для выполнения сопряжений разнообразных элементов строительных конструкций с различными коэффициентами температурного расширения (бетон, металл, дерево и пр.).

Наличие технологических и деформационных швов в конструкциях, как правило связано с возникновением многочисленных протечек. Устаревшие технические решения по уплотнению деформационных швов [3], предусматривающие установку в них прокладок из просмоленных или обёрнутых листовым гидроизоляционным материалом досок, заполнение битумными мастиками, пенополистиролом, монтажной пеной, паклей и пр. являются малоэффективными и недолговечными.

Широко распространено применение разнообразных типов полимерных шпонок (в том числе из ПВХ), устанавливаемых в швы перед бетонированием [4], [5], [6]. Обычно такие изделия имеют анкерные зоны, по границам которых через неуплотненный бетон зачастую возникают протечки. При низких температурах эти шпонки становятся жесткими, что значительно осложняет их качественную установку.

В ряде случаев для герметизации швов применяют эластичные ленты или профили, приклеиваемые к поверхностям уже готовых конструктивов [5], [6]. При использовании таких решений необходимо обеспечить особо тщательную подготовку поверхности сопрягаемых элементов, при этом она должна быть сухой. Эта технология не подходит для использования на внутренних поверхностях заглубленных сооружений. Как ПВХ шпонки, так и приклеиваемые ленты, не могут воспринимать деформации одновременно в трех направлениях, возникающие в Т и Х – образных соединениях, а также в углах при переходе с горизонтальной плоскости на вертикальную и наоборот. Кроме того, на непрямолинейных участках (дуга или окружность) применение вышеназванных решений крайне затруднительно.

Совокупность физико-механических характеристик ЭВА позволила разработать систему надежной герметизации таких швов [7], [8] для разнообразных зданий и сооружений в гражданском, промышленном и дорожном строительстве.

В отличие от традиционных способов установка в деформационные швы герметизирующих шпонок из ЭВА (рис. 1) обеспечивает их длительную работоспособность в различных климатических условиях. Они сохраняют свои свойства в диапазоне температур от -50^о С до +90^о С и не стареют под воздействием ультрафиолетового излучения.

Применяемые для герметизации деформационных швов шпонки ЭВА имеют растяжимость от 65 до 210% и условную прочность при разрыве σ = 0,2-0,3 МПа. Такие характеристики установлены по упрощённой методике испытаний [8], приближённой к реальным условиям работы шпонок. Эта методика предусматривает испытание на растяжение образцов, имитирующих фрагмент шва (рис. 2). Образцы представляют собой пары бетонных кубиков с вклеенными между ними фрагментами шпонки (рис. 2). Образец равномерно растягивают вплоть до его разрушения. В ходе испытаний фиксируется максимальное усилие растяжения Nmax, предшествующее разрыву шпонки, а также соответствующие этому усилию абсолютные деформации удлинения (∆l). Предельную прочность на растяжение определяют по формуле: σ =Nmax/(a x b)*100% , где Nmax - максимальное усилие растяжения, a, b – размеры поперечного сечения образца шпонки. Предельную относительную деформацию растяжения определяют по формуле: δ=∆l/l*100% ,где ∆ l – абсолютное удлинение образца шпонки; l – начальная длина (высота) образца.

Успешное применение шпонок из ЭВА во многом объясняется эффектом «памяти формы» этиленвинилацетата [2]. Этот эффект определяется способностью восстановления первоначальных геометрических размеров изделий из  ЭВА после снятия применяемой к ним нагрузки, вызвавшей начальную деформацию («recovery»). Ширина шпонок ЭВА, устанавливаемых в швы между сопряжёнными конструктивными элементами должна превышать их раскрытие на момент установки.

Установку шпонки в шов производят при ее предварительном сжатии с помощью простейшей оснастки. Шпонку закрепляют в шве на эпоксидный компаунд. Требуется предварительная надлежащая очистка боковых поверхностей швов. Это обеспечивает надёжное сопряжение уплотняемых элементов при раскрытии шва в случаях перепадов эксплуатационной температуры либо при механических деформациях сооружения. Важно отметить, что существующие эпоксидные компаунды позволяют приклеивать ЭВА на влажное основание или при отрицательных температурах воздуха и сопрягаемых элементов.

Шпонка из ЭВА может воспринимать деформации одновременно во всех плоскостях. Это позволяет устанавливать ее на криволинейных участках сопряжений, в зонах изменения направления швов. Пересечения Т-образной и Х-образной форм (рис. 3) образуют с помощью термической сварки (обычным термоножом). При этом место соединения (1) остается таким же эластичным, как и само изделие.

Гидроизоляция деформационных швов с помощью шпонок ЭВА успешно реализована при возведении и ремонте разнообразных подземных конструкций, на эксплуатируемых кровлях, паркингах и пр.

Физико-механические и физико-химические характеристики ЭВА существенно меняются в зависимости от содержания в нём мономера винилацетата (в диапазоне 10-40%). С увеличением содержания винилацетата повышается стойкость ЭВА к техническим смазкам, автомобильным маслам, бензину, растворителям и кислотам с высокой концентрацией. Это позволяет рекомендовать их применение на предприятиях нефтепереработки, для канализационных сооружений, химической промышленности и др.

Имеется успешный опыт использования шпонок ЭВА в качестве уплотнителей при установке дверных и оконных блоков на балконах и террасах. В этом случае вспененный ЭВА обеспечивает не только гидроизоляционную защиту, но также звуко- и теплоизоляцию.

Представляется перспективным применение вспененного ЭВА для изготовления специальных вкладышей (рис. 4), герметизирующих вводы инженерных коммуникаций в помещениях, через ограждающие конструкции, в т.ч. подземные. Такие вкладыши можно устанавливать в опалубку стен перед их возведением, либо же в проём, организованный в существующей конструкции. В теле вкладышей предусмотрены пазы (полости) для последующего инъектирования в них гидроактивной полиуретановой смолы. Наличие таких пазов (1) позволяет гарантированно распределить инъектируемый материал, как по периметру собственно вкладыша, так и по поверхности установленной в него гильзы (2). Такое решение обеспечивает долгосрочную надёжную гидроизоляцию вводов.

Список рисунков:

Рис. 1

Герметизация деформационного шва шпонкой из ЭВА

1. Шпонка.
   
   
2. Эпоксидный компаунд.
   
   
3. Сопрягаемые конструкции.

Рис. 2

Образец для испытаний шпонки из ЭВА

1. Шпилька стальная диаметром 8-12 мм.
   
   
2. Куб бетонный 100х100х100 мм.
   
   
3. Эпоксидный компаунд.
   
   
4. Испытываемый образец шпонки.

Рис. 3

Угловые и Х-образные пересечения шпонок из ЭВА

1. Термошов.

Рис. 4

Вкладыш для герметизации мест ввода инженерных коммуникаций

1. Пазы (полости) для последующего инъектирования гидроактивного полиуретана.
   
   
2. Гильза.

Библиография

1. Н.С. Дыляев, О.Б. Гольцова, Анализ физико-механических характеристик и сферы применения этиленвинилацетата. Стр. 582-584 сборник трудов конференции «VI Всероссийская научно-техническая конференция «Молодые учёные – ускорению научно-технического прогресса в XXI веке», Ижевск, 2016 г.
   
   
2. М.Л. Кербер, В.М. Виноградов. Полимерные композиционные материалы: структура, свойства, технология: учебное пособие 3-е испр.изд./ под ред. А.А. Берлина. – СПб.: ЦОП «Профессия», 2011 – 560с.
   
   
3. Ф. Волдржих, Деформационные швы в конструкциях наземных зданий. Стр. 181-206, Прага, 1976 (Перевод Т.М. Ванкевич, Стройиздат, 1978 г.).
   
   
4. Ю.Г. Хаютин и др., Проблемы гидроизоляции зданий и методы их решения, Москва, журнал «Формула строительства» №6 за июль 2004 г.
   
   
5. Майкл Т. Кубал, Гидроизоляция зданий и конструкций», Москва, Техносфера, 2012 г.
   
   
6. А.А. Шилин, М.В. Зайцева, И.А. Золотарев, О.Б. Ляпидевская, Гидроизоляция подземных и заглубленных сооружений при строительстве и ремонте, стр. 367-377, Тверь, 2003 г.
   
   
7. Ю.Г. Хаютин, Д.И. Кравченко. Новая технология гидроизоляции деформационных швов. Журнал «Бетон и железобетон». - 2014. - № 5. - С. 15-16.
   
   
8. СТО 11670666-005-2013 «ГИДРОИЗОЛЯЦИЯ ДЕФОРМАЦИОННЫХ ШВОВ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭЛАСТИЧНЫХ ШПОНОК СИСТЕМЫ «WS» (©ООО «ИПЦ ИнтерАква», ©Д.И. Кравченко, ©А.И. Сердюк).