Вилатерм в осадочных швах: особенности применения

Назначение и необходимость устройства осадочных швов

Осадочные (деформационные) швы предназначены для разделения здания на самостоятельные отсеки, способные перемещаться независимо друг от друга в вертикальной плоскости. Необходимость устройства осадочных швов возникает в следующих случаях, регламентированных СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений» (п. 6.1.8–6.1.12) и СП 15.13330.2012 «Каменные и армокаменные конструкции» (п. 9.80–9.84):

• Строительство на неоднородных грунтах с различной сжимаемостью (например, часть здания опирается на скальный грунт, часть — на насыпной);
• Примыкание новой пристройки к существующему зданию;
• Значительная разница в нагрузках на основание под разными частями здания (разноэтажные секции);
• Наличие просадочных грунтов II типа, набухающих или заторфованных грунтов;
• Разница в глубине заложения фундаментов соседних секций более чем на 0,5 м;
• Здания сложной формы в плане (Г-образные, П-образные, протяжённые более 60 м).

Отличие осадочных швов от температурных

Характеристика	Осадочный шов	Температурный шов
Назначение	Компенсация неравномерных вертикальных перемещений (осадок)	Компенсация горизонтальных температурных деформаций
Направление перемещений	Преимущественно вертикальное	Преимущественно горизонтальное
Конструкция	Сквозной разрез здания от фундамента до кровли	Разрез только надземной части (фундамент не разрезается)
Ширина шва	Определяется расчётом осадки, обычно 20–100 мм	Определяется расчётом температурных деформаций, обычно 10–30 мм
Заполнитель	Эластичный материал с высокой сжимаемостью (Вилатерм)	Эластичный материал с высокой упругостью (Вилатерм)
Герметизация	Обязательна по всему контуру	Обязательна с наружной стороны
Нормативный документ	СП 22.13330.2016, СП 15.13330.2012	СП 63.13330.2018, СП 70.13330.2012

Принципиальное отличие: осадочный шов проходит через всё здание, включая фундаменты, и разделяет его на полностью независимые блоки. Температурный шов разрезает только надземную часть, оставляя фундамент целостным. В случаях, когда требуется компенсация и температурных, и осадочных деформаций, устраивается температурно-осадочный шов, совмещающий функции обоих типов.

Расчёт ожидаемой осадки фундамента

Ожидаемая осадка фундамента S определяется методом послойного суммирования согласно СП 22.13330.2016 (приложение Г) по формуле:

S = β × Σ(σ_zp,i × h_i / E_i)

где:

• β = 0,8 — безразмерный коэффициент;
• σ_zp,i — среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта, кПа;
• h_i — толщина i-го слоя грунта, м;
• E_i — модуль деформации i-го слоя грунта, кПа.

Дополнительное напряжение на глубине z от подошвы фундамента:

σ_zp = α × p₀

где p₀ = p − σ_zg,0 — дополнительное вертикальное давление на основание (p — среднее давление под подошвой фундамента, σ_zg,0 — вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы), α — коэффициент рассеивания напряжений, зависящий от соотношения сторон фундамента и относительной глубины.

Разность осадок соседних фундаментов ΔS не должна превышать предельных значений, установленных СП 22.13330.2016 (приложение Л):

• Для гражданских и промышленных зданий с полным каркасом: ΔS/L ≤ 0,002;
• Для зданий с несущими кирпичными стенами: ΔS/L ≤ 0,0008–0,0012;
• Для многоэтажных бескаркасных зданий: ΔS/L ≤ 0,001.

Характеристики грунтов и ожидаемые осадки

Тип грунта	Модуль деформации E, МПа	Коэффициент сжимаемости m0, МПа−1	Расчётное сопротивление R0, кПа	Ожидаемая осадка при нагрузке 200 кПа, мм	Необходимость осадочного шва
Скальный (гранит, базальт)	20 000–50 000	0,00002–0,00005	≥ 6 000	0,1–0,5	Не требуется
Крупнообломочный (щебень, гравий)	40–60	0,017–0,025	500–600	5–15	Не требуется
Песок крупный, средней крупности	30–50	0,020–0,033	400–500	10–25	При неоднородности основания
Песок мелкий	18–28	0,036–0,056	200–300	20–40	При неоднородности основания
Песок пылеватый	10–18	0,056–0,100	150–200	35–60	Рекомендуется
Супесь	8–22	0,045–0,125	200–300	25–70	Рекомендуется
Суглинок	5–20	0,050–0,200	150–250	40–100	Обязателен при разноэтажности
Глина	3–18	0,056–0,333	100–400	50–150	Обязателен
Насыпной грунт (неуплотнённый)	2–8	0,125–0,500	50–100	80–250	Обязателен
Торф	0,5–3	0,333–2,000	Не нормируется	200–500+	Обязателен, специальные мероприятия
Просадочный грунт (лёсс)	5–15 (природный), 2–5 (замоченный)	0,067–0,500	100–250	100–400 (при замачивании)	Обязателен, II тип просадочности

Конструкция осадочного шва с Вилатермом

Конструктивное решение осадочного шва с применением Вилатерма включает следующие элементы (снизу вверх):

1. Фундаментная часть. Шов в фундаменте заполняется двумя-тремя рядами Вилатерма диаметром 30–60 мм с обжатием 25–35%. С наружной стороны устраивается гидроизоляция (оклеечная или обмазочная). Ширина шва в фундаменте принимается равной расчётной разности осадок плюс 20 мм запаса.
2. Цокольная часть. Шов заполняется Вилатермом с обжатием 20–30%. С наружной стороны устанавливается металлический или ПВХ-компенсатор (нащельник), защищающий шов от атмосферных воздействий и механических повреждений.
3. Стеновая часть. В стенах шов заполняется Вилатермом диаметром, на 25–30% превышающим ширину шва. Глубина заложения шнура от наружной поверхности — 15–20 мм. Оставшееся пространство заполняется полиуретановым или тиоколовым герметиком.
4. Перекрытия. В плите перекрытия шов заполняется Вилатермом с обжатием 20–25%. Сверху устраивается компенсатор из оцинкованной стали или алюминия, допускающий взаимное вертикальное смещение плит.
5. Кровельная часть. Шов в кровле герметизируется с особой тщательностью. Вилатерм укладывается в два слоя, поверх устраивается гидроизоляционный ковёр с петлёй-компенсатором, допускающей вертикальные перемещения до 50 мм.

Подбор диаметра Вилатерма для осадочных швов

Диаметр шнура Вилатерм для осадочного шва подбирается исходя из расчётной ширины шва и требуемой степени обжатия:

D_{Вилатерм} = b_шва / (1 − ε_обж)

где b_шва — проектная ширина шва, мм; ε_обж — требуемая степень обжатия (0,20–0,35).

Расчётная ширина шва, мм	Степень обжатия 20%	Степень обжатия 25%	Степень обжатия 30%	Степень обжатия 35%
20	D = 25 мм	D = 27 мм → 30 мм	D = 29 мм → 30 мм	D = 31 мм → 35 мм
30	D = 38 мм → 40 мм	D = 40 мм	D = 43 мм → 45 мм	D = 46 мм → 50 мм
40	D = 50 мм	D = 53 мм → 55 мм	D = 57 мм → 60 мм	D = 62 мм → 65 мм
50	D = 63 мм → 65 мм	D = 67 мм → 70 мм	D = 71 мм → 75 мм	D = 77 мм → 80 мм
60	D = 75 мм	D = 80 мм	D = 86 мм → 90 мм	D = 92 мм → 95 мм
80	D = 100 мм	D = 107 мм → 110 мм	D = 114 мм → 115 мм	D = 123 мм → 125 мм
100	D = 125 мм	D = 133 мм → 135 мм	D = 143 мм → 145 мм	D = 154 мм → 155 мм

Для осадочных швов рекомендуется степень обжатия 25–30%, что обеспечивает достаточное сопротивление выдавливанию шнура при вертикальных подвижках и сохранение упругих свойств в течение всего срока эксплуатации.

Технология устройства осадочного шва

Устройство осадочного шва с Вилатермом выполняется в следующей последовательности:

1. Разметка и фиксация положения шва. На этапе бетонирования или кладки в проектном положении шва устанавливается временная опалубка или прокладка, формирующая полость шва. Точность установки контролируется геодезическими приборами.
2. Подготовка полости шва. После набора бетоном распалубочной прочности временная прокладка удаляется. Поверхности шва очищаются от наплывов бетона, пыли и мусора. При необходимости выполняется механическая обработка кромок.
3. Грунтование. На боковые поверхности шва наносится праймер, соответствующий типу применяемого герметика. Для полиуретановых герметиков используется полиуретановый праймер, для тиоколовых — эпоксидный или битумно-полимерный.
4. Укладка Вилатерма. Шнур укладывается в шов с помощью роликового приспособления или вручную. При глубине шва более 100 мм укладывается несколько рядов шнура. Каждый последующий ряд укладывается с перевязкой стыков относительно предыдущего.
5. Установка ограничительной ленты. При необходимости на дно шва (со стороны помещения) укладывается антиадгезионная лента, предотвращающая трёхстороннюю адгезию герметика.
6. Нанесение герметика. Герметик наносится слоем, равным половине ширины шва. Для осадочных швов шириной более 30 мм рекомендуется двухслойное нанесение с промежуточной сушкой.
7. Установка защитных накладок. С наружной стороны шва устанавливаются металлические или полимерные компенсаторы (нащельники), защищающие герметик от УФ-излучения и механических повреждений.

Особенности осадочных швов в различных конструктивных системах

Конструктивная система	Ширина шва, мм	Диаметр Вилатерма, мм	Тип герметика	Особенности устройства
Кирпичные стены (несущие)	20–40	30–50	Полиуретановый, тиоколовый	Шов в кладке выполняется в виде шпунта (паз-гребень) для защиты от продувания
Крупнопанельные здания	30–50	40–65	Полиуретановый, бутилкаучуковый	Обязательна установка водоотбойной ленты с наружной стороны
Монолитный железобетон	30–60	40–80	Полиуретановый двухкомпонентный	Шов формируется опалубкой, требуется тщательная подготовка поверхности
Каркасные здания	40–80	50–100	Полиуретановый, силиконовый	Шов в перекрытиях перекрывается скользящими опорами
Здания на просадочных грунтах	60–120	80–150	Тиоколовый, полиуретановый с удлинением ≥ 400%	Увеличенный запас на неравномерную осадку, дублирующая герметизация

Мониторинг осадочных швов в процессе эксплуатации

СП 22.13330.2016 (п. 12.1–12.8) требует проведения геотехнического мониторинга для зданий I и II уровней ответственности, возводимых на неоднородных и слабых грунтах. В рамках мониторинга выполняются:

• Геодезические наблюдения за осадками фундаментов (нивелирование II класса точности);
• Измерение ширины раскрытия осадочных швов (с помощью щелемеров или штангенциркуля с точностью 0,1 мм);
• Визуальный осмотр состояния герметизации швов (наличие трещин, отслоений герметика);
• Тепловизионное обследование для выявления скрытых дефектов герметизации.

Периодичность наблюдений: в первый год эксплуатации — не реже 1 раза в квартал, в последующие годы — не реже 1 раза в год. При обнаружении раскрытия шва сверх проектных значений или повреждения герметизации выполняется ремонт с заменой Вилатерма и герметика.