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仁化遇水膨胀橡胶止水带两种不同材料的性能实验分析

遇水膨胀橡胶止水带  2020-6-13 6:27:51  5246
内容摘要:盾构管片接缝防水是盾构法隧道防水的关键,直接影响到隧道的防水效果和耐久性。目前盾构管片接缝防水一般采用仁化遇水膨胀橡胶止水带,国内应用较为普遍的主要有两种材质:一种为浇注型的聚氨酯弹性体,另一种为聚氨酯加...

盾构管片接缝防水是盾构法隧道防水的关键,直接影响到隧道的防水效果和耐久性。目前盾构管片接缝防水一般采用仁化遇水膨胀橡胶止水带,国内应用较为普遍的主要有两种材质:

一种为浇注型的聚氨酯弹性体,另一种为聚氨酯加氯丁橡胶和天然胶混炼后硫化而成的水膨胀橡胶,其生产工艺多为挤出型。遇水膨胀仁化橡胶止水带的先期拼装压力较小,遇水膨胀后仁化止水带之间接触面的压力明显增大,根据防水理论,其防水能力也应显著提高。上述两种材质的遇水膨胀橡胶止水带在受压状态下仍保持橡胶特性,且内部同时会产生一定的体积膨胀。

1试验

1.1材料性能试验

1)硬度试验

随机抽取聚氨酯弹性体与水膨胀橡胶试样各2片,长度为40mm。各试样分别浸水60h以上,每2h测1次硬度。

2)膨胀率试验

随机抽取聚氨酯弹性体与水膨胀橡胶试样各2片,长度为50mm。各试样分别浸水60h以上,每间隔2h测1次膨胀率,方法是将试样擦干,采用排除水质量法进行测试。

3)质量变化率试验

随机抽取聚氨酯弹性体与水膨胀橡胶试样各6片,长度为50mln。浸水前,测定处于完全干燥条件下的各试样的质量;浸水时各试样互相不接触,静置;浸泡完成后,再测定其质量;然后将各试样用烘箱干燥,干燥过程中每天测量其质量,干燥时间到4d内试样的质量变化率不超过0.1%。

1.2防水性能试验

将试件兜绕成环,采用粘合剂将其固定于T字缝水密性装置内,试验装置见图3。分别在未浸水和浸水3d后测试其防水能力,模拟在纵缝张开量为0mm、环缝张开量为4mm且不错缝条件下试样的耐水压力。

2结果与分析

2.1材料性能试验

从图4可以看出:

1)在刚开始2h内,两种材料的硬度下降均较快,聚氨酯弹性体的硬度降为原来的62%,水膨胀橡胶的硬度降为原来的69%。

2)2h后,两种材料的硬度变化均较为平缓,并在24h后基本稳定,聚氨酯弹性体的硬度降为原来的53%,水膨胀橡胶的硬度降为原来的61%。

遇水膨胀橡胶止水带

从图5可以看出:

1)浸水72h后,聚氨酯弹性体的体积膨胀率达到了460%,水膨胀橡胶的体积膨胀率达到了230%。

2)水膨胀橡胶接近250%的膨胀率设计指标,而聚氨酯弹性体则超过了380%的设计指标。

从图6可以看出:

在干燥的前3d质量析出较大,主要为止水带膨胀时所吸收水分的析出。干燥6d后,质量析出逐渐减少至稳定,此时的质量析出被视为止水带内不稳定物质的析出。可以看出此时聚氨酯弹性体的质量变化率为1.88%,水膨胀橡胶的质量变化率为1.09%,都满足相关规范中质量损失率≤2.5%的设计要求。

2.2防水性能试验结果

防水性能试验结果见表2。从表2可以看出:聚氨酯弹性体耐水压力浸水前后都超过了0.6MPa的设计水压,而水膨胀橡胶则没有达到设计指标,并且在浸水后耐水压力还有所下降。

本文通过试验对比,分析了两种遇水膨胀橡胶止水带的材料性能和防水能力,得到以下结论:

1)聚氨酯弹性体和水膨胀橡胶浸水后硬度均有所下降,水膨胀橡胶硬度的下降没有聚氨酯弹性体明显。

2)水膨胀橡胶的浸水膨胀率符合设计要求,而聚氨酯弹性体的浸水膨胀率则过大,同时膨胀速率过快。因此,施工时应给予重视,必须保证其在拼装前不发生膨胀,并且须采取措施有效约束其膨胀,否则拼装前聚氨酯弹性体就会凸出沟槽,导致防水失效。

3)聚氨酯弹性体和水膨胀橡胶浸水后析出物质量均在允许范围内。

4)聚氨酯弹性体和水膨胀橡胶在防水能力上存在差异,断面形状是造成这种差异的主要原因。水膨胀橡胶梯形断面的接触面积小于聚氨酯弹性体的矩形断面,同时其中间的孔洞也明显削弱了断面的接触压力。因此,在以后的工程设计中应尽量加大止水带之间的接触面积。

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