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国家科技支撑计划项目“港珠澳大桥跨海集群工程建设关键技术研究
与示范”子课题“高水压下120年设计使用寿命651型橡胶止水带(也称沉管隧道OMEGA橡胶止水带)研究”日前取得重大进展,该项目技术与产品填补了国内空白,达到国际先进水平。5月12日,该项目在湖南株洲通过湖南省科学技术厅、株洲市科学技术局主持的省级科技成果鉴定。
沉管隧道651型橡胶止水带研发是“港珠澳大桥跨海集群工程建设关键技术研究与示范”课题一“外海厚软基大回淤超长沉管隧道设计与施工关键技术”子课题的重要研究内容之一,研究成果和产品主要应用于沉管隧道的建设,由湖南株洲时代新材料科技股份有限公司和中交公路规划设计院有限公司共同完成。
鉴定专家委员会认为,该项目承担单位自主研发了高性能氯丁橡胶材料新配方以及651型橡胶止水带产品专用生产线,生产工艺及设备均成熟先进,止水带产品实现了性能优化,满足了沉管隧道接头防水技术要求。产品经国家授权机构检测,满足设计要求,理论使用寿命可达120年,填补了国内空白,研究成果整体技术和产品达到国际先进水平。
寒冷地区隧道常因渗漏水引发各种冻害,而隧道渗漏水又多发生在施工缝(包括变形缝)处。敦化至通化高速公路建设项目靖宇至通化段隧道尝试应用651型橡胶止水带等技术设防隧道施工缝渗漏水,该651型橡胶止水带断面呈蝶形。安装时从侧面(先浇衬砌段一侧)将止水带压向衬砌段的端头模板,使后浇衬砌段一侧的止水翼变形紧贴端头模板,并用铁钉从肋部间隔适当距离逐点固定止水带;先浇衬砌段浇筑并养护一段时间后拆模,先前被压平的止水
遇水膨胀橡胶就可以“以水止水”,发挥其密封止水作用。如果在橡胶中混人了亲水性物质或在主链上接枝一些亲水基团,就可制成遇水膨胀橡胶。遇水膨胀橡胶可用物理共混法和化学接枝法川制备。
651型橡胶止水带可采用橡胶材料或橡胶并用其他材料进行生产,所用材料的选取及其品质对止水带的产品性能影响很大叫。另外,橡胶止水带在
工程应用中一般具有不可更换性或更换成本较高,因此必须对所用材料的种类和使用寿命进行评估,确保工程的安全性和使用寿命。651型橡胶止水带的使用寿命主要由所选胶种的使用寿命决定,因此根据实际工况选择合适胶种是确保止水带正常使用的前提。
651型橡胶止水带常用胶种为丁苯橡胶(SBR)、三元乙丙橡胶(EPDM)氯丁二烯橡胶(CR)、天然橡胶(NR)和丁睛橡胶(NBR)等。
20世纪60年代,人们发现了651型橡胶止水带使用过程中因老化变质造成巨大经济损失,并发现了大气中的氧是其老化的主要因素。随后,人们对橡胶制品的自然老化和人工加速老化进行了广泛研究。长时间人工加速老化与自然老化的大量研究结果表明,烘箱加速老化与自然老化非常接近,因此651型橡胶止水带橡胶加速老化目前多以提高烘箱温度加速老化方式为主。1958年人们对19种橡胶材料在3个不同地方进行了长时间自然老化,40年后这些橡胶试样被收回测试,1999年到2000年这些橡胶试样又被重新测试。结果表明,加速老化实验结果与自然老化实验结果非常接近。
迄今,针对隧道用防水材料的耐久性研究已有一些成果,但大多是用拉伸力学指标评价防水材料的耐久性。HERBERT以硬度、651型橡胶止水带伸长率和拉伸强度等指标评价防水材料的耐久性。邓超、李海燕等.通过测试自然暴露、人工加速老化后防水材料的硬度及拉伸力学性能的衰减评价防水材料的耐久性。伍振志等从隧道管片接缝止水装置的受力状况及防水机理出发