隧道防渗漏橡胶密封材料性能测试新方法

教育 来源: 2020/3/27 15:38:09 阅读:120

  隧道工程的防渗漏至关重要,近年来各种地铁渗漏事故频频见诸报端。如俄罗斯圣彼得堡地铁一号线奋勇广场站与森林站区间,运营期曾发生过多次透水事故,造成隧道结构严重破坏、轨道变形、地面沉降。在我国,上海地铁四号线、杭州地铁四号线、福州地铁一号线、佛山地铁二号线等多地多线亦曾出现过透水沉降事件。

  隧道防渗漏和普通民众的生命安全密切相关,透水事故给我们隧道工程的建设敲响警钟,隧道防渗漏技术和材料性能的研究需要高度重视。

wps20.png

  地下工程渗漏水与材料的使用息息相关,商品混凝土的推广应用,防水混凝土配制原则难以实现;对新型防水材料的性能、作用和应用认识不清;材料质量达不到设计要求;材料选择忽视工程特点等。

  作为地下工程的核心部分之一,山岭隧道防水非常重要。隧道漏水不仅会降低混凝土衬砌的耐久性,而且降低隧道内各种设施的功能,恶化隧道内的环境;在寒冷地区,隧道漏水还将使隧道路面冻结,顶部产生冰柱,影响隧道的正常使用。建造不漏水的隧道,成了隧道施工的老课题。

  作为地下工程的核心部分之一,山岭隧道防水非常重要。隧道漏水不仅会降低混凝土衬砌的耐久性,而且降低隧道内各种设施的功能,恶化隧道内的环境;在寒冷地区,隧道漏水还将使隧道路面冻结,顶部产生冰柱,影响隧道的正常使用。建造不漏水的隧道,成了隧道施工的老课题。

wps21.png

  目前国内外隧道防水技术的使用主要有三种类型,一是从围岩,结构和附加防水层着手以防为主的水密型防水,二是从疏水,泄水着手的以排为主的泄水型或引流自排型防水,三是防排结合的混合型防水。

  材料是防水的基础,我国的防水材料通过引进和开发等手段得到了飞速的发展,已形成了由不同基料组成的卷材、涂料和密封材料系列产品,对防水材料进行力学性能测试,对于提高其防水抗渗有重要的价值和意义。

  橡胶材料力学性能分析

  橡胶止水带的材质是以氯丁橡胶、三元乙丙橡胶为主,其质量稳定、适应能力强,普遍适用于地下工程施工缝防水设防。依据《高分子防水材料 第二部分 止水带》GB 18173.2国家标准提出的,施工时应抽样复检拉伸强度、扯断伸长率和撕裂强度等力学性能指标等项目。

wps22.png

橡胶防水材料试件

  某大学材料研究实验室,为了研究和开发更能满足建构筑物防水需求的防水材料,采用新拓三维的XTDIC三维应变变形测量分析系统,对用于施工缝防水的橡胶材料进行力学性能测量,以获取该种橡胶材料物理力学性能的技术性能指标。

wps24.png

  本次试验采用2个橡胶材料试件,分别用隧道水压模拟冲涨变形试验和拉伸试验,测量其作为密封材料的拉伸模量、变形和断裂伸长量等力学性能。

  实验一:隧道水压模拟冲涨变形试验

  制备橡胶试件,喷涂黑白相间的散斑,将试件放入到圆柱装置,通过冲水加压进行冲压实验,新拓三维XTDIC系统相机同步采集各个变形状态数据。

wps25.png


  运用新拓三维XTDIC系统,基于网格应变分析、数字图像相关法测量等技术,通过加压装置工作时试件变形的序列视频图像,计算出橡胶试件的位移场和应变场。

wps32.jpg

       实验表明,该橡胶试件在冲胀变形过程中,双向应力均匀扩展,成形性较好,在对橡胶试件进行位移性能、弹性模量分析时,可提供可靠的实验数据借鉴。

  实验二:拉伸试验

  对试样表面制备散斑,当试验机开始工作时,新拓三维XTDIC系统同步采集,直至试件断裂,停止并完成采集,对采集的图像进行分析计算。

wps29.png

  新拓三维XTDIC系统,通过比较每一变形状态测量区域内各点的坐标的变化,得到物面的位移场,进一步计算得到试件物面的位移场和应变场。

wps30.jpg


  本次试验,共测量了2个橡胶试件,精确地获取了试件的拉伸强度、最大伸长率、撕裂强度和弹性性能等,为橡胶材料的力学性能研究、材料的设计和有限元仿真的研究提供可靠的数据支撑,通过不断地研究材料的力学性能,找准材料的工程适用范畴,有助于更好的保证防水效果。

  从实验数据可见,随着拉伸实验的进行,试件产生明显的变形和位移,关键部位的位移值和应变值不断增加,关键部位因产生断裂而破坏。通过采集记录,获取橡胶材料力学性能的数据,指导橡胶材料的研究、设计和优化。

  实践表明,想要解决地下工程漏水这个世界性难题,单一防水方法无法胜任,当前人们已经趋向于采用混合防水法,通过多道防线,层层设防,以达到地下隧道不漏水之目的。从材料的角度来说,应合理选择高性能防水层和结构自防水材料,加强接缝和变形缝细部防水的处理。



相关文章