橡胶止水带的现状和发展.pdf

2 2 第 l 8卷第 l 0期 橡 胺 止水 帚的 和 发展 徐 启 洪 用弹性体材料加工制作止水带 在 国外有7 0 多 年的历史 在我 国则有4 0 多年历史 我 国建筑科学 研 究院和原北京橡胶六 厂在2 0 世纪5 0 年代 已研制 开发成功橡 胶止水带并用 于北京火车 站地下通道 变形缝 上获得成功 开创 了我 国橡胶止 水带 的历 史 随着 国民经济 的不 断发展 标 准更高 安全性 更强 功 能更多样 化的建筑工 程不 断涌现 其 中工 程防水要求则不断提高 因此必须提高止水带对相 邻混凝土构件更大变形 的适应能力 止水带带型改 造的研究工作就此开始 在认真调查总结多年来橡 胶止水带 塑料止水带在工程使用 中的经验和教训 的同时 调研和参考 了 日本 德 国 美 国等国外 的有 关资料 形成了改进止水带设计 的新思路 新设计 思路的要点是 变形 锚 固 防水功能在止水带上分 区 分工明确 效果可靠 方便施工 这种新型橡胶 止水带带型从 8 0 年代末期开始迅速普及 全国 实现 了止水带的突变换 型 新型橡胶止水带如此迅速 如此广泛深人的换型改造过程是我国橡胶产品历 史上极其罕见的 这对于我国混凝土工程防水质量 的普遍提高具有重大实际意义 同时产生 了明显的 社会效益和经济效益 一 止水 带的设计 制造 和施工 1 止水带的设计 1 止水带的设计要求 多年采用的断面中间空 圆孔 两翼端鱼尾状 中孔 至 翼端 均 布小 突肋 的 止水 带 带 型 在 结 构 变形缝拉开时 圆孔首先变形 随后 由于止水带与 砼混凝土 的粘接能力很差 止水带稍一受力立即与 砼脱离 同时由于止水带拉长致使厚度变薄 拉力 迅速扩展到 圆孔 后的第一小肋 当变形 不断增加 受到的拉力也随着增加 由于第一小肋 的尺寸较 小 肋的后面先与砼脱离 并陆续波及到第二肋 乃 至最后的鱼尾部 这样就可能造成接缝漏水 在极 大变形 的情况下甚至止水带会从砼 中拔出 这样 由 于止 水带锚 固不坚 固 防水措施不严 密 锚 固与 防 水均靠小肋及鱼尾承担 一但 有较 大移动变形抗渗 作用可能失效 这种 原设计 止水带技 术上 的不合理性 和结构 性差给新的设计提供 了改进方向 新的止水带设计 要点是 变形 锚 固 防水 各功能在止 水带上分 区 分工明确 效果可靠 方便施工 2 带型 在我 国 自行开 发的基本 带型使用 经验 的基 础 上 根据止水带设 计的基本 原则 和要点 结合 国外 产品的资料对止水带新带型进行设计和制造 加大 圆孔 两侧第一肋之间的距离 第一肋间 距 与圆孔 为变形区 加大第一肋 的尺寸使之成为锚 固肋 称为锚 固 区 锚 固肋 后的小肋尺 寸减少 数 量增加 成为 被 同速驱动 当速度达到极限时 观察驻波现象 这一模拟的 目的主要是对驻波现象的观察 另 外 还研究 了不 同充气压力对驻 波现象的影响 预 测趋 势 对在不 同的充气压力的轮胎 消耗 的总能量 动 能 内能和接触能以及在轮轴和接触位的作用力进 行 了预测 结果表明 当充气压力减小到制造厂给 定值 以下时 形成驻波 的速 度降低 轮胎 变形 越来 越 大和恶化 轮胎 消耗 的能量 明显增 加 导致轮胎 中温度 滚 动阻力 疲劳迅速增加 这些数据可帮助 轮胎制造 厂更 多的 了解 轮胎运行 中的临界现象 从 而给出十分准确的预检和预测 轮胎 临界速度 的预检 和预测的更 进一步 的研 究工作还在宾夕法尼亚州立大学进行 口 维普资讯 第 1 8卷第 1 0期 科技资讯 产 品 2 3 防渗 区 端部鱼尾变成 中型肋 以增强 防渗漏效果 并 提高带边缘的刚度 以利施工时方便安装 中间圆孔 的上下部 分做成平面 以便 于施工 中支撑缝板并 不致使砼进入接 缝 中而影 响止水带 的充分变形 带的两端部边缘设薄形胶条 可以钉钉子或 穿钢丝 为施工时固定止水带用 新的止水带带 型得 到了用户广泛的认 同 发挥 了良好 的效果 近年来 国内外依据橡胶工业生产 工艺装备水平和技术发展水平 研究 和推行 了一 系 列新的止水带带型 它们大体可 以分为下列3 种基 本带型系列 这就是适用 于混凝土伸缩缝 工作缝 的 内埋式止 水带 带有侧翼金 属现浇混凝 土伸缩 缝 工作缝 的内埋式 止水带 现浇混凝 土设 置在伸 缩缝 工作缝混凝土墙面一侧的外置式止水带 用于混凝 土伸缩缝工 作缝 的内埋式止水 带的 特点很好地体现在我 国新型橡胶止水带的设计 中 它适用于一般 正常设计状态下的变形缝 施工缝和 无压表面水 水深2 5 m 各基础环境 现浇混凝 土外置式止 水带基本适 用范 围同 内 埋式止水带 只是在使用中有设置位置的选择 其 特点是具有多列锚 固肋 采用模具成型会造成工艺 困难 不论选择那种止水带 对于特大的缝 都必须设 计特别的类 型 值得注意的是 正常发挥止水带的止水效果 止 水带在砼中的锚固宽度应不小于砼的厚度 3 止水带的材质 自从弹性 高分 子材料加工止水带 以来 橡胶 和 塑料就成为止水带 主体材料 且 以橡胶为主 从结 构上说也大体是纯 质高分子止水带和橡胶一 金属复 合止水带两大类 橡胶分为天然橡胶和合成橡胶 它们以各 自不 同的特性来满足橡胶止水带不 同环境的要求 如耐 高低温 耐油 耐化学腐蚀等等 聚氯乙烯是止水带应用的主要塑料 它以易加 工 耐油 抗腐蚀 难燃等优点用在一些混凝土工程 及大量精巧部位 的密封连接 但其低温性能差 强 度较低 易变形 弹性较差等不足 限制 了它的使用 橡胶改性P V C 改善了它的某些性能 部分改善了使 用环境 天然橡胶 以优异的弹性 和 良好 的加工性 以及 温度的适应性来决定它的应用主导地位 丁腈橡胶 的耐油性 氯丁橡胶抗天候老化性 难燃 耐化学腐 蚀性 乙丙 橡胶 的耐老化 和抗 酸碱腐蚀 优 良的电 绝缘性 等在耐油工 程 耐化 学腐蚀工程 污水 处理 工程等发挥着 良好的作用 2 止水 带 的制 造 总体来说止 水带的制 造属加工橡 胶和塑料 的 通 用工 艺 塑料止水带 一般采用 塑料挤 出机 进行研制 和 生产 不同配 比可以生产 出不同硬度 不同色彩 多 种断面形状的塑料或塑胶条带 橡胶 止水带 国 内外成 型硫 化工艺 主要有 以下 几 种 1 冷喂料排气挤 出机挤 出连续硫化 冷 喂料排气挤 出机可进行 纯胶或 复合 橡胶止 水带的挤 出 继而进行微波或热空气连续硫化 此 方法生产效率高 适合于大批量生产 后续工序配 以断接 改 型连接 等工艺 制造 出较 高均匀度 的优 质止水带 2 冷喂料挤出机挤出硫化罐硫化 国内进行 过试验并 在某些厂 家部分进行 了产 品生产 此种工艺产品密度较小 规格保证性较差 物理机械性能测试结果波动较大 3 平板硫化机模型硫化 目前此种工 艺方法仍是 国内止水 带主要 制造 方法 平板硫化机模型硫化是将准备好的半成品胶 片置于特制的钢质模型中 在平板硫化机上加温加 压 依次衔接硫化 这种生产方法 产品密度较高 操作较为灵活 可根据市场需求灵活安排产品规格 及产 品的数量 但 生产效率较低 工 艺质量控制难 度较大 3 止水带的设计试验 止水 带除进行 标准规定 的物理机 械性能试 验 外 为 了确保 止水带在工 程中应 用 的质量 需进行 一 系列的工程使用性模拟试验 一般是对埋人钢筋 混凝土的两相邻试块内的止水带进行拉伸 剪切 和 在有水压情况下进行的拉伸剪切试验 1 拉伸试验 将试样标记零点 加力将埋有止水带的两钢筋 混凝土块间的缝拉开 连续记 录拉力 和相应止水带 在混凝土内的变化情况 包括拉伸长度 形体变化 维普资讯 2 4 中 国橡 胶C H I N A RU B B E R 第 1 8卷第 1 0期 拉伸损伤等 直至试样破坏为止 2 剪切试验 将 同时与左 右两钢筋混凝 土块 中分别埋入 止 水带的 中间试块加力向上拉起 形成对左右固定不 动的两试块 的相对移动 造成9 0 度剪切 连续记录 拉力值及 相应止水带 的变形 值 包括 剪切形变 长 度 形体变化 锚 固情况的变化 剪切变形 下的止水 带损伤变化 直至试件破坏为止 3 水压试验 试 件为埋人 止水带形成 环形缝 的左 右混凝 土 试 块 水压拉伸试验 打水压使左侧砼块 向左移动 为 了移动方便可 在动块底部加滚动管 当缝拉开2 0 mm时 固定试块 打水压0 1 MP a 恒压并观察记录漏水情况 若无漏 水则依 次升水压 至0 4 MP a 依次相应观察 记录漏水 情 况 放去水压 将缝 伸长至4 0 m m 重复上述打水压 试验过程 若无漏水则按2 0 mm间档依次加大缝距 重复水压试验 直至试样破坏 水压剪切试验 沉降 将 动 块 混 凝 土 块 向 上 提 升 2 0 mm 打 水 压 0 1 MP a 观 察 漏 水情 况 若 不 漏 则 依 次 升 压 至 0 4 MP a 重复缝距 和水压试验 直至试样破坏 水压下拉伸和剪切复合试验 动块拉伸和剪切双向各提距2 0 mm 每次 重复 水压 0 1 0 4 MP a 直 至试样 破 坏 经过上 述系列工 程模拟试验 所得到 的试验数 据进行综合性归纳和分析 可 以得 出试验用止水带 具有在多大变形条件下 的抗水能力 或者说止水带 在什么样有水 环境条件下 和可能 的变位条 件下具 有怎么样 的适应能力 从 而确定该止水带可供应用 的 范 围 X Z 3 2 2 3 0 新型橡胶止水带经过6 组 每组3 块 拉伸 2 组剪 切 1 组 纵 向 1 组横 向 和1 组在0 1 0 4 MP a 水压作用下的拉伸 剪切和拉剪复合模 拟试 验 取得 了理想的结果 同时进行 的原传统基础型 止水带 的同类试验证明其适应性仅及新型的4 0 左 右 新型橡胶止水带鉴定 的主要结论是 试验模拟 条件符合工程实际 试验方法合理 数据可靠 可供 设计施工应用 止水 带变形和抗拔 能力大 抗 渗能 力强 便 于施 工安装 做到 了构 造合理 功能 明确 工程性能 良好 止水带配方合理 生产 工艺成熟 是 目前 国内生产的一种较为理想的止水带型 二 止 水带 的选 型和施 工 1 止 水 带的 选 型 止水带 的耐久性无疑是极为主要的 钢筋混凝 土工程一般是永久性 工程 工程材料的耐久性是保 证工程长期正常使用的基础 止水带材质对工程 的 适应性 优质原材料及合理科 学的配合是止水带质 量 的保证 止水带 的带型 以工程要求 来选择 并确定是 内 埋式 的 是 内埋式橡胶一 金属复合式 的 还是现浇外 置式 的 止水带的厚度 止水带移动变位时 位移越大 其 厚度越 厚时 止水 带上 总 的拉应力 剪力 就越 大 相应作用在砼上的力也越大 所 以从受力情况 出发 止水带不宜过厚 有些 国外 资料介绍止水带 厚度可用5 m m 但从水压条件出发 水压大时止水带 不宜过薄 根据我 国现有 的试验资料 7 m m厚塑料止 水带承受水压可达0 4 MP a 一般贮水构筑物的水深 不超过l O re 因此用在这些建筑物上的止水带厚度 以6 mm为宜 如果用在低压管道上 要求试验 内压为 0 4 MP a 时 则其厚度用8 m m为宜 止水带处砼断面 的最小厚度 不应小 于止水带 的埋人宽度 止水带配套 问题 由于构筑物的伸缩缝 沉降 缝多要水平 垂直交叉 止水带 必需生产相应 的水 平和垂直T 字及十字型配套产品 能做到这样 施工 现场 只需解决对接接头施工 2 止 水 带 的施 工 变形缝和施工缝是对 具有 防水要求 的建 构 筑物防水部 位的薄弱环 节 对埋有 弹性止水带 的 缝 不漏水 的关键 既与止水带 的带型和材质优劣有 关 也与现场施工方法 施工质量有直接关系 在施工 中最 常出现 的问题 是止水 带在水平 放 置浇注混凝土时 在止水带的下部容易积存 空气形 成空鼓 空鼓现象会 大大 降低止水带 的防水功能 极 易造成渗漏水 而一旦 出现工程漏水 工程的堵 漏就会变得非常困难 往往要 费很 大的气 力也难 以 达到工程应有的设计要求 在施工过程中根据施工 条件 和弹性 止水带 的特点 可 以采用 V 型安装浇 注或切实注意混凝土的捣实 维普资讯 第 1 8卷第 1 0期 科技资讯 产 品 2 5 除此之外 止水带施 工 中应 注意 的问题 主要 有 1 止水带放置 固定在合理的位置 防止浇注 过程 中 的变 移位 2 清理止水带上的泥土 污物或积水 专人负 责止水带的捣实和排气 3 拆除模板 时 要注意止水带的保护 防止止 水带的损伤 三 止水 带的发展 和改进方 向 随着建筑业的高速发展 止水带 的需求将继续 增 长 工程的不 同性质 钢筋混凝土结构 的不 同特 点 建筑 工程的地质条件不 同 环境 和贮藏物 的性 质不一样都会对止水带提出一系列不同的要求 止水带除在带 型 材 质方 面实现系列化 科 学 化 的同时 应进一 步完 善连接件技术 可使止水 带 的使用更方便 工程质量进一步提高 在止水带 目 前 的 发展 中有 以下3 个 方 面 引人 注 目 1 复合 材 料止 水 带 我们 已经知道有橡胶一 金属复合止水带 近1 0 年来遇水膨胀橡胶 的出现特别引起人们 的关注 遇 水膨胀橡胶 是在橡胶 中加入 高强吸水性 树脂制成 的 具有遇水膨胀功能 是一种非常有前 途的功能 高分子材料 腻子 型的遇水膨胀橡胶在建筑变形缝 和施工缝不大的情 况下 得到 了有效地 应用 它简 化 了施工难 度 减轻 了施工强 度 加快 了现浇混凝 土施工进度 节约了工程费用 在合理 的限制条件 下具有 良好 的防水功能 在治理砼裂缝漏水施工中 表现 了良好 的性 能 在 某些 工程 中可以并 已经代 替 了 部 分 止 水 带 但是在厚砼 和 较 大 变 形 缝 施 工缝 的工 程 中 止水带是不可替 代 的 经制品型遇 水膨胀橡胶与止 水带橡胶复