面向沉管隧道用橡膠止水帶硬度分層方法及其橡膠止水帶的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種面向沉管隧道用橡膠止水帶硬度分層方法，根據(jù)橡膠止水帶在實際工況中的受力情況及其所起到的作用將橡膠止水帶分為多個功能結(jié)構(gòu)單元，然后根據(jù)每個功能結(jié)構(gòu)單元具體的受力情況及其所起到的作用給相應(yīng)的功能結(jié)構(gòu)單元設(shè)置相配套的硬度，使得每個功能結(jié)構(gòu)單元的硬度與作用相匹配，增加了橡膠止水帶的擴展性和可靠性，擴大了橡膠止水帶的使用范圍；本發(fā)明與現(xiàn)有設(shè)計相比，所述面向沉管隧道用橡膠止水帶硬度分層方法將沉管隧道用橡膠止水帶設(shè)計成功效與硬度相匹配各個結(jié)構(gòu)單元，增加了橡膠止水帶的擴展性和可靠性；并根據(jù)實際工況需要對橡膠止水帶的硬度分布大小和分布高度進行優(yōu)化設(shè)計，增加了沉管隧道用橡膠止水帶的適用范圍。
【專利說明】面向沉管隧道用橡膠止水帶硬度分層方法及其橡膠止水帶
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種工程構(gòu)筑物中的防水部件的性能改進方法以及改進后的防水部件，具體地說是涉及一種面向沉管隧道用的橡膠止水帶的硬度改進方法以及改進后的橡膠止水帶。
【背景技術(shù)】
[0002]沉管法是20世紀初發(fā)展起來的一種修建水下隧道的新工法，隨著國內(nèi)外沉管隧道的順利運行，沉管法已成為水下隧道建設(shè)的首選工法。沉管隧道水下接頭是沉管隧道施工技術(shù)的核心所在，其工作特性和效果將直接影響沉管隧道的質(zhì)量及使用壽命，GINA橡膠止水帶普遍用作接頭的第一道防水，對其正常工作性能分析顯得尤為重要。沉管隧道的每一個管段都是一個預(yù)制件，在管段之間和管段與通風塔之間存在接頭。管段接頭是沉管隧道的重要部位，同時也是薄弱部位，其結(jié)構(gòu)強度和剛度相對混泥土而言都顯得非常脆弱。接頭一般分為兩種形式:一種接頭具有與其連接管段相似的斷面剛度和強度一剛性接頭；另一種接頭則允許在三個主軸方向上有相對位移——柔性接頭。目前，國內(nèi)外沉管隧道多采用柔性接頭，柔性接頭的防水體系一般采用“壓縮式橡膠止水帶(GINA橡膠止水帶)+內(nèi)貼式橡膠止水帶(OMEGA橡膠止水帶)”雙層組合的方式。常規(guī)沉管隧道管節(jié)接頭結(jié)構(gòu)斷面如附圖3所示，常規(guī)沉管隧道用橡膠止水帶5的結(jié)構(gòu)如附圖2所示，從圖中可以看出常規(guī)沉管隧道用橡膠止水帶5主要組成特征包括尖部、主體和底部，且橡膠止水帶各個功能結(jié)構(gòu)單元采用同一硬度膠料，鼻尖主要用于壓縮變形；中部主體主要用于承載、剪切和壓縮；底部主要用于承載。
[0003]沉管隧道管節(jié)之間的密封止水問題，涉及沉管隧道用橡膠止水帶的可靠性，已經(jīng)成為隧道能否順利運行的關(guān)鍵項點。目前，用于沉管隧道第一層防水的GINA止水帶普遍采用單硬度橡膠硫化而成，考慮到GINA止水帶從安裝到運行整個過程中，GINA止水帶的每一個功能結(jié)構(gòu)單元都有其專項性能，鼻尖主要用于壓縮，中部主體主要用于承載、剪切和壓縮，底部主要用于承載，因此采用單硬度橡膠不能根據(jù)每一個功能結(jié)構(gòu)單元的功效所需設(shè)置所匹配的硬度，具有一定的局限性。目前還沒有相關(guān)技術(shù)方案能改善該缺陷。
因為橡膠止水帶在使用過程中并不局限于承載，還應(yīng)具有壓縮變形和剪切功能，但目前沉管隧道項目中所使用的橡膠止水帶都是單一硬度，因此具有很大的局限性。在這種情況下，一種能夠根據(jù)GINA止水帶每一個功能結(jié)構(gòu)單元功效所需而設(shè)置其匹配膠料硬度，從而增強GINA止水帶密封性和可靠性的硬度分層方法就顯得非常迫切與重要，通過采用硬度分層將結(jié)構(gòu)與功能進行最優(yōu)匹配，使得橡膠止水帶可靠性、安全性能更高，使用壽命更久。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對目前沉管隧道用橡膠止水帶采用單一硬度橡膠而存在的局限性問題，提供一種面向沉管隧道用橡膠止水帶各個功能結(jié)構(gòu)單元功效所需而設(shè)置其匹配膠料硬度的硬度分層方法。采用硬度分層的方法將橡膠止水帶的結(jié)構(gòu)與功能進行優(yōu)化匹配，使得橡膠止水帶的可靠性、安全性能更高，使用壽命更長。
[0005]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種面向沉管隧道用橡膠止水帶硬度分層方法，根據(jù)橡膠止水帶在實際工況中的受力情況及其所起到的作用將橡膠止水帶分為多個功能結(jié)構(gòu)單元，然后根據(jù)每個功能結(jié)構(gòu)單元具體的受力情況及其所起到的作用給相應(yīng)的功能結(jié)構(gòu)單元設(shè)置相配套的硬度，使得每個功能結(jié)構(gòu)單元的硬度與作用相匹配，增加了橡膠止水帶的擴展性和可靠性，擴大了橡膠止水帶的使用范圍。
[0006]在本發(fā)明中，根據(jù)橡膠止水帶在實際工況中的受力情況將橡膠止水帶分為鼻尖、中部主體和底部三個功能結(jié)構(gòu)單元；所述鼻尖主要通過自身的壓縮變形跟密封面充分接觸來實現(xiàn)密封止水效果，因此所述鼻尖的硬度最??；所述底部主要用于承載，承受的外力最大，因此所述底部的硬度最大；所述中部主體主要用于承載、剪切和壓縮，承受的外力在所述鼻尖與底部承受的外力之間，因此所述中部主體的硬度設(shè)置在所述鼻尖與底部的硬度之間，即所述中部主體的硬度居中；鼻尖、中部主體和底部三個功能結(jié)構(gòu)單元之間的硬度分布比例為1: 1.25?1.5: 1.5?1.85。通過以上硬度分層方法，根據(jù)實際工況給橡膠止水帶的每個功能結(jié)構(gòu)單元設(shè)置與其功能相匹配的硬度，增加了橡膠止水帶的擴展性和可靠性，提高了橡膠止水帶的安全性能，延長了橡膠止水帶的使用壽命，擴大了橡膠止水帶的適用范圍。
[0007]在本發(fā)明中，所述橡膠止水帶鼻尖的的硬度為邵氏40 ± 5度；所述橡膠止水帶中部主體的硬度為邵氏50±5度；所述橡膠止水帶底部的硬度為邵氏60±5度。
[0008]本發(fā)明還提供一種根據(jù)上述硬度分層方法設(shè)計開發(fā)的橡膠止水帶，包括多個功能結(jié)構(gòu)單元，每個功能結(jié)構(gòu)是根據(jù)橡膠止水帶在實際工況中的受力情況及其所起到的作用進行區(qū)分設(shè)置的；每個所述功能結(jié)構(gòu)單元根據(jù)其自身具體的受力情況及其所起到的作用設(shè)置相配套的硬度，使得每個功能結(jié)構(gòu)單元的硬度與作用相匹配，增加了橡膠止水帶的擴展性和可靠性，擴大了橡膠止水帶的使用范圍。
[0009]在本發(fā)明中，所述功能結(jié)構(gòu)單元為三個，分別為鼻尖、中部主體和底部；所述鼻尖通過自身的壓縮變形跟密封面充分接觸來實現(xiàn)密封止水效果，承受的外力最??；所述底部主要用于承載，承受的外力最大；所述中部主體主要用于承載、剪切和壓縮，承受的外力在所述鼻尖與底部承受的外力之間。
[0010]本本發(fā)明中，所述鼻尖的硬度最小；所述底部的硬度最大；所述中部主體的硬度設(shè)置在所述鼻尖與底部的硬度之間。
[0011]在本發(fā)明中，所述鼻尖、中部主體和底部三個功能結(jié)構(gòu)單元之間的硬度分布比例為 1: 1.25?1.5: 1.5?1.85。
[0012]在本發(fā)明中，所述橡膠止水帶鼻尖的的硬度為邵氏40±5度；所述橡膠止水帶中部主體的硬度為邵氏50±5度；所述橡膠止水帶底部的硬度為邵氏60±5度。
[0013]在本發(fā)明中，所述中部主體上設(shè)置有一個圓形通孔，提高所述中部主體的變形抗載能力。
[0014]本發(fā)明所記載的面向沉管隧道用橡膠止水帶硬度分層方法與現(xiàn)有設(shè)計相比，所述面向沉管隧道用橡膠止水帶硬度分層方法將沉管隧道用橡膠止水帶設(shè)計成功效與硬度相匹配各個結(jié)構(gòu)單元，增加了橡膠止水帶的擴展性和可靠性；并根據(jù)實際工況需要對橡膠止水帶的硬度分布大小和分布高度進行優(yōu)化設(shè)計，增加了沉管隧道用橡膠止水帶的適用范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為常規(guī)沉管隧道用橡膠止水帶的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為常規(guī)沉管隧道管節(jié)接頭結(jié)構(gòu)斷面示意圖。
[0016]圖中：1.鼻尖，2.圓形通孔，3.中部主體，4.底部，5.常規(guī)沉管隧道用橡膠止水帶。
【具體實施方式】
[0017]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0018]如附圖所示，實施例一，一種面向沉管隧道用橡膠止水帶硬度分層方法，根據(jù)橡膠止水帶在實際工況中的受力情況及其所起到的作用將橡膠止水帶分為多個功能結(jié)構(gòu)單元，然后根據(jù)每個功能結(jié)構(gòu)單元具體的受力情況及其所起到的作用給相應(yīng)的功能結(jié)構(gòu)單元設(shè)置相配套的硬度，使得每個功能結(jié)構(gòu)單元的硬度與作用相匹配，增加了橡膠止水帶的擴展性和可靠性，擴大了橡膠止水帶的使用范圍。
[0019]在本發(fā)明中，根據(jù)橡膠止水帶在實際工況中的受力情況將橡膠止水帶分為鼻尖、中部主體和底部三個功能結(jié)`構(gòu)單元；鼻尖主要通過自身的壓縮變形跟密封面充分接觸來實現(xiàn)密封止水效果，因此鼻尖的硬度最?。坏撞恐饕糜诔休d，承受的外力最大，因此底部的硬度最大；中部主體主要用于承載、剪切和壓縮，承受的外力在鼻尖與底部承受的外力之間，因此中部主體的硬度設(shè)置在鼻尖與底部的硬度之間，即中部主體的硬度居中；鼻尖、中部主體和底部三個功能結(jié)構(gòu)單元之間的硬度分布比例為I : I. 25~I. 5 ： I. 5~I. 85。通過以上硬度分層方法，根據(jù)實際工況給橡膠止水帶的每個功能結(jié)構(gòu)單元設(shè)置與其功能相匹配的硬度，增加了橡膠止水帶的擴展性和可靠性，提高了橡膠止水帶的安全性能，延長了橡膠止水帶的使用壽命，擴大了橡膠止水帶的適用范圍。
[0020]實施例二，與實施例一的不同之處在于，橡膠止水帶鼻尖的的硬度為邵氏40±5度；橡膠止水帶中部主體的硬度為邵氏50±5度；橡膠止水帶底部的硬度為邵氏60±5度。
[0021]如附圖2所示，實施例三，一種硬度分層的橡膠止水帶，包括三個功能結(jié)構(gòu)單元，分別為鼻尖I、中部主體3和底部4，每個功能結(jié)構(gòu)是根據(jù)橡膠止水帶在實際工況中的受力情況及其所起到的作用進行區(qū)分設(shè)置的；鼻尖I通過自身的壓縮變形跟密封面充分接觸來實現(xiàn)密封止水效果，承受的外力最?。坏撞?主要用于承載，承受的外力最大；中部主體3主要用于承載、剪切和壓縮，承受的外力在鼻尖I與底部4承受的外力之間，因此鼻尖I的硬度最小；底部4的硬度最大；中部主體3的硬度設(shè)置在鼻尖I與底部4的硬度之間；鼻尖I、中部主體3和底部4三個功能結(jié)構(gòu)單元之間的硬度分布比例為I ： 1.25^1.5 ： I. 5~I. 85，每個功能結(jié)構(gòu)單元根據(jù)其自身具體的受力情況及其所起到的作用設(shè)置相配套的硬度，使得每個功能結(jié)構(gòu)單元的硬度與作用相匹配，增加了橡膠止水帶的擴展性和可靠性，擴大了橡膠止水帶的使用范圍。
[0022]實施例四，與實施例三的不同之處在于，橡膠止水帶鼻尖I的的硬度為邵氏40±5度；橡膠止水帶中部主體3的硬度為邵氏50±5度；橡膠止水帶底部4的硬度為邵氏60±5度。
[0023]實施例五，與實施例三、四的不同之處在于，中部主體3上設(shè)置有一個圓形通孔2，提高中部主體3的變形抗載能力。
[0024]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種面向沉管隧道用橡膠止水帶硬度分層方法，其特征在于:根據(jù)橡膠止水帶在實際工況中的受力情況及其所起到的作用將橡膠止水帶分為多個功能結(jié)構(gòu)單元，然后根據(jù)每個功能結(jié)構(gòu)單元具體的受力情況及其所起到的作用給相應(yīng)的功能結(jié)構(gòu)單元設(shè)置相配套的硬度，使得每個功能結(jié)構(gòu)單元的硬度與作用相匹配，增加了橡膠止水帶的擴展性和可靠性，擴大了橡膠止水帶的使用范圍。
2.如權(quán)利要求1所述的一種面向沉管隧道用橡膠止水帶硬度分層方法，其特征在于:根據(jù)橡膠止水帶在實際工況中的受力情況將橡膠止水帶分為鼻尖、中部主體和底部三個功能結(jié)構(gòu)單元；所述鼻尖主要通過自身的壓縮變形跟密封面充分接觸來實現(xiàn)密封止水效果，因此所述鼻尖的硬度最?。凰龅撞恐饕糜诔休d，承受的外力最大，因此所述底部的硬度最大；所述中部主體主要用于承載、剪切和壓縮，承受的外力在所述鼻尖與底部承受的外力之間，因此所述中部主體的硬度設(shè)置在所述鼻尖與底部的硬度之間，即所述中部主體的硬度居中；通過以上硬度分層方法，根據(jù)實際工況給橡膠止水帶的每個功能結(jié)構(gòu)單元設(shè)置與其功能相匹配的硬度，增加了橡膠止水帶的擴展性和可靠性，提高了橡膠止水帶的安全性能，延長了橡膠止水帶的使用壽命，擴大了橡膠止水帶的適用范圍。
3.如權(quán)利要求2所述的一種面向沉管隧道用橡膠止水帶硬度分層方法，其特征在于:所述鼻尖、中部主體和底部三個功能結(jié)構(gòu)單元之間的硬度分布比例為I: 1.25?1.5: 1.5?1.85。
4.如權(quán)利要求2所述的一種面向沉管隧道用橡膠止水帶硬度分層方法，其特征在于:所述橡膠止水帶鼻尖的的硬度為邵氏40±5度；所述橡膠止水帶中部主體的硬度為邵氏50±5度；所述橡膠止水帶底部的硬度為邵氏60±5度。
5.一種硬度分層的橡膠止水帶，其特征在于:包括多個功能結(jié)構(gòu)單元，每個功能結(jié)構(gòu)是根據(jù)橡膠止水帶在實際工況中的受力情況及其所起到的作用進行區(qū)分設(shè)置的；每個所述功能結(jié)構(gòu)單元根據(jù)其自身具體的受力情況及其所起到的作用設(shè)置相配套的硬度，使得每個功能結(jié)構(gòu)單元的硬度與作用相匹配，增加了橡膠止水帶的擴展性和可靠性，擴大了橡膠止水帶的使用范圍。
6.如權(quán)利要求4所述的一種硬度分層的橡膠止水帶，其特征在于:所述功能結(jié)構(gòu)單元為三個，分別為鼻尖、中部主體和底部；所述鼻尖通過自身的壓縮變形跟密封面充分接觸來實現(xiàn)密封止水效果，承受的外力最??；所述底部主要用于承載，承受的外力最大；所述中部主體主要用于承載、剪切和壓縮，承受的外力在所述鼻尖與底部承受的外力之間。
7.如權(quán)利要求6所述的一種硬度分層的橡膠止水帶，其特征在于:所述鼻尖的硬度最小；所述底部的硬度最大；所述中部主體的硬度設(shè)置在所述鼻尖與底部的硬度之間。
8.如權(quán)利要求6所述的一種硬度分層的橡膠止水帶，其特征在于:所述鼻尖、中部主體和底部三個功能結(jié)構(gòu)單元之間的硬度分布比例為1: 1.25?1.5: 1.5?1.85。
9.如權(quán)利要求6所述的一種硬度分層的橡膠止水帶，其特征在于:所述橡膠止水帶鼻尖的的硬度為邵氏40±5度；所述橡膠止水帶中部主體的硬度為邵氏50±5度；所述橡膠止水帶底部的硬度為邵氏60 ±5度。
10.如權(quán)利要求6、所述的任意一種硬度分層的橡膠止水帶，其特征在于:所述中部主體上設(shè)置有一個圓形通孔，提高所述中部主體的變形抗載能力。
【文檔編號】E02D29/073GK103526776SQ201310480873
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月15日
【發(fā)明者】羅勇歡, 馮正林, 王三孟, 陳婭玲, 郭紅峰, 王進 申請人:株洲時代新材料科技股份有限公司