李紅權(quán) 曲萌 李宗謙

（1.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量研究所，北京 100081；2.西北工業(yè)大學(xué)，西安 710129）

1 止水帶概況

止水帶是一種止水結(jié)構(gòu)，在澆筑混凝土?xí)r被預(yù)埋在變形縫、施工縫內(nèi)與混凝土連成一體，防止構(gòu)筑物變形縫、施工縫處的滲水、漏水并起到減振緩沖等作用。橡膠（或鋼邊橡膠）止水帶是鐵路隧道防水材料中重要的組成部分，其以天然橡膠、三元乙丙橡膠等為主要原料，摻加各種助劑和填充料，經(jīng)塑煉、混煉、模壓、擠出硫化等工序成型［1］。近年來(lái)，鐵路隧道施工引入自粘橡膠止水帶，即在橡膠止水帶基礎(chǔ)上，在橡膠凸肋間、鋼邊基材上涂覆非瀝青基高分子自粘膠，形成復(fù)合自粘膠層。

目前規(guī)定了鐵路隧道用橡膠止水帶尺寸和性能的標(biāo)準(zhǔn)有GB/T 18173.2—2014《高分子防水材料第2部分：止水帶》［2］、TB/T 3360.2—2014《鐵路隧道防水材料 第 2 部分：止水帶》［3］和 Q/CR 562.2—2017《鐵路隧道防排水材料 第2 部分：止水帶》［4］。其中Q/CR 562.2—2017 規(guī)定了：與橡膠止水帶相比，自粘橡膠止水帶主要增加了與后澆混凝土剝離強(qiáng)度、與后澆混凝土剪切強(qiáng)度、防竄水性、錨固性能等項(xiàng)目的測(cè)定及其試驗(yàn)方法。

依據(jù)Q/CR 562.2—2017 對(duì)自粘橡膠止水帶測(cè)試發(fā)現(xiàn)：自粘橡膠止水帶與后澆混凝土剪切強(qiáng)度、防竄水性、錨固性能等指標(biāo)，同一批次樣品的測(cè)試數(shù)據(jù)離散性較小，且基本能滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求；測(cè)試自粘橡膠止水帶與后澆混凝土剝離強(qiáng)度過(guò)程中存在自粘膠層厚度差異大、剝離形式多樣、測(cè)試數(shù)據(jù)離散性較大等現(xiàn)象。自粘橡膠止水帶與后澆混凝土剝離強(qiáng)度（簡(jiǎn)稱(chēng)剝離強(qiáng)度）是表征自粘橡膠止水帶防水性能的核心指標(biāo)，科學(xué)、準(zhǔn)確、有效地測(cè)試和判定該指標(biāo)，對(duì)于產(chǎn)品的質(zhì)量控制尤為關(guān)鍵。因此，分析自粘橡膠止水帶與后澆混凝土剝離強(qiáng)度的影響因素，有助于優(yōu)化生產(chǎn)工藝、提高測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

2 自粘橡膠止水帶止水機(jī)理

止水帶與混凝土之間發(fā)生滲水、漏水，一方面是由于橡膠材料本體與混凝土膨脹率不同，溫度變化、干濕交替等因素導(dǎo)致在止水帶與混凝土結(jié)合處出現(xiàn)干縮裂縫；另一方面是由于止水帶與混凝土黏結(jié)力較弱，受力就會(huì)脫離，形成滲水通道［5］。

鐵路隧道用自粘橡膠止水帶的止水機(jī)理：①自粘膠層與止水帶基材通過(guò)機(jī)械嵌合力、分子間力、化學(xué)鍵等牢固黏結(jié)，形成膠粘密封帶阻斷滲水通道。②水泥水化過(guò)程中產(chǎn)生大量水化熱，其溫度能達(dá)到70～80 ℃，導(dǎo)致自粘膠軟化且具有一定的黏性；混凝土毛細(xì)孔中的水一部分參與水化反應(yīng)而形成孔內(nèi)負(fù)壓，將黏性自粘膠吸入毛細(xì)孔中，在混凝土硬化和冷卻過(guò)程中固化于其中，形成止水帶和混凝土肌膚式黏結(jié)界面。這2方面的作用將止水帶基材與后澆混凝土牢固黏結(jié)，彌合滲水通道，增強(qiáng)錨固性能。

3 剝離強(qiáng)度測(cè)試

3.1 試件制備

試件從自粘橡膠止水帶隨機(jī)截取，長(zhǎng)度為300 mm，寬度為（40±0.5）mm，每組試件數(shù)量為5 個(gè)。自粘膠層與止水帶基材黏合的寬度為40 mm，試件斷面結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 試件斷面結(jié)構(gòu)示意

3.2 試驗(yàn)方法

3.2.1 無(wú)處理

試驗(yàn)用混凝土由強(qiáng)度等級(jí)42.5普通硅酸鹽水泥、中砂、粒徑為5～20 mm 級(jí)配碎石及水組成，配合比為水泥：中砂：石子：水=1：1.3：2.5：0.5。

將試件黏結(jié)面的防粘層除去并保證黏結(jié)長(zhǎng)度為100 mm，將試件平放在模具的底部，黏結(jié)面朝上，然后將混凝土拌和物倒入模具，在振動(dòng)臺(tái)上振實(shí)，厚度約50 mm。在（20±2）℃條件下放置24 h后脫模，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件養(yǎng)護(hù)7 d。試件在（23±2）℃條件下放置4 h，將混凝土板裝在試驗(yàn)機(jī)一端的夾具上，把試件一端翻轉(zhuǎn)180°夾在另一端的夾具上，使試件的縱向軸線(xiàn)與拉伸試驗(yàn)機(jī)及夾具的軸線(xiàn)重合，見(jiàn)圖2。夾具間距離至少100 mm。試驗(yàn)在（23±2）℃進(jìn)行，拉伸速度（100±10）mm/min。連續(xù)記錄拉力直至試件分離。按GB/T 328.20—2007《建筑防水卷材試驗(yàn)方法 第20 部分：瀝青防水卷材 接縫剝離性能》［6］計(jì)算平均剝離強(qiáng)度。

圖2 剝離強(qiáng)度測(cè)試

3.2.2 水泥粉污染表面

將強(qiáng)度等級(jí)42.5 普通硅酸鹽水泥粉撒滿(mǎn)平放試件的黏結(jié)面，保持7 d，然后用水沖洗表面的水泥粉，再按3.2.1節(jié)進(jìn)行試驗(yàn)。

3.2.3 泥沙污染表面

將粒徑不超過(guò)0.20 mm 的沙土撒在平放試件的黏結(jié)面上，保持7 d，然后用水沖洗表面的沙土，再按3.2.1節(jié)進(jìn)行試驗(yàn)。

3.2.4 熱老化處理

將試件水平放入（70±2）℃烘箱中7 d，然后取出在（23±2）℃條件下放置24 h，再按3.2.1節(jié)進(jìn)行試驗(yàn)。

3.3 試驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)所用設(shè)備為美國(guó)Instron 公司生產(chǎn)的3367 型電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)和常熟市環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備有限公司生產(chǎn)的RL100型老化試驗(yàn)箱。

3.4 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.4.1 自粘橡膠止水帶與后澆混凝土典型剝離形式

對(duì)隨機(jī)抽取的60余組試件測(cè)試發(fā)現(xiàn)，其典型剝離形式主要有自粘膠內(nèi)聚破壞、混凝土界面剝離和橡膠基材界面剝離，見(jiàn)圖3。剝離強(qiáng)度的測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖3 3種典型剝離形式

圖4 不同類(lèi)型剝離形式剝離強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果

個(gè)別試件出現(xiàn)橡膠基材界面剝離，因自粘膠層與橡膠基材的黏結(jié)力極弱，在測(cè)試過(guò)程中二者完全剝離。若自粘膠層厚度較薄，其能抵抗的拉力值小于其與后澆混凝土的黏結(jié)力值時(shí)自粘膠層斷裂。但若自粘膠層達(dá)到一定的厚度，其能抵抗的拉力值大于其與后澆混凝土的黏結(jié)力值時(shí)僅看測(cè)試結(jié)果試件仍可滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求，但此結(jié)論顯然是不恰當(dāng)?shù)摹４祟?lèi)情況下，應(yīng)慎重測(cè)試并確認(rèn)是個(gè)例還是整組試件全部如此，若為個(gè)例可增加試件測(cè)試，否則，應(yīng)判定該樣品此性能不合格。

3.4.2 自粘膠層厚度對(duì)剝離強(qiáng)度的影響

隨機(jī)抽取30 組試件分別測(cè)試自粘膠層厚度及其相應(yīng)的剝離強(qiáng)度，繪制關(guān)系曲線(xiàn)，見(jiàn)圖5?？梢钥闯觯鹤哉衬z層厚度數(shù)據(jù)離散性較大，與平均值相比變化率為±22%，個(gè)別數(shù)據(jù)超過(guò)了30%；自粘膠層厚度對(duì)剝離強(qiáng)度影響很大，二者的變化趨勢(shì)基本一致。

圖5 自粘膠層厚度對(duì)剝離強(qiáng)度的影響

3.4.3 試件處理方式對(duì)剝離強(qiáng)度的影響

對(duì)無(wú)處理、水泥粉污染表面、泥沙污染表面、熱老化處理各30 組試件進(jìn)行剝離強(qiáng)度測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)圖6?？梢钥闯觯核喾畚廴颈砻鎸?duì)剝離強(qiáng)度基本沒(méi)有影響，與無(wú)處理結(jié)果相當(dāng)；泥沙污染表面對(duì)剝離強(qiáng)度有一定影響，與無(wú)處理結(jié)果相比剝離強(qiáng)度下降約6.6%；熱老化處理對(duì)剝離強(qiáng)度影響較大，與無(wú)處理結(jié)果相比剝離強(qiáng)度下降約26.3%，這主要是因?yàn)樵嚰崂匣幚頃r(shí)，橡膠基材與自粘膠內(nèi)的有機(jī)小分子物質(zhì)會(huì)加速遷移到自粘膠表面，從而影響自粘膠與后澆混凝土的黏結(jié)力。

圖6 不同處理方式下剝離強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果

3.4.4 放置時(shí)間對(duì)剝離強(qiáng)度的影響

采用同一批次自粘橡膠止水帶在相同條件下分別制備2組試件。其中一組按3.2.1節(jié)進(jìn)行制樣及測(cè)試，在不同拉伸位移下的剝離強(qiáng)度見(jiàn)圖7（a），測(cè)試平均值為3.5 N/mm。另一組按3.2.1 節(jié)進(jìn)行制樣，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)先放置26個(gè)月，然后按3.2.1節(jié)進(jìn)行測(cè)試，剝離強(qiáng)度見(jiàn)圖7（b），測(cè)試平均值為3.0 N/mm。26個(gè)月剝離強(qiáng)度下降不到15%，可見(jiàn)放置時(shí)間對(duì)其影響很小。

圖7 放置時(shí)間對(duì)剝離強(qiáng)度的影響

4 熱壓復(fù)合涂覆工藝對(duì)剝離強(qiáng)度的影響

4.1 試驗(yàn)步驟及試驗(yàn)方法

①單層和雙層自粘膠帶熱壓復(fù)合涂覆工藝均采用與自粘橡膠止水帶同一批次膠料，經(jīng)微波硫化與擠出成型后制得自粘橡膠止水帶本體；②放于老化試驗(yàn)箱中預(yù)熱處理，溫度分別取40，60，80，100，120 ℃，時(shí)間保持1 h；③經(jīng)預(yù)熱處理后選用標(biāo)準(zhǔn)厚度（1.0±0.1）mm和寬度（40±0.5）mm的自粘膠帶，粘貼于自粘橡膠止水帶本體設(shè)計(jì)位置；④熱壓復(fù)合，用質(zhì)量2 kg、寬度60 mm的壓輥反復(fù)滾壓3次；⑤最后放于120，150 ℃老化試驗(yàn)箱內(nèi)，恒溫加熱5 min 復(fù)合定型；⑥靜停24 h 后，按3.2.1節(jié)進(jìn)行試驗(yàn)。

4.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

4.2.1 預(yù)熱處理溫度對(duì)自粘膠帶熱壓復(fù)合涂覆工藝的影響

二要建立少數(shù)民族流動(dòng)人口流出地政府和流入地政府之間有效溝通協(xié)調(diào)機(jī)制。目前，在流出地政府和流入地政府之間缺乏有效溝通協(xié)調(diào)機(jī)制，流出地政府部門(mén)缺乏對(duì)相關(guān)勞務(wù)信息網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，缺乏有效的政策引導(dǎo)。少數(shù)民族流動(dòng)人口多是盲目流動(dòng)。相應(yīng)地，流出地政府對(duì)其缺乏相關(guān)的培訓(xùn)教育，如提高法律意識(shí)，加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)等，使得其流入城市后面臨很大的就業(yè)壓力。而由于流動(dòng)人口的流動(dòng)性強(qiáng)，管理難展開(kāi)，加之“戶(hù)籍制度管理”的“屬地管理”導(dǎo)致信息無(wú)法有效獲得，使得流入地政府對(duì)流動(dòng)人口管理的難度加大，導(dǎo)致外來(lái)少數(shù)民族流動(dòng)人口在流入地合法權(quán)益受到侵害后，流入地政府不能及時(shí)有效地為他們提供法律援助服務(wù)。

預(yù)熱處理溫度分別取40，60，80，100，120 ℃。經(jīng)預(yù)熱處理后粘貼單層和雙層自粘膠帶于自粘橡膠止水帶本體設(shè)計(jì)位置，用質(zhì)量2 kg、寬度60 mm的壓輥反復(fù)滾壓3 次，然后于120 ℃老化試驗(yàn)箱內(nèi)恒溫加熱5 min復(fù)合定型，制得自粘橡膠止水帶試件。對(duì)試件的剝離強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)圖8?？梢钥闯觯A(yù)熱處理溫度對(duì)單層和雙層自粘膠帶熱壓復(fù)合涂覆工藝效果均基本無(wú)影響，剝離強(qiáng)度均隨預(yù)熱處理溫度升高基本保持不變。

4.2.2 定型溫度對(duì)自粘膠帶熱壓復(fù)合涂覆工藝的影響

圖8 預(yù)熱處理溫度對(duì)自粘膠帶熱壓復(fù)合涂覆工藝的影響

在80 ℃預(yù)熱條件下處理自粘橡膠止水帶本體，分別在120，150 ℃定型溫度下進(jìn)行單層和雙層自粘膠帶熱壓復(fù)合涂覆，對(duì)制得的自粘橡膠止水帶試件進(jìn)行剝離強(qiáng)度測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表1?？梢钥闯?，定型溫度對(duì)單層和雙層自粘膠帶熱壓復(fù)合涂覆工藝效果均有較大影響，剝離強(qiáng)度均隨預(yù)熱處理溫度升高而明顯增加，分別提高約25%和22%。

表1 定型溫度對(duì)自粘膠帶熱壓復(fù)合涂覆工藝的影響

4.2.3 單層自粘膠帶熱壓復(fù)合涂覆工藝對(duì)剝離強(qiáng)度的影響

對(duì)采用單層自粘膠帶熱壓復(fù)合涂覆工藝（80 ℃預(yù)熱處理、150 ℃定型）制得的30組試件進(jìn)行自粘膠層厚度和剝離強(qiáng)度測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)圖9?？梢钥闯?，自粘膠層厚度和剝離強(qiáng)度數(shù)據(jù)離散性較小，與平均值相比自粘膠層厚度變化率為±8%，剝離強(qiáng)度變化率為±15%。

圖9 單層自粘膠帶熱壓復(fù)合涂覆工藝對(duì)剝離強(qiáng)度的影響

4.2.4 雙層自粘膠帶熱壓復(fù)合涂覆工藝對(duì)剝離強(qiáng)度的影響

圖10 雙層自粘膠帶熱壓復(fù)合涂覆工藝對(duì)剝離強(qiáng)度的影響

對(duì)采用雙層自粘膠帶熱壓復(fù)合涂覆工藝（80 ℃預(yù)熱處理、150 ℃定型）制得的30組試件進(jìn)行自粘膠層厚度和剝離強(qiáng)度測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)圖10?？梢钥闯?，自粘膠層厚度和剝離強(qiáng)度數(shù)據(jù)離散性較小，與平均值相比自粘膠層厚度變化率為±6%，剝離強(qiáng)度變化率為±8%；與同等自粘膠層厚度自粘橡膠止水帶相比，采用雙層自粘膠帶熱壓復(fù)合涂覆工藝制得的試件剝離強(qiáng)度有所下降，降低約10%。

5 結(jié)論及建議

1）鐵路隧道自粘橡膠止水帶與后澆混凝土之間存在3種典型剝離形式。

2）自粘橡膠止水帶與后澆混凝土剝離強(qiáng)度數(shù)據(jù)離散性較大的主要原因是自粘膠層厚度數(shù)據(jù)離散性較大。

3）鐵路隧道自粘橡膠止水帶與后澆混凝土剝離強(qiáng)度滿(mǎn)足現(xiàn)行規(guī)范要求。對(duì)該指標(biāo)影響程度排序由大到小依次為熱老化處理＞放置時(shí)間（26 個(gè)月）＞泥沙污染表面＞水泥粉污染表面。

4）出現(xiàn)橡膠基材界面剝離情況時(shí)，應(yīng)慎重測(cè)試并確認(rèn)是個(gè)例還是整組試件全部如此。若為個(gè)例可增加試件測(cè)試，否則應(yīng)判定該樣品此性能不合格。

5）預(yù)熱處理溫度對(duì)單層和雙層自粘膠帶熱壓復(fù)合涂覆工藝效果均基本無(wú)影響，而定型溫度對(duì)其均有較大影響。與同等自粘膠層厚度自粘橡膠止水帶相比，采用雙層自粘膠帶熱壓復(fù)合涂覆工藝制得的試件剝離強(qiáng)度有所降低，但離散性較小。

6）本文試驗(yàn)熱壓復(fù)合涂覆工藝條件：定型溫度為120，150 ℃，時(shí)間為5 min。建議進(jìn)一步開(kāi)展熱壓復(fù)合涂覆溫度和時(shí)間的相關(guān)性試驗(yàn)，以便進(jìn)一步優(yōu)化自粘膠帶熱壓復(fù)合涂覆工藝，提高自粘橡膠止水帶與后澆混凝土剝離強(qiáng)度，改善其離散性。