由于新奥法的普遍应用,复合式衬砌成为当前隧道衬砌结构的主流,它要求隧道防水设计层层把关,多道设防。而防水板是复合式衬砌隧道防水的关键,其质量的好坏直接影响防水功能。本文从防水材料的力学物理性能、产品的防水机理、防水结构层设计原理等方面,对北京东方雨虹新型HDPE防水卷材与传统EVA防水材料在隧道防水工程应用上进行了优劣对比,真实反映了HDPE防水卷材技术的先进性。
1 产品力学物理性能指标对比
从撕裂强度、不透水性、冲击性能、耐碱性、热老化和加热伸缩量诸方面对比,HDPE防水卷材明显优于EVA防水板(表1)。凝土在硬化过程中,内部存在温度应力和收缩应力,这些应力的存在会使混凝土产生变形;而初支混凝土表面粗糙、凹凸不平,必然会对二次衬砌混凝土产
生相当大的约束力,阻止其变形,于是就产生了拉应力。当拉应力大于二次衬砌混凝土抗拉强度时,混凝土即被拉裂,产生裂纹。加之,传统的EVA等防水材料与后浇筑混凝土无法实现粘接(即防水层与混凝土完全脱离)。因此,防水层一旦出现破损点,水便在防水层与混凝土之间到处流窜,形成窜水层, 即使是注浆堵漏,也无济于事。因为漏水与混凝土之间的窜水层已经形成,很难控制。但是,如采用预铺反粘法铺设的 HDPE卷材代替传统的EVA等防水材料,那么从根本上就能解决上述难题。因为 HDPE防水卷材是由高模量热塑性聚乙烯膜、合成粘合剂膜和抗环境变化弹性涂膜构成的多层复合高分子自粘胶膜卷材,综合性能优异。浇筑混凝土时的水泥浆与卷材粘接层特殊的高分子聚合物湿固化反应粘结,卷材与结构层混凝土形成永久的有机结合,中间无窜水隐患。
3 从防水材料被破坏的可能性方面对比
研究资料表明,隧道在服务期间,其防水层的喷射混凝土基面过于粗糙是造成防水层被损伤的主要原因。因为,防水层一侧是喷射混凝土,另一侧是二次衬砌混凝土。两侧虽同是混凝土,但其性质和表面粗糙程度相差很大。在围岩的应力重分布过程中,喷射混凝土和二次衬砌混凝土之间可能会产生不协调变形,且喷射混凝土表面通常不会很平整。所以,二者之间局部会产生应力集中,也就是说,二者之间会产生相互的压应力或剪应力,当该应力达到一定程度时,就会导致防水板损坏。对此,HDPE防水卷材明显优于 EVA防水板。
4 结语
在环境保护意识日益增强的今天,隧道防水的重要性不言而喻。高速铁路隧道防水等级要求为一级:衬砌不渗水,无湿渍。对于公路隧道来说,其通行功能对防水的要求比较高,且随着社会的不断发展,对防水的要求会越来越高。因此,探索、改进防水材料在隧道中的应用,对今后隧道的发展既必要,又必需。综合以上分析,在隧道防水中应用,HDPE防水卷材明显优于EVA 防水板。
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