[发明专利]一种用于海底盾构隧道的防水密封垫材料的制备方法

说明书

本发明涉及盾构隧道管片接缝防水领域，具体涉及一种用于海底盾构隧道的防水密封垫材料的制备方法，包括以下步骤：A、制备塑炼生胶；B、制备混合物A；C、制备纳米氢氧化物胶体；D、混炼；E、冷却硫化，获得用于盾构隧道的防水密封垫材料NPE‑EPDM，对海水具有较高的耐侵蚀性，适用于地下水和海水条件等复杂环境。

技术领域

本发明涉及盾构隧道管片接缝防水领域，具体涉及一种用于海底盾构隧道的防水密封垫材料的制备方法。

背景技术

近年来，为加强沿海地区经济和交通建设，大量海底隧道投入建设和运营。盾构法具有机械化程度高、施工效率高、环境扰动小等优点，因而广泛运用于海底隧道施工。在海底隧道施工和运营过程中，隧道密封防水是一项至关重要的科学与工程问题。目前盾构密封防水主要依赖于盾构管片之间的弹性密封垫，主要的弹性密封垫材料包括EPDM橡胶密封垫和吸水膨胀材料，其中，EPDM密封垫应用最为广泛。EPDM在盾构管片的挤压作用下，填充管片之间的空隙，阻止海水或地下水渗入隧道内部，起到密封防水的作用。随着海底隧道向“埋深大、大直径和长距离”方向发展，隧道防水要求也越来越高。然而，既有EPDM采用主要适用于常规地下盾构隧道，其地下水环境侵蚀性弱且水压低。而海底隧道所在的高水压、高侵蚀性的海水环境，易导致常规EPDM密封垫材料的抗蠕变力学性能迅速衰减，EPDM发生蠕变且应力水平迅速降低，因而无法阻止高压海水的侵蚀渗入。此外，隧道火灾产生的高温和有害气体将导致EPDM密封垫材料迅速老化并硬化，力学性能降低，进而引发海底隧道渗水涌水，威胁隧道安全。目前国家标准GB 18173.4-2010仅仅考虑力学性能、压缩性能和老化性能，没有考虑密封垫的阻燃性。因此提升EPDM密封垫的力学性能、抗蠕变性能和阻燃性，对海底隧道安全运营具有重要意义。

经对现有技术的检索发现，涉及隧道密封垫的有：一种隧道管片接缝防水三元乙丙橡胶密封垫及其制备方法(CN201610414449.1)等。现有盾构隧道密封垫通过加入无机矿物提高密封垫的抗腐蚀性、耐磨性、耐高温性和抗冲击性，通过加入有机试剂改善无机矿物和橡胶基体相容性，从而提高密封垫性能。其中无机矿物包括高矿水淬渣、碳化钛、铝镁尖晶石和硼化硅，有机试剂包括椰油酰基甲基牛磺酸钠、十二烷基磷酸酯甜菜碱、葡糖氨基葡聚糖、牛脂胺聚氧乙烯醚等。

该方法制备的密封垫材料虽然具有抗腐蚀性、耐磨性、耐高温性和抗冲击性等优良特性，但是对无机矿物处理工艺要求高、工艺复杂，同时加入的有机试剂会降低橡胶基体的强度和力学性能，因而不能作为海底隧道的密封垫材料。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于海底盾构隧道的防水密封垫NPE-EPDM材料配方及制备方法，采用纳米氢氧化物胶体对EPDM密封垫材料进行性能改良，克服了传统EPDM密封垫耐侵蚀性差以及在海水条件下力学性能易衰减等问题，提高了隧道密封垫的抗蠕变性、阻燃性和拉伸强度等综合性能，通过力学测试和阻燃试验等测试手段测试其力学性能和阻燃性能，确定最优的纳米氢氧化物胶体掺混量。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种用于海底盾构隧道的防水密封垫材料的制备方法，包括以下步骤：

A、制备塑炼生胶，将生胶放入塑炼机中，150℃～170℃下塑炼15min～30min，获得塑炼生胶；

B、制备混合物A，将所述塑炼生胶、炭黑N550、碳酸钙、300#石蜡油、氧化锌、硬脂酸、氧化钙、防老剂搅拌混合，在混炼机中混炼15～30min，冷却后，获得混合物A；

C、制备纳米氢氧化物胶体，将纳米氢氧化物与300#石蜡油置于超声波混合器中混合15～30min并静置，获得纳米氢氧化物胶体；

D、混炼，将所述混合物A和所述纳米氢氧化物胶体在所述混炼机上混炼均匀，获得混合物B；

E、冷却硫化，将所述混合物B冷却后，与硫磺在所述混炼机上混炼均匀，然后在硫化机上硫化作业，获得用于盾构隧道的防水密封垫材料NPE-EPDM。