CN204059404U - 一种可充气式gina橡胶止水带 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可充气式GINA橡胶止水带。所述可充气式GINA橡胶止水带用于沉管隧道，包括橡胶主体、设置在橡胶主体中部的中间气囊、气嘴，气嘴的一端连接中间气囊，中间气囊通过气嘴穿过橡胶主体与外部保持连接，气嘴的另一端设置有气压表；中间气囊包括内胆、缠绕在内胆外围的加强层和包裹在加强层外面的保护层；加强层为两层以上，所述加强层包括加强层接头，单数层的加强层斜角朝左上方，偶数层的加强层斜角朝右上方，交叉贴合；相邻两层加强层接头不交叉、不重叠。本实用新型的中间气囊更加结实耐用、安全可靠。本实用新型采用分段硫化技术制作，从根本上解决止水带类产品因产品缺陷而导致频繁发生的漏水问题。

Description

一种可充气式GINA橡胶止水带

技术领域

本实用新型涉及沉管隧道防水技术领域。

背景技术

沉管隧道的每一个管段都是一个预制件，在管段之间和管段与通风塔之间存在接头。管段接头是沉管隧道的重要部位，同时也是薄弱部位，其结构强度和刚度相对混凝土而言都显得非常脆弱。接头一般分为两种形式：一种接头具有与其连接管段相似的断面刚度和强度——刚性接头；另一种接头则允许在三个主轴方向上有相对位移——柔性接头。

目前用于沉管隧道的柔性接头主要有GINA橡胶止水带和OMEGA橡胶止水带，因为GINA橡胶止水带作为沉管隧道的第一层防水装置，其功能和质量几乎决定了沉管隧道的密封止水能力。

随着大跨度沉管隧道的建设，大位移，大沉降的不良工况对GINA橡胶止水带的要求越来越高，因此一种具有定量、自动调节功能的GINA橡胶止水带慢慢进入实际应用中。可充气式GINA橡胶止水带是一种新型GINA橡胶止水带，多在恶劣的环境下使用，如海底沉管隧道、钻井平台、大跨度桥梁承台等，传统GINA橡胶止水带功能单一，由于内部没有中间气囊，不能够大范围的调节GINA橡胶止水带的压缩量，不能适应因温差、基体沉降等原因而出现的大变形；同时，传统GINA橡胶止水带未配备气压调节装置，在安装过程中可操作性差，对安装精度控制较高，难度较大，也无法在GINA止水带运行过程中进行有效监测与调节。GINA止水带受损的几率较高，一旦发生损坏，由于其使用位置的特殊性，基本无法进行修补，造成后期运营成本的增加，更主要是会影响隧道等构筑物的使用安全。

整体硫化方法是目前普遍采用的硫化方式，即将预成型好的产品放入硫化模具中进行整体硫化，硫化中各段的硫化参数都是相同的，不存在分段控制的理念。整体硫化方式所适应的范围比较窄，产品的大小受模具大小和硫化设备工作台尺寸的限制，往往过大或过长的产品需要采用二次硫化进行搭接，因此会导致接头部分发生过硫化，进而影响产品的性能，影响产品的正常使用；如果为了防止该类型缺陷的产生，需要投入大量的资金用于大模具和大设备的订制，进而导致产品成本的增加。

目前针对气囊类橡胶产品和传统GINA橡胶止水带，采用的硫化方式基本都是整体硫化法，通过一次整体硫化，使产品达到相应的性能要求，但针对长条形可充气式GINA橡胶止水带，整体硫化的方式无法满足相应的性能要求，其缺点是：

1、产品质量差，采用整体硫化，容易导致接头部分发生过硫化，影响产品的压缩性能。

2、成本高，针对可充气式GINA橡胶止水带类长条形且具有气囊结构的产品采用整体硫化工艺，必须配制相匹配的大模具、大硫化设备等，造成产品的成本增加。

3、安全性低，采用整体硫化工艺，在进行产品搭接过程中，接头部分质量较差，达不到规定的性能要求，在运行过程容易导致受力不均匀，压缩量达不到等，进而影响隧道的运营安全，是沉管隧道的潜在危险源。

目前针对气囊类橡胶产品和传统GINA橡胶止水带，采用的硫化方式基本都是整体硫化法，通过一次整体硫化，使产品达到相应的性能要求，但针对长条形可充气式GINA橡胶止水带，整体硫化的方式无法满足相应的性能要求，只能采用分段硫化方式，即单模内部的温度分段硫化，以及长度方向上的分段硫化，通过采用分段控制，分段硫化，从而提高的质量，特别是接头部分的产品质量，进而提高可充气式GINA橡胶止水带产品在运营中的安全性能，为隧道的正常运行提供良好的保障。

可充气式：一种调节方式，通过向一定密闭空腔充气，使密闭空腔缓缓膨胀，从而增加、增强产品的相应功能。

橡胶止水带：橡胶止水带是采用天然橡胶与各种合成橡胶味主要原料，掺加各种辅助剂与填充剂，经塑炼、混炼，压制成型，通过橡胶高弹性和压缩变形性，达到紧固密封的效果的一种橡胶产品。

沉管隧道：即为沉埋管段隧道，该工法是指将预制好的管节通过浮运沉放，并在水下对接成一个整体的隧道修建方法。

以下是部分相关现有专利技术：

1、面向沉管隧道用橡胶止水带硬度分层方法及其橡胶止水带，申请号为201310480873.2。

2、面向沉管隧道用橡胶止水带实时监控方法及其橡胶止水带，申请号为201410174960.X。

3、橡胶止水带，申请号为201220575160.5 。

4、非硫化丁基橡胶及其止水带的制备方法和橡胶止水带，申请号为201310314087.5。

5、一种用于冻土区隧道工程缝的新型止水结构，申请号为201410255991.8。

实用新型内容

本实用新型采用的目的是，提供一种更为结实耐用、安全保障更高的可充气式GINA橡胶止水带，其采用分段连续硫化方法制作而成，能解决采用常规硫化方法制作的可充气式GINA橡胶止水带使用功能单一、使用局限性大、后期运行成本高、安全保障较低的技术问题。

 本实用新型的技术方案是：一种可充气式GINA橡胶止水带，用于沉管隧道，所述可充气式GINA橡胶止水带包括橡胶主体、设置在橡胶主体中部的中间气囊、气嘴，所述气嘴的一端连接中间气囊，中间气囊通过气嘴穿过橡胶主体与外部保持连接，气嘴的另一端设置有气压表；所述中间气囊包括内胆、缠绕在内胆外围的加强层和包裹在加强层外面的保护层；所述加强层为两层以上，所述加强层包括加强层接头，其中，单数层的加强层斜角朝左上方，偶数层的加强层斜角朝右上方，交叉贴合；相邻两层加强层接头不交叉、不重叠。

所述可充气式GINA橡胶止水带为采用分段连续硫化方法制作而成的可充气式GINA橡胶止水带。

所述内胆由内部保温专用保气橡胶制作而成。

所述加强层的材料为挂胶帘子布或帆布。

所述保护层的材料采用双层橡胶胶板。

所述气嘴下设置有被压平、压实的垫布。

所述可充气式GINA橡胶止水带的长度为40米、外形尺寸为250x220mm，中间气囊直径为150mm，加强层层数为四层。

  一种可充气式GINA橡胶止水带分段连续硫化方法，包括如下步骤：

（1）准备材料和设备：包括：内部专用保气橡胶、挂胶帘子布或帆布、中间气囊硫化模具、成型橡胶、止水带分段硫化模具；

（2）制作中间气囊，包括如下分步骤：

A、制作内胆：按预定规格用内部保温专用保气橡胶制作出所需尺寸大小的内胆，将制作好的内胆进入中间气囊硫化模具进行高压硫化；

B、增设加强层：将硫化好的内胆缠绕挂胶帘子布或帆布作为加强层；

C、增设保护层：将缠绕挂胶帘子布或帆布加强层的内胆使用双层橡胶胶板包裹，完成中间气囊的制作；

（3）分段硫化：将中间气囊放到止水带分段硫化模具中，并在四周放入用于填充的成型橡胶进行分段硫化；包括如下分步骤：

A、首模硫化：将止水带分段硫化模具的两端设为低温区，把止水带分段硫化模具中间设置为高温区；硫化预定时间后，形成一段GINA橡胶止水带已硫化段，其中间为有效硫化段，两端为接头段，接头段包括接头段一和接头段二；将接头段一用作最终接头，接头段二用作下一模接头；

B、下一模硫化：经过预定时间后，将已硫化段出模，并顺着止水带分段硫化模具通道拖动到预定位置，使接头段二仍留在止水带分段硫化模具中，进行下一模的硫化；此时止水带分段硫化模具内形成了新的有效段和接头段三，新的有效段包括依次相连的接头段二、填充段和待硫化段的有效段，新的有效段和接头段三按照上一模的硫化温度设置进行匹配设置，从而进行这一模的硫化；

C、按照上述分段硫化的步骤连续重复操作，实现沉管隧道用可充气式GINA橡胶止水带分段连续硫化，制作成沉管隧道用可充气式GINA橡胶止水带。

制作内胆时，按传统方式使用内部专用保气橡胶制作出所需尺寸大小的内胆，配制好气嘴并装上，在气嘴下设置垫布并压平、压实；再将制作好的内胆和配制的气嘴放入中间气囊硫化模具中进行高压硫化。

增设加强层时，在硫化好的内胆外缠绕挂胶帘子布或帆布作为加强层，加强层层数根据实际需求进行设置。

 所述加强层的第一层加强层斜角朝左上方，第二层斜角朝右上方，交叉贴合；相邻两层加强层接头不交叉、不重叠。

在步骤（3）中，放入成型橡胶时，先向底部放入成型橡胶，然后放入中间气囊，最后在气囊周围放入上部和中部的成型橡胶，将中间气囊围住，最后依靠止水带分段硫化模具型腔结构形成特制的外形。

分段硫化时，分段确定硫化温度，根据单模尺寸的大小，确定有效段和接头段的尺寸；根据可充气式GINA止水带的大小以及成型尺寸的厚薄确定硫化时间，根据单模尺寸大小分段确定硫化温度。

首模硫化过程中，低温区的温度为110℃，高温区的温度为145℃。

优选地，所述可充气式GINA橡胶止水带的长度为40米、外形尺寸为250x220mm，中间气囊直径为150mm，加强层层数为4层；制作内胆时，按传统方式使用内部专用保气橡胶制作8条150mmx5m的内胆，分别将制作好的内胆放入中间气囊硫化模具进行高压硫化，约二个小时后取出；增设加强层时，将硫化好的内胆缠绕挂胶帘子布或帆布作为加强层，重复缠绕4层，第一、三层加强层斜角朝左上方，第二、四层斜角朝右上方，交叉贴合；相邻两层加强层接头不交叉，相邻两层加强层接头不重叠；分段硫化时，模具长度为5米，高温区的有效段长度4.4米，低温区的接头段一和接头段二的长度均为0.3米；分段硫化的温度设置为：有效段的硫化温度为145℃，接头段的硫化温度为110℃；三小时后，将已硫化段出模。

本实用新型更加结实耐用、安全可靠。本实用新型采用分段连续硫化技术制作而成，分段硫化具有两个意思，第一是长条形GINA止水带产品长度方向上的分段，由于可充气式GINA橡胶止水带结构尺寸较大，无法使用挤出方式成型，只能采用模压成型，故在长度方向是根据模具的长度进行适当的分段，相邻二段之间采用热接法进行硫化接头；第二是单模内部的温度分段，即由于橡胶产品硫化三要素的硫化温度，如果温度过高，会导致过硫化，如果采用相同温度，会导致接头部分发生二次硫化，容易造成过硫化，因此要求在单模范围内，必须对可充气式GINA橡胶止水带进行内部分段，中间有效段为实际硫化温度，两端应低于实际硫化温度。

根据可充气式GINA橡胶止水带的特点，提供一种简单、快捷、方便的分段硫化工艺，解决了采用常规硫化方法制作的可充气式GINA橡胶止水带使用功能单一、使用局限性大、后期运行成本高、安全保障较低等问题。根据本实用新型的硫化工艺方法，可以提高传统硫化方法的硫化效果和质量，通过对中间气囊的制作，为同类气囊类产品的硫化提供一种新的预成型和硫化工艺方式；通过采用分段硫化方法，解决了硫化产品二次硫化易导致的过硫化问题，通过对温度的分段控制，为产品质量的提升与保证提供方法和保障，从而从根本上解决止水带类产品因产品缺陷而导致频繁发生的漏水问题。

附图说明

图1为本实用新型的分段硫化的原理和温度设置示意图（单个止水带分段硫化模具）。

图2为本实用新型的分段硫化的原理和温度设置示意图（二个止水带分段硫化模具）。

图3为本实用新型的分段硫化过程示意图。

图4为本实用新型可充气式GINA橡胶止水带的结构示意图。

图中：X：高温区；Y：低温区。

附图标记说明：已硫化段1、接头段一2、有效段3、接头段二4、待硫化段5、填充段6、硫化模具7、新的有效段8、接头段三9、橡胶主体10、中间气囊11、气压表12、气嘴13、加强层14、保护层15、内胆16。

具体实施方式

如图4所示，一种可充气式GINA橡胶止水带，用于沉管隧道，所述可充气式GINA橡胶止水带包括橡胶主体10、设置在橡胶主体中部的中间气囊11、气嘴13，所述气嘴的一端连接中间气囊，中间气囊通过气嘴穿过橡胶主体与外部保持连接，可进行相关的气体交换，从而实现GINA橡胶止水带压缩量的调节；气嘴的另一端设置有气压表12，可实现内部压力的量化调节，从而实现GINA橡胶止水带压缩量的定量调控。所述中间气囊包括内胆16、缠绕在内胆外围的加强层14和包裹在加强层外面的保护层15；所述加强层为两层以上，所述加强层包括加强层接头，其中，单数层的加强层斜角朝左上方，偶数层的加强层斜角朝右上方，交叉贴合；相邻两层加强层接头不交叉、不重叠。

沉管隧道水下接头是沉管隧道施工技术的核心所在，其工作特性和效果将直接影响沉管隧道的质量及使用寿命，GINA橡胶止水带普遍用作接头的第一道防水。可充气式GINA止水带的使用说明如下：

由于止水带中间气囊的内部气压随着隧道运营时间的增加，橡胶产品会出现永久压缩变形和老化现象，内部气压会慢慢下降，但可通过在气嘴外设置一段高压气管，可实现与内部气囊的间接相连，可通过高压气管的加气冲压，可补充止水带中间气囊的压力降，从而更好的维持止水带产品的使用功能；并且，由于地震或管节的不均匀沉降，导致管节间接触发生较大倾斜，会导致管节间缝隙增加，容易产生止水失效，在这种情况下，可通过继续增大止水带中间气囊的内部气压（止水胶囊内部气压是由加强帘布的特性和层数决定的，对于易发地震区或管节沉放基础薄弱区，可考虑提高帘布的性能或增加加强帘布的层数），增大产品膨胀程度，从而增加产品的厚度，用以填充因地震或不均匀沉降所产生的间隙，从而恢复产品的止水特性，进而保持隧道的正常运行。

一种沉管隧道用可充气式GINA橡胶止水带分段硫化技术，其特殊之处是产品的硫化包括以下步骤：准备材料、制作中间气囊（制作内胆、增设加强层、增设保护层）、分段硫化的工艺过程。

分段硫化的原理和温度设置见图1和图2，首模硫化过程中将模具（止水带分段硫化模具7）两端设置为低温区（在图中用X表示），摄氏温度110度左右，把模具中间设置为高温区（在图中用Y表示），摄氏温度145度左右，硫化一段时间后，中间为有效硫化段，两端为接头段，其中一端用作最终接头，另一端用作下一模接头。进行二次加热硫化，温度与高温区相同，才能达到相应的力学性能要求。这种硫化方法是充分利用了C=C双键的化学反应特性，即在110度温度下，天然橡胶分子的C=C双键会发生部分断裂，但仍有一小部分未断裂，并未形成独立的网状结构，还可以进行化学反应；而在145摄氏度高温下的C=C双键已经全部断裂，已形成独立的网状结构，在非特殊条件下，无法进行常规的化学反应，进而导致接头部分的连接性能较差。 

下面结合图1、图2、图3和实施例，对本实用新型作进一步的说明：

若制作可充气式GINA橡胶止水带，外形尺寸为250x220，中间气囊直径为150mm，加强层层数为4层，止水带长度为40米。

1.   准备材料和设备

主要材料有内部专用保气橡胶、挂胶锦纶帘子布或帆布、中间气囊硫化模具、气嘴组件、加压设备、成型橡胶、止水带分段硫化模具等。

2.   制作内胆

按传统方式使用内部专用保气橡胶制作8条150mmx5m的内胆，分别将制作好的内胆放入中间气囊硫化模具进行高压硫化，约2个小时后取出。

3.   增设加强层

将硫化好的内胆缠绕挂胶锦纶帘子布或帆布加强层，重复缠绕4层挂胶锦纶帘子布或帆布加强层，第一层加强层斜角朝左上方，第二层斜角朝右上方，交叉贴合，以此类推。相邻两层加强层接头不得交叉，相邻两层加强层接头不得重叠。

4.   增设保护层

将缠绕多层帘子布或帆布加强层的内胆使用双层橡胶胶板包裹。

5.   分段硫化

如图3所示，在中间气囊制作完成后，将中间气囊放到高压硫化模具（止水带分段硫化模具7）中，并在四周放入用于填充的成型橡胶进行硫化。由于模具长度为5米，有效段3（高温区）长度4.4米，接头段一2和接头段二4（低温区）长度分别为0.3米；分段硫化的温度设置为：有效段的硫化温度为145℃，接头段的硫化温度为110℃；约三小时后，将已硫化段1出模，并顺着模具通道拖动到图3所示的位置（即接头段二仍留在止水带分段硫化模具中），进行下一模的硫化。已硫化段的接头段二再一次进入模具（止水带分段硫化模具7）进行二次硫化，此时硫化模具（止水带分段硫化模具7）内形成了新的有效段8，即由接头段二4、填充段6以及待硫化段5的有效段组成，新的有效段8和接头段三9按照上一模的硫化温度设置进行匹配，从而进行这一模的硫化，如此重复操作，可定量硫化40米长的可充气式GINA橡胶止水带。

在硫化内胆前，先装上气嘴，气嘴下的垫布要压平、压实，不得有气泡和脱空。根据单模尺寸的大小，确定有效段和接头段的尺寸，并根据各段尺寸的分布，确定各段相匹配的硫化温度，防止过硫化或硫化不足等。

填充段作为上、下模之间的连接段，对橡胶的连接性能要求较高，故填充段的橡胶需要特殊制作，防止硫化接头的不牢和缺陷发生。

可充气式GINA橡胶止水带属于长而厚的橡胶制品，故硫化过程中应考虑产品的续接问题，目前续接基本按照热接法，通过对产品分段设定硫化温度，从而保证了有效段的硫化质量，同时也防止了接头段的过硫化问题，从而提高了产品的硫化质量，提高产品的安全性能。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可充气式GINA橡胶止水带，用于沉管隧道，所述可充气式GINA橡胶止水带包括橡胶主体、设置在橡胶主体中部的中间气囊、气嘴，所述气嘴的一端连接中间气囊，中间气囊通过气嘴穿过橡胶主体与外部保持连接，气嘴的另一端设置有气压表；其特征是，所述中间气囊包括内胆、缠绕在内胆外围的加强层和包裹在加强层外面的保护层；所述加强层为两层以上，所述加强层包括加强层接头，其中，单数层的加强层斜角朝左上方，偶数层的加强层斜角朝右上方，交叉贴合；相邻两层加强层接头不交叉、不重叠。

2.根据权利要求1所述的可充气式GINA橡胶止水带，其特征是，所述可充气式GINA橡胶止水带为采用分段连续硫化方法制作而成的可充气式GINA橡胶止水带。

3.根据权利要求1所述的可充气式GINA橡胶止水带，其特征是，所述内胆由内部保温专用保气橡胶制作而成。

4.根据权利要求1所述的可充气式GINA橡胶止水带，其特征是，所述加强层的材料为挂胶帘子布或帆布。

5.根据权利要求1所述的可充气式GINA橡胶止水带，其特征是，所述保护层的材料采用双层橡胶胶板。

6.根据权利要求1所述的可充气式GINA橡胶止水带，其特征是，所述气嘴下设置有被压平、压实的垫布。

7.根据权利要求1所述的可充气式GINA橡胶止水带，其特征是，所述可充气式GINA橡胶止水带的长度为40米、外形尺寸为250x220mm，中间气囊直径为150mm，加强层层数为四层。