一种防水板、排水板或防排水板及其制备方法
【专利摘要】本发明属于建筑止水防水用材料技术领域，公开了一种用于隧道初期支护与二次衬砌之间的防水板、排水板或防排水板。其主要技术方案由若干凸壳和连接于凸壳间的塑料基板构成，且两者为一体结构；其特征在于：所述的凸壳为半球型；所述基板和凸壳的结合处为弧形或倒角结构。其中上述基板和半球型凸壳的组成材料包括线性低密度聚乙烯、聚乙烯、高密度聚乙烯、增韧剂以及抗氧剂和金属钝化剂。该防水板、排水板或防排水板解决了凸壳与塑料基板的结合处应力集中及凸壳中混凝土填充不密实的问题，同时改进了板材的力学特性，解决排水板延伸性能与抗压性能不能兼顾的问题。
【专利说明】
一种防水板、排水板或防排水板及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及铁路隧道、公路隧道、市政隧道，特别涉及一种用于隧道初期支护与二 次衬砌之间的防水板、排水板或防排水板及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 隧道、尤其是地质状况复杂的铁路隧道防排水设计遵循"防、排、截、堵结合，因地 制宜、综合治理"的原则建造。一方面为满足隧道使用功能的防水要求，隧道初期支护与二 次衬砌之间均铺设防水板；同时为排出二次衬砌背后的地下水，避免或减小水压对衬砌结 构的不利作用，一般在隧道初期支护与二次衬砌之间铺设排水板。图1为现有技术所使用的 排水板的结构示意图，即该排水板由若干凸壳1和连接于凸壳间的塑料基板2构成，凸壳与 塑料基板的结合处3采用直角过渡的结构。该排水板构造在使用过程中存在的主要问题是： 其一，在排水板受拉时，凸壳与塑料基板的直角结合处易产生应力集中问题，进而导致结合 处断裂;其二，在混凝土浇筑过程中直角结合处不利于混凝土的流动，易出现凸壳中混凝土 填充不密实的问题，凸壳受初期支护挤压易变形，使得排水通道的断面尺寸减小，进而影响 排水板的排水能力并增加二次衬砌背后的水压力，增大结构的安全风险。
[0003] 发明的内容 本发明解决的目的就是提供一种有效防止出现应力集中和能够使得凸壳中混凝土填 充密实的一种防水板、排水板或防排水板。
[0004] 本发明的第二目的就是提供一种制备上述防水板、排水板或防排水板的方法。
[0005] 实现本发明第一目的采用的技术方案为： 一种防水板、排水板或防排水板，由若干凸壳和连接于凸壳间的塑料基板构成，且两者 为一体结构;其特征在于:所述的凸壳为半球型;所述基板和凸壳的结合处为弧形或倒角结 构。
[0006] 构成上述一种防水板、排水板或防排水板的附加技术特征还包括： 一一所述的塑料基板与所述凸壳的底部连接，或所述的塑料基板与所述凸壳的弧形中 间部连接； 一一所述的凸壳呈梅花型或成行成列间隔布置； 一一所述防水板、排水板或防排水板两侧设置有搭接区，所述搭接区下表面设置有自 粘胶层，所述自粘胶层表面设置有隔离膜； 一一所述基板和半球型凸壳的组成材料包括40-80重量份的线性低密度聚乙烯、5- 15重量份的聚乙烯、0-15重量份的高密度聚乙烯、5-15重量份的增韧剂、0.3-3重量份的 抗氧剂、〇. 1-1重量份的金属钝化剂和1 一1 〇重量份的活化处理填料； 一一所述增韧剂包括但不限于苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体、甲基丙烯酸甲酯一丁二 烯一苯乙烯三元共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、氯化聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共 聚物、茂金属聚乙烯，以及它们中的两种或多种的混合物； 一一所述抗氧剂包括但不限于三壬基苯基亚磷酸酯(TNPP)、二亚磷酸季戊四醇二硬脂 醇酯(抗氧剂618)、双(2,4_二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯(抗氧剂626)、三[2.4-二叔 丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)、四[β-(3'，5'）_二叔丁基-4'-羟基苯基]丙酸季戊四醇酯 (抗氧剂1〇1〇)、1，3,5-三(3,5二叔丁基-4-羟基苯基)异氰酸酯(抗氧剂3114)、β(3,5二叔 丁基一4一羟基苯基）丙酸十八醇酯（又称抗氧剂1076)，以及它们中的两种或多种的混合 物； 一一所述金属钝化剂包括但不限于Ν-水杨叉一 Ν'水杨酰肼(简称SSE)、1，2双(2-羟基 苯甲酰)肼(简称BHH)、1，2双（2-羟基苯甲酰)肼(简称BHH)、N，N'一二乙酰基己二酰基二酰 肼(简称DAD)，以及它们中的两种或多种的混合物。
[0007] 一一所述活化处理填料原材料组成包括但不限于碳酸钙、碳酸钙、云母、高岭土、 硫酸钡、玻璃微珠、高岭土、有蒙脱土、凹凸棒黏土、伊利石、海泡石、羟基磷灰石、多孔粉石 英，以及它们中的两种或多种的混合物;所述活化处理填料活化处理方法包括但不限于硅 烷偶联剂处理法、钛酸酯偶联剂处理法和非离子型表面活性剂处理法。
[0008] 实现本发明第二目的采用的技术方案： 制备一种防水板、排水板或防排水板的方法为： (1)配料:按下述组分及比例分别称取原料 40-80重量份的线性低密度聚乙烯、5-15重量份的聚乙烯、0-15重量份的高密度聚 乙烯、5-15重量份的增韧剂、0.3-3重量份的抗氧剂、0.1-1重量份的金属钝化剂和1 一 10 重量份的活化处理填料。
[0009] (2)混料:将原料加入高速搅拌机中，温度为70°C - 90°C，混合时间8-20分钟； (3) 共混挤出：共混挤出采用单螺杆挤出机，单螺杆的加料段、熔融段、计量段温度分别 为 155±l(rc、165±l(rc、175±l(rc ; (4) 成型:物料经挤出后过换网过滤器过滤，熔体计量栗增压栗送，过自动调节衣架式 模头成片，再经排水板滚吸系统真空吸附成型； (5) 搭接区敷胶:将真空吸附成型后的防水板、排水板或防排水板引入敷胶系统，对两 侧搭接区自动敷胶，自动铺设隔离膜，敷胶系统中环境温度应在80°C~100°C，自粘胶出料 温度应在150°C~180°C。
[0010] (6)冷却:采用空气冷却； (7)收卷。
[0011] 本发明所提供的一种防水板、排水板或防排水板及其制备方法，与现有技术相比 具有以下优点：其一，由于构成该板的所述基板和凸壳的结合处为弧形或倒角结构，解决了 凸壳与塑料基板的结合处应力集中及凸壳中混凝土填充不密实的问题;其二，由于塑料基 板与凸壳的弧形中间部连接，使得其基板底部有若干的能够插入二次混凝土中的衬砌中， 大大提高了防水板、排水板或防排水板与二次衬砌的连接强度。其三，由于构成本发明所提 供的板材的基板和半球型凸壳得材料所采用的线性低密度聚乙烯、聚乙烯、高密度聚乙烯、 增韧剂和活化处理填料的结合，即通过调整增韧剂、大分子高密度聚乙烯以及起到补强作 用的填料，改进了板材的力学特性，解决排水板延伸性能与抗压性能不能兼顾的问题；其 四，由于构成本发明所提供的板材的基板和半球型凸壳得材料所采用的包括有0.3-3重量 份的抗氧剂、0.1-1重量份的金属钝化剂，改善现有排水板的耐候性能，解决排水板耐久性 不足的问题；另外，基板和半球型凸壳的组成材料包括有1 一 10重量份的活化处理填料，在 保障其他性能不降低的前提下改善现有排水板的耐热性、刚性、硬度、尺寸稳定性、耐蠕变 性、耐磨性、阻燃性、消烟性及可降解性，降低成型收缩率以提高制品精度。
[0012]利用本发明提供的方法制备出的防水板、排水板或防排水板的主要物理性能指 标：
【附图说明】
[0013]图1为现有排水板结构不意图。
[0014] 图2为本发明提供的防水板、排水板或防排水板结构示意图； 图3为第二种防水板、排水板或防排水板结构示意图。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合附图对本发明所提出的一种防水板、排水板或防排水板的结构做进一步 说明。
[0016] 如图2所示，为防水板、排水板或防排水板的结构示意图，其结构和实施例包括纵 向和横向分别由若干凸壳1和连接于凸壳间的塑料基板2构成，且两者为一体结构，并且基 板和凸壳的结合处3为弧形(或倒角)结构，使得形成由混凝土在浇筑过程中弧形的结合处3 利于混凝土的流动，并顺利的流入凸壳中，形成密实的混凝土4;同时该弧形的结合处有利 的消除了此处的应力集中导致出现裂断现象的发生，同时也克服了凸壳受初期支护挤压易 变形、使得排水通道的断面尺寸减小、进而影响排水板的排水能力并增加二次衬砌背后的 水压力现象的出现。
[0017] 构成上述防水板、排水板或防排水板的结构中： 上述的凸壳为半球型结构时，不仅制备工艺简单，更主要的是由于其凸壳1的高度增加 以及塑料基板2与凸壳的结合处的延长交线为直角状(即塑料基板延长线9穿过半球型凸壳 的球心），因此可以大大提高板材的抗压强度； 一一上述凸壳1为顶部5封闭的中空结构，并且如图2所示塑料基板2与凸壳1的底部连 接； 一一另外如图3所示，当塑料基板2与凸壳的弧形中间部6连接时，使得基板的下部便形 成了环形圈7,该环形圈能够插入二次混凝土中的衬砌中，大大提高了防水板、排水板或防 排水板与二次衬砌的连接强度；同时该环形圈与塑料基板的连接处8呈有利于混凝土流动 的弧形结构。
[0018] 在构成上述防水板、排水板或防排水板的结构中，所述基板和半球型凸壳的结合 处弧形结构包括但不限于内半径的与外半径为同心结构的圆弧过渡方式、内半径的与外半 径不为同心结构的圆弧过渡方式、内表面与外表面采用椭圆曲线、蛇形线、tan曲线、悬链 线、曳物线、摆线、外摆线或杖头线及其组合的过渡方式。
[0019] 构成上述图2或图3所示的防水板、排水板或防排水板的结构中，基板1和半球型凸 壳2组成材料包括有40-80重量份的线性低密度聚乙烯、5-15重量份的聚乙烯、0-15重量 份的高密度聚乙烯、5-15重量份的增韧剂、0.3-3重量份的抗氧剂、0.1-1重量份的金属 钝化剂和1 一 10重量份的活化处理填料。
[0020] 制备上述一种防水板、排水板或防排水板的实施例 实施例1 (1)配料:按下述组分及比例分别称取原料 70重量份的线性低密度聚乙烯、12重量份的聚乙烯、3重量份的高密度聚乙烯、6重量份 的增韧剂、0.6重量份的抗氧剂、0.3重量份的金属钝化剂和3重量份的活化处理填料。
[0021] (2)混料:将原料加入高速搅拌机中，温度为80°C，混合时间12分钟； (3) 共混挤出：共混挤出采用单螺杆挤出机，单螺杆的加料段、熔融段、计量段温度分别 为 16(TC、17(TC、18(rC ; (4) 成型:物料经挤出后过换网过滤器过滤，熔体计量栗增压栗送，过自动调节衣架式 模头成片，再经排水板滚吸系统真空吸附成型； (5) 搭接区敷胶:将真空吸附成型后的防水板、排水板或防排水板引入敷胶系统，对两 侧搭接区自动敷胶，自动铺设隔离膜，敷胶系统中环境温度应为90°C，自粘胶出料温度应为 160。。。
[0022] (6)冷却:采用空气冷却； (7)收卷。
[0023]利用本发明提供的方法制备出的防水板、排水板或防排水板的主要物理性能指标 及检测结果如下表
实施例2 (1)配料:按下述组分及比例分别称取原料 65重量份的线性低密度聚乙烯、10重量份的聚乙烯、5重量份的高密度聚乙烯、7重量份 的增韧剂、0.5重量份的抗氧剂、0.4重量份的金属钝化剂和2重量份的活化处理填料。
[0024] (2)混料:将原料加入高速搅拌机中，温度为75°C，混合时间10分钟； (3) 共混挤出：共混挤出采用单螺杆挤出机，单螺杆的加料段、熔融段、计量段温度分别 为 155Γ、165Γ、175Γ ; (4) 成型:物料经挤出后过换网过滤器过滤，熔体计量栗增压栗送，过自动调节衣架式 模头成片，再经排水板滚吸系统真空吸附成型； (5)搭接区敷胶:将真空吸附成型后的防水板、排水板或防排水板引入敷胶系统，对两 侧搭接区自动敷胶，自动铺设隔离膜，敷胶系统中环境温度应为85 °C，自粘胶出料温度应为 155Γ。
[0025] (6)冷却:采用空气冷却； (7)收卷。
[0026]利用本发明提供的方法制备出的防水板、排水板或防排水板的主要物理性能指标 及检测结果如下表
实施例3 (1)配料:按下述组分及比例分别称取原料 75重量份的线性低密度聚乙烯、8重量份的聚乙烯、2重量份的高密度聚乙烯、5重量份 的增韧剂、〇. 7重量份的抗氧剂、0.2重量份的金属钝化剂和5重量份的活化处理填料。
[0027] (2)混料:将原料加入高速搅拌机中，温度为85°C，混合时间15分钟； (3) 共混挤出：共混挤出采用单螺杆挤出机，单螺杆的加料段、熔融段、计量段温度分别 为 165Γ、175Γ、185Γ ; (4) 成型:物料经挤出后过换网过滤器过滤，熔体计量栗增压栗送，过自动调节衣架式 模头成片，再经排水板滚吸系统真空吸附成型； (5) 搭接区敷胶:将真空吸附成型后的防水板、排水板或防排水板引入敷胶系统，对两 侧搭接区自动敷胶，自动铺设隔离膜，敷胶系统中环境温度应为95 °C，自粘胶出料温度应为 165Γ。
[0028] (6)冷却:采用空气冷却； (7)收卷。
[0029]利用本发明提供的方法制备出的防水板、排水板或防排水板的主要物理性能指标 及检测结果如下表
在上述制备防水板、排水板或防排水板的工艺工程中， 一一作为增韧剂可以是苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体、甲基丙烯酸甲酯一丁二烯一苯 乙烯三元共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、氯化聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、茂 金属聚乙烯，以及它们中的两种或多种的混合物； 一一作为抗氧剂可以是三壬基苯基亚磷酸酯（TNPP)、二亚磷酸季戊四醇二硬脂醇酯 (抗氧剂618)、双(2,4_二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯(抗氧剂626)、三[2.4-二叔丁基 苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)、四[β-(3'，5'）_二叔丁基-4'-羟基苯基]丙酸季戊四醇酯(抗 氧剂1010)、1，3,5-三（3,5二叔丁基-4-羟基苯基）异氰酸酯（抗氧剂3114)、β(3,5二叔丁 基一4一羟基苯基)丙酸十八醇酯(又称抗氧剂1076)，以及它们中的两种或多种的混合物； --作为所述金属纯化剂可以是Ν-水杨叉一Ν'水杨酰餅(简称SSE)、1，2双(2-羟基苯 甲酰)肼(简称BHH)、1，2双（2-羟基苯甲酰)肼(简称BHH)、N，N'一二乙酰基己二酰基二酰肼 (简称DAD)，以及它们中的两种或多种的混合物； 一一作为活化处理填料原材料可以是碳酸钙、碳酸钙、云母、高岭土、硫酸钡、玻璃微 珠、高岭土、有蒙脱土、凹凸棒黏土、伊利石、海泡石、羟基磷灰石、多孔粉石英，以及它们中 的两种或多种的混合物； 一一作为活化处理填料活化处理方法可以是硅烷偶联剂处理法、钛酸酯偶联剂处理法 和非离子型表面活性剂处理法等； 一一作为自粘胶层组成材料可以是天然橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、聚异丁烯、热塑弹 性体(SBS、SIS、SEBS、SEPS)、聚氨酯、聚丙烯酸酯等非沥青类的高分子自粘胶，以及它们中 的两种或多种的混合物； 一一上述无论是敷胶系统中环境温度、自粘胶出料温度，其目的均是为了使得两种界 面结合的牢固。故其温度范围应当根据界面构成材料不限于其实施例所定。
[0030]本发明的保护范围不仅仅局限于上述实施例，只要结构及制备方法与本发明防水 板、排水板或防排水板结构或制备方法相同，就落在本发明保护的范围。
【主权项】
1. 一种防水板、排水板或防排水板，由若干凸壳和连接于凸壳间的塑料基板构成，且两 者为一体结构;其特征在于:所述的凸壳为半球型;所述基板和凸壳的结合处为弧形或倒角 结构。2. 根据权利要求1所述的一种防水板、排水板或防排水板，其特征在于:所述的塑料基 板与所述凸壳的底部连接，或所述的塑料基板与所述凸壳的弧形中间部连接。3. 根据权利要求1所述的一种防水板、排水板或防排水板，其特征在于:所述的凸壳呈 梅花型或成行成列间隔布置。4. 根据权利要求1所述的一种防水板、排水板或防排水板，其特征在于:所述防水板、排 水板或防排水板两侧设置有搭接区，所述搭接区下表面设置有自粘胶层，所述自粘胶层表 面设置有隔离膜。5. 根据权利要求1所述的一种防水板、排水板或防排水板，其特征在于:所述基板和半 球型凸壳的组成材料包括40-80重量份的线性低密度聚乙烯、5-15重量份的聚乙烯、0- 15重量份的高密度聚乙烯、5-15重量份的增韧剂、0.3-3重量份的抗氧剂、0.1 - 1重量份 的金属钝化剂和1 一 10重量份的活化处理填料。6. 根据权利要求5所述的一种防水板、排水板或防排水板，其特征在于:所述增韧剂包 括但不限于苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体、甲基丙烯酸甲酯一丁二烯一苯乙烯三元共聚物、 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、氯化聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、茂金属聚乙烯，以及 它们中的两种或多种的混合物。7. 根据权利要求5所述的一种防水板、排水板或防排水板，其特征在于:所述抗氧剂包 括但不限于三壬基苯基亚磷酸酯（TNPP)、二亚磷酸季戊四醇二硬脂醇酯（抗氧剂618)、双 (2,4_二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯(抗氧剂626)、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯 (抗氧剂168)、四[β-(3'，5'）_二叔丁基-4'-羟基苯基]丙酸季戊四醇酯(抗氧剂1010)、1，3， 5-三(3,5二叔丁基-4-羟基苯基)异氰酸酯(抗氧剂3114)、β(3,5二叔丁基一 4 一羟基苯基） 丙酸十八醇酯(又称抗氧剂1076)，以及它们中的两种或多种的混合物。8. 根据权利要求5所述的一种防水板、排水板或防排水板，其特征在于:所述金属钝化 剂包括但不限于Ν-水杨叉一 Ν'水杨酰肼(简称SSE)、1，2双(2-羟基苯甲酰)肼(简称ΒΗΗ)、 1，2双(2-羟基苯甲酰)肼(简称BHH)、N，N' 一二乙酰基己二酰基二酰肼(简称DAD)，以及它们 中的两种或多种的混合物。9. 根据权利要求5所述的一种防水板、排水板或防排水板，其特征在于:所述活化处理 填料原材料组成包括但不限于碳酸钙、碳酸钙、云母、高岭土、硫酸钡、玻璃微珠、高岭土、有 蒙脱土、凹凸棒黏土、伊利石、海泡石、羟基磷灰石、多孔粉石英，以及它们中的两种或多种 的混合物;所述活化处理填料活化处理方法包括但不限于硅烷偶联剂处理法、钛酸酯偶联 剂处理法和非离子型表面活性剂处理法。10. 制备一种防水板、排水板或防排水板的方法为： (1)配料:按下述组分及比例分别称取原料 40-80重量份的线性低密度聚乙烯、5-15重量份的聚乙烯、0-15重量份的高密度聚 乙烯、5-15重量份的增韧剂、0.3-3重量份的抗氧剂、0.1-1重量份的金属钝化剂和1 一 10 重量份的活化处理填料； (2)混料:将原料加入高速搅拌机中，温度为70 °C - 90 °C，混合时间8-20分钟； (3) 共混挤出：共混挤出采用单螺杆挤出机，单螺杆的加料段、熔融段、计量段温度分别 为 155±l(rc、165±l(rc、175±l(rc ; (4) 成型:物料经挤出后过换网过滤器过滤，熔体计量栗增压栗送，过自动调节衣架式 模头成片，再经排水板滚吸系统真空吸附成型； (5) 搭接区敷胶:将真空吸附成型后的防水板、排水板或防排水板引入敷胶系统，对两 侧搭接区自动敷胶，自动铺设隔离膜，敷胶系统中环境温度应在80°C~100°C，自粘胶出料 温度应在150°C~180°C; (6)冷却:采用空气冷却； (7)收卷。
【文档编号】C08L23/06GK106046521SQ201610577606
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月21日
【发明人】马伟斌, 倪光斌, 金家康, 张松琦, 马荣田, 林传年, 郭勇, 郭小雄, 马超锋, 田丽
【申请人】中国铁道科学研究院铁道建筑研究所, 中国铁路经济规划研究院, 河北省同创交通工程配套产品产业技术研究院