新型防渗接缝材料性能研究

我中心2007届硕士研究生孙坤君同学，在导师汪有科研究员和张慧莉高工的指导下，经过三年努力完成了新型防渗接缝材料性能研究

                         摘要

     渠道防渗在农业节水灌溉中起着十分重要的作用，但我国渠道防渗工程整体水平比较低，特别是渠道接缝处理技术落后，由渠道接缝处发生的渗漏问题非常严重，还未得到相应地重视。本文主要针对目前市场上应用较好的一种新型混凝土渠道接缝材料（PTN）在生产应用中存在的性能不清问题进行研究。研究的内容主要包括混凝土渠道伸缩缝设计的理论分析、材料不同配比粘结性能研究、材料不同配比密度及成本分析研究、材料固化过程研究、材料底料应用效果研究、材料耐热老化性能研究、材料抗冻性能研究、材料与不同基材粘结性能研究，另外在研究过程中提出一种新的材料拉伸性能分析方法，本文也对其进行了讨论。
通过大量实验我们对这种新型混凝土渠道防渗接缝材料的性能进行了较为系统的研究，该研究为今后对材料进一步的深入研究及应用提供了理论依据，也为生产施工提供了直接的技术支持。
研究获得主要结论如下：
     1、通过理论分析，混凝土渠道伸缩缝的理论宽度为14.8mm，伸缩缝间的理论间距为16.25m～25.25m。根据PTN的性能在此建议，在防渗渠道设计时可将目前渠道防渗工程技术规范中规定的规格进行适当调整，即缝宽度采用20mm（规范为：20mm~30mm），伸缩缝间距采用15m~20m（规范为：4m~8m）。
     2、根据PTN接缝材料粘结性能分析，甲乙料混合配比在1：1，1：2，1：3时都满足强度要求；结合接缝材料成本分析，甲乙料混合配比为1：2性价比较高，并可满足渠道工程的要求。
     3、PTN接缝材料固化较快，一般1小时后材料初凝不发生流淌，施工24小时便可以满足渠道输水的要求。材料的拉伸强度随固化时间的推移，呈递增趋势变化。固化3天后PTN材料的拉伸强度为0.2MPa，可达到材料最终强度的30%；固化15天后，拉伸强度为0.41MPa，可达到最终强度的61%；30天后拉伸强度趋于稳定达到最终强度0.67MPa。材料在固化过程中的变形能力变化不大，在整个固化过程中断裂伸长率最低为357.48%，最高为566.47%，材料能承受较大变形要求。
     4、PTN材料具有较强的粘结性能，其粘结性能满足一般渠道工程的要求。使用底料对PTN材料的粘结性能有增强作用，在一些要求粘结强度较高的接缝工程中可以使用底料，但由于使用底剂会增加工程成本，所以在一般工程上不建议采用底剂。
     5、PTN接缝材料抗冻耐热性能良好，可适应夏季高温条件，可向寒冷地区推广应用。材料经过30天70℃热老化处理粘结性能有所下降，但材料仍有较强的变形能力，断裂拉伸率为149.76%，而材料的拉伸强度几乎没有改变，仍是0.67MPa，未出现材料高温流淌及失去接缝作用的现象。材料经过200次冻融循环处理后拉伸强度有所下降，但下降后的材料拉伸强度0.36MPa仍明显高于规范规定值0.2MPa；材料的断裂伸长率也有所下降，但下降后的值150%还可以满足渠道变形的要求100%。另一方面我们可以看出，在接缝材料的合成过程中添加适当量的填充剂（如粉煤灰）可明显改善材料的抗冻性能，本试验中在配方中添加10%的粉煤灰，使得冻融处理后材料的拉伸强度只下降5%。
     6、PTN接缝材料与木材、混凝土、大理石、钢材、玻璃等不同基材有良好粘结性能，可将此材料拓展应用到其他领域。材料在对不同基材的粘结性能测定中：木材＞混凝土＞大理石＞钢材（未除锈）＞玻璃＞钢材（除锈）。
     7、拉断功概念的提出，将拉伸力和伸长量用功联系起来，但如要用拉断功替代拉伸强度、断裂伸长率来评价渠道接缝材料，还需做进一步的探讨。