مقایسه واتراستاپ هیدروفیلی پایه لاستیکی و پلی اورتان

مقدمه

این مقاله پژوهشی به مقایسه علمی دو نوع ماده واتراستاپ هیدروفیلی (Hydrophilic Waterstop) می‌پردازد که برای آب‌بندی درزهای تونل‌های مدرن (به ویژه تونل‌های زیردریایی) استفاده می‌شوند. هدف اصلی، ارزیابی عملکرد بلندمدت این مواد تحت شرایط سخت واقعی مانند فشار زیاد آب، محیط شور و ارتعاش است تا مشخص کند کدام ماده برای پروژه‌های حساس و پرهزینه مانند تونل‌های عبوری از زیر دریا مناسب‌تر و قابل اطمینان‌تر است.

مواد و روش‌های آزمایش:

در این تحقیق، دو ماده اصلی آزمایش شدند:

1. واتراستاپ هیدروفیلی  پایه لاستیکی (WSR): که پایه آن لاستیک طبیعی و حاوی پودر جاذب‌ رطوبت سدیم پلی‌آکریلات است.

2. واتراستاپ هیدروفیلی پایه پلی‌ اورتان (WSP): که از واکنش شیمیایی پلی‌ال و ایزوسیانات ساخته می‌شود.

برای مقایسه عادلانه، هر دو ماده تحت سه دسته آزمایش اصلی قرار گرفتند:

• آزمون ورم‌ کردن: میزان انبساط مواد هم تحت فشار (شبیه شرایط واقعی در تونل) و هم در حالت آزاد، در آب مقطر و آب دریا اندازه‌گیری شد.

• آزمون مکانیکی دینامیکی: استحکام و سفتی مواد پس از جذب آب (با شاخصی به نام مدول ذخیره) تحت فشار و فرکانس‌های مختلف بررسی شد.

• تصویربرداری میکروسکوپی (SEM): ساختار ریز و سطح مواد پس از قرارگیری در شرایط سخت، برای مشاهده ترک‌ها و آسیب‌های میکروسکوپی بررسی شد.

نتایج و یافته‌ها

نتایج آزمایش‌ها تفاوت چشمگیری بین دو ماده را نشان داد:

• در زمینه قدرت ورم‌کردن و آب‌بندی:

  •  واتراستاپ هیدروفیلی  پایه پلی‌یورتان (WSP) برنده واضح این بخش است. تحت فشار ۱ مگاپاسکال، WSP حدود ۹۷٪ منبسط شد، در حالی که این رقم برای لاستیک (WSR) تنها ۲۵٪ بود. این یعنی WSP فضای خالی و درزها را بسیار بهتر پر می‌کند.

  • در آب شور نیز عملکرد WSP پایدارتر بود. در حالی که توانایی ورم‌ کردن واتراستاپ هیدروفیلی  پایه WSR در آب دریا به شدت افت می‌کرد، WSP بخش عمده‌ای از توان انبساط خود را حفظ می‌نمود.

• در زمینه حفظ استحکام پس از جذب آب:

  • پس از جذب آب و تحت فشار، ماده WSP سفت‌تر و محکم‌تر باقی ماند. مدول ذخیره (شاخص سفتی) آن در برخی موارد تا ۶ برابر بیشتر از WSR اندازه‌گیری شد. این به معنای اعمال فشار آب‌بندی قوی‌تر و مطمئن‌تر توسط واتراستاپ پلی‌یورتان در طول زمان است.

• در زمینه دوام ریزساختاری و پایداری:

  • تصاویر میکروسکوپ الکترونی، علت اصلی ضعف WSR را آشکار کرد. پودر جاذب‌الرطوبه داخل آن (سدیم پلی‌آکریلات) پس از مدتی از ماتریس لاستیکی جدا می‌شود. این جدایی مانند ایجاد حفره در بتن، شبکه ماده را ضعیف کرده و منجر به ایجاد ترک‌های ریز متعدد می‌شود.

  • در مقابل، ساختار شیمیایی WSP یکپارچه‌تر است. اجزای آن با پیوندهای شیمیایی محکم‌تری به هم متصل هستند. در نتیجه، پس از قرارگیری در شرایط سخت، آسیب‌های سطحی آن بسیار کم‌عمق‌تر و محدودتر بود و هیچ جدایی اجزایی مشابه WSR مشاهده نشد.

نتیجه‌گیری نهایی

با توجه به نتایج تمامی آزمایش‌ها، این مقاله نتیجه‌گیری قاطعی دارد:
واتراستاپ هیدروفیلی  پایه پلی‌یورتان (WSP) به‌طور مشخصی بر واتراستاپ هیدروفیلی لاستیکی (WSR) برتری دارد.

این برتری نه فقط در یک، بلکه در تمام جنبه‌های کلیدی یک واتراستاپ موفق از جمله قدرت انبساط بالا، مقاومت در برابر آب شور، حفظ استحکام و پایداری ریزساختاری در بلندمدت ثابت شد. بنابراین، برای کاربردهای حساس و سازه‌های مهمی مانند تونل‌های زیردریایی، خطوط انتقال آب تحت فشار یا فاضلاب‌های شهری که نیازمند آب‌بندی مطمئن و دائمی هستند، پلی‌یورتان ورم‌کننده (WSP) گزینه فنی برتر و توصیه‌شده این پژوهش است. انتخاب WSP ریسک نشت و هزینه‌های نگهداری آتی را به‌طور قابل توجهی کاهش می‌دهد.

منبع:

Ji-Shuang Tan, Shui-Long Shen, Annan Zhou, Ze-Nian Wang, Hai-Min Lyu, Laboratory evaluation of long-term sealing behaviors of two water-swelling materials for shield tunnel gasket, Construction and Building Materials,Volume 249, 2020, 118711, ISSN 0950-0618,

https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.118711

برای آشنایی بیشتر با واتراستاپ هیدروفیلی، اطلاع از قیمت و خرید محصول وارد لینک زیر شوید:

ورود به صفحه محصول واتراستاپ هیدروفیلی