Глубоко под водой между океаном и подводным туннелем стоит тонкая полоска резины. Инженеры рассчитали ее срок службы на 100 лет. Однако свежие исследования свидетельствуют: в реальных условиях материал изнашивается значительно быстрее.
Китайские ученые из Университета Шицзячжуан Тиедао взяли образцы резины из туннеля Юэланчжоу. Они проверили водонепроницаемую прокладку GINA под постоянным давлением стальных соединений и в соленой воде. Результаты шокировали: резина потеряла 67,66% герметизирующей силы.
"Столетняя безопасность гидроизоляции всего проекта непосредственно определяется прокладкой GINA как основным барьером для гидроизоляции погруженных соединений туннеля", — отметили исследователи в журнале Tunnelling and Underground Space Technology.
Почему прогнозы оказались оптимистичными
Предыдущие модели, учитывающие только морскую воду, обещали 2,32 мегапаскаля уплотнительного давления через столетие. Новая, с учетом сжатия, снизила показатель до 1,51 мегапаскаля — на 35% меньше.
Подводные туннели собирают из секций, которые погружают и соединяют под водой. Прокладка GINA сжимается между стальными поверхнями, блокируя протечки. Исследователи создали устройство для имитации этого давления. Результат: комбинированное влияние воды и нагрузки ускорило деградацию.
Более твердая резина — не залог успеха
Парадокс: твердость прокладки выросла на 14,18%, плотность — на 5,88%. Снаружи это выглядит как улучшение. Но на самом деле материал терял ключевые свойства.
"Суть старения прокладки GINA заключается в деградации материала, вызванной структурной деградацией", — объяснили ученые. Молекулярные цепи разрушались, полимерная сеть ослабевала. Температура отверждения снизилась на 14,5°C.
По ускоренным тестам значительные изменения произошли уже за 90 дней. Это сигнал: деградация начинается задолго до конца срока службы.