第３６卷第１１期 世界橡胶工业 Ｖｏ１．３６ Ｎｏ．１１：３５—３７ ２００９年１１月 Ｗｏｒｌｄ Ｒｕｂｂｅｒ Ｉｎｄｕｓｔ￣ ＮＯＶ．２００９ 板式橡胶支座质量不合格影响因素分析 褚夫强， 王 勇 （洛阳船舶材料研究所，河南洛阳４７１０３９） 摘要： 总结了板式橡胶支座各种外观及内部质量问题，并对导致板式橡胶支座外观、内部质量及 成品力学性能不合格的影响因素进行了分析，提出了可供参考的解决措施。 关键词： 板式橡胶支座；外观及内部质量；成品力学性能 中图分类号：ＴＱ ３３６．４ ２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７１—８２３２（２００９）１１－００３５－０３ 标准ＪＴ／Ｔ４－２００４“公路桥梁板式橡胶支座”中 ０ 前 言 也对橡胶板式支座的主要外观质量做了明确规 定。通过长期的生产现场调查，本文总结出了 板式橡胶支座在我国铁路、公路桥梁上的 橡胶板式支座存在的主要外观质量问题，并对 应用和研究是从２０世纪６０年代开始的，我国 产生质量问题的原因进行了分析，提出了一定 最早铺设使用板式橡胶支座的铁路桥是安徽的 的应对措施。 固镇大桥。板式橡胶支座因其构造简单、加工 １．１ 裂纹 制造容易、用钢量少、成本低廉、安装方便等优 主要表现在板式橡胶支座上、下表面及柱 点，在公路和铁路建设领域逐渐得到推广和使 面有小裂纹，形状呈波浪或发散状，在外力剥离 用。’ 。目前，国内相关单位已经对不同规格的 下，裂纹裂开。 板式橡胶支座进行过系统的力学性能试验与研 原因分析：１）产品缺胶，支座表面形成裂 究，并且根据研究结果制定了板式橡胶支座的 纹缺陷；２）胶料受污染，胶料的相容性受影响； 行业及国家标准，如ＴＢ１８９３—８７“铁路桥梁板式 ３）脱模剂太多且不均匀，导致界面粘合受影 橡胶支座技术条件”及ＪＴ／Ｔ４—２００４“公路桥梁 响；４）胶料的流动性不好，相容性受影响；５）硫 板式橡胶支座”等，为板式橡胶支座在铁路、公 化压力不足。 路桥梁上的广泛应用提供了可靠的技术支持。 解决措施：１）严格控制加胶量；２）保持胶 板式橡胶支座由多层均匀分布的橡胶与钢 料无污染，对表面受污染的胶料用丙酮等有机 板粘接叠合而成，是铁路、公路桥梁重要的承力 溶剂清洗；３）控制脱模剂的用量，用喷涂和涂 和抗震减振装置，其质量的优劣直接影响着支 抹方式控制均匀程度；４）提高胶料流动性，如 座的作用、功能和桥梁结构的安全可靠度及使 烘胶；５）保证硫化压力充足。 用寿命。本文对板式橡胶支座质量问题进行了 １．２炸边、厚飞边 分析探讨，并且针对产生这些问题的原因提出 原因分析：１）胶料焦烧时间不足，易形成 了一定的应对措施 。 硫化胶粒和胶屑；２）加胶量过多，胶料过多无 法溢出，硫化时先于制品表面硫化，使之夹于分 ｌ 橡胶板式支座的外观及内部质 型面等部位之间；３）模具设计不合理，分型面 量问题影响因素分析 配合不紧密，溢料口太大；４）胶料传热速度较 慢，硫化时胶料内外层升温不一致，外层胶料已 外观质量是板式橡胶支座出厂检验中的重 硫化，内层胶料却受热膨胀，强制溢料引起缩孔 要项目，外观质量的好坏直接影响厂家的合格 夹层。 率及板式橡胶支座的使用性能。我国交通行业 解决方法：１）延长胶料焦烧时间，避免使 用停放时间太长的胶料；２）尽量采用移模注压 作者简介：褚夫强（１９８６一），男，助理工程师，主要从事橡胶减 和传递模压方式，胶料应准确称量；３）改进模 震制品的技术开发工作。 具，采用封闭模具，加大密封接触部分；４）改进 ３６· 世界橡胶工业 胶料配方，改进硫化工艺条件，比如采用低温长 数，裁片前划泡，改进模具的排气槽、溢料槽等； 时间硫化、烘胶，让胶与模具的温差不要太大， （４）尽量使用有黏性的胶，焦烧的胶对钢板的 同时提高流动性。 附着力太小；（５）提高胶料流动性。 １．３柱面波浪纹 １．５内部质量缺陷 表现在柱面不平整，钢板错位导致柱面鼓 主要表现在成品橡胶支座解剖后，解剖面 起，柱面呈现连续起伏的凸凹状。 的钢板与胶层的粘接面脱开，钢板偏置等。其 原因分析：１）机器模板不平，钢板受力不 主要的解决措施应放在胶粘剂的选择、胶料的 均匀，发生一方上翘；２）中间各橡胶层质量不 配方设计及硫化前装模方式的控制等方面。 致。 解决方法：１）调整模板至水平；２）预成型 ２板式橡胶支座成品力学性能影 前要准确称量各中间层橡胶质量，并且保证胶 响因素分析 料放置均匀，且胶料的摆放不存在过度集中的 现象。 板式橡胶支座的成品力学性能直接影响橡 １．４表面鼓泡 胶支座的使用功能，而抗压弹性模量和抗剪弹 表现为支座上、下表面及柱面有大气泡，割 性模量则是板式橡胶支座成品力学性能最主要 开其内部呈蜂窝海绵状。 的性能指标。本文通过以下几个方面对板式橡 原因分析：１）橡胶支座硫化程度不够；２） 胶支座的成品力学性能的影响因素进行分析， 钢板上的胶粘剂干燥不充分，溶剂不能充分挥 并进行了相关数据说明。 发，硫化去压后鼓起；３）有气体裹人胶料，气体 ２．１ 工艺因素对支座力学性能的影响 不易排除，气体随胶料一起硫化，从而在制品表 ２．１．１硫化工艺 面出现气泡；（４）橡胶．金属粘接不良会引起粘 板式橡胶支座属于厚制品，为保证产品的 接部位残留大量气体，加压时气体收缩，一旦撤 硫化程度，一般情况下采用低温长时间硫化方 去压力，气体扩散，橡胶层较薄且面积较大的橡 式。本文以０３２５ ｘ ５５ ｍｍ型板式橡胶支座为 胶和金属之间会出现气泡［３ ３；（５）胶料流动性 例，按照ＪＴ／Ｔ４．２００４“公路桥梁板式橡胶支座” 不好，胶料不流动则气体不易被排除。 规定的产品性能测试方法对所试制的产品进行 解决方法：１）延长硫化时问，提高硫化温 测试，考察了硫化程度对橡胶支座成品力学性 度；２）将刷过的钢板充分干燥；３）增加放气次 能的影响（见表１）。 表１硫化程度对橡胶支座力学性能的影响 从表１的数据可以看出，随着硫化程度的 学键交联，制品在受到剪切力的同时，分子链发 增加，橡胶支座的抗压弹性模量和抗剪弹性模 生相对滑移的趋势也越大，导致制品的变形程 量都增大。这主要是因为硫化程度直接影响了 度加大。在外力撤去时，分子链之间由于缺乏 制品的交联程度。硫化程度小，分子间没有化 相互的约束力，变形很难恢复，导致制品变形量 第３６卷第１１期 褚夫强，等．板式橡胶支座质量不合格影响因素分析 ·３７· 增大 。 因此，在保证生产效率的同时，应尽量提高 橡胶支座的硫化程度。 ２．１．２胶层厚度均匀性及钢板．橡胶粘合质量 控制 板式橡胶支座在生产过程中应严格控制中 间各橡胶层的加胶量，防止橡胶支座内部产生 橡胶层厚度不均匀、钢板错位等质量问题。 黄跃平 等研究了胶层厚度不均匀性对 板式橡胶支座性能的影响，指出胶层厚度不均 匀易使橡胶与钢板（柔性与刚性）连接面的边 缘处存在较高的应力集中，导致支座成品力学 性能降低，并且提出了橡胶支座的胶层厚度Ｈ 和支座成品的形状系数Ｓ以及抗压弹性模量Ｅ 之间的理论计算关系。 周明华 ’ 等人还研究了板式橡胶支座中 橡胶与钢板的粘接质量对支座成品力学性能的 影响，指出粘接质量不良在造成橡胶钢板的剥 离强度降低的同时，还常常在支座内部留下初 始病灶（如残余气泡形成的空穴、胶层夹杂 等），造成支座局部胶层力学性能大幅下滑，从 而影响支座成品的力学性能。 ２．２胶种及胶料质量对支座力学性能的影响 目前通用的板式橡胶支座用胶种主要是天 然、氯丁、三元乙丙胶。在选择胶种的同时，应 考虑到实际工况的温度、湿度因素，通过正确的 胶种选择，来消除结晶、老化对橡胶支座成品性 能的影响。 由于橡胶支座用材料成本的不断增加，橡 胶支座生产厂家的利润空间越来越少，导致支 座用胶料成本越来越低，质量明显下滑，填料被 大量使用。再生胶被目前的支座生产厂家普遍 采用，不仅影响了橡胶支座的力学性能，更给建 筑工程带来了安全隐患。 我国交通行业标准ＪＴ／Ｔ４．２００４“公路桥梁 板式橡胶支座”中，除了明确规定支座胶料配 方中不能使用任何再生胶或粉碎的硫化橡胶， 同时规定应通过抗剪粘接性能与老化后抗剪的 交叉试验来检测支座是否含有再生胶。同时为 保证支座的隔振性能，要求橡胶支座必须保证 定的含胶率。 ２．３试验过程对支座力学性能的影响 黄跃平、胥明等人 研究了在橡胶支座力 学测试中加载方式的不同对测量结果的影响， 并指出，匀速加载方法未考虑橡胶的蠕变特性， 所得结果明显高于标准加载测试值，可能导致 测试结果不合格；同时还指出检测环境及检测 设备的精度和功能对检验结果有重要影响，计 量参数及材料和试验参数对成品力学性能也有 定的影响。 ３ 结 语 我国使用板式橡胶支座的历史至今只有短 短的３０多年，随着我国对铁路、公路的大规模 投资建设，板式橡胶支座还具有巨大的应用市 场。通过对板式橡胶支座质量问题的分析研 究，可以为板式橡胶支座的生产和使用提供一 定的技术支持，也为后人对板式橡胶支座做进 步的研究与探索奠定了基础。 参考文献： ［１］ 王树芝．铁路板式橡胶支座失效条件和使用寿命 的研究［Ｊ］．铁道建筑，２００３，（７）：２６－２９． ［２］ 周明华，张 蓓．橡胶支座的应用前景与质量忧 患［Ｊ］．公路，２００３，（４）：６－８． ［３］ 马兴法，王仲平，宋风华．金属－橡胶硫化粘接研 究进展［Ｊ］．功能高分子学报，２０００，１３（１）：１０７— １１０． ［４］杨清芝．现代橡胶工艺学［Ｍ］．北京：中国石化出 版社，１９９７．５０４—５０５． ［５］ 黄跃平，胥明，周明华。胶层厚度不均匀对板式 橡胶支座耐久性的影响［Ｊ］．现代交通技术， ２００６．（２）：３３．３６． ［６］ 周明华，葛宝翔．公路桥梁橡胶支座的使用寿命 与应用对策［Ｊ］．土木工程学报，２００５，３８（６）：９５— ９９． ［７］ 黄跃平，胥明，周明华．公路桥梁板式橡胶支座 抗压弹性模量测试［Ｊ］．橡胶工业，２００６，５３（９）： ４８－５１． ［责任编辑：朱胤］ 收稿日期：２００９－０６－２５
