CN101139817A - 用于桥梁轨道纵向隔离装置的滑动层 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于桥梁轨道纵向隔离装置的滑动层，设置在轨道和桥梁之间的纵向隔离板的下方，滑动层沿桥梁长度方向设置，其端部越过桥台并向限位台座延伸，其宽度大于轨道宽度，所述滑动层包括上层的布膜层、中间的滑动膜、及下层的布膜层；所述滑动层的上层的布膜层的上表面与所述纵向隔离板下表面粘接，其下层的布膜层的下表面与所述桥梁梁体上表面粘接。本发明具有耐摩、抗拉、抗冻、抗蠕变、耐腐蚀、耐候性性能，并且满足摩擦系数小、摩耗低的要求，另外具有可加工性能好，还具有经济实用、价格便宜的优点。因此满足桥梁轨道纵向隔离装置对滑动层的要求。

Description

用于桥梁轨道纵向隔离装置的滑动层

技术领域

本发明属铁路桥梁与轨道工程领域，特别涉及一种用于桥梁轨道纵向隔离装置的滑动层。

背景技术

目前的铁路桥梁轨道工程中，如图1所示，桥梁上方设有通过轨道中的钢轨支点5支撑的轨道中的钢轨4。整个桥梁梁体端部支撑在桥台2上，桥梁梁体的中部支撑在桥墩9上。在温度变化或列车荷载作用下，桥梁与轨道会产生相互作用力。当桥梁的跨度大于120m时，桥梁传递给轨道的力较大而使得轨道的纵向力及位移超过额定值而导致轨道破坏，影响行车安全，造成严重后果。为解决这一问题，目前采用的通常做法是在对应梁体的活动端的轨道上设置一组或多组温度调节器来释放这一纵向力与位移。由于温度调节器的设置使得轨道在该区域成为薄弱环节，因此为保证行车安全，必须加大轨道的养护维修工作，故轨道的成本随着时间的推移不断增加。另一方面，为克服轨道传递给桥梁的桥墩、桥台的反作用力，需要加大桥墩、桥台自身结构尺寸来满足受力要求，故增大了桥墩、桥台的圬工量，致使工程投资加大。

为了解决上述现有技术中的问题，本发明人同时申请了一项名称为“桥梁轨道纵向隔离装置”的发明专利，如图1、2所示的桥梁轨道纵向隔离装置，包括顺次设置在轨道和桥梁之间的纵向隔离板12、滑动层11，及设置在桥台2之外桥尾路基1中的限位台座10。所述桥梁梁体包括简支结构梁体6和连续结构梁体3，支座包括活动支座7和固定支座8。所述的纵向隔离板12及滑动层11均沿桥梁长度方向设置，纵向隔离板12及滑动层11的端部越过桥台2并向限位台座10方向延伸，纵向隔离板12及滑动层11的宽度相等并大于轨道宽度。该装置使得桥梁弯曲变形与轨道中的钢轨4变形相互独立，相互之间只传递摩擦力而不传递弯矩与剪力。因此该装置中滑动层11的结构及各层材料的性能及滑动层11整体摩擦系数的大小，决定着桥梁结构与轨道结构的力学作用关系，其力学参数的准确性与稳定性，决定着桥梁与轨道结构的安全性。所以根据滑动层11工作原理，确定滑动层11的结构并进行合理选材，并对选择材料进行必要组合、改性，最终制造成可满足性能指标和施工要求的滑动层11是本发明的宗旨。

发明内容

本发明的目的是，提供了一种用于桥梁轨道纵向隔离装置的滑动层，它具有耐摩、抗拉、抗冻、抗蠕变、耐腐蚀、耐候性性能，并且满足摩擦系数小、摩耗低的要求，另外具有可加工性能好，还具有经济实用、价格便宜的优点。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

考虑到本发明在桥梁轨道纵向隔离装置的功能作用，将本发明设计成“两布夹一膜”的形式。如图3所示，一种用于桥梁轨道纵向隔离装置的滑动层11，具体包括上层的布膜层11.1、中间的滑动膜11.2及下层的布膜层11.3；所述滑动层11的上层的布膜层11.1的上表面与所述纵向隔离板12下表面粘接牢固、并可随纵向隔离板12伸缩移动，其下层的布膜层11.3的下表面与所述桥梁梁体上表面粘接牢固、并可随桥梁的梁体伸缩移动，中间的滑动膜11.2可与上、下层布膜层11.1、11.3之间产生相对滑动，实现桥梁的梁体与纵向隔离装置间的滑动功能。即上层的布膜层11.1与中间的滑动膜11.2形成上层摩擦副，下层的布膜层11.3与中间的滑动膜11.2形成下层摩擦副，所以，无论桥梁的梁体伸缩变形，还是纵向隔离板12上的轨道中的钢轨4结构的伸缩变形，均可以通过上、下层摩擦副自由变位，两者间只能传递很小的摩擦力，从而达到隔离轨道与桥梁纵向力的目的。

所述中间的滑动膜为HDPE、PA或PTFE中的一种。

所述上层的布膜层为复合土工膜，其包括粘连成一体并顺次设置的聚酯长丝土工布、PE防水层、及聚酯长丝土工布；所述中层的滑动膜为HDPE滑动膜；所述下层的布膜层为聚酯长丝土工布。

所述上层的布膜层为PU膜和PA布的复合膜，所述中层的滑动膜为HDPE滑动膜，所述下层的布膜层为PU膜和PA布的复合膜。

所述上层的布膜层为PU纤维和PA纤维的混纺布，所述中层的滑动膜为HDPE滑动膜，所述下层的布膜层为PU纤维和PA纤维的混纺布。

所述上层的布膜层为改性PU片层，所述中层的滑动膜为HDPE滑动膜，所述下层的布膜层为改性PU片层。

所述上层的布膜层为聚酯长丝土工布与聚乙烯土工布的复合膜，所述中层的滑动膜为HDPE滑动膜，所述下层的布膜层为聚酯长丝土工布与聚乙烯土工布的复合膜。

所述HDPE滑动膜为改性高密度聚乙烯膜，按照百分含量配比，是由HDPE6070 89％、固体润滑剂MA 1％、刚球状填料SA 10％组成。

所述聚酯长丝土工布厚度为2-2.5mm，所述HDPE滑动膜厚度为1-1.5mm，所述PE防水层厚度为0.3-0.6mm。

本发明的有益效果是：本发明具有耐摩、抗拉、抗冻、抗蠕变、耐腐蚀、耐候性性能，并且具有摩擦系数小、摩耗低的优点。

附图说明

图1是桥梁轨道纵向隔离装置的整体立面图；

图2是图1的A-A截面图；

图3是本发明结构示意图；

图4是本发明所述的改性HDPE工艺流程图。

图中：1桥尾路基、2桥台、3连续结构梁体、4轨道中的钢轨、5轨道中的钢轨支点、6简支结构梁体、7活动支座、8固定支座、9桥墩、10限位台座、11滑动层、11.1上层的布膜层、11.2中间的滑动膜、11.3下层的布膜层、12纵向隔离板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。

如图3所示，一种用于桥梁轨道纵向隔离装置的滑动层11，包括上层的布膜层11.1、中间的滑动膜11.2及下层的布膜层11.3；所述滑动层11的上层的布膜层11.1的上表面与所述纵向隔离板12下表面粘接，其下层的布膜层11.3的下表面与所述桥梁梁体上表面粘接。根据实际需求，本发明应具有耐摩、抗拉、抗冻、抗蠕变、耐腐蚀、耐候性性能，并且满足摩擦系数小、摩耗低的要求，另外为了便于市场推广，除了满足功能性要求外，本发明必需具有可加工性，经济实用性。目前的要求是利用现有工业技术设备可制造出长100m，宽度不小于2.8m，厚度大于1mm，且表面光滑，厚薄均匀的膜制品。

一、中间滑动膜的设计与选材：

本发明中，中间滑动膜作为主体滑动层，根据它承担的功能，应满足如下性能要求：

1)该滑动膜与布膜之间应具有足够低的摩擦系数、摩擦系数为0.2-0.3和足够小的磨耗；

2)具有一定的屈服拉伸强度，要求大于20MPa；较好的韧性，即材料具有较高的断裂伸长率，要求大于700％，以抵抗滑动膜在使用过程中因受纵向剪切应力而引起的材料疲劳，满足60年以上的使用寿命；

3)满足抗冻，要求可在零下30度的环境下使用，同时具有耐腐蚀、耐候等综合性能；

4)具有可加工性，要求利用现有工业技术及设备可制造出长100m、宽2.8m、厚1mm，且表面光滑、厚薄均匀的膜制品；

5)经济适用性，即在能够满足其使用功能的基础上，尽量使用价格便宜的材料。

根据上述要求，初选了高密度聚乙烯(HDPE)、尼龙(PA)、聚四氟乙烯(PTFE)，性能如表1所示，三种制造滑动膜的高分子材料，它们是高分子材料中润滑性能最好且可以加工成膜制品的三种材料，其耐磨擦磨损性能基本可满足滑动膜的使用要求。

表1滑动膜备选材料各性能指标比较

材料种类	HDPE高密度聚乙烯	PA尼龙	PTFE聚四氟乙烯
				动摩擦系数(以钢为对磨面)硬度(洛氏硬度HRR)屈服拉伸强度(MPa)伸长率(％)玻璃化温度(℃)熔点(℃)耐化学腐蚀性耐候性可加工性价格	0.1093525-30100-1000-68130很好较好，在加入色母料或抗氧剂后使用寿命将大大延长加工性很好，工厂可加工满足施工规格的膜材料通用塑料，价格便宜13000元/吨	0.10419160-7060-15050240较好，但耐酸性稍差较好加工性好，但工厂目前只提供1m左右宽幅的膜制品工程塑料，价格较贵30000元/吨	0.100-14-25kg/cm2250-350-65无熔点很好很好不能进行熔融加工，目前采用机械加工手段，工厂通常只能够提供宽幅2m以下的膜制品特种塑料，价格很贵100000元/吨

根据表1比较可看出，三种材料的摩擦系数均较小，但从磨耗来看，纯HDPE较软，其磨耗相对较大，且其熔点低，摩擦过程中产生热量如不能及时耗散，则会使材料表面受热软化、发粘，从而进一步增大磨耗，加速材料的磨损和破坏。而PA的硬度及软化点、PTFE的软化点均远高于HDPE，同样工况条件下，其材料的磨损率应低于HDPE。

从力学性能参数来看，HDPE伸长率最大，虽然其拉伸强度较低，但由于作为自由滑动层11，其纵向所承受的拉应力和剪切应力并不高，从材料设计角度来看，其不作为结构材料使用，因此基本可满足滑动膜材料的性能要求。

另外，在三种材料中HDPE的低温使用性能最好，可满足零下30度的使用条件，因此可适用于我国北方地区架设铁路桥梁的环境条件。从耐腐蚀性能和耐候性来看，HDPE为炭氢链段，而PTFE为炭氟链段，其分子链上均非极性官能团，而其中的PTFE由于炭原子被氟原子紧密包围，炭-炭主链具有非常的稳定性，是惰性最大的高分子材料，其耐候性能及耐腐蚀性能均最佳；HDPE和PA在加入一些添加剂后其耐候性也较优异，且由于该材料埋于地下，紫外老化过程本身很缓慢，因此上述材料的耐候性指标均能满足；从耐候性能来看，耐候性能足以满足使用要求。而PTFE和HDPE作为典型的非极性材料，其耐腐蚀性能优于主链带酰胺极性基团的PA。

最为重要的是，从材料加工角度来看，HDPE加工性能优异，其片材、薄膜的工业生产技术成熟，相关工厂可生产出符合施工规格的滑动膜材料。而将PA与PTFE加工成相应制品在目前工业技术和设备条件下则很困难。

从价格角度分析，作为工程塑料及特种塑料使用的PA和PTFE价格很高，而通用塑料的HDPE无疑是最经济性的可选材料。

综上分析，HDPE是制造滑动膜较为适宜的原材料，但需要通过一定手段对纯HDPE进行适当改性，以弥补HDPE硬度小、软化点低、磨耗量较大的缺陷，提高其长期耐磨损性能而达到使用要求。

二、本发明所述布膜层的设计与选材：

本发明所述布膜层作为滑动层结构的重要组成部分，根据它承担的功能，应满足如下性能要求：

1)耐磨损性好，即要与膜的摩擦系数小，要求面摩擦系数为0.2-0.3；

2)具有较好抗剪切性能，抗压、抗蠕变性能及弹性回复力。要求剪切模量大于6.0kPa，抗裂强度大于60kN/M，拉伸强度大于14kN/m，伸长率大于60％；

3)与水泥的粘结性好，粘结强度应高于3MPa；

4)较好的耐腐蚀性能，要求在水泥碱性环境下可使用60年；

5)不透水；

6)低温使用性能好，要求可在零下30度使用。

从现有高分子材料来看，聚氨酯弹性体(PU)材料力学性能优异，可较好满足滑动布材料的力学性能。如通用型TPU片才的拉伸强度一般大于50kN/m，抗裂强度大于60kN/m，伸长率一般大于60％，可在零下40度使用；但TPU与HDPE的摩擦系数一般大于0.3，因此直接以PU作为HDPE膜的对磨面达不到摩擦系数要求，但采用以PU为基的复合材料能较好的满足滑动布的综合性能要求，即以TPU为承受载荷的弹性垫，而以与PU复合的材料(如与HDPE摩擦系数很小的尼龙布)作为HDPE的摩擦面，则既发挥了PU材料抗剪切性能，抗压、抗蠕变性能突出的优势，又优选了摩擦辐材料，充分利用了各材料的长处。

三、根据对本发明的结构与性能关系、制造工艺的可行性分析，设计了以下几种材料结构如表2所示。

表2本发明所述滑动层的结构表

	上层的布膜层	中间的滑动膜	下层的布膜层
				实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6	PU膜和PA布的复合膜聚酯长丝土工布与HDPE滑动膜的复合膜复合土工膜PU纤维和PA纤维的混纺布改性PU片层聚酯长丝土工布与聚乙烯土工布的复合膜	HDPE滑动膜HDPE滑动膜HDPE滑动膜HDPE滑动膜HDPE滑动膜	PU膜和PA布的复合膜PA布和PU膜的复合膜聚酯长丝土工布PU纤维和PA纤维的混纺布改性PU片层聚酯长丝土工布与聚乙烯土工布的复合膜

实施例1：实施例1为三层结构，所述上层的布膜层为由上至下顺次设置的PU膜和PA布的复合膜，所述中层的滑动膜为HDPE滑动膜，所述下层的布膜层为由上至下顺次设置的PU膜和PA布的复合膜。

实施例1的优点在于，(1)PA与HDPE对磨面的摩擦系数只有0.066(理论值)，能较好满足滑动层材料对布-膜对磨面摩擦性能的要求；(2)作为一种性能优异的弹性体材料，PU膜的抗剪切、抗压、抗疲劳、抗蠕变性能及弹性回复性能好，其与混凝土粘合为一个整体后，随隔离板或梁体的变形可自由伸缩变形而不会因剪切、蠕变而导致材料破坏；

(3)PU膜与水泥混凝土粘结力较强，耐候及化学腐蚀性优异，PU膜防水性能好。(4)有较成熟的工业生产技术。

实施例1的缺点在于，(1)材料成本高，PU膜与PA布的复合膜以及PU胶粘剂的价格均较高。(2)目前工厂还没有生产宽2.8m，厚2mm规格产品的现成工艺，需要进行试研制，但难度不大。(3)PU膜与PA布之间的粘结要非常牢固，剥离强度应大于20MPa，以避免剪切作用下两者分离。

实施例2：

实施例2为两层结构，所述上层的布膜层为为由上至下顺次设置的聚酯长丝土工布与HDPE滑动膜的复合膜，所述下层的布膜层为为由上至下顺次设置的PA布和PU膜的复合膜。

实施例2优点在于：具有实施例1的一些优点，且价格远低于前者，而由于滑动膜与聚酯长丝土工布粘合，水泥可直接浇注在聚酯长丝土工布上，滑动膜可限位而不滑出。HDPE及聚酯长丝土工布工业化制备工艺成熟，施工也较方便。

实施例2的缺点在于：与实施例1相似，另外，由于缺少实施例1方案的自由滑动层，实施例2中滑动层材料在重载条件下的磨耗要大于实施例1方案，需保持较大的界面粘结力，其中HDPE与长丝布之间剥离强度应大于15MPa，聚酯长丝土工布与水泥之间剥离强度应大于12MPa。

实施例3：

实施例3为三层结构，所述上层的布膜层为聚酯长丝复合聚乙烯土工膜，简称复合土工膜，其包括粘连成一体并由上至下顺次设置的聚酯长丝土工布、PE防水层、及聚酯长丝土工布；所述中层的滑动膜为HDPE滑动膜；所述下层的布为聚酯长丝土工布。所述聚酯长丝土工布厚度为2-2.5mm，所述HDPE滑动膜厚度为1-1.5mm，所述PE防水层厚度为0.3-0.6mm。聚酯长丝复合聚乙烯土工膜性能指标如表3所示。

实施例3的优点在于：(1)聚酯长丝土工布与HDPE对磨面的摩擦系数只有0.10(理论值)，虽然较聚乙烯膜及PA布摩擦系数0.066高，但基本也可满足滑动层材料对布-膜对磨面摩擦性能的要求；(2)聚酯长丝土工布、PE及聚酯长丝土工布的力学性能能够满足设计要求，耐候及化学腐蚀性优异，是被公认能够满足60年以上使用要求的材料，且防水性能好；(3)聚酯长丝土工布与水泥混凝土粘结力较强，施工较为简便；(4)有较成熟的工业生产技术；(5)材料成本较低。

实施例3的缺点在于：(1)聚酯长丝土工布与PE复合的界面需要非常牢固才能避免剪切作用下两者分离；(2)聚酯长丝土工布弹性回复及长期抗蠕变性能较PU材料差，缺少弹性缓冲层，抗蠕变性能及弹性回复性能差，其与混凝土合为一个整体后，随隔离板或梁体的变形可自由伸缩变形而可能因剪切、蠕变而导致材料破坏。故实施例3为最佳实施例。

表3聚酯长丝复合聚乙烯土工膜性能指标

技术指标	单位面积质量(g/m2)	厚度(mm)	断裂强力(KN/m)	断裂伸长率(％)	撕破强度(KN/m)	CBR顶破强度(KN)
							聚酯长丝复合聚乙烯土工膜	250/0.25	3.0	18.5	30-100	57	2.93

实施例4：

实施例4为三层结构。所述上层的布膜层为PU纤维和PA纤维的混纺布，所述中层的滑动膜为HDPE滑动膜，所述下层的布膜层为PU纤维和PA纤维的混纺布。

实施例4的优点在于，(1)将PU纤维和PA纤维混纺到一种整体材料中，两者不存在界面粘合问题，材料力学性能较优异。(2)PU纤维和PA纤维比例能灵活调节，摩擦性能应可满足要求。(3)有相关的工业生产技术。

实施例4的缺点在于，(1)材料成本高；(2)目前工厂还未织造厚2mm规格产品，需进行试研制，且有一定难度；(3)上层的布膜层本身没有防水作用，需在上面另作防水处理。

实施例5：

实施例5为三层结构，所述上层的布膜层为改性PU片材层，所述中层的滑动膜为HDPE滑动膜，所述下层的布膜层为改性PU片材层。

通过PU与功能性填料(如减磨剂)共混加工制备改性专用料，再用该专用料挤出PU片材(与制造HDPE膜方法类似)，实施例5的优点也是作为一种整体材料，其综合性能较好。

实施例5的缺点在于，(1)材料成本高；(2)目前PU片材一般采用浇注方法制备，改性剂难以加入，且浇注方一般只能制备幅宽与长度均只有几米的片材，若采用焊接方法拼接，则会破坏材料整体性，在焊缝处形成缺陷，影响材料摩擦性能及力学性能。而目前工厂较少采用挤出法制造PU片材工艺，工厂实现有难度。

实施例6

实施例6为三层结构，所述上层的布膜层为由上至下顺次设置的聚酯长丝土工布与聚乙烯土工布的复合膜，所述中层的滑动膜为HDPE滑动膜，所述下层的布膜层为由上至下顺次设置的聚酯长丝土工布与聚乙烯土工布的复合膜。

实施例6的优点在于，(1)以聚乙烯膜-HDPE滑动膜为对磨面，其摩擦系数为0.14左右，虽然较聚乙烯膜与PA布摩擦系数0.066高，但基本也可满足要求。(2)聚酯长丝土工布具有较好力学性能；(3)聚酯长丝土工布与水泥粘结容易；(4)耐腐蚀性好，可防水；(4)工业生产技术成熟，可提供规定尺寸规格的产品。(5)价格便宜，成本低，每平米10元左右。

实施例6的缺点在于(1)聚酯长丝土工布弹性回复及长期抗蠕变性能较PU材料差；(2)聚酯长丝土工布同与聚乙烯膜之间的界面粘合力较差，在长期纵向应力作用下易剥离。(3)上层的布膜层本身没有防水作用，需在上面另作防水处理。

表4实施例1-6的综合性能指标对比

实施例	与HDPE的摩擦面/及摩擦系数μ(理论值)	机械力学性能	工业制造可行性	材料价格(元/mm2)
					123456	PA/μ＝0.069PA/μ＝0.069聚酯/μ＝0.069(PU+PA)/μ＞0.15PU/μ＞0.2HDPE/μ＝0.14	优异良好某些力学性能稍差良好良好某些力学性能稍差	可行可行可行不成熟不成熟可行	＞300约120约60＞200＞200约100

对实施例1-6的综合性能指标可以看出，实施例4、5方案目前工业制造技术尚不成熟；实施例1和2中，实施例1为两布夹一膜形式，而实施例2为一布一膜形式，其摩擦性能与机械力学性能均较优异，且工业制造可行，但成本较高，推广难度较大。实施例3和6都是两布夹一膜形式，实施例3的摩擦副为聚酯长丝土工布与HDPE，其摩擦性能都能满足滑动层的要求，虽然力学性能稍差，但可以通过加工等方法弥补，而成本为最低。实施例6的摩擦副为PE与HDPE，不仅力学性能较差，而且成本也较高。综合以上叙述，可得出结论实施例1、2和3能够满足滑动层性能要求，具有推广前景。

四、实施例1-6中的HDPE滑动膜与其他材料间摩擦系数小，但由于HDPE为柔性链分子链结构，自身硬度较小，这使其与硬度较大的材料对磨时，磨耗较大，因此未经改性的HDPE很难在重载磨损状态下保持60年的使用寿命，因此针对HDPE材料自身性能不足，对其进行改性，以满足滑动膜材料的性能要求。

(1)HDPE膜改性与制备

A.技术方案：通过添加减磨剂及刚性填料与HDPE复合加工制备润滑系数小且硬度高(减小磨耗)的改性专用料，再用该专用料制备滑动膜。制备HDPE滑动膜工艺过程，如图4所示。

B.HDPE牌号、刚性填料、减磨剂材料的选择：

(a)HDPE选择：在对各种市售HDPE牌号性能指标考察基础上，采用综合性能较为优异的独山子石化HDPE6070作为滑动膜材料的树脂基体原料，其相关性能指标如表5所示。

表5HDPE6070的基本性能测试

	屈服强度(MPa)	断裂伸长率(％)	弹性模量(MPa)	熔融指数MFI(g/10min)
					HDPE6070	25.8	1000	1175	7.4

(b)刚性填料选择：根据使用性能要求，初选了层状填料TA滑石粉、球状填料SA作为HDPE的刚性填料进行对比，如表6所示。

表6.TA和玻SA填充HDPE体系的拉伸强度及断裂伸长率

	纯HDPE	TA填充HDPE体系	SA填充HDPE体系
				强度(MPa)断裂伸长率(％)	25.8900	24.2100	24.8800

作为高分子材料中常用填料，TA为片层结构，而SA为球形结构，因此两种填料对材料性能有不同影响。TA填充体系的断裂伸长率较小，而SA填充体系则仍能够保持较高断裂伸长率，因而更能满足滑动膜材料的使用功能，由表6的实验数据得到证明。

另一方面，从减小磨耗角度考虑，当滑动膜材料在使用一段时间产生一定磨损后，有少数填料会从材料表面剥离下来而存在膜与布之间，由于TA为片状结构，其颗粒边缘棱角可能会划伤材料表面从而加速材料的磨损；而SA为球状，其剥离的颗粒可在膜布界面产生滚动摩擦，从而减小了材料磨损速度，可延长滑动层材料的使用寿命。

因此，刚性填料的选择以实心SA为首选对象，且填充HDPE时应进行相应的表面处理来增加与HDPE的相容性，从而保持较好的材料性能。

(c)减磨剂种类选择：对比无机润滑剂MS、有机润滑剂MA，配方按照百分比计算如下：

1# HDPE 94％，MA 1％，SA 5％；

2# HDPE 89％，MA 1％，SA 10％；

3# HDPE 94％，MS 1％，SA 5％；

4# HDPE 89％，MS 1％，SA 10％。

表71#-4#试样的洛氏硬度(HRR)测试结果(测试标准：GB/T9342-1988)

	纯HDPE	1#	2#	3#	1#
						HRR(多点测试取平均值)	35	40	50	48	43

由表7可知，硬度测试表明两种配方体系均能有效提高HDPE硬度。其中2#试样的硬度最大。

表81#-4#试样摩擦磨损实验(GB/T 5478-1985)

	纯HDPE	1#	2#	3#	4#
						磨痕宽度(mm)摩擦系数	7.160.17	5.40.17	5.50.15	5.90.16	6.00.17

从1#-4#试样的摩擦磨损测试表8(与钢对磨实验)所示，可看出2#试样具有最小的摩擦系数以及最小的磨痕宽度。

表91#-4#试样的拉伸测试结果(测试标准：GB1040-79)

	抗拉强度(MPa)	屈服强度(MPa)	断裂伸长率(％)	弹性模量(MPa)
					HDPE60701#2#3#4#	25.823.322.824.023.2	25.823.322.824.023.2	1000845837804943	1175102210209881142

由1#-4#试样拉伸性能测试表9表明，由于减磨剂以及刚性填料的加入，滑动膜材料的拉伸屈服强度以及断裂伸长率均较纯HDPE有所降低，但下降幅度不大，仍能够满足使用性能。另外，研究表明1#-4#试样之间的拉伸性能参数差异不大。

表101#-4#试样的直角撕裂强度测试结果(测试标准：GB/T1130-91)

	纯HDPE	1#	2#	3#	4#
						撕裂强度(N/mm)	207.4	133.8	140.9	107.8	95.6

由表10撕裂强度测试表明，MS与MA相比对材料撕裂强度的负面影响更大。

表111#-4#试样的熔融指数(MFI)测试结果(GB/T 3682-2000)

	纯HDPE	1#	2#	3#	4#
						MFI(g/10min)	7.4	6.3	6.4	7.4	6.4

由表11可见，1#-4#试样体系的熔融流动指数与纯HDPE相差不大。

另外，从经济指标角度来看，MA售价约15000元/吨，而MS售价为100000元/吨，远高于前者。

综上分析可知，添加10％SA球形填料并采用MA作为减磨剂的2#试样具有更好的综合性能指标。

在确定使用MA减磨剂后，为考察MA最佳用量，分别对1％，3％，5％MA含量的体系(SA含量固定为10％)进行了考察，其各项性能指标如下表12所示：

表12不同含量MA(SA：10％)的HDPE体系性能指标比较

体系	屈服强度(MPa)	断裂伸长率(％)	弹性模量(MPa)	摩擦系数/磨痕宽度(mm)	熔融指数MFI(g/10min)
						1％MA3％MA5％MA	22.822.922.9	837315340	1020870608	0.15/5.50.16/5.120.15/6.19	6.46.56.4

由表12可看出，随着MA含量增加，材料屈服强度、摩擦性能变化不明显，但断裂伸长率和弹性模量则有较大幅度下降，因此仍采用2#配方即HDPE(89％)，MA(1％)，SA(10％)为最佳配比。

以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于桥梁轨道纵向隔离装置的滑动层，设置在轨道和桥梁之间的纵向隔离板的下方，滑动层沿桥梁长度方向设置，其端部越过桥台并向限位台座延伸，其宽度大于轨道宽度，其特征在于：所述滑动层包括上层的布膜层、中间的滑动膜及下层的布膜层；所述滑动层的上层的布膜层的上表面与所述纵向隔离板下表面粘接，其下层的布膜层的下表面与所述桥梁梁体上表面粘接。

2.根据权利要求1所述的用于桥梁轨道纵向隔离装置的滑动层，其特征在于：所述中间的滑动膜为HDPE、PA或PTFE中的一种。

3.根据权利要求1所述的用于桥梁轨道纵向隔离装置的滑动层，其特征在于：所述上层的布膜层为复合土工膜，其包括粘连成一体并顺次设置的聚酯长丝土工布、PE防水层、及聚酯长丝土工布；所述中层的滑动膜为HDPE滑动膜；所述下层的布膜层为聚酯长丝土工布。

4.根据权利要求1所述的用于桥梁轨道纵向隔离装置的滑动层，其特征在于：所述上层的布膜层为PU膜和PA布的复合膜，所述中层的滑动膜为HDPE滑动膜，所述下层的布膜层为PU膜和PA布的复合膜。

5.根据权利要求1所述的用于桥梁轨道纵向隔离装置的滑动层，其特征在于：所述上层的布膜层为PU纤维和PA纤维的混纺布，所述中层的滑动膜为HDPE滑动膜，所述下层的布膜层为PU纤维和PA纤维的混纺布。

6.根据权利要求1所述的用于桥梁轨道纵向隔离装置的滑动层，其特征在于：所述上层的布膜层为改性PU片层，所述中层的滑动膜为HDPE滑动膜，所述下层的布膜层为改性PU片层。

7.根据权利要求1所述的用于桥梁轨道纵向隔离装置的滑动层，其特征在于：所述上层的布膜层为聚酯长丝土工布与聚乙烯土工布的复合膜，所述中层的滑动膜为HDPE滑动膜，所述下层的布膜层为聚酯长丝土工布与聚乙烯土工布的复合膜。

8.根据权利要求2-7任一所述的用于桥梁轨道纵向隔离装置的滑动层，其特征在于：所述HDPE滑动膜为改性高密度聚乙烯膜，按照百分含量配比，是由HDPE6070 89％、固体润滑剂MA 1％、刚球状填料SA 10％组成。

9.根据权利要求3所述的用于桥梁轨道纵向隔离装置的滑动层，其特征在于：所述聚酯长丝土工布厚度为2-2.5mm，所述HDPE滑动膜厚度为1-1.5mm，所述PE防水层厚度为0.3-0.6mm。

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