CN109096549A

CN109096549A - 一种桥梁减震支座

Info

Publication number: CN109096549A
Application number: CN201810626348.XA
Authority: CN
Inventors: 杨云彬; 杨学良; 陈雪静; 李明波; 娄丽翔
Original assignee: Zhejiang Ming Bo Construction Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Ming Bo Construction Co Ltd
Priority date: 2018-06-15
Filing date: 2018-06-15
Publication date: 2018-12-28
Anticipated expiration: 2038-06-15
Also published as: CN109096549B

Abstract

本发明公开了一种桥梁减震支座，涉及桥梁建设领域，从上到下依次包括顶板、不锈钢板、聚四氟乙烯板、中间钢板、橡胶块和底盆，所述橡胶块置于底盆内，所述橡胶块和中间钢板之间设置有密封圈，所述橡胶块包括如下重量份的组分：天然橡胶 60‑90份、顺丁橡胶 25‑40份、硫磺 1‑3份、纳米氧化锌 3‑6份、硬脂酸 2‑4份、促进剂 0.8‑1.5份、硅烷偶联剂 2‑5份、补强剂 20‑30份、炭黑 25‑35份、卵磷脂 1‑3份。主料为天然橡胶和顺丁橡胶，具有突出的力学性能，抗拉伸和撕裂强度高，不容易因外部机械应力作用而导致分子链断裂，并且具有优良的抗震性能。卵磷脂作为改性剂，使得炭黑能够进行原位接枝反应，进而提高橡胶块的抗机械老化性能，使用寿命大大延长。

Description

一种桥梁减震支座

技术领域

本发明涉及桥梁建设领域，特别涉及一种桥梁减震支座。

背景技术

桥梁一般由上部构造、下部结构、支座和附属构造物组成。桥梁支座是连接、约束桥梁上下部结构的重要构件，对于桥梁的承重来说是不可缺少的一部分。桥梁支座结构多种多样，其中盆式橡胶支座最为常见，具有优良的减震效果。盆式橡胶支座内的橡胶材料作为重要组成部分，其寿命影响着橡胶支座的质量，进而影响着桥梁的使用寿命。而橡胶材料会因自身或外部因素存在老化现象，因此如何提高橡胶材料使用寿命是当下十分重要的课题。

公告号为CN105175911B的中国专利公开了一种耐候耐老化板式橡胶支座用橡胶材料，构成该橡胶材料的组份包括橡胶型氯化聚乙烯(CM)、天然橡胶、氧化锌、硬脂酸、氧化镁、防老剂、石蜡、炭黑、改性纳米凹凸棒石、增塑剂、有机过氧化物硫化剂、硫磺和促进剂。

上述橡胶支座用橡胶材料通过改性纳米凹凸棒石的添加，提高了橡胶的气体阻隔性，减缓氧和臭氧在橡胶中的扩散，进而使得橡胶的防老化性能提高。但是盆式橡胶支座内的橡胶块密封放置在钢盆内，因此氧和臭氧并非影响其老化的主要因素，机械应力才是主要因素。而影响橡胶老化的各因素作用机理均不同，所以该橡胶材料不能够很好的适用于盆式橡胶支座，有待改进。

发明内容

针对上述技术缺陷，本发明的目的是提供一种桥梁减震支座，包括抗机械老化性能优异的橡胶块，其使用寿命高。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种桥梁减震支座，从上到下依次包括顶板、不锈钢板、聚四氟乙烯板、中间钢板、橡胶块和底盆，所述橡胶块置于底盆内，所述橡胶块和中间钢板之间设置有密封圈，所述橡胶块包括如下重量份的组分：

天然橡胶 60-90份；

顺丁橡胶 25-40份；

硫磺 1-3份；

纳米氧化锌 3-6份；

硬脂酸 2-4份；

促进剂 0.8-1.5份；

硅烷偶联剂 2-5份；

补强剂 20-30份；

炭黑 25-35份；

卵磷脂 1-3份。

通过采用上述技术方案，主料为天然橡胶和顺丁橡胶，天然橡胶因其灵敏的应力结晶而具有自补强作用，因此其突出的力学性能，抗拉伸和撕裂强度高，不容易因外部机械应力作用而导致分子链断裂；天然橡胶的弹性优良，并且侧基较少，具有较低的损耗因子和动态生热，使橡胶块具有优良的抗震性能；由于橡胶块处于密封状态，因此能够规避天然橡胶抗热氧老化性能差的问题。

顺丁橡胶的分子结构规整，主链上没有取代基，因此受到的机械应力分布均匀，不容易造成局部分子链被扯断的情况，抗机械老化性能优异；通用橡胶中顺丁橡胶的弹性最佳，且具有较低的损耗因子和动态生热，抗震性和耐屈挠性能强。并用顺丁橡胶使得橡胶的生热降低，减小硫化返原的几率，显著改善天然橡胶的屈挠疲劳性能。

卵磷脂作为改性剂，使得炭黑能够进行原位接枝反应，进而增强炭黑和天然橡胶之间的相互作用，提高炭黑的补强能力，并且改性后的天然橡胶动静刚度比更小，减震性能更优异，抗压缩永久变形性能提高；卵磷脂作为分散剂，能够均匀分散补强剂和炭黑，进而提高橡胶块的各种机械性能；卵磷脂还能作为促进剂提高硫化速度。

本发明进一步设置为：所述天然橡胶和顺丁橡胶的重量份之比为7∶3。

通过采用上述技术方案，橡胶块的压缩永久变形程度随顺丁橡胶用量的增加而呈先减少后增大的趋势，该比值能够获得最低的压缩永久变形。

本发明进一步设置为：所述促进剂为二烷基二硫代磷酸锌。

通过采用上述技术方案，二烷基二硫代磷酸锌不仅能够改善天然橡胶的硫化返原性，而且硫化过程中不产生亚硝胺，绿色环保。

本发明进一步设置为：所述橡胶块还包括0.2-0.5份氧化镁。

通过采用上述技术方案，氧化镁不仅能作为活性剂与促进剂反应而提高硫化速度，还能改善补强剂和炭黑在橡胶中的分散，进而提高橡胶块的耐疲劳性。

本发明进一步设置为：所述补强剂为硅藻土。

通过采用上述技术方案，硅藻土作为补强剂能够增加橡胶块的力学性能，进而减少压缩永久变形，并且硅烷偶联剂能对硅藻土进行改性，使得硅藻土表面形成Si-O-Si结构，有利于提高硅藻土的补强性能。

本发明进一步设置为：所述补强剂还包括有机蒙脱土，所述硅藻土和有机蒙脱土的重量份之比为1∶1。

通过采用上述技术方案，有机蒙脱土在橡胶分子中片层分布，对于纵向受到的撕裂力的补强明显加强，适用于橡胶块使用工况，进而延长橡胶块的使用寿命。

本发明进一步设置为：所述有机蒙脱土的粒径为5-10μm。

本发明进一步设置为：所述硅藻土的粒径为15-30μm。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.天然橡胶和顺丁橡胶混炼，橡胶块具有突出的力学性能，抗拉伸和撕裂强度高，不容易因外部机械应力作用而导致分子链断裂，耐机械老化，并且具有优良的抗震性能；

2.卵磷脂作为改性剂，增强炭黑和天然橡胶之间的相互作用，提高炭黑的补强能力，进而减少橡胶块压缩永久变形；

3.氧化镁不仅能作为活性剂与促进剂反应而提高硫化速度，还能改善补强剂和炭黑在橡胶中的分散，进而提高橡胶块的耐疲劳性；

4.硅藻土和有机蒙脱土能够增强橡胶块的机械性能，延长其使用寿命。

附图说明

图1是实施例一的结构剖视示意图。

附图标记说明：1、顶板；2、不锈钢板；3、聚四氟乙烯板；4、中间钢板；5、橡胶块；6、底盆；7、密封圈。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

一种桥梁减震支座，如图1所示，从上到下依次包括顶板1、不锈钢板2、聚四氟乙烯板3、中间钢板4、橡胶块5和底盆6。橡胶块5置于底盆6底部，中间钢板4部分置于底盆6内，橡胶块5和中间钢板4之间设置有密封圈7。

实施例二：

实施例一中橡胶块包括如下重量份组分：

天然橡胶 60份；

顺丁橡胶 25份；

硫磺 1份；

纳米氧化锌 3份；

硬脂酸 2份；

二烷基二硫代磷酸锌 0.8份；

硅烷偶联剂 2份；

补强剂 20份，补强剂由硅藻土和有机蒙脱土按重量份1∶1配比而成，硅藻土的粒径为15μm，有机蒙脱土的粒径为5μm；

炭黑 25份；

卵磷脂 1份；

氧化镁 0.2份。

橡胶块的制备方法如下：

步骤一：将60份天然橡胶在烘箱内烘2小时，然后取出至开炼机中，投入卵磷脂1份、炭黑25份，混炼5分钟，反应温度160℃；

步骤二：将改性后的天然橡胶和顺丁橡胶投入密炼机中，混炼2分钟，初始温度80℃，并保持不断升温；

步骤三：往密炼机内投入纳米氧化锌3份、硬脂酸2份、二烷基二硫代磷酸锌0.8份、硅烷偶联剂2份、0.2份氧化镁、补强剂20份，反应15分钟，并保持不断升温直至150℃；

步骤四：从密炼机中排出橡胶，再投入硫化机中，加入硫磺1份，硫化结束后冷却、切割成型。

硅烷偶联剂的型号为KH-560，购买自杭州杰西卡化工有限公司；开炼机的型号为X(S)K400，购买自无锡市神通智能橡塑机械有限公司；密炼机的型号为XM-160，购买自大连华韩橡塑机械有限公司；硫化机的型号为XLB-Q，购买自郑州军安机械制造有限公司。

实施例三：

实施例一中橡胶块包括如下重量份组分：

天然橡胶 90份；

顺丁橡胶 40份；

硫磺 3份；

纳米氧化锌 6份；

硬脂酸 4份；

二烷基二硫代磷酸锌 1.5份；

硅烷偶联剂 5份；

补强剂 30份，补强剂由硅藻土和有机蒙脱土按重量份1∶1配比而成，硅藻土的粒径为30μm，有机蒙脱土的粒径为10μm；

炭黑 35份；

卵磷脂 3份；

氧化镁 0.5份。

橡胶块的制备方法如下：

步骤一：将90份天然橡胶在烘箱内烘2小时，然后取出至开炼机中，投入卵磷脂3份、炭黑35份，混炼5分钟，反应温度160℃；

步骤三：往密炼机内投入纳米氧化锌6份、硬脂酸4份、二烷基二硫代磷酸锌1.5份、硅烷偶联剂5份、0.5份氧化镁、补强剂30份，反应15分钟，并保持不断升温直至150℃；

步骤四：从密炼机中排出橡胶，再投入硫化机中，加入硫磺3份，硫化结束后冷却、切割成型。

实施例四：

实施例一中橡胶块包括如下重量份组分：

天然橡胶 70份；

顺丁橡胶 30份；

硫磺 2份；

纳米氧化锌 4份；

硬脂酸 3份；

二烷基二硫代磷酸锌 1份；

硅烷偶联剂 4份；

补强剂 25份，补强剂由硅藻土和有机蒙脱土按重量份1∶1配比而成，硅藻土的粒径为19μm，有机蒙脱土的粒径为7μm；

炭黑 30份；

卵磷脂 2份；

氧化镁 0.3份。

橡胶块的制备方法如下：

步骤一：将70份天然橡胶在烘箱内烘2小时，然后取出至开炼机中，投入卵磷脂2份、炭黑30份，混炼5分钟，反应温度160℃；

步骤三：往密炼机内投入纳米氧化锌4份、硬脂酸3份、二烷基二硫代磷酸锌1份、硅烷偶联剂4份、0.3份氧化镁、补强剂25份，反应15分钟，并保持不断升温直至150℃；

步骤四：从密炼机中排出橡胶，再投入硫化机中，加入硫磺2份，硫化结束后冷却、切割成型。

实施例五：

实施例一中橡胶块包括如下重量份组分：

天然橡胶 70份；

顺丁橡胶 30份；

硫磺 2份；

纳米氧化锌 4份；

硬脂酸 3份；

二烷基二硫代磷酸锌 1份；

硅烷偶联剂 4份；

补强剂 25份，补强剂为硅藻土，硅藻土的粒径为19μm；

炭黑 30份；

卵磷脂 2份；

氧化镁 0.3份。

橡胶块的制备方法如下：

实施例六：

实施例一中橡胶块包括如下重量份组分：

天然橡胶 70份；

顺丁橡胶 30份；

硫磺 2份；

纳米氧化锌 4份；

硬脂酸 3份；

二烷基二硫代磷酸锌 1份；

硅烷偶联剂 4份；

炭黑 30份；

卵磷脂 2份。

橡胶块的制备方法如下：

步骤三：往密炼机内投入纳米氧化锌4份、硬脂酸3份、二烷基二硫代磷酸锌1份、硅烷偶联剂4份、补强剂25份，反应15分钟，并保持不断升温直至150℃；

对比例一：

与实施例四不同的是，橡胶原料为100份的天然橡胶。

对比例二：

与实施例四不同的是，不包含卵磷脂。

橡胶块压缩屈挠测试：

根据国家行业标准《GB/T 1687-1993》中记载的方法，对橡胶块进行压缩屈挠测试，预应力为1.0MPa，冲程为4.45mm，压缩频率为1800±20r/min，测试过程中保持温度为25±2℃，所得结果见表1。

表1

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims

1.一种桥梁减震支座，从上到下依次包括顶板(1)、不锈钢板(2)、聚四氟乙烯板(3)、中间钢板(4)、橡胶块(5)和底盆(6)，所述橡胶块(5)置于底盆(6)内，所述橡胶块(5)和中间钢板(4)之间设置有密封圈(7)，其特征在于：所述橡胶块(5)包括如下重量份的组分：

天然橡胶 60-90份；

顺丁橡胶 25-40份；

硫磺 1-3份；

纳米氧化锌 3-6份；

硬脂酸 2-4份；

促进剂 0.8-1.5份；

硅烷偶联剂 2-5份；

补强剂 20-30份；

炭黑 25-35份；

卵磷脂 1-3份。

2.根据权利要求1所述的一种桥梁减震支座，其特征在于：所述天然橡胶和顺丁橡胶的重量份之比为7:3。

3.根据权利要求1所述的一种桥梁减震支座，其特征在于：所述促进剂为二烷基二硫代磷酸锌。

4.根据权利要求1所述的一种桥梁减震支座，其特征在于：所述橡胶块还包括0.2-0.5份氧化镁。

5.根据权利要求1所述的一种桥梁减震支座，其特征在于：所述补强剂为硅藻土。

6.根据权利要求5所述的一种桥梁减震支座，其特征在于：所述补强剂还包括有机蒙脱土，所述硅藻土和有机蒙脱土的重量份之比为1:1。

7.根据权利要求6所述的一种桥梁减震支座，其特征在于：所述有机蒙脱土的粒径为5-10μm。

8.根据权利要求5所述的一种桥梁减震支座，其特征在于：所述硅藻土的粒径为15-30μm。