CN1718623A - 一种衬垫复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是关于一种衬垫复合材料及其制备方法,衬垫复合材料是由增强纤维、粘结材料、摩擦性能调节剂三大部分组成。将上述原料通过开放式炼胶机混炼,经过拉片、切片、压制、定型和硫化,得到所需的衬垫复合材料。采用本发明技术后,抱箍式锁定装置的承载能力成倍提高,能满足城市高架道路和普通桥梁墩柱上部施工等需要,可以免去支撑支架的附助基础项目的施工,从而克服了原有支架式施工的不足。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合材料及其制备方法,更具体的说是涉及到一种衬垫复合材料及其制备方法。
背景技术
在桥梁、码头和高架道路施工中,浇筑墩梁,特别是现浇连续桥面(路面)和码头平台,普遍采用满堂支架、轻型梁式支架、伞型支架等方式。数百吨以上的载荷,要求各类支架有足够强度的支撑基础。比如硬化支架安放的地面,建造专门安装支架的墩柱。待施工完毕后,再拆除支架墩柱和开挖硬化的地面,使其恢复原貌。
完全充分利用现有墩柱,减少以至取消支架附助支撑设施,主要方式有以下几种:
墩柱预埋钢结构作为施工支架的支点。这种方式增加墩柱施工难度和施工成本,拆除预埋件又影响墩柱质量。
制作抱箍式锁定装置安装在墩柱上作支架支点。由于钢性锁定装置与混凝土结构的墩柱之间摩擦系数小,无法承受重载荷,且容易损伤墩柱。在锁定装置与墩柱之间加放普通橡胶材料的衬垫,虽然可以增加静摩擦力,克服了对墩柱的损伤问题,但普通橡胶制品抗压抗剪强度不高和易蠕变等,使其承载能力只有数十吨,依然满足不了重载荷的要求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处,研制合适的材料作为衬垫,用于工程施工无支架锁定装置,达到增加锁定装置的承载能力。
实现本发明目的的技术方案如下:
本发明的衬垫复合材料包括(重量比):
增强纤维 20%~30%
粘结材料 25%~40%
摩擦性能调节剂 30%~55%
其中所述的增强纤维包括短切矿物纤维、短切纤维素纤维和粉碎型钢纤维中,重量比为3∶1∶2;
所述的粘结材料包括丁腈26橡胶和2123酚醛树脂,重量比为2~3.5∶1;
所述的摩擦性能调节剂包括锌粉、碳黑、硅灰石粉、陶土粉、铝矾土、长石粉、铬铁矿粉的混合物和填充物硫酸钡以及橡胶配合剂,重量比为9~11∶0.9∶0.5~0.7。
所述的橡胶配合剂包括硫磺、促进剂TMTD、防老剂D、氧化锌。
所述的短切矿物纤维为岩棉、硅酸铝短纤维,重量比为2∶1。
按上述原料比例,采用如下工艺步骤,制备本发明的衬垫复合材料:
(1)用开放式炼胶机,将丁腈橡胶进行塑炼,塑炼时间为每公斤2~5分钟,调节辊距为1~2mm,塑炼二次,间隔时间≥24小时;
(2)塑炼好的合成橡胶,投入开放式炼胶机,待其包辊后,加入橡胶配合剂及少量填料硫酸钡,混炼直至配合剂完全均匀分散于橡胶中,调节辊距0.5~1.5mm,温度在20~80℃,然后再加入2123酚醛树脂,增强纤维及其他摩擦性能调节剂,使其均匀分散于合成橡胶中,调节辊距0.5~1.5mm,拉片、切片;
(3)将压制成型模具置于200吨压机工作台上,开始加热,待模具温度至150℃±5℃,将已剪切成规定大小的片状料(大小与模腔一致),一层一层地加入模腔中,直至规定重量,合上模具,进行压制;
(4)出模后,衬垫材料已初步定型,放入专用定型模中定型;
(5)将衬垫材料置于蒸汽硫化罐中,进行硫化,蒸汽压力0.5~0.6MPa;
(6)用内、外圆弧专用磨床,将衬垫材料磨到所需厚度,即得产品。
本发明有益效果如下:
1.采用本发明技术后,抱箍式锁定装置的承载能力成倍提高,能满足城市高架道路和普通桥梁墩柱上部施工等需要,可以免去支撑支架的附助基础项目的施工,从而克服了原有支架式施工的不足。以直径1400mm墩柱,高度为1350mm的包箍式锁定装置为例,其极限承载可达880吨。
2.本发明的产品可重复使用。
3.采用本发明,可降低施工成本,缩短施工期,产生明显的经济效益。
附图说明
图1是本发明制备衬垫复合材料的工艺流程图。
具体实施方式
本发明内容通过以下的实施例和附图作进一步阐述,但并不限制本发明的范围。
采用如图1所示的制备衬垫复合材料的工艺流程,进行制备。
实施例1
1.用开放式炼胶机,将丁腈橡胶5.5kg进行塑炼,控制辊筒温度70℃,塑炼时间为20分钟,注意调节辊距为1.5mm。塑炼二次,间隔时间24小时。
2.塑炼好的合成橡胶,投入炼胶机,待其包辊后,加入所有的橡胶配合剂(硫磺100克,促进剂TMTD75克,防老剂D100克,氧化锌300克)及少量填料(硫酸钡900克),直至配合剂完全均匀分散于橡胶中,并调节辊距1mm。然后再加入2123酚醛树脂1.5kg(其中含10%六次甲基四胺),增强纤维(钢纤维2kg,硅酸铝短纤维1kg,短切纤维素纤维1kg,岩棉2kg)及其他所有原材料(锌粉500g,碳黑750g,硅灰石粉2.5kg,陶土粉4.5kg,铝矾土1.25kg,长石粉500g,铬铁矿粉525g),使其均匀分散于合成橡胶中。出料时调节辊距1mm,使其成均匀薄片状,待其冷却后再存放。
3.将压制成型模具置于200吨压机工作台上,开始加热,待模具温度至150℃,将已剪切成规定大小的片状料(大小与模腔一致),一层一层地加入模腔中,直至规定重量,合上模具,进行压制。
4.出模后,衬垫材料已初步定型,放入专用定型模中定型。
5.将衬垫材料置于蒸汽硫化罐中,进行硫化。蒸汽压力0.55MPa,时间3小时。
6.用内、外圆弧专用磨床,将衬垫材料磨到所需厚度。
上述方案作为实施例1,其配比如下:
原材料品种 | 重量(kg) | 配比% |
丁腈26橡胶 | 5.5 | 22 |
2123酚醛树脂 | 1.5 | 6 |
硫磺粉 | 0.1 | 0.4 |
促进剂TMTD | 0.075 | 0.3 |
防老剂 | 0.1 | 0.4 |
氧化锌 | 0.3 | 1.2 |
硫酸钡 | 0.9 | 3.6 |
钢纤维 | 2 | 8 |
岩棉 | 2 | 8 |
硅酸铝纤维 | 1 | 4 |
纤维素纤维 | 1 | 4 |
锌粉 | 0.5 | 2 |
碳黑 | 0.75 | 3 |
硅灰石粉 | 2.5 | 10 |
陶土粉 | 4.5 | 18 |
铝矾土 | 1.25 | 5 |
长石粉 | 0.5 | 2 |
铬铁矿粉 | 0.525 | 2.1 |
总计 | 25 | 100 |
实施例2,3,方法同实施例1,各原料配比如下:
原材料品种 | 实施例2重量(kg) | 实施例2配比% | 实施例3重量(kg) | 实施例3配比% |
丁腈26橡胶 | 5 | 20 | 6.5 | 26 |
2123酚醛树脂 | 1.6 | 6.4 | 1.2 | 4.8 |
硫磺粉 | 0.09 | 0.36 | 0.12 | 0.48 |
促进剂TMTD | 0.07 | 0.28 | 0.1 | 0.4 |
防老剂 | 0.09 | 0.36 | 0.12 | 0.48 |
氧化锌 | 0.3 | 1.2 | 0.3 | 1.2 |
硫酸钡 | 0.9 | 3.6 | 0.9 | 3.6 |
钢纤维 | 2 | 8 | 2 | 8 |
岩棉 | 2 | 8 | 2 | 8 |
硅酸铝纤维 | 1 | 4 | 1 | 4 |
纤维素纤维 | 1 | 4 | 1 | 4 |
锌粉 | 0.5 | 2 | 0.5 | 2 |
碳黑 | 0.75 | 3 | 0.75 | 3 |
硅灰石粉 | 2.5 | 10 | 2.5 | 10 |
陶土粉 | 4.925 | 19.7 | 3.735 | 14.94 |
铝矾土 | 1.25 | 5 | 1.25 | 5 |
长石粉 | 0.5 | 2 | 0.5 | 2 |
铬铁矿粉 | 0.525 | 2.1 | 0.525 | 2.1 |
总计 | 25 | 100 | 25 | 100 |
针对实施例1,其测试结果如下:
组号 | 材料配对 | 表面状态 | 最大摩擦载荷F/kgf | 正压力N/kgf | 摩擦系数f | 平均摩擦系数f |
1.11.21.3 | 钢-衬垫材料钢-衬垫材料钢-衬垫材料 | 干摩擦干摩擦干摩擦 | 18.8738.9075.90 | 20.0040.0080.00 | 0.470.490.47 | 0.48 |
2.1 | 钢-衬垫材料 | 水介质 | 60.80 | 74.29 | 0.41 | 0.41 |
3.13.23.3 | 混凝土-衬垫材料混凝土-衬垫材料混凝土-衬垫材料 | 干摩擦干摩擦干摩擦 | 29.2085.70101.7 | 20.0053.5274.29 | 0.730.800.68 | 0.74 |
4.14.24.3 | 混凝土-衬垫材料混凝土-衬垫材料混凝土-衬垫材料 | 水介质水介质水介质 | 19.0064.30120.5 | 13.3345.0776.00 | 0.710.710.79 | 0.74 |
测试项目 | 测试数据 |
剪切弹性模量 | 69.0Mpa |
剪切强度 | 115.2Mpa |
压缩弹性模量 | 182.6Mpa |
压缩强度 | 33.7Mpa |
弯曲弹性模量 | 531.9Mpa |
弯曲强度 | 12.7Mpa |
针对实施例2,其测试结果如下:
组号 | 材料配对 | 表面状态 | 最大摩擦载荷F/kgf | 正压力N/kgf | 摩擦系数f | 平均摩擦系数f |
1.11.21.3 | 钢-衬垫材料钢-衬垫材料钢-衬垫材料 | 干摩擦干摩擦干摩擦 | 16.9030.9162.98 | 19.2037.6978.72 | 0.440.410.40 | 0.42 |
2.1 | 钢-衬垫材料 | 水介质 | 59.90 | 76.80 | 0.39 | 0.39 |
3.13.23.3 | 混凝土-衬垫材料混凝土-衬垫材料混凝土-衬垫材料 | 干摩擦干摩擦干摩擦 | 24.2750.7994.35 | 18.9636.2877.34 | 0.640.700.61 | 0.65 |
4.1 | 混凝土-衬垫材料 | 水介质 | 19.78 | 16.21 | 0.61 | 0.61 |
针对实施例3,其测试结果如下:
组号 | 材料配对 | 表面状态 | 最大摩擦载荷F/kgf | 正压力N/kgf | 摩擦系数f | 平均摩擦系数f |
1.11.21.3 | 钢-衬垫材料钢-衬垫材料钢-衬垫材料 | 干摩擦干摩擦干摩擦 | 17.4134.8970.38 | 18.9237.1278.20 | 0.460.470.45 | 0.46 |
2.1 | 钢-衬垫材料 | 水介质 | 59.90 | 74.88 | 0.40 | 0.40 |
3.13.23.3 | 混凝土-衬垫材料混凝土-衬垫材料混凝土-衬垫材料 | 干摩擦干摩擦干摩擦 | 25.2856.04106.89 | 18.0637.3675.28 | 0.700.750.71 | 0.72 |
4.1 | 混凝土-衬垫材料 | 水介质 | 25.42 | 18.16 | 0.70 | 0.70 |
Claims (8)
1.一种衬垫复合材料,其特征在于,所述的复合材料包括(重量比):
增强纤维 20%~30%
粘结材料 25%~40%
摩擦性能调节剂 30%~55%
其中所述的增强纤维包括短切矿物纤维、短切纤维素纤维和粉碎型钢纤维中,重量比为3∶1∶2;
所述的粘结材料包括丁腈26橡胶和2123酚醛树脂,重量比为2~3.5∶1;
所述的摩擦性能调节剂所述的摩擦性能调节剂包括锌粉、碳黑、硅灰石粉、陶土粉、铝矾土、长石粉、铬铁矿粉。
2.如权利要求1所述的一种衬垫复合材料,其特征在于,所述的短切矿物纤维包括岩棉和硅酸铝短纤维。
3.如权利要求1所述的一种衬垫复合材料,其特征在于,所述的摩擦性能调节剂还包括填充物硫酸钡以及橡胶配合剂。
4.如权利要求3所述的一种衬垫复合材料,其特征在于,所述的橡胶配合剂包括硫磺、促进剂TMTD、防老剂D、氧化锌。
5.一种衬垫复合材料的制备方法,其特征在于,按上述原料比例,采用如下工艺步骤:
(1)用开放式炼胶机,将丁腈橡胶进行塑炼,调节辊距为1~2mm;
(2)塑炼好的合成橡胶,投入开放式炼胶机,待其包辊后,加入橡胶配合剂及少量填料硫酸钡,混炼直至配合剂完全均匀分散于橡胶中,温度在20~80℃,调节辊距0.5~1.5mm,然后再加入2123酚醛树脂,增强纤维及其他摩擦性能调节剂,使其均匀分散于合成橡胶中,拉片、切片;
(3)将压制成型模具置于200吨压机工作台上,开始加热,待模具温度至150℃±5℃,将已剪切成规定大小的片状料(大小与模腔一致),一层一层地加入模腔中,直至规定重量,合上模具,进行压制;
(4)出模后,衬垫材料已初步定型,放入专用定型模中定型;
(5)将衬垫材料置于蒸汽硫化罐中,进行硫化;
(6)用内、外圆弧专用磨床,将衬垫材料磨到所需厚度,即得产品。
6.如权利要求5所述的一种衬垫复合材料的制备方法,其特征在于,在进行丁
7.如权利要求5所述的一种衬垫复合材料的制备方法,其特征在于,在进行丁腈橡胶塑炼时,塑炼二次,间隔时间不少于24小时。
8.如权利要求5所述的一种衬垫复合材料的制备方法,其特征在于,在进行硫化,蒸汽压力0.5~0.6MPa。
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