本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種環(huán)保型隔震橡膠支座，包括：相互對置并通過套筒螺栓與所支撐結(jié)構(gòu)相連的外連接鋼板；以及由交替層疊的加勁鋼板和高阻尼橡膠層共同構(gòu)成的支座本體，該支座本體的上下端面分別通過封板與外連接鋼板相聯(lián)接的芯體，并且其中高阻尼橡膠層的組分及質(zhì)量百分比為：40%~50%的丁腈橡膠、3%~4%的填充補(bǔ)強(qiáng)劑、2%~3%的增塑劑、1%~1.5%的促進(jìn)劑、2%~2.5%的防老劑，以及40%~50%的納米級硬瀝青顆粒。本發(fā)明專利技術(shù)還公開了相應(yīng)的制造方法。通過本發(fā)明專利技術(shù)，能夠有效實(shí)現(xiàn)隔震支座的超高阻尼比，并且與傳統(tǒng)的鉛芯隔震橡膠支座相比由于去掉了鉛芯因此具有環(huán)保性，同時實(shí)現(xiàn)對橋梁等工程結(jié)構(gòu)的減震，而且具備高耐久、耐低溫、無鉛環(huán)保、成本低以及便于加工制造等優(yōu)點(diǎn)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于工程減振技術(shù) 領(lǐng)域，更具體地，涉及一種環(huán)保型并具備超高阻尼比的隔震橡膠支座及其制造方法。
技術(shù)介紹
隔震橡膠支座是一種由多層天然橡膠與薄鋼板鑲嵌、粘合、硫化形成的橋梁支座產(chǎn)品。該類型的橡膠支座有足夠的豎向剛度以承受垂直荷載，能將上部構(gòu)造的壓力可靠地傳遞給墩臺；此外，有良好的彈性以適應(yīng)梁端的轉(zhuǎn)動，并具有較大的剪切變形以滿足上部構(gòu)造的水平位移。目前國內(nèi)在用的隔震橡膠支座主要包括普通橡膠支座、鉛芯橡膠支座和普通高阻尼橡膠支座等。如圖I中所示，顯示了常規(guī)的普通橡膠支座的結(jié)構(gòu)。這種橡膠支座將多層鋼板I分布鑲嵌在橡膠2中制成，其上下表面都為橡膠層，整體表現(xiàn)為矩形或圓形截面形狀。由于與橋梁粱底沒有直接連接，因此此支座易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，影響橋梁結(jié)構(gòu)安全。尤其當(dāng)發(fā)生地震時，由于支座與橋梁沒有連接成在一起，容易出現(xiàn)支座滑移、脫落等情況，不能起到隔震作用。此外，這種橡膠支座的阻尼比一般只有5%左右，隔震能力差，難以降低結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。圖2中顯示了現(xiàn)有技術(shù)的鉛芯隔震橡膠支座的結(jié)構(gòu)。如圖2中所示，該鉛芯橡膠支座包括上下兩層的外連接鋼板1’，支座芯體通過上下封板2’分別與外連接鋼板I’聯(lián)接，并在封板與外連接鋼板之間設(shè)置有剪切鍵5’以便帶動支座產(chǎn)生水平方向上的相對位移。所述支座芯體由橡膠層6’和用于提高豎向承載力的加勁鋼板3’交錯層疊形成，并沿著豎直方向插有多個鉛芯棒4’以便進(jìn)一步提高支座整體的阻尼性能。對于支座整體，可表現(xiàn)為矩形或圓形截面形狀。其中鉛芯層4’直接套合在兩層外連接鋼板之間，而加勁鋼板3’同樣通過封板2’并使用內(nèi)六角螺釘7’與外連接鋼板I’相聯(lián)接。在完成外連接鋼板及其芯體的組裝之后，通過套筒螺栓8’分別與橋梁的梁底、以及橋墩的墩頂相連，由此作為橋梁支座起到減振作用。這種鉛芯橡膠支座具備普通橡膠支座的性能，同時解決了普通橡膠支座在抗震方面所存在的不足。然而，為提高支座的阻尼比，需要在支座中加入鉛芯以達(dá)到降低結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的效果。但是鉛是重污染金屬，無論在生產(chǎn)過程還是使用過程中鉛金屬會外漏對環(huán)境造成較大的污染，目前國內(nèi)外已經(jīng)對鉛的使用有很嚴(yán)格的限制，因此鉛芯橡膠支座對與當(dāng)今環(huán)保趨勢相違背。圖3中顯示了現(xiàn)有技術(shù)的普通高阻尼隔震橡膠支座的結(jié)構(gòu)。如圖3中所示，該橡膠支座包括上下兩層外連接鋼板11，芯體(該芯體由加勁鋼板13和高阻尼橡膠層15交替層疊形成)通過上下封板12并使用內(nèi)六角螺釘16分別與外連接鋼板11聯(lián)接，并在封板與外連接鋼板之間設(shè)置有剪切鍵14。在完成對外連接鋼板及其芯體的組裝之后，通過套筒螺栓17與橋梁梁底相連。對于這種橡膠支座而言，無需加入鉛芯就能達(dá)到較好的隔震效果，其阻尼比可達(dá)15%以上。然而，其滯回曲線不飽滿，耗能能力較差，因此其隔震能力雖比一般普通橡膠支座略有提高，但是效果還是低于鉛芯橡膠支座的性能，不能完全滿足結(jié)構(gòu)減震的需要；此外，由于它采用了大量的非環(huán)保添加劑來改善橡膠的阻尼性能，相應(yīng)在制造工藝及適用性等方面存在局限。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷和技術(shù)需求，本專利技術(shù)的目的在于提供一種環(huán)保型超高阻尼隔震橡膠支座及其制造方法，該隔震橡膠支座能夠有效實(shí)現(xiàn)對橋梁等結(jié)構(gòu)的減震和高阻尼比，而且具備高耐久、耐低溫、低碳環(huán)保、成本低以及便于加工制造等優(yōu)點(diǎn)。按照本專利技術(shù)的一個方面，提供了一種環(huán)保型隔震橡膠支座，該隔震橡膠支座包括外連接鋼板，所述外連接鋼板為相互對置的上下兩層，并通過套筒螺栓與所支撐結(jié)構(gòu)相連； 支座本體，該支座本體由交替層疊的加勁鋼板和超高阻尼橡膠層共同構(gòu)成，其上、下端面分別通過封板與所述外連接鋼板相聯(lián)接，其中超高阻尼橡膠層的組分及質(zhì)量百分比如下40% 50%的丁腈橡膠、3% 4%的填充補(bǔ)強(qiáng)劑、2% 3%的增塑劑、1% 1. 5%的促進(jìn)劑、29Γ2. 5%的防老劑，以及40% 50%的納米級硬浙青顆粒。通過對環(huán)保型隔震橡膠支座本體中的橡膠層成分及質(zhì)量百分比進(jìn)行以上設(shè)定，經(jīng)過較多試驗(yàn)和實(shí)踐表明，所獲得的橡膠支座阻尼比可高達(dá)20%以上，低碳環(huán)保、成本低且便于制造，適于各種低溫和耐油性高的場合。尤其是，用于取代目前非環(huán)保材料的納米級硬浙青顆粒可以使丁腈橡膠膠料在微觀上對橡膠分子進(jìn)行分層，打破了原有的分子鏈，同時硬浙青顆粒與橡膠分子間通過層與層的連接可產(chǎn)生較大的阻尼效應(yīng)；此外，由于該橡膠層內(nèi)部不存在傳統(tǒng)合成膠料的橡膠分子與添加物之間形成的分子鏈，因而即便在低溫下也不易產(chǎn)生結(jié)晶現(xiàn)象，試驗(yàn)證明零下20度時仍具備良好的阻力性能，而且當(dāng)溫度變化和交通荷載作用時也不會產(chǎn)生疲勞剪切破壞。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述填充補(bǔ)強(qiáng)劑為濕式云母粉，增塑劑為硬脂酸，促進(jìn)劑為促進(jìn)劑DM和促進(jìn)劑TT的混合物，防老劑為4010ΝΑ、RD和RP-3型防護(hù)蠟的混合物。通過對以上成分類型的具體限定，能夠便于橡膠層的制備加工操作，并且所制得的環(huán)保型超高阻尼隔震橡膠支座具備較高的豎向承載能力和水平變形能力，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時呈現(xiàn)良好的可復(fù)位性；其中濕式云母粉與常規(guī)的炭黑填充劑相比，能夠有效提高丁腈橡膠的曲撓性能和耐熱老化性能；促進(jìn)劑TT本身也可起到硫化作用，能夠制備耐熱老化性能好的膠種，而促進(jìn)劑RD的配合使用可提高硫化后效性；此外，防老劑4010ΝΑ、RD和RP-3型防護(hù)蠟的配合使用能夠有效提供對熱、氧、臭氧的有效防護(hù)，并避免老化和曲撓龜裂，因而尤其適用于環(huán)保型超高阻尼隔震橡膠支座的用途，并可提供更長的使用壽命。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述丁腈橡膠中的丙烯腈含量為369Γ42%，所述納米級硬浙青顆粒的尺寸為100nnT300nm。丁腈橡膠作為丁二烯和丙烯腈的共聚物，通常采用乳液聚合法來制造，其中丙烯腈的含量對丁腈橡膠的性能影響很大，本專利技術(shù)通過試驗(yàn)和比較，選用含量較高的丙烯腈，這樣所制得的橡膠支座密度大、膠料硫化性好、耐磨耗，并且具備更大的定伸應(yīng)力和拉伸強(qiáng)度；此外，通過對浙青顆粒的尺寸進(jìn)行以上具體限定，試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明能夠與丁腈橡膠分子更為均勻地相互嵌入，并產(chǎn)生更大的阻尼效應(yīng)。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述橡膠支座為尺寸范圍為350mm*350mnTl620mm*1620mm的正方形截面形狀，或者直徑范圍為300mnTl700mm的圓形截面形狀，在100%應(yīng)變時其等效阻尼比可以達(dá)到為20%以上。通過對所制得的環(huán)保型隔震橡膠支座的形狀及尺寸進(jìn)行以上具體限定，便于大批量的加工制造，并能夠適用于支撐各種常規(guī)的橋梁梁底以及橋墩墩頂；另一方面，20%以上的高阻尼比能夠保證對支撐結(jié)構(gòu)提供更好的隔震作用。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，各個所述封板與其聯(lián)接的外連接鋼板構(gòu)成一體化結(jié)構(gòu)，并在其之間設(shè)置有剪切鍵。 通過將封板與外連接鋼板構(gòu)成一體化結(jié)構(gòu)，能夠簡化支座結(jié)構(gòu)，便于支座的生產(chǎn)、裝配和維護(hù)；此外，通過在封板與外連接鋼板之間設(shè)置剪切鍵，能夠便于帶動支座產(chǎn)生水平方向上的相對位移，相應(yīng)提供支座抗水平荷載的能力。按照本專利技術(shù)的另一方面，還提供了相應(yīng)的隔震橡膠支座制造方法，該方法包括(a) 丁腈橡膠膠片的制備步驟將40% 50%重量百分比的丁腈橡膠、3% 4%重量百分比的填充補(bǔ)強(qiáng)劑、2% 3%重量百分比的增塑劑、19Γ1. 5%的促進(jìn)劑、29Γ2. 5%的防老劑，以及40% 50%的納米級硬浙青顆粒加熱混煉，然后根據(jù)所需尺寸采用壓輥壓延出品并剪切成半成品膠片；(b)膠片和鋼板的貼合成型步驟按照所需尺寸本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種環(huán)保型隔震橡膠支座，該隔震橡膠支座包括：外連接鋼板，所述外連接鋼板為相互對稱的上下兩層，并通過套筒螺栓與所支撐結(jié)構(gòu)相連；支座本體，該支座本體由交替層疊的加勁鋼板和高阻尼橡膠層共同構(gòu)成，其上、下端面分別通過封板與所述外連接鋼板相聯(lián)接，其中高阻尼橡膠層的組分及質(zhì)量百分比如下：40%~50%的丁腈橡膠、3%~4%的填充補(bǔ)強(qiáng)劑、2%~3%的增塑劑、1%~1.5%的促進(jìn)劑、2%~2.5%的防老劑，以及40%~50%的納米級硬瀝青顆粒。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：袁涌，資道銘，朱宏平，
申請(專利權(quán))人：華中科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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