紅外光譜的橡膠支座用膠的測試
橡膠支座作為橋梁結(jié)構(gòu)的重要組成部件,,是橋梁上部結(jié)構(gòu)與墩臺之間的重要聯(lián)接點,,對確保橋梁狀態(tài)的穩(wěn)定與使用安全具有重要作用,。本課題在充分調(diào)研國內(nèi)外關(guān)于橡膠支座以及膠料的研究基礎(chǔ)上,,以膠料質(zhì)量控制為核心,,針對橡膠支座膠料快速檢測方面的空白,,結(jié)合紅外光譜分析技術(shù),,通過廠家調(diào)研、專家問詢,、現(xiàn)場調(diào)查,、室內(nèi)分析、性能檢測等方式,,研究形成基于紅外光譜的橡膠支座膠料成分快速識別方法和評價標(biāo)準(zhǔn),,編制《基于紅外光譜的的橡膠支座膠料成分快速識別試驗規(guī)程》作為快速有效檢測橡膠支座質(zhì)量的方法,并在全省推廣應(yīng)用,,確保我省橡膠支座質(zhì)量受控,。
橡膠支座基本上是用天然橡膠制的和以合成橡膠制的,。為了減少橡膠支座的橫向壓縮變形,所以在橡膠中加設(shè)鋼板或維尼綸等予以加強,。天然橡膠對臭氧,、日光(紫外線)等有加速老化的缺點,所以一般在使用天然橡膠作橡膠支座時,。多將橡膠支座置于鋼制的盆狀容器內(nèi),,上加鋼制的凸形蓋而成為密封型的橡膠支座,這種密封的橡膠支座,,可防止橡膠老化,,并能均勻地傳遞壓力,多用于較大跨度的橋梁上,。
支座采用什么橡膠板式橡膠支座由多層天然橡膠與薄鋼板鑲嵌,、粘合、硫化而成一種橋梁支座產(chǎn)品,。該種類型的橡膠支座有足夠的豎向剛度以承受垂直荷載,,且能將上部構(gòu)造的壓力可靠地傳遞給墩臺;有良好的彈性以適應(yīng)梁端的轉(zhuǎn)動;有較大的剪切變形以滿足上部構(gòu)造的水平位移,,板式橡膠支座由多層天然橡膠與薄鋼板鑲嵌,、粘合、硫化而成一種橋梁支座產(chǎn)品,。
工程經(jīng)驗表明,,除設(shè)計安裝不當(dāng)、支座受荷過大等原因外,,橡膠支座損害往往是由于橡膠本身的質(zhì)量問題,,特別是生產(chǎn)支座時摻人不符合要求的橡膠產(chǎn)品。因為用于生產(chǎn)支座的氯丁橡膠,、天然橡膠等膠種價格較高,,部分廠家將用價格低廉的膠料甚至再生膠等劣質(zhì)膠料用于支座的生產(chǎn)?!豆窐蛄喊迨较鹉z支座》(JT/T4)中明確規(guī)定橡膠中不得使用任何再生膠或粉碎的硫化橡膠(硫化廢棄物),。對橡膠質(zhì)量進行快速評價與鑒別,一直是橋梁工程的重點和難點,。紅外光譜技術(shù)的出現(xiàn),,給橡膠支座質(zhì)量檢測提供了新的技術(shù)手段。目前,,在橡膠材料分析區(qū)域,,紅外光譜分析已成為橡膠材料的常用分析手段。李興分別對高溫硫化硅橡膠(HTV)和液體硅橡膠(LSR)未老化樣品,,鹽霧老化1000h,、2 000 h,,紫外老化1000h、2000h試樣進行傅里葉變換紅外光譜(FTIR)測試,,通過特征峰峰值以及特征峰面積的變化來分析不同老化條件對HTV及LSR主鏈以及側(cè)鏈的影響,,推測其憎水性、機械以及電氣性能的變化:周軍等人為研究東南沿海高溫高濕地區(qū)在線運行復(fù)合絕緣子硅橡膠傘裙的老化特性,,從東南沿海地區(qū)選取不同老化時間和生產(chǎn)廠家的復(fù)合絕緣子,,利用噴水分級法、表觀硬度法測量其宏觀特性,,并通過衰減全反射紅外光譜,、熱重分析研究其微觀特性:趙蘇艷利用衰減全反射紅外光譜(ATR)對市面上幾種主要類型輪胎橡膠進行了紅外光譜測定、比照和分析,,重點研究分析了輪胎橡膠共性和差異,。而在本文研究中,借助紅外光譜檢測技術(shù),,在短時間內(nèi)便可得出橡膠試驗結(jié)果,,并通過各圖譜之間的相似度對比,從而實現(xiàn)橡膠生產(chǎn)廠家和膠質(zhì)的快速鑒別,,保證橡膠支座的質(zhì)量,。
2 檢測原理
傅里葉變換紅外(FTIR)光譜技術(shù)是通過紅外光源發(fā)出的紅外光,紅外光照射在樣品上,,檢測器會精確地測量樣品吸收的光量,。這種吸收可形成*的光譜指紋,使用這種光譜指紋可以確定樣品的分子結(jié)構(gòu)和混合物中特定化合物的精確含量,。橡膠材料的成分及其組成含量決定了橡膠產(chǎn)品的拉伸,,粘彈性和耐候性等各種性能。傅里葉變換紅外(FTIR)光譜技術(shù)能夠快遞檢測橡膠材料中各種成分的分子結(jié)構(gòu),,其相對峰強也體現(xiàn)著對應(yīng)成分的含量變化,,因此,檢測橡膠材料的紅外光譜能夠有效監(jiān)控橡膠產(chǎn)品的成分及其組成含量的變化,。
3,、試驗方案
本文選取了3個廠家的橡膠支座樣品,3個廠家分別命名為A1,、A2及A3,。其中,A1抽取了40個支座,,A2和A3抽取了30個支座,。每個支座取了3個樣品進行測試,因此,,總共制取了300個樣品,,樣品情況如圖2所示,。本次測試采用iCAN9傅立葉紅外光譜檢測儀,ATR附件,。檢測參數(shù)為:采集范圍600~4000cm-1,,分辨率4cm-1,掃描次數(shù)為32次,。測試晶體用酒精擦拭并干燥后,,先測試背景圖,再將樣品用酒精清潔后,,進行紅外光譜測試,,如下圖所示。測試完成后,,以每個廠家1號樣品的紅外圖譜作為標(biāo)準(zhǔn)圖譜進行相似度比對,,以相似度閾值為90%為產(chǎn)品質(zhì)量合格線。
4,、測試結(jié)果
3個廠家的橡膠支座紅外圖譜情況見圖4,,紅外圖譜相似度對比結(jié)果如表1及圖5所示。從結(jié)果可以看出,,廠家A1產(chǎn)品紅外圖譜相似度低于70%,,甚至達到42.0%,并且變異系數(shù)為16.87%,,超過10%,,表明A1產(chǎn)品的質(zhì)量嚴(yán)重不穩(wěn)定,。廠家A2的產(chǎn)品圖譜相似度也不滿足大于90%的要求,。廠家A3的產(chǎn)品圖譜相似度檢測結(jié)果較好,相似度平均值能夠達到94.5%,,并且變異系數(shù)較小,。
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