红外光谱的橡胶支座用胶的测试

橡胶支座作为桥梁结构的重要组成部件，是桥梁上部结构与墩台之间的重要联接点，对确保桥梁状态的稳定与使用安全具有重要作用。本课题在充分调研国内外关于橡胶支座以及胶料的研究基础上，以胶料质量控制为核心，针对橡胶支座胶料快速检测方面的空白，结合红外光谱分析技术，通过厂家调研、专家问询、现场调查、室内分析、性能检测等方式，研究形成基于红外光谱的橡胶支座胶料成分快速识别方法和评价标准，编制《基于红外光谱的的橡胶支座胶料成分快速识别试验规程》作为快速有效检测橡胶支座质量的方法，并在全省推广应用，确保我省橡胶支座质量受控。

橡胶支座基本上是用天然橡胶制的和以合成橡胶制的。为了减少橡胶支座的横向压缩变形，所以在橡胶中加设钢板或维尼纶等予以加强。天然橡胶对臭氧、日光(紫外线)等有加速老化的缺点，所以一般在使用天然橡胶作橡胶支座时。多将橡胶支座置于钢制的盆状容器内，上加钢制的凸形盖而成为密封型的橡胶支座，这种密封的橡胶支座，可防止橡胶老化，并能均匀地传递压力，多用于较大跨度的桥梁上。

支座采用什么橡胶板式橡胶支座由多层天然橡胶与薄钢板镶嵌、粘合、硫化而成一种桥梁支座产品。该种类型的橡胶支座有足够的竖向刚度以承受垂直荷载，且能将上部构造的压力可靠地传递给墩台;有良好的弹性以适应梁端的转动;有较大的剪切变形以满足上部构造的水平位移，板式橡胶支座由多层天然橡胶与薄钢板镶嵌、粘合、硫化而成一种桥梁支座产品。

工程经验表明，除设计安装不当、支座受荷过大等原因外，橡胶支座损害往往是由于橡胶本身的质量问题，特别是生产支座时掺人不符合要求的橡胶产品。因为用于生产支座的氯丁橡胶、天然橡胶等胶种价格较高，部分厂家将用价格低廉的胶料甚至再生胶等劣质胶料用于支座的生产。《公路桥梁板式橡胶支座》(JT/T4)中明确规定橡胶中不得使用任何再生胶或粉碎的硫化橡胶(硫化废弃物)。对橡胶质量进行快速评价与鉴别，一直是桥梁工程的重点和难点。红外光谱技术的出现，给橡胶支座质量检测提供了新的技术手段。目前，在橡胶材料分析区域，红外光谱分析已成为橡胶材料的常用分析手段。李兴分别对高温硫化硅橡胶(HTV)和液体硅橡胶(LSR)未老化样品，盐雾老化1000h、2 000 h，紫外老化1000h、2000h试样进行傅里叶变换红外光谱(FTIR)测试，通过特征峰峰值以及特征峰面积的变化来分析不同老化条件对HTV及LSR主链以及侧链的影响，推测其憎水性、机械以及电气性能的变化:周军等人为研究东南沿海高温高湿地区在线运行复合绝缘子硅橡胶伞裙的老化特性，从东南沿海地区选取不同老化时间和生产厂家的复合绝缘子，利用喷水分级法、表观硬度法测量其宏观特性，并通过衰减全反射红外光谱、热重分析研究其微观特性:赵苏艳利用衰减全反射红外光谱(ATR)对市面上几种主要类型轮胎橡胶进行了红外光谱测定、比照和分析，重点研究分析了轮胎橡胶共性和差异。而在本文研究中，借助红外光谱检测技术，在短时间内便可得出橡胶试验结果，并通过各图谱之间的相似度对比，从而实现橡胶生产厂家和胶质的快速鉴别，保证橡胶支座的质量。

2 检测原理

傅里叶变换红外(FTIR)光谱技术是通过红外光源发出的红外光，红外光照射在样品上，检测器会精确地测量样品吸收的光量。这种吸收可形成*的光谱指纹，使用这种光谱指纹可以确定样品的分子结构和混合物中特定化合物的精确含量。橡胶材料的成分及其组成含量决定了橡胶产品的拉伸，粘弹性和耐候性等各种性能。傅里叶变换红外(FTIR)光谱技术能够快递检测橡胶材料中各种成分的分子结构，其相对峰强也体现着对应成分的含量变化，因此，检测橡胶材料的红外光谱能够有效监控橡胶产品的成分及其组成含量的变化。

3、试验方案

本文选取了3个厂家的橡胶支座样品，3个厂家分别命名为A1、A2及A3。其中，A1抽取了40个支座，A2和A3抽取了30个支座。每个支座取了3个样品进行测试，因此，总共制取了300个样品，样品情况如图2所示。本次测试采用iCAN9傅立叶红外光谱检测仪，ATR附件。检测参数为:采集范围600~4000cm-1，分辨率4cm-1，扫描次数为32次。测试晶体用酒精擦拭并干燥后，先测试背景图，再将样品用酒精清洁后，进行红外光谱测试，如下图所示。测试完成后，以每个厂家1号样品的红外图谱作为标准图谱进行相似度比对，以相似度阈值为90%为产品质量合格线。

4、测试结果

3个厂家的橡胶支座红外图谱情况见图4，红外图谱相似度对比结果如表1及图5所示。从结果可以看出，厂家A1产品红外图谱相似度低于70%，甚至达到42.0%，并且变异系数为16.87%，超过10%，表明A1产品的质量严重不稳定。厂家A2的产品图谱相似度也不满足大于90%的要求。厂家A3的产品图谱相似度检测结果较好，相似度平均值能够达到94.5%，并且变异系数较小。