硅橡胶压缩永久变形性能的研究进展

综述了硅橡胶压缩永久变形性能的研究进展,主要介绍了基胶、填料、助剂、试样尺寸及测试环境等对压缩永久变形测试结果的影响,并展望了低压缩永久变形硅橡胶的研究方向。

大粒径级配碎石在旋转轴压下永久变形规律

为研究大粒径级配碎石在重复荷载作用下的永久变形规律,在道路材料旋转振动压实仪的基础上提出大粒径级配碎石混合料振动旋转压实室内研究制样方式,并采用旋转轴压重复荷载施加方式对成型试样施加重复荷载,最后引入AASHTO和Monismith模型对变形数据进行拟合。结果表明:当重复旋转轴压荷载等级低于200 kPa时,试样变形最终将趋于稳定,当荷载等级在240~320 kPa时,变形将缓慢累积且增速渐趋变缓,当荷载等级≥360 kPa时,变形将快速累积且增速保持在较高水平;AASHTO模型对低等级重复荷载作用下的累积变形拟合效果更好,Monismith模型对高等级重复荷载作用下的累积变形拟合效果更佳;旋转轴压荷载值、试样含水率和模型拟合参数的变化具有一定的关联。

氢化丁腈橡胶在柴油中压缩永久变形的研究

通过分析含油介质中压缩载荷对氢化丁腈橡胶(HNBR)硫化试样的影响,选择介质与压缩载荷同时作用的试验方法模拟橡胶密封件工作状态。结果表明,随着温度的升高,HNBR压缩永久变形持续增大;当持续压缩28 d时,HNBR压缩永久变形由80℃时16.44%增大至200℃时91.14%。随着浸泡时间的延长,80℃时HNBR压缩永久变形降低后保持稳定,120℃,160℃及200℃时持续增大。通过分析具有相似物理或化学变化机理的试样性能,得出HNBR寿命预测方程为y=-1312.60x-0.20343。

耐低温超低压缩永久变形三元乙丙橡胶的配方设计

研究由乙烯、丁烯和亚乙基降冰片烯为单体,茂金属催化合成的新型三元乙丙橡胶(EBT EPDM)和通用三元乙丙橡胶(EPDM)的耐低温性能以及炭黑种类对EBT EPDM胶料耐低温性能的影响。结果表明:与EPDM胶料相比,EBT EPDM胶料的t_(10)和t_(90)均缩短,F_(max)-FL增大;EBT EPDM硫化胶在低温条件(-40℃×72 h)下的压缩永久变形减小71.5%,脆性温度降低37.7%,低温回缩温度TR10最低,低温弯曲后表面未出现裂纹,耐低温性能优异;随着炭黑粒径的增大,EBT EPDM硫化胶的低温压缩永久变形减小,脆性温度降低;在相同低温条件下,EBT EPDM硫化胶的压缩永久变形与硅橡胶硫化胶相近,但EBT EPDM价格远低于硅橡胶,可拓宽其在低温密封领域的应用。

不同建筑固废再生骨料取代率下粗粒土填料永久变形特性及安定行为研究

为探究城市建筑拆除固废再生骨料部分或全部取代天然骨料用于粗粒土路基填料的可行性,开展不同再生骨料取代率、含水率、围压和剪应力比等组合下的室内大型静动三轴试验,定量研究土性参数和应力状态对试样抗剪强度和累积塑性应变特性的影响规律。基于半对数坐标下累积塑性应变发展的多阶段特征,分别考虑不同阶段塑性变形累积速率以及相邻两阶段的塑性变形累积速率的差异,提出适用于建筑固废再生骨料路基填料的新型安定行为判定准则。研究结果表明:再生骨料路基填料试样的累积塑性应变随含水率和剪应力比的增大而增大,当再生骨料路基填料试样在剪应力比为0.3和0.5时,抗累积变形性能与天然骨料路基填料试验所得的抗累积变形性能接近,综合考虑抗剪强度和累积塑性变形特性的再生骨料路基填料最优取代率为85%;新安定行为判定准则具有较高的准确性,可为相似路基填料的长期路用性能评定提供理论依据。

低压缩永久变形耐油耐冷却液氢化丁腈橡胶配合研究

选取5种不同牌号的中高丙烯腈含量氢化丁腈橡胶(HNBR),通过不同丙烯腈含量生胶、填料体系、硫化体系、防护体系进行配合试验,研究了10个不同配方的HNBR胶料,测试了其耐热空气老化、耐1#标准油和3#标准油老化、耐15W40机油老化、耐冷却液老化性能以及低温性能。结果表明,选用丙烯腈含量为34%~36%的HNBR生胶3446、2010、2020L,单填充70份N774炭黑,采取F40和TAIC-70并用比为12.5∶5.5的过氧化物硫化体系,选用5份耐热增塑剂TOTM、2份耐热防老剂445,所制得的混炼胶在150℃下具有较好地耐热空气、耐标准油、耐机油、耐冷却液性能以及较低的压缩永久变形。

温度变化对5080橡胶胶料耐介质压缩永久变形的影响

研究了高低温、介质变化和不同厂商产品性能对5080橡胶胶料压缩永久变形的影响;验证了在YH-10或RP-3介质中压缩永久变形随温度及生产工艺变化的波动情况。结果表明,100℃下,5080橡胶压缩永久变形最优;RP-3介质中接近-55℃时,5080橡胶回弹性基本丧失;YH-10介质中接近-55℃时,仍有一定回弹性,可酌情使用。

橡胶压缩永久变形测定不确定度分析与评定

依据ISO 815-1:2008对三元乙丙橡胶密封材料的压缩永久变形进行了测试,分析了测量重复性、试验设备、测量工具等因素引入的不确定度,量化了各分量的标准不确定度,计算了合成标准不确定度和扩展不确定度。不确定度分析及评定结果显示,压缩永久变形测定结果不确定度的主要分量为测量重复性引入的不确定度;当三元乙丙橡胶压缩永久变形为28%时,扩展不确定度为3.2%(置信水平P=95%,包含因子k=2)。

沥青路面永久变形量计算点位选择与基层厚度的影响分析

为明确沥青路面永久变形量计算点位,减少计算工作量,通过常见沥青路面结构组合,依据弹性层状体系理论计算不同路面结构组合下不同点位的沥青混合料层各分层顶面竖向压应力,并分析基层厚度对沥青混合料层永久变形量的影响规律。结果表明,不同结构组合下,沥青混合料层各分层顶面的竖向压应力的最大值点均位于双圆均布荷载的圆心处(A点)。在沥青路面结构组合设计中,基层厚度对沥青混合料层永久变形量的影响很小,仅在无机结合料稳定类基层厚度小于350 mm时有影响。

压缩永久变形试验标准分析解读

为对橡胶密封产品压缩永久变性能进行研究,找到合适实验标准,对O型密封圈进行压缩永久变形试验,对比分析了4种常用的压缩永久变形标准(IS0815-1:2019,ASTMD395-2018,GB/T7759.1-2015,GB/T1683-2018),从实验方法、试样尺寸、试验步骤等角度进行分析,为选取合适的试验标准提供参考。

氟橡胶在寿命评估时压缩永久变形、压缩应力松弛与气密性关系的研究

采用压缩永久变形和压缩应力松弛作为特性指标,应用阿累尼乌斯方程对氟橡胶进行了寿命评估,同时采用氦质谱检漏仪监测气密性随老化时间的变化,对氟橡胶密封材料压缩永久变形、压缩应力松弛与气密性的相关性进行研究分析。结果表明,对于该氟橡胶密封材料,气密性指标为老化非敏感指标。

高速公路改良风化砂-红黏土路基填料永久变形试验研究

为提高风化砂-红黏土地区路基在车辆荷载作用下的稳定性和耐久性,研究了掺砂比、初始干密度和循环荷载对改良风化砂-红黏土永久变形行为的综合效应,并通过室内三轴永久变形试验分析了这些因素对变形特性的影响。试验结果表明:1)在初始干密度一定的情况下,随掺砂比的增加,永久变形终值先减小后增大,在掺砂比为10%时达到最小值;2)在一定掺砂比下,随初始干密度的增大,最终永久变形终值也增大;3)当掺砂比和初始干密度一定时,土体的永久变形值与循环荷载次数呈对数关系。在此试验结果基础上,建立了综合考虑掺砂比、初始干密度和循环荷载效应的改良风化砂-红粘土永久变形预测模型,并对其进行了鲁棒性验证。鲁棒性验证结果表明,所建模型具有较高的准确性与适用性,可应用于路基工程路基填料永久变形量的预测。

基于高温永久变形分析的宁杭高速剩余服务年限研究

对宁杭高速路面剩余服务年限进行研究,基于路面现场检测结果以及路面材料汉堡车辙和动态蠕变试验结果,对原沥青路面开展深层次性能评估。研究表明:原路面流变次数指数评价等级均为A级,高温稳定性较好;典型断面2024年路面车辙分别达到10.25、10.07 mm,超过10 mm养护阈值。在2026年累计车辙深度达到11、10.75 mm,应尽快采用养护措施。研究结果对于合理选择养护时机、延长路面使用寿命、降低道路寿命周期养护成本,实现路面性能目标和成本效益最大化,具有重要的意义。

内包聚四氟乙烯低压缩永久变形密封圈的研制

研究了硫化剂、补强剂种类及用量对HNBR 2010H硫化胶力学性能的影响,并用优选配方胶料与PTFE进行了内包聚四氟乙炔烯密封圈的研制。结果表明,随着DCP用量的增加,拉伸强度先增大后减小,拉断伸长率持续减小,压缩永久变形减小;同等用量的双2,5和DCP相比,双2,5制备胶料的压缩永久变形较低;选用喷雾炭黑,增加TAIC用量均对减小压缩永久变形有利。使用丙酮处理PTFE薄膜后,采用聚异氰酸酯胶可以实现其与HNBR胶料的良好粘接。

倒装式沥青路面结构永久变形分析

为分析倒装式沥青路面结构抗车辙性能,文中通过弹性理论分层总和法的沥青路面车辙预估模型与BISAR程序相结合,研究了倒装式沥青路面结构永久变形。结果表明倒装式沥青结构能减小结构内部的竖向压应力,从而有效减少永久变形即车辙的产生;同时研究发现,路面结构4~10cm深度是最易产生车辙的位置,因此在路面结构设计时,应当采用合理材料,提高部位的抗车辙性能,减少路面车辙,具有一定的实用性。

典型沥青路面沥青混合料永久变形量计算与设计控制

以路表弯沉为主设计指标的旧《公路沥青路面设计规范》,设计的路面在使用过程中的后期,车辙病害严重,2017年开始实行新规范在路面设计指标的选用上,针对车辙,增加了沥青混合料层永久变形量等设计控制指标。以一级公路典型路面结构为例,通过相对固定参数取值,逐步对沥青混合料层永久变形量设计值进行试算分析,有效控制沥青混合料层设计永久变形量的设计思路和过程,可供类似工程设计参考。

弹条Ⅰ型扣件轨下垫板压缩永久变形的影响因素研究

为研究低压缩永久变形的轨下垫板的配方及硫化体系,采用热空气老化试验箱等设备,分析了胶种、无机填料种类、偶联剂用量、硫化剂配比及硫化时间对轨下垫板压缩永久变形的影响规律。结果表明:丁苯橡胶的压缩永久变形优于天然橡胶;纳米高岭土压缩永久变形显著优于白炭黑、碳酸钙和煅烧陶土;偶联剂最佳用量为1份;硫磺和促进剂TE最佳比例为0.8∶1.2;硫化时间以10 min为宜。研究结果可以为轨下垫板压缩永久变形的改善提供参考。

永久性沥青路面结构在高速公路中的应用

结合工程实例,介绍了永久性沥青路面结构的原理和功能要求,探讨了永久性沥青路面结构在高速公路中的应用方案,主要包括测试数据分析、模型建立和校准、材料参数确定、力学响应、疲劳寿命预估等内容,同时从混合料拌和、运输、摊铺、碾压、路面养护五个方面提出施工质量控制措施。结论证实,永久性沥青路面结构满足高速公路施工需要,不仅能够延长路面使用寿命,减小路面永久变形量,而且还有利于节约养护维修成本,提高沥青路面服务质量。

基于单轴贯入重复剪切试验的沥青混合料永久变形

沥青路面车辙变形越发严重,降低路面使用寿命的同时大大影响行车安全.通过对比分析,提出运用单轴贯入重复剪切试验研究沥青混合料的永久变形.对高速公路沥青路面上中面层最常用的4种沥青混合料进行了不同荷载水平下的单轴贯入重复剪切试验,得到如下结论:单轴贯入重复剪切试验可以做出沥青混合料的三阶段变形;荷载越大混合料永久变形的速率越大,剪切疲劳寿命或流动数越小,当荷载大于或等于1.3MPa时改性沥青混合料在较小的荷载次数内变形过大,发生剪切破坏,而当荷载小于或等于1.1MPa时变形增加极慢,稳定地处于变形的第二阶段而不破坏;抗剪强度较大的沥青混合料抵抗剪切变形的能力较强,改性沥青混合料抵抗剪切变形的能力远大于普通沥青混合料;荷载应力水平和作用次数具有等效性.

重复荷载作用下沥青混合料的永久变形

对Burgers模型中串联粘壶进行了改进,并将改进模型看成是由三单元VanDerPoel模型与改进粘壶串联组成.采用半正弦波间歇荷载模拟路面受到的车辆荷载,推导了重复荷载作用下沥青混合料永久变形的力学模型.进行了三轴重复荷载永久变形试验,验证了模型的准确性,研究了永久变形的变化规律.试验结果表明:该模型能够全面反映重复荷载作用下沥青混合料三阶段永久变形特性;温度越高、应力越大,混合料的永久变形越大,流变数越小.而残余粘弹性变形随着荷载作用次数趋向于定值,其占永久变形的比例逐渐减小;应力越大、温度越高、间歇时间越短,残余粘弹性应变定值越大.随着荷载间歇时间的增长,残余粘弹性应变占永久应变的比例先迅速衰减,而后逐渐变缓;温度越高、荷载越大,应该设计更长的荷载间歇时间以便粘弹性变形的恢复.