廢舊輪胎膠粉再生軌道減振墊國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展

周 妮 沈菊男

(蘇州科技大學(xué)道路工程研究中心，江蘇 蘇州 215011)

廢舊輪胎膠粉再生軌道減振墊國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展

周 妮 沈菊男

(蘇州科技大學(xué)道路工程研究中心，江蘇 蘇州 215011)

隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，廢輪胎的產(chǎn)生量也越來(lái)越多。這些廢舊輪胎不但造成了土地資源的浪費(fèi)而且對(duì)生態(tài)自然環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。現(xiàn)在主要的廢舊輪胎膠粉的處理方式是再生為膠粉。通過(guò)將膠粉添加到橡膠減振墊的生產(chǎn)中，不僅有益于降低橡膠減振墊的成本而且有效的處理了于廢舊輪胎所帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題。對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的減振措施、輪胎膠粉的處理方式以及橡膠減振墊材料的研發(fā)情況進(jìn)行了歸納與總結(jié)，為后續(xù)的研究做了一定的理論支撐。

廢舊輪胎膠粉,橡膠減振墊,減振

1 軌道交通主要的減振措施

目前，城市軌道交通振動(dòng)和噪聲控制措施主要包括浮置板、彈性支撐塊、高彈性扣件、道碴墊、鋼軌下橡膠墊板、鐵墊板下橡膠墊板、埋入式鋼軌、鋼軌和車(chē)輪的處理、車(chē)輛彈性懸掛系統(tǒng)、聲屏障、高架橋采用層疊高阻尼橡膠支座或鉛芯疊層橡膠支座和調(diào)頻質(zhì)量阻尼器、隔振溝、消振壁、緩沖帶、圍欄樁、鋼軌粘貼阻尼材料等，見(jiàn)圖1。

高彈性軌道結(jié)構(gòu)，是通過(guò)增加軌道的彈性來(lái)減小地鐵運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)成的影響；由于其固有頻率和共振區(qū)的放大倍數(shù)較低，浮置板式軌道結(jié)構(gòu)是目前在對(duì)振動(dòng)較敏感地段廣泛采用的一種減振結(jié)構(gòu)。北京交通大學(xué)和鐵道科學(xué)研究院等單位對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行的理論研究及動(dòng)態(tài)試驗(yàn)測(cè)試表明，其減振性能可達(dá)78%,加速度級(jí)下降13 dB。

LVT無(wú)碴軌道(彈性支承塊式)是普通支承塊的改進(jìn)形式。LVT無(wú)碴軌道結(jié)構(gòu)先是被瑞士國(guó)營(yíng)鐵路采用，后來(lái)由于其減振、降噪和減磨等性能非常優(yōu)越，被丹麥、英國(guó)、法國(guó)、葡萄牙等國(guó)家所采用。最高時(shí)速200 km/h的英吉利海底隧道通過(guò)多種無(wú)碴軌道結(jié)構(gòu)比選，采用了該種結(jié)構(gòu)型式。我國(guó)長(zhǎng)18 km的秦嶺隧道，也采用這種結(jié)構(gòu)型式的無(wú)碴軌道。

2 國(guó)內(nèi)外廢舊輪胎膠粉處理方式

在歐洲，廢舊橡膠通過(guò)物料回收占比38.7%、能量回收再利用占比32.3%、輪胎翻新再生占比11.3%。在美國(guó)，52.8%廢舊橡膠轉(zhuǎn)為熱能利用、16.8%廢舊橡膠鋪地、11.9%廢舊橡膠應(yīng)用在建筑行業(yè)。

在膠粉的應(yīng)用方面，膠粉一般是與橡膠和樹(shù)脂摻合使用。美國(guó)的Rosehill公司將熱塑性樹(shù)脂與膠粉在高溫下混和在一起，采用擠出→冷卻→切斷等工藝，將其制成寬0.5 cm～1 cm,厚為1 cm～4 cm的復(fù)合材料，在道路鋪設(shè)、隔音材料、屋頂防水層以及減振墊和墊毯中，這種材料非常普遍。

3 廢舊輪胎膠粉再生橡膠減振墊國(guó)外研究現(xiàn)狀

近年來(lái)，意大利公司Isolgomma和澳大利亞公司Projex Group利用廢舊橡膠顆粒和聚氨酯生產(chǎn)了一種減振降噪橡膠墊，該減振降噪橡膠墊已成功應(yīng)用于軌道交通中。其可以滿足不同的振動(dòng)絕緣性的需求，其適用于電車(chē)、地鐵和鐵路貨運(yùn)及/或高速鐵路。該減振降噪橡膠墊不僅減少由鐵路軌道對(duì)環(huán)境所產(chǎn)生的振動(dòng)，而且還可以通過(guò)減小其上的機(jī)械應(yīng)力，以增加道碴的耐久性，見(jiàn)圖2，圖3。

意大利公司Isolgomma對(duì)其減振降噪橡膠墊產(chǎn)品Recycled Rubber Mats進(jìn)行了減振效果分析和力學(xué)性能試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明其產(chǎn)品能有效地減少振動(dòng)和噪聲，同時(shí)其還提高了鐵路軌道壽命，為道碴碎石提供了良好的機(jī)械保護(hù)作用，增加了鐵路系統(tǒng)的壽命。

澳大利亞公司Projex Group對(duì)其減振降噪橡膠墊產(chǎn)品Shockmat進(jìn)行了一系列性能試驗(yàn)，結(jié)果表明其產(chǎn)品Shockmat具有很好的減振降噪效果、好的耐化學(xué)腐蝕性、抗破壞性、抗沖擊性以及無(wú)毒素分解等優(yōu)異性能。

4 廢舊輪胎膠粉再生橡膠減振墊國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

上海工業(yè)建筑設(shè)計(jì)院、上海市青浦縣淀山湖減震器廠生產(chǎn)的JD1型橡膠減振墊是一種結(jié)構(gòu)新穎，受力性能好，穩(wěn)定性高，應(yīng)用組合靈活，使用方便的減振元件，對(duì)于降低噪聲和對(duì)高頻與沖擊振動(dòng)的隔離效果較好。JD1型橡膠減振墊，采用新型的結(jié)構(gòu)形式——兩面雙向呈交叉凹陷形均勻排列半球狀塊體。基本塊體尺寸為120 mm×120 mm×21 mm，表面積為144 cm2。有128個(gè)小殼體相互反向交叉排列組合，因此它的受力性能有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。

劉麗，張衛(wèi)華等人在西南交通大學(xué)牽引動(dòng)力國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中，自主研制了滿足車(chē)輛動(dòng)力性能的減振墊橡膠材料。采用少量納米蒙脫土代替高結(jié)構(gòu)炭黑填料，獲得一種新型的天然橡膠納米復(fù)合材料。通過(guò)試驗(yàn)的論證，這種新型的橡膠復(fù)合材料在力學(xué)性能和耐疲勞性能方面達(dá)到和超過(guò)國(guó)外相應(yīng)材料，而且自制橡膠減振墊在剛度特性上較國(guó)外原裝進(jìn)口橡膠減振墊更加優(yōu)越、更接近減振墊設(shè)計(jì)要求。

深圳市科聚新材料有限公司的徐東、徐永等人，自主研發(fā)了一種軌道交通減振墊，用于吸收列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中對(duì)軌道所產(chǎn)生的震動(dòng)，由于其阻尼部所獨(dú)特的臺(tái)狀結(jié)構(gòu)，使得其臺(tái)狀結(jié)構(gòu)的圓形頂面能夠更多的與軌道地面所接觸，增大了軌道交通減振墊與軌道的接觸面積，從而可以提高其阻尼部隊(duì)列車(chē)運(yùn)行時(shí)列車(chē)對(duì)軌道的沖擊力抵抗作用，能夠更加有效地吸收列車(chē)運(yùn)行時(shí)對(duì)軌道的沖擊能量，進(jìn)而減少列車(chē)運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的噪聲和振動(dòng)。

由朱偉萍申請(qǐng)的專(zhuān)利“一種高力學(xué)性能減震橡膠材料及其制作方法”，其材料的力學(xué)強(qiáng)度性能、耐老化性能和耐油性能得到了提高，并且其霉菌腐蝕得到延緩，因此其材料的使用壽命更長(zhǎng)。

由安徽微威膠件集團(tuán)有限公司申請(qǐng)的專(zhuān)利“一種減震橡膠”與常規(guī)減震橡膠相比，該減震橡膠擁有更快的硫化速度和抗焦燒性能，其抗剪切強(qiáng)度硬度、拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長(zhǎng)率、耐老化性能以及耐高溫等物理性能較常規(guī)減振墊也更加的穩(wěn)定。

5 結(jié)語(yǔ)

國(guó)外對(duì)于廢舊輪胎膠粉再生橡膠減振墊的研究還是相對(duì)比較多的，有介紹將膠粉添加到新橡膠材料中，但是缺少詳細(xì)的摻量介紹以及膠粉種類(lèi)的介紹。我國(guó)雖然在橡膠減振墊的研究比較豐富，但是上述的研究中，減振墊的生產(chǎn)都是采用天然橡膠和新的復(fù)合橡膠材料，對(duì)于利用膠粉再生，生產(chǎn)減振墊的研究相對(duì)較少，而且對(duì)于采用什么目數(shù)的橡膠粉、什么種類(lèi)的膠粉，都沒(méi)有作詳細(xì)的說(shuō)明。

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Researchprogressofwasterubbertireregenerationdampingpadathomeandabroad

ZhouNiShenJu’nan

(CenterforRoadEngineeringResearch,SuzhouUniversityofScienceandTechnology,Suzhou215011,China)

With the development of the automobile industry, more and more waste tires are produced. These waste tires not only cause waste of land resources, but also cause serious damage to the environment. Now, the major treatment of the waste tire rubber is recycled as rubber powder. It is not only beneficial to reduce the cost of rubber damping pad, but also effectively deal with the environmental problems caused by waste tires, by adding rubber powder to the production of rubber damping pad. This paper sums up and summarizes the existing damping measures, tire rubber powder treatment methods and research and development of rubber damping pad materials at home and abroad, to make a certain theoretical support for the follow-up research.

waste tire rubber powder, rubber damping pad, damping

1009-6825(2017)30-0132-02

2017-08-13

周 妮(1993- )，女,在讀碩士; 沈菊男(1962- )，男，博士，教授

U214.91

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