周 妮 沈菊男

(蘇州科技大學道路工程研究中心，江蘇 蘇州 215011)

廢舊輪胎膠粉再生軌道減振墊國內(nèi)外研究進展

周 妮 沈菊男

(蘇州科技大學道路工程研究中心，江蘇 蘇州 215011)

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，廢輪胎的產(chǎn)生量也越來越多。這些廢舊輪胎不但造成了土地資源的浪費而且對生態(tài)自然環(huán)境造成嚴重破壞?，F(xiàn)在主要的廢舊輪胎膠粉的處理方式是再生為膠粉。通過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的環(huán)境問題。對國內(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、鋼軌和車輪的處理、車輛彈性懸掛系統(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，見圖1。

高彈性軌道結(jié)構(gòu)，是通過增加軌道的彈性來減小地鐵運行時所產(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)是目前在對振動較敏感地段廣泛采用的一種減振結(jié)構(gòu)。北京交通大學和鐵道科學研究院等單位對該結(jié)構(gòu)進行的理論研究及動態(tài)試驗測試表明，其減振性能可達78%,加速度級下降13 dB。

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

2 國內(nèi)外廢舊輪胎膠粉處理方式

在歐洲，廢舊橡膠通過物料回收占比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，52.8%廢舊橡膠轉(zhuǎn)為熱能利用、16.8%廢舊橡膠鋪地、11.9%廢舊橡膠應用在建筑行業(yè)。

在膠粉的應用方面，膠粉一般是與橡膠和樹脂摻合使用。美國的Rosehill公司將熱塑性樹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的復合材料，在道路鋪設、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外研究現(xiàn)狀

近年來，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用于軌道交通中。其可以滿足不同的振動絕緣性的需求，其適用于電車、地鐵和鐵路貨運及/或高速鐵路。該減振降噪橡膠墊不僅減少由鐵路軌道對環(huán)境所產(chǎn)生的振動，而且還可以通過減小其上的機械應力，以增加道碴的耐久性，見圖2，圖3。

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

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

4 廢舊輪胎膠粉再生橡膠減振墊國內(nèi)研究現(xiàn)狀

上海工業(yè)建筑設計院、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，應用組合靈活，使用方便的減振元件，對于降低噪聲和對高頻與沖擊振動的隔離效果較好。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?；緣K體尺寸為120 mm×120 mm×21 mm，表面積為144 cm2。有128個小殼體相互反向交叉排列組合，因此它的受力性能有獨特的優(yōu)點。

劉麗，張衛(wèi)華等人在西南交通大學牽引動力國家重點實驗室中，自主研制了滿足車輛動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合材料。通過試驗的論證，這種新型的橡膠復合材料在力學性能和耐疲勞性能方面達到和超過國外相應材料，而且自制橡膠減振墊在剛度特性上較國外原裝進口橡膠減振墊更加優(yōu)越、更接近減振墊設計要求。

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，用于吸收列車運行過程中對軌道所產(chǎn)生的震動，由于其阻尼部所獨特的臺狀結(jié)構(gòu)，使得其臺狀結(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列車運行時列車對軌道的沖擊力抵抗作用，能夠更加有效地吸收列車運行時對軌道的沖擊能量，進而減少列車運行時所產(chǎn)生的噪聲和振動。

由朱偉萍申請的專利“一種高力學性能減震橡膠材料及其制作方法”，其材料的力學強度性能、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。

由安徽微威膠件集團有限公司申請的專利“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，其抗剪切強度硬度、拉伸強度和拉斷伸長率、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

國外對于廢舊輪胎膠粉再生橡膠減振墊的研究還是相對比較多的，有介紹將膠粉添加到新橡膠材料中，但是缺少詳細的摻量介紹以及膠粉種類的介紹。我國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合橡膠材料，對于利用膠粉再生，生產(chǎn)減振墊的研究相對較少，而且對于采用什么目數(shù)的橡膠粉、什么種類的膠粉，都沒有作詳細的說明。

[1] Paul Dario Toasa Caiza, Thomas Summerhouse. General probability weighted moments for the three-parameter Weibull Distribution and their application in S-N curves modelling[J]. International Journal of Fatigue,2011,33(12):1533-1538．

[2] 劉 嵐,羅遠芳,賈德民,等．天然橡膠/蒙脫土原土納米復合材料的制備與性能[J].材料研究學報，2006，20(1):99-103．

[3] 蔣 濤,鄒國享,程時遠.膠粉的活化改性及其在彈性體中的應用研究進展[J].彈性體,2003,13(2):47-51.

[4] 馮予星,劉 力.樹脂/廢膠粉熱塑性彈性體[J].合成橡膠工業(yè),2001,24(2):115-118.

[5] 覃 俊,余自力.膠粉/熱塑性塑料共混材料的研究[J].化學研究與應用,2007,19(8):949-952.

[6] 靳 玲,謝孝建,李瑞海.橡膠粉的表面接枝改性及其表征[J].合成橡膠工業(yè),2007,30(4):290-293.

[7] 游長江,李曉勇,謝鈮鈮,等.丁苯橡膠/廢膠粉彈性合金的結(jié)構(gòu)與性能[J].高分子材料科學與工程,2006,22(3):141-144.

[8] 賀 燕,成梓銘.聚丙烯—粉煤灰復合材料力學性能的研究[J].沈陽理工大學學報,2008,27(4):49-54.

[9] 周世一,林金輝.CaCO3/PP復合材料的制備及力學性能研究[J].化工新型材料,2008,36(6):76-78.

[10] 林 路,古 菊,謝 東,等.改性淀粉/丁苯橡膠復合材料的制備及性能研究[J].復合材料學報,2010,27(2):16-23.

[11] O.Grigoryeva, A.Fainleib, A.Tolstov, etal. Thermal analysis of the Neoplastic Elastoplast based on recycled polyethylenes and ground type rubber [J]. Journal of thermal analysis and calorific,2006,86(1):229-233.

[12] 蘇亞欣,張先中,趙兵濤.廢膠粉的熱重實驗及與神華煤粉熱解的比較[J].安全與環(huán)境學報,2008,8(5):59-63.

[13] 唐夕山,張衛(wèi)華,李冬慶.廢輪胎燃燒特性的熱重分析[J].南京工業(yè)大學學報,2006,28(2):86-88.

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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