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(tái)之間的重要聯(lián)接點(diǎn)，對(duì)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(guó)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(duì)橡膠支座膠料快速檢測(cè)方面的空白，結(jié)合紅外光譜分析技術(shù)，通過(guò)廠家調(diào)研、專家問(wèn)詢、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、室內(nèi)分析、性能檢測(cè)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(shí)別方法和評(píng)價(jià)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(shí)別試驗(yàn)規(guī)程》作為快速有效檢測(cè)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(qiáng)。天然橡膠對(duì)臭氧、日光(紫外線)等有加速老化的缺點(diǎn)，所以一般在使用天然橡膠作橡膠支座時(shí)。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(tái);有良好的彈性以適應(yīng)梁端的轉(zhuǎn)動(dòng);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(yàn)表明，除設(shè)計(jì)安裝不當(dāng)、支座受荷過(guò)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(wèn)題，特別是生產(chǎn)支座時(shí)摻人不符合要求的橡膠產(chǎn)品。因?yàn)橛糜谏a(chǎn)支座的氯丁橡膠、天然橡膠等膠種價(jià)格較高，部分廠家為追求更高利潤(rùn)，將用價(jià)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)。《公路橋梁板式橡膠支座》(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(duì)橡膠質(zhì)量進(jìn)行快速評(píng)價(jià)與鑒別，一直是橋梁工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)。紅外光譜技術(shù)的出現(xiàn)，給橡膠支座質(zhì)量檢測(cè)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(duì)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(jìn)行傅里葉變換紅外光譜(FTIR)測(cè)試，通過(guò)特征峰峰值以及特征峰面積的變化來(lái)分析不同老化條件對(duì)HTV及LSR主鏈以及側(cè)鏈的影響，推測(cè)其憎水性、機(jī)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(yùn)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(shí)間和生產(chǎn)廠家的復(fù)合絕緣子，利用噴水分級(jí)法、表觀硬度法測(cè)量其宏觀特性，并通過(guò)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(duì)市面上幾種主要類型輪胎橡膠進(jìn)行了紅外光譜測(cè)定、比照和分析，重點(diǎn)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(cè)技術(shù)，在短時(shí)間內(nèi)便可得出橡膠試驗(yàn)結(jié)果，并通過(guò)各圖譜之間的相似度對(duì)比，從而實(shí)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(cè)原理

傅里葉變換紅外(FTIR)光譜技術(shù)是通過(guò)紅外光源發(fā)出的紅外光，紅外光照射在樣品上，檢測(cè)器會(huì)精確地測(cè)量樣品吸收的光量。這種吸收可形成特有的光譜指紋，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(cè)橡膠材料中各種成分的分子結(jié)構(gòu)，其相對(duì)峰強(qiáng)也體現(xiàn)著對(duì)應(yīng)成分的含量變化，因此，檢測(cè)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(yàn)方案

本文選取了3個(gè)廠家的橡膠支座樣品，3個(gè)廠家分別命名為A1、A2及A3。其中，A1抽取了40個(gè)支座，A2和A3抽取了30個(gè)支座。每個(gè)支座取了3個(gè)樣品進(jìn)行測(cè)試，因此，總共制取了300個(gè)樣品，樣品情況如圖2所示。本次測(cè)試采用iCAN9傅立葉紅外光譜檢測(cè)儀，ATR附件。檢測(cè)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(cè)試晶體用酒精擦拭并干燥后，先測(cè)試背景圖，再將樣品用酒精清潔后，進(jìn)行紅外光譜測(cè)試，如下圖所示。測(cè)試完成后，以每個(gè)廠家1號(hào)樣品的紅外圖譜作為標(biāo)準(zhǔn)圖譜進(jìn)行相似度比對(duì)，以相似度閾值為90%為產(chǎn)品質(zhì)量合格線。

4、測(cè)試結(jié)果

3個(gè)廠家的橡膠支座紅外圖譜情況見(jiàn)圖4，紅外圖譜相似度對(duì)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%，最低值甚至達(dá)到42.0%，并且變異系數(shù)為16.87%，超過(guò)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(cè)結(jié)果較好，相似度平均值能夠達(dá)到94.5%，并且變異系數(shù)較小。