本发明涉及交通桥梁建设技术领域，特别是涉及一种隔震道路桥梁橡胶支座及制备方法。
背景技术
地震会引起大量建筑破坏，导致人员伤亡和社会财产损失。其中，桥梁结构的破坏或倒塌及其随后产生的交通中断等对于震后救灾有着极其不利的影响，如何有效减小地震对桥梁的破坏是桥梁抗震设计过程中需要重点考虑到一个方面，其中一种有效的抵御地震破坏的抗震措施就是隔震技术。近些年来，隔震技术得到了比较快速的发展，隔震技术的抗震效果也在若干次地震中得到了认可，隔震橡胶支座技术是最成熟也是工程中应用最广泛，同样在桥梁工程中也被广泛应用。
在桥梁工程中，梁式桥桥跨的两端需设置减震支座。减震支座的主要作用是把桥跨结构上的全部载荷(包括恒载和活载)可靠地传递到桥墩上，并承受桥跨结构因载荷作用所发生的端部水平变位、转角等变形；其次是适应因温度和湿度的变化而引起的胀缩。桥梁减震支座有固定与活动支座2种，前者是为固定桥跨结构在桥墩上的位置，可使桥跨结构的端点自由转动而不能移动；后者不仅使端部支点能自由转动而且要求能自由移动，承受桥跨结构因温度变化、混凝土收缩及载荷等因素引起的伸缩变位。
隔震橡胶支座的类型有低阻尼天然及合成隔震橡胶支座、铅芯隔震橡胶支座、高阻尼隔震橡胶支座等，高阻尼橡胶支座是由多层钢板与多层橡胶在高温下硫化粘结，其中钢板对橡胶层有着约束作用，高阻尼隔震橡胶支座采用的是具有黏弹性的高阻尼橡胶材料，本身具有耗能作用，相比较需要加阻尼器提供阻尼的普通橡胶支座，高阻尼橡胶支座可以节省空间，同时便于施工。目前我国现有的隔震橡胶支座主要采用多层同类橡胶垫与钢板交替堆叠，通过模具整体热硫化加工而成。
中国发明专利申请号200910024047.0公开了一种储罐隔震橡胶支座，包括上支撑板、下连接板以及设置在所述上支撑板和下连接板之间的高弹性橡胶，所述高弹性橡胶的内部镶嵌有多个高阻尼材料和内加强钢板，且所述高阻尼材料和内加强钢板与所述上支撑板、下连接板以及高弹性橡胶组成隔震体；所述隔震体外侧两端均设置有滑道，在滑道与基础面之间设置有倾斜的防倾覆装置。中国发明专利申请号201210331268.4公开了一种环保型隔震橡胶支座，包括：相互对置并通过套筒螺栓与所支撑结构相连的外连接钢板；以及由交替层叠的加劲钢板和高阻尼橡胶层共同构成的支座本体，该支座本体的上下端面分别通过封板与外连接钢板相联接的芯体，并且其中高阻尼橡胶层的组分及质量百分比为：40%-50%的丁腈橡胶、3%-4%的填充补强剂、2%-3%的增塑剂、1%-1.5%的促进剂、2%-2.5%的防老剂，以及40%-50%的纳米级硬沥青颗粒。但均存在减震耐屈挠性差，耐候性不佳的缺陷。
综上所述，目前同类橡胶垫兼顾的性能有限，在耐老化，耐腐蚀，减震同时满足时整体性能较差，加之橡胶自身所具有的导热性差、自然环境下易老化等缺点，使得厚制品的橡胶支座用寿命较短，减震性差，橡胶支座反复的受到地震时产生的水平预应力作用时导致其复位能力减弱，从而影响建筑物的结构稳定性。
技术实现要素：
针对现有隔震道路桥梁橡胶支座同类橡胶叠合在自然环境下易老化、使用寿命较短、减震耐屈挠性差的缺陷，本发明提出一种隔震道路桥梁橡胶支座及制备方法，从而提高了橡胶支座的力学性能和耐候性。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种隔震道路桥梁橡胶支座，依次包括三元乙丙橡胶/石墨烯复合橡胶片层、薄钢板层、氟橡胶/石墨烯复合橡胶片层、薄钢板层和氯化丁基橡胶/石墨烯复合橡胶片层；其中，所述各复合橡胶片层厚为10-30mm，所述薄钢板层的厚度为1-4mm。
优选的，所述橡胶支座可为圆形或矩形；所述圆形橡胶支座的直径为200-500mm；所述矩形橡胶支座的边长为200-500mm×200-500mm。
优选的，所述薄钢板层的材质为热轧钢板、冷轧钢板中的一种。
本发明还提供了一种隔震道路桥梁橡胶支座的制备方法，具体制备方法如下：
（1）将氧化石墨烯加入去离子水中，采用超声分散1-1.5h，得到质量浓度为4-6mg/l的氧化石墨烯分散液；
（2）向所述氧化石墨烯分散液中加入氰酸氨，并移入0℃冰水浴中，磁力搅拌30-35min，再加入还原剂搅拌30-35min，加热到80-85℃恒温搅拌1-1.5h，过滤、洗涤并干燥后，得到改性石墨烯；
（3）将三元乙丙橡胶、氟橡胶、氯化丁基橡胶分别单个放入密炼机中，每种橡胶分别与所述改性石墨烯、纳米氧化锌、受阻酚a080、偶联剂、硬脂酸、硫磺、促进剂及其他助剂，在150-180℃下混炼10-15min，得到三种混炼胶；
（4）将所述三种混炼胶分别在开炼机上薄通、打三角包，在60-70℃下混炼1~2h出片，分别得到三元乙丙橡胶/石墨烯复合橡胶片、氟橡胶/石墨烯复合橡胶片和氯化丁基橡胶/石墨烯复合橡胶片；
（5）将所述三种石墨烯复合橡胶薄片与两层薄钢板交替层叠铺满模具内，硫化处理，进行整体的外套装配，得到隔震道路桥梁橡胶支座。
优选的，步骤（2）中所述还原剂为水合肼；所述氧化石墨烯分散液、氰酸氨和还原剂为比例为1：0.1-0.15:0.2-0.3。
优选的，步骤（3）中所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或n-（β一氨乙基）-γ-氨丙基三甲（乙）氧基硅烷中的一种或两种以上的组合。
优选的，步骤（3）中所述促进剂2-硫醇基苯并噻唑、二硫化二苯并噻唑、四甲基二硫化秋兰姆、一硫化四甲基秋兰姆或二硫化四乙基秋兰姆中的一种或两种以上的组合。
优选的，步骤（3）中所述其他助剂为活化剂、防焦剂、抗氧剂、抗臭氧剂、抗屈挠龟裂剂、光稳定剂或防霉剂中的一种或两种以上的组合。
优选的，步骤（3）中所述每种橡胶分别与改性石墨烯、纳米氧化锌、受阻酚a080、偶联剂、硬脂酸、硫磺、促进剂及其他助剂的质量比例为100:6-9：3-5:1-2:1-3:3-5：2-6:1-2:3-8。
优选的，步骤（5）中所述硫化处理采用平板硫化机或圆模缸式硫化机中的一种，硫化温度为170-200℃，硫化压力为15-20mpa，硫化4-8h。
现有隔震道路桥梁橡胶支座同类橡胶叠合在自然环境下易老化、减震耐屈挠性差，从而降低了使用寿命，限制了其应用。鉴于此，本发明提出一种隔震道路桥梁橡胶支座及制备方法，是将氧化石墨烯分散于去离子水中超声1-1.5h，加入氰酸氨并移入0℃冰水浴中磁力搅拌30-35min，再加入还原剂水合肼搅拌30-35min，在80-85℃恒温搅拌1-1.5h，得到改性石墨烯，将三元乙丙橡胶、氟橡胶、氯化丁基橡胶分别单个放入密炼机中，每种橡胶分别加入制备的改性石墨烯、纳米氧化锌、受阻酚a080、偶联剂、硬脂酸、硫磺、促进剂及其余助剂在密炼机中混炼均匀即得混炼胶，混炼胶在开炼机上薄通、打三角包，混炼均匀出片，得到三元乙丙橡胶、氟橡胶、氯化丁基橡胶与石墨烯复合的三种石墨烯复合橡胶薄片，将薄钢板和制备的三种石墨烯复合橡胶薄片交替层叠铺满模具内，在相应条件下进行硫化，最后进行整体的外套装配，得到隔震道路桥梁橡胶支座。本发明中的隔震桥梁支座的减震耐屈挠性等力学性能好，耐候性好，在自然条件下使用寿命长，安全性高，应用前景好。
本发明提出，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1、本发明制备得到的橡胶支座采用石墨烯改性的三元乙丙橡胶、氟橡胶、氯化丁基橡胶三种不同性能的复合橡胶与钢板交替堆叠形成隔震桥梁支座，使该支座含有了三元乙丙橡胶的耐臭氧、热等耐老化性能，氟橡胶的高耐腐蚀性，氯化丁基橡胶优良的减震耐屈挠性，避免了同类橡胶叠合性能单一的缺陷。
2、本发明中通过石墨烯改性提高了三种复合橡胶的性能，石墨烯碳原子六元苯环的骨架结构具有大的空间位阻效应，能吸收和耗散桥梁橡胶支座长期暴露于自然环境中的光和热能，缓解自然环境中光照，紫外线，雨水，热量等对该支座的破坏，提高了桥梁橡胶支座具的耐候性，可广泛用于道路交通的桥梁建设领域。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。
实施例1
（1）将氧化石墨烯加入去离子水中，采用超声分散1h，得到质量浓度为5mg/l的氧化石墨烯分散液；
（2）向所述氧化石墨烯分散液中加入氰酸氨，并移入0℃冰水浴中，磁力搅拌33min，再加入还原剂水合肼搅拌32min，加热到83℃恒温搅拌1h，过滤、洗涤并干燥后，得到改性石墨烯；氧化石墨烯分散液、氰酸氨和还原剂为比例为1：0.13:0.25；
（3）将三元乙丙橡胶、氟橡胶、氯化丁基橡胶分别单个放入密炼机中，每种橡胶分别与所述改性石墨烯、纳米氧化锌、受阻酚a080、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、硬脂酸、硫磺、2-硫醇基苯并噻唑及活化剂、防焦剂，在170℃下混炼13min，每种橡胶分别与改性石墨烯、纳米氧化锌、受阻酚a080、偶联剂、硬脂酸、硫磺、促进剂及其他助剂的质量比例为100:7：4:1.5:2:4：3:1:3，得到三种混炼胶；
（4）将所述三种混炼胶分别在开炼机上薄通、打三角包，在66℃下混炼1.5h出片，分别得到三元乙丙橡胶/石墨烯复合橡胶片、氟橡胶/石墨烯复合橡胶片和氯化丁基橡胶/石墨烯复合橡胶片；
（5）将所述三种石墨烯复合橡胶薄片与两层薄钢板交替层叠铺满模具内，采用平板硫化机，硫化温度为180℃，硫化压力为17mpa，硫化6h，进行整体的外套装配，得到隔震道路桥梁橡胶支座。
测试方法：将本实施例制备首先对制作的支座进行抗压弹性模量试验，采用3000kn试验机进行，试验方法按照jt/t4-2004标准进行，首先进行三次预压，预压应力为20mpa，对支座预压载荷为1000kn，然后进行三次正式加载试验，加荷速率均控制在0.03-0.04mpa/s，得到抗压弹性模量；进行抗剪弹性模量试验，采用3000kn试验机进行，试验方法按照jt/t4-2004标准进行，首先进行三次预压，预压应力为3mpa，对支座预压水平载荷为210kn，然后进行三次正式加载试验，加荷速率均控制在0.02-0.03mpa/s，测得抗剪弹性模量，接着进行剪切破坏测试，测定剪切强度；进行抗臭氧老化试验，按照gb/t7762-2003标准进行，将试样置于40℃，臭氧浓度为100pphm下96h，采用拉伸试验机测试20%拉伸时有无龟裂现象；进行热空气老化试验，按照gb/t20688.1-2007标准进行，首先测定试样的拉伸强度，然后置于100℃、氙气灯照射、相对湿度80%的条件下100h，测定使用后的拉伸强度，采用试验后的值减去初始值的相差值与初始值的比值，计为变化值；上述测试结果如表1所示。
对比例1
对比例1与实施例1相比，未对氧化石墨烯进行改性，制得的橡胶支座采用实施例1的方法进行测试，测试结果如表1所示。
实施例2
（1）将氧化石墨烯加入去离子水中，采用超声分散1.5h，得到质量浓度为6mg/l的氧化石墨烯分散液；
（2）向所述氧化石墨烯分散液中加入氰酸氨，并移入0℃冰水浴中，磁力搅拌35min，再加入还原剂水合肼搅拌35min，加热到85℃恒温搅拌1.5h，过滤、洗涤并干燥后，得到改性石墨烯；氧化石墨烯分散液、氰酸氨和还原剂为比例为1：0.15:0.3；
（3）将三元乙丙橡胶、氟橡胶、氯化丁基橡胶分别单个放入密炼机中，每种橡胶分别与所述改性石墨烯、纳米氧化锌、受阻酚a080、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、硬脂酸、硫磺、二硫化二苯并噻唑及抗氧剂、抗臭氧剂、抗屈挠龟裂剂，在180℃下混炼10min，每种橡胶分别与改性石墨烯、纳米氧化锌、受阻酚a080、偶联剂、硬脂酸、硫磺、促进剂及其他助剂的质量比例为100:9：5:2:3:5：6:2:8，得到三种混炼胶；
（4）将所述三种混炼胶分别在开炼机上薄通、打三角包，在70℃下混炼1h出片，分别得到三元乙丙橡胶/石墨烯复合橡胶片、氟橡胶/石墨烯复合橡胶片和氯化丁基橡胶/石墨烯复合橡胶片；
（5）将所述三种石墨烯复合橡胶薄片与两层薄钢板交替层叠铺满模具内，采用圆模缸式硫化机，硫化温度为200℃，硫化压力为20mpa，硫化4h，进行整体的外套装配，得到隔震道路桥梁橡胶支座。
对比例2
对比例2与实施例2相比，无三元乙丙橡胶复合橡胶层，制得的橡胶支座采用实施例1的方法进行测试，测试结果如表1所示。
实施例3
（1）将氧化石墨烯加入去离子水中，采用超声分散1h，得到质量浓度为4mg/l的氧化石墨烯分散液；
（2）向所述氧化石墨烯分散液中加入氰酸氨，并移入0℃冰水浴中，磁力搅拌30min，再加入还原剂水合肼搅拌30min，加热到80℃恒温搅拌1h，过滤、洗涤并干燥后，得到改性石墨烯；氧化石墨烯分散液、氰酸氨和还原剂为比例为1：0.1:0.2；
（3）将三元乙丙橡胶、氟橡胶、氯化丁基橡胶分别单个放入密炼机中，每种橡胶分别与所述改性石墨烯、纳米氧化锌、受阻酚a080、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、硬脂酸、硫磺、四甲基二硫化秋兰姆及抗屈挠龟裂剂、防霉剂，在150℃下混炼10-min，每种橡胶分别与改性石墨烯、纳米氧化锌、受阻酚a080、偶联剂、硬脂酸、硫磺、促进剂及其他助剂的质量比例为100:6：3:1:1:3：2:1:3，得到三种混炼胶；
（4）将所述三种混炼胶分别在开炼机上薄通、打三角包，在60℃下混炼1h出片，分别得到三元乙丙橡胶/石墨烯复合橡胶片、氟橡胶/石墨烯复合橡胶片和氯化丁基橡胶/石墨烯复合橡胶片；
（5）将所述三种石墨烯复合橡胶薄片与两层薄钢板交替层叠铺满模具内，采用平板硫化机，硫化温度为170℃，硫化压力为15mpa，硫化8h，进行整体的外套装配，得到隔震道路桥梁橡胶支座。
对比例3
对比例3与实施例3相比，无氟橡胶复合橡胶层，制得的橡胶支座采用实施例1的方法进行测试，测试结果如表1所示。
实施例4
（1）将氧化石墨烯加入去离子水中，采用超声分散1.5h，得到质量浓度为5mg/l的氧化石墨烯分散液；
（2）向所述氧化石墨烯分散液中加入氰酸氨，并移入0℃冰水浴中，磁力搅拌34min，再加入还原剂水合肼搅拌31min，加热到82℃恒温搅拌1h，过滤、洗涤并干燥后，得到改性石墨烯；氧化石墨烯分散液、氰酸氨和还原剂为比例为1：0.11:0.23；
（3）将三元乙丙橡胶、氟橡胶、氯化丁基橡胶分别单个放入密炼机中，每种橡胶分别与所述改性石墨烯、纳米氧化锌、受阻酚a080、n-（β一氨乙基）-γ-氨丙基三甲（乙）氧基硅烷、硬脂酸、硫磺、一硫化四甲基秋兰姆及活化剂、抗氧剂、防霉剂，在170℃下混炼12min，每种橡胶分别与改性石墨烯、纳米氧化锌、受阻酚a080、偶联剂、硬脂酸、硫磺、促进剂及其他助剂的质量比例为100:8：5:1:1:5：5:1:4，得到三种混炼胶；
（4）将所述三种混炼胶分别在开炼机上薄通、打三角包，在66℃下混炼2h出片，分别得到三元乙丙橡胶/石墨烯复合橡胶片、氟橡胶/石墨烯复合橡胶片和氯化丁基橡胶/石墨烯复合橡胶片；
（5）将所述三种石墨烯复合橡胶薄片与两层薄钢板交替层叠铺满模具内，采用圆模缸式硫化机，硫化温度为190℃，硫化压力为16mpa，硫化7h，进行整体的外套装配，得到隔震道路桥梁橡胶支座。
对比例4
对比例4与实施例4相比，无氯化丁基橡胶复合橡胶层，制得的橡胶支座采用实施例1的方法进行测试，测试结果如表1所示。
表1：