摘要：近年来，随着城市建设的迅速发展，人民生活水平的不断提高，机动车数量不断增加，城市道路的交通压力不断增大，加速了路面损坏的程度，尤其是检查井周边薄弱部位的病害，大大影响了车辆行驶的舒适性。
目前，道路上的市政排水检查井基本全部使用球磨铸铁可调式井框盖，但经过多年的使用，发现部分路段可调式检查井出现井框差过大的问题，从而导致了井盖下沉、车辆行驶发生“跳车”及产生噪声等现象，严重时会出现部分井框与井盖“硬碰硬”，井盖被车辆压破等现象。因可调式检查井井框差过大所造成的这些问题将直接影响到城市道路的交通功能和服务功能。所以，降低可调式检查井井框差的不合格率，对于延长可调式井框盖的使用寿命以及提高城市道路的功能有着重要的意义。
关键字：可调式检查井 橡胶垫圈 硬度 拉伸强度 拉断伸长率 压缩永久变形 井框盖沉降
正 文：
一、研究课题的选择依据
调查某市政道路因检查井井框差问题更换了168套井框盖，由于井盖响动引起的噪音投诉达25起。近年来，每年都有省市各级人大议案和政协提案针对井盖问题进行了提及与讨论。通过分析，出现沉降量5~8mm、8~12mm的累计频率达到79.32%，为主要问题，是我们要解决可调式检查井井框差不合格的主要沉降范围。将针对5~8mm、8~12mm沉降量进行控制。
经详细计算，四条调查市政道路的检查井井框差的不合格率为82.68%，其中出现以上两个沉降范围的检查井有303座，百分比为79.32%。经讨论与计算，若将两个主要沉降范围内的检查井数降至60座，79.32%降至60%，则三条路检查井井框差的不合格率降为（60÷60%）÷462=21.64%。最终目标将可调式检查井出现井框差的不合格率由82.68%降至21.64%。
二、原因分析
1、原有尺寸不能将已沉降或磨损严重的井框盖调平；
2、增加梯型橡胶圈的高度，但因高度提高，稳度性变差，经过长时间承载或磨损后，橡胶圈依然发生移位、变形。
3、橡胶垫圈材质不良好
经联合实验室对样品的硬度、拉伸强度、重量等数据进行分析得知：
（1）样品A原有橡胶垫圈，硬度达到规范要求，但扯断强度较低，压缩永久变形性能差；
（2）样品B以往更换过的梯形橡胶垫圈，其硬度和扯断强度都不满足规范要求；
（3）样品C桥梁支座橡胶原料，其扯断强度较高，但硬度较低，压缩永久变形差。
三、改进措施
1、针对橡胶垫圈形状尺寸不合理：
（1）根据所存在的问题，通过学习并研究基本力学原理，反复商量橡胶垫圈的形状，并对其进行多次受力分析。经过多次与橡胶生产企业反复试验比对，最终选定T型橡胶圈。
（2）针对沉降量在2mm～4mm范围内：按照原有“梯型”形状，增加其高度，将10mm调整至14mm，可解决问题。针对沉降量在5mm～12mm范围内：T型橡胶圈下部较窄的13mm可卡入可调式井框盖安装橡胶圈的凹槽中，而上部25mm，宽出的6mm可正好担在可调井凹槽侧壁上，增加橡胶圈受力面积，避免井盖与井框内凹槽发生直接接触受力，使橡胶垫圈受力更加均匀，高度从原有的10mm提升至16mm，以解决井框差问题，且提高了橡胶垫圈的承载能力。
2、 针对橡胶垫圈材质不良好：
将以下两种材质的橡胶垫圈送至国家橡胶密封品质量监督检验中心进行试验，并与有着丰富经验的厂家交流沟通，最终选择以氯丁橡胶为主材，掺加一定比例的丁腈橡胶，改良性能的同时，大大节约了成本。
样品的相关性能测试结果如下：
（1）硬度测试
纯氯丁橡胶虽在硬度和压缩永久变形性能略强，但氯丁橡胶与丁腈橡胶并用的配方提高了拉伸强度和扯断伸长率，增强了橡胶垫圈的耐磨性等各项性能，且成本较低，故考虑到性价比： 最终决定采用以氯丁橡胶为主材，掺加10%～15%的丁腈橡胶，改良性能的同时，大大节约了成本。
3、针对清理工作不彻底：
（1）根据胶粘剂的使用说明和上网查询得到的相关信息，明确了其在施工对粘结面清洁程度的质量标准：清洁后的粘结面无污物，不含油污和水份。
（2）依据粘结面清洁质量标准，小组全体成员经过讨论分析，利用公司的现有设备，决定对粘结面清洁方法进行改进：（1）在原有毛刷和螺丝刀清洁的基础上，增加高压水枪反复冲洗粘结面；
（3）使用角磨机去除胶槽表面铁锈，使用角磨机打磨井盖表面铁锈，用水枪清洗打磨后的残渣；
（4）将原有毛巾擦干的方法改用热烘枪烘干，反复进行，并对框体凹槽进行加热，涂刷鱼珠牌万能胶，安装时用铁锤锤击胶条，使之紧密。（考虑可燃气体的燃点问题，热烘枪调节温度不宜超过290℃。）
四、效果检查
（1）消除井框盖沉降的问题
可调式井框盖的沉降问题大致分为三类：
第一类，沉降量2～4mm范围，利用新研发的橡胶配方，按照原有“梯型”形状，仅增加高度，将10mm调整至14mm，可以得以解决；
第二类，沉降量在5mm～12mm范围内，使用新研发的T型橡胶垫圈，可得以解决，并可有效预防第三类情况的发生；
第三类，沉降量超过第二类以上的，无法再使用橡胶条调节高度，又因框体镶嵌橡胶垫圈的凹槽与井盖均被磨损。首先井盖受力关键部位变薄，能够承载的最大重量变小，存在安全隐患；再者凹槽被磨损，高度变小，无法将橡胶垫圈固定于框体之内，这种情况下只能更换可调式井框盖。
经调查可知，普通橡胶垫圈2-3年便会出现沉降，若不及时采取措施，1年之内井框差沉降量可达15mm以上，只能更换井盖。
改良后梯型橡胶垫圈可解决2mm～4mm的沉降问题，T型橡胶垫圈可解决5mm～12mm的沉降问题，2年更换一次，至少可延续井框盖寿命达15～20年。
（2）各项性能指标增强
通过多次试验比对，氯丁橡胶与丁腈橡胶并用的配方能够大大改善原有橡胶垫圈基础上的弹性、抗低温性能、抗油抗腐蚀性能，又因提高了橡胶垫圈的拉伸强度和扯断伸长率，大大加强了橡胶垫圈本身的耐磨性能。
（3）消除盖框盖噪音
T型可调式井框盖橡胶垫圈消除了因车辆碾压产生的噪音问题，即使T型两翼橡胶均被磨损，井盖与框体之间依然保证了足够的间隙，在压力的作用下，不会让盖框直接接触。
（4）适用范围广
T型可调式井框盖橡胶垫圈既适合旧井盖（需拆卸后车床上加工凹槽）的更换，也适合新可调式井框盖橡胶垫圈的使用。
【结束语】降低可调式检查井井框差的不合格率，极大地提高了行车舒适性，某市政道路的试验段自更换至今，未接到一起关于井盖响动的投诉。此次研发消除了安全隐患，体现了精细化施工与养护，提升了市政设施的品质。市场认可度普遍较好，使用前景广阔。
新研发的橡胶垫圈能够在保证自身使用时间增长的前提下，延长可调式井框盖的使用寿命，并且工艺简单，质量可靠，日常维护时效明显提高，可以大大节省路面修复的材料、工期、人工等费用。
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论文作者:尚广旗
论文发表刊物:《防护工程》2018年第21期
论文发表时间:2018/11/21
标签：橡胶论文; 垫圈论文; 调式论文; 井盖论文; 凹槽论文; 氯丁橡胶论文; 硬度论文; 《防护工程》2018年第21期论文;