📋 概述与适用范围
ASTM D2628‑91(2016年重新批准)是针对混凝土路面接缝中使用的预制氯丁橡胶(聚氯丁二烯)弹性密封条制定的材料规范。该标准最早于1967年发布,经多次修订后于1991年形成现行版本,并在2016年获得重新确认,表明其在行业中的技术稳定性。标准由ASTM D04道路与铺装材料委员会下属的D04.34分委会负责,主要关注密封条的材料组成和物理性能,不涵盖尺寸选择、安装工艺或接缝设计。标准明确指出,密封条必须以氯丁橡胶作为唯一的聚合物基体,制成硫化弹性体化合物。密封条的截面为多腹板(multiple web)设计,依靠顶部向内折叠的方式在受压时产生预压应力,从而紧密贴合接缝壁并阻止不可压缩物的嵌入。该规范与其他ASTM标准(如D395、D412、D471、D573、D575、D1149、D2240等)紧密关联,这些标准提供了统一的测试方法,确保材料的各项性能可重复、可比对。对于采购方和制造商而言,D2628‑91是质量验收的基准文件,但它强调尺寸公差需由买方与供应商协商确定,安装成功还取决于合理的尺寸选择和施工细节。
密封条的多腹板结构是实现压缩密封的核心,当接缝张开时密封条膨胀并与两侧紧密接触;这种受力特性要求材料具有低的压缩永久变形和优异的弹性恢复能力。
⚙️ 试验原理与方法
D2628‑91规定密封条必须通过一系列物理力学测试以验证其符合规范要求。硬度按ASTM D2240(邵尔A型硬度计)测定,反映材料的初始弹性模量和抗压入能力。拉伸性能(拉伸强度、扯断伸长率)按D412测定,使用哑铃形试样,用以评价材料的强度与延性。压缩永久变形按D395方法B执行,在给定温度(通常为70℃)和时间(22h)下保持恒定压缩状态,卸荷后测量试样厚度恢复率;该指标直接关系密封条长期受压后能否维持密封效果。热空气老化按D573进行(通常70h、100℃),对比老化前后的硬度变化、拉伸强度和伸长率变化率,可判断材料的热稳定性和使用寿命。耐油性按D471,将试样浸入ASTM 3号油(70h、100℃)后测量体积和硬度变化,模拟密封条接触路面油污时的抵抗能力。抗臭氧龟裂按D1149,在臭氧浓度50pphm、20%拉伸应变下暴露100h,检查是否产生裂纹。另外,压缩性能按D575测定,用于保证密封条在接缝位移时的载荷‑变形关系符合设计。试样制备严格依据D3183从成品密封条中裁取,确保测试结果能代表产品真实品质。所有性能测试中的形变计算须以密封条的公称宽度为基准,而非原始截面积,这一细节对测试结果的统一性至关重要。
压缩永久变形试验的压缩率应根据密封条的实际使用压缩比确定,通常约为原始高度的50%;试验温度需根据路面实际最高温度选取,标准条件为70℃,但在极端环境下可协商提高。
📊 技术参数与指标
下表汇总了标准规定的主要物理性能要求,数据来源于ASTM D2628‑91典型规定(英制为法定单位,SI单位供参考)。表2列出了热空气老化与耐油试验后的允许变化限值。表3规定了抗臭氧性能的条件与判据。
🟦 表1 标准物理性能要求
| 🟦 性能项目 | 📏 要求(英制) | 📐 要求(SI) | 🎯 测试方法 |
| 硬度(邵尔A) | 60±5 | 60±5 | ASTM D2240 |
| 拉伸强度,最小值 | 1700 psi | 11.7 MPa | ASTM D412 |
| 扯断伸长率,最小值 | 300 % | 300 % | ASTM D412 |
| 压缩永久变形(70℃×22h),最大值 | 45 % | 45 % | ASTM D395(方法B) |
| 压缩模量(25%压缩),参考值 | — | 0.5‑1.0 MPa | ASTM D575 |
⚡ 表2 热空气老化和耐油性能变化限值
| ⚡ 试验项目 | 条件 | 硬度变化(pts) | 拉伸强度变化率(%) | 伸长率变化率(%) | 体积变化率(%) |
| 热空气老化 | 100℃×70h | ±10 | 最大‑20 | 最大‑20 | — |
| 浸ASTM 3号油 | 100℃×70h | ±15 | — | — | 0~+20 |
📌 表3 抗臭氧性能要求
| 📌 臭氧浓度(pphm) | 试验温度(℃) | 拉伸应变(%) | 暴露时间(h) | 判定标准 |
| 50 | 40±1 | 20 | 100 | 目视无裂纹 |
密封条的压缩模量虽非常规强制指标,但良好的压缩刚度可确保其在接缝反复开合中保持‑‑预压‑‑状态,有效防止下陷或脱出。
🔬 工程应用与注意事项
预制氯丁橡胶密封条广泛应用于机场跑道、公路、桥梁以及停车场等混凝土路面的胀缝和缩缝中。其密封机理完全依赖压缩后的弹性恢复,因此安装时必须选用与接缝宽度相匹配的产品。通常要求密封条压缩率达到20%~40%,以保证长期接触应力不小于0.05 MPa。标准注1明确指出:成功使用不仅取决于材料本身,还与尺寸选择、接缝宽度、接缝间距及环境温度密切相关。在高温地区,需选用硬度稍高的配方,防止密封条软化挤出;在寒冷地区,则需较低的硬度和优异的低温弹性(标准虽未直接要求低温性能,可参考其他规范补充)。安装时需使用配套润滑剂,既便于压入,又能提供初始粘接与密封。质量控制应涵盖外观(无气泡、裂口、杂质)、尺寸(宽度、高度公差由购销双方商定)和物理性能的见证试验。频繁出现的工程问题有:密封条因压缩永久变形过大而丧失密封能力、臭氧作用导致表面龟裂、润滑剂选择不当引起溶胀或粘结失效。建议每批密封条按标准抽样批次规则(7.1‑7.2)进行检验,并保留5%的试样做仲裁备份。
严禁使用非氯丁橡胶或掺入再生胶的密封条——标准3.1款强制规定聚氯丁二烯为唯一基材;任何混合使用其他聚合物都将导致耐候性和压缩恢复性能下降,不能保证15年以上的设计寿命。
❓ 常见问题解答
🔍 问:密封条在安装后很快脱落或变软是什么原因?
答:通常是因为所选密封条公称宽度过大或过小,导致实际压缩率不足或超限;也可能因压缩永久变形不合格,材料长期受压后无法回弹。应检查密封条硬度、压缩永久变形(D395)指标,并按实际路表温度重新核算接缝宽度与密封条尺寸的匹配。
💡 问:标准中是否规定了密封条的具体颜色或表面处理?
答:没有。标准主要关注材料物理性能和工作性能(6.1节仅要求无影响使用性的缺陷)。颜色通常为黑色(炭黑填充),但特殊场合可协商。表面处理如涂覆防粘层需在合同中注明,标准不强制。
⚡ 问:如何判断密封条的压缩永久变形是否合格?
答:按照ASTM D395方法B,从产品上取试样,压缩原始厚度的25%或按约定压缩率,在70℃±1℃环境中保持22h,取出在常温恢复30min测量厚度。标准要求最大45%(具体见表1)。如果测量值超出,说明材料硫化交联网络不稳定,长期使用后密封力将显著衰减。
📌 问:为什么标准要求所有变形值必须以密封条的公称宽度为基准?
答:因为密封条在接缝内主要承受宽度方向的压缩,实际应变应基于原始宽度计算,而非截面积。采用宽度基准避免了截面形状差异对结果的影响,保证不同设计产品的测试结果具有可比性。
🎯 问:臭氧老化试验不通过时如何改进材料?
答:可加入有效的抗臭氧剂(如微晶蜡、防老剂AW等)或提高硫化程度。但必须确保氯丁橡胶本身(而非添加其他聚合物)承受臭氧。若配方调整后仍出现裂纹,应检查防老剂分散性和硫化体系,必要时改用更耐臭氧的氯丁橡胶牌号。
注:本文表中数据基于ASTM D2628‑91(2016)标准典型规定,实际检验须以购买的最新版标准原文为准。
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