[发明专利]高韧性耐冲击性水泥基复合材料机场跑道铺装层

说明书

技术领域

本发明涉及机场跑道铺装材料，特别涉及一种高韧性耐冲击性水泥基复合材料机场跑道铺装层。

背景技术

机场跑道的路面多为混凝土铺装层，极少部分为沥青材质。混凝土作为机场跑道耐磨性较差、易收缩开裂、脆性大，飞机降落的冲击力及重载力往往会造成局部开裂甚至断裂，使用寿命短及重复维修费用高，每次的修复都会消耗一定的能源，对环境产生一定的负担。针对以上问题，目前主要采用聚合物混凝土作为修复材料，虽然有一定的成效，但是对于基体的韧性及抗冲击性能改善较小。沥青混凝土虽然具有美观且利于修复等优点，但是水稳定性及高温稳定性差，造价高且不耐久，不利于机场路面的建造及修复。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于开发一种韧性好、耐冲击、耐磨且吸水率低的高韧性耐冲击性水泥基复合材料机场跑道铺装层。

本发明的技术方案是这样实现的：

高韧性耐冲击性水泥基复合材料机场跑道铺装层，由第一组分和第二组分组成；第一组分由水泥、废弃物、砂、聚合物乳液、水、减水剂、消泡剂和固化剂组成，第一组分中各物质在第一组分中的质量分数为：水泥22％～45％、废弃物15％～33％、砂20％～33％、水13％～20％、聚合物乳液2％～6％、减水剂0.2％～1.0％、消泡剂0.5％～1.0％、固化剂0.2～0.6％；第二组分为纤维，纤维的加入量为水泥、废弃物和砂三者总质量的0.5％～5％。

上述高韧性耐冲击性水泥基复合材料机场跑道铺装层，所述废弃物为粉煤灰或铁矿渣。

上述高韧性耐冲击性水泥基复合材料机场跑道铺装层，所述水泥为普通硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥中的一种或两种，水泥强度等级≥52.5。

上述高韧性耐冲击性水泥基复合材料机场跑道铺装层，所述纤维为聚乙烯醇纤维、芳纶纤维、聚酯纤维、改性聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维、钢纤维和玻璃纤维中的一种或多种。

上述高韧性耐冲击性水泥基复合材料机场跑道铺装层，对所述聚乙烯醇纤维表面进行亲油处理得改性聚乙烯醇纤维：将所述聚乙烯醇纤维浸泡在质量分数为1％～5％硅烷偶联剂溶液，24～48小时后取出并室温晾干，在润滑油中浸泡12～24小时进行表面涂油处理后，取出晾干，放置备用。

上述高韧性耐冲击性水泥基复合材料机场跑道铺装层，所述纤维的长度为3mm～35mm，直径为10μm～40μm，弹性模量为2000MPa～100GPa。

上述高韧性耐冲击性水泥基复合材料机场跑道铺装层，所述聚合物乳液为醋酸乙烯-乙烯共聚乳液、水性环氧乳液、丁苯乳液、丙烯酸乳液和苯丙乳液中的一种或多种。

上述高韧性耐冲击性水泥基复合材料机场跑道铺装层，所述砂的粒径范围为125μm～3000μm。

上述高韧性耐冲击性水泥基复合材料机场跑道铺装层，所述粉煤灰为改性粉煤灰，粉煤灰改性方法如下：分别制备质量分数为1％～5％十六烷基三甲基溴化铵溶液和质量分数为1％～5％硅烷偶联剂溶液，先按照固液质量比(1～5)∶10，将粉煤灰加入到十六烷基三甲基溴化铵溶液中，搅拌24小时以上，水冲洗过滤，烘箱内烘干24h以上，然后按照固液质量比为(1～5)∶10加入到硅烷偶联剂溶液中，搅拌1h以上，再放入70℃～100℃烘箱中24～48h，即得改性粉煤灰。

本发明的有益效果是：

1、本发明产品材料具有高的韧性和抗冲击性，废弃物的应用增加了材料的长期耐久性，是一种理想路面铺装及修复材料。

2、本发明利用了纤维的增强增韧性能和抗变形能力，显著的提高了界面抵抗变形性，当负载达到最大时，改材料不会发生脆性断裂，可以像金属一样产生一定的弯曲强度。

3、添加聚合物乳液提高了材料的弯曲强度和抗冲击能量。

4、废弃物替换水泥有效的抑制由于水泥产生的自收缩等现象，且对环境的可持续发展具有重要意义。可以使用粉煤灰和铁矿渣作为原料，不仅能提高水泥基材料的韧性和长期耐久性，而且对环境的可持续发展具有重要意义。

本发明可达到如下技术指标：力学性能：28天抗压强度可达到40～60MPa，抗弯曲强度可达15～30MPa，抗冲击能达到3000N·m～5000N·m，吸水率≤2.23％，磨耗值≤4.0g/m³。应用一年后，无大裂缝产生，表面无大的破损现象。可以达到提高路面抗磨损，抗冲击及抗弯曲要求。