[发明专利]一种轻质多孔碳酸钙材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种轻质多孔碳酸钙材料及其制备方法，所述轻质多孔碳酸钙材料，使用胶凝材料及无机掺合料的组合，气硬反应后材料主要成分为碳酸钙，相较常见的水泥基轻质多孔混凝土材料，由于其原料的矿物组份单一，且在养护阶段材料反应程度高，在抗碳化性能、龄期内力学性能稳定性、温度耐受性等性能方面得到提升。通过各功能组份(稳泡剂、减水剂、调凝剂、防水剂、抗开裂组份等)含量的调整，可实现材料性能及工艺稳定性的调整。该材料具有较低的侵彻强度和密度，以及特定的压溃吸能的力学特征，可以用于机场跑道端特性材料拦阻系统中的应用。

技术领域

本发明属于材料领域，涉及一种碳酸钙泡沫材料及其制备方法，特别涉及一种用于机场跑道端特性材料拦阻系统(Engineered Materials Arresting System，简称EMAS)的可预制成型的轻质多孔碳酸钙材料及其制备方法。

背景技术

国内外的统计数据均表明，在严重危害民航飞行安全的事故征候中，飞机冲/偏出跑道位列首位，跑道端安全区对降低飞机冲出跑道风险，进而保证飞机和人员的安全至关重要。ICAO在《附件14—机场》中规定：基准代码为1或2的仪表跑道和基准代码为3或4的跑道，必须设置跑道端安全区。跑道端安全区的长度自升降带向外延伸不得小于90m，建议达到240m。但是，由于地理或者其它环境因素的制约等原因，很多机场难以满足新的跑道端安全区长度要求，造成了极大的飞行安全事故隐患。考虑到飞机冲出跑道可能的造成严重后果，国内外开展了EMAS系统研究。EMAS利用EMAS特性材料(一般为轻质泡沫材料)在飞机轮胎碾压作用下的溃缩吸收飞机动能，在保证飞机结构和乘员安全的前提下使飞机逐渐减速并最终停止在预定的距离处，避免飞机冲出跑道后进入危险地形(悬崖、水域等)而引发灾难性后果。目前EMAS己在美国多个机场以及包括我国在内的多国机场应用，并成功拦停11架次飞机，是经实践证明可以提高机场安全保障裕度的有效手段。

EMAS的拦阻功能主要依赖于特性材料的压溃吸能特性，该特性材料的力学性能(例如侵彻条件下的抗压强度、可压溃深度等)EMAS设计中计算该系统有效拦阻性能的最重要参数。抗压强度过大将导致在拦阻过程中飞机所受拦阻力和减速度过大，易导致飞机结构破坏和引发机上人员伤亡；抗压强度过小，飞机所受拦阻力较小，则导致EMAS系统的拦阻性能较差。所以，为保证EMAS系统的使用安全，该特性材料在使用环境和设计寿命内其力学性能需相对保持稳定。基于此应用特点，国内已经出台了行业标准(MH/T 5111-2015)对EMAS材料性能及其检测方法提出了系统、详细的指标要求，其中力学性能的要求包括：应力压溃度曲线应呈三段式，最大压溃度应不小于0.6。其中，压溃度为压缩深度与试样总高度的比值。

目前，国内外主要的EMAS产品主要以水泥基泡沫混凝土作为EMAS特性材料，该类混凝土材料是以水泥(硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等)为胶凝材料。首先，基于水泥主要用于建筑工程领域的特点，目前相关的行业标准均是对水泥的各项性能进行单项要求，比如重要的强度指标中，对28天龄期的强度进行最低值要求，后龄期的强度范围和稳定性均未做具体的要求。其次，基于水泥的多矿物组成和原料来源复杂的特点，不同批次、不同厂家、不同存储时间的水泥材料的性能均不一致。另外，水泥作为胶凝材料，其强度来源于水泥中多种矿物的水化、碱骨料等反应，该反应的进行是一个持续的反应动力学过程，反映在强度上是逐渐增长的过程，很难在短时间内达到稳定的状态。以上特点使得水泥基泡沫混凝土作为EMAS特性材料使用时，工艺稳定性差，成品率低，养护周期长。因此，开发出组分单一、性能稳定的泡沫混凝土材料对改善EMAS的使用效果、提高其服役寿命具有重大意义。

发明内容

为了解决以上现有技术中的问题，本发明公开了一种轻质多孔碳酸钙材料及其制备方法，使用胶凝材料及无机掺合料的组合，经气硬反应后得到的材料主要成分为碳酸钙，可用于机场跑道端特性材料拦阻系统。

本发明的目的之一是提供一种多孔碳酸钙材料，由包括以下组分的原料制备得到，以重量份计：