CN101078193A - 一种复合材料路面垫板及其拼装技术 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合材料路面垫板，它包括芯材(1)，在芯材(1)的两侧面设有纤维布层与树脂固化而成的面板(2)，面板(2)的上表面上设有防滑涂层(3)，其特征是垫板的连接边结构可采用阴阳连接边、铁链或帆布等多种方式。本发明可用于民用和国防工程紧急道路的修建与修补，其特点是：重量轻、强度高、刚度大、耐腐蚀、抗剥离，拼装简便迅速，可重复使用，不破坏场地环境，可工业化生产。由于本发明由轻木或泡沫芯材和树脂基纤维面板组成，并在芯材上形成树脂(复合材料)柱或树脂(复合材料)腹板等创新构型，提高了芯材的抗压和抗剪能力，同时相邻垫板采用帆布、铁链或阴阳对接边相连，可快速拼装形成可供通车的道路。

Description

一种复合材料路面垫板及其拼装技术

技术领域

本发明涉及一种轻质高强的复合材料夹层结构路面垫板，可用于快速建设临时道路或用于快速修补遭破坏的道路，属于建材领域。

背景技术

车辆通过沙滩、沼泽或淤泥等不良场地时，车轮容易下陷。而紧急情况下，如：地震、洪水等灾害发生时，现有路面工程遭到破坏，则需要紧急修补或建设行车道，将物资与人员快速运送转移，而在紧急环境下，往往缺乏足够的时间去修建标准的混凝土路面工程，尤其在我国东南沿海地区，地基软弱，土质较差，以淤泥质土为主；同时，现行的路面工程遭受破坏时，需要紧急修补，虽然理论上采用常规的快速硬化水泥、地基改良等方式也可解决问题，但耗时长、且破坏场地土环境。另外在大型基坑工程中，运土车需要合适的垫板进出基坑，而现行的金属垫板往往强度可以满足要求，但刚度不够，容易变形。这就提出了研究抢建抢修用轻质高强、耐腐蚀、可重复使用的路面垫板的任务，同时该路面垫板也可用于国防工程。

发明内容

本发明的目的则是针对上述现有技术的不足，提供一种新型的民用与国防急需的复合材料路面垫板。

本发明的目的可以通过以下措施来达到：

一种复合材料路面垫板，它包括芯材1，芯材1的两侧面设有纤维布层与树脂固化而成的面板2，芯材1的上下表面开有网格状的凹槽(4)，凹槽4的相交处沿芯材1的厚度方向上设有穿孔5，穿孔5中填充有树脂柱6或填充有纤维与树脂固化而成的复合材料柱7，其特征是所述垫板的靠外侧边缘处开有钻孔12，相邻垫板间通过用铁链13穿过钻孔12相连接，或是将上述垫板的两侧边设成阴阳连接边，使垫板整体呈“Z”型，阴阳连接边上设有螺孔14，两相邻垫板的阴阳连接边相对连接，采用螺栓15穿过螺孔14将相邻的垫板固定。所述的钻孔12布置在垫板的两对边边缘，其直径、个数与排列方式任意。所述的螺孔14的个数与排列位置任意，螺栓15形式任意。所述的阴阳连接边为台阶式的连接边，两相邻的垫板的连接边连接后的连接边处厚度与垫板的厚度相同。

所述的芯材1还可以替换为采用下述结构的芯材1：沿芯材1厚度方向剖开，在剖开空隙位置中填充树脂后形成树脂腹板8或者在其中填充纤维布，纤维布与树脂形成复合材料腹板9。

所述的相邻垫板之间也可通过帆布10连接，帆布10通过铆钉11钉在垫板上，铆钉11布置在垫板的相对边边缘，个数与排列方式任意。

所述的面板2的上侧面设有防滑涂层3。

所述的芯材1的材质为Balsa木、泡桐木、杉木、橡木、胶合板、聚氨酯泡沫、聚氯乙烯泡沫或碳泡沫。

所述的面板2采用的纤维布层包括：单轴向、双轴向或多轴向的碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维或杂交纤维布，面板2采用的树脂包括：不饱和聚酯、乙烯基树脂、环氧树脂或酚醛树脂，其中优选芯材1的材质为聚氯乙烯泡沫。

上述的垫板间的拼装方式为：

当垫板的侧边采用阴阳连接边结构时，将各块垫板的阴阳连接边逐个对接，并用螺栓15穿过设在阴阳连接边上的螺孔14将相邻的两块垫板连接固定，多块垫板连接后即形成供使用的复合材料路面；

当垫板的侧边上设钻孔12时，通过铁链13穿过钻孔12将相邻两块垫板连接固定，多块垫板连接展开后即形成供使用的复合材料路面；

上述的复合材料材料路面垫板可以采用手糊工艺、真空袋成型工艺、真空导入成型工艺或RTM成型工艺制备。

本发明具有如下优点：

本发明复合材料路面垫板与其他产品相比，其最大的特点是：重量轻，强度高，刚度大、防潮、耐腐蚀、抗剥离、拼装简便迅速、可重复使用，可用于国防和民用工程中紧急道路的修建与修补。同时该复合材料路面垫板可工业化生产，可按行车要求和场地土条件生产不同规格(长度、宽度和厚度可变)的路面板。

附图说明

图1为复合材料路面垫板结构示意图之一。

图2为复合材料路面垫板结构示意图之二。

图3为复合材料路面垫板结构示意图之三。

图4为复合材料路面垫板采用帆布连接时的拼装结构示意图。

图5为复合材料路面垫板采用铁链拼装结构示意图。

图6为复合材料路面垫板采用阴阳边对接拼装后的结构示意图。

附图中：1为芯材，包括：轻木(Balsa木、泡桐木、杉木、橡木、胶合板等)或泡沫(聚氨酯、聚氯乙烯、碳泡沫等)；2为面板，由纤维布层与树脂固化而成；3为防滑涂层；4为凹槽，包括：尖形、矩形、开口三角形等；5为穿孔；6为树脂柱；7为复合材料柱；8为树脂腹板；9为复合材料腹板；10为帆布；11为铆钉；12为钻孔；13为铁链；14为螺孔；15为螺栓。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地说明：

如图所示，本发明包括轻木或泡沫材质的芯材1，在芯材1的两侧面铺设有纤维布层与树脂固化而成的面板2，在面板2的上表面可敷设防滑涂层3。所述纤维布层的铺设方向与层数可根据需要灵活调整，且芯材两侧面板的厚度可一致也可不一致。针对芯材1，可采取一些创新构型方式，增强芯材1的抗压、抗剪与抗剥离性能，如：芯材1的表面可开有网格状的凹槽4，也可同时沿芯材1的厚度方向上设有穿孔5，填充树脂形成树脂柱6或采用纤维缝纫并与树脂固化形成复合材料柱7；也可沿芯材1的厚度方向剖开，填充树脂形成树脂腹板8或填充纤维布，并与树脂固化形成复合材料腹板9。

在复合材料路面垫板的拼装技术方面，可采用帆布10将相邻垫板相连，事先采用铆钉11将帆布10钉在垫板上，紧急情况发生时，直接将垫板展开即可形成道路(参见图4)；也可在垫板的两侧边缘预先留有钻孔12，相邻垫板间用铁链13穿过钻孔12相连(参见图5)；也可使垫板整体呈“Z”型，两侧设有阴阳连接边，阴阳连接边上设有螺孔14，可将相邻垫板的阴阳连接边相对，并用螺栓15穿过螺孔14将两块垫板拧紧固定(参见图6)。

本发明的具体实施方式如下：

实施例1

本发明的复合材料路面垫板，它包括泡桐木材质的芯材1，在芯材1的两侧面均铺设有面板2，面板2由两层双轴向玻璃纤维布与酚醛树脂固化而成，通过手糊工艺制备，面板2上表面涂有金刚砂与树脂混合的防滑涂层3。采用帆布10将相邻垫板相连，事先采用铆钉11将帆布10钉在垫板上，紧急情况发生时，直接将垫板展开即可形成道路。

实施例2

本发明的复合材料路面垫板，它包括聚氯乙烯泡沫材质的芯材1，在芯材1的上下表面开有正交布置的尖形凹槽4，并同时在凹槽4的相交处沿芯材1的厚度方向上设有圆形的穿孔5，灌注树脂后形成树脂柱6，在芯材1的两侧面均铺设有面板2，面板2由四层四轴向玻璃纤维布与环氧树脂固化而成，通过真空导入成型工艺制备。在垫板的两侧边缘预先留有钻孔12，相邻垫板间用铁链13穿过钻孔12相连。

实施例3

本发明的复合材料路面垫板，它包括聚氨酯泡沫材质的芯材1，沿芯材1的厚度方向上剖开，剖开位置为双向正交、竖直布置，并在剖开位置填充玻璃纤维布，填满乙烯基树脂后形成复合材料腹板9，在芯材1的两侧面均铺设有面板2，上表面铺设有三层四轴向玻璃纤维布层，下表面铺设有五层四轴向玻璃/碳杂交纤维布层，垫板两侧设有阴阳连接边，连接边上设有螺孔14，可将相邻垫板的阴阳连接边相对，并采用螺栓15穿过螺孔14拧紧。

上述复合材料路面垫板的制备方法多样，可以采用手糊工艺、真空袋成型工艺、真空导入成型工艺或RTM成型工艺制备，以真空导入成型工艺和RTM成型工艺为例：

a.在轻木(包括：Balsa木、泡桐木、杉木、橡木、胶合板等)和泡沫(包括：聚氨酯、聚氯乙烯、碳泡沫等)芯材1的上下表面开正交布置的凹槽4(槽的形状可包括：尖形、矩形、开口三角形等)；

b.沿开完槽的芯材1的厚度方向穿孔，穿孔5布置在凹槽4的相交处，孔一般为圆形，也可为椭圆形、方形、菱形等其它形状；

c.其中b步骤也可在泡沫(包括：聚氨酯、聚氯乙烯、碳泡沫等)和轻木(包括：Balsa木、泡桐木、杉木、橡木、胶合板等)芯材1的厚度方向上剖开，在芯材1平面方向上，可单向也可双向或多向剖开，剖开的位置、尺寸与数量可根据受力需要任意布置，在芯材1厚度方向上，剖开的形状可竖直或倾斜；

d.处理完毕的芯材1可根据行车要求与场地土条件加工成一定尺寸；

e.将一层或多层纤维布(包括：单轴向、双轴向或多轴向的碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维以及杂交纤维布等)铺设于芯材1的上下表面，并整体置于真空袋或模具中；

f.通过真空导入成型工艺或RTM成型工艺将树脂(包括：不饱和聚酯、乙烯基树脂、环氧树脂、酚醛树脂等)灌入到真空袋或模具中；

g.根据需要，可在常温常压或高温高压等特殊情况下将树脂固化，待树脂固化成型后，取出构件；

h.在垫板的上表面涂上防滑涂层3，防滑涂层3为砂子与树脂的混合料；

i.在垫板的两侧阴阳连接边钻上螺孔14，相邻垫板采用螺栓15相连。

此时，即可获得可快速拼装的复合材料路面垫板。其中：面板2的种类与层数，芯材1的种类与厚度，树脂的种类，凹槽4的形状与尺寸，穿孔5的布置与孔径，树脂腹板8的布置与尺寸，防滑涂层3的砂子种类，螺孔14、螺栓15的个数与种类均可根据需要灵活调整。

Claims (7)

1、一种复合材料路面垫板，它包括芯材(1)，芯材(1)的两侧面设有纤维布层与树脂固化而成的面板(2)，芯材(1)的上下表面开有网格状的凹槽(4)，凹槽(4)的相交处沿芯材(1)的厚度方向上设有穿孔(5)，穿孔(5)中填充有树脂柱(6)或填充有纤维与树脂固化而成的复合材料柱(7)，其特征是所述垫板的靠外侧边缘处开有钻孔(12)，相邻垫板间通过用铁链(13)穿过钻孔(12)相连接，或是将上述垫板的两侧边设成阴阳连接边，使垫板整体呈“Z”型，阴阳连接边上设有螺孔(14)，两相邻垫板的阴阳连接边相对连接，采用螺栓(15)穿过螺孔(14)将相邻的垫板固定。

2、如权利要求1所述的复合材料路面垫板，其特征是所述的芯材(1)替换为采用下述结构的芯材(1)：沿芯材(1)厚度方向剖开，在剖开空隙位置中填充树脂后形成树脂腹板(8)或者在其中填充纤维布，纤维布与树脂形成复合材料腹板(9)。

3、如权利要求1所述的复合材料路面垫板，其特征在于所述的相邻垫板之间通过帆布(10)连接，帆布(10)通过铆钉(11)钉在垫板上。

4、根据权利要求1或2所述的复合材料路面垫板，其特征是所述的面板(2)的上侧面设有防滑涂层(3)。

5、根据权利要求1或2所述的复合材料路面垫板，其特征是所述的芯材(1)的材质为Balsa木、泡桐木、杉木、橡木、胶合板、聚氨酯泡沫、聚氯乙烯泡沫或碳泡沫。

6、根据权利要求1或2所述的复合材料路面垫板，其特征是所述的面板(2)采用的纤维布层包括：单轴向、双轴向或多轴向的碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维或杂交纤维布，面板(2)采用的树脂包括：不饱和聚酯、乙烯基树脂、环氧树脂或酚醛树脂。

7、根据权利要求1、2或3所述的复合材料路面垫板，其特征是所述的垫板的拼装方式为：

当垫板的侧边采用阴阳连接边结构时，将各块垫板的阴阳连接边逐个对接，并用螺栓(15)穿过设在阴阳连接边上的螺孔(14)将相邻的两块垫板连接固定，多块垫板连接后即形成供使用的复合材料路面；

当垫板的侧边上设钻孔(12)时，通过铁链(13)穿过钻孔(12)将相邻两块垫板连接固定，多块垫板连接展开后即形成供使用的复合材料路面；

当相邻垫板之间采用的是帆布连接时，使用时将垫板展开即可形成复合材料路面。

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