CN108330774A - 一种健身绿道用高强耐磨复合弹性地坪系统及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种健身绿道用高强耐磨复合弹性地坪系统及其制备方法，所述弹性地坪系统包括隔离精平高强基础层、高韧缓冲层、结构复合加强层、耐磨功能面层，具有高强耐磨、便宜制备的优点。所述的制备方法为预制与现场浇筑相结合的方法。与传统浇筑成型相比，预制高韧缓冲层方法可降低基础层含水率及制备环境湿气影响，绿道性能更稳定；与全预制的绿道相比，复合型绿道通过浇筑加强层的流动性和渗透性实现了绿道整体结构的原位复合与成型，绿道整体结构不易分层、变形及翘曲。所述的健身绿道采用环保材料，无有毒有害物质释放，原位复合技术有效的减少了粘结剂的使用，更绿色环保，适用于社区、校园、广场、公园等场所。

Description

一种健身绿道用高强耐磨复合弹性地坪系统及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种健身绿道用高强耐磨复合弹性地坪系统及其制备方法，属于体育器材领域。
背景技术
健身绿道是运动健身的场所，也是休闲娱乐的场地，它成为了社区、公园、广场、校园的必要元素，构成了一座城市靓丽的标志。健身绿道设计源于塑胶跑道，却有别于塑胶跑道，除了安全性和舒适性外，健身绿道更换的频率更低，修补维护速度更快，这就要求健身绿道要有长使用寿命，即高的耐磨性。预制型的绿道铺装材料具有优异的环保性，可以实现快速修复和更换，但是加工成本高，粘接部位容易发生分层和翘曲，影响绿道的使用寿命；现场浇筑的铺装材料受制备环境影响较大，特别是发泡率高的弹性层。
例如，现有技术CN 204059132U公布了一种表面自结纹的彩色防滑路面，适用于慢行绿道和市政园林绿道，包括基础层、界面层、自结纹、耐污层。
CN 201473849U公布了一种具聚结纹橡胶环保预制卷材的运动场跑道结构，包括面层、止滑层、弹性层和透气层。
CN 201883361 U公布了一种人工卷材结合高硬度面层的运动场，底涂层，PU马背胶层，人工卷材层。结构层能提供良好的球速和球感，表面强度高，耐磨性佳，特殊波纹状的哑光面漆更防滑。
这些的运动场或防滑路面结构设计相对简单，材料性能依赖于单层的功能结构，难以满足现阶段高要求建设绿道耐磨、高舒适性和环保性要求。
发明内容
鉴于现有产品的不足，本发明通过层结构设计，通过层间协调作用，提高绿道整体的制备性、环保性和工效性。其一，通过隔离精平高强基础层对地面进行预处理，实现地面湿气的隔离，降低湿气对发泡材料制备的影响；精平的基础层可以为卷材提供良好的铺设环境，提高铺装卷材的平整性和粘接性；其二，现场浇筑的结构加强层具有优异的流动性和渗透性，可以实现弹性层与结构层原位复合并成型；其三，高耐磨的功能面层可以保护结构层和弹性层，发挥其运动工效，降低运动疲劳，提高绿道舒适性，延长绿道的使用寿命。
本发明通过以下技术方案来实现：
本发明的首先提供了一种健身绿道用高强耐磨复合弹性地坪系统，自下而上包括隔离精平高强基础层、高韧性缓冲层、结构复合加强层、耐磨功能面层。
本发明的优选的一种实施方案为隔离精平高强基础层由无机自流平砂浆浇筑而成，其中厚度为1～5mm；平整度≤2～3mm/2m；抗压强度为20-30MPa；抗折强度为6-10MPa。
本发明的优选的一种实施方案为无机自流平砂浆材料流动度为100～150mm；具有快速固化的特性，特别是在高湿环境下可快速固化，普通环境固化时间为8h，强度可达6MPa，高湿环境下固化时间为12h，强度可达6MPa。
本发明的优选的一种实施方案为无机自流平砂浆，无机自流平砂浆主要成分包含以下组分：
(a)特种水泥，10～40％(主要成份包含：SiO2 5～15％、Al2O3 20～50％、
CaO 30～50％)；
(b)石英砂10～30％；
(c)防水剂乳液15％～30％；
(d)重钙粉(325目)10～30％
(e)早强剂0.05％-0.15％；
(f)消泡剂0.1～0.2％；
(g)水10～30％；
(h)纤维素醚0.05～0.1％。
通过特种水泥与水性乳液复合制备触变性能优异的自流平砂浆，批刮后流平行和自愈合性强，同时早期表面强度高。本方案一方面基于环保的水性乳液，无挥发性VOC；另一方面，早期强度高，可以缩短施工周期。
本发明的优选的一种实施方案为高韧性缓冲层由预制高韧性聚氨酯卷材铺设而成，拉伸强度为1.0～2.5MPa，断裂伸长率为100～400％，铺设用胶黏剂为聚氨酯胶黏剂。预制聚氨酯卷材为聚氨酯全塑型预制卷材和高强纤维胎体型聚氨酯卷材中的一种或两种。
本方案的选择基于预制型聚氨酯，发泡反应更充分，可挥发性的异氰酸酯含量低，环保性能佳。全塑型聚氨酯预制卷材伸长率高、可塑性强，适合弯道等形状复杂的绿道和普通绿道铺设；高强纤维增强的胎体，韧性强，适合重复性高、强度大的绿道铺设。
本发明的优选的一种实施方案为聚氨酯全塑型预制卷材由一步法微发泡工艺制备而成，泡孔直径100～400微米。聚氨酯全塑型预制卷材包含以下成分：
(a)MDI 10～50份；
(b)聚醚多元醇100份；
(c)有机锌催化剂1～4份；
(d)匀泡剂1～4份；
(e)环保型增塑剂20份；
(e)扩链剂10份。
本发明的优选的一种实施方案为高强纤维胎体型聚氨酯卷材胎体为玻璃纤维、间/对位芳纶纤维、高强高模聚乙烯醇纤维的一种或多种，纤维含量为10～30％。
本发明的优选的一种实施方案为结构复合加强层由聚氨酯浆料原位反应微发泡而成，泡沫的孔径小于300微米，最优为100～200微米。
本发明的优选的一种实施方案为耐磨功能面是由聚氨酯纳米复合材料喷制成的自结纹层，其中聚氨酯纳米复合材料由以下组份构成：
(a)MDI 100份；
(b)聚醚胺30～50份；
(c)水性聚氨酯改性纳米材料50份。
本发明的优选的一种实施方案为聚氨酯纳米复合材料中的纳米材料为水性聚氨酯改性的纳米材料，包括碳酸钙、白云石、石墨烯、碳纳米管、白炭黑中的一种或多种，异氰酸酯含量为0.5～1％。
采用水性聚氨酯改性纳米材料有两大优点，其一水性聚氨酯环保性能佳，无VOC含量释放，其二，水性聚氨酯与聚脲基体相容性好，纳米增强效果更优。
本发明的另一目的在于提供一种健身绿道用高强耐磨复合弹性地坪系统的制备方法，制备方法为预制与现场浇筑现结合的制备方法，方法如下：
隔离精平高强基础层铺设：清洁道路表面，根据地面状况，适当兑水至特制水泥砂浆，混料均匀后批刮一层基础层，固化时间为30min，厚度为1～5mm；
预制高韧性缓冲层铺设：基础层表面涂抹一层聚氨酯胶黏剂，厚度为3～8mm，将预制高韧性缓冲层卷材拼接好，铺匀压实，固化时间为2h；
结构复合加强层铺设：在缓冲层表面刮涂一层厚度为1～4mm的加强层聚氨酯浆料，固化时间为12h；
耐磨功能面层喷涂：采用喷涂工艺在加强层表面喷涂厚度为1～3mm的聚氨酯纳米复合材料自结纹层。
本发明相对于现有技术的有益效果包括：
(1)与传统浇筑成型相比，该制备方法可降低基础层含水率及制备环境湿气影响，绿道性能更稳定；
(2)与全预制的绿道相比，复合型绿道通过浇筑加强层的流动性和渗透性实现了绿道整体结构的原位复合与成型，绿道整体结构不易分层、变形及翘曲。
(3)健身绿道采用环保材料，无有毒有害物质释放，原位复合技术有效的减少了粘结剂的使用，更绿色环保，适用于社区、校园、广场、公园等场所。
(4)本发明采用原材料均为环保型原材料，不含TDI、氯化石蜡、有机铅、有机汞等，同时预制受环境影响大的发泡层，降低湿气影响，提升绿道的整体性能。通过此方法铺设的冲击吸收＞40％，垂直变形＜2mm。
附图说明
图1为健身绿道用高强耐磨复合弹性地坪系统的结构示意图，其中，1为隔离精平高强基础层、2为预制高韧性缓冲层、3为结构复合加强层、4为耐磨功能面层图。
具体实施方式
本发明提供了一种健身绿道用高强耐磨复合弹性地坪系统及其制备方法，包括隔离精平高强基础层、高韧性缓冲层、结构复合加强层、耐磨功能层，其制备工艺为预制和浇筑相结合的制备工艺，通过本发明可以降低卷材的分层、变形和翘曲，提升塑胶跑道的使用寿命。下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，但本发明不局限于此。
实施例1
一种健身绿道用高强耐磨复合弹性地坪系统，自下而上包括隔离精平高强基础层、高韧性缓冲层、结构复合加强层、耐磨功能面层。
实施例2
一种健身绿道用高强耐磨复合弹性地坪系统，自下而上包括隔离精平高强基础层、高韧性缓冲层、结构复合加强层、耐磨功能面层。
隔离精平高强基础层由无机自流平砂浆批刮而成，无机自流平砂浆典型配方为：
(a)特种水泥，30份(主要成份包含：SiO2 10％、Al2O3 25％、CaO 30％)；
(b)石英砂30份；
(c)防水剂乳液15份；
(d)重钙粉(325目)10份；
(e)早强剂0.05份；
(f)消泡剂0.1份；
(g)水10份；
(h)纤维素醚0.05份。
采用上述配方制备厚度为3mm的隔离精平高强基础层，平整度为2.5mm/2m；抗压强度为25MPa；抗折强度为8MPa。
实施例3
一种健身绿道用高强耐磨复合弹性地坪系统，自下而上包括隔离精平高强基础层、高韧性缓冲层、结构复合加强层、耐磨功能面层。
高韧性缓冲层由预制的全塑型聚氨酯卷材铺设而成，预制的聚氨酯卷材由聚氨酯预聚体共混后在特定模具发泡而成，预聚体的典型配方为：
(a)MDI 30份；
(b)聚醚多元醇100份；
(c)有机锌催化剂1份；
(d)匀泡剂2份；
(e)环保型增塑剂20份；
(e)扩链剂10份。
采用上述配方制备的全塑型聚氨酯预聚体卷材，泡孔平均尺寸为170微米，采用塑料拉伸性能测试标准测得卷材拉伸强度为2.0MPa，断裂伸长率为225％。
实施例4
一种健身绿道用高强耐磨复合弹性地坪系统，自下而上包括隔离精平高强基础层、高韧性缓冲层、结构复合加强层、耐磨功能面层。
高韧性缓冲层由预制的全塑型聚氨酯卷材铺设而成，预制的聚氨酯卷材由聚氨酯预聚体共混后在特定模具发泡而成，预聚体的典型配方为：
(a)MDI 50份；
(b)聚醚多元醇100份；
(c)有机锌催化剂1份；
(d)匀泡剂2份；
(e)环保型增塑剂20份；
(e)扩链剂10份。
采用上述配方制备的全塑型聚氨酯预聚体卷材，泡孔平均尺寸为300微米，采用塑料拉伸性能测试标准测得卷材拉伸强度为2.5MPa，断裂伸长率为150％。
实施例5
一种健身绿道用高强耐磨复合弹性地坪系统，自下而上包括隔离精平高强基础层、高韧性缓冲层、结构复合加强层、耐磨功能面层。
耐磨功能面层是由聚氨酯纳米复合材料喷制成的自结纹层，自结纹层典型配方为：
(a)MDI 100份；
(b)聚醚胺40份；
(c)水性聚氨酯改性石英砂50份。
采用上述配方制备的聚氨酯耐磨功能面层，参照塑胶跑道的测试标准测量其防滑指数为50。
实施例6
(1)隔离精平高强基础层的铺设：
(a)地面要求：基层表面不得有起砂、空鼓、起壳、脱皮、疏松、麻面、裂纹等缺陷；强度等级≥C25；新浇混凝土养护不少于28d；
(b)地面处理：地基经过积水、填缝和打磨处理，确保地基满足基础要求；
(c)封底找平：在处理好的基础层上，分两道刮涂无机自流平砂浆，第一道，兑水比例为30％；第二道，水泥兑水比例为20％。根据环境湿度决定固化时间，湿度高时，固化时间为12h；
(d)隔离精平高强基础层的平整度为2mm/2m。
(2)高韧性缓冲层的铺设：
(a)底涂：在固化的基础上，滚涂一层厚度为1mm的聚氨酯胶黏剂；
(b)铺展：将预制的全塑型聚氨酯卷材安装在可移动的展开装置上，卷材边展开边铺设，同时采用滚轴压平。
(c)卷材厚度为7mm；拉伸强度为1.5MPa，伸长率为150％。
(3)结构复合加强层的铺设：
(a)将双组份的聚氨酯浆料按照1:1的比例复配，搅拌均匀；
(b)先用较软的胶刮板摊刮于弹性层面上，再用专用海绵滚筒在后方滚涂分散，刮涂厚度为2mm；
(4)自结纹层的铺设：
(a)结构复合加强层面层修补和积水处理；
将双组份的聚氨酯浆料与纳米材料石英砂共混，石英砂含量为30％，搅拌均匀；
(b)；采用喷涂工艺在加强层表面喷涂一层厚度为2mm的自结纹。
本发明采用原材料均为环保型原材料，不含TDI、氯化石蜡、有机铅、有机汞等，同时预制受环境影响大的发泡层，降低湿气影响，提升绿道的整体性能。通过此方法铺设的冲击吸收＞40％，垂直变形＜2mm(参照塑胶跑道测试标准测量)。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种健身绿道用高强耐磨复合弹性地坪系统，其特征在于，所述的弹性地坪系统自下而上包括隔离精平高强基础层、高韧性缓冲层、结构复合加强层、耐磨功能面层。
2.根据权利要求1所述的一种健身绿道用高强耐磨复合弹性地坪系统，其特征在于，隔离精平高强基础层由无机自流平砂浆浇筑而成，还包括以下特征：
(a)厚度为1～5mm；
(b)平整度≤2～3mm/2m；
(c)抗压强度为20-30MPa；
(d)抗折强度为6-10MPa。
3.根据权利要求2所述的一种健身绿道用高强耐磨复合弹性地坪系统，其特征在于，所述无机自流平砂浆流动度为100～150mm；普通环境固化时间为8h；强度可达6MPa，高湿环境下固化时间为12h，强度可达6MPa。
4.根据权利要求2所述的一种健身绿道用高强耐磨复合弹性地坪系统，其特征在于其特征在于，所述无机自流平砂浆包含以下成分：
(a)特种水泥，10～40％(主要成份包含：SiO2 5～15％、Al2O3 20～50％、CaO 30～50％)；
(b)石英砂 30～50％；
(c)防水剂乳液 15％-30％；
(d)重钙粉(325目) 10～30％
(e)早强剂 0.05％-0.15％；
(f)消泡剂 0.1-0.2％；
(g)水 10～30％
(h)纤维素醚 0.05～0.1％。
5.根据权利要求1所述的一种健身绿道用高强耐磨复合弹性地坪系统，其特征在于，所述高韧缓冲层由预制高韧聚氨酯卷材铺设而成，拉伸强度为1.0～2.5MPa，断裂伸长率为100～400％；预制高韧聚氨酯卷材为聚氨酯全塑型预制卷材和高强纤维胎体型聚氨酯卷材中的一种或多种。
6.根据权利5所述的一种健身绿道用高强耐磨复合弹性地坪系统，其特征在于，所述的聚氨酯全塑型预制卷材由一步法微发泡工艺制备而成，泡孔直径100～400微米；其特征还在于，聚氨酯全塑型预制卷材包含以下成分：
(a)MDI 10～50份；
(b)聚醚多元醇 100份；
(c)有机锌催化剂 1～4份；
(d)匀泡剂 1～4份；
(e)环保型增塑剂 20份；
(e)扩链剂 10份；
所述的高强纤维为玻璃纤维、间/对位芳纶纤维、高强高模聚乙烯醇纤维的一种或两种，纤维含量为10～30％。
7.根据权利要求1一种健身绿道用高强耐磨复合弹性地坪系统，其特征在于，所述结构复合加强层由聚氨酯浆料原位反应微发泡而成，特征结构为微孔结构泡沫的孔径小于300微米，最优为100～200微米。
8.根据权利要求1所述的一种健身绿道用高强耐磨复合弹性地坪系统，其特征在于，所述耐磨功能面是由聚氨酯纳米复合材料喷制成的自结纹层，其中聚氨酯纳米复合材料由以下组份构成：
(a)MDI 100份；
(b)聚醚胺 30～50份；
(c)水性聚氨酯改性纳米材料 50份。
9.根据权利要求8所述的一种健身绿道用高强耐磨复合弹性地坪系统，其特征在于，聚氨酯纳米复合材料为异氰酸酯改性的纳米材料，包括碳酸钙、白云石、石墨烯、碳纳米管、白炭黑中的一种或多种，异氰酸酯含量为0.5～1％。
10.根据权利要求1所述一种健身绿道用高强耐磨复合弹性地坪系统的制备方法，其特征在于，制备方法为预制与现场浇筑现结合的制备方法，隔离精平高强基础层、预制高韧性缓冲层、结构复合加强层、耐磨功能面层，自下而上制备，其中：
铺设隔离精平高强基础层：清洁道路表面，根据地面状况，适当兑水至特制水泥砂浆，混料均匀后批刮一层基础层，固化时间为30min；
铺设预制高韧性缓冲层：基础层表面涂抹一层聚氨酯胶黏剂，厚度为3～8mm，将预制高韧性缓冲层卷材拼接好，铺匀压实，固化时间为2h；铺设结构复合加强层：在缓冲层表面刮涂一层厚度为1～4mm的加强层聚氨酯浆料，固化时间为12h；
喷涂耐磨功能面层：采用喷涂工艺在加强层表面喷涂厚度为1～3mm的聚氨酯纳米复合材料自结纹层。
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