CN110510931A - 一种机场跑道阻滞系统用轻质节能材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机场跑道阻滞系统用轻质节能材料，包括有以下重量份的原料：胶凝材料0～120份、掺合料40～600份、发泡剂0～10份、纤维0～5份和水50～400份。制备方法为：(1)将掺合料进行烘干、压滤或晾晒，筛分或研磨；或，掺合料为浆体；(2)称取各原料；(3)将胶凝材料、骨料和掺合料混合得到混合料；(4)加水搅拌混合均匀，得到浆料；(5)将发泡剂进行发泡形成泡沫，加入浆料中搅拌混合均匀，得到泡沫浆料；(6)加入纤维混合，倒入模具或现场浇筑，即得机场跑道阻滞系统用轻质节能材料。本发明机场跑道阻滞系统用轻质节能材料内部含有大量气孔，可有效吸附飞机冲击的能量，进而起到拦截飞机的作用。

Description

一种机场跑道阻滞系统用轻质节能材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，更具体的说是涉及一种机场跑道阻滞系统用轻质节能材料及其制备方法。
背景技术
随着现代人类对民航运输业需求的增加，飞机冲出跑道的事故时有发生，为防止此类事故发生，国际民航组织规定必须设置300m的跑道端安全区。然而，很多机场囿于周围建筑物、水域等地形的限制，没有足够空间设置跑道端安全区，形成了很大的安全隐患。
鉴于这种情况，国际飞行员联合会建议安装一种工程材料拦截系统(EMAS)来拦截冲出跑道的飞机。通常，EMAS由轻质泡沫混凝土构成，铺设于机场跑道末端，当飞机冲出跑道、进入混凝土后，在机轮的碾压下泡沫混凝土能够快速碎化形成压溃阻力，使飞机平稳减速并最终停止，从而实现对飞机的安全阻拦。
但是，现有的轻质泡沫混凝土质量参差不齐，对飞机的阻拦性能较差，不能完全防止飞机冲出跑道事故的发生。
因此，寻求一种机场跑道阻滞系统用轻质节能材料是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种机场跑道阻滞系统用轻质节能材料及其制备方法，以解决现有技术中的不足。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种机场跑道阻滞系统用轻质节能材料，包括有以下重量份的原料：胶凝材料0～120份、掺合料40～600份、发泡剂0～10份、纤维0～5份和水50～400份。
进一步，上述机场跑道阻滞系统用轻质节能材料还包括骨料0～30份；
优选地，上述骨料为沙粒、陶粒、聚苯颗粒中的任一种或几种的混合，粒径小于5mm的固体添加料。
采用上述进一步的有益效果在于，沙粒、陶粒、聚苯颗粒轻质节能材料中主要起骨架作用，并能够减少由于胶凝材料在凝结硬化过程中因干缩湿胀所引起的体积变化，增加产品的抗压强度，抗折强度，提高产品抗裂性能，提高产品的热工性能，耐久性，同时，作为廉价的填充材料，还能够降低轻质节能材料的成本。
进一步，上述机场跑道阻滞系统用轻质节能材料还包括激发剂0～20份；
优选地，上述激发剂为聚羧酸盐类、醇胺类、萘磺酸类、硫酸钠、氢氧化钠、水玻璃、碱性废浆液中的任一种或几种的混合。
采用上述进一步的有益效果在于，上述激发剂能够参与早期水化进程，从而充分利用掺合料之间的缝隙，改善胶凝材料，减少用水量，使轻质节能材料更加密实，提高其抗冻和抗渗等耐久性指标；可以有效激发固体废物中的产品活性，从而提高产品强度。
进一步，上述胶凝材料为水泥、水泥熟料中的任一种或两种的混合。
采用上述进一步的有益效果在于，水泥、水泥熟料与水反应后形成坚固的水泥石，将掺合料牢固的粘结成整体，使轻质节能材料具有一定的物理力学性能。
进一步，上述掺合料为粉煤灰、尾矿、赤泥、矿渣、钢渣微粉、钢渣尾泥、石膏、硅藻土、铝灰、垃圾焚烧飞灰、石粉、水淬渣或水淬渣粉、硅灰、石粉等工业固体废弃物中的任一种或几种的混合物。
采用上述进一步的有益效果在于，将粉煤灰、尾矿、赤泥、矿渣、钢渣微粉、钢渣尾泥、石膏、硅藻土、铝灰、垃圾焚烧飞灰、石粉、水淬渣或水淬渣粉、硅灰、石粉等工业固体废弃物加入轻质节能材料中，可大量利用国家固体废弃物，不仅能节省水泥、降低生产成本，还能改善轻质节能材料拌和物的和易性，提高其密实性、抗渗性及耐化学腐蚀性等；最主要的作用是有效提高了固体废弃物的利用率，最大限度的解决了固体废弃物堆存问题，保护环境，节约国家土地资源。
进一步，上述发泡剂为动物性发泡剂、高分子复合型发泡剂、铝粉、双氧水等中的任一种，优选为AES(脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠)、k12(十二烷基硫酸钠)等表面活性剂类以及动物毛发，茶皂素等蛋白类，复合6501(椰子油脂肪酸二乙醇酰胺)、纤维素、防腐剂或增强剂等外加材料。
采用上述进一步的有益效果在于，通过引入发泡剂，内部可产生大量细小均匀封闭的泡沫，从而保证产品具有轻质高强、保温隔热的特性；其中，植物性发泡剂对硬水不敏感，无毒、无味、无沉淀物，PH值较中性，不腐蚀性水泥、金属，不污染环境；动物性发泡剂形成的泡沫表层强度高，泡沫稳定，加入轻质节能材料制品中形成的气泡呈独立的封闭状态，气泡与气泡间不连通，抗渗透性好；复合型发泡剂具有发泡量大、吸收率低，密度均匀，泡沫强度高、持续时间长等优点，加入轻质节能材料制品中，使其具有保湿、抗渗、保温、轻质、隔音的效果。
进一步，上述机场跑道阻滞系统用轻质节能材料中还可以添加钢丝网或土工格栅。
本发明还提供了上述机场跑道阻滞系统用轻质节能材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将掺合料在80～200℃下烘干30～120min、压滤或晾晒，筛分或研磨后，得到含水率小于20％、细度小于75μm的掺合料；或，掺合料为浆体，其中细度小于75μm的固体比例占浆体总固体含量比例的80％以上；
(2)按上述机场跑道阻滞系统用轻质节能材料的重量份数称取各原料；
(3)将胶凝材料、骨料和掺合料混合，得到混合料；
(4)将水加入步骤(3)所得混合料中，以40～60r/min转速搅拌2～5min混合均匀，得到浆料；
(5)将发泡剂进行发泡形成泡沫，然后将泡沫加入步骤(4)所得浆料中混合，得到泡沫浆料；
(6)将纤维加入步骤(5)所得泡沫浆料中混合，倒入模具或现场浇筑，即得机场跑道阻滞系统用轻质节能材料。
进一步，上述机场跑道阻滞系统用轻质节能材料的制备方法中，还包括加入激发剂的步骤；
优选地，激发剂的加入方式为溶于水中，或溶于泡沫浆料中，或以雾化、粉状的形式加入掺合料中。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明机场跑道阻滞系统用轻质节能材料内部含有大量气孔，可有效吸附飞机冲击的能量，进而起到拦截飞机的作用；
2、本发明机场跑道阻滞系统用轻质节能材料中添加了大量的固体废弃物原料，有效提高了固体废弃物的利用率，最大限度的解决了固体废弃物堆存问题，同时也降低了生产成本。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
机场跑道阻滞系统用轻质节能材料，由以下重量的原料制成：42.5级水泥120kg、铜尾矿180kg、硫酸钠0.5kg、水玻璃1.5kg和水165kg，发泡剂0.5kg。
制备方法为：
(1)将铜尾矿在80℃下烘干120min、筛分后，得到含水率为20％、细度为60μm的铜尾矿粉；
(2)按上述重量称取各原料；
(3)将42.5级水泥和铜尾矿粉混合，得到混合料；
(4)将水加入步骤(3)所得混合料中，以40r/min转速搅拌5min至混合均匀，得到浆料；
(5)将硫酸钠和水玻璃加入步骤(4)所得浆料中，搅拌混合均匀，得到混合浆料；
(6)将发泡剂进行发泡形成泡沫，然后将泡沫加入步骤(5)所得混合浆料中混合，得到泡沫浆料，倒入模具，即得机场跑道阻滞系统用轻质节能材料，密度为300kg/m3。
实施例2
机场跑道阻滞系统用轻质节能材料，由以下重量份的原料制成：水泥熟料120kg、铝灰240kg、石膏40kg、发泡剂0.4kg、碱性废浆液3kg、和水220kg。
制备方法：
(1)将铝灰压滤、筛分后，得到含水率为5％、细度为40μm的铝灰粉；
(2)按上述重量称取各原料；
(3)将水泥熟料、铝灰粉和石膏混合，得到混合料；
(4)将水加入步骤(3)所得混合料中，以50r/min转速搅拌3min至混合均匀，得到浆料；
(5)将AES(脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠)和碱性废浆液混合后发泡形成泡沫，然后将泡沫加入步骤(4)所得浆料中混合，得到泡沫浆料，倒入模具，即得机场跑道阻滞系统用轻质节能材料，密度为400kg/m3。
实施例3
机场跑道阻滞系统用轻质节能材料，由以下重量份的原料制成：赤泥380kg、钢渣微粉150kg、发泡剂0.35kg、纤维3kg和水275kg。
制备方法：
(1)将赤泥进行晾晒、研磨后，得到含水率为5％、细度为60μm的赤泥粉；
(2)按上述重量称取各原料；
(3)将赤泥粉和钢渣微粉混合，筛分得到细度为60μm混合料；
(4)将水加入步骤(3)所得混合料中，以60r/min转速搅拌2min至混合均匀，得到浆料；
(5)将发泡剂进行发泡形成泡沫，然后将泡沫加入步骤(4)所得浆料中混合，得到泡沫浆料；
(6)将纤维加入步骤(5)所得泡沫浆料中混合，现场浇筑，即得机场跑道阻滞系统用轻质节能材料，密度为500kg/m3。
性能检测
取实施例1～3制备得到的机场跑道阻滞系统用轻质节能材料，分别于7天后和28天后进行抗压强度(MPa)测试，试验结果如表1所示。
表1实施例1～3机场跑道阻滞系统用轻质节能材料抗压强度试验结果
项目 实施例1 实施例2 实施例3
7天 0.32 0.6 0.8
28天 0.48 0.82 1.3
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种机场跑道阻滞系统用轻质节能材料，其特征在于，包括有以下重量份的原料：胶凝材料0～120份、掺合料40～600份、发泡剂0～10份、纤维0～5份和水50～400份。
2.根据权利要求1所述的一种机场跑道阻滞系统用轻质节能材料，其特征在于，还包括骨料0～30份；
所述骨料为沙粒、陶粒、聚苯颗粒中的任一种或几种的混合。
3.根据权利要求1所述的一种机场跑道阻滞系统用轻质节能材料，其特征在于，还包括激发剂0～20份；
所述激发剂为聚羧酸盐类、醇胺类、萘磺酸类、硫酸钠、氢氧化钠、水玻璃、碱性废浆液中的任一种或几种的混合。
4.根据权利要求1所述的一种机场跑道阻滞系统用轻质节能材料，其特征在于，所述胶凝材料为水泥、水泥熟料中的任一种或两种的混合。
5.根据权利要求1所述的一种机场跑道阻滞系统用轻质节能材料，其特征在于，所述掺合料为粉煤灰、尾矿、赤泥、矿渣、钢渣微粉、钢渣尾泥、石膏、硅藻土、铝灰、垃圾焚烧飞灰、石粉、水淬渣或水淬渣粉、硅灰、石粉中的任一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种机场跑道阻滞系统用轻质节能材料，其特征在于，所述发泡剂为动物性发泡剂、复合型发泡剂、铝粉、双氧水中的任一种。
7.根据权利要求1所述的一种机场跑道阻滞系统用轻质节能材料，其特征在于，所述纤维为聚丙烯短纤维或木纤维。
8.一种机场跑道阻滞系统用轻质节能材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)将掺合料进行烘干、压滤或晾晒，筛分或研磨，得到含水率小于20％、细度小于75μm的掺合料；或，掺合料为浆体，其中细度小于75μm的固体比例占浆体总固体含量比例的80％以上；
(2)按权利要求1～7任一项所述机场跑道阻滞系统用轻质节能材料的重量份数称取各原料；
(3)将胶凝材料、骨料和掺合料混合，得到混合料；
(4)将水加入步骤(3)所得混合料中，搅拌混合均匀，得到浆料；
(5)将发泡剂进行发泡形成泡沫，然后将泡沫加入步骤(4)所得浆料中混合，得到泡沫浆料；
(6)将纤维加入步骤(5)所得泡沫浆料中混合，倒入模具或现场浇筑，即得所述机场跑道阻滞系统用轻质节能材料。
9.根据权利要求8所述一种机场跑道阻滞系统用轻质节能材料的制备方法，其特征在于，还包括加入激发剂的步骤；
所述激发剂的加入方式为溶于水中，或溶于泡沫浆料中，或以雾化、粉状的形式加入掺合料中。
10.根据权利要求7所述一种机场跑道阻滞系统用轻质节能材料的制备方法，其特征在于，
步骤(1)中，所述烘干的温度为80～200℃，时间为30～120min；
步骤(4)中，所述搅拌的转速为40～600r/min，时间为2～5min。
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