CN114368948A - 一种自发光自清洁环保耐磨水泥基机场路面材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自发光自清洁环保耐磨水泥基机场路面材料及其制备方法。自发光自清洁环保耐磨水泥基机场路面材料由硅酸盐水泥、砂、发光材料、反光材料、减水剂、PTB乳液和水组成，各组分质量百分数为：硅酸盐水泥20%～25%、砂35.1%～43.2%、发光材料18%～22%、反光材料3%～7%、减水剂0.1%～0.3%、PTB乳液2%～7%、水6%～10.6%，各组分质量百分数和为100%。本发明的自发光自清洁环保耐磨水泥基机场路面材料具有蓄光、发光、反光、自清洁、耐磨、环保、节能、工作性好、韧性好、粘结性和耐久性优异等优点，市场应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明属于水泥基材料技术领域，具体涉及一种自发光自清洁环保耐磨水泥基机场路面材料及其制备方法。
背景技术
机场道路是飞机起飞降落的重要设施，其特性严重影响着飞机和人民生命的安全。机场道路宽阔，为了安全又不能设置过多、亮度较高的路灯照明，当飞机降落时驾驶员可能会由于视线不佳而较难辨认跑道位置。尤其是在突然断电或暴雨天气时，路面完全被漆黑的环境笼罩，不利于飞机安全平稳着陆，严重时容易产生安全隐患。另外机场道路是众多飞机来往的必经之路，其平整耐磨耐久显得尤为重要，如果出现地面的凹凸不平、粉尘等都会造成飞机起飞降落的重大安全隐患。因此，研究出一种耐磨、耐久性优异的自发光自清洁环保水泥基机场路面材料具有十分重要的意义。
一种疏水自发光荧光路面材料及其制备方法（申请号：201910784585.3）中提到材料也具有发光、防污、防水及防油的自清洁能力。但是其折压比较小（仅约0.13），柔韧性差，易开裂，耐磨性能差，粘结性能差。本发明采用一种三元聚合物，掺入砂浆凝结硬化后可形成比普通一元、二元聚合物更加致密的网状结构，增加砂浆的粘结性和柔韧性，且此聚合物呈凝胶状的无色网状结构，不影响发光、反光材料的作用，同时可增加漫反射作用；另外细集料采用砂和不同粒径的发光、反光材料，相互之间填充孔隙，使砂浆更加密实，提高材料的力学性能。
一种路面快速修补环保水泥基材料及其制备和使用方法（申请号：CN201910062741.5）中提到采用PTB乳液掺入砂浆提高修补砂浆的粘结性能和防水性能。但其主要用于路面的快速修补，不具有自发光功能，不能用于引导飞机夜间的起降，消除安全隐患。本发明的自发光自清洁环保耐磨水泥基机场路面材料能很好地填补空白。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自发光自清洁环保耐磨水泥基机场路面材料及其制备方法。该自发光自清洁环保耐磨水泥基机场路面材料具有蓄光、发光、反光、自清洁、耐磨、环保、节能、工作性好、韧性好、粘结性和耐久性优异等优点，市场应用前景广阔。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种自发光自清洁环保耐磨水泥基机场路面材料，组分按质量百分数计：水泥20～25%、砂35.1～43.2%、发光材料18～22%、反光材料3～7%、减水剂0.1～0.3%、PTB乳液2～7%、水6～10.6%，各组分质量百分数之和为100%。
优选地，所述的水泥为42.5白色硅酸盐水泥。所述的砂为洁净的河砂，细度模数2.0。所述的发光材料为碱土硅铝酸盐蓄光发光材料。所述的反光材料为白色球状发光粉。所述的减水剂为聚羧酸高效减水剂。所述的PTB乳液是乙烯-氯乙烯-乙烯醚产品，白色乳液状，物理性能指标为粘度：80～120 mPa·s、固体含量：52±1%、比重：1.1、pH值：7～9。
进一步地，其主要机理为：
（1）发光粉与反光粉替代部分砂的掺入，不仅能促进未水化的水泥颗粒发生水化反应，还能与水化产物发生二次水化反应，同时还能填充水化产物间的孔隙，在一定程度上改善水泥水化产物微观分布形态，使其更加致密，提高水泥基材料力学性能；同时初始亮度值提高，余辉时间随之延长，能达10ｈ以上。
（2）PTB乳液掺入使材料表面呈现憎水性，具有“荷叶”型效应，暴雨中的路面不影响发光反光效果；PTB乳液在水泥基材料内部形成聚合物网状空间结构，能抑制内部微裂缝的发展，使材料具有较好的柔韧性、耐磨性和粘结强度。
（3）工作性优异。PTB乳液和减水剂均具有减水效果，使得水泥基机场路面材料在施工过程中拥有较好的流动性。
进一步地，制备方法包括以下步骤：
（1）计量：按比例分别计量各组分；
（2）拌合干料：将水泥和砂干拌2～3分钟；
（3）拌合砂浆：将PTB乳液和减水剂溶解在水中，搅拌2～3分钟；倒入步骤（2）的混合干料中搅拌2～3分钟；
（4）制备自发光自清洁环保耐磨水泥基机场路面材料：在步骤（3）搅拌均匀的砂浆中加入发光材料和反光材料，搅拌2～3分钟。
与现有的水泥基路面材料技术相比，本发明具有以下优点：
（1）现有的水泥基路面材料没有蓄光、发光和反光效果。而本发明的水泥基路面材料具有稳定的蓄光、发光和反光效果，能够在特定的环境发挥较好的功能，减少安全隐患。
（2）PTB乳液具有减水和憎水效果，且具备极好的防水性、粘结性和非凡的柔韧性，是一种有机粘结剂，在失水时产生强度；而该水泥基材料是一种无机粘结剂，其产生强度时需要消耗水。将无机和有机粘结剂相结合，取长补短，使添加了PTB乳液的水泥基材料具有很好的工作性、韧性、强度、耐磨、自清洁和耐久性。
（3）由于该水泥基材料具有较高的粘结性能，且PTB乳液可以较大提高混凝土的粘结性，因此，机场水泥基材料与旧混凝土基面粘结强度高，在各种荷载作用下不易脱落。
具体实施方式
为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。
本发明提供的是一种自发光自清洁环保耐磨水泥基机场路面材料及其制备方法。该自发光自清洁环保耐磨水泥基机场路面材料由硅酸盐水泥20%～25%、砂35.1%～43.2%、发光材料18%～22%、反光材料3%～7%、减水剂0.1%～0.3%、PTB乳液2%～7%、水6%～10.6%，各组分质量百分数和为100%。
本发明自发光自清洁环保耐磨水泥基机场路面材料，其制备过程为：
（1）计量：按上述比例分别计量各组成材料；
（2）拌合干料：将水泥和砂倒入搅拌机中干拌2～3分钟；
（3）拌合砂浆：将PTB乳液和减水剂溶解在水中，搅拌2～3分钟；然后将此水溶液倒入混合干料中搅拌2～3分钟；
（4）制备自发光自清洁环保耐磨水泥基机场路面材料：在上述搅拌均匀的砂浆中加入发光材料和反光材料，搅拌2～3分钟。
实施例1
主要由硅酸盐水泥、砂、发光材料、反光材料、减水剂、PTB乳液和水组成，各组分质量百分数为：由硅酸盐水泥20%、砂39.3%、发光材料21.6%、反光材料4.9%、减水剂0.1%、PTB乳液3.5%、水10.6%，各组分质量百分数和为100%。
本发明自发光自清洁环保耐磨水泥基机场路面材料制备方法的具体步骤为：
（1）计量：按上述比例分别计量各组成材料；
（2）拌合干料：将水泥和砂倒入搅拌机中干拌2～3分钟；
（3）拌合砂浆：将PTB乳液和减水剂溶解在水中，搅拌2～3分钟；然后将此水溶液倒入混合干料中搅拌2～3分钟；
（4）制备自发光自清洁环保耐磨水泥基机场路面材料：在上述搅拌均匀的砂浆中加入发光材料和反光材料，搅拌2～3分钟。
自发光自清洁环保耐磨水泥基机场路面材料的初凝时间45min、磨耗量0.33kg/
m2、吸水系数0.073
、粘结强度2.3MPa、初始亮度为18.24cd/m2、10min亮度
为0.96cd/m2、发光试件余辉时间10.2h，折压比0.35。
实施例2
主要由碳酸钠、氢氧化钙、砂、矿渣、PTB乳液和水组成，各组分质量百分数为：由硅酸盐水泥22%、砂40%、发光材料18%、反光材料6%、减水剂0.2%、PTB乳液5%、水8.8%，各组分质量百分数和为100%。
本发明自发光自清洁环保耐磨水泥基机场路面材料制备方法的具体步骤为：
（1）计量：按上述比例分别计量各组成材料；
（2）拌合干料：将水泥和砂倒入搅拌机中干拌2～3分钟；
（3）拌合砂浆：将PTB乳液和减水剂溶解在水中，搅拌2～3分钟；然后将此水溶液倒入混合干料中搅拌2～3分钟；
（4）制备自发光自清洁环保耐磨水泥基机场路面材料：在上述搅拌均匀的砂浆中加入发光材料和反光材料，搅拌2～3分钟。
自发光自清洁环保耐磨水泥基机场路面材料的初凝时间47min、磨耗量0.29kg/
m2、吸水系数0.066 
、粘结强度2.6MPa、初始亮度为17.24cd/m2、10min亮度为
1.05cd/m2、发光试件余辉时间10.1h，折压比0.46。
实施例3
主要由碳酸钠、氢氧化钙、砂、矿渣、PTB乳液和水组成，各组分质量百分数为：由硅酸盐水泥24%、砂36%、发光材料21%、反光材料7%、减水剂0.3%、PTB乳液5%、水6.7%，各组分质量百分数和为100%。
本发明自发光自清洁环保耐磨水泥基机场路面材料制备方法的具体步骤为：
（1）计量：按上述比例分别计量各组成材料；
（2）拌合干料：将水泥和砂倒入搅拌机中干拌2～3分钟；
（3）拌合砂浆：将PTB乳液和减水剂溶解在水中，搅拌2～3分钟；然后将此水溶液倒入混合干料中搅拌2～3分钟；
（4）制备自发光自清洁环保耐磨水泥基机场路面材料：在上述搅拌均匀的砂浆中加入发光材料和反光材料，搅拌2～3分钟。
自发光自清洁环保耐磨水泥基机场路面材料的初凝时间47min、磨耗量0.31kg/
m2、吸水系数0.061 
、粘结强度2.4MPa、初始亮度为17.18cd/m2、10min亮度
为1.1cd/m2、发光试件余辉时间10.2h，折压比0.33。
将不掺发光材料、反光材料的砂浆(S1组)、不掺PTB乳液的砂浆（S2组)以及最佳实施例2（S3组）进行对比试验，试验配合比和结果分别见表1和表2。结果表明：同时掺入PTB乳液、发光材料和反光材料的砂浆具有较优异的性能。本发明材料采用一种三元聚合物，掺入砂浆凝结硬化后可形成比普通一元、二元聚合物更加致密的网状结构，增加砂浆的粘结性和柔韧性，且此聚合物呈凝胶状的无色网状结构，不影响发光、反光材料的作用，同时可增加漫反射作用，延长发光余辉时间；另外细集料采用砂和不同粒径的发光、反光材料，相互之间填充孔隙，使砂浆更加密实，提高材料的力学性能。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (8)
1.一种自发光自清洁环保耐磨水泥基机场路面材料，其特征在于：组分按质量百分数计：水泥20～25%、砂35.1～43.2%、发光材料18～22%、反光材料3～7%、减水剂0.1～0.3%、PTB乳液2～7%、水6～10.6%，各组分质量百分数之和为100%。
2.根据权利要求1所述的自发光自清洁环保耐磨水泥基机场路面材料，其特征在于：所述的水泥为42.5白色硅酸盐水泥。
3.根据权利要求1所述的自发光自清洁环保耐磨水泥基机场路面材料，其特征在于：所述的砂为洁净的河砂，细度模数2.0。
4.根据权利要求1所述的自发光自清洁环保耐磨水泥基机场路面材料，其特征在于：所述的发光材料为碱土硅铝酸盐蓄光发光材料。
5.根据权利要求1所述的自发光自清洁环保耐磨水泥基机场路面材料，其特征在于：所述的反光材料为白色球状发光粉。
6.根据权利要求1所述的自发光自清洁环保耐磨水泥基机场路面材料，其特征在于：所述的减水剂为聚羧酸高效减水剂。
7.根据权利要求1所述的自发光自清洁环保耐磨水泥基机场路面材料，其特征在于：所述的PTB乳液是乙烯-氯乙烯-乙烯醚产品，白色乳液状，物理性能指标为粘度：80～120mPa·s、固体含量：52±1%、比重：1.1、pH值：7～9。
8.一种制备如权利要求1-7任一项所述的自发光自清洁环保耐磨水泥基机场路面材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）计量：按比例分别计量各组分；
（2）拌合干料：将水泥和砂干拌2～3分钟；
（3）拌合砂浆：将PTB乳液和减水剂溶解在水中，搅拌2～3分钟；倒入步骤（2）的混合干料中搅拌2～3分钟；
（4）制备自发光自清洁环保耐磨水泥基机场路面材料：在步骤（3）搅拌均匀的砂浆中加入发光材料和反光材料，搅拌2～3分钟。
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- 2022-01-14 CN CN202210039685.5A patent/CN114368948A/zh active Pending
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