CN115897440A - 一种智能停机坪及其构筑方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能停机坪及其构筑方法，该智能停机坪包括预埋有智能骨料的中心传感区和周围普通区；以重量份计，所述中心传感区包括碳矿化材料80～120份，增强组分1.5～5份，磁性吸波材料6～12份，减水剂0.5～2份，矿化溶剂10～20份。本发明利用碳矿化胶凝材料与二氧化碳发生矿化反应构筑停机坪，强度发展快且最终强度高，可显著缩短停机坪工期，同时本发明通过在停机坪预埋智能骨料阵列，可实现对直升机落点位置的精准定位。
Description
技术领域
本发明属于停机坪建造技术领域，具体涉及一种智能停机坪及其构筑方法。
背景技术
直升机在客货运输、旅游观光、空中航拍、紧急救援等领域均具有广泛应用，停机坪作为直升机起飞、降落的最主要区域，有着至关重要的作用。水泥混凝土停机坪是使用最悠久、最广泛的停机坪，具有性能稳定、耐久性优异的特点。然而，水泥混凝土停机坪施工工艺复杂，需要水泥水化胶结骨料形成骨架，强度发展缓慢，一般需要养护28天才能满足使用要求。在医疗救援、抢险救灾等紧急应用场合，水泥混凝土停机坪强度发展慢的特点则会显著影响救援进度。此外，目前直升机落点位置的测量主要是依靠目测的方法进行，这种方法精度较差且对飞行员作业技术要求较高。近年来，也有通过近景摄影测量技术来辅助直升机降落至指定位置。然而，近景摄影测量技术受天气、环境以及周围遮挡物影响较大，导致该技术定位精度大幅降低。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种智能停机坪及其构筑方法，不但强度发展快，显著缩短停机坪工期，而且能够实现对直升机落点位置的精准定位。
为实现上述目的，本发明通过如下技术方案实现：
一种智能停机坪，包括预埋有智能骨料的中心传感区和周围普通区；以重量份计，中心传感区包括碳矿化材料80～120份，增强组分1.5～5份，磁性吸波材料6～12份，减水剂0.5～2份，矿化溶剂10～20份。
本发明智能骨料的制备方法不限，能够满足将当前位置信息无线传输至直升机，并由直升机上的读取器接收无线信号即可。读取器工作频率可为30～300kHz低频、3～30MHz高频或433～950MHz超高频。
优选的，智能骨料由形成中心传感区的材料封装射频识别材料制得。例如将碳矿化材料，增强组分，磁性吸波材料，减水剂，矿化溶剂混合后封装射频识别材料，其中各组分的用量不做要求，可根据实际需要进行选择，进一步优选的采用与形成中心传感区相同的组分配比。
本发明智能停机坪及其中心传感区和周围普通区的形状不限，可以为方形、矩形或圆形；优选的，智能停机坪的尺寸不小于直升机全尺寸的2倍，厚度不低于30mm；智能骨料以阵列形式分布，形状包括方形、矩形或圆形等，智能骨料单元之间的距离为0.2～0.5m。
在本发明中，智能停机坪坡度优选为0.5％～2％，保证停机坪表面平坦同时不积水。
优选的，碳矿化材料包括硅酸三钙、γ型硅酸二钙、β型硅酸二钙、硅酸一钙、二硅酸三钙、氢氧化钙、氢氧化镁、氧化钙、氧化镁中的一种或多种；碳矿化材料的粒度为5～150μm。
优选的，矿化溶剂包含催化组分和水，矿化溶剂的浓度为0.5～2.5mol/L。
优选的，催化组分为碱金属硝酸盐，如硝酸钠、硝酸钾等。催化组分能促进碳矿化材料的溶解，增大矿化反应程度。
优选的，磁性吸波材料包括铁氧体粉末、铁微粉、铁合金粉、硼硅酸铝中的一种或多种，磁性吸波材料的粒径在45μm以下。磁性吸波材料可提高智能骨料的抗金属干扰能力，降低信号衰减。
优选的，增强组分包括壳聚糖、聚丙烯酰胺、聚乙二醇、聚乙烯醇中的一种或多种。增强组分利用仿生学原理，可诱导形成更加致密高强的仿贝壳结构。
优选的，减水剂包括聚羧酸高效减水剂、脂肪族高效减水剂、萘系高效减水剂、木质素磺酸盐减水剂中的一种或多种。
本发明形成周围普通区的材料为任何能够与二氧化碳发生矿化反应的材料组分，进一步优选为包括碳矿化材料、增强组分、减水剂、矿化溶剂在内的材料组分，矿化溶剂为碱金属硝酸盐溶液。
本发明还提供一种上述智能停机坪的构筑方法，包括以下步骤：
将催化组分与水混合得到矿化溶剂；
将碳矿化材料、增强组分、磁性吸波材料、减水剂、矿化溶剂按比例混合形成第一混合料；
摊铺所述第一混合料，并预埋智能骨料，形成中心传感区；
将碳矿化材料、增强组分、减水剂、矿化溶剂按比例混合形成第二混合料；
将第二混合料摊铺在中心传感区的四周，形成周围普通区；
在二氧化碳气氛中对中心传感区和周围普通区进行矿化养护，得到智能停机坪。
优选的，在矿化养护过程中，二氧化碳的体积浓度为20％～99.9％，矿化压力为0.1～0.3MPa，矿化温度为5～90℃，矿化时间为12～48h。
本发明的有益效果是：
本发明利用碳矿化胶凝材料与二氧化碳发生矿化反应构筑停机坪，强度发展快且最终强度高，相比传统通过水泥混凝土水化发展强度的建造方式，可显著缩短停机坪工期。同时本发明通过在停机坪预埋智能骨料阵列，将停机坪精确位置信息无线传输至直升飞机，解决以往目测降落精度低，对飞行员技术要求高的问题；也可避免近景摄影测量技术受恶劣天气影响精度降低的问题，确保直升机准确安全降落至指定位置。
本发明提供的智能停机坪快速构筑方法可应用于停机坪的快速建造，或对已有老旧破损停机坪进行快速升级、抢修，服务于直升机野外应急救援、抢险救灾。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。
图1为本发明一种智能停机坪示意图。
图中，1、中心传感区；2、周围普通区；3、智能骨料阵列。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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，均属于本发明保护的范围。
若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用材料均为市售产品。
实施例1
请参阅图1，本实施例提供的智能停机坪，包括中心传感区1和周围普通区2；中心传感区1内预埋有智能骨料阵列3。
本实施例碳矿化材料为γ型硅酸二钙，粒度为150μm以下，增强组分为壳聚糖，磁性吸波材料为铁微粉，矿化溶剂为1.5mol/L硝酸钾溶液，减水剂为聚羧酸高效减水剂。
智能停机坪构筑方法如下：
取γ型硅酸二钙100份，壳聚糖2.5份，铁微粉9份，硝酸钾溶液16份，聚羧酸系高效减水剂1.2份混合形成第一混合料；摊铺第一混合料，并预埋智能骨料阵列形成中心传感区；智能骨料由上述第一混合料封装射频识别材料制得，具体制法为将第一混合料填入15mm×15mm×15mm立方体模具，并将射频识别材料置于模具中心位置压实得到坯体，然后将智能骨料坯体置于浓度为99.9％的二氧化碳气氛中矿化12小时，制得智能骨料。其中，射频识别材料由Alien H3射频芯片和铝蚀刻的射频天线通过FR4胶封装而成。中心传感区的智能骨料阵列为3×3，阵列间距为0.5米。
周围普通区由同比例的碳矿化材料、增强组分、减水剂、矿化溶剂混合形成第二混合料压平而成。具体为：取γ型硅酸二钙100份，壳聚糖2.5份，硝酸钾溶液16份，聚羧酸系高效减水剂1.2份混合形成第二混合料；将第二混合料摊铺在中心传感区的四周形成周围普通区域；将中心传感区和周围普通区的混合料压平，并保持中心传感区和周围普通区的混合料厚度相近。
在中心传感区和周围普通区的混合料上方搭建形成密封环境进行矿化养护，密闭空间内的二氧化碳浓度为99.9％，矿化压力为0.3MPa，温度为25℃，矿化养护24小时，得到智能停机坪。
实施例2
与实施例1的区别仅在于，碳矿化材料为80份硅酸一钙，增强组分为5份聚乙二醇，磁性吸波材料为6份铁氧体粉末，矿化溶剂为20份浓度为0.5mol/L硝酸钠溶液，减水剂为0.5份聚羧酸高效减水剂，且摊铺第一混合料和第二混合料时控制中心传感区和周围普通区的坡度为0.5％，保证停机坪表面平坦且不积水，其他同实施例1。
实施例3
与实施例1的区别仅在于，碳矿化材料为60份γ型硅酸二钙和60份硅酸一钙，增强组分为1.5份壳聚糖，磁性吸波材料为12份铁微粉，矿化溶剂为10份浓度为2.5mol/L硝酸钾溶液，减水剂为2份聚羧酸高效减水剂，其他同实施例1。
对比例1
与实施例1的区别仅在于，制备中心传感区和智能骨料的第一混合料中不添加磁性吸波材料，其他同实施例1。
对比例2
与实施例1的区别仅在于，制备中心传感区和智能骨料的第一混合料，以及制备周围普通区的第二混合料中的矿化溶剂不含催化组分，其他同实施例1。
性能测试：
在实施例和对比例构建的智能停机坪中心传感区域斜上方45°方向2米处利用外部读写机器对智能骨料阵列所储存的位置信息进行读取，外部读写机器的工作频率为433～950MHz超高频，记录外部读写机器信号强度。在智能停机坪周围普通区域不同位置钻取3块试样测试抗压强度，并计算其平均抗压强度。抗压强度参照国家标准《GB/T 50081-2002普通混凝土力学性能试验方法标准》进行测试。结果如表1所示，表中，信号强度的数值越接近于0，则代表接收到的信号越强。
表1各实施例和对比例制备的智能停机坪信号强度和平均抗压强度
由表1可知，本发明实施例构建的智能停机坪信号强度更接近于0，说明其信号强度更强，且具有较高的平均抗压强度。
由实施例1和对比例1可知，添加磁性吸波材料可显著增大读取机器获得的信号强度，从而有利于直升机实现精准定位。由实施例1和对比例2可知，添加催化组分可增大碳矿化材料的反应程度，从而提高智能停机坪抗压强度，24小时抗压强度可达到120MPa以上，显著缩短了停机坪工期。另外，由表中数据可知，停机坪的抗压强度越高，碳矿化材料反应程度越大，停机坪越密实，因此读取机器获得的信号强度越强；与实施例1相比，不含催化组分的对比例2碳矿化材料反应程度降低，停机坪密实度降低，因而信号强度也降低。
需要说明的是，以上各实施例均属于同一发明构思，各实施例的描述各有侧重，在个别实施例中描述未详尽之处，可参考其他实施例中的描述。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种智能停机坪，其特征在于，包括预埋有智能骨料的中心传感区和周围普通区；以重量份计，所述中心传感区包括碳矿化材料80～120份，增强组分1.5～5份，磁性吸波材料6～12份，减水剂0.5～2份，矿化溶剂10～20份。
2.根据权利要求1所述的一种智能停机坪，其特征在于，所述智能骨料由形成所述中心传感区的材料封装射频识别材料制得。
3.根据权利要求1所述的一种智能停机坪，其特征在于，所述碳矿化材料为硅酸三钙、γ型硅酸二钙、β型硅酸二钙、硅酸一钙、二硅酸三钙、氢氧化钙、氢氧化镁、氧化钙、氧化镁中的一种或多种；所述碳矿化材料的粒度为5～150μm。
4.根据权利要求1所述的一种智能停机坪，其特征在于，所述矿化溶剂包含催化组分和水，所述矿化溶剂的浓度为0.5～2.5mol/L。
5.根据权利要求4所述的一种智能停机坪，其特征在于，所述催化组分为碱金属硝酸盐。
6.根据权利要求1所述的一种智能停机坪，其特征在于，所述磁性吸波材料包括铁氧体粉末、铁微粉、铁合金粉、硼硅酸铝中的一种或多种，所述磁性吸波材料的粒径在45μm以下。
7.根据权利要求1所述的一种智能停机坪，其特征在于，所述增强组分包括壳聚糖、聚丙烯酰胺、聚乙二醇、聚乙烯醇中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的一种智能停机坪，其特征在于，所述减水剂包括聚羧酸高效减水剂、脂肪族高效减水剂、萘系高效减水剂、木质素磺酸盐减水剂中的一种或多种。
9.根据权利要求1～8任一项所述的一种智能停机坪的构筑方法，其特征在于，包括以下步骤：
将催化组分与水混合得到矿化溶剂；
将碳矿化材料、增强组分、磁性吸波材料、减水剂、矿化溶剂按比例混合形成第一混合料；
摊铺所述第一混合料，并预埋智能骨料，形成中心传感区；
将碳矿化材料、增强组分、减水剂、矿化溶剂按比例混合形成第二混合料；
将所述第二混合料摊铺在所述中心传感区的四周，形成周围普通区；
在二氧化碳气氛中对所述中心传感区和周围普通区进行矿化养护，得到所述智能停机坪。
10.根据权利要求9所述的一种智能停机坪的构筑方法，其特征在于，所述矿化养护过程中，二氧化碳的体积浓度为20％～99.9％，矿化压力为0.1～0.3MPa，矿化温度为5～90℃，矿化时间为12～48h。
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2023
- 2023-01-14 CN CN202310075169.2A patent/CN115897440A/zh active Pending
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