一种机场跑道特性材料拦阻系统及其制备方法和测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种机场跑道特性材料拦阻系统，含有如下重量百分比的各组分：水泥熟料：10％～35％；石膏：0.2～0.8％；惰性掺合料：20～50％；稳泡剂：2％～5％；发泡剂：1％～4％；水：25％～38％；速凝剂：1％～4％；减水剂：0.3％～0.8％；上述各组分的重量百分比之和为100％。本发明专利技术还提供了上述的机场跑道特性材料拦阻系统的制备方法及用于测试机场跑道特性材料拦阻系统的电子万能测试装置。本发明专利技术提供的机场跑道特性材料拦阻系统，可以按照设计初的标准在不同的距离上拦停不同类型的飞机，保证飞机和机上人员安全。

A characteristic material blocking system for airport runway and its preparation method and testing device

【技术实现步骤摘要】
一种机场跑道特性材料拦阻系统及其制备方法和测试装置
本专利技术涉及一种机场跑道端特性材料拦阻系统(EMAS)，特别是涉及一种长期服役性能稳定，基本不随时间变化而改变溃缩吸能特性的机场跑道端特性材料拦阻系统及其制备方法和测试装置。
技术介绍
随着世界民航业的迅速发展，航班起降架次明显增多，飞机冲出跑道而引起的飞行安全事故，在民航业中占主要地位，如何避免飞机冲出跑道后发生严重事故，已经成为民航安全的一个重要课题。机场跑道端特性材料拦阻系统(EMAS)是由一种具有特定力学性能(溃缩吸能特性)的超轻质泡沫混凝土，以数十厘米的厚度铺设在跑道延长线的地面上，形成一个拦阻床。其宽度与跑道一致，长度在数十米到100多米之间。飞机一旦冲出跑道即进入其中，在机轮的碾压下超轻质泡沫混凝土溃缩，吸收飞机的动能，在保证飞机和机上人员安全的前提下，让飞机逐渐减速并最终拦停在拦阻床内。经实践证明，EMAS可以有效保证冲出跑道的飞机及机上人员的安全。EMAS对超轻质泡沫混凝土的溃缩吸能性能要求十分苛刻，在整个服役期内，超轻质泡沫混凝土的溃缩吸能性能不能明显下降，否则飞机冲入拦阻床后，溃缩吸收的能量不足以完全吸收飞机的动能，无法在设定的距离上拦停，仍有可能导致飞机冲出跑道造成机毁人亡的事故。而在服役期内，超轻质泡沫混凝土的溃缩性能也不能明显增加，不然飞机冲入拦阻床后，可能导致飞机起落架折断，造成机上人员的重大伤亡。不同于墙体保温材料中的泡沫混凝土，EMAS用水泥基超轻质泡沫混凝土材料在整个服役期内都是在机场跑道端的暴露环境下，由于冷凝水(温差大的环境)或环境中的水分(海洋环境下)会导致胶凝材料持续水化，混凝土强度不断增长，因此超轻质泡沫混凝土的溃缩性能特性将不断增大，超过EMAS的设计标准。另一方面，EMAS用超轻质泡沫混凝土还会因冻融、碳化和孔壁粉化等环境因素导致的耐久性问题而引起溃缩吸能特性下降，因此如何双向控制EMAS用超轻质混凝土材料是长效服役EMAS的重大技术难点。现有EMAS制备技术均未解决双向调控问题，只能在EMAS使用一段时间后，当EMAS溃缩吸能特性不符合要求后，进行EMAS单元体的替换，对于一些繁忙的机场，影响通航，且大大增加了机场的维护成本。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种溃缩吸能特性长期稳定的机场跑道特性材料拦阻系统及其制备方法和测试装置。为实现上述目的，本专利技术提供了一种机场跑道特性材料拦阻系统，含有如下重量百分比的各组分：上述各组分的重量百分比之和为100％。进一步地，其中所述水泥熟料和石膏主要用于替代现有成熟产品的硅酸盐水泥，水化后提供强度，且水化速率是可控的。现有硅酸盐水泥中含有掺量不明的活性矿物掺合料，这些活性矿物掺合料的活性参差不齐，水化速率不可控的，因此第一步用“熟料+石膏”替代市售的硅酸盐水泥，起到消除不可控活性矿物掺合料因后期水化对EMAS溃缩吸能特性影响的目的；进一步地，其中所述水泥熟料是磨细熟料，其粒度分布的重量百分比组成如下：25μm～40μm的熟料：15％～30％；15μm～25μm的熟料：1％-15％；3μm～15μm的熟料：49％～69％；＜3μm的熟料：10％～14％；其中粒径在3μm以下的水泥细颗粒在水化早期由于颗粒较细，比表面积大，水化速度快，1天内可基本完全水化，使超轻质泡沫混凝土快速形成强度，不易塌模；这部分的含量明显高于常规技术制得的水泥，常规技术制造的水泥，3μm以下的颗粒被认为易结团，要求限制在10％以下，最好没有。粒径在3μm～15μm的水泥颗粒水化速度也较快，用于提供稳定的强度增长，保证养护期内EMAS溃缩强度增长到设定区间，并在出厂前有利于EMAS材料的熟化，形成稳定的强度；粒径在15μm～25μm的水泥颗粒主要起到优化粒度分布和过渡的作用，含量应控制在15％以内，否则会导致EMAS溃缩强度在8年内超过上限。而在常规技术手段中，希望水泥中15μm～25μm粒径的颗粒含量尽量高，以提供稳定的强度输出。粒径在25μm～40μm的水泥颗粒在早期水化缓慢，这部分水泥颗粒的水化和强度呈线性，其水化速率和对强度与孔结构的贡献是可控的，用于动态补偿EMAS后期因环境老化作用而引起的溃缩性能下降；通过上述梯度水化设计，可以双向控制EMAS的溃缩吸能特性。这部分含量与常规技术制得的水泥明显不同，常规技术制造的水泥，除含有40μm粒径以下的颗粒外，还含有45-60μm以及更大粒径的组分，且常规技术中一般要求通过控制45μm粒径筛余作为日常生产的控制参数。而本专利技术中40μm以上粒径的水泥均被剔除。进一步地，其中所述水泥熟料含有如下重量百分比的各组分：进一步地，其中所述水泥熟料含有如下重量百分比的各组分：进一步地，其中所述石膏为二水石膏。进一步地，其中所述惰性掺合料选自氧化铝粉、石英粉、石渣粉、石灰石粉、钢渣粉或砂岩粉中的至少一种。随着龄期增长会缓慢水化，使混凝土强度逐渐增加，这在现有技术中是非常有益的一种做法，不但可以增加混凝土后期强度，还可以降低水化热，减小水泥用量。本专利技术是从相反方向出发，采用不具有活性的惰性矿物掺合料，包括氧化铝粉、石英粉、石渣粉、石灰石粉、钢渣粉、砂岩粉等不具有活性的粉体，主要作用是用惰性的矿物掺合料“稀释”水泥熟料，减小掺合料对早期强度的干扰，防止水泥水化后碱性物质Ca(OH)2等与掺合料发生化学反应，起到削弱后期强度增长的目的，对EMAS的力学性能和溃缩吸能特性进行精细的微调，保证EMAS长期服役条件下的溃缩吸能曲线在一个非常窄，非常稳定的情况内变化。进一步地，其中所述稳泡剂选自甲基纤维素醚(MC)、羟乙基纤维素醚(HEC)、羟乙基甲基纤维素醚(HEMC)、羟丙基甲基纤维素醚(HPMC)、硬脂酸盐系列稳泡剂、丁苯乳液或乙烯-醋酸乙烯脂乳液中的至少一种；所述稳泡剂的主要作用是提高泡沫的稳定性、防止泌水和沉降。进一步地，其中所述发泡剂选自松香型发泡剂、表面活性剂类发泡剂、植物类发泡剂、动物类发泡剂、复合类发泡剂、氢气、氮气、氧气、双氧水或铝粉中的至少一种；进一步地，其中所述水主要与水泥发生反应，使水泥水化，形成强度。进一步地，其中所述速凝剂选自铝氧熟料类速凝剂、水玻璃类速凝剂、铝酸盐类速凝剂或硫酸铝类速凝剂中的至少一种；所述速凝剂的作用主要是提高发泡后的泡沫性能，减少泡沫液膜的排液，在发泡过后稳定住泡沫，形成均匀的泡沫，并保持硬化后泡沫的整体性。进一步地，其中所述减水剂选自聚羧酸系减水剂、萘系减水剂、蒽系减水剂、木质素磺酸盐类减水剂、腐殖酸减水剂、氨基磺酸盐系减水剂、脂肪族减水剂、三聚氰胺系减水剂或古马隆系减水剂中的至少一种；所述减水剂的作用主要是调整水泥浆体的流变性能。本专利技术还提供了上述机场跑道特性材料拦阻系统的制备方法，包括以下步骤：1)先称取水泥熟料、石膏、减水剂，然后倒入搅拌机内混合均匀10-60s；2)加入水和稳泡剂后先以10-600r/min的转速搅拌60-600s；3)再以1000-3000r/min的转速搅拌60-600s，加入发泡剂，之后以以1000-3000r/min的转速搅拌1-60s；4)将步骤3)得到的浆体浇筑于模具中，静停发泡；5)送入养护室内养护12h-72h后拆模，然后继续养护至28d-300d，得到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机场跑道特性材料拦阻系统，其特征在于，含有如下重量百分比的各组分：

【技术特征摘要】
1.一种机场跑道特性材料拦阻系统，其特征在于，含有如下重量百分比的各组分：上述各组分的重量百分比之和为100％。2.如权利要求1所述的机场跑道特性材料拦阻系统，其特征在于，所述水泥熟料为磨细熟料，其粒度分布的重量百分比组成如下：25μm～40μm的熟料：15％～30％；15μm～25μm的熟料：1％-15％；3μm～15μm的熟料：49％～69％；＜3μm的熟料：10％～14％。3.如权利要求2所述的机场跑道特性材料拦阻系统，其特征在于，所述水泥熟料含有如下重量百分比的各组分：4.如权利要求1所述的机场跑道特性材料拦阻系统，其特征在于，所述石膏为二水石膏；所述惰性掺合料选自氧化铝粉、石英粉、石渣粉、石灰石粉、钢渣粉或砂岩粉中的至少一种。5.如权利要求1所述的机场跑道特性材料拦阻系统，其特征在于，所述稳泡剂选自甲基纤维素醚、羟乙基纤维素醚、羟乙基甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚、硬脂酸盐系列稳泡剂、丁苯乳液或乙烯-醋酸乙烯脂乳液中的至少一种。6.如权利要求1所述的机场跑道特性材料拦阻系统，其特征在于，所述发泡剂选自松香型发泡剂、表面活性剂类发泡剂、植物类发泡剂、动物类发泡剂、复合类发泡剂、氢气、氮气、氧气、双氧水或铝粉中的至少一种。7.如权利要求1所述的机场跑道特性材料拦阻系统，其特征在于，所述速凝剂选自铝氧熟料类速凝剂、水玻璃类速凝剂、铝酸盐类速凝剂或硫酸铝类速凝剂中的至...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振地，王玲，方俊，赵阳，史亚杰，
申请(专利权)人：中国建筑材料科学研究总院有限公司，航科院北京科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11