機(jī)場(chǎng)道面損傷自診斷混凝土及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種保障飛機(jī)安全滑行、起飛和降落的機(jī)場(chǎng)道面損傷自診斷混凝土及其制備方法。本發(fā)明的機(jī)場(chǎng)道面損傷自診斷混凝土，包括水泥、砂子、石子、短切碳纖維、減水劑、分散劑、消泡劑和水；按每立方混凝土的重量含量計(jì)：水泥300-550kg/m3，砂子500-750kg/m3，石子1100-1350kg/m3，減水劑1.5-16.5kg/m3，分散劑0-2.2kg/m3，消泡劑0-2.2kg/m3；所述短切碳纖維，體積摻量為0.1%-2.0%；所述水灰比為0.4~0.6。本發(fā)明的機(jī)場(chǎng)道面損傷自診斷混凝土，能夠自動(dòng)診斷機(jī)場(chǎng)道面混凝土的損傷，能夠?qū)崟r(shí)確定混凝土處于安全、損傷或破壞的哪一階段，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)，有效避免突發(fā)安全事故，保障飛機(jī)安全滑行、起飛和降落。
【專利說(shuō)明】機(jī)場(chǎng)道面損傷自診斷混凝土及其制備方法
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種機(jī)場(chǎng)道面混凝土，尤其是一種機(jī)場(chǎng)道面損傷自診斷混凝土及其制備方法。
[0003]【背景技術(shù)】
[0004]機(jī)場(chǎng)道面水泥混凝土在使用過(guò)程中由于受飛機(jī)反復(fù)荷載作用、疲勞效應(yīng)、腐蝕效應(yīng)和材料老化等不利因素的影響，混凝土不可避免產(chǎn)生損傷積累、開裂、抗力衰減，甚至導(dǎo)致安全事故。為了有效地避免突發(fā)事故，延長(zhǎng)混凝土的使用壽命，必須對(duì)混凝土進(jìn)行實(shí)時(shí)健康監(jiān)測(cè)。目前，混凝土材料本身并不具備自感知能力。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明提供了一種保障飛機(jī)安全滑行、起飛和降落的機(jī)場(chǎng)道面損傷自診斷混凝土及其制備方法。
[0007]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的之一的機(jī)場(chǎng)道面損傷自診斷混凝土，包括水泥、砂子、石子、短切碳纖維、減水劑、分散劑、消泡劑和水；按每立方混凝土的重量含量計(jì):水泥300 — 550 kg/m3,砂子 500 一 750 kg/m3,石子 1100 一 1350 kg/m3,減水劑 1.5 — 16.5 kg/m3,分散劑 O 一
2.2 kg/m3,消泡劑 O — 2.2 kg/m3 ；
所述短切碳纖維，體積摻量為0.1% 一 2.0% ；
所述水灰比為0.4^0.6。
[0008]優(yōu)選的，所述水泥400 — 500 kg/m3、所述砂子520 — 700 kg/m3、所述石子1150 —1300 kg/m3、所述減水劑2.0 — 10.0 kg/m3、所述分散劑1.0 — 2.0 kg/m3、所述消泡劑0.8 —
2.0 kg/m3 ;所述短切碳纖維體積摻量為0.2% 一 1.2% ;所述水灰比為0.44~0.56。
[0009]所述石子的粒徑小于20 mm。
[0010]所述短切碳纖維的長(zhǎng)度為6 — 12 mm。
[0011]所述減水劑采用聚羧酸系減水劑。
[0012]所述分散劑采用纖維素醚，粘度為20000 — 240000 mPa*s。
[0013]所述水泥采用4.25硅酸鹽水泥，所述砂子采用中砂。
[0014]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的之二的機(jī)場(chǎng)道面損傷自診斷混凝土的制備方法，包括如下步驟:
(1)按照配合比在水中加入減水劑、分散劑和消泡劑，攪拌均勻，使其完全溶于水，得到的水溶液；
(2)按照配合比將水泥、砂和短切碳纖維在攪拌機(jī)中充分?jǐn)嚢杈鶆虻玫交旌衔铮?br>
(3)在步驟(2)所述混合物中依次加入石子和步驟(1)所述水溶液，再次攪拌3— 5分鐘后成型養(yǎng)護(hù)。
[0015]本發(fā)明的機(jī)場(chǎng)道面損傷自診斷混凝土及其制備方法的有益效果如下:
本發(fā)明的機(jī)場(chǎng)道面損傷自診斷混凝土，能夠自動(dòng)診斷機(jī)場(chǎng)道面混凝土的損傷，能夠?qū)崟r(shí)確定混凝土處于安全、損傷或破壞的哪一階段，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)，有效避免突發(fā)安全事故，保障飛機(jī)安全滑行、起飛和降落。
[0016]
【具體實(shí)施方式】
[0017]實(shí)施例1
本實(shí)施例的機(jī)場(chǎng)道面損傷自診斷混凝土，按每立方混凝土的重量含量計(jì):水泥500 kg/m3、砂子 525 kg/m3、石子 1225 kg/m3、減水劑 10 kg/m3、分散劑 1.25 kg/m3、消泡劑 2 kg/m3,短切碳纖維體積摻量為0.6%，水灰比為0.52。本實(shí)施例的混凝土在7d、28d、56d和90d的電阻率分別是6.15 Ω.m,5.42 Ω.m、4.99 Ω.πι和4.71 Ω.m，其28d的抗折強(qiáng)度是5.79MPa。 [0018]實(shí)施例2
本實(shí)施例的機(jī)場(chǎng)道面損傷自診斷混凝土，按每立方混凝土的重量含量計(jì):水泥500 kg/m3、砂子528 kg/m3、石子1232 kg/m3、減水劑10 kg/m3,短切碳纖維體積摻量為0.9%,水灰比為0.5。本實(shí)施例的混凝土 7d、28d、56d和90d的電阻率分別是2.61 Ω.m、2.14 Ω.m、
1.91 Ω.m 和 1.81 Ω.m，其 28d 的抗折強(qiáng)度是 6.78 MPa。
[0019]實(shí)施例3
本實(shí)施例的機(jī)場(chǎng)道面損傷自診斷混凝土，按每立方混凝土的重量含量計(jì):水泥500 kg/m3、砂子 528 kg/m3、石子 1232 kg/m3、減水劑 10 kg/m3、分散劑 1.25 kg/m3、消泡劑 2kg/m3,短切碳纖維體積摻量為1.2%，水灰比為0.5。本實(shí)施例的混凝土 7d、28d、56d和90d的電阻率分別是 5.20 Ω.m、4.88 Ω.m、4.78 Ω.m 和 4.46 Ω.m，其 28d 的抗折強(qiáng)度是 6.83 MPa。
[0020]實(shí)施例4
本實(shí)施例的機(jī)場(chǎng)道面損傷自診斷混凝土，按每立方混凝土的重量含量計(jì):水泥500 kg/m3、砂子 525 kg/m3、石子 1225 kg/m3、減水劑 10 kg/m3、分散劑 1.25 kg/m3、消泡劑 2 kg/m3,短切碳纖維體積摻量為1.5%，水灰比為0.52。本實(shí)施例的混凝土 7d、28d、56d和90d的電阻率分別是 6.53 Ω.m,5.54 Ω.πι、5.13 Ω.πι 和 4.94 Ω.m，其 28d 的抗折強(qiáng)度是 6.98 MPa。
[0021]實(shí)施例5
本實(shí)施例的機(jī)場(chǎng)道面損傷自診斷混凝土，按每立方混凝土的重量含量計(jì):水泥400 kg/m3、砂子 699 kg/m3、石子 1299 kg/m3、減水劑 8 kg/m3、分散劑 L 6 kg/m3、消泡劑 L 2 kg/m3,短切碳纖維體積摻量為0.9%，水灰比為0.54。本實(shí)施例的混凝土 7d、28d、56d和90d的電阻率分別是 5.65 Ω.m,4.20 Ω.m,3.90 Ω.m 和 3.78 Ω.m，其 28d 的抗折強(qiáng)度是 6.18 MPa。
[0022]本發(fā)明中，膠凝材料采用42.5普通硅酸鹽水泥，砂子采用中砂，使用石子最大粒徑不大于20 mm有助于短切碳纖維在混凝土中的相互搭接，形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。碳纖維表面具有疏水性，不易在混凝土中分散，分散劑纖維素醚在分子單元結(jié)構(gòu)中均含有親水基團(tuán)羥基和憎水基團(tuán)烴基，極性基團(tuán)如羥基或羰基與極性水分子形成氫鍵，同時(shí)在液體表面和內(nèi)部形成單分子膜和球狀膠束，以降低水和空氣間的面積，使溶液的表面張力急劇降低，從而增大了碳纖維的親水性和浸潤(rùn)性，提高其分散性，形成類膠體分散體系。同時(shí)由于非極性的碳纖維表面極易吸附分散劑中非極性的基團(tuán)，在纖維表面形成一層非極性基團(tuán)向內(nèi)，極性基團(tuán)向外的薄膜，降低了纖維和水溶液間表面張力，進(jìn)一步提高碳纖維在水溶液中自由分散的能力?；炷翐饺肜w維素醚在攪拌時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量氣泡，且水溶液呈粘稠狀，使得氣泡更不容易排除，導(dǎo)致混凝土含氣量過(guò)高，強(qiáng)度下降。因此，在混凝土中加入消泡劑消泡很有必要。機(jī)場(chǎng)道面混凝土專用高效聚羧酸系減水劑能有顯著降低水灰比，提高混凝土強(qiáng)度和耐久性。
[0023]在機(jī)場(chǎng)混凝土中摻入一定形狀、尺寸和摻量的短切碳纖維不僅可以顯著提高強(qiáng)度和韌性，而且電學(xué)性能也有了明顯改善，混凝土電阻率長(zhǎng)期保持穩(wěn)定，有利于機(jī)敏混凝土損傷自診斷。機(jī)敏混凝土的電阻率不可逆變化對(duì)應(yīng)著結(jié)構(gòu)材料的非彈性變形甚至斷裂破壞，通過(guò)碳纖維混凝土電阻率的變化來(lái)確定其處于安全、損傷或破壞的哪一階段，通過(guò)與碳纖維相連的計(jì)算機(jī)可直接反 映所在結(jié)構(gòu)部位混凝土的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)。
[0024]上面所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.機(jī)場(chǎng)道面損傷自診斷混凝土，包括水泥、砂子、石子、短切碳纖維、減水劑、分散劑、消泡劑和水；按每立方混凝土的重量含量計(jì):水泥300 — 550 kg/m3，砂子500 — 750 kg/m3，石子 1100 一 1350 kg/m3,減水劑 1.5 — 16.5 kg/m3,分散劑 O — 2.2 kg/m3,消泡劑 O — 2.2 kg/Hl3 ; 所述短切碳纖維，體積摻量為0.1% -- 2.0% ； 所述水灰比為0.4^0.6。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)場(chǎng)道面損傷自診斷混凝土，其特征在于:所述水泥400—500 kg/m3、所述砂子 520 — 700 kg/m3、所述石子 1150 — 1300 kg/m3、所述減水劑 2.0 — 10.0kg/m3、所述分散劑1.0 — 2.0 kg/m3、所述消泡劑0.8 — 2.0 kg/m3 ;所述短切碳纖維體積摻量為0.2% 一 1.2% ;所述水灰比為0.44~0.56。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機(jī)場(chǎng)道面損傷自診斷混凝土，其特征在于:所述石子的粒徑小于20 mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機(jī)場(chǎng)道面損傷自診斷混凝土，其特征在于:所述短切碳纖維的長(zhǎng)度為6 — 12 mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機(jī)場(chǎng)道面損傷自診斷混凝土，其特征在于:所述減水劑采用聚羧酸系減水劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機(jī)場(chǎng)道面損傷自診斷混凝土，其特征在于:所述分散劑采用纖維素醚，粘度為20000 — 240000 mPa.S。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機(jī)場(chǎng)道面損傷自診斷混凝土，其特征在于:所述水泥采用4.25硅酸鹽水泥，所述砂子采用中砂。
8.—種權(quán)利要求1~7任一所述的機(jī)場(chǎng)道面損傷自診斷混凝土的制備方法，包括如下步驟: (1)按照配合比在水中加入減水劑、分散劑和消泡劑，攪拌均勻，使其完全溶于水，得到的水溶液； (2)按照配合比將水泥、砂和短切碳纖維在攪拌機(jī)中充分?jǐn)嚢杈鶆虻玫交旌衔铮? (3)在步驟(2)所述混合物中依次加入石子和步驟(1)所述水溶液，再次攪拌3— 5分鐘后成型養(yǎng)護(hù)。
【文檔編號(hào)】C04B28/04GK104030641SQ201410300331
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】劉巖, 來(lái)勇, 馬道迅 申請(qǐng)人:中國(guó)民航機(jī)場(chǎng)建設(shè)集團(tuán)公司