CN113321530A - 机场道面吸波剂及制备方法和机场吸波道面板及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了机场道面吸波剂及制备方法和机场吸波道面板及制备方法，属于建筑辅助材料技术领域，机场道面吸波剂包括质量份为5‑10份的吸波成分、质量份为80‑120份的有机溶剂以及质量份为1‑5份的分散剂。本发明的机场道面吸波剂是通过外渗的方法自然渗透至机场道面基层内，在机场道面基层凝结硬化后在机场道面基层上部形成微波吸收层，降低了吸波材料的使用量，节约了吸波材料，同时也降低了施工难度和施工造价，在除雪、除冰时，通过微波车在机场道面基层上方产生微波层，该微波层与微波吸收层作用产生吸波加热效果，对机场道面的冰雪进行消融。
Description
技术领域
本发明属于建筑辅助材料技术领域，涉及机场道面吸波材料及其机场吸波道面板技术，具体为机场道面吸波剂及制备方法和机场吸波道面板及制备方法。
背景技术
我国东北、华北和西北等地区冬季气温较低，经常会出现降雪和道路结冰等灾害天气，导致机场道面因为积雪或者结冰出现飞行延误，严重者甚至会影响到飞机的飞行安全。为了解决因积雪结冰造成的飞行延误以及飞行安全问题，如何快速消融机场道面的积雪和冰层成为了人们重点关注的问题。
随着技术的发展，目前主要的除雪技术和除冰技术有融雪剂、机械除雪、热管和融雪涂层等。融雪剂大都使用NaCl，也有使用CaCl2、MgCl2、KCl等，实践证明，氯盐类融雪剂的使用对于及时融化冰雪的确有效并且经济适用，但也存在严重的负面影响，原因是氯盐类融雪剂具有较强的腐蚀性和加快冻融破坏性，且氯离子可以加快沥青的氧化过程，从而降低沥青与砂石骨料的握裹能力，对道路、桥梁等基础设施以及汽车、地下管线等金属物品均造成严重的腐蚀破坏，降低了沥青混合料的冻融劈裂强度、抗弯拉强度、动稳定度等性能指标，引起巨大的经济损失。机械除雪是利用机械设备清除道面冰雪，当气温较低时，由于冰与路面之间的粘结力较大，单独使用机械除雪效果并不好，对冰面的清除也不彻底，除雪、除冰效果差。热管除雪、除冰的投资成本高，且热管在国内应用还不成熟，寿命较短，容易造成资源的浪费。融雪涂层对工艺的要求比较高，而施工不当容易造成涂层的开裂和剥落，降低融雪涂层的性能，影响飞机的安全。
现有技术中也有用吸波材料除雪、除冰的技术，但是现有技术大都是将吸波材料与水泥、混凝土等材料混合，制备成吸波水泥混凝土铺设机场道路，在需要除冰、除雪时，利用微波产生设备与吸波材料作用产生吸波加热效果，使用该方法铺设的机场道面存在以下缺陷：
1、微波车与吸波材料作用产生吸波加热效果时并不是与分布在机场道面的所有深度中吸波材料作用，只是与上表面部分的吸波材料作用，因此，给整个机场道面混入吸波材料造成吸波材料的浪费。
2、给整个机场道面混入吸波材料相当于给原本的水泥混凝土中混入杂质，影响机场道面的强度。
发明内容
针对上述现有技术中将吸波材料混入水泥、混凝土等材料中，形成的吸波水泥混凝土铺设的机场道路造成吸波材料浪费，且影响机场道面强度的问题，本发明提出了机场道面吸波剂及制备方法和机场吸波道面板及制备方法。
本发明是将吸波材料制备成吸波剂，待浇注的机场水泥道面板快凝固时在其表面喷射该喷雾有机溶剂，形成厚度为5-20㎜的微波吸收层，使用方便，避免了吸波材料的浪费，同时也不会影响机场道面的强度；其具体技术方案如下：
机场道面吸波剂，包括以下组分及其组分的质量比：
吸波成分 5-10份；
有机溶剂 80-120份；
分散剂 1-5份；
所述吸波成分为石墨烯和纳米四氧化三铁按照质量比为0-8:8-0的比例组成的。
进一步限定，所述机场道面吸波剂还包括质量份为5-15份的水泥渗透固化剂。
进一步限定，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、乙酸乙酯或丙酮中的一种或两种及两种以上的组合。
上述机场道面吸波剂的制备方法，包括以下步骤：
将有机溶剂与分散剂均匀混合，加入吸波成分，超声分散20-30分钟，使吸波成分均匀分散在有机溶剂与分散剂的混合液中，加入水泥渗透固化剂，摇匀，形成机场道面吸波剂。
机场吸波道面板，包括机场道面基层和微波吸收层，所述微波吸收层设置在机场道面基层的上部，所述微波吸收层内渗有上述机场道面吸波剂。
进一步限定，所述微波吸收层的厚度为5-20㎜。
上述机场吸波道面板的制备方法，包括以下步骤：
1)利用水泥混凝土铺设厚度为75-100㎜的机场道面基层；
2)将权利要求1或权利要求2所述的机场道面吸波剂均匀喷洒在机场道面基层的上表面，静置2-3小时，使机场道面吸波剂通过机场道面基层的上表面向下渗透，待机场道面基层凝结硬化后在在机场道面基层上部形成5-20㎜的微波吸收层。
进一步限定，所述水泥混凝土包括质量份为80-120份的水泥、质量份为12-18份的粉煤灰、质量份为200-250份的细集料、质量份为400-450份的粗集料，质量份为60-70份的水、质量份为1-2份的减水剂以及质量份为8-10份的纤维。
进一步限定，所述水泥混凝土中水泥的强度等级为42.5，单位水泥用量不小于330kg/m3。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明制备的机场道面吸波剂，其包括吸波成分、有机溶剂和分散剂，通过有机溶剂和分散剂将吸波成分进行溶解和分散，形成机场道面吸波剂，该机场道面吸波剂通过外渗的方法自然渗透至机场道面基层内，在机场道面基层凝结硬化后在机场道面基层上部形成微波吸收层，降低了吸波材料的使用量，节约了吸波材料，同时也降低了施工难度和施工造价，在除雪、除冰时，通过微波车在机场道面基层上方产生微波层，该微波层与微波吸收层作用产生吸波加热效果，对机场道面的冰雪进行消融。
2、本发明制备的机场道面吸波剂，其还包括水泥渗透固化剂，通过水泥渗透固化剂能够增强该机场道面吸波剂在机场道面基层的渗透效果，使得机场道面吸波剂渗透至机场道面基层的上表面以下5-20㎜处。
3、通过外渗法向机场道面基层内渗入机场道面吸波剂，与传统的通过将吸波材料与水泥、混凝土等混合铺设的机场道路相比，其导电性能高，因为传统的方法是将吸波材料用混凝土包裹，而本发明的方法吸波材料是在表面，吸波材料的吸波能力强。
4、本发明的机场道面吸波剂能够使机场道面基层的抗滑性能提高至45％-65％，即本发明的机场吸波道面板具有良好的抗滑性。
5、本发明微波吸收层厚度为5-20㎜，占整个机场道面基层厚度的5％-20％，其对机场道面的强度影响较小，能够确保机场道面满足标准强度要求，甚至高于标准强度要求。
附图说明
图1为本发明机场吸波道面板的结构示意图；
其中，1-机场道面基层，2-微波吸收层，3-微波层。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明的技术方案进行进一步地解释说明，但本发明并不限于以下说明的实施方式。
实施例1
本实施例机场道面吸波剂，其包括以下组分及其组分的质量比：
吸波成分 10份；
有机溶剂 100份；
分散剂 2份。
其中，吸波成分是由石墨烯和纳米四氧化三铁按照质量份比为1:1配置的，有机溶剂为乙醇，分散剂为5040分散剂。
本实施例的机场道面吸波剂的制备方法为：将质量份为100份的有机溶剂和质量份为2份的分散剂搅拌至均匀混合，将质量份为10份的吸波成分充分研磨后加入，搅拌均匀后超声分散25分钟，超声频率为20KHz，使石墨烯和纳米四氧化三铁在有机溶剂和分散剂中充分溶解和充分分散，形成机场道面吸波剂。
实施例2
本实施例机场道面吸波剂，其包括以下组分及其组分的质量比：
吸波成分 8份；
有机溶剂 100份；
分散剂 2份。
其中，吸波成分是由石墨烯和纳米四氧化三铁按照质量份比为8:0配置的，有机溶剂为乙醇，分散剂为5040分散剂。
本实施例的机场道面吸波剂的制备方法为：将质量份为100份的有机溶剂和质量份为2份的分散剂搅拌至均匀混合，将质量份为8份的吸波成分充分研磨后加入，搅拌均匀后超声分散25分钟，超声频率为20KHz，使石墨烯在有机溶剂和分散剂中充分溶解和充分分散，形成机场道面吸波剂。
实施例3
本实施例机场道面吸波剂，其包括以下组分及其组分的质量比：
吸波成分 8份；
有机溶剂 100份；
分散剂 2份。
其中，吸波成分是由石墨烯和纳米四氧化三铁按照质量份比为0:8配置的，有机溶剂为乙醇，分散剂为5040分散剂。
本实施例的机场道面吸波剂的制备方法为：将质量份为100份的有机溶剂和质量份为2份的分散剂搅拌至均匀混合，将质量份为8份的吸波成分充分研磨后加入，搅拌均匀后超声分散25分钟，超声频率为20KHz，使纳米四氧化三铁在有机溶剂和分散剂中充分溶解和充分分散，形成机场道面吸波剂。
实施例4
本实施例机场道面吸波剂，其包括以下组分及其组分的质量比：
其中，吸波成分是由石墨烯和纳米四氧化三铁按照质量份比为1:1配置的，有机溶剂为乙醇，分散剂为5040分散剂，水泥渗透固化剂为辛基三乙氧基硅烷乳液。
本实施例的机场道面吸波剂的制备方法为：将质量份为100份的有机溶剂和质量份为2份的分散剂搅拌至均匀混合，将质量份为10份的吸波成分充分研磨后加入，搅拌均匀后超声分散25分钟，超声频率为20KHz，使石墨烯和纳米四氧化三铁在有机溶剂和分散剂中充分溶解和充分分散，加入质量份为10份的水泥渗透固化剂，摇匀，形成机场道面吸波剂。
实施例5
本实施例机场道面吸波剂，其包括以下组分及其组分的质量比：
其中，吸波成分是由石墨烯和纳米四氧化三铁按照质量份比为8:0配置的，有机溶剂为乙醇，分散剂为5040分散剂，水泥渗透固化剂为辛基三乙氧基硅烷乳液。
本实施例的机场道面吸波剂的制备方法为：将质量份为100份的有机溶剂和质量份为2份的分散剂搅拌至均匀混合，将质量份为8份的吸波成分充分研磨后加入，搅拌均匀后超声分散25分钟，超声频率为20KHz，使石墨烯在有机溶剂和分散剂中充分溶解和充分分散，加入质量份为10份的水泥渗透固化剂，摇匀，形成机场道面吸波剂。
实施例6
本实施例机场道面吸波剂，其包括以下组分及其组分的质量比：
其中，吸波成分是由石墨烯和纳米四氧化三铁按照质量份比为0:8配置的，有机溶剂为乙醇，分散剂为5040分散剂，水泥渗透固化剂为辛基三乙氧基硅烷乳液。
本实施例的机场道面吸波剂的制备方法为：将质量份为100份的有机溶剂和质量份为2份的分散剂搅拌至均匀混合，将质量份为8份的吸波成分充分研磨后加入，搅拌均匀后超声分散25分钟，超声频率为20KHz，使纳米四氧化三铁在有机溶剂和分散剂中充分溶解和充分分散，加入质量份为10份的水泥渗透固化剂，摇匀，形成机场道面吸波剂。
实施例7
本实施例机场道面吸波剂，其包括以下组分及其组分的质量比：
其中，吸波成分是由石墨烯和纳米四氧化三铁按照质量份比为5:3配置的，有机溶剂为乙醇，分散剂为5040分散剂，水泥渗透固化剂为辛基三乙氧基硅烷乳液。
本实施例的机场道面吸波剂的制备方法为：将质量份为80份的有机溶剂和质量份为1份的分散剂搅拌至均匀混合，将质量份为8份的吸波成分充分研磨后加入，搅拌均匀后超声分散20分钟，超声频率为20KHz，使纳米四氧化三铁在有机溶剂和分散剂中充分溶解和充分分散，加入质量份为5份的水泥渗透固化剂，摇匀，形成机场道面吸波剂。
实施例8
本实施例机场道面吸波剂，其包括以下组分及其组分的质量比：
其中，吸波成分是由石墨烯和纳米四氧化三铁按照质量份比为2:6配置的，有机溶剂为乙醇，分散剂为5040分散剂，水泥渗透固化剂为辛基三乙氧基硅烷乳液。
本实施例的机场道面吸波剂的制备方法为：将质量份为120份的有机溶剂和质量份为5份的分散剂搅拌至均匀混合，将质量份为8份的吸波成分充分研磨后加入，搅拌均匀后超声分散30分钟，超声频率为20KHz，使纳米四氧化三铁在有机溶剂和分散剂中充分溶解和充分分散，加入质量份为5份的水泥渗透固化剂，摇匀，形成机场道面吸波剂。
实施例9
参见图1，本实施例机场吸波道面板，其包括机场道面基层1和微波吸收层2，微波吸收层2设置在机场道面基层1上部，微波吸收层2上渗有上述实施例1-实施例8任一项的机场道面吸波剂；微波吸收层2的厚度为10㎜，机场道面基层1的厚度为80㎜。
本实施例机场吸波道面板的制备方法为：
1)利用水泥混凝土铺设80㎜厚度的机场道面基层1；
2)将上述实施例1-实施例8任一项的机场道面吸波剂均匀喷洒在机场道面基层1的上表面，静置2小时，使机场道面吸波剂通过机场道面基层1的上表面向下渗透，待机场道面基层1凝结硬化后在在机场道面基层1上部形成10㎜的微波吸收层；
本实施例的水泥混凝土包括质量份为100份的水泥、质量份为15份的粉煤灰、质量份为226份的细集料、质量份为438份的粗集料，质量份为64份的水、质量份为1.5份的减水剂以及质量份为8份的纤维；水泥的强度等级为42.5，单位水泥用量不小于330kg/m3。
本实施例的微波吸收层2的厚度可以根据具体的施工条件要求在5-20㎜之间任意选取，可以为5㎜、10㎜、15㎜、18㎜或20㎜；机场道面基层1的厚度可以根据具体的施工条件要求在75-100㎜之间任意选取，可以为75㎜、80㎜、85㎜、90㎜、95㎜或100㎜。
在使用时，微波车在机场道面基层1上方产生微波层3，该微波层3与微波吸收层2作用产生吸波加热效果，对机场道面的冰雪进行消融。
实施例10
与实施例9不同的是，本实施例机场吸波道面板的制备方法为：
1)利用水泥混凝土铺设100㎜厚度的机场道面基层1；
2)将上述实施例1-实施例8任一项的机场道面吸波剂均匀喷洒在机场道面基层1的上表面，静置2.5小时，使机场道面吸波剂通过机场道面基层1的上表面向下渗透，待机场道面基层1凝结硬化后在在机场道面基层1上部形成15㎜的微波吸收层。
本实施例的水泥混凝土包括质量份为80份的水泥、质量份为12份的粉煤灰、质量份为200份的细集料、质量份为400份的粗集料，质量份为60份的水、质量份为1份的减水剂以及质量份为9份的纤维。其余均与实施例9相同。
实施例11
与实施例9不同的是，本实施例机场吸波道面板的制备方法为：
1)利用水泥混凝土铺设75㎜厚度的机场道面基层1；
2)将上述实施例1-实施例8任一项的机场道面吸波剂均匀喷洒在机场道面基层1的上表面，静置3小时，使机场道面吸波剂通过机场道面基层1的上表面向下渗透，待机场道面基层1凝结硬化后在在机场道面基层1上部形成5㎜的微波吸收层。
本实施例的水泥混凝土包括质量份为120份的水泥、质量份为18份的粉煤灰、质量份为250份的细集料、质量份为450份的粗集料，质量份为70份的水、质量份为2份的减水剂以及质量份为10份的纤维。其余均与实施例9相同。
上述实施例中的分散剂除了5040分散剂外还可以是胺盐、季胺盐、吡啶鎓盐或磷酸酯盐型等其他类型的分散剂；水泥渗透固化剂除了辛基三乙氧基硅烷乳液外还可以是复合型改性树脂或其他类型的水泥渗透固化剂；有机溶剂除了甲醇和乙醇外还可以是乙酸乙酯或丙酮或甲醇、乙醇、乙酸乙酯、丙酮中两种及两种以上的任意比例的组合；不受上述实施例的限制。
按照实施例9的水泥混凝土配比制备7个试验件，其制备过程为：将水泥混凝土导入180mm×180mm×20mm的钢模中，填满模具后置于振动台上振动1分钟，刮平表面，静置1.5小时，在7个试验件上表面分别均匀喷洒实施例1-6的机场道面吸波剂以及对比例的水泥渗透固化剂，静置2小时，使得机场道面吸波剂和水泥渗透固化剂渗透至制样件的上表面，待试样件凝结硬化后，在试样件的上部形成10㎜左右后的微波吸收层，将制样件与钢膜置于养护室内养护24小时，拆模后在在温度约20℃、湿度为90％的条件下养护28d。对比例为仅含有10份的水泥渗透固化剂，其中，该水泥渗透固化剂为辛基三乙氧基硅烷乳液。对7个试样件进行性能试验测试，其测试结果如下：
表1：喷洒实施例1-实施例6的机场道面吸波剂以及对比例的水泥渗透固化剂的试验件对比结果
参见表1，可以看出喷洒有实施例1-6的机场道面吸波剂的试样件的导电率在2.5×10-2～4.1×10-2S·cm-1之间，利用传统的通过将吸波材料与水泥、混凝土等混合铺设的机场道路，其导电率一般在1.2x10-2～3..6x10-2s cm-1，因此，通过本发明的机场道面吸波剂形成的机场道面基层的导电能力强，使得机场道面基层的吸波能力增强。
通过将实施例1-3与实施例4-6相比，增加水泥渗透固化剂试验件的强度大约增加20％，而实施例1～7与实施例7对比发现，只有水泥渗透固化剂的试件强度提升大概10％，由于水泥渗透固化剂与石墨烯和纳米四氧化三铁在表层范围内形成一种致密结构，填充混凝土内部孔隙，其混合可以进一步增加材料强度，因此，本发明的机场道面基层的具有较好的强度。
对比实施例1～5和实施例7可以发现，只添加吸波材料渗透厚度小于只添加水泥渗透固化剂和添加水泥渗透固化剂+吸波材料的渗透厚度，其中，添加水泥渗透固化剂+吸波材料渗透厚度最大，其混合作用对渗透厚度大约提升50％～70％，因此，本发明的机场道面吸波剂具有较好的渗透性。
表2：机场道面构造深度等级标准
| 机场跑道抗滑性能等级 | 好 | 中 | 差 |
| 构造深度/(mm) | ≥0.8 | 0.4～0.8 | ≤0.4 |
对比表1和表2可知，本发明的机场吸波道面板具有较好的抗滑性能，通过本发明的机场道面吸波剂可将机场道面基层上表面的抗滑性能提高至约45％～65％。
Claims (9)
1.机场道面吸波剂，其特征在于，包括以下组分及其组分的质量比：
吸波成分 5-10份；
有机溶剂 80-120份；
分散剂 1-5份；
所述吸波成分为石墨烯和纳米四氧化三铁按照质量比为0-8:8-0的比例组成的。
2.如权利要求1所述的机场道面吸波剂，其特征在于，所述机场道面吸波剂还包括质量份为5-15份的水泥渗透固化剂。
3.如权利要求2所述的机场道面吸波剂，其特征在于，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、乙酸乙酯或丙酮中的一种或两种及两种以上的组合。
4.如权利要求2所述的机场道面吸波剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将有机溶剂与分散剂均匀混合，加入吸波成分，超声分散20-30分钟，使吸波成分均匀分散在有机溶剂与分散剂的混合液中，加入水泥渗透固化剂，摇匀，形成机场道面吸波剂。
5.机场吸波道面板，其特征在于，包括机场道面基层(1)和微波吸收层(2)，所述微波吸收层(2)设置在机场道面基层(1)的上部，所述微波吸收层(2)内渗有权利要求1或权利要求2所述的机场道面吸波剂。
6.如权利要求5所述的机场吸波道面板，其特征在于，所述微波吸收层(2)的厚度为5-20㎜。
7.如权利要求6所述的机场吸波道面板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)利用水泥混凝土铺设厚度为75-100㎜的机场道面基层(1)；
2)将权利要求1或权利要求2所述的机场道面吸波剂均匀喷洒在机场道面基层(1)的上表面，静置2-3小时，使机场道面吸波剂通过机场道面基层(1)的上表面向下渗透，待机场道面基层(1)凝结硬化后在在机场道面基层(1)上部形成5-20㎜的微波吸收层。
8.如权利要求7所述的机场吸波道面板的制备方法，其特征在于，所述水泥混凝土包括质量份为80-120份的水泥、质量份为12-18份的粉煤灰、质量份为200-250份的细集料、质量份为400-450份的粗集料，质量份为60-70份的水、质量份为1-2份的减水剂以及质量份为8-10份的纤维。
9.如权利要求8所述的机场吸波道面板的制备方法，其特征在于，所述水泥混凝土中水泥的强度等级为42.5，单位水泥用量不小于330kg/m3。
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