CN113845332A - 一种聚氨酯混凝土制备方法及其用于机场道面快速修补方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种聚氨酯混凝土制备方法及其用于机场道面快速修补方法。用于机场道面快速修补的聚氨酯混凝土由聚氨酯胶结料与矿料结合而成，聚氨酯胶结料由聚醚多元醇、异氰酸酯和助剂组成，生产方式采用常温拌和方式，生产完成直接修补于机场道面破碎处。本发明中的方法制备的聚氨酯混凝土性能优异，强度、耐磨性、耐久性以及复合性能等方面具有明显的优势，提高机场道面性能；聚氨酯混凝土与机场水泥混凝土道面的粘结性能极佳，可有效延长道面使用寿命，减少后期养护维修费用；聚氨酯混凝土固化时间短，能在很短时间内修复好机场道面并开放交通，减少停航损失，具有良好的经济和社会效益。

Description

一种聚氨酯混凝土制备方法及其用于机场道面快速修补方法

技术领域

本发明涉及工程技术领域，特别是涉及一种用于机场水泥道面快速修补的聚氨酯混凝土。

背景技术

水泥混凝土道面的稳定性能、抗压性能好等优点使得其被广泛应用于机场道面。水泥混凝土属于脆性材料。在经受长期的荷载和外界环境因素的反复作用之后，机场道面在使用过程中逐渐发生破坏，各种病害相继出现。主要包括有裂缝、麻面、坑槽、板角断裂以及盐冻引起的剥落等。由于一般水泥混凝土道面破坏后维修相对困难，修复时间较长，修复费用较高，且完工后需较长的养护期，不能立即开放交通。所以在道面出现病害之后快速分析病害产生的原因并有针对的进行速修补是保证机场正常运行的有效途径。目前机场道面普遍采用沥青混凝土进行修补，尽管能在短期内解决水泥道面病害问题，但受荷载与温度耦合作用下，易出现车辙、推移和反射裂缝等病害，且逐年多次的沥青道面加铺对繁忙机场的整体运营造成影响，也不具有很好的社会经济效益，亟待引入新材料和新工艺解决当前水泥道面病害。

已有聚氨酯混凝土的性能局限：

1、已有技术聚氨酯混凝土多为聚氨酯透水混凝土，多用于人行步道与低等级路面，其密实度不高，强度一般，但透水性良好。

2、已有技术中聚氨酯密实混凝土仅尝试应用于道路工程，未见机场道面。

Xia(Xia，2019)与Harith(Harith，2018)将聚氨酯混凝土用于制作工程混凝土模板，发现其力学性能、变形性能与耐久性能优异。

Van(Van Belleghem，2018)制备了低粘度聚氨酯自修复混凝土，并将其用于海洋、高原等易经受腐蚀的环境，验证其具有良好的耐久性。

杨霞等(杨霞，2013)研究了聚氨酯混合料应用于伸缩缝修复中的性能，结果表明当聚氨酯含量为15％时，弹性混凝土的力学性能较好，施工时间适中，混凝土流动性好，5h与24h抗压强度完全满足伸缩缝快速修复要求。

肖军(肖军，2014)和Gaspard(Gaspard，2010)也将聚氨酯混凝土应用于高架桥沥青铺装的裂缝修补，总结了相关施工工艺，并证实了其优越的修补性能。

Liu(Liu，2012)将使用有机硅改性聚氨酯，并制成聚氨酯混凝土用于寒冷地区的接缝填料，其应用的铺面在寒冷环境下也具有良好的性能。此外，聚氨酯混凝土还被用来作为衬垫材料用于道路工程，具有很好的变形与耐久性能(Palant，2018)。

已有的聚氨酯混凝土常用于道路、模板、裂缝等场景。CN113336472A一种环氧改性聚氨酯道路修复材料及制备方法，提出的制备方法预处理聚醚多元醇、环氧树脂和叔胺基聚醚二醇以及集料等组成原料，通过加温、搅拌混合等工艺使各组分反应，可获得环氧改性聚氨酯道路修复材料；可生产出具有良好的韧性和力学性能的道路快速修复材料。该材料可用于道路破损坑槽的快速修复。

其设计原理：环氧改性聚氨酯道路修复材料采用环氧树脂/聚氨酯为核心原料，采用胺和醇复合固化扩链剂，将A、B组分混合，使聚氨酯预聚体的-NCO与扩链剂中-OH、-NH2反应。与此同时，环氧树脂中的-OH可能与聚氨酯发生接枝交联，也可能与环氧基发生开环反应。叔胺基聚醚二醇结构中的-OH是聚氨酯预聚体的扩链剂，叔胺基又是环氧树脂开环反应的催化剂，各种反应同时进行；B组分中的胺类固化扩链剂为间苯二甲胺，叔胺基聚醚二醇为分子量500的叔胺基聚氧化乙烯二醇；依照限定的配比，间苯二甲胺和叔胺基聚醚二醇的摩尔比在1～6之间，可很好地助力各原料间的反应。在上述的反应中，将聚氨酯的柔性和环氧树脂刚性相结合，聚合物优异的粘结性与沥青路面融为一体，通过调节环氧树脂和叔胺基聚醚二醇的用量，控制反应速度，从而得到综合性能优异的环氧树脂/聚氨酯道路快速修复材料，可用于普通公路、高速公路、桥梁等沥青路面坑槽破坏的快速修补。

突破了环氧树脂对聚氨酯的传统化学改性方法，采用胺和醇复合扩链时，体系中引入了具有叔胺基的聚醚二醇扩链剂，在聚氨酯扩链固化的同时，叔胺基对环氧树脂的固化起到了催化促进作用，加速了扩链固化反应的进行。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于机场水泥道面快速修补的聚氨酯混凝土材料，用于解决现有材料的问题。

为此，本发明用于机场裂缝的修补料，创造性的设计体现在：

①为聚氨酯混凝土中聚氨酯胶结料类型与组分配比；

②为聚氨酯混凝土的生产工艺，集料类型、聚氨酯胶用量、骨料级配。

本发明中用于机场道面快速修补的聚氨酯混凝土由聚氨酯胶结料与矿料结合而成，聚氨酯胶结料由聚醚多元醇、异氰酸酯和助剂组成，生产方式采用常温拌和方式，生产完成直接修补于机场道面破碎处，可在2h固化完成，开放交通。

需要保护的技术方案：

技术方案一

双组分非水性聚氨酯粘结剂的制备工艺：

在组分上，包括聚醚多元醇、异氰酸酯和助剂；在配比设置上，所述聚醚多元醇、异氰酸酯、助剂的的质量份数比为300：400：4.2；

所述聚醚多元醇的羟值为350～650mg KOH/g，平均官能度>3；

所述异氰酸酯为多亚甲基多苯基异氰酸酯，粘度为100～400mPa.s，平均官能度>2.5；

所述助剂组分包括分散剂聚乙烯醇、消泡剂聚二甲基硅氧烷、防老化剂对苯二胺，在配比设置上，参照体系中聚醚多元醇的质量份数，它们的配比关系限定为：所述分散剂聚乙烯醇、消泡剂聚二甲基硅氧烷、防老化剂对苯二胺、聚醚多元醇组分的质量比为1.8：1.5：0.9：300；

具体制备操作方法为：

步骤1在拌合设备中倒入聚醚多元醇和助剂组分，所述助剂预先均匀分散于聚醚多元醇组分，采用电动搅拌叶先匀速搅拌助剂组分和聚醚多元醇组分，搅拌速率设置为800-1000转/分钟，搅拌5-6min使助剂组分充分均匀分散于聚醚多元醇组分，得到初混合体；

步骤2在步骤1混合体中再缓慢倒入异氰酸酯组分，避免带入过多空气影响成型质量；采用电动搅拌叶匀速搅拌，使其充分混合发生反应，搅拌速率设置为200-400转/分钟，搅拌2-3min左右可以使得上述三类组分充分混溶；混溶后的混合物呈不透明黄色。

技术方案二

机场道面用聚氨酯胶结料：

上述步骤2制备得到的双组分非水性聚氨酯粘结剂，其固化试件的抗拉强度>15MPa，断裂伸长率>20％，表干时间<50min，实干时间<2h，70℃粘结拉拔强度>2MPa，20min粘度<3Pa.s。

技术方案三

一种用于机场道面快速修补的聚氨酯混凝土的制备方法，其特征在于：具体包括步骤：

(1)准备步骤：按照技术方案一制备双组分非水性聚氨酯粘结剂，提供给步骤(3)；

(2)准备步骤：依据机场道面的设计要求确定各档集料级配，提供给步骤(3)；

所述集料由粗集料和细集料组成，粗集料为玄武岩、石灰岩、花岗岩中的一种或多种组合，集料粒径范围为2.36～9.5mm；细集料为玄武岩、石灰岩、花岗岩中的一种或多种组合，集料粒径范围为0-3mm。

具体的，所述各档集料级配，级配范围为：9.5mm筛孔通过率为95～100％，4.75mm筛孔通过率为60～88％，2.36mm筛孔通过率为35～72％，1.18mm筛孔通过率为20～61％，0.6mm筛孔通过率为12～50％，0.3mm筛孔通过率为6～22％，0.15mm筛孔通过率为3～10％，0.075mm筛孔通过率为0～6％；

(3)依据机场道面的性能要求确定聚氨酯粘结剂用量，将聚氨酯粘结剂与集料采用常温机械拌和的方式进行；具体的，聚氨酯粘结剂的用量为集料质量的10～17％，拌和顺序为集料预先拌和90～120s，然后加入聚氨酯胶黏剂继续拌和120～180s，得到成型的聚氨酯混凝土孔隙率<5％；提供给步骤(4)；

(4)应用步骤：将制备好的聚氨酯混凝土进行实验室试件成型或机场道面快速修补。

实施例中，“级配5”，具体为：13.2mm的通过率100.0％，9.5mm的通过率99.5％，4.75mm的通过率65.5％，2.36mm的通过率41.1％，1.18mm的通过率24.2％，0.6mm的通过率19.2％，0.3mm的通过率11.3％，0.15mm的通过率6.7％，0.075mm的通过率3.9％。

技术方案四

一种用于机场道面快速修补的聚氨酯混凝土的制备方法，其特征在于：采用聚氨酯粘结剂在常温下与集料拌和形成聚氨酯混凝土，得到用于机场道面快速修补的聚氨酯混凝土。

技术方案五

机场道面快速修补施工过程分为以下几步：

第一步，修补施工前，做好施工路段交通安全组织，保证待修补表面工作面平整、粗糙、洁净、干燥、无污染，并按照图纸及设计要求进行修补位置的标高、立模等工作；

第二步，按照步骤(3)准备好拌合的聚氨酯混凝土；

第三步，摊铺聚氨酯混凝土修补料。先是利用自卸车(本领域常见道面施工设备)将聚氨酯混合料倒入料斗，实现聚氨酯混凝土受料；通过刮板输送器(本领域常见道面施工设备)将聚氨酯混合料输送到螺旋布料器(本领域常见道面施工设备)通道，实现聚氨酯混合料输料；摊铺车(本领域常见道面施工设备)开启振捣模式，必须缓慢、连续、不间断摊铺；螺旋分配器(本领域常见道面施工设备)将聚氨酯混合料向左右均匀摊铺在整个宽度上，实现分料；最后，整平板整平聚氨酯混合料表面，调节层厚和路拱并由振动装置对摊铺层进行初步压实。

第四步，覆盖养生。压实结束后，聚氨酯混合料还未完全固化反应，为防止水进入与胶粘剂反应，应对修补部位加盖彩色油布进行养生。待养护一定时间形成强度后方可开放交通，具体养护时间一般建议24h。

本发明的有益效果体现在：

(1)本发明提供一种用于机场道面快速修补的聚氨酯混凝土及其制备方法。聚氨酯混凝土由聚氨酯粘结剂和集料结合而成，采用冷拌冷铺的施工方式，节能环保，环境效益好。并且本发明中的聚氨酯混凝土性能优异，强度、耐磨性、耐久性以及复合性能等方面具有明显的优势，提高机场道面性能。

(2)本发明制备聚氨酯混合料的强度形成机理：

水泥混凝土中水泥胶浆与骨料间有较多的孔洞和微裂纹，形成的是无机-无机网络界面，而聚氨酯混凝土中聚氨酯与骨料间黏结紧密，孔隙填充致密，形成了有机-无机复合网络结构，其强度主要依靠骨料间的相互嵌挤和聚氨酯粘结强度。聚氨酯的粘聚功要比水泥混凝土的粘聚功更大。同时聚氨酯混合料的力学强度由集料颗粒间嵌挤力、胶粘剂与集料的粘结力及胶粘剂的自身内聚力等诸多因素提供。总结来说，聚氨酯混凝土形成了有机—无机复合网络结构和聚氨酯粘结强度高是聚氨酯混合料具有良好强度的重要原因。

(3)本发明中的聚氨酯混凝土与机场水泥混凝土道面的粘结性能极佳，可有效延长道面使用寿命，减少后期养护维修费用。

(4)本发明中的聚氨酯混凝土固化时间短，能在很短时间内修复好机场道面并开放交通，减少停航损失，具有良好的经济和社会效益。

附图说明

图1为本发明聚氨酯混凝土级配范围及实施例2中比选优化的级配图；

图2为测定聚氨酯混凝土修补后混凝土拉拔强度示意图；

图3为测定聚氨酯混凝土修补后混凝土抗剪强度示意图；

图4为水泥混凝土和本发明实施例制备的聚氨酯混凝土电子计算机X线断层扫描照片。

具体实施方式

为了进一步了解本发明的技术特征，下面结合具体实施例对本发明进行详细地阐述。实施例只对本发明具有示例性的作用，而不具有任何限制性的作用，本领域的技术人员在本发明的基础上做出的任何非实质性的修改，都应属于本发明的保护范围。

聚氨酯是一种介于塑料和橡胶之间的高分子弹性体材料，其具有高弹性、耐腐蚀、耐磨耗、耐光辐射、强粘附力且软硬可调的优异性能。

通常聚氨酯胶结料分为单组分双组分两种。传统的双组分为异氰酸酯组分和多元醇组分，聚氨酯性质由不同的异氰酸酯组分和不同的多元醇组分决定。化工领域聚氨酯的生产包括单组分和双组分，本发明并没有开辟一个新化工领域，而是在双组分的化工体系下自行制备了适用于机场道路工程需要的聚氨酯胶结料；以及本发明利用该自合成的双组分聚氨酯并进一步根据特性进行级配优化，开发出适用于机场道面快速修补用聚氨酯混凝土。

本发明公开的以实验为依据的实施例，所用为异氰酸酯与聚醚多元醇的双组分聚氨酯，公开了组分配比以及生产工艺、胶用量范围、级配范围、成型方式，这是本发明独有，即创新所在。

由于本发明根据聚氨酯胶结料的组分配比和生产工艺，设计优化了聚氨酯混凝土的胶用量范围，级配范围，成型方式，使聚氨酯混凝土中聚氨酯与骨料间黏结紧密，孔隙填充致密，形成了有机-无机复合网络结构，应用时将其应用到道路工程中并拥有优良的性能。

实施例1

首先，双组分非水性聚氨酯粘结剂的制备：

在组分上，包括聚醚多元醇、异氰酸酯和助剂；在配比设置上，所述聚醚多元醇、异氰酸酯、助剂的的质量份数比为300：400：4.2；所述聚醚多元醇的羟值为350～650mg KOH/g，平均官能度>3；所述异氰酸酯为多亚甲基多苯基异氰酸酯，粘度为100～400mPa.s，平均官能度>2.5；所述助剂组分包括分散剂聚乙烯醇、消泡剂聚二甲基硅氧烷、防老化剂对苯二胺，在配比设置上，参照体系中聚醚多元醇的质量份数，它们的配比关系限定为：所述分散剂聚乙烯醇、消泡剂聚二甲基硅氧烷、防老化剂对苯二胺、聚醚多元醇组分的质量比为1.8：1.5：0.9：300。具体制备操作方法为：

步骤1在拌合设备中倒入聚醚多元醇和助剂组分，所述助剂预先均匀分散于聚醚多元醇组分，采用电动搅拌叶先匀速搅拌助剂组分和聚醚多元醇组分，搅拌速率设置为900转/分钟，搅拌5-6min使助剂组分充分均匀分散于聚醚多元醇组分，得到初混合体；

步骤2在步骤1混合体中再缓慢倒入异氰酸酯组分，避免带入过多空气影响成型质量；采用电动搅拌叶匀速搅拌，使其充分混合发生反应，搅拌速率设置为300转/分钟，搅拌2-3min，混溶后的混合物呈不透明黄色。

上述步骤2制备得到的双组分非水性聚氨酯粘结剂，其固化试件的抗拉强度>15MPa，断裂伸长率>20％，表干时间<50min，实干时间<2h，70℃粘结拉拔强度>2MPa，20min粘度<3Pa.s。

本发明技术方案确定各档集料级配，具体的：集料由粗集料和细集料组成，粗集料为玄武岩，集料粒径范围为2.36～9.5mm；细集料为玄武岩，集料粒径范围为0-3mm。

如图1所示，具体的，所述各档集料级配，其中：级配范围为9.5mm筛孔通过率为95～100％，4.75mm筛孔通过率为60～88％，2.36mm筛孔通过率为35～72％，1.18mm筛孔通过率为20～61％，0.6mm筛孔通过率为12～50％，0.3mm筛孔通过率为6～22％，0.15mm筛孔通过率为3～10％，0.075mm筛孔通过率为0～6％。

在确定级配时，以孔隙率、抗压强度、劈裂强度、马歇尔稳定度为性能参考指标。本实施例确定了“级配5”，所述级配5，如图1所示具体为：13.2mm的通过率100.0％，9.5mm的通过率99.5％，4.75mm的通过率65.5％，2.36mm的通过率41.1％，1.18mm的通过率24.2％，0.6mm的通过率19.2％，0.3mm的通过率11.3％，0.15mm的通过率6.7％，0.075mm的通过率3.9％。

将聚氨酯粘结剂与“级配5”集料采用常温机械拌和的方式进行；具体的，聚氨酯粘结剂的用量为集料质量的14％，拌和顺序为集料预先拌和110s，然后加入聚氨酯胶黏剂继续拌和110s，得到成型的聚氨酯混凝土孔隙率<5％。

应用：将制备好的聚氨酯混凝土进行实验室试件成型。进行实验室测试，同时室内检验机场道面快速修补混凝土修补效果，采用粘结强度与抗剪强度评价修补后水泥混凝土性能，如图2、图3所示，分别在常温25℃与高温70℃下测定粘结强度与抗剪强度。孔隙率较低，强度高，抗水损能力以及高温抗车辙能力强，具有很好的性能。修补后水泥混凝土具有优异的粘结强度与抗剪强度，适用于机场水泥道面修补。

上述方法制备聚氨酯混合料的强度形成机理：

通过电子计算机X线断层扫描观察发现，水泥混凝土中水泥胶浆与骨料间有较多的孔洞和微裂纹，形成的是无机-无机网络界面，而聚氨酯混凝土中聚氨酯与骨料间黏结紧密，孔隙填充致密，形成了有机-无机复合网络结构，其强度主要依靠骨料间的相互嵌挤和聚氨酯粘结强度。聚氨酯混凝土形成了有机—无机复合网络结构和聚氨酯粘结强度高是聚氨酯混合料具有良好强度的重要原因。

可见本实施例提供的方法所制备的用于机场道面快速修补的聚氨酯混凝土具有优异性能，有效解决了机场道面病害修补困难，使用寿命短，维修时间长的问题。其次，材料施工方便、冷拌冷铺无污染，同时本实施例中为本发明中的一种用于机场道面快速修补的聚氨酯混凝土制备方法进行了有效的评价。

上述聚氨酯混凝土与机场水泥混凝土道面的粘结性能极佳，可有效延长道面使用寿命，减少后期养护维修费用。

上述聚氨酯混凝土固化时间短，能在很短时间内修复好机场道面并开放交通，减少停航损失，具有良好的经济和社会效益。

进一步提供的实验室对比测试数据

对比实验一

测定试件的体积参数(孔隙率)，采用冻融劈裂试验评价集料与聚氨酯胶的粘附性，采用劲度模量与拉伸应变评价其变形性能，采用马歇尔稳定度评价其复合强度。

表1为不同集料类型时聚氨酯混凝土性能，通过冻融劈裂强度比、破坏拉伸应变、破坏劲度模量、孔隙率及马歇尔稳定度来测试两种类型集料路用性能，从表中可以看出玄武岩聚氨酯混凝土更密实，强度更高，两者变形性能接近，本发明技术方案推荐选用玄武岩作为使用集料。

表1不同集料类型时聚氨酯混凝土性能

对比实验二

分别用12％，13％，14％和15％的聚氨酯胶量，将聚氨酯粘结剂与集料采用常温机械拌和的方式进行，分别成型试件并测试：

表3为聚氨酯混凝土不同胶量性能比较，可发现，聚氨酯胶量达到14％后，混凝土的孔隙率能控制和接近3.5％，满足要求，并且抗压强度高达45MPa且飞散度仅有2％不到，具有优异的性能表现，优选采用14％的聚氨酯胶用量。

表3聚氨酯混凝土不同胶量性能比较

对比实验三

图1(即表1-1)选定的5种比选级配，级配1到5，粗集料比例增多，且细集料减少，级配较细的G-1、G-2其孔隙率较低，级配较粗的G-3、G4、G5孔隙较大。

试验结果如表2所示，级配较粗的G-5级配，其试件抗压强度与马歇尔稳定度均最高，而级配最细的G-1，其试件强度较低。本发明实施例定级配5。

表1-1聚氨酯混凝土级配范围及选定比选级配

表2不同级配聚氨酯混凝土性能测定结果

对比实验四(普通修补水泥混凝土)

传统的机场道面快速修补材料多采用水泥混凝土，水泥混凝土是由水泥、砂、石子和水组成的一种复合材料。采用太仓海螺水泥有限公司的P.O 32.5普通硅酸盐水泥，采用聚羧酸减水剂，含固量20％，减水率32％。其配合比设计时根据原材料性能及对混凝土的技术要求，确定这些材料的质量比例。采用规范《民用机场水泥混凝土道面设计规范》(MH/T5004-2010)，《民用机场飞行区水泥混凝土道面面层施工技术规范》(MH5006-2015)，《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55-2011)，《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T50080-2016和《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T 50081-2002，根据初始配合比计算、基准配合比设计以及实际配合比调整得到如表5所示的设计配合比，用于后续的试验测试。

表5普通修补水泥混凝土设计配合比

表4为用于机场道面快速修补的普通水泥混凝土(对比例)和聚氨酯混凝土(实施例1)性能对比，可以发现其孔隙率较低，强度高，抗水损能力以及高温抗车辙能力强，具有很好的性能。修补后水泥混凝土具有优异的粘结强度与抗剪强度，适用于机场水泥道面修补。

表4用于机场道面快速修补的普通水泥混凝土和本实施例聚氨酯混凝土性能对比

可见本实施例提供的方法所制备的用于机场道面快速修补的聚氨酯混凝土具有优异性能，有效解决了机场道面病害修补困难，使用寿命短，维修时间长的问题。其次，材料施工方便、冷拌冷铺无污染，同时本实施例中为本发明中的一种用于机场道面快速修补的聚氨酯混凝土制备方法进行了有效的评价。

通过电子计算机X线断层扫描观察发现，本发明实施例水泥混凝土中水泥胶浆与骨料间有较多的孔洞和微裂纹，形成的是无机-无机网络界面，而聚氨酯混凝土中聚氨酯与骨料间黏结紧密，孔隙填充致密，形成了有机-无机复合网络结构，其强度主要依靠骨料间的相互嵌挤和聚氨酯粘结强度。同时试验结果(表4)也表明，聚氨酯的粘聚功要比水泥混凝土的粘聚功更大。根据高应变率下的水泥混凝土的压缩性能和破坏特征，水泥混凝土的应力-应变曲线包括屈服阶段和强化阶段，屈服阶段时应变比应力增加得快，强化阶段时由于水泥混凝土的塑性变形和集料的相互作用，应力迅速增加。此时，由于水泥混凝土中水化反应结束后水分蒸发留下的孔洞较多(见图4左)，水泥混凝土受力后容易导致微裂纹的形成、扩展和破坏。而聚氨酯与骨料间黏结紧密，孔隙填充致密，形成了有机—无机复合网络结构，避免了微裂缝的迅速产生和扩展(见图4右)。同时聚氨酯混合料的力学强度由集料颗粒间嵌挤力、胶粘剂与集料的粘结力及胶粘剂的自身内聚力等诸多因素提供。总结来说，聚氨酯混凝土形成了有机—无机复合网络结构和聚氨酯粘结强度高是聚氨酯混合料具有良好强度的重要原因。

对比项目之五

另外，本发明实施例与CN113336472A一种环氧改性聚氨酯道路修复材料及制备方法相比：

CN113336472A，为环氧改性聚氨酯胶，应用于道路破损坑槽的快速修复，不含骨料级配。由于机场道面承受飞机荷载巨大，在飞机动荷载冲击作用下，路面容易产生推移挤出破坏修补材料。因此机场道面对修补材料的粘接性能、强度要求更高，最好能够形成骨料咬合、嵌挤的骨架结构来抵御飞机荷载冲击下的推移破坏作用。此技术与实施例1相比，缺乏骨料咬合、嵌挤的骨架结构，没有形成实施例1中聚氨酯与骨料间黏结紧密，孔隙填充致密形成的有机-无机复合网络结构，不适用于机场道面。

Claims (2)

1.一种聚氨酯混凝土制备方法，其特征在于，具体包括步骤：

(1)准备步骤：制备双组分非水性聚氨酯粘结剂，提供给步骤(3)；

所述双组分非水性聚氨酯粘结剂的制备工艺，在组分上，包括聚醚多元醇、异氰酸酯和助剂；在配比设置上，所述聚醚多元醇、异氰酸酯、助剂的的质量份数比为300：400：4.2；

所述聚醚多元醇的羟值为350～650mg KOH/g，平均官能度>3；

所述异氰酸酯为多亚甲基多苯基异氰酸酯，粘度为100～400mPa.s，平均官能度>2.5；

所述助剂组分包括分散剂聚乙烯醇、消泡剂聚二甲基硅氧烷、防老化剂对苯二胺，在配比设置上，参照体系中聚醚多元醇的质量份数，它们的配比关系限定为：所述分散剂聚乙烯醇、消泡剂聚二甲基硅氧烷、防老化剂对苯二胺、聚醚多元醇组分的质量比为1.8：1.5：0.9：300；

双组分非水性聚氨酯粘结剂的具体制备操作方法为：

步骤1在拌合设备中倒入聚醚多元醇和助剂组分，所述助剂预先均匀分散于聚醚多元醇组分，采用电动搅拌叶先匀速搅拌助剂组分和聚醚多元醇组分，搅拌速率设置为800-1000转/分钟，搅拌5-6min使助剂组分充分均匀分散于聚醚多元醇组分，得到初混合体；

步骤2在步骤1混合体中再缓慢倒入异氰酸酯组分，避免带入过多空气影响成型质量；采用电动搅拌叶匀速搅拌，使其充分混合发生反应，搅拌速率设置为200-400转/分钟，搅拌2-3min使得上述三类组分充分混溶；混溶后的混合物呈不透明黄色；

(2)准备步骤：依据机场道面的设计要求确定各档集料级配，提供给步骤(3)；

所述集料由粗集料和细集料组成，粗集料为玄武岩、石灰岩、花岗岩中的一种或多种组合，集料粒径范围为2.36～9.5mm；细集料为玄武岩、石灰岩、花岗岩中的一种或多种组合，集料粒径范围为0-3mm；

具体的，所述各档集料级配，级配范围为：9.5mm筛孔通过率为95～100％，4.75mm筛孔通过率为60～88％，2.36mm筛孔通过率为35～72％，1.18mm筛孔通过率为20～61％，0.6mm筛孔通过率为12～50％，0.3mm筛孔通过率为6～22％，0.15mm筛孔通过率为3～10％，0.075mm筛孔通过率为0～6％；

(3)依据机场道面的性能要求确定聚氨酯粘结剂用量，将聚氨酯粘结剂与集料采用常温机械拌和的方式进行；具体的，聚氨酯粘结剂的用量为集料质量的10～17％，拌和顺序为集料预先拌和90～120s，然后加入聚氨酯胶黏剂继续拌和120～180s，得到成型的聚氨酯混凝土孔隙率<5％；提供给步骤(4)；

(4)应用步骤：将制备好的聚氨酯混凝土进行实验室试件成型或机场道面快速修补。

2.一种聚氨酯混凝土用于机场道面快速修补方法，其特征在于，机场道面快速修补施工过程分为以下几步：

第一步，修补施工前，做好施工路段交通安全组织，保证待修补表面工作面平整、粗糙、洁净、干燥、无污染，并按照图纸及设计要求进行修补位置的标高、立模工作；

第二步，准备好拌合的聚氨酯混凝土；

第三步，摊铺聚氨酯混凝土修补料：先是利用自卸车将聚氨酯混合料倒入料斗，实现聚氨酯混凝土受料；通过刮板输送器将聚氨酯混合料输送到螺旋布料器通道，实现聚氨酯混合料输料；摊铺车开启振捣模式，必须缓慢、连续、不间断摊铺；螺旋分配器将聚氨酯混合料向均匀摊铺在整个宽度上，实现分料；最后，整平板整平聚氨酯混合料表面，调节层厚和路拱并由振动装置对摊铺层进行初步压实；

第四步，覆盖养生：压实结束后，聚氨酯混合料还未完全固化反应，为防止水进入与胶粘剂反应，应对修补部位加盖彩色油布进行养生；待养护一定时间形成强度后方可开放交通，具体养护时间一般建议24h。

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