本發(fā)明涉及一種機(jī)場(chǎng)道面快速修復(fù)的纖維混凝土，屬于混凝土
技術(shù)領(lǐng)域：
，主要應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)道面混凝土的快速修復(fù)。
背景技術(shù)：
：近幾年來，由于中國(guó)民用航空業(yè)的迅速發(fā)展，機(jī)場(chǎng)道面的建設(shè)與維修任務(wù)日趨繁重，而道面是機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)最主要的基礎(chǔ)設(shè)施，承擔(dān)著飛機(jī)起降、滑行和停放等重要任務(wù)，是機(jī)場(chǎng)功能得以充分發(fā)揮的基本平臺(tái)。但是，由于荷載因素和環(huán)境因素的反復(fù)作用，道面結(jié)構(gòu)在使用過程中會(huì)逐漸產(chǎn)生損壞，如水泥混凝土道面的各種斷裂、板體破碎、接縫破碎、填縫料損壞、修補(bǔ)損壞等影響道面的服務(wù)性能，而有些損壞則直接對(duì)飛機(jī)的飛行安全構(gòu)成威脅，其后果要比道路的路面損壞嚴(yán)重得多，因此必須得到及時(shí)修復(fù)。目前，國(guó)內(nèi)外都研制出一些快速修補(bǔ)材料，使修補(bǔ)混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)間縮短至6d內(nèi)可開放交通。這些研究成果對(duì)于一些公路路面的快速修補(bǔ)來說可能已經(jīng)能夠滿足要求，但是對(duì)于機(jī)場(chǎng)道面卻不行，因?yàn)闄C(jī)場(chǎng)必須在夜間停航的5-6h內(nèi)完成修復(fù)工作并恢復(fù)道面使用。所以迫切需要研究和探索出一種新的材料能夠滿足機(jī)場(chǎng)對(duì)快速修復(fù)的要求，尤其是在機(jī)場(chǎng)混凝土道面的維修中。為了滿足機(jī)場(chǎng)混凝土道面快速修復(fù)的技術(shù)要求，通過室內(nèi)試驗(yàn)和室外驗(yàn)證，提出了一種新的快硬早強(qiáng)纖維增強(qiáng)混凝土修復(fù)材料的制備方法及相應(yīng)的修復(fù)工藝。利用高貝利特硫鋁酸鹽水泥的快凝、工作性能優(yōu)異、水化熱低、超低收縮、高耐磨等性能，可以達(dá)到早期裂縫少、強(qiáng)度高、混凝土收縮變形很小的技術(shù)特點(diǎn)，同時(shí)高貝利特硫鋁酸鹽水泥的超高強(qiáng)、抗腐蝕和耐久性很好，可以減少機(jī)場(chǎng)道面后期的維修。而聚乙烯醇纖維的抗拉強(qiáng)度高、親水性、耐日曬、耐腐蝕性等優(yōu)良性能，所以聚乙烯醇纖維與水泥基體的粘結(jié)強(qiáng)度高，不但能夠有效抑制混凝土的早期塑性裂縫，而且還可以有效提高混凝土的韌性、抗沖擊性能和抗疲勞壽命，同時(shí)可以改善混凝土的抗?jié)B性，抗凍性，抗碳化性能，提高耐磨性能，從而增加混凝土道面的使用壽命。減少機(jī)場(chǎng)道面后期的維修費(fèi)用，具有長(zhǎng)遠(yuǎn)效益。并且可在6h達(dá)到機(jī)場(chǎng)道面的使用要求，滿足不停航修復(fù)的要求。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的提供了一種新的快硬早強(qiáng)纖維混凝土修復(fù)材料，該修復(fù)材料具有早期強(qiáng)度高、抗裂、后期體積穩(wěn)定性高、高耐久性、成本較低等特點(diǎn)，并且該快速修復(fù)技術(shù)能確保機(jī)場(chǎng)破損道面在夜間停航的6h內(nèi)被修復(fù)，不誤次日通航。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：一種用于機(jī)場(chǎng)道面快速修復(fù)的快硬早強(qiáng)纖維混凝土修復(fù)材料，其特征在于：其原料組分包括高貝利特硫鋁酸鹽水泥、砂、石子、聚乙烯醇纖維、水、減水劑，高貝利特硫鋁酸鹽水泥占混凝土修復(fù)材料總重量的16.0％～20.0％，砂占混凝土修復(fù)材料總重量的21.5％～34.1％，石子占混凝土修復(fù)材料總重量的42.7％～55.3％，水灰比為0.31～0.42，聚乙烯醇纖維長(zhǎng)度12mm～15mm、直徑45μm，纖維摻量按占混凝土修復(fù)材料總體積的百分比計(jì)算，聚乙烯醇纖維占混凝土修復(fù)材料總體積百分比為0.6％～1.0％，減水劑有效固體摻量為高貝利特硫鋁酸鹽水泥質(zhì)量的0.12％～0.19％。所述的水泥優(yōu)選為bs-hfr42.5高貝利特硫鋁酸鹽水泥，進(jìn)一步優(yōu)選比表面積為480m2/kg。所述砂的顆粒最大粒徑不大于2.5mm，細(xì)度模數(shù)為2.4～2.5，滿足《民用機(jī)場(chǎng)水泥混凝土道面設(shè)計(jì)規(guī)范》(mh/t5004—2010)要求。所述石子采用的是5～10mm的普通瓜子石。進(jìn)一步優(yōu)選所述的聚乙烯醇纖維密度1.3×103kg/m3，抗拉強(qiáng)度1600mpa。所述的水應(yīng)符合《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》jgj63-06的規(guī)定。所述的一種修復(fù)用的快硬早強(qiáng)纖維混凝土坍落度滿足《民用機(jī)場(chǎng)水泥混凝土道面設(shè)計(jì)規(guī)范》(mh/t5004—2010)，其坍落度控制宜小于20mm。所用減水劑優(yōu)選為高效復(fù)合型減水劑，減水劑具有高效減水、早期緩凝增塑、后期加速水化、增加混凝土抗折強(qiáng)度，改善混凝土和易性和保持水分不易快速流失等優(yōu)點(diǎn)。減水劑優(yōu)選為以聚羧酸為主要成分的高效復(fù)合型減水劑。所述的高效復(fù)合型減水劑摻量為有效固體質(zhì)量，如添加的是液體減水劑，則配合比中水的質(zhì)量應(yīng)扣除減水劑中的含水量，配合比中的水歸為原材料的水中。一種修復(fù)用的快硬早強(qiáng)纖維混凝土的制備方法，制作步驟包括如下：攪拌：先將石子、砂、水泥倒入攪拌機(jī)，攪拌50～60s，均勻后，將減水劑和水混合后液體總量的2/3緩慢倒入攪拌機(jī)里，倒入過程控制在40～50s；然后均勻摻入聚乙烯醇纖維進(jìn)行攪拌，然后加入剩下的減水劑和水的混合液體，攪拌1～2min，待纖維分散均勻后進(jìn)行澆筑；進(jìn)行局部或表面修復(fù)：直接采用修復(fù)材料進(jìn)行修復(fù)。當(dāng)?shù)烂姘逋耆珨嗔鸦蛩榱?，無法進(jìn)行局部或表面修補(bǔ)時(shí)，采取局部或整體換板法維修，首先需要人工或機(jī)械清除損壞的板塊，清理基礎(chǔ)面，采取在基礎(chǔ)上鋪筑10mm厚水灰比為0.30的水泥砂漿，人工抹平；然后放置幾塊尺寸為1550mm×4800mm×300mm的預(yù)制板，板與板之間留有寬80mm-100mm的縫隙，在縫隙之間灌入本發(fā)明的纖維混凝土修復(fù)材料，用振搗棒搗實(shí)；最后在預(yù)制板表面涂一層界面劑，15min后，再澆筑90mm的本發(fā)明纖維混凝土修復(fù)材料，振搗密實(shí)后做面。鋪設(shè)本發(fā)明快速修復(fù)的纖維混凝土的目的：固定下面的多塊預(yù)制板，做抗滑耐磨的跑道面層。這樣可以節(jié)省機(jī)場(chǎng)跑道混凝土板修復(fù)施工的大部分時(shí)間，盡早實(shí)現(xiàn)通航。在北方冬季，機(jī)場(chǎng)要撒除冰鹽，這使得混凝土很容易因撒布氯鹽而發(fā)生快速、嚴(yán)重的表面剝蝕破壞，現(xiàn)場(chǎng)一般在1-2個(gè)冬季就表現(xiàn)出來，且破壞程度和速度是普通凍融的近10倍。所以本發(fā)明在混凝土中加入聚乙烯醇纖維，可以顯著地提高高貝利特硫鋁酸鹽水泥復(fù)合材料在含鹽環(huán)境中的抗凍融性能和耐磨性能。本發(fā)明的有益效果如下：該修復(fù)用纖維混凝土，除具有一般機(jī)場(chǎng)道面混凝土修補(bǔ)材料的快凝、早期強(qiáng)度高的特點(diǎn)外，還具高抗裂、高韌性的優(yōu)點(diǎn)(一般需要6個(gè)小時(shí)完成修補(bǔ)并可投入使用)。具體表現(xiàn)為高貝利特硫鋁酸鹽水泥在自由狀態(tài)下的干縮值只有硅酸鹽水泥的八分之一至十分之一，可大大減少混凝土早期裂縫的形成。并且基體中均勻分布的聚乙烯醇纖維也可以有效阻礙混凝土微觀裂縫的萌生、合并和宏觀裂縫的擴(kuò)展，增大結(jié)構(gòu)的彎曲韌性、抗沖擊性能和抗疲勞壽命。聚乙烯醇纖維可減少現(xiàn)有機(jī)場(chǎng)道面后期損壞而帶來的大量維修費(fèi)，該效益利國(guó)利民。附圖說明圖1沖擊試驗(yàn)裝置。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。實(shí)施例編號(hào)2、3、4為實(shí)施例，編號(hào)1為對(duì)比例。各實(shí)施例與對(duì)比例采用的典型材料配合比列于表1表1實(shí)施例配合比對(duì)于表1中所用的材料進(jìn)行詳細(xì)說明：所用的水泥為比表面積480m2/kg的bs-hfr42.5高貝利特硫鋁酸鹽水泥。所述砂采用普通中砂，顆粒最大粒徑不大于2.5mm，細(xì)度模數(shù)為2.5。所用的水符合《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》jgj63-06的規(guī)定，表1中水的質(zhì)量為去減水劑中所含水后的水的質(zhì)量。所述石子采用的是5～10mm的普通瓜子石。所用的聚乙烯醇纖維直徑45μm，長(zhǎng)度12mm，密度1.3×103kg/m3。所用的減水劑為高效復(fù)合型減水劑，采用北合眾建材有限公司提供的聚羧酸高性能減水劑，型號(hào)hz-2。其制作過程如下：按實(shí)施例中的摻量先將石子、砂、水泥倒入攪拌機(jī)，攪拌50～60s，均勻后，將減水劑和水混合后液體總量2/3的緩慢倒入攪拌機(jī)里，倒入過程控制在40～50s；然后均勻摻入聚乙烯醇纖維進(jìn)行攪拌，然后加入剩下的減水劑和水的混合液體，攪拌1～2min待纖維分散均勻后進(jìn)行試塊澆筑，試件成型時(shí)分2層澆注，第一層澆注完畢后放在振動(dòng)臺(tái)上振動(dòng)30～40s后進(jìn)行另一層澆注，振動(dòng)完成后將表面抹平，自然養(yǎng)護(hù)6h后拆模，然后進(jìn)行試驗(yàn)。用實(shí)例1～4各制備3個(gè)150mm×150mm×150mm試件，采用電子萬能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試立方體抗壓強(qiáng)度及劈裂抗拉強(qiáng)度，采用《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)》規(guī)定計(jì)算方法。6h各實(shí)例立方體抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度及流動(dòng)度試驗(yàn)結(jié)果列于表2。表2抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)編號(hào)抗壓強(qiáng)度/mpa劈裂抗拉強(qiáng)度/mpa133.013.08235.233.25335.973.35435.473.41由表2可以看出，實(shí)施例2～4較對(duì)比例1的立方體抗壓強(qiáng)度分別提高了6.7％、8.9％和7.4％，劈裂抗拉強(qiáng)度分別提高了5.5％、8.9％和10.7％，聚乙烯醇纖維的抗壓強(qiáng)度與素混凝土相比有不同程度的提高，但抗壓強(qiáng)度并不是隨纖維體積摻率的增加而增大，纖維混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度隨著纖維體積摻率的增加而增加。因此，聚乙烯醇纖維的加入對(duì)混凝土抗裂性能有增強(qiáng)作用。用試驗(yàn)編號(hào)1～4每組均制備3個(gè)150mm×150mm×550mm試件，6h后采用微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行了抗折強(qiáng)度試驗(yàn)，采用《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)》規(guī)定計(jì)算方法。表3抗折強(qiáng)度值(單位：mpa)試驗(yàn)編號(hào)1234抗折強(qiáng)度5.085.285.335.44機(jī)場(chǎng)干硬性混凝土道面以抗折強(qiáng)度值為首要設(shè)計(jì)依據(jù)，由上述表3可以發(fā)現(xiàn)，實(shí)施例抗折強(qiáng)度值均滿足《民用機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)水泥混凝土道面面層施工技術(shù)規(guī)范mh5006-2002》要求。試驗(yàn)編號(hào)2、3、4對(duì)比試驗(yàn)編號(hào)1抗折強(qiáng)度分別提高了4.03％、5.05％和7.27％。可見，聚乙烯醇纖維對(duì)混凝土抗折強(qiáng)度有明顯的增強(qiáng)作用，抗折強(qiáng)度隨著纖維體積摻率的增加而增加。用實(shí)例1～4各制備3個(gè)100mm×100mm×400mm試件，采用電液伺服萬能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行彎曲韌性試驗(yàn)。加載方式和韌性評(píng)價(jià)方法參照美國(guó)astmc1609標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合本次各實(shí)例試件測(cè)試得到的四點(diǎn)彎曲荷載-撓度曲線，分別把峰值撓度、0.5mm、1.0mm和2.0mm撓度值作為特征點(diǎn)，確定峰值荷載pf、特征撓度處殘余荷載p0.5，p1.0及p2.0，通過計(jì)算獲得峰值強(qiáng)度ff、殘余強(qiáng)度p0.5，p1.0及p2.0及(0～2.0)mm撓度區(qū)間內(nèi)荷載-撓度曲線下的面積t2.0。6h各實(shí)例astmc1609韌性評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算結(jié)果列于表4。表4astmc1609韌性指標(biāo)計(jì)算結(jié)果試驗(yàn)編號(hào)ff/mpaf0.5/mpaf1.0/mpaf2.0/mpat2.0/j15.830.72///26.021.430.730.549.8536.113.501.340.6313.7846.324.322.391.1219.57由表4可以看出，實(shí)施例2～4與對(duì)比例1對(duì)比可知，實(shí)施例2～4試件峰值強(qiáng)度較對(duì)比例1分別提高3.2％、4.7％和8.3％，實(shí)施例2～4殘余彎曲強(qiáng)度f0.5比例1分別提高了97％、383％和496％，纖維混凝土殘余彎曲強(qiáng)度f1.0、f2.0、彎曲韌性t2.0隨著聚乙烯醇纖維的摻率增加而增加，當(dāng)聚乙烯醇纖維摻率為實(shí)例4時(shí)，殘余彎曲強(qiáng)度提高最為明顯，這是因?yàn)榫垡蚁┐祭w維強(qiáng)度和模量較高，根數(shù)多，對(duì)混凝土的阻裂作用顯著。用實(shí)例1～4各制備3個(gè)100mm×100mm×400mm試件，實(shí)驗(yàn)采用自行研制的自由落錘抗沖擊裝置，如圖1所示，待測(cè)梁上表面設(shè)有套筒，套筒配有落錘；錘質(zhì)量為2.0kg，自由沖擊高度(即套筒高度)為400mm；待測(cè)梁下面兩端為支座，兩支座之間凈跨340mm，待測(cè)梁下表面兩支座之間設(shè)有變片，待測(cè)梁上表面套筒兩端設(shè)有加速度儀；應(yīng)變片、加速度儀均和動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀用導(dǎo)線連接，數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集。6h各實(shí)例抗沖擊試驗(yàn)處理結(jié)果列于表5和表6。表5初裂沖擊次數(shù)及其統(tǒng)計(jì)分析由表5可以看出，實(shí)施例2～4與對(duì)比例1對(duì)比可知，實(shí)施例2～4試件初裂沖擊次數(shù)較對(duì)比例1分別提高了15、25％和40％。結(jié)果表明，纖維改善了混凝土的抗初裂沖擊性能，纖維混凝土相較素混凝土抗初裂沖擊能力有不同程度的提高。在上述體積摻率下，聚乙烯醇纖維混凝土抗初裂沖擊性能很好，這是因?yàn)榫垡蚁┐祭w維強(qiáng)度和模量比較高，在沖擊荷載作用過程中混凝土內(nèi)部初始微裂縫發(fā)生擴(kuò)展時(shí)，聚乙烯醇纖維起到了橋聯(lián)作用，裂縫端部的應(yīng)力集中得到緩解，使裂縫擴(kuò)展阻力增大，形成阻止裂縫產(chǎn)生的原動(dòng)力。表6破壞沖擊次數(shù)及其統(tǒng)計(jì)分析由表6可以看出，實(shí)施例2～4與對(duì)比例1對(duì)比可知，實(shí)施例2～4試件破壞沖擊次數(shù)較對(duì)比例1分別提高了16％、53％和77％。結(jié)果表明，混凝土中摻入聚乙烯醇，破壞沖擊次數(shù)都是隨著纖維摻率的增加而增加。并且在上述摻率下，聚乙烯醇纖維可提高混凝土的抗破壞沖擊性能，由于聚乙烯醇纖維的強(qiáng)度和模量比較大，且均勻的分散在混凝土中，在被拔出或拔斷過程中可以消耗較大能量。緩解裂縫端部應(yīng)力集中，增大裂縫擴(kuò)展阻力，消耗裂縫擴(kuò)展所需能量，進(jìn)而取得良好的增強(qiáng)增韌效果。最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。當(dāng)前第1頁12