一种抗航弹侵彻的陶瓷球玄武岩纤维混凝土防护板的制作方法

本实用新型属于抗航弹侵彻的复合防护板
技术领域：
，具体涉及一种抗航弹侵彻的陶瓷球玄武岩纤维混凝土防护板。
背景技术：
：利用复合结构来提高工程结构抗航弹直接命中打击能力是传统而有效的工程防护措施。复合防护板通常由凸凹起伏、高硬度的表层偏航材料和高抗拉强度、高韧性的基体材料构成。这种复合结构可发挥不同材质的防弹性能优势，抗爆及抗侵彻性能优于单一材料防护板，表层偏航材料可使弹体受挫、偏转或毁坏，减少弹体侵彻深度，基体材料可进一步增大弹体入射阻力，减少侵彻破坏力。常见的偏航材料有：天然花岗岩块石、陶瓷球（Al2O3）、钢球、RPC球柱、球墨铸钢异形偏航板、实心钢管栅等。其中，陶瓷球抗压强度最高、硬度最大，可达RA92,超过任何一种钢的硬度，有利于抵御高速穿甲弹的侵蚀。陶瓷球密度约为钢的1/3，有利于减轻防护板重量，满足工程结构附加荷载的要求。陶瓷球具有优良的伪装特性，不易被红外侦察到，且耐热性好，在高温下可以保持形状尺寸不变，能够抵御高温射流的侵蚀，是理想的偏航材料。但陶瓷球也存在塑性差、抗拉强度远低于抗压强度，易产生脆性断裂、成型尺寸较小等性能不足，因此需要与高强混凝土材料复合发挥防护效能。而解决好陶瓷球与高强混凝土基体材料的牢固粘接是提高陶瓷球复合防护板性能的关键。常见的高强混凝土类基体材料有：C30以上的混凝土、钢筋混凝土、纤维混凝土、RPC混凝土等，混凝土具有抗压强度高、耐久性好、经济、施工方便，与其它材料共同作用好等优点，但存在脆性大，抗拉能力低的弊端，需要增加钢筋、纤维材料来提高结构的抗拉性能。其中，RPC增强活性粉末混凝土致密性高，性能特点突出，材料本身兼有高强度、高韧性特点，通过钢筋和纤维材料的加入会进一步起到增强、增韧作用，是防爆性能较理想的基材。而加入纤维与加入钢筋相比，纤维混凝土能更均匀地提高基体材料的层裂强度，提高韧性，更便于陶瓷球的施工，改善粘结力。以往在混凝土中加入钢纤维的做法较普遍，但钢纤维加入量超过5%以后，不易搅拌均匀，有施工难度，暴露的钢纤维易锈蚀，存在一定不足，需要对纤维材料做进一步地探索研究。现有技术中对航弹的侵彻的抗击复合板，主要存在的问题是重量较重，容易被红外线侦察到，耐热性不好，抗压、抗拉强度低，容易断裂，不能抗击高温射流的侵蚀；发明人基于现有技术中的缺陷研发了一种抗航弹侵彻的陶瓷球玄武岩纤维混凝土防护板，能够很好地解决现有技术中存在的问题。技术实现要素：本实用新型为了解决上述技术问题，提供一种抗航弹侵彻的陶瓷球玄武岩纤维混凝土防护板，其结构设计简单、科学合理；本实用新型能抗航弹侵彻的陶瓷球玄武岩纤维混凝土防护板，对基体材料进行了优化和改进，以掺加玄武岩纤维的增强活性粉末混凝土为基体，将陶瓷球按一定排列方式分布其中。可充分发挥陶瓷球和RPC混凝土的防弹性能优点，加强陶瓷球与基材的粘结强度。研究对掺入高强混凝土中的纤维材料、对陶瓷球的防弹应用做了有益探索，对提升复合防护板性能，提高目标防护能力具有重要现实意义。本实用新型所采用的技术方案是：一种抗航弹侵彻的陶瓷球玄武岩纤维混凝土防护板，包括玄武岩纤维混凝土基体、钢筋笼、钢丝网；玄武岩纤维混凝土基体为中空正方形，钢筋笼固定设置在玄武岩纤维混凝土基体中空的正方形的四周位置，玄武岩纤维混凝土基体中空的正方形内部底部，填充有一层厚度为450㎜～850㎜的玄武岩纤维混凝土层；陶瓷球设置在玄武岩纤维混凝土层的上部，陶瓷球在钢筋笼的内部横向等间距、均匀铺设，陶瓷球铺设有1～3层；钢丝网固定设置在上下两层陶瓷球之间。所述玄武岩纤维混凝土基体外侧面横向和纵向位置均匀设置有钢筋，同时与玄武岩纤维混凝土形成为一体。所述陶瓷球之间的间距为30～50㎜，陶瓷球的直径为150㎜。所述两层陶瓷球之间上下交叉铺设，两层陶瓷球4之间的层间距为50㎜。所述抗航弹侵彻的陶瓷球玄武岩纤维混凝土防护板的长为2m，宽为2m，厚为1m。这种抗航弹侵彻的陶瓷球玄武岩纤维混凝土防护板的制作过程为：首先将玄武岩纤维混凝土基体外侧面横向和纵向位置均匀设置有钢筋，随后将方形的钢筋笼固定设置在玄武岩纤维混凝土基体的空腔四周；然后将玄武岩纤维和混凝土搅拌均匀，冲压填充到玄武岩纤维混凝土基体正方形的空腔中，玄武岩纤维混凝土填充的厚度为450㎜～850㎜；在钢筋笼的内部横向位置均匀铺设间距为30～50㎜的陶瓷球，并形成一层陶瓷球层，层状的陶瓷球设置为1～3层，两层陶瓷球之间设置有一层钢丝网；然后在陶瓷球之间的间隙中冲压填搅拌均匀的充玄武岩纤维混凝土，最后在最上部的陶瓷球上横向位置和纵向位置均匀设置有钢筋，同时铺设一层用搅拌均匀的玄武岩纤维混凝土，形成这种抗航弹侵彻的陶瓷球玄武岩纤维混凝土防护板的上部面。以上过程就是这种抗航弹侵彻的陶瓷球玄武岩纤维混凝土防护板的制作过程。所述陶瓷球设置在玄武岩纤维混凝土层的上部，陶瓷球在钢筋笼的内部横向等间距、均匀铺设，陶瓷球铺设有1～3层，陶瓷球之间的间距为30～50㎜，两层陶瓷球之间上下交叉铺设，两层陶瓷球之间的层间距为50㎜；其中设置陶瓷球的主要作用是一方面，利用陶瓷球抗压强度最高、硬度最大，可达RA92，超过任何一种钢的硬度，有利于抵御高速穿甲弹的侵蚀，同时利用陶瓷球的密度比钢的密度小的特性们可以降低这种抗航弹侵彻的陶瓷球玄武岩纤维混凝土防护板的重量；另一方面利用的陶瓷球的优良的伪装特性，不易被红外侦察到，同时提高了抗航弹侵彻的陶瓷球玄武岩纤维混凝土防护板的耐热性，提高了抵御高温射流的侵蚀的性能。所述钢丝网固定设置在上下两层陶瓷球之间；这样设置的主要作用是一方面，起到固定陶瓷球的作用，另一方面提高陶瓷球和钢筋笼以及玄武岩纤维混凝土的连接凝固强度，不仅提高了抗拉强度，还提高了抗压强度，同时提高了这种抗航弹侵彻的陶瓷球玄武岩纤维混凝土防护板的韧性。所述玄武岩纤维混凝土基体采用C60混凝土，利用C60混凝土的高强度的特性，主要是为了提高抗航弹侵彻的陶瓷球玄武岩纤维混凝土防护板的抗拉强度和抗压强度。所述防护板以玄武岩纤维混凝土为基体，玄武岩纤维体积含量3-4%，玄武岩纤维产品规格为扁头型，长度15mm，长径比20，采用C40-C60增强活性粉末混凝土或C60-C120混凝土。所述抗航弹侵彻的陶瓷球玄武岩纤维混凝土防护板的尺寸2m×2m×1m（长×宽×厚），也可以根据被保护目标大小、重要性等设计确定具体的平面尺寸和厚度。所述玄武岩纤维比重轻，抗拉强度高，一般为3800～4800Mpa，比大丝束碳纤维、芳纶、PBI纤维、钢纤维都高，不但能与混凝土共同作用，更好提高材料韧性，而且比钢纤维轻，有利于减轻防护板整体重量。另外，在混凝土搅拌过程中，玄武岩纤维更容易分布均匀，易施工，能增强陶瓷球与混凝土基体材料的粘接力；玄武岩纤维与其他纤维物理性质比较陶瓷主要成分为AL2O3。材料参数：密度ρ＝3.05g/cm3，弹性模量E＝383GPa，泊松比ν＝0.25，压减系数λ＝0.23，单轴拉伸强度σｆ＝0.16GPa，单轴压缩强度σy＝4.4GPa。经试验比较，陶瓷球与玄武岩纤维混凝土复合后的抗爆性能比同标号高强混凝土的抗爆性能提高约3-5倍，具有工程应用价值。所述玄武岩纤维增强混凝土配比（kg/m3）为：纤维含量纤维水泥水砂粗骨料减水剂3-4%3188182506369503.7所述C60混凝土材料参数比为：本实用新型的有益效果：本技术方案提供一种抗航弹侵彻的陶瓷球玄武岩纤维混凝土防护板，其结构设计简单、科学合理；本实用新型能够解决现有技术中抗航弹侵彻的复合防护板，重量较重，容易被红外线侦察到，耐热性不好，抗压、抗拉强度低，容易断裂，不能抗击高温射流的侵蚀；大大提高了抗航弹侵彻防护板的韧性，提高了抗航弹侵彻防护板的抗压、抗拉强度，增强了抗击高温射流的侵蚀的性能，降低了自身的重量。附图说明图1为本实用新型的结构示意图；图2为本实用新型的俯视图；图3为本实用新型剖面图；图中标记：1、玄武岩纤维混凝土基体，2、钢筋笼，3、钢丝网，4、陶瓷球。具体实施方式以下结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步的详细说明。如图所示，一种抗航弹侵彻的陶瓷球玄武岩纤维混凝土防护板，包括玄武岩纤维混凝土基体1、钢筋笼2、钢丝网3；玄武岩纤维混凝土基体1为中空正方形，钢筋笼2固定设置在玄武岩纤维混凝土基体1中空的正方形的四周位置，玄武岩纤维混凝土基体1中空的正方形内部底部，填充有一层厚度为450㎜～850㎜的玄武岩纤维混凝土层；陶瓷球4设置在玄武岩纤维混凝土层的上部，陶瓷球4在钢筋笼2的内部横向等间距、均匀铺设，陶瓷球4铺设有1～3层；钢丝网3固定设置在上下两层陶瓷球4之间。所述玄武岩纤维混凝土基体1外侧面横向和纵向位置均匀设置有钢筋，同时与玄武岩纤维混凝土形成为一体。所述陶瓷球4之间的间距为30～50㎜，陶瓷球4的直径为150㎜。所述两层陶瓷球4之间上下交叉铺设，两层陶瓷球4之间的层间距为50㎜。所述抗航弹侵彻的陶瓷球玄武岩纤维混凝土防护板的长为2m，宽为2m，厚为1m。这种抗航弹侵彻的陶瓷球玄武岩纤维混凝土防护板的制作过程为：首先将玄武岩纤维混凝土基体1外侧面横向和纵向位置均匀设置有钢筋，随后将方形的钢筋笼2固定设置在玄武岩纤维混凝土基体1的空腔四周；然后将玄武岩纤维和混凝土搅拌均匀，冲压填充到玄武岩纤维混凝土基体1正方形的空腔中，玄武岩纤维混凝土填充的厚度为450㎜～850㎜；在钢筋笼2的内部横向位置均匀铺设间距为30～50㎜的陶瓷球4，并形成一层陶瓷球4层，层状的陶瓷球4设置为1～3层，两层陶瓷球4之间设置有一层钢丝网3；然后在陶瓷球4之间的间隙中冲压填搅拌均匀的充玄武岩纤维混凝土，最后在最上部的陶瓷球4上横向位置和纵向位置均匀设置有钢筋，同时铺设一层用搅拌均匀的玄武岩纤维混凝土，形成这种抗航弹侵彻的陶瓷球玄武岩纤维混凝土防护板的上部面。以上过程就是这种抗航弹侵彻的陶瓷球玄武岩纤维混凝土防护板的制作过程。实施例一、玄武岩纤维混凝土基体1正方形的空腔中，填充有一层厚度为450㎜的玄武岩纤维混凝土层；陶瓷球4设置在玄武岩纤维混凝土层的上部，陶瓷球4之间的间距为30㎜，陶瓷球4在钢筋笼2的内部横向等间距、均匀铺设，陶瓷球4铺设有1层；两层陶瓷球4之间上下交叉铺设，两层陶瓷球4之间的层间距为50㎜，陶瓷球4的直径为150㎜。实施例二、玄武岩纤维混凝土基体1正方形的空腔中，填充有一层厚度为650㎜的玄武岩纤维混凝土层；陶瓷球4设置在玄武岩纤维混凝土层的上部，陶瓷球4之间的间距为40㎜，陶瓷球4在钢筋笼2的内部横向等间距、均匀铺设，陶瓷球4铺设有2层；两层陶瓷球4之间上下交叉铺设，两层陶瓷球4之间的层间距为50㎜，陶瓷球4的直径为150㎜。实施例三、玄武岩纤维混凝土基体1正方形的空腔中，填充有一层厚度为850㎜的玄武岩纤维混凝土层；陶瓷球4设置在玄武岩纤维混凝土层的上部，陶瓷球4之间的间距为50㎜，陶瓷球4在钢筋笼2的内部横向等间距、均匀铺设，陶瓷球4铺设有3层；两层陶瓷球4之间上下交叉铺设，两层陶瓷球4之间的层间距为50㎜，陶瓷球4的直径为150㎜。当前第1页1 2 3