一种机场装配式跑道坐浆技术用砂浆

本发明属于建筑材料，具体涉及一种机场装配式跑道坐浆技术用砂浆。

背景技术：

1、我国西部边境地区处于战略枢纽位置，但是机场数量稀少、机场设施薄弱，在边境上形成了力量空、弱的不利态势，对确保边境地区的国防安全造成了严重影响。因此，加强机场设施建设，确保边境西部地区的和平稳定，刻不容缓。机场道面是机场基础设施的核心。现有的机场跑道主要采用现浇的方法，现浇混凝土道面面临周期长、质量难保证、人力资源匮乏等问题。解决这些问题最有效手段就是采用机场装配式跑道技术，机场装配式跑道技术既是场道技术发展的方向，也是未来战时保障的重要应急手段。我国的装配式道面技术有了一定的发展，但是机场装配式跑道技术仍处于起步阶段。

2、机场装配式跑道的设计要求远高于普通装配式道面，机场跑道需要长期承受飞机降落起飞的动力荷载、重压和摩擦，对平整度、抗冲击能力、抗压等的要求更高。普通装配式跑道技术多采用板底注浆法，此工艺程序复杂，控制难度大。坐浆技术可有效解决上述问题，更加适用于机场装配式跑道。坐浆材料的性能直接影响预制道面板、坐浆层和基层之间的粘结程度，进一步影响整个道面结构的动态和静态力学响应和劣化过程。现有的坐浆材料体积不稳定，增加了抹面整平的难度，导致平整度难以满足装配式跑道的施工要求。此外，现有坐浆材料粘结度不够，在飞机冲击荷载和复杂恶劣环境的作用下，整个道面结构耐久性差、使用寿命短。因此，根据机场装配式跑道结构特点选择适合的砂浆与性能提升技术，配制工作时间长、流动性适中、收缩率低、体积稳定性好、抗压和抗折强度高、抗冲击和减振性能较好、粘结强度高的砂浆，是目前亟待解决的难题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种机场装配式跑道坐浆技术用砂浆。本发明所提供的砂浆不仅具有工作时间长、体积稳定性好的优点，而且还具有静态和动态力学性能好、粘结强度高的特点，可以满足机场装配式跑道坐浆技术使用，还能用于其余高动态性能要求和高粘结性要求的建筑结构。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明一种机场装配式跑道坐浆技术用砂浆，所述砂浆，按重量份数计，包括如下组份：

4、水泥300～400份、细骨料620～820份、粉煤灰40～80份、丙烯酸乳液聚合物15～60份、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液15～60份、聚乙烯纤维2～5份、玄武岩纤维4～10份、氧化石墨烯水溶液1.5～6份、减水剂1～4份、水150～250份。

5、本发明所提供的机场装配式跑道坐浆技术用砂浆，采用丙烯酸乳液聚合物和醋酸乙烯-乙烯共聚乳液共混，可以在水泥基体中形成网状结构，能分散和传导应力，抑制裂纹的产生和扩散，提高了砂浆的耐久性、韧性、抗弯强度、粘结强度、抗冲击性。此外在非晶态聚合物玻璃化转变过程中，大部分振动能量可以通过弛豫聚合物链段而被耗散，提高了砂浆的减振性能；而为了避免丙烯酸乳液聚合物和醋酸乙烯-乙烯共聚乳液共混改性伴随而来的引气效应会降低砂浆的抗压强度，本发明通过氧化石墨烯水溶液充当消泡剂，发明人发现，氧化石墨烯水溶液可以很好阻止引气效应，减少了孔隙体积，进而大幅度提高了砂浆的力学性能，此外，由于氧化石墨烯具有大比表面积和纳米微尺寸效应，促使水泥颗粒形成絮凝结构，还增加了砂浆的粘结强度，另外，本发明的砂浆中还掺入了玄武岩纤维和聚乙烯纤维，利用玄武岩纤维和聚乙烯纤维混掺，能传导应力，抑制裂纹的扩散，提高了砂浆的耐久性、韧性、抗弯强度和抗压抗冲击性。此外，当施加动态载荷时，产生的能量可以以玄武岩纤维和聚乙烯纤维的脱粘或断裂纤维的微塑性应变的形式消散，振动频率在基体内部产生的应力集中也可以被释放，这意味着玄武岩纤维和聚乙烯纤维混掺可以提高砂浆的减振性能。在本发明配方与成份的协同作用下使所得所提供的砂浆不仅具有工作时间长、体积稳定性好的优点，而且还具有静态和动态力学性能好、粘结强度高的特点，可以很好的满足机场装配式跑道坐浆技术的要求。

6、优选的方案，所述砂浆，按重量份数计，由如下组份组成：水泥300～350份、细骨料620～720份、粉煤灰40～60份、丙烯酸乳液聚合物15～60份、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液15～60份、聚乙烯纤维2～5份、玄武岩纤维4～9份、氧化石墨烯水溶液1.5～3份、减水剂1～3份、水150～200份。

7、进一步的优选，所述砂浆，按重量份数计，由如下组份组成：水泥300～320份、细骨料620～720份、粉煤灰40～50份、丙烯酸乳液聚合物15～50份、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液15～50份、聚乙烯纤维2～4份、玄武岩纤维4～7份、氧化石墨烯水溶液1.5～2份、减水剂1～2份、水150～200份。

8、优选的方案，所述丙烯酸乳液聚合物与醋酸乙烯-乙烯共聚乳液的质量比为1：0.5～2，优选为1：1。

9、发明人发现，将丙烯酸乳液聚合物与醋酸乙烯-乙烯共聚乳液的质量比控制在上述范围内，最终对砂浆的改性效果最优。

10、优选的方案，所述聚乙烯纤维与玄武岩纤维的质量比为1：1～2，优选为1：2。

11、发明人发现，将丙烯酸乳液聚合物与醋酸乙烯-乙烯共聚乳液的质量比控制在上述范围内，最终对砂浆的改性效果最优。

12、在本发明中，所述水泥为符合gb/t 175标准的42.5r型普通硅酸盐水泥(opc)。

13、优选的方案，所述细骨料为天然河砂，所述细骨料的粒径≤4.75mm，细度模量为3.0。本发明中所用细骨料的性能符合中国标准(gb/t 14684)的要求。

14、在本发明中，所用粉煤灰为f类粉煤灰，粉煤灰中sio2含量为49.53％，粉煤灰中al2o3含量27.84％。

15、优选的方案，所述丙烯酸乳液聚合物的ph值为6.5～8.5、粘度＜100，玻璃化温度＜0℃，固含量为46％～48％。

16、优选的方案，所述醋酸乙烯-乙烯共聚乳液的ph值为6.5～8.5、粘度为50～500、玻璃化温度为-17℃，最低成膜温度＜0℃。

17、优选的方案，所述聚乙烯纤维长度为9～18mm，直径为20～60μm。

18、发明人发现，将聚乙烯纤维的长度控制在上述范围内，最终砂浆的性能最优，而若纤维过短难以起到桥接裂缝的作用，纤维过长不便于以下测试样品的取样。

19、优选的方案，所述聚乙烯纤维具有单一和簇状的微观结构。

20、本发明所用聚乙烯纤维在扫描电镜图像形态为单一和簇状的微观结构。

21、优选的方案，所述玄武岩纤维密度2.65～3.05g/cm3，软化点960℃。

22、优选的方案，所述氧化石墨烯水溶液中，氧化石墨烯与水的固液质量体积比为2～6mg:1ml。

23、优选的方案，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂，所述减水剂的减水率≥20％，固含量为40～55％。

24、在本发明中所用聚羧酸高效减水剂的型号为rmc-3，密度为1.102g/cm3。

25、优选的方案，所述机场装配式跑道坐浆技术用砂浆的制备方法为：将水分成两份，将丙烯酸乳液聚合物、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液分散在第一份水中，获得聚合物分散液，然后将聚合物分散液与氧化石墨烯水溶液混合，超声处理8～12min，得到氧化石墨烯-聚合物复合溶液，加入水泥、细骨料、粉煤灰搅拌1～3min后，再加入氧化石墨烯-聚合物复合溶液、减水剂搅拌3～5min；最后再加入聚乙烯纤维和玄武岩纤维，并加入第二份水，继续搅拌2～4min即得。

26、通过上述方式，可以使得原材料充分的分散，以及搅拌均匀。

27、本发明的优点有以下几点：

28、(1)丙烯酸乳液聚合物和醋酸乙烯-乙烯共聚乳液共混改性，提高了砂浆的体积稳定性、耐久性、韧性、抗弯强度、减振性能、抗冲击性能、粘结强度等。丙烯酸乳液聚合物和醋酸乙烯-乙烯共聚乳液的共混可以优化孔隙结构，减少收缩，增加砂浆的体积稳定性。丙烯酸乳液聚合物和醋酸乙烯-乙烯共聚乳液在水泥基体中形成网状结构，能分散和传导应力，抑制裂纹的产生和扩散，提高了砂浆的耐久性、韧性、抗弯强度、粘结强度、抗冲击性。此外在非晶态聚合物玻璃化转变过程中，大部分振动能量可以通过弛豫聚合物链段而被耗散，提高了砂浆的减振性能。

29、(2)聚合物改性伴随而来的引气效应会降低砂浆的抗压强度，本发明采用二维纳米材料氧化石墨烯水溶液对气泡进行调控，进一步增加砂浆的力学性能，同时提高了砂浆的粘结强度。二维纳米材料氧化石墨烯水溶液可调节聚合物与水泥基质的相互作用，在氧化石墨烯聚合物改性复合材料中充当消泡剂，阻止其引气效应，减少了孔隙体积，进而大幅度提高了砂浆的力学性能。此外，由于氧化石墨烯具有大比表面积和纳米微尺寸效应，促使水泥颗粒形成絮凝结构，增加了砂浆的粘结强度。

30、(3)玄武岩纤维和聚乙烯纤维混掺，进一步提高了砂浆的耐久性、韧性、抗弯和抗压强度、减振性能、抗冲击性能等，同时适当减少了砂浆的流动性能。玄武岩纤维和聚乙烯纤维混掺，能传导应力，抑制裂纹的扩散，提高了砂浆的耐久性、韧性、抗弯强度和抗压抗冲击性。此外，当施加动态载荷时，产生的能量可以以玄武岩纤维和聚乙烯纤维的脱粘或断裂纤维的微塑性应变的形式消散，振动频率在基体内部产生的应力集中也可以被释放，这意味着玄武岩纤维和聚乙烯纤维混掺可以提高砂浆的减振性能。