聚氨酯材料快速修补机场跑道的试验研究

摘要

硬质聚氨酯泡沫塑料具有固化快、与其它材料粘结力强、储藏和使用方便等特点，因此，美国等国家自上世纪90年代以来开始了硬质聚氨酯泡沫塑料作为抢修道路和机场材料的研究。本课题根据甲方提出的应用聚氨酯材料快速修复机场跑道的试验研究要求，进行硬质聚氨酯泡沫复合材料和复合结构作为机场道面快速抢修材料和应用方法的研究。 试验分面层材料试验和基层材料试验两部分。机场跑道面层采用聚氨酯混凝土，试验的目的是找出满足施工可操作时间和强度要求的聚氨酯混凝土配合比；跑道基层采用聚氨酯现场发泡稳定粒料，试验的目的是找出发泡硬化迅速且能满足道面基层力学性能要求的基层材料及聚氨酯发泡材料配比。 面层试验采用正交试验设计法，分析骨料配方、聚氨酯与固化剂之比、催化剂与聚氨酯之比、稀释剂与聚氨酯之比、胶骨比和养护温度对聚氨酯混凝土早期强度的影响，确定最佳因子组合。以最佳因子组合为基础，更换不同的聚氨酯和固化剂种类，并进一步调整主要影响因素聚氨酯与固化剂之比，确定最佳聚合物品种和最优配合比。按此最优配合比制作试件，测试其早期强度。结果表明，聚氨酯混凝土的最佳配合比为聚氨酯采用PU-2，固化剂采用JB-2(浓度40％)，骨料采用砂、石和水泥，砂率为36％，水泥掺量为砂石总量的1/8，聚氨酯与固化剂之比为1：1，催化剂与聚氨酯之比为1：80，胶骨比为1：8.5。聚氨酯混凝土固化快，早期强度高，适于作快速修补材料。 基层可供选用的粒料有回填土、砂、级配碎石、混凝土碎块，分别测试其发泡时间、硬化时间、无侧限抗压强度，确定可采用的基层材料方案及聚氨酯发泡材料配比。常温下用聚氨酯发泡稳定碎石做基层、聚氨酯发泡稳定混凝土碎块做底基层，3h后无测限抗压强度分别为4.13MPa和1.89MPa，均已满足我国有关机场场道工程施工及验收规范(GJB1112-1991)中石灰稳定土和水泥稳定土基层、底基层7d无侧限抗压强度要求。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1国外道桥路面快速抢修概况

1.2聚合物混凝土复合材料的技术发展

1.3聚氨酯树脂

1.4研究背景与目的

第二章试验概况

2.1试验方案设计

2.1.1面层试验

2.1.2基层试验

2.2试验用材料

2.2.1面层试验

2.2.2基层试验

2.3试验设备和仪器

第三章试验过程

3.1面层试验

3.1.1正交试验

3.1.2最佳聚合物品种

3.1.3最优聚氨酯与固化剂之比

3.1.4立方体抗压试件和小梁抗折试件的制作

3.2基层试验

3.3基于材料性能的试验要求和方法

3.3.1聚氨酯混凝土的试验要求和方法

3.3.2聚氨酯发泡稳定粒料的试验要求和方法

第四章试验结果与分析

4.1面层试验

4.1.1正交试验

4.1.2最佳聚合物品种试验

4.1.3聚氨酯与固化剂之比调整试验

4.1.4立方体抗压强度和小梁抗折强度试验

4.2基层

第五章飞机荷载作用下聚氨酯路面结构的力学响应分析

5.1飞机荷载

5.1.1飞机荷载简介

5.1.2设计飞机的有关参数及荷载计算

5.2道面材料与结构

5.3有限元模型

5.4计算结果与分析

5.4.1竖向位移UZ

5.4.2竖向压应力

5.4.3水平拉应力

5.4.4水平剪应力SXY

第六章结论与建议

6.1结论

6.2建议

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢