一種石灰質飛機越界捕獲材料及其制備工藝的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及新型材料領域，具體地，涉及一種石灰質飛機越界捕獲材料及其制備工藝。
【背景技術】
[0002]飛機在起飛和降落時最容易出現危險，而沖出跑道是航空事故中危害程度較大的問題之一，為防止飛機沖出跑道安全區造成嚴重后果以及保證乘客的安全舒適，通常采取的方法有主動式和被動式捕獲方式。其中主動式捕獲采取飛機減速傘和鉤鎖系統，一般來說，主動式捕獲主要適用于軍用飛機。對于體量大的民用飛機，常采用被動式捕獲方式，世界上目前用的最多是在跑道末端安全區外安裝特性材料攔阻系統(EMAS)。
[0003]EMAS主要由鋪設在跑道延長線上的數十厘米的厚度攔阻床構成。攔阻床的主材料為具有特定力學性能的水泥基發泡材料(泡沫混凝土)，失速越界飛機在沖出跑道的情況下進入攔阻床時，其中的泡沫混凝土在機輪的碾壓下破碎，以此吸收飛機的動能，在保證飛機和機上人員安全的前提下，讓飛機逐漸減速并最終停止在攔阻床內。
[0004]2012年，國際民航組織將在“國際標準與建議措施”中提出提高跑道端安全區長度的標準，以減少因為沖出跑道造成的重大飛行安全事故。但因為地理或者別的環境因素制約，很多機場難以滿足新的跑道端安全區長度要求，EMAS已寫入ICAO《國際民用航空公約》附件14《機場》第一卷《機場設計和運行》第3.5.5條，成為國際通行的等效安全措施。
[0005]我國將要求在民用機場和支線機場的跑道末端安全區外安裝特性材料攔阻系統。特性材料攔阻系統能夠提供與標準跑道末端安全區相同的安全保障，節省機場用于跑道末端安全區的土地面積，有利于增強我國機場保障能力。特性材料是一種具有能量緩釋、隔熱、降噪等優良性能，可作為交通工具減震吸能材料和攔阻捕獲材料。

【發明內容】

[0006]本發明所要解決的技術問題是提供一種強度穩定性好、無塌陷、無分層的石灰質飛機越界捕獲材料。
[0007]此外，本發明還提供一種石灰質飛機越界捕獲材料的制備工藝。
[0008]本發明解決上述問題所采用的技術方案是:一種石灰質飛機越界捕獲材料，捕獲材料為碳酸鈣塊體，碳酸鈣塊體的內部形成有閉孔蜂窩結構。
[0009]現有的飛機越界捕獲材料主要采用水泥基發泡材料(即泡沫混凝土)，泡沫混凝土存在生產過程周期長，易于塌陷，分層現象的問題，泡沫混凝土在使用強度逐漸減弱的趨勢明顯，導致泡沫混凝土在使用中后期的強度小，進而泡沫混凝土在使用過程的強度穩定性差，輕質多孔材料是在材料中通過一定的工藝均勻的引入適量的氣泡，形成一種內部含有大量氣孔的多孔材料，具有能量緩釋、隔熱、降噪等優良性能，可作為交通工具減震吸能材料和攔阻捕獲材料，本發明所述碳酸鈣塊體具體是指一種以碳酸鈣為基體的塊體材料，其密度范圍為150?300kg/m3，潰縮強度為0.20?0.45Mpa，而捕獲材料的攔阻性能與其密度和強度有關，密度越低，強度越低，壓潰阻力越小;密度越高，強度越高，壓潰阻力越大;據現有制備的無塌陷、無分層材料的強度分析，現有的無塌陷、無分層材料的潰縮強度在0.20?
0.45Mpa范圍內，且本發明的捕獲材料的表觀密度高，因而本發明所述的捕獲材料無塌陷、無分層的問題，進而本發明所述捕獲材料的強度高，同時，本發明所述碳酸鈣塊體的內部形成有閉孔蜂窩結構，使得碳酸鈣塊體的質量輕，形成碳酸鈣基輕質泡沫材料，由于碳酸鈣材料是自然界長期存在的石灰石是同一組成，在大氣環境下，不會再發生任何反應，因此，有利于提高捕獲材料在長期使用過程中的強度穩定性。
[0010]進一步地，碳酸鈣塊體由生石灰粉、穩泡劑和水混合熟化后再加入發泡劑引氣，然后經過增壓碳化生成。
[0011 ]本發明所述碳酸鈣塊體采用生石灰粉，常見穩泡劑和發泡劑，成本低、原材料易得，便于規模擴大化。
[0012]—種石灰質飛機越界捕獲材料的制備工藝，包括以下步驟:
A)、料漿制備:將生石灰粉、穩泡劑和水按比例混合入模具，混合后的料漿進行熟化反應；
B)、引氣:向經過步驟A)制備的料漿中加入發泡劑，快速攪拌；
C)、增壓碳化:熟化反應進行2?8小時后，拆模進行增壓碳化；
D、切割:將經步驟C)碳化后的大型塊體在切割機上要求進行切割；
E)、排濕:將經步驟D)切割后的碳酸鈣塊體進行干燥處理。
[0013]本發明所述熟化反應具體是指生石灰粉在與水混合情況下，發
生化學反應變成熟石灰(Ca(OH)2)的過程，反應方程式為:Ca0+H20=Ca(0H)2，所述增壓碳化具體是指在一定的具有高濃度二氧化碳氣體(CO2)空間內，通過一定技術手段使空間內的氣體壓力大于外界壓力，從而促進二氧化碳氣體與熟石灰發生碳化反應生成碳酸鈣，反應方程式為:Ca(OH)2+⑶2=CaC03丨+H2O,本發明的主要步驟為:將磨到一定細度的生石灰粉、穩泡劑和水一起調成料漿，在料漿中引入氣體或氣泡，形成具有一定流動性的含氣料漿，含氣料漿經過熟化生成具有一定的強度的輕質固態濕前驅體材料，由于熟化后生成的Ca(OH)2以凝膠狀存在，所以能夠將氣孔孔壁進一步封閉，形成閉孔結構，將此前驅體材料脫模后置于有一定壓力、高濃度二氧化碳的環境中進行增壓碳化，最后生成碳酸鈣基輕質泡沫材料，該材料經過殘余水分排除，形成碳酸鈣基飛機越界捕獲材料，上述原材料中生石灰主要用來提供水化形成膠凝體的原材料，當熟化后，形成致密連續的氫氧化鈣凝膠并產生足夠的初始強度，經過增壓碳化后，形成強度穩定的輕質固化體;發泡劑主要是使上述生石灰料漿輕量化;穩泡劑主要為能夠提高氣泡穩定性，延長泡沫破滅的化工材料，用來使料漿內部的氣泡能有效的固定下來并形成氣孔狀孔隙；由于熟化后形成氫氧化鈣凝膠的塊體較大，在沒有足夠壓力的情況下，氣體很難和內部的熟石灰反應，因而會導致生成材料的強度十分不均勻，導致材料性能不穩定，本發明通過設置增壓碳化的工藝步驟，促進二氧化碳氣體順利進行到氫氧化鈣凝膠塊體內部與熟石灰發生碳化反應，進而均勻生成碳酸鈣，生成碳酸鈣的均勻性有利于提高材料強度的均勻性，因而使得捕獲材料的強度穩定性增加，通過本發明所述工藝制備的石灰質多孔捕獲材料由于生成的碳酸鈣以及孔隙的均勻性，以及內部的閉孔的蜂窩結構，使得捕獲材料的強度穩定性好，且通過本發明所述工藝制備的捕獲材料密度范圍為150?300kg/m3，潰縮強度為0.20?0.45Mpa，具有無塌陷、無分層的優點。
[0014]進一步地，生石灰為粉石灰石經過1000?1300°C高溫煅燒形成的生石灰，再經過粉磨后形成的粉狀物。
[0015]有利于生石灰的熟化反應的均勻性。
[0016]進一步地，生石灰粉、穩泡劑和水按比例在立式攪拌機中以200?800轉/min的速度快速攪拌均勻。
[0017]進一步地，生石灰粉、穩泡劑、水和發泡劑的重量比為112?100:0?5: 33?112:1?10
[0018]在上述比例范圍內既能使原料混合后的漿體具有一定的流動度，同時又具有一定的稠度，能夠使氣泡在漿體中保持不上浮的相對穩定狀態，而穩泡劑主要作用是降低氣泡的表面張力，形成一面親水、一面親油的水膜，保證氣泡的穩定性。
[0019]進一步地，穩泡劑為硬脂酸鈣、硅酮酰胺、硅樹脂聚醚乳液、十二烷基二甲基氧化胺、烷基醇酰胺中的至少一種。
[0020]進一步地，發泡劑為工業雙氧水或泡沫混凝土發泡劑。
[0021]采用工業雙氧水的濃度為20?35%，工業雙氧水能夠與生石灰直接反應放出氧氣，從而在料漿內部通過化學反應生成氣泡;泡沫混凝土發泡劑是通過物理方式先將發泡劑通過高速攪拌，將空氣等氣體引入形成濕態泡沫，通過將該泡沫引入生石灰-水的料漿中，利用生石灰熟化過程中逐漸將水分吸收變稠從而將氣泡的形態固定下來，雙氧水適合快速攪拌，單塊快速成型，泡沫混凝土發泡劑的方式適合聯系澆注成型。
[0022]進一步地，增壓碳化的周期為一天。
[0023]進一步地，引氣攪拌的時間為5?200秒。攪拌時間如果太長會將泡沫破壞，時間太短則泡沫分布不均勻，將攪拌時間設置為5?200秒使得泡沫均勻且不會破壞。
[0024]綜上，本發明的有益效果是:
1、本發明的石灰質捕獲材料為一種表觀密度大、潰縮強度大，且內部為閉孔蜂窩結構的多孔材料，具有強度穩定性好，無塌陷、無分層的優點。
[0025]2、本發明的的工藝采用了增壓碳化工藝，能夠增加二氧化碳的滲透能力，使熟化后的輕質固體內部也能夠快速碳化，從而使整塊材料快速均勻一致。
[0026]3、本發明的成本低、原材料易得，便于規模擴大化，且工藝簡單，澆注后料漿發泡穩定。
[0027]4、本發明所制備的石灰質飛機越界捕獲材料環境友好，更換后的廢料可以直接粉碎后與土壤混合，作為鈣質調和材料。
【附圖說明】
[0028]圖1是本發明的工藝的流程圖；
圖2是本發明捕獲材料的潰縮曲線圖；
圖3是本發明捕獲材料的閉孔蜂窩結構圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結合實施例及附圖，對發明作進一步地的詳細說明，但本發明的實施方式不限于此。
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