用于机场聚氨酯混凝土道面的表面构造压纹装置和方法

技术领域

本发明涉及工程技术领域，特别是涉及一种用于机场聚氨酯混凝土道面的表面构造压纹装置。

背景技术

机场是最重要的交通基础设施之一，吸引了大量投资。在许多机场，日益增长的飞机载荷、飞行量和着陆频率给机场跑道带来了巨大挑战。在飞机重复荷载作用下，机场路面性能在使用寿命期间会逐渐恶化。众所周知，机场路面的使用能力在很大程度上取决于施工和维护材料的质量。波特兰水泥混凝土路面的缺陷包括板角断裂、接缝剥落、麻面和接缝密封损坏。而沥青混合料的车辙、块裂、横向和纵向开裂问题也逐渐出现。近年来，薄加铺层技术作为一种复合式路面被广泛应用于机场路面的修复处理。然而，在环境因素的耦合作用下，从物理角度看，沥青材料不可避免地会老化变质，使用寿命相对较短。此外，水泥混凝土养护时间长，不能满足航班交通不停航施工的要求。因此，常用的传统材料，如波特兰水泥和沥青材料，已不能满足机场薄层加铺技术的更高要求。

鉴于此，聚氨酯混凝土由于其良好的附着力和粘结强度、耐候性、热稳定性等工程性能，已在机场道面薄层加铺技术中得到应用。然而，由于聚氨酯混凝土的热固特性和成膜机理，不同于沥青混凝土热塑性混合料形成的表面孔隙和水泥混凝土水化反应后形成的表面粗糙构造，聚氨酯混凝土固化后会形成致密光滑的表面，缺失必要的宏观纹理。这对机场道面的防滑和摩擦要求提出了挑战，机场跑道的抗滑性能直接决定着航班交通的稳定性和安全性。

目前现场施工采用聚氨酯固化后对其进行刻槽和研磨的方式，但聚氨酯薄层固化后强度很高，进行刻槽和研磨难度大，效果不佳，未形成有效的构造深度。同时刻槽和研磨处理的粉尘量过大，发电机、风镐、切割机等设备施工时噪声大，以及铣刨、切割、凿除等施工产生的扬尘等环境污染对机场运行产生的不良影响，严重影响航班的正常运行和污染环境。

目前并没有针对机场聚氨酯混凝土道面表面构造的处理装置和方法。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种机场聚氨酯混凝土道面的表面构造压纹装置及其应用方法，用于解决现有聚氨酯混凝土道面宏观纹理与摩擦系数不足的问题。

技术方案如下：

一种机场聚氨酯混凝土道面的表面构造压纹装置，包括水平底座1、支撑柱2、悬臂夹具3、定向传送带端部圆环4、覆膜布5、中心轴杆6、轴杆弹簧夹7、配重金属块8、刻槽滚筒9、刻槽滚筒凸起螺纹10、定向传送带11、滑动固定扣12、聚氨酯胶结料脱模剂，其中：

所述悬臂夹具3包括悬臂XB和夹具；所述悬臂XB为圆柱体，其中一端为外螺纹头，用来与定向传送带的端部圆环4连接；所述夹具包括两个紧固旋钮和卡扣XN，卡扣设有两个夹持槽，分别为悬臂夹持槽和支撑柱夹持槽，两个紧固旋钮分别前后连接于两个夹持槽的侧壁。

所述中心轴杆6有顺时针外螺纹孔，所述轴杆弹簧夹7有逆时针内螺纹孔，两者通过螺纹连接，用来固定轴杆弹簧夹7。

所述覆膜布5的下表面涂有聚氨酯胶结料脱模剂，覆膜布5铺展在待表面构造和刻槽处理的聚氨酯混凝土表面。

所述支撑柱2垂直固定于水平底座1上，高度可调的悬臂夹具3垂直固定于支撑柱2上，定向传送带11的通过定向传送带端部圆环4固定于悬臂夹具3的悬臂一端。

所述刻槽滚筒9根据施工面宽度配置插入中心轴杆6，刻槽滚筒9两端插入有配重金属块8，并通过轴杆弹簧夹7将刻槽滚筒9及两端的配重金属块8固定在中心轴杆6上。

所述中心轴杆6两端置于定向传送带11，通过滑动固定扣12固定中心轴杆6与定向传送带11的接触面。

所述刻槽滚筒9置于覆膜布5的上表面并将凸起的螺纹预先压入半固化的聚氨酯混凝土表面，转动中心轴杆6，带动刻槽滚筒9沿着定向传送带11在覆膜布上向前滚动，完成覆膜布5与聚氨酯混凝土表面的紧密压实和刻槽滚筒9对聚氨酯混凝土表面的刻槽处理。

上述技术方案的一种实施方式中，所述悬臂夹具包括竖向连接件、夹具和悬臂，夹具包括两个紧固旋钮和卡扣，卡扣具有悬臂夹持槽和支撑柱夹持槽，紧固旋钮分别连接于夹持槽的两个侧壁。

上述技术方案的一种实施方式中，所述水平底座为镀膜铁质的圆盘底座，悬臂和支撑柱为不锈钢材质的圆柱体。

上述技术方案的一种实施方式中，所述定向传送带为高弹的聚酯纤维材质，其一端带有圆孔，滑动固定扣为硬质聚乙烯材质的材质，其卡扣间距与定向传送带的宽度相同。

上述技术方案的一种实施方式中，所述中心轴杆为螺纹不锈钢材质，轴杆直径为5cm，长为220cm。配重金属块重为1.75千克。

上述技术方案的一种实施方式中，所述刻槽滚筒为PVC疏水塑料的圆柱体，直径200mm，长为504mm,表面分布有间距均匀的凸起螺纹，螺纹凸起高度为5mm，凸起上口宽度为6mm，凸起上口宽度为4mm，间距为30mm，一个刻槽滚筒共有14个凸起。

上述技术方案的一种实施方式中，所述轴杆弹簧夹夹口直径为5cm，与轴杆直径相同，用来固定刻槽滚筒和两端配重块的位置。

上述技术方案的一种实施方式中，所述覆膜布为聚四氟乙烯材质，下表面经过拉毛处理，形成0.7mm的粗糙麻面。

上述技术方案的一种实施方式中，所述聚氨酯胶结料脱模剂为全氟烷基丙烯酸酯喷雾。

本发明还提供了一种利用上述表面构造压纹装置对机场聚氨酯混凝土道面表面进行处理的工艺流程，包括以下步骤：

步骤一，将聚氨酯胶结料脱模剂均匀喷洒在覆膜布下表面，喷洒量为50g/m

步骤二，将四个水平底座置于施工面的四个端角，插上支撑柱，并初步固定悬臂夹具，距离地面大约20cm的位置。

步骤三，将定向传送带有圆孔的一端插入悬臂夹具的圆柱形轴中，沿着施工面纵向延伸，直到定向传送带接触到另一端角的悬臂夹具。在该悬臂夹具的圆柱形轴上环绕两周，初步固定定向传送带，此时定向传送带微微绷紧，略有下垂。

步骤四，将四个刻槽滚筒按螺纹旋转插入中心轴杆，分布在中心轴杆的中心位置，两端各旋转插入金属配重块，并用轴杆弹簧夹夹紧，使刻槽滚筒固定在中心轴杆上无法水平滑移。

步骤五，根据水准定位仪，微调施工面的四个端角部位的水平底座，使两条定向传送带完全平行于施工面纵向分布方向。

步骤六，将中心轴杆(连同四个刻槽滚筒和金属配重块)的两端，放置于定向传送带上，中心轴杆方向与施工面宽度方向完全水平。此时四个刻槽滚筒完全与施工面上的覆膜布接触，将刻槽滚筒上的所有凸起螺纹隔着覆膜布压入半固化的聚氨酯混凝土表面，使定向传送带微微承重。

步骤七，将中心轴杆两端与定向传送带接触的位置用滑动固定扣固定。缓缓转动中心轴，带动刻槽滚筒沿着定向传送带在覆膜布上向前滚动，完成覆膜布与聚氨酯混凝土表面的紧密压实和刻槽滚筒对聚氨酯混凝土表面的刻槽处理，移走该装置。

步骤八，两个小时后缓缓揭开覆盖在聚氨酯混凝土道面上的覆膜布。此时，聚氨酯混凝土道面的开槽深度为3～6mm，开槽下口宽度为4～6mm，开槽上口宽度为6～8mm，缝间距30mm，道面平均纹理深度不小于0.4mm。在聚氨酯混凝土摊铺后未达到强度前设置禁止通行标语和锥筒防护拦，安排专人看护，防止误踏道面和机动车误上道面。

本发明的创造性的设计和有益效果体现在：

(1)本发明提供一种用于机场聚氨酯混凝土道面的表面构造压纹装置和方法。压纹装置配置简单，可以自由拆卸装配和根据实际施工面的长度自由延伸定向传送带的长度。该装置连带覆膜布可以反复使用，不需要配备其他机械和电源装置，适合机场道面开阔的任意场地使用。

(2)本发明装置覆膜布的脱模机理：

普通模具和聚氨酯混凝土表面的强大粘结力由两方面的原因所致。首先,普通模具的表面会被极薄甚至是单分子层的水分子膜所覆盖，这层极薄的水分子膜与未完全固化的聚氨酯混凝土表面(异氰酸酯)反应后会产生强大粘结力。其次，普通模具的金属材质表层或者有机材质表层电荷会被聚氨酯极性基团强吸引甚至产生化学键。本发明装置覆膜布预先喷涂全氟烷基丙烯酸酯，在覆膜布下表面形成一层致密的光滑惰性分子薄膜，该惰性分子薄膜由于电中性，无法被聚氨酯极性基团强吸引，粘结力极差，从而起到脱模效果。

(3)本发明装置在聚氨酯半固化状态下就对表面进行拉毛和刻槽处理，以形成自然构造深度和开槽，提高道面摩擦系数。利用聚氨酯混凝土的热固特性，避免在聚氨酯混凝土固化后强度过高，表面处理难度过大。

(4)本发明装置无需电机刻槽和打磨，避免施工过程中发电机、风镐、切割机等设备施工时的噪声，以及铣刨、切割、凿除等施工产生的扬尘等环境污染对机场运行产生的不良影响，可以满足不影响航班正常运行的要求。

附图说明

图1为本发明一种用于机场聚氨酯混凝土道面的表面构造压纹装置正视图；

图2为本发明一种用于机场聚氨酯混凝土道面的表面构造压纹装置俯视图。

附图标记：

水平底座1、支撑柱2、悬臂夹具3、定向传送带端部圆环4、覆膜布5、中心轴杆6、轴杆弹簧夹7、配重金属块8、刻槽滚筒9、刻槽滚筒凸起螺纹10、定向传送带11、滑动固定扣12、悬臂XB、卡扣XN。

具体实施方式

为了进一步了解本发明的技术特征，下面结合具体实施例对本发明进行详细地阐述。实施例只对本发明具有示例性的作用，而不具有任何限制性的作用，本领域的技术人员在本发明的基础上做出的任何非实质性的修改，都应属于本发明的保护范围。

如图1、图2所示，本实施例公开的这种用于机场聚氨酯混凝土道面的表面构造压纹装置，包括水平底座1、支撑柱2、悬臂夹具3、定向传送带端部圆环4、覆膜布5、中心轴杆6、轴杆弹簧夹7、配重金属块8、刻槽滚筒9、刻槽滚筒凸起螺纹10、定向传送带11、滑动固定扣12、聚氨酯胶结料脱模剂，其中：

所述悬臂夹具3包括悬臂XB和夹具；所述悬臂XB为圆柱体，其中一端为外螺纹头，用来与定向传送带的端部圆环4连接；所述夹具包括两个紧固旋钮和卡扣XN，卡扣设有两个夹持槽，分别为悬臂夹持槽和支撑柱夹持槽，两个紧固旋钮分别前后连接于两个夹持槽的侧壁。

所述中心轴杆6有顺时针外螺纹孔，所述轴杆弹簧夹7有逆时针内螺纹孔，两者通过螺纹连接，用来固定轴杆弹簧夹7。

所述覆膜布5的下表面涂有聚氨酯胶结料脱模剂，覆膜布5铺展在待表面构造和刻槽处理的聚氨酯混凝土表面。

所述支撑柱2垂直固定于水平底座1上，高度可调的悬臂夹具3垂直固定于支撑柱2上，定向传送带11的通过定向传送带端部圆环4固定于悬臂夹具3的悬臂一端。

所述刻槽滚筒9根据施工面宽度配置插入中心轴杆6，刻槽滚筒9两端插入有配重金属块8，并通过轴杆弹簧夹7将刻槽滚筒9及两端的配重金属块8固定在中心轴杆6上。

所述中心轴杆6两端置于定向传送带11，通过滑动固定扣12固定中心轴杆6与定向传送带11的接触面。

所述刻槽滚筒9置于覆膜布5的上表面并将凸起的螺纹预先压入半固化的聚氨酯混凝土表面，转动中心轴杆6，带动刻槽滚筒9沿着定向传送带11在覆膜布上向前滚动，完成覆膜布5与聚氨酯混凝土表面的紧密压实和刻槽滚筒9对聚氨酯混凝土表面的刻槽处理。

本实施例中水平底座、支撑柱、悬臂夹具采用金属材质。

本实施例的定向传送带为高弹的聚酯纤维材质，其一端带有圆孔，滑动固定扣为硬质聚乙烯材质的材质，其卡扣间距与定向传送带的宽度相同。

本实施例的中心轴杆为螺纹不锈钢材质，轴杆直径为5cm，长为220cm。配重金属块重为1.75千克。

本实施例的刻槽滚筒为PVC疏水塑料的圆柱体，直径200mm，长为504mm,表面分布有间距均匀的凸起螺纹，螺纹凸起高度为5mm，凸起上口宽度为6mm，凸起上口宽度为4mm，间距为30mm，一个刻槽滚筒共有14个凸起。

本实施例的轴杆弹簧夹夹口直径为5cm，与轴杆直径相同，用来固定刻槽滚筒和两端配重金属块的位置。

本实施例的聚氨酯胶结料脱模剂为全氟烷基丙烯酸酯喷雾。

本实施例的覆膜布5为聚四氟乙烯材质，下表面经过拉毛处理，形成0.7mm的粗糙麻面。

装置装配时，将支撑柱2垂直固定于水平底座1的一端，卡扣XN的支撑柱夹持槽夹套支撑柱2，拧紧紧固旋钮；然后将悬臂的自由一端插入卡扣XN的悬臂夹持槽中，调整好悬臂的水平角度并拧紧紧固旋钮。然后调整紧固旋钮，悬臂此时距离地面大约20cm的位置。

一种利用上述表面构造压纹装置对机场聚氨酯混凝土道面表面进行处理的工艺流程：

步骤一，将聚氨酯胶结料脱模剂均匀喷洒在覆膜布5下表面，喷洒量为50g/m

步骤二，将四个水平底座置于施工面的四个端角，安装上支撑柱，并初步固定悬臂夹具，微调卡扣，使四个端角的金属悬臂均与施工面宽度方向水平，距离地面大约20cm的位置。

步骤三，将定向传送带有圆孔的一端插入悬臂夹具的圆柱形轴中，沿着施工面纵向延伸，直到定向传送带接触到另一端角的悬臂夹具。在该悬臂夹具的圆柱形轴上环绕两周，初步固定定向传送带，此时定向传送带微微绷紧，略有下垂。

步骤四，将四个刻槽滚筒按螺纹旋转插入中心轴杆，分布在中心轴杆的中心位置，两端各旋转插入金属配重块，并用轴杆弹簧夹夹紧，使刻槽滚筒固定在中心轴杆上无法水平滑移。

步骤五，根据水准定位仪，微调施工面的四个端角部位的水平底座，使两条定向传送带完全平行于施工面纵向分布方向。

步骤六，将中心轴杆(连同四个刻槽滚筒和金属配重块)的两端，放置于定向传送带上，中心轴杆方向与施工面宽度方向完全水平。此时四个刻槽滚筒完全与施工面上的覆膜布接触，将刻槽滚筒上的所有凸起螺纹隔着覆膜布压入半固化的聚氨酯混凝土表面，使定向传送带微微承重。

步骤七，将中心轴杆两端与定向传送带接触的位置用滑动固定扣固定。缓缓转动中心轴，带动刻槽滚筒沿着定向传送带在覆膜布上向前滚动，完成覆膜布与聚氨酯混凝土表面的紧密压实和刻槽滚筒对聚氨酯混凝土表面的刻槽处理，移走该装置。

步骤八，两个小时后缓缓揭开覆盖在聚氨酯混凝土道面上的覆膜布。此时，聚氨酯混凝土道面的开槽深度为3～6mm，开槽下口宽度为4～6mm，开槽上口宽度为6～8mm，缝间距30mm，道面平均纹理深度不小于0.4mm。在聚氨酯混凝土摊铺后未达到强度前设置禁止通行标语和锥筒防护拦，安排专人看护，防止误踏道面和机动车误上道面。

为了验证本装置和方法的有效性，通过本装置和方法对机场聚氨酯混凝土道面的表面构造压纹处理前后进行了表面构造深度和摩擦系数的测量，测量结果如下表所示：

表1机场聚氨酯混凝土道面的表面构造测量结果表

经过测量，机场聚氨酯混凝土道面未表面构造压纹处理前构造深度为0.1mm左右，不满足0.4mm的构造深度规范要求。干燥条件下摩擦系数为62BPN，潮湿条件下摩擦系数为48BPN，不满足机场道面最不利情况下大于60BPN的摩擦系数规范要求。通过本装置和方法对机场聚氨酯混凝土道面的表面构造压纹处理后的构造深度可以达到0.5mm，能够满足0.4mm的构造深度规范要求，摩擦系数最不利情况下可达69BPN，满足机场道面大于60BPN的摩擦系数规范要求。因此，本发明装置和方法可广泛用于机场聚氨酯混凝土道面的表面构造压纹处理，提高机场聚氨酯混凝土道面的防滑和摩擦性能。