一种轻质高强复合材料道面板的制作方法

本实用新型涉及阵地建设及救灾抢险技术领域，具体涉及一种轻质高强复合材料道面板。

背景技术：

战时及紧急情况下，如地震、洪水等灾害发生时，为了迅速完成救灾抢险工作，往往必须具备快速建设临时性阵地、机场或场道的能力，实现各种场地条件下、任意偏远地区的车辆通行、物资补给与人员转移，而在恶劣环境下，往往缺乏足够的时间去修建标准的混凝土机场道面工程。传统的机场道面工程基本采用快速硬化水泥的方式，施工复杂，周期长，破坏自然场地环境，不能适应突发性、快节奏的要求。我国在工程上也常采用高强钢板作为道面板，往往重量较大，单纯人员操作无法进行，需要专用机械设备进行拆装施工。我国国防部门也出现了采用实体玻璃钢道面板快速建设临时性飞机跑道，但重量较大，需要机械配合施工，不能充分满足无机械设备情况下快速施工的要求。

技术实现要素：

为此，本实用新型提供了一种抢建抢修用轻质、高强、耐腐蚀且可重复使用的轻质高强复合材料道面板。

本实用新型采用如下技术方案：

一种轻质高强复合材料道面板，包括夹芯板、设置在所述夹芯板上下两侧的由纤维增强树脂基复合材料构成的蒙皮和设置在所述夹芯板四周边沿部分的由纤维增强复合材料制成的道面板封边，所述夹芯板由含有立体拓扑增强结构的超轻质材料构成，且在所述夹芯板中间设置有金字塔点阵规整排布的点阵增强结构或者z向增强的蜂窝增强结构或立体方格加复合材料柱的组合增强结构，在所述点阵增强结构或所述蜂窝增强结构或所述组合增强结构的间隙处填充泡沫材料；相邻两所述道面板封边的端部设有角向连接块，所述角向连接块与其相邻的所述道面板封边之间固定连接，将所述夹芯板、所述蒙皮和所述道面板封边通过粘接成为一个整体，构成所述轻质高强复合材料道面板。

在所述夹芯板的每个边沿等间距设有n(n≥1)个手孔，在每个所述手孔内设有与其相匹配的手孔护板，每个所述手孔护板的上下端面分别与所述蒙皮固定连接；所述手孔护板上远离所述夹芯板的侧壁上设有第六通孔，所述道面板封边与所述第六通孔相对应的位置设有第一通孔，用于相邻所述道面板的快速拼装。

每个所述手孔护板的上下端面分别与所述蒙皮通过胶粘剂和铆钉固定连接。

所述蒙皮为多轴向织物复合针织毡结构，其厚度为0.8～5mm；所述道面板封边为空心管状结构，其壁厚为3～8mm；所述角向连接块为实心结构，其截面尺寸与所述道面板封边的截面内部尺寸相匹配，且所述角向连接块穿入相邻的两个所述道面板封边内并采用胶粘剂与所述道面板封边粘接为一个整体。

所述角向连接块的两个直角边部沿水平向和垂直方向分别设有第四通孔和第五通孔，且所述第四通孔和所述第五通孔之间垂直相交，所述道面板封边上与所述角向连接块上所述第四通孔和第五通孔相对应的位置分别设有与所述第四通孔连通的第二通孔和与所述第五通孔连通的第三通孔，且所述第二通孔和所述第三通孔之间垂直相交。

所述夹芯板1可采用轻质木材或泡沫夹芯材料；所述点阵增强结构11为各向倾斜角度为45度～65度的纤维增强树脂基复合材料柱。

所述蜂窝增强结构包括z向增强的蜂窝壁，蜂窝内填充聚酯泡沫或聚氨酯泡沫，z向增强的蜂窝壁为纤维增强树脂基复合材料。

所述组合增强结构包括设置在所述夹芯板中间的立体方格增强网络和设置在每个所述立体方格增强网络内的增强柱，所述立体方格增强网络为由纤维增强树脂基复合材料制成的夹芯贯穿型结构，所述增强柱为纤维增强树脂基复合材料柱。

所述手孔为截面为u型的孔状结构；所述蒙皮的表面通过造粒喷涂聚脲弹性体。

所述道面板还包括具有法兰盘的管型结构的内部支撑件，所述内部支撑件按照间距不大于300mm的距离且均布于所述道面板主体平面中，所述内部支撑件穿透所述夹芯板和上下所述蒙皮通过螺柱或法兰螺母结构固定在上下所述蒙皮上。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

a、本实用新型轻质高强复合材料道面板，可用于快速建设临时道路、临时机场、临时阵地或用于快速修补遭爆炸等大规模破坏的机场与道路等工程，重量轻，刚强度高，摩擦系数大，防潮、耐腐蚀、耐疲劳、抗剥离，拼装简便迅速，易于维修、清理。

b、本实用新型轻质高强复合材料道面板，可事先按一定模数工业化制备，紧急情况发生时，即可在淤泥、沼泽、滩涂等恶劣的场地条件下将其快速拼装，形成可供车辆通行的道路、可供飞机起飞降落的机场道面等，同时该道面板可多次重复使用，不破坏场地环境。

c、本实用新型轻质高强复合材料道面板采用灵巧插销锁连接方式，并配备有专用工具，每块道面板连接时间小于1分钟，可以实现道面板的快速连接。

d、本实用新型轻质高强复合材料道面板质量轻，采用双爪吸盘可以实现两个人轻松轻松搬运，不需要特殊的机械设备，在没有电供应的野外也可进行拆装施工。

e、本实用新型轻质高强复合材料道面板拆装操作简单方便，经过简单的操作培训即可以上岗施工。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型轻质高强复合材料道面板整体结构示意图；

图2为本实用新型中夹芯板结构示意图(一)；

图3为本实用新型中夹芯板结构示意图(二)；

图4为本实用新型中蜂窝结构示意图；

图5为本实用新型中道面板封边结构示意图；

图6为本实用新型中角向连接块结构示意图；

图7为本实用新型中手孔护板结构示意图；

图8为本实用新型中长条螺栓结构示意图；

图9为本实用新型中道面板边边连接示意图；

图10为本实用新型中插销锁结构连接示意图；

图11为本实用新型中插销螺栓结构示意图；

图12为本实用新型中插销结构示意图；

图13为本实用新型中道面板角角边连接示意图；

图14为本实用新型轻质高强复合材料道面板拼接后结构示意图(一)；

图15为本实用新型轻质高强复合材料道面板拼接后结构示意图(二)；

图16为本实用新型中内部支撑件结构位置示意图。

图中标识如下：

1-夹芯板，11-点阵增强结构，12-组合增强结构，121-立体方格增强网络，122-增强柱，13-手孔，14-蜂窝增强结构，141-蜂窝壁；2-蒙皮；3-道面板封边，31-第一通孔，32-第二通孔，第三通孔；4-角向连接块，41-第四通孔，42-第五通孔；5-手孔护板，51-第六通孔；6-内部支撑件；7-长条螺栓；8-插销锁结构，81-插销螺栓，811-卡件，812-沉孔，82-插销，821-弹簧，822-钢球，83-卡扣式螺母；9-外槽板。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1～图4所示，本实用新型提供了一种轻质高强复合材料道面板，包括夹芯板1，设置在夹芯板1上下两侧的由纤维增强树脂基复合材料构成的蒙皮2和设置在夹芯板1边部的由纤维增强复合材料制成的道面板封边3，夹芯板1贯穿整个道面板截面内，设置含有立体拓扑增强结构的超轻质材料，在夹芯板1的上下板面之间的立体拓扑增强结构为金字塔点阵规整排布的点阵增强结构11或者z向增强的蜂窝增强结构14或立体方格加复合材料柱的组合增强结构12，以增加夹芯板1的抗压、抗剪、抗剥离性能，在点阵增强结构11或者蜂窝增强结构14或组合增强结构12的间隙处填充泡沫材料；道面板单板中的空心或含有竖筋的道面板封边3的端部成45°角，内部空间通过角向连接块4连成一个整体长方形框架，夹芯板1位于封边内部，上下蒙皮2覆盖于夹芯板1和道面板封边3之上，角向连接块4与其相邻的道面板封边3之间固定连接，用于将夹芯板1、蒙皮2和道面板封边3通过胶粘剂粘接为一体。本实用新型轻质高强复合材料道面板，可用于快速建设临时道路、临时机场、临时场地或用于快速修补遭爆炸等大规模破坏的机场与道路等工程，重量轻，强度高，刚度大，防潮、耐腐蚀、耐疲劳、抗剥离，易于维修、清理。另外，本实用新型道面板可事先按一定模数工业化制备，紧急情况发生时，即可在淤泥、沼泽等恶劣的场地条件下将其快速拼装，形成可供通车的道路、可供飞机起飞降落的机场道面等，同时该道面板可多次重复使用，不破坏场地环境。

本实用新型中蒙皮2的材料为玻璃纤维、碳纤维或芳纶纤维多轴向织物增强树脂基复合材料，采用模压工艺或真空导入工艺成型，树脂基体为环氧树脂、乙烯基酯树脂、酚醛树脂等的一种。道面板封边3的材料为玻璃纤维、碳纤维或芳纶纤维多轴向织物增强树脂基复合材料，采用拉挤工艺制备而成，树脂基体为环氧树脂、乙烯基酯树脂、酚醛树脂的一种。点阵增强结构11和立体方格增强网络121的材质与蒙皮材料保持一致，成型时一体成型。

进一步地，在道面板的每个边部等间距设有n(n≥1)个手孔13，间距原则上小于500mm，手孔13的个数根据道面板的尺寸确定，并能够与角上的连接孔一一对应。对于长度尺寸小于2m的长方形道面板，可在道面板的每个长边边部等间距设有3个或5个手孔13，在道面板的每个短边边部等间距设有1个手孔13，每个手孔13内设有与其相匹配的手孔护板5，每个手孔护板5通过法兰结构包覆于蒙皮2与夹芯板1外侧，并分别与蒙皮2和夹芯板1通过胶粘剂和铆钉固定连接。如图7所示，道面板手孔护板5上远离夹芯板1的侧壁上设有护板通孔51，道面板封边3与护板通孔51相对应的位置设有封边通孔31，用于相邻道面板的快速拼装。

蒙皮2为多轴向织物复合针织毡结构增强的树脂基复合材料，其厚度为0.8～5mm。层合板结构的复合材料在使用过程中容易产生分层现象，采用多轴向织物复合针织毡结构将层合板的纤维层上下编织起来，在使用过程中不容易分层。如图5所示，道面板封边3为空心方形或长方形加筋的管状结构，其壁厚为3～8mm；如图6所示，角向连接块4为实心方形结构，且其方形截面尺寸与道面板封边3的截面内部尺寸相匹配。角向连接块4的每个直线段的相邻两边部上均设有连接通孔41，且相邻两边部上的连接通孔41之间垂直相交，道面板封边3端部呈45°角，通过角向连接件4连接为一个整体长方形框架结构；道面板的每个角上水平方向设置两个螺栓连接孔，垂直位置设置两个插销螺栓连接孔，分别与该处的角向连接件4的连接通孔41贯通，用于道面板的快速拼装。

夹芯板1可选用轻质木材、蜂窝夹芯或泡沫夹芯材料。当夹芯板1采用图2所示结构时，夹芯材料为轻质泡沫材料，点阵增强结构11为玻璃纤维、碳纤维或芳纶纤维多轴向织物增强树脂基复合材料，树脂基体为环氧树脂、乙烯基酯树脂、酚醛树脂等的一种，其各向倾斜角度为45度～65度，且点阵增强结构11的增强柱贯穿上下蒙皮2；当夹芯板1采用图3所示结构时，其夹芯材料为轻木材料，组合增强结构12包括设置在夹芯板1中间的立体方格增强网络121和设置在每个立体方格增强网络121内的增强柱122，立体方格增强网络121为由纤维增强树脂基复合材料制成的夹芯贯穿型结构，增强柱122为纤维增强树脂基复合材料柱，空隙处填充玻璃纤维织物，成型时与蒙皮材料形成一个立体网络；当夹芯板中心采用图4所示蜂窝增强结构14时，蜂窝壁141为六角形z向增强的纤维增强复合材料结构，蜂窝壁有一定厚度，上面的小十字是z向增强纤维，蜂窝壁内部填充轻质泡沫材料，蜂窝壁141与蒙皮材料材质相同，成型时成为一个立体网络。

手孔13为截面为u型的孔状结构，手孔护板5结构与手孔13相匹配，如图1、图7所示。

如图16所述，本实用新型道面板结构还包括具有法兰盘的管型结构的内部支撑件6，内部支撑件6穿透夹芯板1和上下层蒙皮2并通过螺柱或螺母法兰结构固定在上下层蒙皮2上。内部支撑件6均布于道面板主体平面中，其横向和纵向间距小于300mm，保障轮胎经过道面板时均可使一个支撑件承受载荷。

本实用新型可按下列方法进行快速连接，包括以下步骤：

s1、道面板铺设

如图14、图15所示，首先将道面板按需求沿其长度方向或宽度方向依次铺设，然后在已铺设的道面板两侧沿相同的方向与已铺设道面板相互错开1/2道面板长度或宽度依次铺设其余道面板，道面板上的每个手孔13的位置都与相邻道面板上的一个手孔13或相邻两个道面板上两个角相对应。道面板手孔上远离夹芯板1的侧壁上沿其长度方向设有通孔，其中边边连接处设置一个通孔，边角连接处设置两个通孔，且设置的两个通孔之间的间距与另一块道面板角上的连接通孔间距相等并相对应。角角连接通过两块道面板上的角位连接通孔41或角位固定孔32和外槽板连接。

s2、道面板边边连接

如图8、图9所示，相邻的两块道面板的所述手孔13之间采用连接螺栓7一一穿过相对应的两块道面板上的所述第一通孔31，连接螺栓7为带固定点的螺栓，并配有卡扣螺母，所述连接螺栓7的一端设有底座，在所述底座的两侧设有球形凸起结构作为固定点，将所述连接螺栓7穿入相邻两块道面板的所述第一通孔31中，并将所述连接螺栓7上的圆球形凸起卡进所述手孔护板5的两个对应的第六通孔51中，将所述连接螺栓7上的螺纹处安装上卡扣式螺母，即可实现相邻的两块道面板的边边固定连接。

s3、道面板角角边连接

位于道面板上一侧边沿中心的手孔处设置的通孔(包括手孔护板5上的第六通孔51和道面板封边3上的第一通孔31)与相邻两个道面板单板上的角上相对应的通孔采用插销锁结构8连接，如图10-图12所示，插销锁结构8包括插销螺栓81、插销82和卡扣式螺母83，其中插销82上设置一个小孔，小孔内设置弹簧821和直径2mm的钢球822，插销螺栓81与插销82对应位置上设置直径为2.2mm的圆形沉孔812。角角边连接采用双螺栓+插销配合连接，所述插销螺栓81自所述手孔护板5上最外侧的水平方向两个所述护板通孔51插入另一块所述道面板单板角位处角向连接块4侧部水平方向的所述第四通孔41后，通过所述插销82自另一所述道面板单板角位处角向连接块4顶部垂直方向的所述第五通孔42插入到所述插销螺栓81的卡件811处，插销螺栓上的圆珠进入插销82内，实现所述插销82和插销螺栓81的固定，在所述插销螺栓81的螺纹位置安装所述卡扣式螺母83，实现道面板角角边的固定，如图13所示。

为了提高边角角拼接时的连接强度，角向连接块4穿入相邻的两个道面板封边3内并采用胶粘剂与道面板封边3粘接为一个整体，使得连接处的作用力分散于道面板整体结构上，结合采用插销锁结构8连接的第六通孔51与第四通孔41，极大提高了复合材料道面板边角角连接的可靠性。

s4、道面板角角连接

相邻两个设有所述第二通孔32处的所述道面板封边3的端部外侧设有外槽板9，所述插销锁结构8穿过所述外槽板9实现所述道面板角角之间连接。外槽板9在受压时起到分散载荷的作用，提高了道面板边沿部分道面板角角连接的可靠性。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。