[发明专利]一种超高韧性抗冲击防暴复合板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及防护材料技术领域，尤其涉及一种超高韧性抗冲击防暴复合板及其制备方法。

背景技术

抗冲击与吸能结构材料是近年来提出的一类新型材料，它的出现对于材料的选择及其性能研究具有重要的使用价值。不同构型的抗冲击吸能结构材料具有优良的力学、承载、抗冲击、吸能特性外，还具有阻尼、减震、吸声降噪、屏蔽电磁辐射及布设传感器等其它功能，可以满足航空、船舶、高速列车及特种车辆等内部结构支撑和底板等多方面的结构材料需求。

传统的抗冲击与吸能材料大多使用混凝土来制作，但是传统的混凝土重量大、吸能性能差，已经被逐渐放弃或进行混凝土改性。现在发展起来的一种多孔泡沫金属材料，其是一种兼具功能和结构双重属性的新型工程材料，一直以来多孔泡沫金属就是抗冲击和吸能结构的首选防护材料之一。泡沫金属是一种含有泡沫气孔的金属材料，通过其独特的结构，泡沫金属拥有密度小、隔热性能好、隔音性能好以及能够吸收电磁波等一系列良好优点。但是在实际应用中泡沫金属材料强度低、表面粗糙，不能单独作为结构材料使用。

申请号为201310602701.8的中国发明专利公开了一种抗冲击吸能材料及其制备方法，包括从外至内依次设置的金属面板和泡沫金属层，金属面板和泡沫金属层之间通过橡胶层进行硫化连接。该发明中金属面板主要有以下几个问题，金属表面自身抗酸、盐等腐蚀能力较差，自重高，容易被雷达声波探测，另外合成之间通过硫化橡胶连接耐高温及耐老化性能不好，同时受到爆裂冲击时候钢板延性太高，结构变形过大，造成整体协调变形性能差，不能充分发挥整体压缩吸能效果，不能与泡沫金属层形成协同作用。因此针对现有的抗冲击与吸能材料的缺点，有必要对此进行改进。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种耐腐蚀能力强、耐久性能好、隔音性能强，结构表面类似石头不容易被雷达声波探测，能够承受外界强烈冲击的超高韧性抗冲击防暴复合板。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下方案实现：

一种超高韧性抗冲击防暴复合板，包括泡沫金属内层，所述泡沫金属内层外包覆有一层浇筑而成的超高性能混凝土层。

泡沫金属是一种含有泡沫气孔的金属材料，通过其独特的结构，泡沫金属拥有密度小、隔热性能好、隔音性能好以及能够吸收电磁波等一系列良好优点。当泡沫金属承受压力时，由于气孔塌陷导致的受力面积增加和材料应变硬化效应，使得泡沫金属具有优异的冲击能量吸收特性。一般来说，泡沫金属较高的孔隙率使得其抗冲击性能优于其它材料，泡沫金属在受到外界压力时依次经历弹性变形阶段、脆性破碎阶段和紧实阶段，但当泡沫金属受到瞬间压力过大时，泡沫金属在短时间内即进入到紧实阶段，泡沫金属破碎的骨架被挤压到一起，此时泡沫金属实际上成为实体金属，因此在一些防撞、防冲击、防暴等领域，如道路防护，单纯利用泡沫金属并不能起到很好的防撞防冲击效果。因此本发明通过在泡沫金属的表面覆盖一层高性能混凝土层，混凝土层具有优越的力学性能，能极大地减缓瞬间的压力，从而使得泡沫金属不容易在进入到紧实阶段，而是只经过弹性变形阶段和脆性破碎阶段，大大提高抗冲击效果。

为了进一步的使得混凝土层能减弱冲击瞬间的压力，所述超高性能混凝土层包括水泥、矿物掺合料、填充料、水、减水剂和纤维混合浇筑而成，各组分的质量比为1：0.1~0.4：0.6~1.3：0.13~0.35：0.015~0.035：0.05~0.4。

通过矿物掺合料、填充料和纤维混合水泥，提高了所制备混凝土的强度，纤维在混凝土中迅速分散均匀形成一种乱向支撑体系，分散了混凝土的定向应力，且在填充料的作用下，能迅速阻止在水化过程中由于混凝土体积收缩而产生的裂缝，消除或减少裂缝的产生，提高了混凝土的韧性。矿物掺合料的加入增强了体系中的粘性，大大增强纤维与混凝土之间的粘结强度，使得在受到冲击时，纤维不容易被拔出，增强混凝土与泡沫金属的界面稳定性，从而提高复合板的变形承压能力。

优选的，经过发明人大量的试验，确定出以下最优的配比，所述各组分的质量比为1：0.2~0.3：0.8~1.1：0.19~0.25：0.021~0.029：0.18~0.32。

所述填充料包括平均粒径0.16~4.75mm连续级配的砂和平均粒径5~100μm的硅类填充粉，两者的质量比为1：0.05~0.15。