機(jī)場道面混凝土抗凍性試驗(yàn)研究與道面掉皮防治

趙志青，王穎華，丁鐵成，徐國建

（中國航空港建設(shè)第七工程總隊(duì)，陜西 寶雞 721000）

機(jī)場道面混凝土抗凍性試驗(yàn)研究與道面掉皮防治

趙志青，王穎華，丁鐵成，徐國建

（中國航空港建設(shè)第七工程總隊(duì)，陜西 寶雞 721000）

在我國北方地區(qū)的新建機(jī)場，混凝土道面掉皮現(xiàn)象十分嚴(yán)重，文章分析了引起掉皮的主要原因，指出了機(jī)場道面混凝土進(jìn)行抗凍研究的必要性、研究方法和內(nèi)容及研究時間和進(jìn)度。

機(jī)場道面；抗凍性；研究

1 研究目的和必要性

在我國北方地區(qū)的新建機(jī)場，混凝土道面掉皮現(xiàn)象十分嚴(yán)重。特別是在寒冷地區(qū)，第一年的新建機(jī)場經(jīng)過一個冬天，第二年由于道面脫皮嚴(yán)重以致無法使用的情況也時有發(fā)生。根據(jù)在新疆地區(qū)做過地簡單統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)近年來新建擴(kuò)建的機(jī)場，經(jīng)過一個冬天產(chǎn)生道面脫皮現(xiàn)象的占一半以上。這些現(xiàn)象對機(jī)場的運(yùn)營和飛行安全帶來嚴(yán)重地危害，也直接影響了工程建設(shè)的投資效益，長期困擾著廣大工程技術(shù)人員。

1.1 道面混凝土掉皮的現(xiàn)狀

一般為混凝土表層3～5 mm砂漿層脫落，脫落的面積有大有小，大的整塊板全部脫落，尤其是混凝土施工完第一個冬天最為嚴(yán)重，第二年以后基本穩(wěn)定。

1.2 引起掉皮的主要原因

經(jīng)研究后認(rèn)為，引起掉皮的主要原因是當(dāng)?shù)睾涞臍夂驐l件。冬天的雪水通過混凝土表層的孔隙浸入到混凝土內(nèi)，在負(fù)溫條件下結(jié)冰凍脹，使混凝土表層受拉產(chǎn)生掉皮。這就是這種道面掉皮現(xiàn)象只發(fā)生在我國的北方地區(qū)，也只發(fā)生在冬季，越是寒冷的地區(qū)就越是嚴(yán)重的根本原因。

所以，對機(jī)場道面混凝土進(jìn)行抗凍研究，對防止道面混凝土產(chǎn)生凍融破壞，對機(jī)場今后的安全運(yùn)行有著十分重要的科學(xué)意義。

2 研究方法

提高混凝土抗凍性的措施很多，主要有以下幾點(diǎn)：

2.1 減少混凝土中的孔隙率，提高密實(shí)性

根據(jù)以上分析，外界的水是通過混凝土中的孔隙滲透到混凝土中結(jié)冰，從而產(chǎn)生凍融破壞的。那么，減少混凝土中的孔隙率，提高密實(shí)性，減少外界水下滲的可能就自然會提高混凝土的抗凍性。經(jīng)過研究認(rèn)為，影響混凝土密實(shí)性的因素主要有：①水灰比；②混凝土配合比；③水泥品種及礦物成份組成；④粗骨料的品種及密度；⑤粗細(xì)骨料的級配、含泥量及用量等；⑥施工時的外界氣象條件；⑦施工工藝等。根據(jù)以上分析，我們必須對配合比進(jìn)行多組試驗(yàn)；對機(jī)場周邊巖石的不同品種進(jìn)行多組強(qiáng)度和密度檢驗(yàn)；對水泥的品種及礦物組成提出嚴(yán)格要求，有必要時和廠家共同研制生產(chǎn)，以提高混凝土的密實(shí)性和抗凍性。

2.2 在混凝土中添加引氣劑，以提高抗凍能力

在混凝土中引入微小氣泡，可以大幅度提高抗凍能力，已成為行業(yè)里的共識。在寒冷地區(qū)的混凝土中添加引氣劑已相當(dāng)普遍。但引氣劑的品種很多，效果不一，部分引氣劑對混凝土強(qiáng)度影響很大，并與水泥存在不相容問題。因此需要針對機(jī)場所用的水泥和骨料情況，進(jìn)行試驗(yàn)優(yōu)選，選擇既能滿足抗凍要求，又能滿足強(qiáng)度和其他要求的引氣劑品種。另外，機(jī)場道面混凝土是一種干硬性混凝土，與一般建筑工程所使用的混凝土有較大區(qū)別。因此，混凝土引氣量指標(biāo)與一般混凝土也有一定差異，需要通過試驗(yàn)，找出混凝土引氣量與抗凍性之間的關(guān)系，為工程中選擇合適的引氣量提供依據(jù)。

3 研究內(nèi)容

根據(jù)以上分析，我們需進(jìn)行以下工作：

3.1 原材料選擇和檢驗(yàn)

依據(jù)《民用機(jī)場飛行區(qū)水泥混凝土道面面層施工技術(shù)規(guī)范》（MH5006－2002）。

3.1.1 水泥

水泥選用原則：應(yīng)選用收縮性小、耐磨性強(qiáng)、抗凍性好、含堿量低的水泥?；炷林锌倝A量不得大于3 kg/m3。

水泥品種、等級：應(yīng)選用旋窯生產(chǎn)的道路硅酸鹽、普通硅酸鹽水泥。水泥等級42.5以上，不宜選用早強(qiáng)型（R型）水泥。

表1 水泥品質(zhì)要求

選擇與試驗(yàn)方法：選用大型水泥廠，并了解當(dāng)?shù)貦C(jī)場使用的水泥情況。選擇基本符合上述要求的水泥。如某些指標(biāo)不符合要求，可與生產(chǎn)廠家協(xié)商專門生產(chǎn)，使主要指標(biāo)符合要求。次要指標(biāo)如相差不大，經(jīng)論證后也可使用。初步符合要求的水泥（1～2種）要進(jìn)行檢驗(yàn)，合格后才能選用。

3.1.2 細(xì)集料

應(yīng)選用細(xì)度模數(shù)為2.65～3.20的天然中粗水洗砂，質(zhì)地應(yīng)堅(jiān)硬、耐久、潔凈，并符合下表要求。檢驗(yàn)方法參見《建筑用砂》（GB/T 14684）或《水工混凝土砂石骨料試驗(yàn)規(guī)程》（DL/T 5151）。

表2 砂的技術(shù)要求

選擇及試驗(yàn)方法：砂選要符合要求。

3.1.3 粗集料

應(yīng)盡量采用碎石，若當(dāng)?shù)責(zé)o碎石或碎石存在堿活性，可采用機(jī)軋礫石，不得采用天然礫石。石子質(zhì)地應(yīng)堅(jiān)硬、耐久、耐磨、潔凈，符合規(guī)定的級配，最大粒徑應(yīng)不超過40 mm。其技術(shù)要求見下表，檢驗(yàn)方法參見《建筑用卵石、碎石》（GB/T 14685）和《公路工程石料試驗(yàn)規(guī)程》（JTJ 054）或《水工混凝土砂石骨料試驗(yàn)規(guī)程》（DL/T 5151）。

表3 碎石技術(shù)要求

3.1.4 其他材料

混凝土用水應(yīng)符合國家及民航有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)?；炷镣饧觿┵|(zhì)量必須符合《混凝土外加劑》（GB－8076）的要求。為防止堿集料反應(yīng)，不宜選用含鉀、鈉離子的外加劑，必要時應(yīng)進(jìn)行專門試驗(yàn)。

3.2 機(jī)場道面混凝土抗凍指標(biāo)的確定

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，確定機(jī)場合理的道面混凝土抗凍指標(biāo)。

3.3 機(jī)場道面引氣混凝土室內(nèi)試驗(yàn)研究

3.3.1 引氣劑的選擇和配合比確定

廣泛調(diào)查國內(nèi)各種引氣減水劑的性能，根據(jù)機(jī)場道面的強(qiáng)度和抗凍性要求，選用合適的引氣減水劑品種（不少于2種，且有普通引氣減水劑和高效引氣減水劑），并根據(jù)選用的水泥和當(dāng)?shù)氐纳笆牧?，進(jìn)行混凝土配合比試驗(yàn)，初步確定水泥、砂、石的比例，以及水灰比、引氣劑摻量等，以達(dá)到道面設(shè)計(jì)強(qiáng)度及施工工作性要求。

根據(jù)混凝土28 d設(shè)計(jì)抗折強(qiáng)度，試驗(yàn)水泥用量選用320 kg/m3、325 kg/m3、330 kg/m3。每種引氣減水劑的摻量為3種，以得到不同的含氣量和強(qiáng)度，砂率也為3種，以獲得最佳配合比。

3.3.2 道面混凝土引氣量與抗凍性指標(biāo)的關(guān)系研究

配制不同引氣量的混凝土，進(jìn)行強(qiáng)度和抗凍試驗(yàn)，分析道面混凝土引氣量與抗凍性的關(guān)系，為合理確定道面混凝土引氣量提供依據(jù)?？箖鲂栽囼?yàn)采用《普通混凝土長期性能與耐久性試驗(yàn)方法》（GBJ82－85）中的快凍法，用動態(tài)回彈模量和質(zhì)量損失作為抗凍性參數(shù)，凍融循環(huán)次數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求次以上。2種引氣減水劑、3種不同摻量各做一組，并選擇2種水泥用量的部分試件進(jìn)行抗凍試驗(yàn)。

3.3.3 混凝土抗?jié)B、抗磨性試驗(yàn)

對于強(qiáng)度與和易性符合要求的配比，進(jìn)行抗?jié)B、抗磨性試驗(yàn)，以確定混凝土耐久性，并進(jìn)行綜合評價和比較?？?jié)B性采用靜水壓力法和氯離子滲透法兩種。靜水壓力試驗(yàn)按照《普通混凝土長期性能與耐久性試驗(yàn)方法》的規(guī)定進(jìn)行，氯離子滲透試驗(yàn)采用美國ASTM C1202－05測試方法，耐磨性試驗(yàn)采用《混凝土及其制品耐磨性試驗(yàn)方法》（GB/T 16925－1997）中的滾珠式耐磨試驗(yàn)。2種引氣減水劑和3種不同摻量各做一組。

4 研究時間和進(jìn)度

總進(jìn)度：研究分為4個階段。

第一階段：試驗(yàn)方案論證、收集詳細(xì)的氣象資料，提出合理的抗凍性指標(biāo)；選擇水泥、砂石料，并進(jìn)行樣品檢驗(yàn)。

第二階段：針對水泥、砂石料情況，進(jìn)行引氣混凝土的室內(nèi)試驗(yàn)，包括引氣混凝土配合比設(shè)計(jì)、強(qiáng)度試驗(yàn)、抗裂性試驗(yàn)、抗凍性、抗?jié)B性、耐磨性試驗(yàn)等。

第三階段：試驗(yàn)資料整理分析，包括現(xiàn)場試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)、施工方案確定、試驗(yàn)段澆筑、質(zhì)量檢測等。

第四階段：成果分析整理、研究報告撰寫。

5 結(jié)束語

根據(jù)機(jī)場氣象環(huán)境，提出的科學(xué)合理抗凍融指標(biāo)配合比，起到了決定性的作用，同時對混凝土摻加引氣劑的方法也是可行的，適當(dāng)提高混凝土的防滲等級對防止掉皮是有效的，但在實(shí)際施工過程中的一些教訓(xùn)依然值得總結(jié)。原材料要求不嚴(yán)、不細(xì)，過分的依賴經(jīng)驗(yàn)配合比、對新材料的認(rèn)識不足、未全面考慮寒冷地區(qū)機(jī)場環(huán)境因素、試驗(yàn)配合比材料與實(shí)際材料不符等各方面不利因素，也容易造成道面掉皮問題。

The Airport Surface Concretes Frost Resistance Experimental Study Peels off the Prevention with a Surface

Zhao Zhiqing，Wang Yinghua，Ding Tiecheng，Xu Guojian

In our country northern area’s newly built airport, the coagulation dirt road surface peels off the phenomenon to be very serious,the article analyzed host which caused peels off to want the reason, had pointed out the airport surface concretes conducted the anti－frozen research the necessity, the research technique and the content and the research time and the progress.

airport surface; frost resistance; research

V351.11

A

1000－8136（2011）06－0004－02