西北機場道面砼腐蝕原因和防治策略解析

楊彪

(93882部隊,陜西寶雞 721006)

西北機場道面砼腐蝕原因和防治策略解析

楊彪

(93882部隊,陜西寶雞 721006)

本文為分析砼腐蝕的原因與防治措施,全面調(diào)查了西北機場的道面情況,得出影響西北機場道面砼腐蝕的主要因素是工程地質(zhì)條件。在具體施工中設(shè)置隔離層,摻加纖維或粉煤灰,利用纖維與粉煤灰的阻裂機理,是防治砼腐蝕的有效措施。目前探討西北機場道面砼腐蝕的原因與防治策略,是提高機場路面質(zhì)量,增加西北地區(qū)機場道面的耐久性的重要途徑。

西北機場道面 砼腐蝕 防治策略

機場道面的砼腐蝕問題是經(jīng)過復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)造成的,影響因素較多。西北地區(qū)的機場,大多建造于上世紀(jì)六七十年代,根據(jù)相關(guān)調(diào)查得知,西北機場的大部分道面都存在著不同程度的混凝土腐蝕問題,其中以堿集料反應(yīng)為主。堿集料反應(yīng)產(chǎn)生破壞主要與混凝土中的堿含量、集料的堿活性程度、濕度有關(guān)。集料含有的能夠與水泥中的堿發(fā)生反應(yīng)的活性成分是內(nèi)因,也就是集料具有一定的活性成分;混凝土所處的環(huán)境,也就是混凝土經(jīng)過干濕交替或凍融循環(huán)的作用,這是引起堿集料反應(yīng)的外部條件,也就是說堿集料反應(yīng)的發(fā)生與混凝土的獲水可能性有關(guān)。

1 混凝土道面損壞的主要類型與原因

混凝土道面損壞根據(jù)其結(jié)構(gòu)性能可以分為兩類,一是非結(jié)構(gòu)性損壞,主要包括剝落、輕微裂縫、起皮以及接縫材料損壞等;另一類為結(jié)構(gòu)性損壞,主要包括斷板、錯臺、沉陷、翹曲、碎裂以及拱起等。地基穩(wěn)定性較差是造成該類型混凝土道面損壞的重要原因之一。機場土基主要是由含砂礫的細砂土、砂土等構(gòu)成的,該地區(qū)降水量較少,但雨季集中、多暴雨,在洪水沖刷與風(fēng)力作用下,形成大小不等的粉土溝、粉土夾層與粉土坑。冬季天氣寒冷,會產(chǎn)生不同程度的凍脹現(xiàn)象,導(dǎo)致西北機場出現(xiàn)大面積的道面板隆起、凍脹、錯臺版斷裂等,影響飛行安全;其中砼腐蝕是影響機場道面的主要因素,下面具體分析砼腐蝕的因素極其影響。

2 西北機場道面砼腐蝕原因

2.1 環(huán)境條件與工程地質(zhì)條件的影響作用

因堿集料反應(yīng)產(chǎn)生的裂縫主要存在砼的大斷面上,極易受雨雪水、滲水、地表水的影響,而且也是受太陽輻射而引起溫度、濕度變化較大的位置。環(huán)境條件的影響主要體現(xiàn)干濕交替與凍融循環(huán)作用,蒸發(fā)作用與毛細作用。西北地區(qū)有寒冷干燥、降水量少、蒸發(fā)量大等特點,西部地區(qū)大部分屬于干旱地區(qū)與半干旱地區(qū),標(biāo)準(zhǔn)凍深一般大于1米,而且冰雪期較長,屬于冰凍區(qū)與嚴(yán)重冰凍區(qū);在戈壁沙漠上建筑機場,由于土層與基層較干燥,毛細作用較弱,這類型的地區(qū)屬于Ⅱ類腐蝕環(huán)境;局部有粉土或粉質(zhì)粘土夾層,透水性差,存在上層滯水分布情況,砼一直處在弱透水性的潮濕土層中,受干濕交替與凍融交替的作用明顯,該類型的地區(qū)屬于Ⅰ類腐蝕環(huán)境。

2.2 砼獲水可能性

不良環(huán)境下的砼,因水分的存在,堿集料反應(yīng)就容易產(chǎn)生破壞,大氣降水、上層滯水、凝結(jié)水是砼獲水的主要來源。上層滯水與地下水主要通過大氣降水進行補給,但蒸發(fā)速度很快。在冰凍期,上層滯水在毛細作用下會向凍結(jié)深度線遷移,在融化過程中,蒸發(fā)作用攜帶著易溶鹽向上遷移,直至砼內(nèi);凝結(jié)水主要是水汽在砼的空隙內(nèi)形成的,和大氣溫度或相對濕度關(guān)系密切。

3 西北機場道面砼腐蝕的防治策略

堿集料的堿活性成分與水泥石的含堿量是引起砼內(nèi)部腐蝕的主要介質(zhì)。外部條件是機場建造的工程地質(zhì)條件,干濕交替作用通常是由毛細作用與蒸發(fā)作用反應(yīng)出來的,其中毛細作用主要是為砼提供水分或提供外界的侵蝕介質(zhì),如易溶鹽,也可以說堿集料反應(yīng)是由工程地質(zhì)條件引起的。要想改善西北機場道面砼腐蝕問題,可以采取以下幾點措施:

3.1 采用硅酮密封膠

在機場道面維修或擴建中,采用硅酮密封膠,能夠有效抑制混凝土堿集料反應(yīng)的發(fā)生。在機場道面建設(shè)中要嚴(yán)密處理混凝土板塊之間的板塊接縫,阻止砂、水等物質(zhì)進入混凝土結(jié)構(gòu)中,破壞混凝土結(jié)構(gòu)。若機場道面接縫密封性較差,道面有水滲入,就會在混凝土面板下形成泥漿,在動荷載情況下,容易出現(xiàn)翻漿情況;且容易局部掏空混凝土面板下基礎(chǔ),導(dǎo)致基礎(chǔ)松動,引起混凝土道面發(fā)生下沉、錯臺以及開裂狀況。尤其是在西北地區(qū),冬季氣溫較低,嚴(yán)重的凍融破壞會加重破壞程度。在冰凍期,毛細作用下的上層滯水會不斷向周圍遷移,融化時,因蒸發(fā)因素,又會向上遷移,到達混凝土內(nèi),長久積累下就會出現(xiàn)砼腐蝕現(xiàn)象,因此要在接縫處采用硅酮密封膠,這是一種介于有機與無機之間的特殊材料,具有較強的耐久性、耐候性以及耐腐蝕性,首先能夠有效抵御紫外線,減少紫外線的損害;其次在高溫作用下,硅酮密封膠具有極強的粘接力,性能較穩(wěn)定。

3.2 粉煤灰與纖維的復(fù)合阻斷機理

纖維在具有阻裂作用的同時,還具有增稠效應(yīng),所以纖維的摻加降低了混凝土的流動性,加大了振搗或成型工作的難度,導(dǎo)致砼結(jié)構(gòu)的致密性較差,這樣就增加了裂縫產(chǎn)生的危險;質(zhì)量較好的粉煤灰摻入水泥中后,不僅自身的阻斷作用被發(fā)揮了,并且本身具有的減水效應(yīng)也很大程度的降低了混凝土拌合物的需水量,從而改善了摻加纖維導(dǎo)致混凝土流動性差的問題。所以,纖維與粉煤灰的復(fù)合摻入能夠最大程度的發(fā)揮纖維的阻裂功能,從而提高了機場道面砼結(jié)構(gòu)的早期抗裂性。

3.3 設(shè)置隔離層

將隔離層設(shè)置在砼板面下層,能夠有效的隔離毛細水與隨毛細水蒸發(fā)上升的易溶鹽,有阻止上層滯水遷移的作用,并且防治砼腐蝕的效果也是十分顯著的。設(shè)置隔離層的條件可以使用改性瀝青油氈、瀝青砂與土工布等。在建設(shè)新工程時,也能夠利用水泥穩(wěn)定土或石灰土制作隔離層。另外,透水性強或毛細作用較弱的材料也可以充當(dāng)隔離層材料。

4 結(jié)語

在西北地區(qū)的多個區(qū)域,如西北沙漠、隔壁地區(qū)等多個機場的維修或擴建項目中,完善設(shè)計指標(biāo),優(yōu)化跑道結(jié)構(gòu)、采用硅酮密封膠、利用纖維與粉煤恢復(fù)合阻裂機理和設(shè)置隔離層等防治機場道面砼腐蝕對策的應(yīng)用范圍不斷擴大。由于北方地區(qū)天氣寒冷,冰凍期較長,導(dǎo)致面板變形問題嚴(yán)重,所以要提高控制面板的約束力,并提高砼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與強度。在防治策略實施后,經(jīng)過幾年的跟蹤調(diào)查,機場道面狀況良好,沒有發(fā)生裂縫、斷板問題,表現(xiàn)了對策的有效性。堿集料反應(yīng)是造成砼腐蝕的主要因素,采取這種綜合的防治策略,不僅有預(yù)防砼腐蝕的作用,而且經(jīng)濟效益也十分明顯。

[1]虞月橋.淺述橋梁混凝土腐蝕機理與防腐涂裝[J].交通建設(shè)與管理,2007,11(12):44-46.

[2]宋紅.淺析橋梁砼腐蝕及預(yù)防對策[J].技術(shù)與市場,2011,18(11):45-46.

[3]同剛.砼腐蝕及防護方法[J].西北電力技術(shù),2005,33(01):10-13.