分析機場道面混凝土性能優(yōu)化設(shè)計方案

陳紹東

(中國建筑西南設(shè)計研究院有限公司 四川 成都 610000)

分析機場道面混凝土性能優(yōu)化設(shè)計方案

陳紹東

(中國建筑西南設(shè)計研究院有限公司 四川 成都 610000)

為使飛機起降安全，冬季常采用醋酸鈣鎂或乙二醇溶液等，清除飛機或跑道上的積雪。該過程中很容易使跑道、滑行道、客機坪、停機坪等飛機場道面發(fā)生鹽凍侵蝕破壞，并對水體產(chǎn)生污染。本文主要研究含氣量和摻合料對機場道面混凝土性能的影響，采用正確的方式，對機場道面混凝土性能進行優(yōu)化設(shè)計。

機場道面混凝土；性能；優(yōu)化設(shè)計

1 引言

相關(guān)設(shè)計規(guī)范中，對受凍地區(qū)機場道面混凝土剔除了明確的抗凍指標(biāo)要求，但抗鹽凍剝蝕性要求尚不明確?；炷聋}凍剝蝕破壞主要是由水溶液結(jié)冰引起的。鹽凍多破壞混凝土表面，而普通水凍主要體現(xiàn)在混凝土內(nèi)部破壞。鹽凍破壞比普通水凍破壞更為嚴(yán)重。依據(jù)實際工程情況，提高坍落度，摻加優(yōu)質(zhì)礦渣粉和低鈣粉煤灰等，實現(xiàn)混凝土性能優(yōu)化。

2 試驗方案

2.1 原材料

該實驗過程中，應(yīng)用到的原材料主要有水泥、摻合料、外加劑、砂、石子、水。

2.2 配合比

依據(jù)具體道面設(shè)計規(guī)范，將設(shè)計強度控制為 28d齡期抗彎拉強度，混凝土單位水泥用量需在300kg·m-3。應(yīng)用坍落度進行稠度測定時，要將坍落度控制在0.5cm以下，稠度在20s以上。合理確定混凝土配合比參數(shù)及性能指標(biāo)。

2.3 試件成型養(yǎng)護與試驗測試

（1）試件成型與養(yǎng)護?；炷猎嚰ɡ庵w和立方體，規(guī)格分別為 15cm ×15cm×55cm和 10cm。棱柱體試件能夠測定抗彎拉強度或抗折強度，立方體試件可對鹽凍剝落量進行測定。試件成型之后，將其放置時間控制在1d，脫模，然后進行養(yǎng)護。完成養(yǎng)護工作之后，取出，在空氣中面干數(shù)小時，對其抗彎拉強度進行測定。將振搗時間控制在 45-60s，生成水泥漿，進行多次抹面。常態(tài)引氣混凝土因工作性能好，便于出漿整平，無論是振搗時間，還是抹面次數(shù)都相對較少，輕抹即可[1]。

（2）普通凍融試驗和鹽凍剝蝕試驗。采用快速水凍法執(zhí)行混凝土普通凍融試驗，經(jīng)300次凍融循環(huán)，抗凍指標(biāo)DF值不小于60%，表明，混凝土抗凍性合格?？箖鲂耘c該數(shù)值成正相關(guān)。鹽凍試驗初期，從10cm立方體試塊上，進行混凝土試件切割，厚度以5cm為宜。鹽凍剝蝕試驗測試面以混凝土上成型面為宜，進行機場環(huán)境模擬。應(yīng)用單面浸泡法測定混凝土抗鹽凍侵蝕性。試驗過程為凍3h（20℃），融3h（15-20℃），形成初次凍融循環(huán)；將4%NaC1溶液作為凍融介質(zhì)。經(jīng)數(shù)次凍融循環(huán)之后，對混凝土剝蝕量進行測定。30次凍融循環(huán)之后，剝蝕量在1.0Kg·m-2，表明混凝土抗鹽凍侵蝕性合格；該數(shù)值越小，抗鹽凍剝蝕性越高。

（3）測定氣泡結(jié)構(gòu)參數(shù)。依據(jù)《水工混凝土耐久性技術(shù)規(guī)范（DL/T 5241-2010）》標(biāo)準(zhǔn)，測定和計算硬化混凝土氣泡結(jié)構(gòu)參數(shù)。對硬化混凝土各面層氣泡結(jié)構(gòu)進行分析之前，要做好制樣工作。具體實施方法如下：受抹面影響，混凝土上成型面會形成砂漿層，而且水泥漿體會覆蓋表層氣泡。應(yīng)用拋光機將表面漿體厚度磨掉1mm左右，露出氣泡，從而對表面砂漿層氣泡結(jié)構(gòu)參數(shù)進行有效分析。采用切割機依據(jù)不同深度，對其他層面混凝土樣進行有效切割，用以測定該層面混凝土氣泡結(jié)構(gòu)參數(shù)。

3 試驗結(jié)果與討論

3.1 抗彎拉強度

首先，含氣量。摻加優(yōu)質(zhì)茶皂素引氣劑，提高混凝土抗彎拉強度。當(dāng)含氣量為3%-4%時，混凝土抗彎拉強度提升空間最大。主要是因為混凝土氣泡結(jié)構(gòu)參數(shù)和引氣泡能夠?qū)α鸭y擴展進行有效抑制。雖然，通過引氣能夠提高干硬性混凝土抗彎拉強度，但效果不夠顯著。其次，摻合料。當(dāng)含氣量和摻合料摻量分別為4.5%和15%時，摻粉煤灰和礦渣混凝土90d抗彎拉強度及其增長速率均比無摻合料的混凝土高，而粉煤灰和礦粉復(fù)摻的強度增長效果最好。為使后期強度增加，采用該水泥進行混凝土配制時，需要摻加15%Ⅰ級或Ⅱ級低鈣粉煤灰和15%礦渣粉，以達到良好的復(fù)摻使用效果[2]。

3.2 抗凍性和抗鹽凍侵蝕性

首先，含氣量。混凝土含氣量與其DF值呈正相關(guān)，該過程中，鹽凍產(chǎn)生的剝落相對較少，很大程度上提高了其抗凍性和抗鹽凍剝蝕性。同等含氣量狀態(tài)下，干硬性混凝土的抗凍性和抗鹽凍剝蝕性均比坍落度為20-50mm的常態(tài)混凝土低。雖然，引氣管使干硬性混凝土DF值提高，剝落量降低，且其抗凍性指標(biāo)合格，但抗鹽凍剝蝕性指標(biāo)不合格。其次，摻合料。當(dāng)含氣量和摻合料分別為4.5%和15%時，無摻合料混凝土抗凍性和抗鹽凍剝蝕性比摻粉煤灰和礦渣混凝土大。摻粉煤灰和礦渣混凝土耐久性符合要求，能夠通過引氣，使混凝土具備較好的抗凍性和抗鹽凍剝蝕性。

3.3 氣泡結(jié)構(gòu)參數(shù)

首先，含氣量。添加優(yōu)質(zhì)引氣劑，使混凝土平均氣泡間距縮小，含氣量越高，縮小愈明顯，而氣泡直徑減小。表明，引氣使混凝土抗凍性和抗鹽凍侵蝕性提高。其次，離表面深度。比較含氣量相近干硬性混凝土和常態(tài)混凝土各位置氣泡結(jié)構(gòu)參數(shù)。干硬性混凝土和常態(tài)混凝土表層氣泡結(jié)構(gòu)參數(shù)與內(nèi)部存在差異，均會發(fā)生劣化?；炷岭x上表面越近，含氣量和氣泡直徑越大，使平均氣泡間距變大。深度超過 10mm之后，硬化混凝土氣泡結(jié)構(gòu)參數(shù)比較穩(wěn)定。僅水泥漿體中有氣泡，使表層混凝土含氣量比內(nèi)部混凝土高。為使抗凍性和抗鹽凍侵蝕性相同，同等水膠比下，砂漿含氣量要比混凝土高。相較于常態(tài)混凝土，干硬性混凝土引氣泡穩(wěn)定性和氣泡結(jié)構(gòu)差，需對其進行強力振搗及多次抹面，表面層干硬性混凝土很容易出現(xiàn)含氣量損失和氣泡結(jié)構(gòu)劣化。上述結(jié)果表明，當(dāng)含氣量和水膠比相同時，干硬性混凝土抗彎拉強度低[3]。

4 結(jié)語

綜上所述，在混凝土中摻加優(yōu)質(zhì)茶皂素引氣劑，使其抗彎拉強度提升。混凝土抗凍性和抗鹽凍侵蝕性隨含氣量增大而提高。依據(jù)實際情況，合理引氣，降低摻粉煤灰和礦渣對混凝土抗凍性和抗鹽凍侵蝕性的負面影響。深度超過10mm后，硬化混凝土氣泡結(jié)構(gòu)參數(shù)處于穩(wěn)定狀態(tài)。依據(jù)實際情況，采用正確的方法，對機場道面混凝土性能進行優(yōu)化設(shè)計，減少凍害問題。

[1]楊全兵,陳勇.機場道面混凝土性能優(yōu)化設(shè)計研究[J].同濟大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2016,(08):1221-1226.

[2]丁汀,葉英華,劉巖.裂縫寬度對機場道面融雪除冰碳纖維混凝土導(dǎo)電性能影響的試驗研究[J].工業(yè)建筑,2015,(07):118-121.

[3]陳士昌,羅勇,李曄,譚悅.抗凍型機場水泥混凝土道面配合比設(shè)計方法研究[J].城市道橋與防洪,2013,(09):172-174+178+15-16.

TU7

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1007-6344（2017）02-0088-01