機場混凝土道面耐久性敏感因素分析與研究

鄭 馳 （江西建工第三建筑有限責(zé)任公司，江西 南昌 330096）

1 引言

通用機場和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是保障通航發(fā)展最重要的環(huán)節(jié)，為了推進通用航空產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，國家針對通用機場的政策不斷出臺。在《通用航空“十三五”發(fā)展規(guī)劃》中，再次提出“通用機場建設(shè)目標(biāo)為500個”，預(yù)計到2020年機場建設(shè)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模達1000億元，增量規(guī)模超過400億元。在未來的航空發(fā)展中，我國潛在機場建設(shè)需求達2000多個，具有廣闊空間。混凝土作為常用建筑材料應(yīng)用于機場跑道工程建設(shè)有著多年的歷史，具有生產(chǎn)簡單、造價成本低廉、取材方便，抗壓強度高等優(yōu)點。但是混凝土路面存在的問題也常見不鮮，如路面嚴(yán)重剝蝕、壓碎、拱起、裂縫、碎裂與下陷。

關(guān)于路面混凝土耐久性問題的研究，也是持續(xù)不斷。田耀剛[1]、楊海波[2]、張茂花[3]等研究了礦物摻合料以及與外加劑的復(fù)合使用對混凝土耐久性的影響，分析得出摻加礦物摻合料可顯著提高混凝土抗氯離子滲透性、抗硫酸鹽侵蝕性及抗凍性，可降低混凝土孔隙率、優(yōu)化孔隙結(jié)構(gòu)、提高其耐久性。王寶民[4]等系統(tǒng)總結(jié)了雜散電流與軟水、氯離子、硫酸根離子和凍融循環(huán)等環(huán)境因素耦合作用下水泥基材料耐久性的研究進展，對雜散電流與環(huán)境因素耦合作用下的水泥基材料耐久性研究前景進行了展望。羅大明[5]等著重介紹了在荷載和環(huán)境共同作用下，混凝土的抗?jié)B性能、混凝土抗中性化、抗離子侵蝕，以及抗凍融循環(huán)作用方面已有的研究成果，并對混凝土耐久性研究提出了展望。郭小華[6]等分析了工業(yè)環(huán)境混凝土結(jié)構(gòu)耐久性修復(fù)的研究現(xiàn)狀，分別論述了工業(yè)環(huán)境特征、工業(yè)環(huán)境混凝土結(jié)構(gòu)損傷特點、工業(yè)環(huán)境混凝土結(jié)構(gòu)耐久性修復(fù)技術(shù)及工程實例，對混凝土耐久性修復(fù)領(lǐng)域的幾個關(guān)鍵問題做了詳細介紹。文章基于機場跑道混凝土路面的特殊性，重點分析影響混凝土機場道面耐久性的敏感因素，分析了其產(chǎn)生的原因，并提出了合理的改善措施，以供混凝土機場道路設(shè)計作為參考。

2 機場道面混凝土耐久性敏感因素分析

機場混凝土道面的破壞，主要有以下兩方面的原因：第一，來自飛機起飛和降落時飛機輪胎直接作用于機場道面上產(chǎn)生的壓應(yīng)力和彎拉應(yīng)力；第二，機場道面長期暴露于野外，尤其是雨雪天氣，不得不采用除雪劑進行清理機場道面的積雪，除雪劑容易進入機場道面裂縫中進行侵蝕。此外，機場道面混凝土施工面積較大，施工過程中質(zhì)量控制問題也會導(dǎo)致影響機場道面混凝土的耐久性，比如施工中水泥混合料攪拌時水灰比太大，水泥用量不足等，以及后期沒有按照規(guī)定要求進行養(yǎng)護[7]。由于混凝土的抗拉強度低、脆性大的等弱點，機場道面工程使用壽命越來越短。

為了解決混凝土使用壽命短的問題，先后有專家學(xué)者提出了高性能混凝土和高強度混凝土的概念。這類混凝土主要是在生產(chǎn)的過程中摻加粉煤灰、礦渣、摻合料、硅粉等混合料，來提高混凝土的抗變形能力、抗壓強度，以及耐久性[8-11]。

不完全統(tǒng)計得出影響混凝土耐久性的因素非常之多，主要有材料、外加劑、氯離子以及硫酸鹽離子等幾方面對機場道面混凝土耐久性的影響較為顯著。粉煤灰混凝土生產(chǎn)過程中需水量比較少，降低水化熱，干縮性小，提高抗裂性能。硅粉能夠提高混凝土強度，降低滲透性。礦渣在混凝土中可以提高混凝土結(jié)構(gòu)致密性，減少孔隙率，從而提高混凝土抗?jié)B性，防止產(chǎn)生泌水、離析的現(xiàn)象。高效減水劑能大幅度的減少拌和用水量或顯著提高混凝土的流動度，改善和易性，提高混凝土的強度、抗變形能力、抗?jié)B能力和抗凍性能。不同種類纖維摻加到混凝土中可以增加混凝土的強度或韌性。隨著纖維摻入量的提高，混凝土強度不斷增加，混凝土的增韌效果也會受到一定的影響。

凍融對于機場道面混凝土的破壞力是混凝土內(nèi)部毛細孔隙水結(jié)冰體積膨脹造成的靜水壓力和冰水蒸汽壓差造成的滲透壓共同作用的結(jié)果。凍融交替循環(huán)積累的破壞作用，凍結(jié)的微裂紋不斷擴大，最終混凝土體積膨脹開裂[12]。

西北鹽堿地區(qū)機場，硫酸鹽的侵蝕容易引起混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部體積膨脹，成為機場混凝土道面耐久性主要因素，對毛細孔壁產(chǎn)生結(jié)晶壓力，當(dāng)混凝土抗拉強度小于結(jié)晶壓力時，就會產(chǎn)生混凝土裂縫[13]。沿海青島流亭國際機場，氯鹽為影響機場跑道混凝土耐久性的主要因素。氯離子能夠侵入混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部，破壞鋼筋表面的鈍化膜，引起結(jié)構(gòu)失效，會引起混凝土道面表層開裂，剝落。

3 提高機場道面混凝土耐久性措施

處于不同區(qū)域位置的機場受各種因素影響，其破壞過程也有些不同，但是對于提高機場道面混凝土耐久性來說，均可以從提高混凝土的密實度角度來深入分析研究。結(jié)合北京大興國際機場、成都天府國際機場等多個在建機場工程案例，采取以下幾種措施可以有效地提高機場道面混凝土的耐久性。

3.1 原材料選擇與質(zhì)量控制

骨料質(zhì)量等級的優(yōu)劣對混凝土耐久性起著關(guān)鍵性作用?；炷凉橇现姓紦?jù)體積最大的就是碎石，它是機場道面主要承載部分，在碎石使用前必須要確保其質(zhì)量，排除潛在危害，對機場道面混凝土耐久性有著十分重要作用。其次就是應(yīng)選擇級配合適的精制砂子，作為水機場混凝土道面細骨料。水泥選擇要了解水泥摻礦物質(zhì)成分，防止發(fā)生堿骨料反應(yīng)。

3.2 提高混凝土抗折強度

在混凝土配合比設(shè)計時，應(yīng)結(jié)合實驗室的配合比設(shè)計試驗，找出機場混凝土道面工程施工最優(yōu)配合比。此外，通過在混凝土拌合物中加入適量減水劑、引氣劑、粉煤灰、硅粉等摻加料，減少混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的孔隙，提高混凝土密實度和強度，使混凝土的耐久性得到一定提高。

3.3 加強施工質(zhì)量控制

為了提高機場道面混凝土耐久性，在施工中應(yīng)注意以下幾點：

①嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量；

②加強混凝土振搗的質(zhì)量控制；

③采用合適的混凝土路面養(yǎng)護方法；

4 結(jié)論

文章通過系統(tǒng)總結(jié)近期關(guān)于混凝土路面耐久性研究的成果，提煉并分析了影響機場混凝土道面耐久性的敏感因素，從原材料選擇與質(zhì)量控制、提高混凝土抗折強度、加強施工質(zhì)量控制等三方面采取措施提高機場混凝土道面的耐久性，以供混凝土機場道面設(shè)計作參考。