機場道面混凝土性能優化設計方案

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摘要：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生鹽凍侵蝕破壞，并對水體產生污染。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化設計。

關鍵詞：機場道面混凝土；性能；優化設計

1引言

相關設計規范中，對受凍地區機場道面混凝土剔除了明確的抗凍指標要求，但抗鹽凍剝蝕性要求尚不明確。混凝土鹽凍剝蝕破壞主要是由水溶液結冰引起的。鹽凍多破壞混凝土表面，而普通水凍主要體現在混凝土內部破壞。鹽凍破壞比普通水凍破壞更為嚴重。依據實際工程情況，提高坍落度，摻加優質礦渣粉和低鈣粉煤灰等，實現混凝土性能優化。

2試驗方案

2.1原材料

該實驗過程中，應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

依據具體道面設計規范，將設計強度控制為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及性能指標。

2.3試件成型養護與試驗測試

（1）試件成型與養護。混凝土試件包括棱柱體和立方體，規格分別為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，然后進行養護。完成養護工作之后，取出，在空氣中面干數小時，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。采用快速水凍法執行混凝土普通凍融試驗，經300次凍融循環，抗凍指標DF值不小于60%，表明，混凝土抗凍性合格。抗凍性與該數值成正相關。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，進行機場環境模擬。應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；將4%NaC1溶液作為凍融介質。經數次凍融循環之后，對混凝土剝蝕量進行測定。30次凍融循環之后，剝蝕量在1.0Kg•m-2，表明混凝土抗鹽凍侵蝕性合格；該數值越小，抗鹽凍剝蝕性越高。（3）測定氣泡結構參數。依據《水工混凝土耐久性技術規范（DL/T5241-2010）》標準，測定和計算硬化混凝土氣泡結構參數。對硬化混凝土各面層氣泡結構進行分析之前，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構參數進行有效分析。采用切割機依據不同深度，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構參數。

3試驗結果與討論

3.1抗彎拉強度

首先，含氣量。摻加優質茶皂素引氣劑，提高混凝土抗彎拉強度。當含氣量為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構參數和引氣泡能夠對裂紋擴展進行有效抑制。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，該過程中，鹽凍產生的剝落相對較少，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，且其抗凍性指標合格，但抗鹽凍剝蝕性指標不合格。其次，摻合料。當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氣泡結構參數

首先，含氣量。添加優質引氣劑，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混凝土各位置氣泡結構參數。干硬性混凝土和常態混凝土表層氣泡結構參數與內部存在差異，均會發生劣化。混凝土離上表面越近，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，硬化混凝土氣泡結構參數比較穩定。僅水泥漿體中有氣泡，使表層混凝土含氣量比內部混凝土高。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。相較于常態混凝土，干硬性混凝土引氣泡穩定性和氣泡結構差，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含氣量損失和氣泡結構劣化。上述結果表明，當含氣量和水膠比相同時，干硬性混凝土抗彎拉強度低[3]。

4結語

綜上所述，在混凝土中摻加優質茶皂素引氣劑，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，硬化混凝土氣泡結構參數處于穩定狀態。依據實際情況，采用正確的方法，對機場道面混凝土性能進行優化設計，減少凍害問題。

作者:陳紹東 單位:中國建筑西南設計研究院有限公司

參考文獻

[1]楊全兵,陳勇.機場道面混凝土性能優化設計研究[J].同濟大學學報(自然科學版),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電性能影響的試驗研究[J].工業建筑,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計方法研究[J].城市道橋與防洪,2013,(09):172-174+178+15-16.