機場道面混凝土抗凍性試驗研究與道面掉皮防治

趙志青，王穎華，丁鐵成，徐國建

（中國航空港建設第七工程總隊，陜西 寶雞 721000）

機場道面混凝土抗凍性試驗研究與道面掉皮防治

趙志青，王穎華，丁鐵成，徐國建

（中國航空港建設第七工程總隊，陜西 寶雞 721000）

在我國北方地區的新建機場，混凝土道面掉皮現象十分嚴重，文章分析了引起掉皮的主要原因，指出了機場道面混凝土進行抗凍研究的必要性、研究方法和內容及研究時間和進度。

機場道面；抗凍性；研究

1 研究目的和必要性

在我國北方地區的新建機場，混凝土道面掉皮現象十分嚴重。特別是在寒冷地區，第一年的新建機場經過一個冬天，第二年由于道面脫皮嚴重以致無法使用的情況也時有發生。根據在新疆地區做過地簡單統計，發現近年來新建擴建的機場，經過一個冬天產生道面脫皮現象的占一半以上。這些現象對機場的運營和飛行安全帶來嚴重地危害，也直接影響了工程建設的投資效益，長期困擾著廣大工程技術人員。

1.1 道面混凝土掉皮的現狀

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重，第二年以后基本穩定。

1.2 引起掉皮的主要原因

經研究后認為，引起掉皮的主要原因是當地寒冷的氣候條件。冬天的雪水通過混凝土表層的孔隙浸入到混凝土內，在負溫條件下結冰凍脹，使混凝土表層受拉產生掉皮。這就是這種道面掉皮現象只發生在我國的北方地區，也只發生在冬季，越是寒冷的地區就越是嚴重的根本原因。

所以，對機場道面混凝土進行抗凍研究，對防止道面混凝土產生凍融破壞，對機場今后的安全運行有著十分重要的科學意義。

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：

2.1 減少混凝土中的孔隙率，提高密實性

根據以上分析，外界的水是通過混凝土中的孔隙滲透到混凝土中結冰，從而產生凍融破壞的。那么，減少混凝土中的孔隙率，提高密實性，減少外界水下滲的可能就自然會提高混凝土的抗凍性。經過研究認為，影響混凝土密實性的因素主要有：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。根據以上分析，我們必須對配合比進行多組試驗；對機場周邊巖石的不同品種進行多組強度和密度檢驗；對水泥的品種及礦物組成提出嚴格要求，有必要時和廠家共同研制生產，以提高混凝土的密實性和抗凍性。

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，已成為行業里的共識。在寒冷地區的混凝土中添加引氣劑已相當普遍。但引氣劑的品種很多，效果不一，部分引氣劑對混凝土強度影響很大，并與水泥存在不相容問題。因此需要針對機場所用的水泥和骨料情況，進行試驗優選，選擇既能滿足抗凍要求，又能滿足強度和其他要求的引氣劑品種。另外，機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別。因此，混凝土引氣量指標與一般混凝土也有一定差異，需要通過試驗，找出混凝土引氣量與抗凍性之間的關系，為工程中選擇合適的引氣量提供依據。

3 研究內容

根據以上分析，我們需進行以下工作：

3.1 原材料選擇和檢驗

依據《民用機場飛行區水泥混凝土道面面層施工技術規范》（MH5006－2002）。

3.1.1 水泥

水泥選用原則：應選用收縮性小、耐磨性強、抗凍性好、含堿量低的水泥。混凝土中總堿量不得大于3 kg/m3。

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

表1 水泥品質要求

選擇與試驗方法：選用大型水泥廠，并了解當地機場使用的水泥情況。選擇基本符合上述要求的水泥。如某些指標不符合要求，可與生產廠家協商專門生產，使主要指標符合要求。次要指標如相差不大，經論證后也可使用。初步符合要求的水泥（1～2種）要進行檢驗，合格后才能選用。

3.1.2 細集料

應選用細度模數為2.65～3.20的天然中粗水洗砂，質地應堅硬、耐久、潔凈，并符合下表要求。檢驗方法參見《建筑用砂》（GB/T 14684）或《水工混凝土砂石骨料試驗規程》（DL/T 5151）。

表2 砂的技術要求

選擇及試驗方法：砂選要符合要求。

3.1.3 粗集料

應盡量采用碎石，若當地無碎石或碎石存在堿活性，可采用機軋礫石，不得采用天然礫石。石子質地應堅硬、耐久、耐磨、潔凈，符合規定的級配，最大粒徑應不超過40 mm。其技術要求見下表，檢驗方法參見《建筑用卵石、碎石》（GB/T 14685）和《公路工程石料試驗規程》（JTJ 054）或《水工混凝土砂石骨料試驗規程》（DL/T 5151）。

表3 碎石技術要求

3.1.4 其他材料

混凝土用水應符合國家及民航有關標準。混凝土外加劑質量必須符合《混凝土外加劑》（GB－8076）的要求。為防止堿集料反應，不宜選用含鉀、鈉離子的外加劑，必要時應進行專門試驗。

3.2 機場道面混凝土抗凍指標的確定

根據設計要求，確定機場合理的道面混凝土抗凍指標。

3.3 機場道面引氣混凝土室內試驗研究

3.3.1 引氣劑的選擇和配合比確定

廣泛調查國內各種引氣減水劑的性能，根據機場道面的強度和抗凍性要求，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），并根據選用的水泥和當地的砂石材料，進行混凝土配合比試驗，初步確定水泥、砂、石的比例，以及水灰比、引氣劑摻量等，以達到道面設計強度及施工工作性要求。

根據混凝土28 d設計抗折強度，試驗水泥用量選用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的關系研究

配制不同引氣量的混凝土，進行強度和抗凍試驗，分析道面混凝土引氣量與抗凍性的關系，為合理確定道面混凝土引氣量提供依據。抗凍性試驗采用《普通混凝土長期性能與耐久性試驗方法》（GBJ82－85）中的快凍法，用動態回彈模量和質量損失作為抗凍性參數，凍融循環次數達到設計要求次以上。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行抗凍試驗。

3.3.3 混凝土抗滲、抗磨性試驗

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

4 研究時間和進度

總進度：研究分為4個階段。

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

第二階段：針對水泥、砂石料情況，進行引氣混凝土的室內試驗，包括引氣混凝土配合比設計、強度試驗、抗裂性試驗、抗凍性、抗滲性、耐磨性試驗等。

第三階段：試驗資料整理分析，包括現場試驗配合比設計、施工方案確定、試驗段澆筑、質量檢測等。

第四階段：成果分析整理、研究報告撰寫。

5 結束語

根據機場氣象環境，提出的科學合理抗凍融指標配合比，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，適當提高混凝土的防滲等級對防止掉皮是有效的，但在實際施工過程中的一些教訓依然值得總結。原材料要求不嚴、不細，過分的依賴經驗配合比、對新材料的認識不足、未全面考慮寒冷地區機場環境因素、試驗配合比材料與實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