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條件。在具體施工中設置隔離層,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,是提高機場路面質量,增加西北地區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過復雜的物理化學反應造成的,影響因素較多。西北地區的機場,大多建造于上世紀六七十年代,根據相關調查得知,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,其中以堿集料反應為主。堿集料反應產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。集料含有的能夠與水泥中的堿發生反應的活性成分是內因,也就是集料具有一定的活性成分;混凝土所處的環境,也就是混凝土經過干濕交替或凍融循環的作用,這是引起堿集料反應的外部條件,也就是說堿集料反應的發生與混凝土的獲水可能性有關。

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其結構性能可以分為兩類,一是非結構性損壞,主要包括剝落、輕微裂縫、起皮以及接縫材料損壞等;另一類為結構性損壞,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、砂土等構成的,該地區降水量較少,但雨季集中、多暴雨,在洪水沖刷與風力作用下,形成大小不等的粉土溝、粉土夾層與粉土坑。冬季天氣寒冷,會產生不同程度的凍脹現象,導致西北機場出現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 環境條件與工程地質條件的影響作用

因堿集料反應產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。環境條件的影響主要體現干濕交替與凍融循環作用,蒸發作用與毛細作用。西北地區有寒冷干燥、降水量少、蒸發量大等特點,西部地區大部分屬于干旱地區與半干旱地區,標準凍深一般大于1米,而且冰雪期較長,屬于冰凍區與嚴重冰凍區;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,這類型的地區屬于Ⅱ類腐蝕環境;局部有粉土或粉質粘土夾層,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,該類型的地區屬于Ⅰ類腐蝕環境。

2.2 砼獲水可能性

不良環境下的砼,因水分的存在,堿集料反應就容易產生破壞,大氣降水、上層滯水、凝結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,但蒸發速度很快。在冰凍期,上層滯水在毛細作用下會向凍結深度線遷移,在融化過程中,蒸發作用攜帶著易溶鹽向上遷移,直至砼內;凝結水主要是水汽在砼的空隙內形成的,和大氣溫度或相對濕度關系密切。

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部腐蝕的主要介質。外部條件是機場建造的工程地質條件,干濕交替作用通常是由毛細作用與蒸發作用反應出來的,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,如易溶鹽,也可以說堿集料反應是由工程地質條件引起的。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的發生。在機場道面建設中要嚴密處理混凝土板塊之間的板塊接縫,阻止砂、水等物質進入混凝土結構中,破壞混凝土結構。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,容易出現翻漿情況;且容易局部掏空混凝土面板下基礎,導致基礎松動,引起混凝土道面發生下沉、錯臺以及開裂狀況。尤其是在西北地區,冬季氣溫較低,嚴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,因蒸發因素,又會向上遷移,到達混凝土內,長久積累下就會出現砼腐蝕現象,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,性能較穩定。

3.2 粉煤灰與纖維的復合阻斷機理

纖維在具有阻裂作用的同時,還具有增稠效應,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,導致砼結構的致密性較差,這樣就增加了裂縫產生的危險;質量較好的粉煤灰摻入水泥中后,不僅自身的阻斷作用被發揮了,并且本身具有的減水效應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致混凝土流動性差的問題。所以,纖維與粉煤灰的復合摻入能夠最大程度的發揮纖維的阻裂功能,從而提高了機場道面砼結構的早期抗裂性。

3.3 設置隔離層

將隔離層設置在砼板面下層,能夠有效的隔離毛細水與隨毛細水蒸發上升的易溶鹽,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。在建設新工程時,也能夠利用水泥穩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隔離層材料。

4 結語

在西北地區的多個區域,如西北沙漠、隔壁地區等多個機場的維修或擴建項目中,完善設計指標,優化跑道結構、采用硅酮密封膠、利用纖維與粉煤恢復合阻裂機理和設置隔離層等防治機場道面砼腐蝕對策的應用范圍不斷擴大。由于北方地區天氣寒冷,冰凍期較長,導致面板變形問題嚴重,所以要提高控制面板的約束力,并提高砼結構的穩定性與強度。在防治策略實施后,經過幾年的跟蹤調查,機場道面狀況良好,沒有發生裂縫、斷板問題,表現了對策的有效性。堿集料反應是造成砼腐蝕的主要因素,采取這種綜合的防治策略,不僅有預防砼腐蝕的作用,而且經濟效益也十分明顯。

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