机场道面混凝土性能优化设计方案

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摘要：为使飞机起降安全，冬季常采用醋酸钙镁或乙二醇溶液等，清除飞机或跑道上的积雪。该过程中很容易使跑道、滑行道、客机坪、停机坪等飞机场道面发生盐冻侵蚀破坏，并对水体产生污染。本文主要研究含气量和掺合料对机场道面混凝土性能的影响，采用正确的方式，对机场道面混凝土性能进行优化设计。

关键词：机场道面混凝土；性能；优化设计

1引言

相关设计规范中，对受冻地区机场道面混凝土剔除了明确的抗冻指标要求，但抗盐冻剥蚀性要求尚不明确。混凝土盐冻剥蚀破坏主要是由水溶液结冰引起的。盐冻多破坏混凝土表面，而普通水冻主要体现在混凝土内部破坏。盐冻破坏比普通水冻破坏更为严重。依据实际工程情况，提高坍落度，掺加优质矿渣粉和低钙粉煤灰等，实现混凝土性能优化。

2试验方案

2.1原材料

该实验过程中，应用到的原材料主要有水泥、掺合料、外加剂、砂、石子、水。

2.2配合比

依据具体道面设计规范，将设计强度控制为28d龄期抗弯拉强度，混凝土单位水泥用量需在300kg•m-3。应用坍落度进行稠度测定时，要将坍落度控制在0.5cm以下，稠度在20s以上。合理确定混凝土配合比参数及性能指标。

2.3试件成型养护与试验测试

（1）试件成型与养护。混凝土试件包括棱柱体和立方体，规格分别为15cm×15cm×55cm和10cm。棱柱体试件能够测定抗弯拉强度或抗折强度，立方体试件可对盐冻剥落量进行测定。试件成型之后，将其放置时间控制在1d，脱模，然后进行养护。完成养护工作之后，取出，在空气中面干数小时，对其抗弯拉强度进行测定。将振捣时间控制在45-60s，生成水泥浆，进行多次抹面。常态引气混凝土因工作性能好，便于出浆整平，无论是振捣时间，还是抹面次数都相对较少，轻抹即可[1]。（2）普通冻融试验和盐冻剥蚀试验。采用快速水冻法执行混凝土普通冻融试验，经300次冻融循环，抗冻指标DF值不小于60%，表明，混凝土抗冻性合格。抗冻性与该数值成正相关。盐冻试验初期，从10cm立方体试块上，进行混凝土试件切割，厚度以5cm为宜。盐冻剥蚀试验测试面以混凝土上成型面为宜，进行机场环境模拟。应用单面浸泡法测定混凝土抗盐冻侵蚀性。试验过程为冻3h（20℃），融3h（15-20℃），形成初次冻融循环；将4%NaC1溶液作为冻融介质。经数次冻融循环之后，对混凝土剥蚀量进行测定。30次冻融循环之后，剥蚀量在1.0Kg•m-2，表明混凝土抗盐冻侵蚀性合格；该数值越小，抗盐冻剥蚀性越高。（3）测定气泡结构参数。依据《水工混凝土耐久性技术规范（DL/T5241-2010）》标准，测定和计算硬化混凝土气泡结构参数。对硬化混凝土各面层气泡结构进行分析之前，要做好制样工作。具体实施方法如下：受抹面影响，混凝土上成型面会形成砂浆层，而且水泥浆体会覆盖表层气泡。应用抛光机将表面浆体厚度磨掉1mm左右，露出气泡，从而对表面砂浆层气泡结构参数进行有效分析。采用切割机依据不同深度，对其他层面混凝土样进行有效切割，用以测定该层面混凝土气泡结构参数。

3试验结果与讨论

3.1抗弯拉强度

首先，含气量。掺加优质茶皂素引气剂，提高混凝土抗弯拉强度。当含气量为3%-4%时，混凝土抗弯拉强度提升空间最大。主要是因为混凝土气泡结构参数和引气泡能够对裂纹扩展进行有效抑制。虽然，通过引气能够提高干硬性混凝土抗弯拉强度，但效果不够显著。其次，掺合料。当含气量和掺合料掺量分别为4.5%和15%时，掺粉煤灰和矿渣混凝土90d抗弯拉强度及其增长速率均比无掺合料的混凝土高，而粉煤灰和矿粉复掺的强度增长效果最好。为使后期强度增加，采用该水泥进行混凝土配制时，需要掺加15%Ⅰ级或Ⅱ级低钙粉煤灰和15%矿渣粉，以达到良好的复掺使用效果[2]。

3.2抗冻性和抗盐冻侵蚀性

首先，含气量。混凝土含气量与其DF值呈正相关，该过程中，盐冻产生的剥落相对较少，很大程度上提高了其抗冻性和抗盐冻剥蚀性。同等含气量状态下，干硬性混凝土的抗冻性和抗盐冻剥蚀性均比坍落度为20-50mm的常态混凝土低。虽然，引气管使干硬性混凝土DF值提高，剥落量降低，且其抗冻性指标合格，但抗盐冻剥蚀性指标不合格。其次，掺合料。当含气量和掺合料分别为4.5%和15%时，无掺合料混凝土抗冻性和抗盐冻剥蚀性比掺粉煤灰和矿渣混凝土大。掺粉煤灰和矿渣混凝土耐久性符合要求，能够通过引气，使混凝土具备较好的抗冻性和抗盐冻剥蚀性。

3.3气泡结构参数

首先，含气量。添加优质引气剂，使混凝土平均气泡间距缩小，含气量越高，缩小愈明显，而气泡直径减小。表明，引气使混凝土抗冻性和抗盐冻侵蚀性提高。其次，离表面深度。比较含气量相近干硬性混凝土和常态混凝土各位置气泡结构参数。干硬性混凝土和常态混凝土表层气泡结构参数与内部存在差异，均会发生劣化。混凝土离上表面越近，含气量和气泡直径越大，使平均气泡间距变大。深度超过10mm之后，硬化混凝土气泡结构参数比较稳定。仅水泥浆体中有气泡，使表层混凝土含气量比内部混凝土高。为使抗冻性和抗盐冻侵蚀性相同，同等水胶比下，砂浆含气量要比混凝土高。相较于常态混凝土，干硬性混凝土引气泡稳定性和气泡结构差，需对其进行强力振捣及多次抹面，表面层干硬性混凝土很容易出现含气量损失和气泡结构劣化。上述结果表明，当含气量和水胶比相同时，干硬性混凝土抗弯拉强度低[3]。

4结语

综上所述，在混凝土中掺加优质茶皂素引气剂，使其抗弯拉强度提升。混凝土抗冻性和抗盐冻侵蚀性随含气量增大而提高。依据实际情况，合理引气，降低掺粉煤灰和矿渣对混凝土抗冻性和抗盐冻侵蚀性的负面影响。深度超过10mm后，硬化混凝土气泡结构参数处于稳定状态。依据实际情况，采用正确的方法，对机场道面混凝土性能进行优化设计，减少冻害问题。

作者:陈绍东 单位:中国建筑西南设计研究院有限公司

参考文献

[1]杨全兵,陈勇.机场道面混凝土性能优化设计研究[J].同济大学学报(自然科学版),2016,(08):1221-1226.

[2]丁汀,叶英华,刘岩.裂缝宽度对机场道面融雪除冰碳纤维混凝土导电性能影响的试验研究[J].工业建筑,2015,(07):118-121.

[3]陈士昌,罗勇,李晔,谭悦.抗冻型机场水泥混凝土道面配合比设计方法研究[J].城市道桥与防洪,2013,(09):172-174+178+15-16.