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摘要:机场场道工程建设之中,提高道面混凝土的耐久性是保证机场道面长期坚固、耐用的关键。本文基于机场跑道混凝土路面的特殊性,重点分析影响混凝土机场道面耐久性的敏感因素,分析了其产生的原因,并提出了合理的改善措施,以供混凝土机场道路设计作为参考。
关键词:机场道面;混凝土耐久性
1、机场混凝土道面基本要求
机场道面指将筑路原料铺设在天然土基之上的人工结构层,满足飞机的起飞、降落、滑行、停放及维修需求,停机坪、跑道、滑行道等均在此范畴之中。飞机升降、滑行过程中会对道面产生巨大的摩擦力、冲击力,加之以户外环境下雨雪、暴晒等自然因素的影响,对机场混凝土道面的质量提出了尤为严格的要求。首先,强度。要求能满足对飞机轮胎的承载及压力负荷需要,且不同区域内对强度的要求各不相同,需根据道面具体功能而定。其次,平坦度。要求避免出现路面凹凸不平的情况,防止机身动力反应的形成,减少疲劳破损情形。再次,粗糙要求。指的是满足飞机轮胎起降时的附着力需求。最后,稳定要求。保证飞机降落时的平稳,减少颠簸。
2、机场混凝土道面常见质量问题及原因分析
总结机场道面施工经验,确定混凝土道面常出现的质量问题有:1)掉边掉角。也就是道面施工后边角有开裂的现象,造成局部破坏,如边角脱落、板体空洞、车辆设备经过造成边角损坏等等;2)网状裂缝。也就是有某种因素所导致的混凝土表面出现龟裂、网状裂缝等;3)板体断裂,也就是纵向铺设、横向铺设中出现收缩断裂和不均匀的收缩断裂,呈现出波纹状,或者因其他因素影响所致混凝土断裂。
经过进一步分析,确定机场道面之所以出现以上质量问题,与混凝土耐久性不足有很大关系。查阅相关资料及总结施工经验,确定造成此种现象出现的主要原因是:
1)冻融破坏。冻融因素是导致混凝土耐久性不足的主要原因之一。而冻融的发生,主要是冬季使用机场道面的过程中会有大量的水分渗透到混凝土空隙之中,在低温的作用下凝结成冰,而冰块会使凝结体积增大,进而作用在混凝土内部结构,给混凝土结构带来负面影响,致使混凝土耐久性变差。
2)盐冻破坏。机场道面还容易受到盐冻破坏的作用,主要是在冬季利用融雪剂清除道面积雪的过程中,融雪剂中部分盐分会随着冻融因素作用在混凝土中,致使混凝土中逐渐积累一定的盐分,盐分会腐蚀混凝土结构,使混凝土质地变得疏松,相应的混凝土的耐久性就会变差。
3)碱—集料反应。相对来说,碱—集料反应所致混凝土耐久性降低的问题比较难处理。这是因为碱和集料是混凝土的组成部分,机场道面施工的过程中必然要使用混凝土,相应的碱和集料之间也必然发生反应,致使混凝土内部结构发生改变,降低混凝土耐久性,相应的机场道面容易出现以上质量问题。
3、机场道面混凝土耐久性敏感因素分析
不完全统计得出影响混凝土耐久性的因素非常之多,主要有材料、外加剂、氯离子以及硫酸盐离子等几方面对机场道面混凝土耐久性的影响较为显著。粉煤灰混凝土生产过程中需水量比较少,降低水化热,干缩性小,提高抗裂性能。硅粉能够提高混凝土强度,降低渗透性。矿渣在混凝土中可以提高混凝土结构致密性,减少孔隙率,从而提高混凝土抗渗性,防止产生泌水、离析的现象。高效减水剂能大幅度的减少拌和用水量或显著提高混凝土的流动度,改善和易性,提高混凝土的强度、抗变形能力、抗渗能力和抗冻性能。
冻融对于机场道面混凝土的破坏力是混凝土内部毛细孔隙水结冰体积膨胀造成的静水压力和冰水蒸汽压差造成的渗透压共同作用的结果。冻融交替循环积累的破坏作用,冻结的微裂纹不断扩大,最终混凝土体积膨胀开裂。
西北盐碱地区机场,硫酸盐的侵蚀容易引起混凝土结构内部体积膨胀,成为机场混凝土道面耐久性主要因素,对毛细孔壁产生结晶压力,当混凝土抗拉强度小于结晶压力时,就会产生混凝土裂缝。沿海青岛流亭国际机场,氯盐为影响机场跑道混凝土耐久性的主要因素。氯离子能够侵入混凝土结构内部,破坏钢筋表面的钝化膜,引起结构失效,会引起混凝土道面表层开裂,剥落。
4、提高机场道面混凝土耐久性措施
4.1、原材料选择与质量控制
骨料质量等级的优劣对混凝土耐久性起着关键性作用。混凝土骨料中占据体积最大的就是碎石,它是机场道面主要承载部分,在碎石使用前必须要确保其质量,排除潜在危害,对机场道面混凝土耐久性有着十分重要作用。其次就是应选择级配合适的精制砂子,作为水机场混凝土道面细骨料。水泥选择要了解水泥掺矿物质成分,防止发生碱骨料反应。
4.2、混凝土拌和与运输
机场混凝土道面施工工艺质量控制中,需加强对混凝土拌和与运输的管理。首先,混凝土的拌和。原材料搅拌时,应对水泥的温度进行控制,一般不宜超出50℃,以确保搅拌均匀;投入搅拌机的各种原材料应进行精准的称量,减少计量误差,同时搅拌现场要依照天气变化情况来对用水量进行调节,对搅拌的时间进行控制,从而保证混凝土原材料得到充分的搅拌,原材料之间相互融合。其次,混凝土的运输。拌合站内混凝土原材料搅拌完成之后,需由自动运输机及时运输到施工现场,一共混凝土铺筑使用,所使用的运输工具应保证清洁、无杂质,车厢内壁定时冲洗,放置漏浆。
4.3、提高浇筑环节技术水平
浇筑环节是机场混凝土道面施工的核心环节,应对该施工工艺加以严格的质量控制。首先,浇筑环节中要对自然环境进行充分的评估,提前做好防雨、防阳光暴晒、防风等措施,避免自然条件下对施工质量造成干扰。混凝土出料之后,要立即在预设施工地点进行浇筑、铺设、振捣及表层抹匀,其中施工现场温度对混凝土铺设所产生的影响最为主要,因而要关注在不同温度条件下,混凝土从出料到抹面时的最长时间限制,如果超出最长时间限制,便会导致路面脱皮、裂缝等质量问题的发生。其次,混凝土浇筑深度的确定要以振捣机有效影响深度为前提,如果混凝土板厚度不超过220mm,摊铺一层即可;如果混凝土板厚度达到220mm以上,要求以上下两层湿接。浇筑铺设工作与振捣之间要进行配合,混凝土浇筑厚度需提前保留一定沉落高差,可经振捣机现场试验后,确定具体的预留厚度。
4.4、提高对养护工作的重视
机场混凝土道面施工工艺质量控制需要提升混凝土振捣水平,并严格按照规范操作。目前,混凝土振捣工作为机械振捣,采取自行排式高频振捣器。首先,振捣操作之前,需调节振捣器的各项功能参数,振动频率最低200Hz,每个振捣棒需保证最低1.1kW的功率,彼此之间保持0.5m左右的间距,从而保证混凝土振捣效果达到最佳。其次,混凝土浇筑平面达到5m工作面之后,即可启动振捣器,于混凝土端振捣3min之后,正式开始作业,运行速度以0.8m/min为佳。
结束语
文章通过系统总结近期关于混凝土路面耐久性研究的成果,提炼并分析了影响机场混凝土道面耐久性的敏感因素,从原材料选择与质量控制、混凝土拌和与运输、提高浇筑环节技术水平、提高对养护工作的重视等几方面采取措施提高机场混凝土道面的耐久性,以供混凝土机场道面设计作参考。
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