高性能道面混凝土

高性能道面混凝土（精选八篇）

高性能道面混凝土 篇1

1 试验用材料与配合比

1.1 原材料

水泥:42.5R普通硅酸盐水泥,28 d抗折强度8.8 MPa,抗压强度48.0 MPa,密度3.10 g/cm3;粉煤灰:Ⅰ级粉煤灰,密度2.2 g/cm3,45 μm筛余量2%,需水量比86%,烧失量3.0%;纤维:聚丙烯合成纤维,密度0.91 g/cm3,长度19 mm;砂子:河砂,细度模数为2.50,含泥量小于1.0%,密度2.63 g/cm3,堆积密度1.50 kg/L;石子:石灰岩碎石,5 mm～20 mm,20 mm～40 mm两级配,密度2.70 g/cm3,堆积密度1.71 kg/L。

1.2 配合比

本文依据机场道面混凝土配合比设计技术标准,通过原材料选择和水泥用量、砂率、石子级配、粉煤灰掺量、纤维掺量的优选,最终确定普通道面混凝土(P)、掺粉煤灰道面混凝土(F)、掺纤维道面混凝土(X)以及纤维与粉煤灰复合的道面混凝土(XF)四种类型的混凝土配合比。

研究配制的四种类型混凝土的抗折强度等级都在5.0 MPa以上,均满足当前我军机场道面混凝土抗折强度的设计要求,本文在此基础上进行了抗裂性、抗冻性、抗渗性、耐磨性能对比试验,目的是寻求适合寒冷干旱地区的高抗裂、高耐久的高性能道面混凝土。

2 试验结果及分析

2.1 抗裂性

本文结合机场道面工程的特点,采用平板法进行混凝土的抗裂试验,试验风速2.5 m/s,温度20 ℃±2 ℃,相对湿度60%±3%,并参考《混凝土结构耐久性设计与施工指南》中笠井芳夫的试验评价方法对试验结果进行分析评价[3],试验结果见表1。结果表明:纤维和粉煤灰混凝土的四个评价指标均低于普通混凝土,抗裂等级为Ⅱ级,而纤维、粉煤灰复合混凝土抗裂效果最好,抗裂等级达到了Ⅰ级,明显优于单掺粉煤灰或纤维的混凝土,更适合于干旱地区的机场道面工程。

2.2 抗冻性

本文采用慢冻法[4],根据混凝土的质量损失和强度损失评定混凝土抗冻等级,试件尺寸为150 mm×150 mm×150 mm,结果表明:四种混凝土均达到D300,但普通混凝土300次冻融循环后的质量损失达到3.42%,强度损失达到14%,虽满足国家标准规定,但强度损失已接近空军机场对道面混凝土的要求(≤15%),这样的质量损失和强度损失很可能引起道面冻融脱皮,给机场飞行安全带来隐患。粉煤灰混凝土和纤维混凝土的抗冻性明显提高,其中纤维、粉煤灰复合混凝土抗冻性最好,质量和强度损失最小,冻融循环300次后,质量和强度损失只有1.2和5%,约为单掺纤维或粉煤灰混凝土的50%,完全能够满足严寒地区道面混凝土的抗冻性要求。

2.3 抗渗性

本文采用ASTM C1202-05测试方法[5]——将混凝土试件(直径100 mm,厚51 mm的圆柱体)一端浸在NaCl溶液中,另一端浸在NaOH溶液中,试件的两端保持60 V直流电位差,记录6 h内通过试件的电量(库仑),以该电量的大小评价混凝土抗Cl-渗透的能力,试验结果见表2。结果表明:纤维、粉煤灰复合混凝土的抗渗能力最好,Cl-渗透能力为极低,Cl-渗透电量仅为单掺纤维或粉煤灰混凝土的50%左右,抗渗能力得到大大提高。

2.4 耐磨性

试验方法:试件尺寸为(150×150×150)mm3,采用砂轮(d=10 cm,2 500转/min,50 N压力)在混凝土试件表面上磨耗2 min,称量混凝土的质量损失,试验结果表明,粉煤灰混凝土和纤维混凝土的磨耗率相比普通混凝土都大幅降低,纤维与粉煤灰复合混凝土的耐磨性能最好,相对磨耗率只有普通混凝土的24%,比粉煤灰混凝土和纤维混凝土都有降低,磨耗率只有单掺纤维或粉煤灰混凝土的50%。

3 纤维、粉煤灰的超叠加综合效应机理

1)粉煤灰增强效应:混凝土中掺入粉煤灰可以大大提高混凝土的强度,主要是粉煤灰在混凝土中发挥了滚珠效应、填充效应和火山灰效应[6],使得混凝土的内部结构得到改善,变得更为致密,从而提高了混凝土的强度。

2)聚丙烯纤维阻裂效应:适量合成纤维的掺入,可以在混凝土中产生数以千万计的细小纤维,降低了混凝土表面析水与集料的沉降,使混凝土中有害孔隙量大大降低,同时纤维可以承担部分应力,从而可使混凝土因收缩而引起的应力减小,有着显著的阻裂作用[7]。可以说纤维的掺入减少了混凝土的原生裂缝,改善混凝土的内部结构,并因而提高了混凝土的抗裂、抗渗、抗冻、耐磨等性能。

3)聚丙烯纤维与粉煤灰的复合效应:在混凝土工作性方面,纤维有增稠效应,降低了混凝土的流动性,而粉煤灰有减水作用,两者的共同存在可以弥补纤维混凝土流动性差的不足;在混凝土的基材界面方面,聚丙烯纤维—基材界面往往比普通基材界面有更高的水灰比[8],造成聚丙烯纤维—基材表面呈弱界面,这对强度不利,粉煤灰的掺入可以改善混凝土的界面,提高强度,弥补了纤维对混凝土强度的不足。纤维、粉煤灰复合混凝土充分发挥了纤维、粉煤灰两者的优势,弥补了单方的不足,产生了1+1>2的超叠加综合效应。

4结语

室内试验和现场实践表明,在普通道面混凝土中单掺粉煤灰或纤维,都能提高混凝土的抗裂性和耐久性,而同时掺加粉煤灰和纤维的新型道面混凝土更能有效防止裂缝的发生,明显提高道面使用寿命,具有显著的军事、经济和社会效益。

摘要：研究配制适合严寒干旱地区的新型高性能道面混凝土,并进行了抗裂、抗冻、抗渗、耐磨综合性能试验,结果表明:单掺粉煤灰或纤维,均能提高混凝土的抗裂性和耐久性,而纤维、粉煤灰复合掺加时,更能明显提高道面使用寿命。

关键词：机场道面,纤维,粉煤灰,抗裂性,耐久性

参考文献

[1]吴中伟.纤维增强—水泥基材料的未来[A].纤维水泥制品行业论文选集(1965～1999)[C].北京:中国建材工业出版社,2000.

[2]Parvis Soroushian,Siavosh Ravanbakhsh,p..Control of PlasticShrinkage Cracking with Specialty Cellulose Fibers[J].ACIMaterials Journal,1998,95(4):60-70.

[3]CECS 38-2004,混凝土结构耐久性设计与施工指南[S].

[4]GBJ 82-85,普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法[S].

[5]ASTMC1202-05,Standard Test Methodfor Electrical Indica-tion of Concrete’S Ability to Resist Chloride Ion Penetration[S].

[6]王硕太,马国靖,朱志远,等.高性能道面混凝土配合比设计[J].公路交通科技,2007,24(4):59-60.

[7]徐至钧.纤维混凝土技术及应用[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.

机场混凝土道面接缝技术研究 篇2

关键词：机场；混凝土道面；接缝技术；施工

高质量的机场混凝土道面是飞机安全、平稳着陆的保障。因此，我国各个机场工作人员都对机场道面质量提高重视，并积极进行维修与养护工作，以提高道面质量。其中，道面接缝破坏是机场道面常见病害中的一种常见主要形式。

一、避免接缝破坏的重要性

道面的接缝有很多形式，横向接缝用来减小湿度、温度变化导致混凝土产生的温度翘曲应力及收缩应力。纵向接缝能为混凝土板膨胀进行伸长余地的提供，进而防止其产生太大热压应力。道面的破坏一般都是从接缝开始的。因为当接缝张开时，剪应力及拉应力都很大，槽口上部的内角点会在二者合力的作用下形成较大的斜向的主拉应力，而机场混凝土的道面是刚性道面，脆性很大，不存在屈服阶段。载荷增加的时候，在应力集中的地方，最大应力会一直增长直到超过道面极限承载力，于是道面就在这个地方先开裂，产生破坏。而且，因为存在惯性力，应力在动载荷的作用下会以波的形式进行传播，传播过程中会在结构里产生散射、反射，导致截面应力进行重新分布，局部的应力就会增加。飞机是在多载荷的作用下飞行的，这时接缝处的应力集中会严重影响道面强度。所以，道面中非常薄弱的一部分就是接缝，避免接缝破坏十分重要。

二、接缝破坏的敏感因素

针对机场刚性道面接缝的合理形式进行实验研究后发现了很多问题。支模与校模：浇筑混凝土之前的准备工作非常重要，它直接影响混凝土试件的强度，质量。在实验室中手工支模难度较大，模板拼接或者堵缝不严而漏浆，边角混凝土不密实，造成蜂窝麻面，混凝土强度降低，容易掉边掉角；钢丝网强度，刚度太低，浇筑时严重变形，移位；模板本身翘曲变形，导致混凝土道面边缘不平整；模板支撑不牢固，浇筑混凝土时使模板松动，变形。在浇筑混凝土时模板已经存在变形，校模时，由于撬模板，使混凝土造成内伤；倒角太早刚超过混凝土初凝时间，效果不明显。摊铺与振捣：摊铺振捣不均匀，造成边角混凝土强度降低，混凝土出现蜂窝麻面现象。拆模：混凝土尚未达到一定强度，过早拆模，容易破坏边角；模板底部的垃圾（支撑架，石子，木屑）未清除干净；浇筑的混凝土太靠近墙边，就采用硬撬，硬砸等不正确方法进行拆模，导致混凝土板边角留下暗伤。养护：混凝土拆模后，边角处的养护往往得不到保证，而且忘记了在混凝土板侧壁涂刷沥青。边角暴露时间较长，难以得到相应湿度的养护，从而导致边角混凝土过早失水是混凝土强度降低。成品保护：在对接缝时，操作失误和施工工具破坏边角。

三、接缝破坏防治措施

为了解决模板拼接或者堵缝不严而漏浆的问题，采用了很多办法。方案一：在模具上粘贴硬塑料薄膜，但硬塑料薄膜与木质模板的粘结性很差。方案二：将石蜡融化填缝，但是石蜡凝固的太快，而且由于石蜡的流动性，往往造成来不及填缝就凝固的现象。方案三：根据木工师傅的建议，选择用混合胶和石膏粉，将模板的缝隙填平，最后再用砂纸打磨。为防止钢丝网在浇筑的过程中出现严重变形，用绳索绑在易变形处，连接到简易梁上。设置传力杆就位时，要在浇筑混凝土之前，但是，传力杆要放在板底20-30mm处，为解决这个问题，用粗铁丝做成支架使传力杆就位。接缝的填缝材料应具有粘结力强、弹性好、抗水、抗老化等优良性能。采用了聚氨酯类，改性聚硫类，硅酮类作为填缝材料。接缝的清洗和表面处理也要做好。接缝壁上粘附水泥浆或灰尘，及时性能再好的密封材料也难以粘结牢固。在实验的过程中发现接缝壁粗糙有利于提高粘结强度。还有就是加强养护工作，为了保证边角混凝土的强度，模板拆除后边板及侧壁应及时采用湿麻袋严密覆盖，以保持养护温度。混凝土侧壁要等晾干后才能涂刷沥青，涂刷沥青时，应该边揭麻袋边晾干边涂刷，当沥青基本不沾养护材料时，应立即覆盖，并洒水湿润。在实验过程中混凝土的涨模，蜂窝现象是最严重的，直接影响到后续实验的顺利进行。涨模处理方法：停下浇捣，对模板进行加固，模板浇筑后，涨模不可修补，只能以后再剔槽。蜂窝处理方法：在出现蜂窝的部位将松散砼全部錾掉，直到砼面变密实为止。然后先刷水泥浆一道，支好模板后用细石砼（加膨胀剂）浇筑并捣实。麻面处理方法：在出现麻面的部位先刷水泥浆一道，然后用高标号水泥砂浆填充并抹平收面。水泥混凝土道面板浇筑结束后，如果保护不当，极易造成现浇水泥板掉边掉角的现象，因此，在实验过程中，要小心谨慎，尽量避免磕坏边角。

参考文献

[1] 关宏信，程海潜.接缝性水泥混凝土路面接缝传荷能力测试方法探讨[J].中外公路，2007（2）.

[2] 罗平，徐卓慧.水泥混凝土路面裂缝的防治及接缝的处理措施[J].山西建筑，2007（2）.

高性能道面混凝土 篇3

1试验原材料及配合比

1. 1试验原材料

1水泥: 陕西耀县秦岭牌PO42. 5R级水泥,28 d抗折强度为8. 8 MPa,抗压强度为48. 8 MPa,密度为3. 10 kg /cm3。

2细骨料: 西安灞河河砂,细度模数为2. 64[7], 表观密度为2 630 kg /m3,含泥量0. 5% ,堆积密度为1 503 kg / m3。

3粗骨料: 陕西泾阳石灰岩碎石,级配为5 ~ 20 mm,表观密度2 780 kg / m3,堆积密度 为1 590 kg / m3。

4水: 普通自来水。

5外加剂: FDN减水剂。

6纤维: 钢纤维为江苏宜兴市军威金属纤维有限公司生产的异性薄板钢带剪切哑铃型钢纤维,玄武岩纤维为四川航天拓鑫玄武岩实业有限公司生产的短切玄武岩纤维。纤维主要性能见表1及表2。

1. 2配合比设计

根据GJB 1578—92《机场道面水泥混凝土配合比设计技术标准》[8]配制机场道面混凝土,即设计抗折强度为5. 0 MPa,水灰比为0. 46,和易性维勃稠度为15 ~ 30 s。具体试验配合比见表3。

1. 3试验方法及内容

1. 3. 1试件制备

混杂纤维道面混凝土必须保证合理的搅拌时间,首先将砂、石干拌30 s,再加入水泥和纤维干拌120 s,然后加入水湿拌120 s停止。每个配合比制备3组试件,每组试件制备3根。试件标准养护至7 d、28 d后进行试验。

1. 3. 2工作性试验

机场道面混凝土属于干硬性混凝土,试验通过测定混凝土拌合物的维勃稠度来表征其流动性,同时观察其黏聚性及保水性。维勃稠度的具体试验方法根据GB /T5008—2002《普通混凝土拌合物性能实验方法标准》[9]进行。

1. 3. 3强度试验

强度实验按照GB /T50081—2002《普通混凝土力学性能实验方法标准》[10]中的规定进行。抗折强度试件尺寸为100 mm × 100 mm × 400 mm,抗压强度试件尺寸为100 mm × 100 mm × 100 mm。试验结果以每组3根试件测值的算术平均值为测定值。

2试验结果与分析

2. 1工作性试验结果及分析

维勃稠度试验结果见表4。

由表4可以看出,掺入纤维将增大A组以及B组混凝土拌合物的维勃稠度值,混凝土拌合物的流动性随着纤维掺量的增加而下降,且在不同纤维掺量下拌合物的流动性损失率也不尽相同。相对于普通混凝土,A组混杂纤维道面混凝土的流动性均大于普通混凝土,其维勃稠度变化范围为8. 5 ~ 12. 7 s。其中,混杂纤维掺量最低时,流动性最大,此时混凝土拌合物出现了泌水离析现象,不利于试件的振捣成型。在钢纤维掺量为1. 8% 时,当且仅当玄武岩掺量为0. 05% 时能满足规范要求,而玄武岩掺量为0. 1% 和0. 15% 时维勃稠度值均大于30 s,混凝土拌合物较为干涩,流动性差。当钢纤维掺量为1. 2% 、1. 5% ,玄武岩纤 维掺量分 别为0. 05% 、 0. 10% 、0. 15% 时,混凝土的维勃稠度值在15 ~ 30 s之间,流动性良好,通过观察这两组的混凝土拌合物黏聚性和保水性,无泌水离析现象,没有骨料外漏, 故其和易性,黏聚性,保水性均符合规范要求。

混凝土掺入混杂纤维后,对其拌合物的工作都有所影响。究其原因是纤维的比表面积较大,混凝土中加入纤维后,大量的水泥浆体包裹在纤维表面, 使混凝土中包裹粗、细骨料的水泥浆体数量相对减少,混凝土拌合物的粘度增加,工作性降低。当玄武岩纤维掺入混凝土中时,分散于混凝土结构内部,均匀分散的纤维相互搭接,增大了混凝土的内部空隙率,虽然玄武岩纤维在搅拌过程中会产生变形,但颗粒与颗粒之间的相对滑移会受到一定阻碍作用,从而降低了混凝土拌合料的流动性。同时,由于玄武岩纤维表面的亲水性作用[11],在其表面吸附了一定的拌合水,同样导致了拌合物流动性的损失。当在混凝土拌合料中加入钢纤维时,钢纤维在拌合料中形成网状结构,加上钢纤维的比表面积很大,使得拌合料内部摩擦阻力增大,阻止拌合料的流动,因此引起流动性的明显降低,钢纤维的体积率越大,流动性降低越为明显。

2. 2强度试验结果及分析

强度试验结果见表5。

2. 2. 1抗压强度试验结果分析

7 d、28 d抗压强度见表5及图1、图2。

( 1) 从表5中对比同配比混凝土7 d和28 d抗压强度增长率的相对关系,结果表明,与普通道面混凝土相比,混凝土7 d抗压强度的增长率普遍高于28 d抗压强度的增长率。这说明混杂纤维的掺入对道面混凝土早期强度的影响更为显著。

( 2) 由表5及图1分析可知,在钢纤维掺量一定,玄武岩纤维掺量在0. 05% ~ 0. 15% 时,混杂纤维道面混凝土的抗压强度均高于普通道面混凝土。 如当钢纤维掺量为0. 9% 时,7 d、28 d混凝土的抗压强度有所提高,但是提高率不大,特别是当玄武岩纤维掺量为0. 05% 时混凝土28 d的抗压强度相较P提高率仅为0. 6% 。当钢纤维掺量为1. 2% 时,混凝土抗压强度同样呈现出现增大的趋势,但与钢纤维掺量为0. 9% 时相比,提高率较大。当混凝土中的钢纤维掺量为1. 5% 时,混杂纤维混凝土抗压强度相较普通混凝土P提高幅度最大,在钢纤维体积率为1. 5% ,玄武岩体积率为0. 10% 时达到峰值66. 7 MPa,比普通混凝土提高了33% 。但随着玄武岩纤维掺量继续增加,混凝土的抗压强度呈现出先增大后减小的趋势,可见钢纤维掺量为1. 5% 时,玄武岩纤维掺量超过0. 1% 后会降低混凝土的抗压强度。 当混凝土中的钢纤维掺量为1. 8% 时,随着玄武岩纤维掺量的提高,抗压强度呈现出与上一组类似的情况,但在玄武岩纤维掺量达到0. 1% 之后,混凝土7d、28d抗压强度下降幅度却是最大。由表5及图2分析可知,当玄武岩 纤维掺量 分别为0. 05% 、 0. 10% 、0. 15% 时,随着钢纤维掺量的增大,混凝土的抗压性能均呈现先增大后减小的趋势,当钢纤维掺量为1. 5% ,抗压强度全部达到峰值,钢纤维掺量在此基础上增大则不利于混凝土抗压能力的继续提升。从上述的抗压强度变化趋势来看,混杂纤维道面混凝土抗压最佳掺量组合为: 钢纤维1. 5% 、玄武岩纤维0. 1% 。究其原因是在不同掺量下,混杂纤维的混杂效应作用多于基体强度的影响。国内外有研究表明[12,13]: 混杂纤维的混杂效应对混凝土基体会产生“混杂正效应”和“混杂负效应”。混杂正效应使基体强度提高,混杂负效应则使基体强度降低。

2. 2. 2抗折强度试验结果分析

7 d、28 d抗折强度见表5及图3、图4。

由表5及图3分析可知: 当钢纤维掺量分别为0. 9% 、1. 2% ,玄武岩纤维掺量的为0. 05% ~ 0. 15% 时,混凝土7 d、28 d抗折强度均随着纤维掺量的增加而提高。在钢纤维掺量为1. 5% ,玄武岩纤维掺量为0. 1% 时达到峰值。当钢纤维体积掺率大于1. 5% 时,玄武岩纤维在3种不同的掺量下,混凝土7 d、28 d的抗折强度都有所下降。究其原因是,当玄武岩纤维掺入量维持在一个合理的水平时,细小的纤维可以在混凝土硬化初期减少其干缩等裂缝, 从纤维间距理论[14]来看,体积较小,数量较大的玄武岩纤维更容易在混凝土内部结构的各个部位中分散均匀,减少了纤维相互之间的平均中心间距,大大增加了桥接混凝土内部裂缝的概率,混凝土从微观角度上得到了增强,但当玄武岩纤维的掺量进一步增加时,由于纤维相互之间出现交叉以及缠绕重叠等不利影响,导致玄武岩纤维在基体中的均匀分散性降低,与水泥砂浆之间的接触面积减少,纤维与基体之间的粘结削弱,从而使混凝土的抗折强度降低。 由表5及图4分析可知: 当玄武岩纤维在0. 05% 的最小体积掺率时,随着钢纤维体积掺量的增大,混凝土的抗折强度随之提高,当钢纤维体积率从1. 5% 进一步加大时,抗折强度提高幅度趋于平缓。在玄武岩纤维掺量为0. 10% 时,钢纤维掺量为0. 9% ~ 1. 5% 的变化过程中,混凝土抗折强度随之显著提高。但当钢纤维掺量增加到1. 8% 时与1. 5% 时相比,混凝土的抗折强度有所下降。由此,同样可得出混杂纤维道面混凝土抗折增韧最佳掺量为: 钢纤维掺量为1. 5% 、玄武岩纤维掺量为0. 1% 。究其原因是,当玄武岩纤维掺量维持在一个较小的范围内时, 玄武岩纤维数量较少,致使玄武岩纤维相互之间的平均中心间距变大,在混凝土内部难以形成搭接状态良好的纤维空间结构,而钢纤维的加入则弥补了这一缺陷,在钢纤维体积率在0. 9% ~ 1. 8% 的变化过程中,使得原本较大的纤维间距减小,从而减少了混凝土基体内部的裂缝和空隙,提高了混凝土的抗折性能。当玄武岩纤维掺率较大时,小体积率的钢纤维仍然可以和玄武岩纤维发挥正混杂效应,但随着钢纤维掺量的增加,由于钢纤维—水泥基体界面具有比基体更大的水灰比,易形成较厚的水膜层[15]。由于钢纤维表面Ca( OH)2的成核作用,以及水膜层中Ca( OH)2的析出,将在纤维—水泥集料界面出现Ca( OH)2的富集层,不仅本身结构疏松空隙较多,而且阻碍水泥水化生成C—S—H凝胶与纤维表面的接触,从而降低了纤维与基材界面的粘结强度。这种现象在两种纤维同时达到最大掺量时体现的更为明显。

2. 3钢-玄武岩混杂纤维对力学增强机理分析

试验选用的钢纤维和玄武岩纤维是在材料性能上具有很大差异的两种纤维,这两种纤维的尺寸大小、表面状态、弹性模量、热膨胀系数等等都不相同, 因此在混凝土中掺入不同尺寸、不同性能的钢纤维和玄武岩纤维后,二者发挥协同作用,在混凝土中会有不同的响应。其对混凝土的增强作用机理主要来自两方面: 其一,是纤维材料性能对混凝土力学性能的影响。本次试验中选取的剪切带哑铃型钢纤维, 弹性模量较高,表面粗糙,形状并非完全的直线型, 其两端呈锤状使得钢纤维在基体中分布时形成了一定的凹槽,从而增强了基体与钢纤维之间的机械咬合力和摩擦力以及两者之间的握裹力,在整体上增强了钢纤维与混凝土基体之间的黏结强度以及混凝土的力学性能和承载能力。玄武岩纤维的弹性模量相对较低,但是其比表面积较大,表面粗糙,摩擦系数较高,因此与混凝土基体之间的黏结强度也较高。 在两种纤维的共同作用下,尺寸较小的玄武岩纤维主要抑制裂缝的产生,尺寸较大的钢纤维则阻碍裂缝的扩展,混凝土从受力到破坏的过程中其内部界面粘结层的强度得到很大改善,从而大大的提高了混凝土的力学性能。其二,是纤维掺量对混凝土力学性能的影响。当混杂纤维掺量较低的情况下,由于纤维之间的间距较大,没有形成整体的空间搭接结构,对混凝土的力学性能提高不明显。当混杂纤维掺量过高时,混凝土抗压、抗折强度并不是随着掺量的增大而单调增强,由于较高的纤维掺量会影响混凝土基体的致密性,增加混凝土内部缺陷,对骨料的下沉起到了阻碍作用,使其和易性降低,并且纤维在拌合过程中易出现分散性不佳,结团的现象。通过观察试件的外表面和内部断面,发现纤维掺量较高的试件出现了更多的气孔,不利于混凝土力学性能的提高。由纤维间距理论也可知,任何纤维在基体之中都存在一个最适宜的最小中心间距。只有当纤维掺量维持在合理的比例时,纤维在水泥基材中才能分散均匀,相互搭接,构成整体空间网络结构, 缩小纤维平均中心间距,加强了过渡面,使纤维和混凝土内部形成一个平衡稳定的整体,从而提高混凝土力学性能。

3结论

分析了钢-玄武岩混杂纤维掺率对机场道面混凝土的工作性、基本力学性能的影响规律,得出以下结论,并为混杂纤维机场道面混凝土配合比设计提供了参考。

( 1) 通过对混杂纤维道面混凝土的维勃稠度试验和观察分析,随着混杂纤维体积率的逐步提高,道面混凝土拌合物的和易性逐渐降低,在钢纤维体积率为1. 2% ,1. 5% ,玄武岩纤维体积率为0. 05% ~ 0. 15% 时混凝土符合规范要求,且分散性较好。在减水剂的作用下,纤维在低掺量的道面混凝土流动性较大,而过高的掺量会使得道面混凝土的流动性损失严重。

( 2) 钢纤维和玄武岩纤维的混杂掺入明显提高了道面混凝土的抗折强度,道面混凝土抗折强度提高了1. 5% ~ 41% 。而随着纤维掺量的逐步提高, 道面混凝土的抗折强度呈现了先增大后减小的趋势。

( 3) 道面混凝土中掺入混杂纤维,其抗压强度会有不同程度的增长,但纤维在较低掺量时提高幅度很小,较高掺量时则会使道面混凝土的抗压强度呈现下降趋势。

( 4) 实验表明: 当钢纤维体积掺率在1. 5% ,玄武岩纤维体积掺率为0. 1% 时,道面混凝土的抗折、抗压性能均达到最佳状态,建议可以在机场道面施工中参考使用。

摘要：结合道面混凝土的使用特点及要求,为提高道面混凝土的基本力学性能,对钢-玄武岩混杂纤维道面混凝土(steel-basalt hybrid fibers reinforced pavement concrete,简称SBHFRPC)的工作性及基本力学性能进行了比较系统的试验研究。试验通过对比分析研究了钢纤维以0.9%、1.2%、1.5%、1.8%四种体积掺率和玄武岩纤维以0.05%、0.10%、0.15%三种体积掺率相互混杂对机场道面混凝土抗折、抗压强度性能的影响规律,同时,对钢-玄武岩混杂纤维机场道面混凝土的基本力学增强机理进行了一定的分析。试验结果表明:混杂纤维对道面混凝土有较好的力学增强性能,在钢纤维掺量为1.5%,玄武岩纤维掺量为0.10%时达到最佳。

高性能道面混凝土 篇4

关键词：机场工程,土质道面,面层材料,抗滑性能,耐磨耗性能,抗老化性能

0 引言

在机场应急土质道面设计中,通常采用纤维加筋稳定土基层或底基 层作为道 面结构的 持力层,用以承受 飞机荷载[1]。然而现行设计的 道面结构 仍存在许 多问题,如其耐磨、耐候和水稳定性等性能的不足。为了进一步提高道面结构的相关性能,达到道面洁净度要求,并能够减小扬尘和飞散物对飞机尤其是运输机在道面上起降滑行造成的影响,借鉴混凝土表面加铺功能性表面层来提高相应使用性能的经验[2,3,4,5,6,7,8],本研究预想可以在纤维加筋稳定土基层上铺设一层功能性表面层。机场应急土质道面的功能性表面层,主要采用添加耐磨粒料的高分子材料(比如改性聚脲弹性体、羧基丁苯乳胶及水性环氧树脂等),通过喷涂、刷涂或辊涂等方式加铺于纤维加筋稳定土基层表面。该类高分子材料可部分下渗土体以保证层间的粘结,添加的耐磨材料可以增大表层的摩擦系数,达到提高抗滑耐磨性能的效果,同时可以提高道面的洁净度,减小扬尘对飞机起降和滑行安全的威胁。

本研究通过试验探讨了加铺不同种类的功能性面层材料后土质道面所受的影响,简洁具体地表述功能性表面层对应急机场土质道面使用性能的提高作用,为功能性表面层的实际应用开拓思路,并进行实际使用效果初探,提供一定的施工参考。

1 实验

1.1 功能性表面层材料性质

试验所采用的聚脲材料为上海创遂化工科技有限公司生产的Plural Shield-X10改性聚脲耐磨材料。X10是一种双组分、特殊改性的聚脲耐磨聚脲,应用于长期暴露在紫外线照射的环境时,需要配制相应的色漆。喷涂形成2mm厚的改性聚脲功能性表面层,施工喷涂用量标准为2~2.4kg/m2。

在环境温度24 ℃、相对湿度50%时测定X10改性聚脲弹性体的性能参数如表1所示。

试验所采用的水性环氧树脂材料为苏州圣杰特种树脂有限公司产品,是由自乳型环氧树脂(HTW-608)、水性环氧固化剂(HTW-208)以及催化剂(HTA-024)组成的水性环氧体系。V(HTW-608乳液)∶V(HTW-208水性固化 剂)=100∶(90~95)。其基本技术参数如表2、表3所示。

试验所采用的羧基丁苯胶乳为上海高桥巴斯夫分散体有限公司生产的Styrofan SD 623ap,其性能参数如表4所示。试验中,羧基丁苯胶乳的施工用量标准为2.0kg/m2,采用刷涂的方式铺设于试样表面。

本研究中为了提高土质道面结构面层的耐磨和防滑性能,结合应急机场的建设特点,采用单级配的石英砂作为面层的耐磨防滑集料,通过撒播的方式铺设于功能性材料中。

1.2 试验方法及方案

由于本试验侧重于功能性材料在土质道面表面的运用性能研究,而针对各功能性面层涂料既有的施工应用规范主要侧重在其应用于小面积喷涂以及保证喷涂性能方面时的规定,针对本项研究论点,特按照路面性能试验规程检测材料喷涂于土质道面时的路面性能。依照面层铺设方案,共制作了7种机场土质道面面层类型(表5),开展抗滑性能试验、抗磨耗性能试验及具体磨耗表面形态研究,并进行了对比研究分析。

抗滑性能试验参照《公路路基路面现场测试规程》(JTG E60-2008)的试验方法,采用摆式摩擦系数测定仪,制备的试样为梁式试件。测定纤维加筋稳定土梁式试样素面及其涂刷功能性表面层之后的抗滑值,用于评定道面材料试件在潮湿状态和干燥状态下的抗滑性能。同时对所有的试样采用第一次洒水,而后不洒水,研究各试样的摩擦系数随摆动次数的变化规律。

抗磨耗性能试验参照《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》(JTG E30-2005)中T0567-2005水泥混凝土耐磨性试验方法进行。抗磨耗试验采用TMS-04型耐磨性试验机,制备的试样为直径150mm、厚度50mm的圆柱形试样。试验中选取单位面积的磨耗量进行分析,规定在200N负荷作用下预磨耗30转,取下试样并刷干净试样表面的粉尘后称重,所得质量为试样的初始质量m,然后在同一负荷下再次磨耗60转,刷净试样表面的粉尘和松散颗粒称重,所得质量为剩余质量m′;整个磨耗试验过程采用吸尘器将磨耗下的粉尘和松散颗粒及时吸收。试样单位面积的磨耗量按式(1)进行计算。

式中:G为单位面积的磨耗量(kg/m2);m为试样的初始质量(kg);m′为试样磨耗后的剩余质量(kg);0.0125为试样磨耗面积(m2)。

最后采用紫外线抗老化试验模拟实际应用中日照对材料力学性能的影响。制备成膜涂装3种面层功能性材料、满足试验箱中铁盘尺寸的试模,并固定于箱体内铁盘上。恒温照射240h后制作拉伸试件,常温恒温2h后进行拉伸强度及断裂延伸率的测定。

2 结果及分析

2.1 功能性表面层材料对抗滑性能的影响

对试样各种面层的抗滑性能试验结果进行归一化处理,如图1、图2所示。

各种功能性表面层道面材料在干燥状态下的摆值均大于潮湿状态下的摆值,而对于干旱、半干旱地区构筑的应急机场而言,考虑到其短期的使用特点,可将其干燥状态的摆值作为道面材料的抗滑性能指标。

对于涂刷羧基丁苯胶乳、水性环氧树脂和改性聚脲这3种功能性表面层材料的道面抗滑性能进行分析,结合《机场水泥混凝土道面设计规范》规定的无论是潮湿状态还是干燥状态下,对二、三、四级机场摩擦系数大于0.55的要求可以看出,其干燥状态下的摆值均能够满足要求,而潮湿状态下的摆值都小于相应要求。考虑到应急机场快速构筑、短期使用的特点,其相关的性能指标应该比永备机场略为降低,这3种功能性表面层材料在掺加单级配砂子作为防滑集料之后,其潮湿状态下的摆值在36.8~49.9之间,也应能够满足防滑性要求。

由图1分析,3种功能材料掺入砂子之后,在潮湿状态下其抗滑性能较未涂刷功能性材料的试样素面小。之所以出现这种现象,其原因一方面是由于纤维加筋稳定土素面较为干燥,吸水能力较强,试验洒水之后水分很快被吸收,造成试验结果摆值较大,而涂刷功能性材料之后,由于功能性材料表面致密不吸水,水分滞留试样表面形成一层水膜,造成摆值较小;另一方面掺入砂子之后,面层表面空隙率增大,摆式摩擦仪橡胶片与道面接触面积减小,摩擦阻力消耗的重力势能减小,故其摆值较素面小。

由图2可知,随着试样表面水分的散失,材料试样的摩擦系数值均逐渐增大,其中水性环氧树脂面层较为明显。而3种功能性材料掺入砂子之后,摆值则随着摆动次数的增加而缓慢减小,其原因是随着摆动次数的增加,橡胶片对防滑集料砂子有一定轻微的摩擦痕迹,而且由摩擦痕迹增加造成的摆值减小值大于水分散失造成的摆值增加值。

2.2 功能性表面层材料对抗磨耗性能的影响

本工作研究了功能性表面层材料对抗磨耗性能的影响,实验结果如图3、图4所示。

从图3可以得出,与素土面层试样相比,分别涂刷3种功能性表面层材料之后,试样的耐磨性能均有所增强,其单位面积磨耗量的降低都较为明显。3种功能性表面层材料中,改性聚脲材料的耐磨性能较为显著。由图3可知,不管是否添加单级配细砂作为防滑集料,其单位面积磨耗量仅为0.24~0.6kg/m2,远远小于素土面层及其他功能性材料的各种类型面层。

从图4可以看出,随着磨耗转数的增加,各种类型面层的累计磨耗质量均有所增加,各种功能性表面层的累计磨耗质量增幅都较素土面层累计磨耗质量的增幅小得多。并且可以看出大部分功能性表面层在添加单级配细砂作为防滑集料后,其累计磨耗质量的增幅会明显降低,说明添加防滑集料对于增强面层抗磨耗性能有较为明显的提升作用。

3种功能性表面层材料耐磨性能的优劣顺序为:改性聚脲弹性体> 水性环氧 树脂 > 羧基丁苯 胶乳。添加防滑 集料———单级配细砂之后,水性环氧树脂和羧基丁苯胶乳的耐磨性能略有增强,而改性聚脲面层试样则不明显,这是因为改性聚脲材料本身的耐磨性能就很优越,甚至比细石英砂的耐磨性能还要好。

2.3 试样磨耗表面形态分析

纤维加筋稳定土试样以及喷涂/涂刷功能性表面层之后的纤维加筋稳定土试样,磨耗试验过程中的表面破坏形态如图5-图8所示。

从图5可以直观地发现,纤维加筋稳定土试样的磨耗表现较前期研究纯素土及水泥稳定土试样磨耗表现要好得多,由于纤维的拉筋作用,抗磨耗性能得到了一定的改善,磨耗90转之后试样端面边缘仍基本保持完整。

喷涂/涂刷功能性表面层材料之后,纤维加筋稳定土试样初始转数下的耐磨性能得到了较大的提高。磨耗起始阶段,试验机磨耗头首先对功能性表面层进行磨耗,面层材料和起耐磨防滑作用的砂不断磨耗,对试样起到了一定的保护作用。面层材料磨光之后,露出了纤维加筋稳定土层,随后的磨耗形态与纤维加筋稳定土试样基本相同。

对比图6-图8可以发现,3种功能性表面层材料中,改性聚脲弹性体的耐磨效果最佳。初始转数下(20转)改性聚脲面层基本保持完好;50转之后面层受到了磨耗头不同程度的磨损,但试样均未露出稳定土层;90转时聚脲面层在磨耗头的磨耗和剪切破坏作用下,粘接较差的部分开始脱落,粘接较牢的部位面层仍旧保持较好。对比3种功能性面层材料的耐磨性能发现,对于纤维加筋稳定土基层的保护和抗磨耗性能的优劣程度,改性聚脲弹性体最佳,水性环氧树脂次之,羧基丁苯胶乳最差,这与前述的试验结果分析较为一致。

2.4 功能性表面层材料抗紫外线老化试验分析

对功能性表面层材料进行抗紫外线老化试验分析,试验结果如表6所示。

注:以上数据格式均为“紫外线照射后数值/无处理数值”

从表6可以看出,3种功能性表面层材料的拉伸强度和断裂拉伸率均有所降低,但降低的比重不大,强度保持率均可以达到90%以上,即该3种材料均可以保证应用性能的长期性和价值性。

改性聚脲弹性体材料的拉伸强度和断裂强度均最大。水性环氧树脂的断裂延伸率最小,其断裂强度也最小。由此可以得出改性聚脲弹性体在实际工程应用中抗老化表现最佳,水性环氧树脂材料的抗老化性能表现相对其他两种材料的较差。考虑到施工难易程度及复杂性,水性环氧树脂的性能可能在具体喷涂过程中受到影响,在具体操作过程中还有提升性能的空间。

羧基丁苯胶乳的断裂延伸率最大,可以更好地适用于塑性变形较为明显的实际工程应用中;水性环氧树脂的断裂延伸率较小,可以优先选择适用于主要以弹性变形为变形方式的实际工程应用中。针对快速固化土质道面的塑性变形可能较大,优先选取羧基丁苯胶乳或者改性聚脲弹性体。

3 结论

(1)本研究中3种道面材料在干燥状态下的摆值均能够满足《民用机场水泥混凝土道面设计规范》规定要求,而在掺加单级配砂子作为防滑集料之后,其潮湿状态下的摆值也应能够满足防滑性要求。对于干旱、半干旱地区构筑的快速铺设土质道面而言,考虑到其短期的使用特点,可将其干燥状态下的摆值作为道面材料的抗滑性能指标。

(2)涂刷3种功能性表面层材料之后,分别对比其耐磨性能发现,在对于纤维加筋稳定土基层的保护和抗磨耗性能的优劣程度方面,改性聚脲弹性体好于水性环氧树脂,而羧基丁苯胶乳最差。同样分析抗老化试验数据可以发现,在抗老化性能的优劣程度方面,改性聚脲弹性体最优,水性环氧树脂最差。

机场混凝土道面施工技术 篇5

1 混凝土道面施工工艺流程

民航机场飞行区混凝土道面施工工艺流程如图1所示。

2 施工主要流程操作要点

1) 模板制作。a.必须采用特制的定型钢模板。。与与混混凝凝土土接接触面的模板采用冷轧钢板, 背后的支撑采用角钢焊接;b.经验算, 因浇筑成型后的混凝土道面板侧面为阳企口, 因此与混凝土接触面需采用5 mm厚的冷轧钢板经冲压制成阴企口形式 (见图2) , 长度按4 995 mm制作 (飞机跑道每块板长5 000 mm, 便于假缝切割、拆装运输方便) ;背后的三脚架支撑采用L50 mm×50 mm×6 mm的角钢焊接才能满足模板自身强度、刚度、稳定性的验算要求和承受上述荷载的受力状况;c.钢模板与三脚架背撑之间为了能重复周转使用, 又便于存放, 通常采用螺栓连接;三脚架的另一端应制作成活口套筒, 便于支模时套筒口插入钢钎 (见图3) 。

2) 下承层 (水泥稳定碎石基层) 检验。下承层 (水泥稳定碎石基层) 的主要检验指标包括五度一高程 (即压实度、7 d无侧限抗压强度、厚度、平整度、横坡度、高程) 。在这些检验指标当中, 其下承层的“高程”指标是影响混凝土板厚的重要指标, 其允许偏差为“+5 mm, -10 mm”。所以, 在局部高于+5 mm范围内的下承层超高部分必须凿除;而-10 mm或局部超低处则可以在施工当中用油毡或砂浆封堵模板两侧缝隙的办法由道面混凝土代替, 以能保证混凝土板的设计厚度。因此, 在制作定型模板时, 模板的高度可以较设计混凝土板厚减少5 mm。

3) 定型钢模的支立。a.钢模支立前, 要使用电子全站仪, 采用极坐标法根据道面分块尺寸图的位置测定出各分块交点, 并用墨斗在下承层上实地弹墨线作为支模施工平面位置的控制依据;b.立模采用“隔行跳立”的支模形式, 即所谓的“支一行模板独立仓、空一行再填仓”;c.由于模板顶面要作为排式振捣器的行走轨道, 同时又要保证混凝土的平整度, 所以在模板支立完毕后, 应对其“平面位置、顶面标高、节块连接处及纵、横向稳定性”进行全面复查, 符合要求后, 方可进行下一工序。

4) 干硬性混凝土配合比设计。机场道面干硬性混凝土, 以抗折强度必须达到5 MPa作为控制指标。为保证强度达标, 要求坍落度不得大于10 mm (一般为5 mm) , 波动较小, 故水泥、砂、粗集料及水除按设计和规范要求进行选配外, 实际施工时还需严格控制配料精度。为此拌合站需设自动计量装置。

5) 干硬性混凝土摊铺。卸料时按运输车的斗容量计算间距, 由一个方向从里向外缓慢倾卸, 确保卸料均匀。摊铺可采用人工与小型挖掘机配合进行, 在混凝土板边角部位必须人工翻锹扣料, 严禁投甩和耧耙作业, 以避免混凝土离析。摊铺时, 注意保持适当坡度和高度, 特别是靠近模板处, 要防止出现大面积灰浆填充的现象。混凝土的松铺厚度必须严格按照试验得出的数值控制, 并根据实际情况调整刮平板高度, 使松铺混凝土的表面平整, 以保证混凝土振实后的表面与模板顶面基本一致。

6) 自行高频排式振捣器振捣作业。a.振捣全过程中必须辅以人工配合找平;b.当混凝土沿仓位顶端大约平铺5 m工作面后, 便可开动排式振捣器准备施振, 施振前先将排式振捣器准确安放在需浇筑的仓位内, 然后调整振动大梁的高度, 使其棒头距混凝土底面以上约5 cm时锁定;此距离也不可过低, 防止损坏棒头或振坏基层;c.排式振捣器起步振捣时间应略长 (不小于2 min~3 min) , 然后按不大于0.8 m/min±0.1 m/min的速度匀速行进, 实施全宽全厚振捣;d.振捣器不能碰撞模板、钢筋、灯座、传力杆等, 也不能扰动基层。当有些预埋件无法避开时, 可卸掉适量的棒头以避免碰撞, 由人工用单根振捣棒补振其缺振的部位;e.混凝土板边角、企口、端头及补仓传力杆部位均应使用普通振捣棒进行辅助振捣, 以确保边角质量。插入时应快插慢拔, 插点间距30 cm左右;每点振捣时间不得少于20 s;f.间隔浇筑的模板独立仓混凝土至少在完成3 d的养护期后, 才能进行中间仓位混凝土的补仓浇筑作业。在补仓混凝土浇筑时, 当排式振捣器用两侧已浇筑成型的混凝土面作为行走轨道时, 行走轮下必须垫厚度适宜的铁皮, 以防损坏两侧的成型道面板。

7) 振动行夯整平。对经过排式振捣器振实的混凝土表面, 必须立即用单根枕木、底面镶有铁皮、顶上安装2.5 k W的电动全幅式振动行夯在混凝土表面上缓缓移动, 往返整平、揉浆, 同时辅以人工挖高补低进行找平, 直至混凝土表面完全平整。

8) 滚杠揉浆、收浆抹面。a.滚杠揉浆:整平完毕后采用2根直径10 cm特制的实心钢滚筒来回滚动揉浆至少两遍或直到混凝土表面的浆液达到粘稠状为止;b.收浆找平:在混凝土仍处于塑性状态时, 用3 m直尺测试表面的平整度, 最后用特制的铝合金刮平尺进行找平, 并将表面上多余的水和浮浆予以清除;c.抹面:抹面必须由三道抹前后完成。第一道用木抹将表面揉压平整, 压下露石, 使所泛浆液更均匀分布在混凝土表面;第二道用塑料抹擀出表面泌水, 挤出气泡;第三道用铁抹将小石子、砂压入板面, 消除砂眼及板面残留的各种不平整痕迹。抹面后, 必须保证其表面平整、密实、不露砂, 无砂眼、抹痕、气泡、龟裂等现象。在高温作业时, 为防止产生不规则干缩裂缝, 抹面应尽量在防晒棚下进行。

9) 表面拉毛。a.拉毛时机的掌握:根据施工经验, 拉毛时如在毛刷后面附有一定厚度 (3 mm~5 mm) 砂浆, 但不聚集, 且能均匀地铺在混凝土表面为最佳拉毛时机, 或以手指按在混凝土表面如起痕, 但又不粘浆为宜;b.拉毛操作注意事项:在拉毛操作中, 为保证所拉毛的顺直, 在垂直于板块纵缝方向放一靠尺, 毛刷贴靠尺均匀拉行, 为避免出现褶痕, 拉毛中途不得停顿或颤抖。拉毛过程中要随时清洗毛刷上粘附的水泥浆, 以保证毛刷光滑。

10) 混凝土养护。混凝土表面用手下压无明显痕迹时, 即可用湿润后的土工布覆盖养护。养生最初3 h~5 h禁止洒水过多和将水直接洒在混凝土板表面上, 以免影响混凝土表面质量, 养生期内应始终保证混凝土表面湿润。

3 质量控制

严格按MH 5006—2002民用机场飞行区水泥混凝土道面面层施工技术规范、MH 5007—2000民用机场飞行区工程竣工验收质量检验评定标准执行与控制。其具体质量控制指标和检验标准如表1所示。

4 环保措施

1) 挂牌施工, 标明工程项目名称、范围、工地负责人, 现场布局合理, 材料、物品、机具堆放符合要求;2) 施工期间, 经常对施工机械车辆、道路进行维修, 施工便道确保畅通, 并洒水防尘;3) 严禁将带有油渍的物品放置在已经成型的混凝土道面上。

摘要：以毕节机场道面施工技术为例, 系统阐述了机场道面施工工艺流程, 着重对模板制作、下承层检验、干硬性混凝土摊铺、振动行夯整平等工艺进行了论述, 以期对类似工程起到一定的参考和借鉴作用。

高性能道面混凝土 篇6

关键词：机场,沥青混凝土,配合比设计,质量控制

随着社会经济的发展, 沥青混凝土道面以其施工快捷性、经济性, 良好的抗滑性、稳定性、舒适性及平整度在我国民用机场建设领域得到了广泛的应用。然而, 由于施工队伍的施工管理水平参差不齐, 使得机场沥青混凝土道面在使用过程中容易出现网状裂缝、车辙、泛油、下沉, 严重时影响机场正常运行。为保证沥青混凝土道面施工质量, 延长沥青混凝土道面使用寿命, 必须加强沥青混凝土道面施工质量控制。

1 施工准备阶段质量控制

1.1 材料质量控制

1) 沥青。

在选择生产厂家时, 要严格按照设计图纸对沥青的质量要求进行订购。沥青分批运到施工场地后, 项目质检部门要严格抽检。针入度、延度和软化点是必检项目, 根据施工需要也可选做其他指标。工地设置专门贮备罐贮存沥青, 在储罐中的沥青贮存温度在130℃以上, 且不超过180℃, 否则容易老化。若沥青在储罐中存放时间较长, 要在抽样检验后方可使用, 凡沥青检测指标不满足设计要求的严禁使用。

2) 矿料。

a.粗集料:粗集料应采用由岩石破碎加工而成碎石, 碎石应具有足够的强度和硬度, 清洁、干燥。粗集料的颗粒形状宜接近立方体, 表面粗糙而富有棱角。碎石由轧石机破碎而成, 轧石机不宜采用鄂式破碎机, 其质量应符合机场规范规定。

b.细集料:细集料可采用石屑、机制砂天然砂。细集料应清洁、干燥、质地坚硬、耐久, 无杂质, 其质量和级配应符合规范规定。为改善沥青混凝土混合料的和易性, 石屑与天然砂宜掺合使用, 其各自掺量在混合料配合比设计中确定;细集料要同沥青较好地粘结在一起, 凡与沥青粘结效果差的砂、石屑不得在沥青混凝土上面层使用。

c.填料:填料应采用石灰石、白云石等碱性石料加工磨细的石粉。原石料中的风化石、泥土杂质应剔除。填料要求干燥、洁净、无风化。为提高沥青混合料的水稳定性, 可使用水泥、消石灰粉代替部分填料, 但总量不宜超过集料总重的2%。从沥青混合料拌和机集尘装置中回收的粉尘, 不得用作填料。

1.2 沥青混凝土配合比设计控制

1) 进行目标配合比设计:根据级配要求计算出各种矿料的用量比例, 最佳沥青用量确定则要进行马歇尔试验, 在确定级配及沥青用量后, 用来制定施工目标配合比, 提供给拌和站试拌使用, 用来制定各原料仓的供料数量, 并调整进料速度。

2) 先根据目标配合比和拌合楼的生产能力调整冷料仓的流量, 然后对通过拌合楼筛分后进入热料仓的各种材料进行筛分并调整, 以确定各仓的材料比例, 并通过马歇尔试验确定生产配合比。

3) 拌合楼采用生产配合比进行试拌, 通过铺筑试验段进行马歇尔试验及道面取芯, 检测道面压实度及空隙率, 来确定生产用的标准配合比作为生产依据和质量控制标准。

2 施工阶段质量控制

2.1 沥青混合料的拌和

沥青混合料必须在沥青拌和厂采用间歇式拌和机拌制, 要严格掌握沥青和集料的加热温度及混合料的出厂温度。集料比沥青加热温度高10℃~20℃。热混合料在贮料仓内的温度下降不宜超过10℃, 储存时间不超过72 h。沥青混合料拌和时间经试拌确定, 以集料被沥青裹覆均匀一致为标准, 不得出现花白料, 不得使用结团成块的沥青混合料及严重离析的混合料。每盘沥青混合料的搅拌时间在45 s以上 (其中先干拌5 s~10 s) 。适当延长掺有纤维的沥青混合料的搅拌时间。

2.2 沥青混合料运输及摊铺

1) 运输沥青混合料时自卸汽车运输能力不低于15 t, 装混合料前在汽车车厢内喷涂油水混合物, 防止混合料粘在车斗内。另外, 汽车在装好料后要用双层帆布覆盖保温, 运输时间尽可能在30 min内, 运料车抵达现场后, 先不要急于掀开覆盖的保温布, 等到摊铺机开始工作时再掀开, 以使温度下降损失最低。

2) 混合料的摊铺宜采用履带自行式摊铺机。摊铺前应先调整幅宽, 检查刮平板与幅宽是否一致, 高度 (按松铺系数) 是否符合要求。刮平板和振动器底部应涂油以防粘结, 熨平板应预先加热。混合料摊铺机行走要缓慢、均匀, 中途不得停顿。摊铺速度不得大于5 m/min, 摊铺过程中要连续不断, 摊铺速度不可经常变换。摊铺机送料器两侧要保持不少于其高度的2/3的混合料, 确保螺旋送料器连续转动, 以避免摊铺机出现全断面宽度的离析。施工时当气温低于10℃时, 不宜摊铺混合料。

2.3 压实质量控制

1) 初压应用不开启振动装置的振动压路机或钢轮式压路机进行2遍碾压, 碾压时先外侧再向中心碾压。为防止碾压时混合料向外推移, 外侧边缘应空出宽度约30 cm~40 cm。相邻碾压带应重叠1/3~1/2轮宽, 压完全幅为1遍。初压后立即用3 m直尺检查平整度, 不符合设计要求时, 予以适当修补与处理。

2) 复压宜采用重型的轮胎压路机, 也可采用振动压路机。碾压遍数一般不少于4遍~6遍, 直至无明显轮迹、达到要求的压实度为止。轮胎压路机总质量不宜小于15 t。碾压时相邻碾压带应重叠1/3~1/2的轮宽。

3) 复压后紧接着进行终压, 采用关闭振动的振动压路机或双轮钢轮式进行碾压, 碾压遍数在2遍以上, 直到完全消除轮迹为宜。

2.4 接缝处理

1) 纵向接缝。

沥青混凝土道面的纵缝, 宜沿跑道、滑行道的中心线向两侧设置。道面各层的纵缝应错开30 cm以上。接缝处必须紧密、平顺。进行梯队作业时纵缝应采用热接缝摊铺。先进行摊铺的混合料边部预留宽度10 cm~20 cm不进行碾压, 作为后续摊铺时的基准高程面, 最后进行跨缝碾压使整个道面合为一体。碾压过程中必须掌握混合料的温度, 避免产生冷接缝。当不能采用热接缝时, 宜用切缝机将缝边切齐或刨齐, 清除碎屑, 吹干水分。切缝断面要垂直, 纵向要成直线 (上面层中间纵缝应位于道面的中线) , 垂直面应涂刷粘层油。

2) 横向接缝。

横向相邻两幅的横缝及道面各分层间 (上、中、下面层) 的横向接缝均应错位1 m以上。进行接缝铺筑时, 先将热的混合料铺设在已压实部分上面, 使其预热后软化, 碾压前应铲除, 以加强新老道面接缝处的粘结。

3 结语

沥青混凝土路面施工质量涉及的面很广, 影响因素很多。既包括原材料的质量控制, 也包括施工过程中的质量控制。要善于总结施工过程中的经验, 合理使用新型技术、新型材料, 创新施工工艺, 引进先进设备, 克服人为因素干扰, 严格控制各种试验及检测。只有科学组织施工, 才能确保沥青混凝土路面施工质量。

参考文献

[1]MH 5011—1999, 民用机场沥青混凝土道面施工技术规范[S].

机场道面纤维混凝土的抗冻性试验 篇7

新型飞机日益向大型化、重载化的方向发展,这就对机场道面提出了越来越高的性能要求。由于沥青混凝土承受重载的能力相对较差,在现代化机场中已较少用于铺面;而具有强度高、受高温影响小等优点的水泥混凝土越来越多地应用于机场道面。水泥混凝土道面的最大优点是可以通过增加面板厚度来提高机场道面的承载能力[1]。随着我国国民经济的快速发展、民用飞机的数量与航班密度大幅度增加,机场跑道的负荷与日俱增,这导致了包括北京首都国际机场在内的许多机场道面在远低于预期寿命的情况下大量破损,水泥混凝土道面发生不同程度的开裂现象。

针对机场水泥混凝土道面的开裂问题,目前在机场道面的新建,特别是维修过程中经常采用纤维混凝土。道面纤维混凝土是以普通混凝土材料为基材,加入各种纤维而形成的复合材料,它能有效改善传统机场道面材料脆性大、抗裂性差等缺点。

在各类纤维混凝土中,钢纤维混凝土较早应用于机场道面。自上世纪90年代在广州白云机场道面工程中首次应用以来,其良好的工程技术性能,特别是增强、增韧效果得到了广泛的公认,在我国机场道面中应用较多。但钢纤维混凝土机场道面亦存在以下三方面主要问题:(1)钢纤维混凝土的表观密度较大,增大了机场地基的负荷;(2)在水泥混凝土道面中掺加钢纤维的成本较高;(3)随着机轮的不断磨耗,道面表面混凝土材料被磨损,钢纤维逐渐暴露表面,从而刺损飞机轮胎。

较之钢纤维混凝土道面材料,聚丙烯纤维混凝土、聚乙烯醇纤维混凝土及聚丙烯腈纤维混凝土等合成纤维混凝土新型道面混凝土材料,虽然其弹性模量较低,但价格亦低,且不会刺损飞机轮胎,因而在现代化机场道面中具有良好的应用前景[2]。

2 机场道面混凝土材料的抗冻性问题

在机场道面混凝土材料的各项技术性能指标中,抗冻性是十分重要的方面。由于机场道面混凝土暴露在自然环境中的面积很大,受温度变化的影响亦大,在反复冻融循环作用下,其结构强度和表面状况都会逐渐下降。这一问题在我国机场,特别是北方寒冷地区的机场道面中尤其突出,很多新建或扩建的混凝土道面,如乌鲁木齐机场、兰州中川机场、沈阳桃仙机场、哈尔滨太平机场、拉萨贡嘎机场等,在刚投入使用不久都出现了道面混凝土表面起砂掉皮、开裂脱落等现象[3],图1和图2为机场道面受冻露骨和脱皮现象。由此可见,机场道面混凝土材料的抗冻性十分重要。

目前关于纤维混凝土的抗冻性问题,学术界仍存在不同观点[4]。我国混凝土专家孙伟院士等认为,纤维的掺入可在一定程度上改善混凝土的抗冻性[5];美国S P.Shah、意大利S Cangiano等则认为,掺入纤维可能会导致混凝土工作性下降、缺陷增多,并不一定能提高混凝土的抗冻性[6~7]。造成上述差异的主要原因之一在于所用的混凝土基材强度、增强纤维的品种和掺量的亦不同。

本文以机场道面混凝土材料为基材,分别掺入不同掺量的钢纤维和聚丙烯纤维,通过快冻法抗冻性试验研究不同纤维掺量下道面混凝土抗冻性能的变化规律,并对比了不同增强纤维品种对机场道面混凝土抗冻性能的影响,以期对我国现代化机场工程的建设起到一定参考作用。

3 机场道面纤维混凝土材料抗冻性试验

3.1 试验原材料

本试验基准组道面混凝土的原材料为:P·Ⅱ52.2级普通硅酸盐水泥、碎石、中砂、引气型高效减水剂、粉煤灰掺合料、自来水[8],在0.25的水灰比下制备机场道面混凝土。作为本文试验的混凝土基材(C组),该组混凝土拌和物的实测坍落度为130mm、28d立方体抗压强度为52.2MPa、28d弯拉强度为6.56MPa、抗冻等级高于F300。

在以上基准组道面混凝土中,保证混凝土基材不变,分别掺入钢纤维和有机合成纤维,制得不同类型的道面纤维混凝土。其中,所用钢纤维为端弯型,其性能指标见表1,共制备了三组不同纤维掺量的钢纤维道面混凝土,即SFRC1组(钢纤维体积掺量0.5%)、SFRC2组(钢纤维体积掺量1.0%)、SFRC3组(钢纤维体积掺量1.5%)。所用合成纤维为聚丙烯纤维,其性能指标见表1,共制备了三组不同纤维掺量的聚丙烯纤维道面混凝土,即PPFRC1组(聚丙烯纤维体积掺量0.5%)、PPFRC2组(聚丙烯纤维体积掺量1.0%)、PPFRC3组(聚丙烯纤维体积掺量1.5%)。为避免外加剂对道面混凝土抗冻性的影响,各组混凝土所掺引气型高效减水剂量均相同。

3.2 抗冻性试验方法

对以上七组道面混凝土,每组成型40mm×40mm×160mm试件,标准养护28d后,用快冻法进行抗冻性试验,以试件重量损失率和相对动弹性模量作为评价冻融破坏程度的指标。

4 机场道面纤维混凝土材料抗冻性试验结果与分析

4.1 试验结果

根据快冻法抗冻性试验结果,经历300次冻融循环后,各组试件的相对动弹性模量、重量损失率、抗冻融耐久性指数对比列于表2。图3和图4分别为各组钢纤维道面混凝土的相对动弹性模量、重量随冻融循环次数增加的变化情况;图5、图6分别为各组聚丙烯纤维道面混凝土的相对动弹性模量、重量随冻融循环次数增加的变化情况。

由表2可见,各组道面混凝土300次抗冻融耐久性指数在96.9~98.0之间,抗冻等级均高于F300,都属于抗冻性很好的道面混凝土。但对比发现,钢纤维和聚丙烯纤维的掺入,对道面混凝土的抗冻性具有不同影响。

4.2 钢纤维对机场道面混凝土材料抗冻性的影响

由表2和图3可见,各组钢纤维道面混凝土的相对动弹性模量普遍低于不掺纤维的基准组。由表2和图4可见,掺钢纤维的SFRC2组、SFRC3组重量损失率明显高于基准组,表明混凝土表面冻融损伤较严重。可见,钢纤维的掺入非但没有提高道面混凝土的抗冻性,还使其略有下降;且随着钢纤维掺量的提高,钢纤维道面混凝土的抗冻性无明显的变化。

造成上述现象的原因主要有以下三点:(1)混凝土的抗冻性与其内部的微裂纹密切相关,钢纤维虽可较好地抑制混凝土中粗大裂缝的扩展[9],但由于其分布根数远少于合成纤维、纤维间距远大于合成纤维,故对道面混凝土中微裂缝的抑制作用不及合成纤维明显。(2)钢纤维的掺入使得新拌混凝土的流动性变差,从而影响硬化后混凝土的密实度与均匀性,混凝土中有害孔隙、毛细管等内部缺陷的增多导致抗冻性下降[10]。(3)由图7可见,钢纤维与基材间存在间隙,是钢纤维道面混凝土中最薄弱的环节;随着钢纤维掺量的提高,混凝土中薄弱界面增多,对抗冻性不利。

4.3 聚丙烯纤维对机场道面混凝土材料抗冻性的影响

由图5可见,掺聚丙烯纤维的各组道面混凝土相对动弹性模量均比不掺纤维的基准组有不同程度的提高;对比图3可知,掺聚丙烯纤维对道面混凝土相对动弹性模量的改善效果优于掺钢纤维。此外,对比图4和图6可知,在300次冻融循环内,聚丙烯纤维道面混凝土的重量损失率较钢纤维道面混凝土小,表明其表面冻融损伤较小。由以上对比及表2均可见,聚丙烯纤维对道面混凝土抗冻性的改善效果优于钢纤维。

造成这一现象的原因在于,聚丙烯纤维对新拌混凝土具有明显的早期阻裂效应。较之钢纤维,聚丙烯纤维直径很细、单位体积内分布根数多、纤维间距小,可以更好地抑制混凝土的塑性开裂[11]。混凝土内部裂缝的减少,对抗冻性的提高是有利的[12]。硬化混凝土中广泛分布的聚丙烯纤维,可以比钢纤维更均匀地缓解冻融过程中混凝土变温引起的内应力,限制微裂纹的扩展。故掺入聚丙烯纤维后,道面混凝土的抗冻性有所提高,聚丙烯纤维对道面混凝土抗冻性的改善效果优于钢纤维。

特别值得注意的是,虽然聚丙烯纤维的掺入可改善道面混凝土的抗冻性,但这种改善效果并非随着纤维掺量的增大而一直提高。本文试验结果表明:(1)掺1.0%聚丙烯纤维的PPFRC2组对混凝土抗冻性的提高效果最明显,300次冻融循环后的相对动弹性模量高达98.01%。(2)较低聚丙烯纤维掺量的PPFRC1组,在前100次冻融循环内对混凝土的相对动弹性模量没有改善,但在100~300次冻融循环内对混凝土的抗冻性有一定的提高。(3)较高聚丙烯纤维掺量的PPFRC3组在125~300次冻融循环内相对动弹性模量损失较快,抗冻性不及PPFRC2组。

造成上述现象的主要原因在于聚丙烯纤维的掺入对于道面混凝土的抗冻性具有双重效应。一方面,聚丙烯纤维的阻裂效果可以减少混凝土塑性裂缝,对提高抗冻性有利。另一方面,聚丙烯纤维表面的憎水性使得纤维-基材界面区水灰比高、结构松散、晶体富集,呈弱界面效应;随着聚丙烯纤维掺量的提高,薄弱界面数量增多,对抗冻性不利。上述两方面共同作用,使得聚丙烯纤维的掺入虽可改善道面混凝土的抗冻性,但掺量并非越高越好,根据本文试验结果,聚丙烯纤维体积掺量在1.0%时对机场道面混凝土抗冻性的改善效果最好。

值得一提的是,图6中高聚丙烯纤维掺量的PPFRC3组,随着冻融次数的增加,试件重量非但没减小反而有所增加,其原因在于随着冻融循环的进行,试件表面虽已开裂,但混凝土内大量分布的聚丙烯纤维起到抗剥落作用,使得试件裂而不散(图7),避免了试件表面剥落所造成的重量损失,同时,外部水分通过裂缝进入试件,使试件重量上升。

5 结论

(1)具有抗裂性好、韧性高的纤维混凝土在机场道面新建与修补中具有重要作用。其中,新型合成纤维道面混凝土改善了传统钢纤维道面混凝土自重大、成本高、对机轮磨耗大等缺点,具有很好的应用前景。

(2)抗冻性是机场道面最重要的技术性质之一。抗冻性试验结果表明,聚丙烯纤维对道面混凝土抗冻性的改善效果优于钢纤维。

(3)钢纤维的掺入不但难以提高道面混凝土的抗冻性,还使其略有下降;随着钢纤维掺量的提高,钢纤维道面混凝土的抗冻性无明显的变化趋势。聚丙烯纤维掺量的提高并非越高越好,试验结果表明,掺入1.0%聚丙烯纤维对道面混凝土抗冻性的提高效果最明显,300次冻融循环后相对动弹性模量高达98.01%。

摘要：纤维混凝土广泛应用于机场道面的新建与修补,其中的新型合成纤维道面混凝土改善了传统钢纤维道面混凝土自重大、成本高、对机轮磨耗大等缺点。在论述机场道面纤维混凝土材料及其抗冻性问题的基础上,通过快冻法试验,研究了钢纤维和聚丙烯纤维的掺入及掺量对道面混凝土抗冻性的不同影响。结果表明,聚丙烯纤维对道面混凝土抗冻性的改善效果优于钢纤维;聚丙烯纤维对道面混凝土抗冻性的影响存在最佳纤维掺量,掺入1.0%聚丙烯纤维对抗冻性的提高效果最好。

关键词：机场道面,抗冻性,道面纤维混凝土,钢纤维,聚丙烯纤维

参考文献

[1]雷颖占,董祥.土木工程概论[M].北京:中国电力出版社,2009:30-41.

[2]董祥.道路碾压混凝土掺合料技术与纤维增强技术研究及应用[J].混凝土,2008(8):117-120.

[3]谢槟羊.机场道面混凝土抗冻融问题探讨谢槟羊[J].机场建设,2001(4).

[4]Editor.Take it Outside--Fibre Reinforced Concrete for External Applications[J].Australian Concrete Construction,2008,21(5):26-27.

[5]潘钢华,孙伟,姜阳.高强混凝土抗冻性的理论和实验研究[J].硅酸盐学报,1999,27(6):637-643.

[6]S Cangiano,G A Plizzari,E Cadoni,et al.On Durability of Steel Fibre Reinforced Concrete[A].In:International Conference on Cement Combinations for Durable Concrete[C].London,UK:Thomas Telford,2005.477-486.

[7]余红发,孙伟,张云升.高强高模聚乙烯纤维对大掺量矿物掺合料高强混凝土抗冻性的影响[J].南京航空航天大学学报,2008,40(3):399-403.

[8]X.Dong,J.M.Gao,P.L.He,et al.Study on Influences of Activity Mineral Admixture on Mechanical Properties of High Performance Lightweight Aggregate Concrete[A].In:Proceedings of the6th International Symposium on Cement&Concrete[C].Beijing,China:Foreign Languages Press,2006.922-928.

[9]P.A.Jones,S.A.Austin,P.J.Robins.Predicting the Flexural Load-deflection Response of Steel Fibre Reinforced Concrete from Strain,Crack-width,Fibre Pull-out and Distribution Data[J].Materials and Structures,2008,41(3):449-463.

[10]M Beddar.An Experimental Study of Porosity and Permeability Characteristics of Steel Fibre Reinforced Concrete[A].In:International Conference on Cement Combinations for Durable Concrete[C].London,UK:Thomas Telford,2005.371-382.

[11]Y.Mohammadi,S.P.Singh,S.K.Kaushik.Properties of Steel Fibrous Concrete Containing mixed Fibres in Fresh and Hardened State[J].Construction and Building Materials,2008,22(5):956-965.

机场混凝土道面新型封缝材料解析 篇8

为了减少石子等硬物、水分等进入到机场混凝土道面的接缝中, 应当对接缝进行密封, 因为如果硬物进入到了接缝中, 接缝侧壁的混凝土会产生应力集中, 很容易导致自身的碎裂, 如果水分进入到了接缝中, 道面可能发生冻胀等病害。但是, 接缝密封之所以失效主要是因为原来使用的封缝材料 (聚氯乙烯胶泥) 性能不好, 采用新型的封缝材料就能大大降低接缝密封失效的几率。

一、避免接缝破坏的重要性

道面的接缝有很多形式, 横向接缝用来减小湿度、温度变化导致混凝土产生的温度翘曲应力及收缩应力。纵向接缝能为混凝土板膨胀进行伸长余地的提供, 进而防止其产生太大热压应力。

道面的破坏一般都是从接缝开始的。因为当接缝张开时, 剪应力及拉应力都很大, 槽口上部的内角点会在二者合力的作用下形成较大的斜向的主拉应力, 而机场混凝土的道面是刚性道面, 脆性很大, 不存在屈服阶段。载荷增加的时候, 在应力集中的地方, 最大应力会一直增长直到超过道面极限承载力, 于是道面就在这个地方先开裂, 产生破坏。而且, 因为存在惯性力, 应力在动载荷的作用下会以波的形式进行传播, 传播过程中会在结构里产生散射、反射, 导致截面应力进行重新分布, 局部的应力就会增加。飞机是在多载荷的作用下飞行的, 这时接缝处的应力集中会严重影响道面强度。所以, 道面中非常薄弱的一部分就是接缝, 避免接缝破坏十分重要。

二、机场混凝土道面新型封缝材料的技术要求

虽然新型的封缝材料同以往使用的封缝材料相比, 具有弹性性能好、抗高低温能力强、使用寿命也比较长等优点, 但是因为技术要求不统一, 设计单位及施工单位进行选材时很随意, 常常对价格因素考虑过多, 选择使用的封缝材料在产品质量上差异较大, 封缝材料的质量没有得到很好的控制。有些封缝材料仅使用了几年就失效了, 对道面造成了一系列的破坏, 所以应当确定新型封缝材料的技术要求。

(一) 相关标准分析

在国内, 一些民航机场进行封缝材料选择时主要把交通部标准当作控制依据。这个标准对技术提出的要求只有5项, 很多影响封缝质量的关键技术指标都没有列进来, 不但项目偏少, 还不甚合理。比如其中的流动度指标只是对下垂型的密封材料比较适用, 对路面工程没有实际的意义。因此, 这个标准不适用于机场道面工程。我国的建材行业标准将拉伸模量和位移能力当作产品的分级指标, 对建筑接缝的密封胶进行了级别划分, 可以作为机场道面接缝技术主要指标的借鉴。

美国相关部门的规范对封缝材料的技术要求有10项, 基本包含了将封缝材料用于机场道面的所有性能要求, 它的主要指标也可以作为我国的借鉴。

(二) 我国机场混凝土道面新型封缝材料技术要求的确定

经过试验可以得出, 我国机场混凝土道面新型封缝材料技术要求有8项, 分别是流平性、拉伸模量、冷拉-热压后的粘结性等。

“流平性”能够对封缝材料的施工性能进行反映, 对于灌注封缝材料的内在质量和外观影响都很大, 指标要求是光滑平整。难于灌缝、流动性小的材料无法对接缝密实加以保证, 但是过分对“自流平”进行强调也是不好的。

“拉伸模量”可以对封缝材料的内聚性能、粘结性能进行反映, 进行试验时, 若将它用一定伸长率时相应的应力值进行表示, 可以得出一组样品试验表如下。

通过试验发现, 如果机场道面采用低模量产品, 封缝材料的防水密封效果会更好。

“冷压-热拉后的粘结性”能够对材料的承受道面板在变化温度时的缩变形能力进行考察。其要求是在-20℃时对封缝材料进行24个小时的拉伸, 在+70℃时进行24个小时的压缩, 两个循环是一个周期, 材料在两个周期之后不发生破坏。

“弹性恢复率”能够对封缝材料的回弹变形能力进行反映, 其要求是封缝材料在进行24小时的定伸100%之后, 要有大于等于75%的弹性恢复率, 以确保在接缝位移大时封缝材料具有良好的恢复能力。

“浸水后的定伸粘结性”能够对材料耐水性能进行反映。要求是封缝材料浸在水中4d后还能定伸100%24个小时而不发生破坏。

“质量损失”能够对材料热老化性能进行反映。如果材料的质量损失比较大, 它会产生变硬、体积收缩、发脆从而导致粘结的破坏。其要求是材料放置在70℃下7d后, 产生的质量损失比5%小。

“浸油后的定伸粘结性”能对材料的耐油溶解能力及耐油溶胀能力进行反映。其要求是封缝材料在50℃的油中浸泡24个小时之后还能定伸100%24个小时而不发生破坏。

“抗燃性”能够对材料抵抗吹雪车吹喷或飞机的高温尾喷气流能力进行反映, 要求是材料能够在120℃的温度下保持120s的不流动、着燃、变硬、分离或失去弹性。

三、机场混凝土道面新型封缝材料的应用

为了说明我国机场混凝土道面新型封缝材料的应用情况, 本文借助了一项调研, 并根据调研情况进行具体分析。

(一) 应用现状

调研的对象是东北、华北、西北、中南、西南、华东六大区的12个机场, 另外还对西北、华东、华北地区的6个民航机场进行了封缝材料使用情况的观察。

调研结果表明, 在11个应用新型的封缝材料的机场中, 8个机场的接缝密封在使用几年后仍然处于良好的状态, 封缝材料出现内聚破坏、粘结破坏现象的机场很少, 道面的基础十分稳定, 平整度良好, 保证了过去几年航空器飞行的安全及训练, 由此可见, 新型封缝材料相比以往使用的材料具有更好的特性。

尽管如此, 仍然有些机场的道面接缝在使用新型材料封缝的情况下产生严重破坏, 破坏情况主要表现为雨水渗入道面、材料出现内聚破坏、粘结破坏、道面基础出现不均匀下沉等现象, 这些都对飞行训练的安全产生了严重影响, 对于被调研的民航机场, 也有些发生了类似现象。

(二) 发生破坏的原因

从调研结果来看, 在实际使用过程中新型封缝材料的使用效果差异很大, 发生破坏的主要原因存在于接缝设计、施工质量及材料质量中。

第一, 被调研的应用新型封缝材料的机场中, 有两个采用聚氨酯的机场发生了严重的深度粘结形式的破坏, 另外还存在材料被挤出或沉入接缝的现象, 由此可说明, 这两个机场所用封缝材料的性能比较差。目前在我国进行聚氨酯生产的工厂大约有15家, 所生产的产品品种较多, 其中有些聚氨酯并不适合用在机场道面的接缝密封中。这些聚氨酯分别是焦油型聚氨酯、沥青型聚氨酯、聚酯型聚氨酯和单组分聚氨酯。

使用焦油型聚氨酯的机场道面封缝材料破坏率可以达到53.3%, 产生的破坏类型多数是粘结破坏;使用沥青型聚氨酯的机场道面封缝表现出的情况是冬脆夏软, 在冬季气温较低的时候产生内聚破坏。使用这种材料的机场封缝材料的破坏率是41.7%, 是比较严重的破坏现象;对于聚酯型聚氨酯, 它的酯基容易水解, 水解时的表现是分子链降低、主链断裂、伸长率及拉伸强度都会急剧下降;单组分聚氨酯在硬化时主要有自身氧化、吸收空气水分、干燥硬化和自身氧化等类型, 硬化的速度会受到温度及环境湿度的影响, 而且硬化中的变形很大, 可能导致硬化体的开裂。所以, 在选择封缝材料时应当十分慎重, 不能盲目地认为所有的聚氨酯密封胶都可以应用于机场道面的接缝密封, 要根据相关技术指标的要求先检验材料, 在材料符合技术的要求时才能进行使用。

第二, 在施工时, 某些施工单位进行材料选择的随意性特别大, 很多都是单纯追求价格上比较低的材料, 有些材料还没经检验就会直接用于机场道面的灌缝, 给工程带来隐患;在灌缝时, 如果接缝的处理不够干净或混凝土的侧壁上有灰尘都会导致侧壁与材料出现不能完全粘结的情况。施工单位为了偷工减料进行不饱满灌缝也会导致灌缝很快失效;还有些接缝的破坏是因为封缝材料灌缝太浅、太深或太窄, 灌缝太深的时候封缝材料会产生很大拉伸应力面的破坏, 接缝太窄时, 封缝材料的受力变形会增加, 很容易产生破坏。接缝太浅可能会因为某种外力面而产生破坏。

第三, 设计接缝时一般都要对接缝的位移进行考虑, 计算接缝位移的公式是:

在这个公式中, △L是机场道面板的长度变化, C是道面的板底受到基层摩阻力的影响因子, α是混凝土温度的变形系数, L是混凝土道面的板长, △T是温度的变化量, Z是因混凝土干缩而发生的道面板的变形系数。但是, 现场所测的接缝位移一般与计算所得的值有很大差异, 观测所得活缝位移通常比理论计算的值大, 这种差异很容易使封缝材料产生破坏。

除了上文所说的三个原因外, 还有其它一些原因也能导致封缝材料的破坏, 比如当某个地区温差较大时, 道面的接缝位移量一般很大, 容易超出封缝材料变形的能力, 从而导致接缝密封的较快失效。

四、结语