抗冻型机场水泥混凝土道面配合比设计方法研究.pdf

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1、172科技研究城市道桥与防洪2013年9月第9期抗冻型机场水泥混凝土道面配合比设计方法研究陈士昌，罗勇，李晔，谭悦，(1．上海民航新时代机场设计研究院有限公司，上海市200335；2．同济大学道路与机场工程系，上海市201804；3．上海机场(集团)有限公司虹桥国际机场公司，上海市200335)摘要：我国冰冻地区机场水泥混凝土道面普遍存在冻融病害，严重影响了道面的使用寿命，显著增加了机场的维护成本，且对机场运行安全构成隐患。该文分析了我国机场道面设计方法的缺陷，提出通过混凝土引气技术改善道面抗冻性能的方法；从强度和施工和易性两个方面分析了引气对混凝土性能的影响；通过建立设计抗

2、冻标号Fn为混凝土抗冻性能评价指标，结合现有混凝土配合比设计方法，提出了需考虑抗冻性能的机场混凝土道面设计方法。关键词：机场；水泥混凝土道面；冻融；抗冻标号；引气混凝土；抗冻设计；配合比中图分类号：V351．11文献标识码：A文章编号：1009—7716(2013)09—0172—03应从设计角度出发。但由于我国开展混凝土抗冻0引言问题的研究较晚，目前也未形成混凝土抗冻设计水泥混凝土(以下简称混凝土)通常被认为是指标体系。《民用机场水泥混凝土道面设计规范》一种耐久性材料。混凝土道面具有使用年限长、施(MHT5004—2010)中仅要求：在寒冷地区尚应具有工工艺成熟、维护使用方

3、便等优点，我国机场水泥良好的抗冻性，年最低月平均气温为0—一1O℃的混凝土道面占87％以上l1】。一般混凝土道面设计寿地区，道面混凝土抗冻标号应不低于F200；年最低命为30a，但实际应用中显有达到。混凝土的过早月平均气温小于一10℃的地区，道面混凝土抗冻标损坏带来了巨大损失，混凝土的耐久性也成为当号应不低于F300；有抗冰(盐)冻要求地区应掺减前国际工程界关注的重大课题。水引气型外加剂[3】。《军用机场水泥混凝土道面设在我国冰冻地区，特别是三北地区(东北、华计规范》(GJB1278—91)中仅要求：水泥混凝土面北及西北)，机场混凝土道面冻融病害非常普遍，板必须具有足够的耐久

4、性[41。由此可见，我国机场某机场开通不足10a，其道面90％以上混凝土板道面设计规范中未对道面抗冻性做实质性规定，块发生冻融耐久性裂纹损坏l2l(见图1)。从而导致机场道面抗冻性能差、冻融病害严重的问题。目前国际上已公认，对于冰冻地区，道面设计仅考虑荷载作用已明显不够，还需综合考虑环境的影响，重点包括温度和湿度的作用。2提高道面抗冻性的方法根据冻融破坏机理，产生冻融破坏的根本原因是冻融时产生的各种作用力(膨胀压力、水力压力、渗透压力)超过了混凝土的抗拉强度。因此，提图1机场跑道冻融病害实景高混凝土抗冻性的措施，在理论上可围绕降低各冻融病害大大缩短了道面的使用寿命，给机种压力

5、和提高混凝土的强度两方面进行。所以，世场维护带来了巨大挑战，也给机场带来了巨大的界上预防冻融损坏的措施主要分为两类：一类是经济损失和社会不利影响。因此，开展道面防治冻以比利时等北欧国家为代表的采用高强混凝土的融病害的研究意义重大。方法；一类是以美国为代表的以混凝土引气技术1道面设计方法的缺陷为核心的方法。采用高强混凝土(混凝土抗压强度高于60MPa)冰冻地区的冻融现象是客观存在的，也是无的措施主要是着眼于减小冻融压力和增大混凝土法避免的。如何提高道面的抗冻融能力，主要还是抗拉强度两个方面。减小冻融压力主要通过采用收稿日期：2013—07—31低水灰比和高水泥用量，控制混凝土的

6、吸水率，保作者简介：陈士昌(1964一)，男，上海人，工程师，从事机场工证混凝土冻融时即使在饱水的情况下可供冻融的程设计与咨询工作。2013年9月第9期城市道桥与防洪科技研究173水也较少，混凝土孔隙结冰速率小，从而减小冻融■产生的各类压力；另一方面通过大幅度提高混凝‘-■一o—、～土的标号来提高混凝土抗拉强度，从而提高混凝o、、土抵抗冻融破坏的能力。但采用高强混凝土的抗＼P冻措施不但技术要求高，经济代价也比较大。加拿大的M．Pigeon[s】认为在非引气的条件下只有抗压R=·OO2吼f，+O：7l8，I39694强度高于8OMPa并且水灰比低于0．35时才有可能达到较好的预

7、防冻融破坏的效果。以混凝土引气技术为核心的冻融预防措施基本着眼点在于降低混凝土冻融循环时产生的内部02468l012应力，通过引入封闭气泡降低混凝土水饱和程度，含气量A／％为混凝土提供足够容量和均匀分布的气泡系统。图3含气量对抗折强度的影响曲线图与普通混凝土相比，引气混凝土只是要求在混凝3．2引气对混凝土和易性的影响土中增加足够气泡含量并使其均匀分布，对混凝引气剂具有减水作用，且引气剂生成的微气泡土本身强度等性能并没有其他要求，可以实现在具有润滑作用。因此，混凝土坍落度会随着含气量增加较低的建设成本条件