机场道面混凝土抗冻性试验研究与道面掉皮防治

赵志青，王颖华，丁铁成，徐国建

（中国航空港建设第七工程总队，陕西 宝鸡 721000）

机场道面混凝土抗冻性试验研究与道面掉皮防治

赵志青，王颖华，丁铁成，徐国建

（中国航空港建设第七工程总队，陕西 宝鸡 721000）

在我国北方地区的新建机场，混凝土道面掉皮现象十分严重，文章分析了引起掉皮的主要原因，指出了机场道面混凝土进行抗冻研究的必要性、研究方法和内容及研究时间和进度。

机场道面；抗冻性；研究

1 研究目的和必要性

在我国北方地区的新建机场，混凝土道面掉皮现象十分严重。特别是在寒冷地区，第一年的新建机场经过一个冬天，第二年由于道面脱皮严重以致无法使用的情况也时有发生。根据在新疆地区做过地简单统计，发现近年来新建扩建的机场，经过一个冬天产生道面脱皮现象的占一半以上。这些现象对机场的运营和飞行安全带来严重地危害，也直接影响了工程建设的投资效益，长期困扰着广大工程技术人员。

1.1 道面混凝土掉皮的现状

一般为混凝土表层3～5 mm砂浆层脱落，脱落的面积有大有小，大的整块板全部脱落，尤其是混凝土施工完第一个冬天最为严重，第二年以后基本稳定。

1.2 引起掉皮的主要原因

经研究后认为，引起掉皮的主要原因是当地寒冷的气候条件。冬天的雪水通过混凝土表层的孔隙浸入到混凝土内，在负温条件下结冰冻胀，使混凝土表层受拉产生掉皮。这就是这种道面掉皮现象只发生在我国的北方地区，也只发生在冬季，越是寒冷的地区就越是严重的根本原因。

所以，对机场道面混凝土进行抗冻研究，对防止道面混凝土产生冻融破坏，对机场今后的安全运行有着十分重要的科学意义。

2 研究方法

提高混凝土抗冻性的措施很多，主要有以下几点：

2.1 减少混凝土中的孔隙率，提高密实性

根据以上分析，外界的水是通过混凝土中的孔隙渗透到混凝土中结冰，从而产生冻融破坏的。那么，减少混凝土中的孔隙率，提高密实性，减少外界水下渗的可能就自然会提高混凝土的抗冻性。经过研究认为，影响混凝土密实性的因素主要有：①水灰比；②混凝土配合比；③水泥品种及矿物成份组成；④粗骨料的品种及密度；⑤粗细骨料的级配、含泥量及用量等；⑥施工时的外界气象条件；⑦施工工艺等。根据以上分析，我们必须对配合比进行多组试验；对机场周边岩石的不同品种进行多组强度和密度检验；对水泥的品种及矿物组成提出严格要求，有必要时和厂家共同研制生产，以提高混凝土的密实性和抗冻性。

2.2 在混凝土中添加引气剂，以提高抗冻能力

在混凝土中引入微小气泡，可以大幅度提高抗冻能力，已成为行业里的共识。在寒冷地区的混凝土中添加引气剂已相当普遍。但引气剂的品种很多，效果不一，部分引气剂对混凝土强度影响很大，并与水泥存在不相容问题。因此需要针对机场所用的水泥和骨料情况，进行试验优选，选择既能满足抗冻要求，又能满足强度和其他要求的引气剂品种。另外，机场道面混凝土是一种干硬性混凝土，与一般建筑工程所使用的混凝土有较大区别。因此，混凝土引气量指标与一般混凝土也有一定差异，需要通过试验，找出混凝土引气量与抗冻性之间的关系，为工程中选择合适的引气量提供依据。

3 研究内容

根据以上分析，我们需进行以下工作：

3.1 原材料选择和检验

依据《民用机场飞行区水泥混凝土道面面层施工技术规范》（MH5006－2002）。

3.1.1 水泥

水泥选用原则：应选用收缩性小、耐磨性强、抗冻性好、含碱量低的水泥。混凝土中总碱量不得大于3 kg/m3。

水泥品种、等级：应选用旋窑生产的道路硅酸盐、普通硅酸盐水泥。水泥等级42.5以上，不宜选用早强型（R型）水泥。

表1 水泥品质要求

选择与试验方法：选用大型水泥厂，并了解当地机场使用的水泥情况。选择基本符合上述要求的水泥。如某些指标不符合要求，可与生产厂家协商专门生产，使主要指标符合要求。次要指标如相差不大，经论证后也可使用。初步符合要求的水泥（1～2种）要进行检验，合格后才能选用。

3.1.2 细集料

应选用细度模数为2.65～3.20的天然中粗水洗砂，质地应坚硬、耐久、洁净，并符合下表要求。检验方法参见《建筑用砂》（GB/T 14684）或《水工混凝土砂石骨料试验规程》（DL/T 5151）。

表2 砂的技术要求

选择及试验方法：砂选要符合要求。

3.1.3 粗集料

应尽量采用碎石，若当地无碎石或碎石存在碱活性，可采用机轧砾石，不得采用天然砾石。石子质地应坚硬、耐久、耐磨、洁净，符合规定的级配，最大粒径应不超过40 mm。其技术要求见下表，检验方法参见《建筑用卵石、碎石》（GB/T 14685）和《公路工程石料试验规程》（JTJ 054）或《水工混凝土砂石骨料试验规程》（DL/T 5151）。

表3 碎石技术要求

3.1.4 其他材料

混凝土用水应符合国家及民航有关标准。混凝土外加剂质量必须符合《混凝土外加剂》（GB－8076）的要求。为防止碱集料反应，不宜选用含钾、钠离子的外加剂，必要时应进行专门试验。

3.2 机场道面混凝土抗冻指标的确定

根据设计要求，确定机场合理的道面混凝土抗冻指标。

3.3 机场道面引气混凝土室内试验研究

3.3.1 引气剂的选择和配合比确定

广泛调查国内各种引气减水剂的性能，根据机场道面的强度和抗冻性要求，选用合适的引气减水剂品种（不少于2种，且有普通引气减水剂和高效引气减水剂），并根据选用的水泥和当地的砂石材料，进行混凝土配合比试验，初步确定水泥、砂、石的比例，以及水灰比、引气剂掺量等，以达到道面设计强度及施工工作性要求。

根据混凝土28 d设计抗折强度，试验水泥用量选用320 kg/m3、325 kg/m3、330 kg/m3。每种引气减水剂的掺量为3种，以得到不同的含气量和强度，砂率也为3种，以获得最佳配合比。

3.3.2 道面混凝土引气量与抗冻性指标的关系研究

配制不同引气量的混凝土，进行强度和抗冻试验，分析道面混凝土引气量与抗冻性的关系，为合理确定道面混凝土引气量提供依据。抗冻性试验采用《普通混凝土长期性能与耐久性试验方法》（GBJ82－85）中的快冻法，用动态回弹模量和质量损失作为抗冻性参数，冻融循环次数达到设计要求次以上。2种引气减水剂、3种不同掺量各做一组，并选择2种水泥用量的部分试件进行抗冻试验。

3.3.3 混凝土抗渗、抗磨性试验

对于强度与和易性符合要求的配比，进行抗渗、抗磨性试验，以确定混凝土耐久性，并进行综合评价和比较。抗渗性采用静水压力法和氯离子渗透法两种。静水压力试验按照《普通混凝土长期性能与耐久性试验方法》的规定进行，氯离子渗透试验采用美国ASTM C1202－05测试方法，耐磨性试验采用《混凝土及其制品耐磨性试验方法》（GB/T 16925－1997）中的滚珠式耐磨试验。2种引气减水剂和3种不同掺量各做一组。

4 研究时间和进度

总进度：研究分为4个阶段。

第一阶段：试验方案论证、收集详细的气象资料，提出合理的抗冻性指标；选择水泥、砂石料，并进行样品检验。

第二阶段：针对水泥、砂石料情况，进行引气混凝土的室内试验，包括引气混凝土配合比设计、强度试验、抗裂性试验、抗冻性、抗渗性、耐磨性试验等。

第三阶段：试验资料整理分析，包括现场试验配合比设计、施工方案确定、试验段浇筑、质量检测等。

第四阶段：成果分析整理、研究报告撰写。

5 结束语

根据机场气象环境，提出的科学合理抗冻融指标配合比，起到了决定性的作用，同时对混凝土掺加引气剂的方法也是可行的，适当提高混凝土的防渗等级对防止掉皮是有效的，但在实际施工过程中的一些教训依然值得总结。原材料要求不严、不细，过分的依赖经验配合比、对新材料的认识不足、未全面考虑寒冷地区机场环境因素、试验配合比材料与实际材料不符等各方面不利因素，也容易造成道面掉皮问题。

The Airport Surface Concretes Frost Resistance Experimental Study Peels off the Prevention with a Surface

Zhao Zhiqing，Wang Yinghua，Ding Tiecheng，Xu Guojian

In our country northern area’s newly built airport, the coagulation dirt road surface peels off the phenomenon to be very serious,the article analyzed host which caused peels off to want the reason, had pointed out the airport surface concretes conducted the anti－frozen research the necessity, the research technique and the content and the research time and the progress.

airport surface; frost resistance; research

V351.11

A

1000－8136（2011）06－0004－02