我国冰冻地区机场水泥混凝土道面冻融病害分析.pdf
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1、3 8 道路交通 城 市道桥 与防洪 2 0 1 3 年 1 0 月第 1 0 期 我国冰冻地区机场水泥混凝土道面冻融病害分析 陈士昌 , 罗 勇 , 谭悦 ( 1 上海 民航新 时代机 场设计 研究 院有 限公司 , 上海 市2 0 0 3 3 5; 2 上海 虹桥 国际机 场 , 上海 市2 0 0 3 3 5 ) 摘要 : 冻融病 害在我 国冰冻地 区机场水泥 混凝土道面普 遍存在 , 且 对经济和社会影 响很大 。 该文通过 现场调研和理论 分析 , 将冻 融病害划分 为普 通冻融损 坏和盐冻剥蚀损 坏两种 , 并 分析 了各 自的成因机理 。 从设 计和维护角度提 出 了提高机场 混
2、凝土 道面抗冻性能的方法。 在设计阶段, 可以采用选用高强度水泥和混凝土引气技术两种方法; 在维护阶段 , 可以采用在道面表层 涂抹 水泥混凝土养 护剂 的方法 。 关键词 : 机场; 水泥混凝土道面; 冻融; 混凝土引气; 水泥混凝土养护剂 中图分 类号 : V 3 5 1 1 1 文献 标识码 : B 文章 编号 : 1 0 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 3 ) 1 0 0 0 3 8 0 4 0 引言 我 国冰冻地区( 主要是三北地 区) 机场道 面普 遍存在冻融病害 ,大部分机场在投入运行很短 时 间内就大 面积 出现冻融病 害。冻融病害主要表 现 为道面表层开裂 、 起皮
3、、 脱落 , 早期 冻融病害一般 为功能性病害,其对道面结构承载能力无太大影 响。但由于缺乏有效处置方法, 对机场维护带来很 大压力。冻融病害后期道面表层混凝土会出现录 0 落 , 甚至断板 , 不仅影 响到道 面 的结构承 载能力 , 还对飞机行驶安全构成安全隐患。简而言之 , 冻融 病害一般具有数量多、 分布广、 处置难 、 危害大等 特点。 对于机场水泥混凝土道面而言 ,由于暴露在 自然环境中, 受到温度、 降水的综合作用。在寒冷 地区, 这种作用体现为冻融循环作用。与一般结构 混凝土不同的是 ,机场道面水泥混凝土除了要求 在冻融循环作用下保持较高的强度外,还需要保 持 良好 的表 面性
4、能 。这就对机场水泥混凝土的性 能提出了更高的要求。 收稿 日期 : 2 0 1 3 0 7 3 1 作者简介: 陈士昌( 1 9 6 4 一 ) , 男, 上海人 , 工程师 , 从事机场工 程设计 与咨询工作 。 我 国现行 民航 的设计规范一般 只考 虑荷 载的 作用,对道面的抗冻性只有一些基本的要求 , 如 民用机场水泥混凝土道面设计规范 ( M H T 5 0 0 4 2 0 1 0 )中要求 :在寒冷地区 尚应具有 良好 的抗冻 性 , 年最低月平均气温为 0一 1 0 的地区 , 道面混 凝 土冻标号应不低于 F 2 0 0 ;年最低月平均气温小 于 一 l O 的地区 ,道面混
5、凝土抗冻标号应不低 于 F 3 0 0 ; 有抗冰 ( 盐 ) 冻 要求地 区应掺减 水引气型外 加剂 。近年来 , 国际上 已逐渐公认 , 对于混凝 土 道面结构 的设计 仅仅考虑荷 载的影响是不够 的 , 还要考虑环境因素引起 的破坏 , 两者 同样重要 , 环 境 因素主要指温度和湿度 。道面结构无 遮盖袒露 在大气 中 , 长期受风 霜雨 雪的侵蚀 , 在 冰冻地 区, 综合温度与湿度共 同作用 的冻融循环破坏成为影 响混凝土道面长期耐久性的主导因素 。 本文拟对机场道面冻融病害 的成因机理进行 分析 ,并从设计和维护角度提 出预防和处置机场 道面冻融病害 的方法 ,为我 国机场道面抗
6、冻研究 提供借鉴和参考。 1 冻融病害的分类及特征 水泥混凝 土冻融破坏有 两种形式 :内部开裂 空现象, 减少断板和板间弯沉差 , 提高复合式路面 的抗反射裂缝效果。 4 结语 在车辆荷载和环境 的作 用下 ,水泥混凝土 + 沥 青混凝 土 复合式 路 面 的反 射裂缝 是 不可 避 免 的。在复合路面的设计 与施工过程中 , 可以通过适 当增加沥青混凝土面层厚度 、 采用密级配感温性能 好的沥青混合料以及在水泥板与沥青面层间设置 抗裂层等措施延缓反射裂缝扩展速度。与此同时 , 应该尽量做好路面的防水措施, 避免雨水渗人路面 体内, 导致水泥板底脱空, 加速反射裂缝的发展。 参 考文献 【
7、1 】 黄维扬 工程断裂力学【 M 】 北京: 航空工业出版社, 1 9 9 2 2 刘 先森 水 泥混凝土 加铺沥 青罩面 预防或延缓 反射裂缝 技术 探 讨 J 1 广东公路 交通, 2 0 0 2 ( 4 ) : 4 0 4 3 【 3 李 淑明, 蔡喜棉, 许志鸿肪 止反射裂缝 的沥青加铺 层设 计方法 J 】 华 东公路, 2 0 0 1 , 1 3 1 ( 4 ) : 3 6 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 0 道路交通 城 市道桥 与防洪 2 0 1 3 年 1 0 月第 1 0
8、期 不 相 l司。 2 1 普通冻融损坏 机 场道 面混凝 土冻融病 害主要是 由于地表水 沿混凝土表层毛细管渗入,水由于低温结冰体积 膨胀 , 长期反复作用使道面出现冻融病害。冻融过 程属于微 观结构作用 , 很难直 观监测 , 虽有许多学 者进行了大量研究 , 提出各种假说 , 但至今尚未完 全研究清楚 。但根据冻融循环对混凝土 的不 同作 用形式 , 通常将普通冻融损坏分为膨胀压力作用 、 静水压力作用 和渗透压力作用三种【2 J 。 膨胀压力作用是冻融循环破坏作用最直观和 简单的一种: 根据水结冰的物理特性 , 混凝土孔隙 中的水在冻融结冰时约有 8 3 的体积膨胀 ,从理 论上来说
9、, 当孔隙的饱水状态超过 9 1 7 时 , 孔 隙 不能适应水结 冰体积膨胀 的变形 ,从而产生膨胀 压力 , 对混凝土产生破坏。 静水压力作用假说认 为 : 在冰冻过程 中 , 混凝 土孔 隙中的部分孔溶液结冰膨胀 ,迫使未结冰 的 孔溶液从结冰区向外迁移。孔溶液在可渗透的水 泥浆体结构 中移动 , 必须克服粘滞阻力 , 因而产生 静水压力 , 对混凝土产生破坏作用 。 相对前两种作用力 ,渗透压力作用 的假定并 没有得到广泛的认 同,但可 以很好 的解释混凝 土 冻融过程 中前两种作用无法解 释的一些现象 。渗 透压力理论认为 :由于孔 隙中水 的冰点 随孔 隙尺 寸的下降而降低,毛细孔
10、尺寸极小 ,冰点温度很 低 , 一般低于 一 7 O o ( = 。因此毛细孔内的水实际并非 结 冰而处 于过冷状态 。过冷水 的蒸 汽压 比同温度 下冰的蒸汽压高 ,混凝土冻融 时将发 生过冷 水向 毛细孔中冰的界面渗透的现象 ,从而产生了渗透 压力 。 目前国际学术界 比较普遍一致的观点是 : 三 种作用均存在 ,但静水压力作用是水泥混凝土冻 融破坏 的主要原 因【2 _ 。 2 2 盐冻剥蚀损坏 盐物质具有吸水特性, 因此在盐环境作用下的 道面混凝土更容易 吸水而不容易失水 ,从而增加 了混凝土饱水 的机会和程度 ,加剧 了冻融循环 的 破坏作用, 这是产生盐冻剥蚀损坏的首要原因f6 。
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