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【摘要】机场水泥混凝土道面的裂缝问题是对机场跑道道面使用性能危害最大的因素之一,本文从机场水泥混凝土道面影响因素及如何控制等方面进行论述,为在机场水泥混凝土道面裂缝的控制提供参考。
【关键词】水泥混凝土;道面;裂缝
当前,我国机场主要采用水泥混凝土道面。近二十年,水泥混凝土道面的裂缝问题越来越突出,甚至有些道面内加入钢筋网也不能避免,对飞机的飞行安全造成很大的隐患,严重影响机场道面的使用寿命和品质,加强对此问题的控制,显得尤为重要。
1、影响裂缝产生的因素
1.1 影响塑性裂缝产生的因素
从塑性裂缝的定义可以看出,造成机场水泥混凝土道面塑性裂缝产生的主要原因一是失水过快;二是混凝土生成的强度不足以低抗失水产生的收缩应力;三是对混凝土初凝前产生的塑性裂缝处理不及时。其影响因素主要有:水泥熟料中的C3A、C3S过高,尤其是C3A过高不仅水化热大,而且生成的强度还不高,自收缩还比較大;水泥过细或水泥用量相对过大,造成水化热过大,自收缩增大;水灰比相对过小,造成表层毛细孔中的自由水相对较少;施工现场的温度过高、风速过快或者空气相对湿度较低造成表层水分蒸发过快;混凝土道面养生不及时,造成道面板混凝土表层水分持续蒸发;水泥的颗粒级配不合理,水泥中的矿物掺合料不合理,导致表层混凝土强度过低;混凝土的粗细骨料级配不合理或者混凝土振捣不密实,导致混凝土整体收缩过大,强度偏低;水灰比过大,造成混凝土表面的抗拉能力降低;混凝土振捣、提浆、整平完成后表面的水泥浆过厚,水泥浆收缩过大等。
1.2 影响温缩裂缝产生的因素
由于机场水泥混凝土不属于大体积混凝土,产生温缩裂缝的主要原因一是道面板内温度骤变;二是整块道面板不能自由的伸缩;三是混凝土道面板的强度不足。其影响因素主要有:混凝土的入模温度过高,天气急剧变化,或者在还没有切缝时过早进行洒水养护,导致混凝土道面板温度骤变;基层表面不平整造成对道面板底部的约束;胀缝板设置不合理,造成道面板伸缩受阻;混凝土单仓浇筑过长,道面板切缝深度不足或切缝不及时;道面板分仓不合理,板块过大或者产生锐角造成应力集中;水泥细度过细或者碱含量过高,水泥中的硫酸盐含量相对C3A较低,造成混凝土板的开裂温度较高,混凝土较脆;混凝土中骨料的强度较低或骨料与胶凝材料的粘结强度较低;混凝土振捣不密实、养生期混凝土养生不到位,或者混凝土水灰比过大,导致混凝土内部水分散失后空隙较多,影响混凝土强度等。
1.3 影响干燥裂缝产生的因素
T.C.Powers(1966年)发现混凝土固体的最高含量为72%,其余28%则充满水,或者是失水后的空隙。当相对湿度低于80%时,水化水泥浆中这28%的水会慢慢失去。杨文科高工认为只有在混凝土道面板受热时,混凝土内的结合水才会失去。从这方面理解,干燥裂缝产生的主要原因就是混凝土道面板养生完成后的气候干燥、道面板受热以及道面板表层的强度不足。其影响因素主要有:气候环境方面的湿度过低、温度过高、风速过大造成混凝土中水分子运动速度加快,发生干燥裂缝;混凝土本身方面的水泥过细、掺合料过多、铝酸盐含量过高、水泥或者外加剂中的碱含量过大、水灰比过大、骨料最大粒径偏小、含泥量多等降低混凝土的抗收缩能力;施工过程中的道面板表层浆体过厚,产生收缩的力量就越大,也越容易产生干燥裂缝。
2、机场水泥混凝土道面裂缝的控制
有时道面板上也可能会出现好几种裂缝,裂缝的产生也可能为其中一种或几种因素共同影响,对于受力裂缝的控制重点就是在进行机场道面板设计和施工时,保证道面板的抗折强度、厚度、分仓等,并考虑主飞机型以及特情时道面的承载力,适当预留未来发展的需要,以保证满足所用飞机的使用要求。对于非直接受力产生的间接裂缝的控制,除严格按照规范要求进行原材料选择和检测检验,按照“五把关”、“十要领”,即“支模关、配比关、振捣关、做面关、养护关”,“配比要准、搅拌要匀、运输要稳、振捣要实、摊铺要快、夯拖要平、提浆要稠、抹面要细、做缝要直、养护要勤”和规范中的技术参数进行施工过程控制外,还特别注意以下几个方面:
(1)选择水泥时,必须要控制水泥的细度、C3A、C3S含量、矿物掺合料、助磨剂和碱含量,适当提高水泥中的C2S含量,确保水泥颗粒级配合理,以提高混凝土的自愈能力。在目前是水泥卖方市场的情况下,有条件时尽可能选择道路硅酸盐水泥。
(2)进行配合比设计时,在保证混凝土强度时尽可能的降低水泥相对用量,合理确定水灰比。进行混凝土道面试验段施工时,根据现场气候,做好加减水的量化统计,为大面积混凝土施工提供水灰比控制数据支撑。选择外加剂时要进行适配性试验,混凝土粗细骨料级配要合理。
(3)混凝土道面施工前一定要对基层进行洒水湿润,避免基层吸水。
(4)出现塑性裂缝时,采用木抹子和铁抹子多次抹面进行消除,或用抹面机进行处理。有条件时在道面混凝土中掺加聚丙烯或者聚酯纤维,可以在一定条件下避免塑性裂缝。
(5)混凝土道面板拉完毛后,在表面不粘手时一定要用土工布进行覆盖,防止水分过快蒸发产生塑性裂缝。
(6)只要不打边,能尽早切缝就尽早切缝,最迟不得晚于水泥水化热的最高峰,一般水泥混凝土开始搅拌36h。
(7)养生一定要及时到位,根据美国人研究的观点,如果水泥较细长时间的养护反而使混凝土较脆并易开裂。
(8)掺加缓凝剂有时也是解决塑性裂缝的一种方法。
结语:
本文从以上三个方面对机场水泥混凝土道面裂缝问题进行初步阐述,在实际水泥混凝土道面施工中,需要参建各方高度重视道面板裂缝的控制,尤其是非受力间接裂缝的控制,合理规避施工过程中不利因素的影响,尽可能的将裂缝带来的危害降到最低。
参考文献:
[1]翁兴中,蔡良才.机场道面设计[M].北京:人民交通出版社,2007.
[2]石文杰,蔡水田,罗昭俊,武卫.机场场道工程施工[M].北京:人民交通出版社,1998.
[3]徐有邻,顾祥林,刘刚,等.混凝土结构工程裂缝的判断与处理[M].北京:中国建筑工业出版社,2016.
【关键词】水泥混凝土;道面;裂缝
当前,我国机场主要采用水泥混凝土道面。近二十年,水泥混凝土道面的裂缝问题越来越突出,甚至有些道面内加入钢筋网也不能避免,对飞机的飞行安全造成很大的隐患,严重影响机场道面的使用寿命和品质,加强对此问题的控制,显得尤为重要。
1、影响裂缝产生的因素
1.1 影响塑性裂缝产生的因素
从塑性裂缝的定义可以看出,造成机场水泥混凝土道面塑性裂缝产生的主要原因一是失水过快;二是混凝土生成的强度不足以低抗失水产生的收缩应力;三是对混凝土初凝前产生的塑性裂缝处理不及时。其影响因素主要有:水泥熟料中的C3A、C3S过高,尤其是C3A过高不仅水化热大,而且生成的强度还不高,自收缩还比較大;水泥过细或水泥用量相对过大,造成水化热过大,自收缩增大;水灰比相对过小,造成表层毛细孔中的自由水相对较少;施工现场的温度过高、风速过快或者空气相对湿度较低造成表层水分蒸发过快;混凝土道面养生不及时,造成道面板混凝土表层水分持续蒸发;水泥的颗粒级配不合理,水泥中的矿物掺合料不合理,导致表层混凝土强度过低;混凝土的粗细骨料级配不合理或者混凝土振捣不密实,导致混凝土整体收缩过大,强度偏低;水灰比过大,造成混凝土表面的抗拉能力降低;混凝土振捣、提浆、整平完成后表面的水泥浆过厚,水泥浆收缩过大等。
1.2 影响温缩裂缝产生的因素
由于机场水泥混凝土不属于大体积混凝土,产生温缩裂缝的主要原因一是道面板内温度骤变;二是整块道面板不能自由的伸缩;三是混凝土道面板的强度不足。其影响因素主要有:混凝土的入模温度过高,天气急剧变化,或者在还没有切缝时过早进行洒水养护,导致混凝土道面板温度骤变;基层表面不平整造成对道面板底部的约束;胀缝板设置不合理,造成道面板伸缩受阻;混凝土单仓浇筑过长,道面板切缝深度不足或切缝不及时;道面板分仓不合理,板块过大或者产生锐角造成应力集中;水泥细度过细或者碱含量过高,水泥中的硫酸盐含量相对C3A较低,造成混凝土板的开裂温度较高,混凝土较脆;混凝土中骨料的强度较低或骨料与胶凝材料的粘结强度较低;混凝土振捣不密实、养生期混凝土养生不到位,或者混凝土水灰比过大,导致混凝土内部水分散失后空隙较多,影响混凝土强度等。
1.3 影响干燥裂缝产生的因素
T.C.Powers(1966年)发现混凝土固体的最高含量为72%,其余28%则充满水,或者是失水后的空隙。当相对湿度低于80%时,水化水泥浆中这28%的水会慢慢失去。杨文科高工认为只有在混凝土道面板受热时,混凝土内的结合水才会失去。从这方面理解,干燥裂缝产生的主要原因就是混凝土道面板养生完成后的气候干燥、道面板受热以及道面板表层的强度不足。其影响因素主要有:气候环境方面的湿度过低、温度过高、风速过大造成混凝土中水分子运动速度加快,发生干燥裂缝;混凝土本身方面的水泥过细、掺合料过多、铝酸盐含量过高、水泥或者外加剂中的碱含量过大、水灰比过大、骨料最大粒径偏小、含泥量多等降低混凝土的抗收缩能力;施工过程中的道面板表层浆体过厚,产生收缩的力量就越大,也越容易产生干燥裂缝。
2、机场水泥混凝土道面裂缝的控制
有时道面板上也可能会出现好几种裂缝,裂缝的产生也可能为其中一种或几种因素共同影响,对于受力裂缝的控制重点就是在进行机场道面板设计和施工时,保证道面板的抗折强度、厚度、分仓等,并考虑主飞机型以及特情时道面的承载力,适当预留未来发展的需要,以保证满足所用飞机的使用要求。对于非直接受力产生的间接裂缝的控制,除严格按照规范要求进行原材料选择和检测检验,按照“五把关”、“十要领”,即“支模关、配比关、振捣关、做面关、养护关”,“配比要准、搅拌要匀、运输要稳、振捣要实、摊铺要快、夯拖要平、提浆要稠、抹面要细、做缝要直、养护要勤”和规范中的技术参数进行施工过程控制外,还特别注意以下几个方面:
(1)选择水泥时,必须要控制水泥的细度、C3A、C3S含量、矿物掺合料、助磨剂和碱含量,适当提高水泥中的C2S含量,确保水泥颗粒级配合理,以提高混凝土的自愈能力。在目前是水泥卖方市场的情况下,有条件时尽可能选择道路硅酸盐水泥。
(2)进行配合比设计时,在保证混凝土强度时尽可能的降低水泥相对用量,合理确定水灰比。进行混凝土道面试验段施工时,根据现场气候,做好加减水的量化统计,为大面积混凝土施工提供水灰比控制数据支撑。选择外加剂时要进行适配性试验,混凝土粗细骨料级配要合理。
(3)混凝土道面施工前一定要对基层进行洒水湿润,避免基层吸水。
(4)出现塑性裂缝时,采用木抹子和铁抹子多次抹面进行消除,或用抹面机进行处理。有条件时在道面混凝土中掺加聚丙烯或者聚酯纤维,可以在一定条件下避免塑性裂缝。
(5)混凝土道面板拉完毛后,在表面不粘手时一定要用土工布进行覆盖,防止水分过快蒸发产生塑性裂缝。
(6)只要不打边,能尽早切缝就尽早切缝,最迟不得晚于水泥水化热的最高峰,一般水泥混凝土开始搅拌36h。
(7)养生一定要及时到位,根据美国人研究的观点,如果水泥较细长时间的养护反而使混凝土较脆并易开裂。
(8)掺加缓凝剂有时也是解决塑性裂缝的一种方法。
结语:
本文从以上三个方面对机场水泥混凝土道面裂缝问题进行初步阐述,在实际水泥混凝土道面施工中,需要参建各方高度重视道面板裂缝的控制,尤其是非受力间接裂缝的控制,合理规避施工过程中不利因素的影响,尽可能的将裂缝带来的危害降到最低。
参考文献:
[1]翁兴中,蔡良才.机场道面设计[M].北京:人民交通出版社,2007.
[2]石文杰,蔡水田,罗昭俊,武卫.机场场道工程施工[M].北京:人民交通出版社,1998.
[3]徐有邻,顾祥林,刘刚,等.混凝土结构工程裂缝的判断与处理[M].北京:中国建筑工业出版社,2016.