掺外加剂道面混凝土研究与应用
来源:用户上传
作者: 张景生等
[摘要]针对普通道面混凝土施工和易性不易控制、强度储备偏低、耐久性不良等现象，通过掺加引气减水剂，配制高性能道面混凝土。室内试验和现场应用效果均表明：与普通道面混凝土相比较，掺引气减水剂的高性能道面混凝土施工方便，匀质性好，强度、抗冻和耐磨等性能均有显著提高。建议在机场道面工程中大力推广应用掺加引气减水剂的高性能混凝土。
[关键词]道面混凝土；外加剂；研究应用
中图分类号：TU528 文献标志码：B
1 前言
机场道面的工作特点是承受机轮荷载，并承受各种自然因素的作用，处在比较恶劣的工作环境中。与沥青混凝土相比较，水泥混凝土具有较高的强度和耐久性，因而我国军用和民用机场修筑了大量的水泥混凝土道面，在我国机场建筑领域发挥了重要作用。但在设计、施工和使用中，也暴露出一些问题，如施工和易性不易控制，容易离析泌水，施工质量难以保证；强度储备少，当机种改变时，机场道面不得不进行盖被翻修；有些机场道面达不到设计使用年限即产生冻胀脱皮、开裂断板、表面磨损等耐久性破坏现象，不得不进行频繁的修补和翻修，势必花费巨额维修和重建费用，造成了能源和资源的极大浪费。随着新机种的不断发展，飞机起飞质量越来越大，对混凝土道面的使用功能、使用寿命要求越来越高。因此，在普通混凝土中掺加引气减水剂来配制铺筑和易性好、强度高、寿命长的高性能混凝土道面成为必然趋势。
2 试验研究
2.1 试验用材料
(1)水泥：42.5R普通硅酸盐水泥，28d抗折强度8.9MPa，抗压强度48.0MPa，密度3.10g/cm3；
(2)细骨料：河砂，Ⅱ区，级配合格，细度模数为2.70，密度2.63g/cm3，堆积密度1510kg/m3，含泥量0.8％；
(3)粗骨料：石灰岩碎石，5～10mm、10～20mm、20～40mm三级配。级配比例1：3：6，密度2.71g/cm3，堆积密度1690kg/m3，含泥量0.2％，针片状含量3.0％；
(4)外加剂：十二烷基硫酸钠盐引气剂和ADD-NS萘系高效减水剂。
2.2 引气减水剂作用机理
在混凝土拌和物中加入减水剂，在保持拌合物原有流动性便于施工的情况下，可以大幅度降低水灰比(水胶比)，改善过渡区，减少孔隙，提高混凝土的强度和密实度，使混凝土抵抗冻融和盐冻破坏的能力提高，从而提高混凝土的耐久性。引气剂是一种表面活性剂，高效引气剂在混凝土拌合过程中引进无数微小且不连通的均匀气泡，一方面不连通的气泡阻断了水分的迁移通道，提高混凝土的抗渗性，另一方面气泡在硬化后的混凝土中，可以缓解冻融过程中产生的冰胀压力和毛细孔水的渗透压力，综合提高了道面混凝土的耐久性。
2.3 配合比与试验结果
依据GJB 1112A－2004《军用机场场道工程施工及验收规范》，通过优选砂率、水灰比、外加剂掺量和石子最佳级配，最终确定了普通道面混凝土(编号1、2)和掺引气减水剂道面混凝土(编号3、4)配合比，并根据GB/T 50081－2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行了抗折强度和抗压强度的检测，试验结果见表1。同时还进行了混凝土的抗冻性试验和耐磨性试验，试验结果见表2。
2.4 结果分析
(1)普通道面混凝土(编号1、2)施工和易性满足要求，但有泌水现象，抗折强度虽然满足设计要求，但强度储备偏少；掺引气减水剂的道面混凝土(编号3、4)的施工和易性比普通道面混凝土提高，抗折强度比普通道面混凝土提高10％，这是由于引气减水剂的分散作用、滚珠作用，提高混凝土的流动性、减水增强等综合作用的结果。
(2)普通道面混凝土抗冻等级较低，仅为F75和F50，不能满足严寒地区和寒冷地区道面混凝土的抗冻要求；掺引气减水剂的混凝土抗冻等级比普通道面混凝土大大提高，抗冻等级大于F300，完全可以满足严寒地区和寒冷地区道面混凝土的抗冻要求。这是由于掺加引气减水剂后，在混凝土中引入了微小、匀质、独立的气孔，缓解了冻融过程中产生的冰胀压力和毛细孔水的渗透压力，大幅度提高了道面混凝土的抗冻性能。
(3)普通道面混凝土磨耗深度较大，接近2.00mm，耐磨性一般：掺引气减水剂的道面混凝土磨耗深度比普通混凝土减小20％左右，耐磨性能明显提高。这是由于掺加引气减水剂后，混凝土的水灰比减小，不会产生离析泌水现象，骨料能均匀分布在混凝土中而不发生沉降，受磨的混凝土表面组分均匀，成型更密实，表面更致密，因此耐磨性能大大提高。
3 现场应用
近年来已在我国东北、西北、华北等严寒、寒冷地区的多个军用机场，铺筑了掺引气减水剂的高性能混凝土道面。现场施工实践表明，所配制的混凝土和易性好，易于铺筑，匀质性好，每个机场现场混凝土强度检验结果，28天抗折强度平均值5.8MPa以上，抗压强度平均值45MPa以上，满足道面混凝土设计抗折强度等级5.0MPa的要求。道面表面平整度、邻板差等项目，检验合格率达100％，完全满足道面使用要求。部分机场已使用6年以上，到目前为止，没有发生冻胀脱皮、开裂断板、表面磨损等破坏现象，保证了道面的设计使用功能，预期可有效延长道面使用寿命。
4 结语
室内试验与现场施工实践均表明，与传统的普通道面混凝土相比较，掺引气减水剂的道面混凝土施工和易性好、匀质性好、强度储备高、耐久性好。因此，从确保工程质量、发展长寿命低维护道面混凝土等方面综合考虑，在普通道面混凝土中掺加引气减水剂来配制高性能的道面混凝土，具有重要的军事效益、社会效益和经济效益，应该大力推广应用。
参考文献
[1]P.K.Mehta，et al.Concrete：Microstructure，Properties andMaterials，Third Edition，NewYork：MeGral Hall，2005
[2]刘庆涛、王硕太、孔祥海等，机场道面混凝土耐久性研究[J]，混凝土，2007(6)：13－15
[3]刘数华、张忠伟，道路混凝土路面裂缝问题综述[J]，路基工程，2008(2)：26－28
[4]马国靖、王硕太、吴永根等，高性能道面混凝土[J]，混凝土，2000(6)：3－6
[5]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)：25－28
[6]GB/T 50082―2009，普通混凝土长期性能与耐久性试验方法[S]，
[7]GB/T 16925－1997，混凝土及其制品耐磨性试验方法[S]
[8]熊大玉、王小虹，混凝土外加剂[M]，北京：化学工业出版社，2002
[9]陈立军、王永平，混凝土抗冻等级确定方法及生产技术的商榷[J]，新型建筑材料，2004(5)：45－47
转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-1545111.htm
