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水泥混凝土因其良好的抗?jié)B性、耐久性及原材料來源的廣泛性、生產(chǎn)工藝的便捷性等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外機(jī)場建設(shè)中。國內(nèi)80%以上的機(jī)場道面采用水泥混凝土結(jié)構(gòu)。水泥混凝土道面具有整體強(qiáng)度高、傳荷能力強(qiáng)、環(huán)境適應(yīng)性好、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。但在寒冷、高寒地區(qū)修建的機(jī)場水泥混凝土道面由于所處環(huán)境比較惡劣，混凝土受到物理化學(xué)作用（干濕變化、溫度變化、凍融變化等）產(chǎn)生損傷，經(jīng)常出現(xiàn)開裂、剝落、缺損等病害，需要花費(fèi)很大的代價(jià)維修和重建。因此，做好寒冷及高寒地區(qū)機(jī)場水泥混凝土道面凍融破壞的防范，有利于發(fā)揮機(jī)場在設(shè)計(jì)壽命期限內(nèi)的使用效能，大幅度延長機(jī)場道面使用壽命，保障飛機(jī)起飛著陸滑跑安全。

 一、機(jī)場水泥混凝土道面凍融破壞機(jī)理

機(jī)場水泥混凝土道面發(fā)生凍融破壞，是由于混凝土內(nèi)部存在連通或不連通的空隙，這些空隙成為滲水途徑，當(dāng)混凝土處于飽和狀態(tài)并遇到負(fù)溫時(shí)，混凝土內(nèi)部的水分凍結(jié)，體積膨脹達(dá)到約9%，各種孔隙的周壁產(chǎn)生相當(dāng)大的內(nèi)應(yīng)力，使孔壁產(chǎn)生塑性變形，不能恢復(fù)到原來的狀態(tài)。在干濕交替、凍融循環(huán)作用下，形成冰漲壓力和滲透壓力聯(lián)合作用的疲勞應(yīng)力。如此反復(fù)凍融，使混凝土產(chǎn)生由表及里的剝蝕破壞，孔隙逐次加大，凍結(jié)逐次加深，混凝土強(qiáng)度不斷降低，最終導(dǎo)致混凝土道面破壞。寒冷及高寒地區(qū)機(jī)場水泥混凝土道面凍融破壞現(xiàn)象極為常見。干燥條件下的水泥混凝土不存在凍融破壞的問題，飽水狀態(tài)和外界氣溫正負(fù)變化是混凝土發(fā)生凍融破壞的兩個(gè)必要條件，季節(jié)性的氣溫正負(fù)變化使水泥混凝土孔隙中的水反復(fù)發(fā)生凍融循環(huán)。

二、機(jī)場水泥混凝土道面凍融破壞的主要特征

機(jī)場水泥混凝土道面的凍融破壞現(xiàn)象主要有道面表面脫皮露石、邊角脫落、表皮砂漿起皮、剝落等。表面剝落是機(jī)場水泥混凝土道面發(fā)生凍融破壞的顯著特征，嚴(yán)重時(shí)可能露出石子。在水泥混凝土受凍過程中，冰凍應(yīng)力使混凝土產(chǎn)生裂紋。冰凍所產(chǎn)生的裂紋一般多而細(xì)小，在單純凍融破壞的場合，一般不會(huì)看到較粗大的裂縫。但是，在凍融反復(fù)交替的情況下，這些細(xì)小的裂紋會(huì)不斷地?cái)U(kuò)展，相互貫通，使得表層的砂漿或凈漿脫落。凍融破壞不僅引起水泥混凝土表面剝落，而且導(dǎo)致混凝土力學(xué)性能顯著降低。大量試驗(yàn)研究表明：隨著凍融次數(shù)的增加，混凝土的強(qiáng)度特性均呈下降趨勢，其中反映最敏感的是抗拉強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度。隨著凍融次數(shù)的增加，混凝土的抗拉強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度迅速下降，抗壓強(qiáng)度下降趨勢較舒緩。

三、影響機(jī)場水泥混凝土道面抗凍性的主要因素

機(jī)場水泥混凝土的抗凍性是指混凝土在含水飽和狀態(tài)下能經(jīng)受多少次凍融循環(huán)而不破壞，同時(shí)強(qiáng)度不嚴(yán)重降低的性能及質(zhì)量也不顯著減小的性質(zhì)。影響混凝土抗凍性能的因素有以下幾個(gè)方面的：一是水泥的品種；二是骨料的性質(zhì)；三是混凝土的密實(shí)度；四是混凝土的強(qiáng)度等級；五是混凝土的孔隙構(gòu)造和數(shù)量以及孔隙的充水程度；六是混凝土的水灰比；七是混凝土構(gòu)件尺寸。在相同條件下，混凝土構(gòu)件尺寸越小，混凝土構(gòu)件越容易發(fā)生凍融破壞。

四、提高機(jī)場水泥混凝土道面抗凍性的措施

防范機(jī)場水泥混凝土道面凍融破壞的關(guān)鍵在于提高混凝土的抗凍性。

（一）選用抗凍性好的集料。用堅(jiān)固、密實(shí)、潔凈的集料配制混凝土，集料中不得含有害雜質(zhì)，且云母、硫化物、硫酸鹽、氯鹽等含量符合規(guī)范要求。粗骨料優(yōu)選質(zhì)地堅(jiān)硬的山石加工，采用卵石其粒徑不得小于10cm且每個(gè)石塊破碎面2個(gè)以上，碎石含泥量不得大于1%；細(xì)集料優(yōu)先選用中粗砂，細(xì)度模數(shù)在2.65～3.2之間，不宜采用機(jī)制砂，砂子含泥量不得大于2%。

（二）正確選用水泥。有抗凍要求的機(jī)場水泥混凝土應(yīng)優(yōu)先選擇硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥并摻用引氣劑或塑化劑，以提高混凝土的抗凍性，水泥用量350～390m2/kg為宜。若采用早強(qiáng)型水泥，初凝時(shí)間控制在1h左右，終凝時(shí)間控制在3.5h左右。散裝水泥時(shí)，存放3d以上時(shí)，控制在30°以下。

（三）摻用引氣劑和引氣型減水劑。引氣劑能改善混凝土坍落度、流動(dòng)性和可塑性，提高混凝土的抗折強(qiáng)度，當(dāng)含氣量為3%～5%時(shí)，抗折強(qiáng)度提高10%～20%，大大提高混凝土抗凍性、抗鹽漬性、抗?jié)B性、耐硫酸鹽侵蝕及抗堿集料反應(yīng)性能。摻入減水劑能顯著改善混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)，使混凝土的透水性降低40%～80%，有利于抗?jié)B、抗凍、抗化學(xué)腐蝕及抗銹蝕等能力提高，改善混凝土的耐久性。長期處于潮濕或嚴(yán)寒環(huán)境中的水泥混凝土，應(yīng)摻用引氣劑或引氣減水劑，含氣量4%～6%為宜。

（四）盡量減小水灰比。水灰比的大小是影響水泥混凝土密實(shí)度的主要因素，提高混凝土的抗凍性，必須從降低水灰比入手。水灰比控制在0.43以下，坍落度在1cm以內(nèi)，采用干硬性或半干硬性混凝土進(jìn)行澆筑。實(shí)踐證明摻入水泥重量的0.5%～1.5%時(shí)，可以減少用水15%～25%，使混凝土的抗凍性提高10%左右。適當(dāng)提高砂率，改善和易性。

（五）確?；炷潦┕べ|(zhì)量。這是提高機(jī)場水泥混凝土抗凍性最直接、有效的辦法。對混凝土的施工質(zhì)量，我們必須做到高標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)要求，做到攪拌透徹、澆筑均勻、振搗密實(shí)，絕不允許出現(xiàn)蜂窩、麻面。

（六）增加抹面遍數(shù)及養(yǎng)護(hù)時(shí)間。增加兩、三次抹面遍數(shù)，完工后注意加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，適當(dāng)延長養(yǎng)護(hù)時(shí)間(14d延長至20d),強(qiáng)化混凝土的水泥水化過程。

（七）摻入防凍劑或早強(qiáng)劑。防凍劑可以大幅度降低拌合水的冰點(diǎn)，防止在塑性狀態(tài)和早期混凝土內(nèi)部水分結(jié)冰膨脹，凍傷混凝土，對混凝土強(qiáng)度性能沒有明顯危害。防凍劑常用于負(fù)溫條件下施工的水泥混凝土。早強(qiáng)劑可促進(jìn)水泥的水化和硬化進(jìn)程，縮短混凝土的凝結(jié)時(shí)間，提高早期強(qiáng)度特別適用于冬期施工。近幾年來工程中使用的無氯鹽早強(qiáng)減水劑和防凍劑，對鋼筋無銹蝕作用，在-10℃左右氣溫條件下使用，使混凝土具有較強(qiáng)的抗凍害能力，保證冬季施工。

（八）摻入適量礦物摻合料。比如摻入硅粉、礦渣粉煤灰等。研究表明：隨著礦渣摻量的增加，混凝土的抗凍融性能越差，但摻合比例合適時(shí)，抗凍性能與普通混凝土相比有較大的改善；在相同含氣量的情況下，摻15%的硅粉混凝土比不摻硅粉的混凝土，氣孔結(jié)構(gòu)有很大的改善。硅粉對抗凍耐久性有顯著的效果。

（九）噴灑防滲劑。提高道面表面抗?jié)B性。

機(jī)場水泥混凝土道面凍融破壞比較復(fù)雜，并且受多種因素影響，其檢測手段與預(yù)防對策還有待于進(jìn)一步分析研究。在寒冷或者高寒地區(qū)修建機(jī)場，對水泥混凝土道面的凍融問題一定要非常謹(jǐn)慎，充分考慮當(dāng)?shù)氐牟焕蛩?，多做現(xiàn)場試驗(yàn)，堅(jiān)持從實(shí)際出發(fā)，找準(zhǔn)防范的關(guān)鍵，才能確保在寒冷或者高寒地區(qū)的機(jī)場設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量不出問題。

內(nèi)容來源：機(jī)場工程人家

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