沥青混凝土道面（通用8篇）
沥青混凝土道面 篇1
沥青混凝土道面是以沥青类材料作为粘结剂,辅以沙、石骨料,在一定温度下搅拌均匀,用机械碾压成型后构成的道面。针对目前机场工程的施工质量仍有许多质量通病没得到彻底解决,本文通过对出现质量问题的原因分析,在这里讨论一下有关提高机场沥青混凝土道面施工质量的一些对策。
1 混凝土道面出现质量问题的原因分析
沥青混凝土道面损坏的主要表现形式:一是道面出现裂缝(纵裂、横裂、龟裂、网裂)和变形(轮辙、推移、波浪、沉陷);二是因材料质量问题而引起道面混凝土松散、剥落,从而出现坑槽等。导致道面损坏的原因有以下几方面。
1)土基的不均匀变形
由于土基的施工方法不当或构筑土基的土质不均匀造成不均匀沉陷,压实不充分导致土基在外荷载的作用下渐渐就会产生较大的变形,就会引起土基的不均匀支承。一些特殊土(如膨胀土、湿陷性黄土等)也会严重影响土基的支承能力。
2)道面基层的缺陷
由于道面基层的施工不当,造成机场道面平整度达不到要求,强度不均匀,局部松散、表面不清洁,有坑洼,有纵向和横向裂缝等缺陷,都会导致沥青混凝土道面出现破损现象。尤其是基层施工接缝处理时,往往忽视分段衔接、搭接、拌和或拌和长度过短,致使接缝处成为薄弱带或出现横向突起现象,从而将造成道面龟裂严重影响其使用寿命。
3)沥青面层的缺陷
沥青原材料的不合格,施工配合比不当会造成道面难以抵抗飞机喷出的高温高速气流、难以承受飞机起飞或降落的冲击力甚至难以承受机轮的摩擦。面层施工温度过低,碾压的终压温度达不到要求,易将变硬的混合料压碎或压不密实,使得道面出现松散、脱水等危害。碾压的遍数不够也会使道面的压实度达不到要求且事后无法补救,导致道面容易出现轮辙现象。
4)施工管理不善
沥青混凝土道面施工从土基施工到面层施工整个施工过程中,如果没有质量管理规划、没有质量保证措施就会导致施工质量波动很大。
2 提高道面施工质量的措施
针对沥青混凝土道面施工质量的原因分析,要提高沥青混凝土道面的施工质量就需要从以下几方面采取措施:土基的质量监控、基层施工质量控制、面层施工质量控制。
2.1 土基的质量监控
土基是道面结构的最下层,它承受着面层传下来的飞机荷载和上部结构的自重。在实际工程中柔性道面出现的损坏现象,有许多是因为土基强度不足,稳定性差,在外荷载作用下产生过量变形所致。所以必须构筑一个坚实、均匀、稳定的土基,以保证机场道面结构具有良好的稳定性。因此提高土基工程的施工质量显得尤为重要。
1)做好土基施工作业准备。
2)做好土质试验,鉴定土的类别是最起码的工作,测定施工现场的最大干密度和最佳含水量是控制和检验土基压实度的根本依据。
3)保证填土质量,填土前处理原地面、保证填土质量、填土含水量、控制好最上层填土厚度。
4)做好土基的压实,充分压实的土基才可以发挥土基土的承载强度,减少土基在外荷载的作用下产生的变形,增强土基的水稳性和强度稳定性,从而达到延长机场道面的使用寿命。
2.2 基层施工质量控制
基层是机场道面结构层中的承重部分,并把上部荷载传递到土基,要提高沥青混凝土道面的工程质量就必须要求基层应具有足够的强度和适宜的刚度,并具有良好的稳定性,干燥收缩和温度收缩变形小,表面平整、密实,其拱度要与面层一致。
目前,大多数的沥青混凝土道面均采用半刚性型基层形式。半刚性基层有好几类:水泥稳定类,石灰稳定类,石灰、工业废渣类。在这里以水泥稳定土为例。
要提高沥青混凝土道面基层的工程质量就必须从材料、配合比、拌和、摊铺、碾压、接缝的处理等几道工序进行控制。
1)材料的质量控制
水泥、集料、施工用水都要满足规范要求,只有合格的材料才能形成合格的产品。要注意的是用水泥稳定粒料制作基层时,集料的最大粒径不能超过30 mm;用水泥稳定粒料作底基层时,集料的最大粒径不能超过40 mm;水泥稳定粒料中的碎石的压碎值在基层中不能大于30%,在底基层中不能大于35%。
2)配合比质量控制
有了优质的原材料,需要充分理解规范中配合比设计所要求的有关技术指标,使设计出的水泥稳定粒料混合料既要满足规范的有关规定,又要使它尽可能的优良,要注意的是在配合比确定后,呈报驻场监理单位并获得签字许可后,在实际的施工采用的水泥剂量应该要比试验确定的水泥剂量多0.5%～1.0%。
3)拌和质量控制
①配料要准确,不能多配也不能出现少配现象,否则会影响混合料的质量。
②拌和要均匀,如果拌和过程中出现少拌现象,就会出现离淅,拌和出来的混合料就严重不符合施工要求。
③根据集料和混合料含水量的大小,要及时的调整用水量。这样拌和出来的粒料才具备优良的质量。
4)摊铺的质量控制
①为控制好结构层的宽度和厚度,在摊铺段的两侧要先培土。
②运输过程中要减少集料的离析现象,控制每车料的数量基本相同。
③严格控制卸料距离,要有专人指挥卸料,避免铺料过多或过少。
④铺料过程中要注意缓慢均匀,由远而近全断面摊铺,尽量不要留纵缝。
⑤随时检查摊铺层厚度和路拱,一旦发现不符要求的,要及时进行调整。
5)碾压的质量控制
①先要对摊铺面进行整型,边摊铺边整型,及时消除集料的离析现象。
②整型后用机械快速碾压一遍,找出不平整的地方,然后进行修整。
③修整后用重型机械碾压,控制好车速,按由近向中、由低向高的原则碾压,直到满足所需的压实度。
④时刻注意碾压过程中要使基层表面保持湿润,如果水蒸发的很快,则要及时洒水。
6)注意接缝的处理
①横缝。用人工将末端混合料整型,横缝要垂直整齐,紧贴混合料放两根方木,高度与混合料的压实厚度一致,要整平紧靠方木的混合料。方木另一侧用碎石回填,其高度要高出方木几厘米,再将混合料碾压密实。次日将方木去除,重新开始摊铺混合料。注意要将下承层顶面清扫干净,不得留有碎石。
②纵缝。如果施工时避免不了纵缝,纵缝必须垂直相接,不得斜接。在前一幅摊铺时,在后一副的一侧用方木做支撑,高度也与混合料厚度一致。在摊铺另一幅之前,要拆除支撑,继续摊铺、整平、碾压。
2.3 面层施工质量控制
由于沥青混凝土道面要承受飞机的机轮荷载、高温高速喷气流,以及冷热、干湿、冻融等自然因素的作用。所以高质量的道面就要求有足够的强度、良好的气候稳定性、良好的耐久性、合适的粗糙度和良好的平整度。要提高沥青混凝土道面面层工程质量,就必须从原材料、沥青混合料的拌和、摊铺、碾压以及接缝的处理等几个工序进行控制。
1)原材料质量控制
①沥青材料
沥青是沥青混凝土的主要组成材料之一,优质的沥青是保证沥青面层具有较好的使用性能和较长的使用寿命的前提。因此每批沥青材料进场后,施工单位和监理人员都要按试验规程抽样做针入度、延度和软化点试验,保证进场的沥青为优质沥青,而且还要针对不同地区的气候情况选择合适的沥青标号。要注意的是在沥青混合料拌和前必须将不同标号的沥青分开存放。
②粗集料质量控制
粗集料在沥青道面中起到了负荷的作用,它的质量和物理性能会直接影响道面的质量,所以要对粗集料来源及其破碎加工方法要进行严格的监控。首先要严格控制石料中的有害成份的含量,土块含量要少于1%,软石含量要少于5%。不同的材料要分堆存放,不得混放。以往的碎石是从多个料厂同时购入的,碎石的品质有很大差异,造成道面施工质量难以把握,所以最好采取在沥青拌和厂集中自加工碎石的方法,由监理人员对所产的碎石进行抽样检验。保证碎石的规格、坚固性、耐磨性都能符合规范要求[1]。
③细集料及矿粉质量控制
在施工前应对料场进行调查确认,经配合比设计选择确定的材料在施工过程中保持稳定,不得随意变更。经过监理人员抽检确认合格的进场材料,应按规格和用途分别进行堆放使用。料场卸料时要分层堆放防止粗细集料中出现离析。混合料级配中部分含量必须考虑粗细集料本身带的粉尘部分,要严格控制回收粉的用量,其塑性指数应当小于4,否则不能使用。
2)配合比质量控制
①结合当地具体情况,通过马歇尔试验和车辙试验确定比较合理的配合比。确定混合料的最佳组合使之满足道面质量要求。
②调试生产配合比时,要选用有代表性的原材料,否则就难以指导施工。
③充分考虑当地气候影响,选择最佳油石比,既要有足够的沥青含量以保证沥青混合料的耐久性,又要不因沥青用量过多而引起高温轮辙和泛油现象的出现。
3)混合料的摊铺质量控制
在摊铺沥青层之前,为了增加基层和沥青层之间的粘结力,填塞基层表面的孔隙使集料更好地结合在一起,必须在基层表面喷洒一层乳化沥青,以形成一个透层。在摊铺过程中不得随意改变摊铺机的摊铺速度,要避免中途停顿,时刻保持均匀、连续的摊铺,确保良好的平整度。摊铺机运行时的速度要控制在:下面层3～4 m/min,上面层2～3 m/min。要随时测量标高,并及时反馈到摊铺机操作手,这样就能更好的确保平整度。如发现标高和拱度问题,就必须立即进行修整,直到满足平整度要求。机器摊铺不到的地方,应由人工跟班摊铺、人工夯实、人工修补缺陷。
4)混合料的碾压质量控制
碾压是保证沥青道面的力学性质和功能特性的重要组成环节,直接影响道面的平整度和压实度。为此确保碾压质量,就必须在施工中注意以下几点:
①碾压温度的控制:碾压温度是影响沥青混凝土密实度的最主要因素,沥青混合料的温度越高,其塑性就越大,就越容易在外力作用下缩小其空隙和增加密实度,同时也容易获得较好的平整度。所以碾压温度最好取规范要求的上限,这样有利于道面的质量。
②碾压机械的组合:碾压机械的内在质量对道面的压实度和平整度影响也很大。目前,采用双钢轮压路机、振动压路机和轮胎压路机组合的比较多,不仅数量要满足施工要求,碾压组合一定要明确其对道面压实的互补性。要达到最佳压实效果,就必须选择合理吨位的压路机组合[1]。
③碾压程序的控制:在适宜的温度下,碾压要按初压、复压和终压三个阶段进行。
5)接缝的处理
接缝的处理好坏直接影响着平整度指标,在一定程度上反应了施工单位施工及管理水平的高低。
①横向接缝处理的控制,在切割的时候注意断面要保持平整垂直,并在缝边涂抹乳化沥青。用人工捡出热料中的粗骨料,并用沥青细料添补,使接缝处的细料均匀,并使松铺系数符合要求。在对接缝处进行碾压时首先对接缝进行横向碾压,碾压的目的是使新铺的沥青面层和先前铺的沥青面层厚度一样。碾压时将压路机驶入压实的混合料层上,并伸入新铺面层宽度约15～20 cm,然后每压一遍向新铺层移动20 cm,直至伸入轮宽的2/3为止。横向碾压后进行正常的纵向碾压,由于横向碾压和纵向碾压产生沥青混合料的局部推移影响平整度,因此用3 m直尺检查平整度,在不符合要求处(超过3 mm)用1.5 t振荡压路机碾压,然后全幅用DD110或CC42进行最后碾压[2]。
②纵向接缝处理的控制,用切缝机将已铺完的沥青混凝土面层边缘切掉10～15 cm,切割面应保持平整,垂直,注意将接缝边缘清扫干净,并涂洒少量乳化沥青。摊铺时,铺层应重叠5～10 cm,并用人工捡出热料中的粗骨料,用沥青细料添平,然后用人工将摊铺在前半幅上的混合料铲走,进行碾压。纵向接缝的碾压时压路机先在已压实的路面上行走,同时伸进新铺路面10～15 cm然后每压一遍伸进20 cm,装置伸入轮宽的1/2为止,并将接缝碾压密实。
2.4 提高工程管理绩效
1)提高工程管理人员素质,实现质量管理专业化,管理人员素质是质量管理的根本基础。
2)采用科学的质量管理方法,为了实现质量、成本、工期的综合效益,质量不能仅仅依靠事后检查,必须在施工之前和施工过程中就对影响工程进行有效的控制,主要是对人、机械、材料和工艺的控制。
3)积极完善质量管理体系。首先要根据道面工程的特点和施工队伍的特点组建专门的质量管理小组,并明确小组人员的责任分工;其次,要根据道面工程建设中常见的质量通病,确定质量目标和质量攻关内容;第三就是结合质量目标和质量攻关内容编写质量管理体系,制定具体的质量管理计划和攻关措施,并以管理制度的形式明确实实管理的标准、方法、效果。质量管理体系建立以后,各级人员尤其是有关的领导同志一定要维护其权威性,以免日后造成施工管理的随意性。
3 结语
不断出现的新机型对道面性能的要求越来越高,作为发展前景可观的沥青混凝土道面将在材料上、结构上、施工工序和技术上将会越来越完善。在具体的施工中,针对现场施工的自身特点,把握好施工组织管理,进一步总结经验,从而实现优质施工。总之,为了使沥青混凝土道面符合飞机的使用要求,充分发挥其使用功能,就必须保证其施工质量。
摘要：具体分析了一些沥青混凝土道面出现质量问题的一些原因,为消除这些影响工程质量的因素,提出了从道面结构上按从下到上的顺序,分别对土基、基层和面层的施工提出了一些保证施工质量优良的措施和方法。
关键词：沥青,道面,土基,基层,面层,质量
参考文献
[1]刘存柱.高速公路沥青路面施工质量监控.北京:人民交通出版社,2001
[2]王玉贤.沥青混凝土路面施工质量控制要点.哈尔滨:黑龙江出版社,2003
沥青混凝土道面 篇2
机场薄层沥青道面荷载应力和位移分析
采用三维等参有限元法,分析了简易机场薄层沥青道面各层间完全连续接触时土基回弹模量、基层回弹模量和厚度等因素对荷载应力和表面弯沉的影响.分析表明,半刚性基层底面拉应力随土基回弹模量、基层回弹模量和厚度近似呈线性变化;面层底面受压,应力值变化很小,基本不受影响;表面弯沉随基层厚度呈线性变化,随土基回弹模量和基层回弹模量呈曲线变化.
作 者：王振辉 蔡良才 刘晓军 吕晓聪 杨健 郝伟 WANG Zhen-hui CAI Liang-cai LIU Xiao-jun Lü Xiao-cong YANG Jian HAO Wei 作者单位：空军工程大学,工程学院,陕西,西安,710038刊 名：空军工程大学学报(自然科学版) ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF AIR FORCE ENGINEERING UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE EDITION)年，卷(期)：8(5)分类号：V35关键词：机场工程 半刚性基层 薄层沥青道面 荷载应力 表面弯沉 三维等参元
沥青混凝土道面 篇3
关键词：沥青混凝土,机场道面,应用
前言:由于航空飞机的运输量在不断增加,体积在不断变大,其质量也在一定程度上增加了很多,因此便要求用于飞机起降的机场道面要具有优秀的性能。不仅要求其能够承受住更大的负荷,还要求其能够拥有更长的使用寿命,而高性能沥青混凝土便能够满足上述要求。虽然,我国在该方面还处于研究发展阶段,没有将其大量应用在机场道面的建设中,但是从外国的应用效果和国内的实验效果来看,其十分满足当下人们对于机场道面材料的要求,下面笔者就对其进行详细的介绍。
一、高性能沥青混凝土的简介
为了能够提高路面的建设质量和使用寿命,人们在原本材料的基础之上研究出了高性能沥青混凝土。此种路面材料相较于其他材料具有更加良好的稳定性和使用寿命,也在一定程度上降低了其维护的成本,其具有良好的应用前景。根据材料结构的不同可将其分为密实类和多空隙类两种沥青混凝土[1]。
(一)密实类高性能沥青混凝土
此种材料还能够将其细分为三种细集料断级、粗集料断级和传统连续级三种,根据目前的发展形势,各国在机场道面的材料选择上更加趋向于粗集料断级的材料。根据各国不同的材料应用能够发现德国所使用的SMA是此类材料中性能最好的材料,具有优秀的抗滑性和耐久性。SAM的材料构成主要包括粗集料、纤维、沥青等,属于粗集料断级的沥青混凝土,其主要优点包括具有较强的稳定性、耐久性以及抗磨损性,其中耐久性与其他材料相比较会延长五分之一,甚至更长。
(二)多孔隙类高性能沥青混凝土
此类材料多被人们用作是道面表层,其在经过压实以后,材料本身的空隙率能够达到20%以上,其在面层部分构成了类似水道网结构。当出现降雨天气时,落到该材料所建成的机场道面上的雨水,能够通过空隙流出机场道面外,从而不在道面形成水膜或是径流[2]。即使在雨水较大的天气,虽然不能够避免出现径流现象,但是其形成径流的程度要轻很多。此材料本身所具有的这种性能能够使飞机在起飞或是降落过程中,不发生意外滑行的情况,保障飞机的安全起落。
二、影响高性能沥青混凝土的因素
在修建机场道面时使用高性能沥青混凝土,首先要对其使用效果做出一个综合的评价,然后再在一定的条件下重点关注其最后的修建质量和工程的使用寿命。机场道面的主要用途是用于飞机的降落和起飞,所以在其使用过程中,其所需要承受的载荷是很大的,能够对机场路面的结构造成损坏。除了在使用过程中会对机场道面产生损坏以外,还会受到自然因素的影响降低机场道面的使用寿命[3]。所以,在分析影响机场道面使用寿命的因素时,只需要从飞机和自然因素两方面入手即可。
(一)飞机因素
在飞机起飞和降落的过程中,由于使用的形式和飞机种类的不同,其所对机场道面所造成的影响会有很大的区别。一般情况下,民用机场道面所需要承载的压力是最大的,因此民用机场道面所受到的损坏也是最大的,使用寿命也是最短的。从飞机对机场道面所产生的影响进行分析,可将其分为:(1)飞机在正常起飞、着陆、滑行等过程中对机场道面所产生的荷载;(2)飞机在粗暴着陆和发动机工作时所产生的荷载。
(二)自然因素
以北京等大城市的机场为例,其在一天之内大约会有上千架次的飞机在此起降,而在飞机起降期间,机场道面上每一点受到的负载大约在0.02s左右,说明机场道面每一天的负载时间都是很短的,所以能够对机场道面产生影响的主要因素是自然因素[4]。机场道面的修建一般都在地表,受到自然因素影响较为明显,尤其是军用机场,使用的效率很低,能够对其产生影响的因素主要是自然因素。由于我国南北和东西跨度都很大,不同地区机场道面所处的自然环境都具有很大的差距,自然因素对其所产生的影响也不尽相同,其具体表现如下:(1)温度对机场道面的影响。沥青混凝土机场在夏天高温状态下,其抗车辙性很差。而在冬天低温状态下,其抗裂性能也较差;(2)机场道面下面地表的温度会随着外界的变化而发生变化,从而产生温度应力对机场道面产生直接的影响;(3)阳光、空气等会使机场道面快速老化,缩短其使用寿命;(4)雨水天气所产生的湿度会使机场道面出现水损害现象。
三、高性能沥青混凝土在机场道面中的应用
(一)高性能沥青混凝土的配合比设计
在设计其比例时需要根据材料本身性能设计出能够满足空隙率要求的配合比,通常空隙率一般都要求在18%到25%之间。依据我国相关的标准和规定进行相应的设计,并要保留三档的粗集料。在选择油石比例时,应按照我国出台的相应规范进行实验,然后再根据机场道面的具体环境条件,确定油石最佳比例以满足机场道面使用性能的要求。
(二)高性能沥青混凝土的具体应用
高性能沥青混凝土在应用机场道面修建时,不仅要使其能够满足基本的性能要求,还需要使其能够具有良好的稳定性和耐久性。同时,还需要其在能够在各种自然条件的影响下,依然保持良好的性能,不会因为自然条件的改变而使其性能受到严重的影响[5]。
在保障机场道面的基本性能时,为了能够使机场道面具有良好的渗水性,要严格控制沥青混凝土的空隙率。根据相关研究数据显示,当沥青混凝土的缝隙率低于15%时,机场道面基本不会出现渗水现象;而当这个比例提高到25%时,将会严重影响机场道面的性能。所以,在设计空隙率时应对其进行严格控制。
根据相关研究实验表明,高性能沥青混凝土具有更加优秀的性能,在耐久性、稳定性、抗老化性都较为突出,但是在低温下性能会发生一些变化,需要相关研究人员对其进行深入的研究[6]。
总结:总之,通过多年以来我国对于高性能沥青混凝土的研究、实验和应用的情况能够了解到,其本身具有很多优秀的性能,能够满足机场的需求。不过,相信随着相关技术的发展和我国对于其的深入研究,其将会发展的越来越成熟并在我国大范围内得到应用,改善机场道面的性能和质量,从而促进我国航空业的进一步发展。
参考文献
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[2]史保华,王声.应用沥青混凝土修建机场道面的分析探讨[J].石油沥青,1998,01(02):38-45.
[3]史保华,蔡良才,王声等.改性沥青在机场道面的应用分析[J].公路,2003,04(06):124-128.
[4]赵鸿铎,凌建明,刘文等.机场沥青道面结构设计方法与指标探讨[J].中国民航大学学报,2007,03(05):4-8.
[5]陈钦文.潮汕机场沥青混凝土道面设计与研究[J].广东公路交通,2015,02(06):18-21.
沥青混凝土道面 篇4
某民用机场，飞行区设施日趋陈旧，已不能适应快速增长的航空交通量需求，隐患颇多，急需更新和改造。2008年2月，由同济大学对道面实施检测，发现跑道中部和滑行道中部的旧道面区域破坏情况比较集中，道面下基础脱空严重，承载能力低，存在较大安全隐患，并且在2020年航空业务预测量的基础上，测算剩余使用寿命较短，仅1.3年和1.82年，不能满足未来使用要求。因此采用基础灌浆，道面加铺沥青混凝土予以补强。由于机场不能因为施工而临时关闭，所以施工是在不停航条件下进行的。
该工程于2009年8月开工，2009年10月完工。回顾整个施工过程，在不停航条件下进行沥青混凝土道面盖被施工有其独特的特点和施工工艺流程，值得总结。
1 不停航施工的特点
不停航施工是指在机场不关闭并按照航班计划接受和放行航空器的情况下，在飞行区、部分航站区内实施工程作业。不停航沥青道面盖被施工，其施工组织和施工工艺既不同于关闭机场施工，也不同于道路工程中的沥青施工，有其自身的特点。
1)作业时间短。施工要在航班夜间12点停航后进行，翌日清晨7点之前又必须全部撤出施工场地，作业时间仅有6 h～7 h，时间十分紧促。2)作业条件差。不停航施工都是在夜间停航后进行，虽有灯光照明，但视野狭小，能见度低，使施工难度加大。3)安全压力大。每次施工结束，都要保证翌日飞机能够正常飞行，必须谨小慎微，绝不能由于任何问题影响飞行安全。因此，在不停航条件下施工带有较大的风险性，安全压力巨大。
2 主要施工工艺流程
不停航条件下沥青混凝土道面盖被施工，不同于混凝土道面施工和道路沥青混凝土盖被施工，有其独特的施工工艺流程，见图1。
1)贴铺APP改性沥青油毡。开始摊铺沥青混凝土前，首先使用APP改性沥青油毡对原道面所有胀缝、缩缝及裂缝进行粘贴，粘贴宽度为50 cm。粘贴时油毡有塑料薄膜的一面朝下，用专业煤气喷火器逐渐喷烤APP改性沥青油毡，使薄膜下层沥青烤熔化后滚铺油毡，采用滚、压、踩的方式，直至油毡边缘溢出少量沥青为止，此时油毡可牢固的粘结在原水泥混凝土道面上。
2)喷洒粘层油。沥青盖被时，在原有水泥混凝土道面和沥青加铺层间必须喷洒粘层油。本工程粘层油采用热喷SBS改性沥青，使用ETNYR沥青洒布机进行喷洒，用量约为0.5 kg/m2，温度控制在130℃～140℃，喷洒的粘层油必须呈均匀雾状，在道面全宽度内均匀喷洒成一薄层，不得有洒花漏空或呈条状，也不得有堆积。
3)拌和、运输。a．采用德国边宁荷夫和意大利博纳地两台沥青混凝土搅拌站，每小时分别生产260 t和150 t成品料。对拌和过程中的配料、加热、计量、拌和和出料进行全程自动控制。同时配有1 800 t的成品料储仓，配有热电耦测温装置，拌缸出料口配有红外测温装置。根据每天所需摊铺的工作量，从21:30开始拌和，储存，可保障每晚道面摊铺500 m以上。b．沥青混合料的运输过程必须做好保温、防雨、防污等措施。在车厢侧板和底板涂以1∶3的薄层油水混合液，以防止混合料粘于车厢内。根据工程的摊铺能力，在开始摊铺时等候卸料的保温自卸运料车保证在30辆以上，按照摊铺机数量排成相应的列数，每一列对应一台摊铺机，使摊铺作业连续不间断进行。
4)摊铺。纵向施工缝有冷接缝和热接缝两种。冷接缝的结合处易出现松散剥落，甚至坑槽，导致各类水损害，外观也远不如热接缝美观。因此加铺采用热接缝工艺，即全幅多机联合摊铺。摊铺机具有自动找平基准装置控制高程。据现有经验，摊铺宽度在11 m内，其摊铺质量较为保证。本工程采用5台德国“ABG-423型”摊铺机和2台德国“ABG-8820型”摊铺机(1台备用)，其中4台固定板摊铺机的宽度为10.5 m,10.5 m,9.5 m,9.5 m,2台伸缩板摊铺宽度为5 m～6 m。滑行道加铺宽度为23 m，两侧道肩各为7.5 m;跑道加铺宽度为50 m，两侧道肩宽为5 m。根据摊铺机作业宽度，滑行道加铺时采用4台摊铺机，跑道加铺时采用6台摊铺机同时进行梯队式联合作业，以尽量减少纵向冷接缝，各机前后间距相隔10 m～15 m。每条摊铺带至少搭接10 cm，以使接缝紧密，防止漏铺。
5)压实。沥青混凝土摊铺后的压实工作是保证其质量的重要工序，应按照MH5011-1999民用机场沥青混凝土道面施工技术规范从严控制。本工程采用德国“宝马BW202AD-2”双钢轮振动压路机和德国“悍马HD090V”双钢轮振动振荡压路机进行碾压，碾压程序为初压(轻型静压)→复压(重型振动)→终压(轻型静压)，初压应紧跟在摊铺机后碾压，并保持较短的初压区长度，以尽快使表面压实，减少热量散失;复压紧跟初压后开始，采用高频低振幅，且不得随意停顿;终压紧跟复压后进行。碾压速度和遍数见表1。若气温较低，沥青混凝土摊铺后应及时进行初压，可以减慢温度的散失。若气温较高，摊铺层较厚，可适当控制混合料的出厂温度，等温度降至适当时碾压，否则容易产生纵向推挤，影响平整度。两侧边幅厚度较薄，压路机应跟踪碾压。为提高道面平整度，压路机应尽可能长距离碾压，减少停顿倒向。碾压应遵循先轻后重，先纵缝后向幅中移动的原则，以便使纵缝平整。
6)接缝与接坡。沥青混凝土盖被施工采用多台摊铺机排成梯队连续作业，全幅推进，这样产生的热接缝，在施工时沿着上一次行程留一条未压实的缝宽至少10 cm，并在相邻的后一行程已经摊铺完成后，对接缝两侧同时进行压实。纵向接缝应该连续平行，与横坡变坡线的重合至少10 cm。各加铺层的纵缝不应在同一平面，至少错开30 cm。但面层的纵缝应沿跑道、滑行道中心线设置。应避免纵向施工缝立面长时间暴露在外，纵向冷接缝的处理应切除未压实部分，涂刷少量粘层油，然后采用热料预焖10 min以上并振实，保证接缝密实平整。横向施工缝宜采用垂直平接缝，并且与摊铺方向大致呈直角，上下各层的接缝位置应错开不少于1 m。每晚工作结束前，沥青加铺层的末端应做成接坡，使加铺层与下层形成平顺的过渡段，其坡度不能过陡，以免高速滑行的飞机产生剧烈的跳动，造成机件仪表受损，影响飞机安全。接坡段纵向坡度在飞机起、降区域可适当放缓，在其他区域可在混凝土道一仓内完成，其坡度可设在2%，横坡边缘部位应做成不大于5%坡度的横向接坡。为了防止飞机运行时强大气流将临时接坡处的沥青混凝土吹起，采取在坡脚处用铣刨机将下层铣一道深3 cm～4 cm、宽50 cm的槽，接坡的坡脚嵌入槽中，见图2。
7)恢复标志线和灯光。施工结束后，使用涂料在施工段临时标注标志线，设置临时灯光，恢复通航能力。
3 应急措施
1)天气变化。在每天施工前的准备会上，明确当晚天气情况，如明确有雨，则停止当晚施工。但在夏季，会在施工过程中遭遇天气突变下雨情况，则采取如下措施:如雨量较小，地面无积水，则先暂停摊铺，料车保温避雨，待雨停后清除地面积水再恢复施工;如雨量较大则应立即停止施工，但已加铺段应符合翌日飞行标准，做好临时接坡，不然则要冒雨施工，达到飞行的最低标准。至于雨中所摊铺的道面，等天晴观察后再决定如何处理。2)机械故障。若拌和机发生故障，则应尽力抢修，并根据已经拌和出的沥青混凝土料的情况调整当晚施工工作量，此次施工，准备了两台拌和机，防止故障的发生。若是摊铺机、压路机等发生故障，则应立即启用备用机械，将发生故障的机械拖离现场进行修理。3)由于施工前期处于夏季，气温较高，沥青混凝土加铺后不易冷却，开放机场前达不到飞行的道面温度标准，则应洒水冷却。
4 结语
该机场道面盖被工程已于2009年10月底顺利完工，施工质量优良，未影响一次飞行。本文根据实际施工经验，对不停航条件下沥青混凝土道面盖被的施工组织和工艺流程进行了总结，以供大家参考。
摘要：根据某民用机场沥青混凝土道面盖被的实际施工经验,对不停航条件下沥青混凝土的施工特点和主要施工工艺进行了分析总结,并给出了一些施工应急措施,以保证航班正常运营。
关键词：机场,沥青混凝土,盖被,不停航,施工工艺
参考文献
[1]吕伟民.不停航机场沥青道面施工的特点[J].华东公路,1992(3):27-30.
[2]张恒涓.机场跑道加铺超薄沥青层施工[J].中国市政工程,2004(3):14-15.
新型道面抢修混凝土试验研究 篇5
关键词：道面抢修,自密实混凝土,试验研究
水泥混凝土具有良好的施工性能和优良的耐久性能[1],是机场道面的主要建设材料,也用于等级公路建设。机场道面和公路路面作为保障飞机起飞降落、车辆通行的重要设施,如何能够在道面破坏后,在短时间内进行快速修复,保证飞机能够快速起飞、尽快开放交通,是一个迫切需要解决的问题。道面快速修复材料目前主要有瞬凝水泥混凝土、普通水泥掺加速凝剂混凝土、无机或有机聚合物混凝土等种类,但存在4 h强度低、与已有道面粘结性能不明确或者长龄期强度低甚至倒缩等问题[2,3]。研究为道面抢修提供一种4 h内即可飞行使用、性能优越、施工方便的快硬早强自密实混凝土,这种混凝土组成材料与普通混凝土类似,加水拌合后4 h即可达到某新型战机起飞最低强度要求,满足机场道面、公路路面抢修技术要求,同时,后期强度继续增长,与已有道面粘结良好,满足道面使用的长龄期要求。
1 混凝土配制目标及技术方案
1.1 配制目标
(1) 工作性：
坍落度160 mm以上,不需要外加机械振动,靠自身重力作用或少量人工振捣就能密实,利于快速抢修。15min后坍落度在50 mm以上,仍能够比较容易振捣密实,保证有足够的抢修施工时间。
(2) 设计抗折强度：
4 h达到2.50 MPa以上,满足某新型战机起飞的最低强度要求和公路开放交通要求,28 d抗折强度达到5.5 MPa以上,满足道面长龄期要求[4]。
1.2 技术方案
快硬早强型特种水泥凝结硬化快,初终凝时间间隔短,使混凝土早期强度发展迅速,强度高,后期强度不倒缩。速凝剂使普通混凝土在3～5 min初凝,8～10 min终凝,有较高的早期强度。缓凝剂可以延缓混凝土凝结时间,降低混凝土工作性经时损失,在瞬凝水泥中掺加缓凝剂,可以使混凝土早期强度满足要求的同时,凝结时间有所延长,便于有施工时间。高效减水剂可对水泥粒子产生强烈的分散作用,还有湿润和润滑作用,使混凝土获得高流动性能,同时能有效控制混凝土用水量,保证混凝土强度[5]。掺入矿物掺合料,使混凝土在具有高流动性的同时,还有很好的粘聚性[6]。同时由于矿物掺合料颗粒较水泥细,具有微集料效应,中断砂浆基体中泌水通道的连续性,有利于防止混凝土泌水,使混凝土有很好的保水性,不易产生离析[7,8]。因此,提出以下3种配制快硬早强自密实混凝土的技术方案:方案Ⅰ,采用普通水泥,掺加速凝剂、粉煤灰和减水剂;方案Ⅱ,采用瞬凝水泥,掺加缓凝剂、粉煤灰和减水剂;方案Ⅲ,采用普通水泥和瞬凝水泥按不同比例混合,掺加粉煤灰和减水剂。
2 试验
2.1 试验材料
(1) 水泥: 秦岭牌P·O42.5R水泥,密度3.10 g/cm3,3 d抗折和抗压强度分别为6.1、28.0 MPa,28 d抗折和抗压强度分别为8.9、48.0 MPa;上海双鹤特种水泥有限公司产S型瞬凝水泥,密度3100 kg/m3,初凝时间不大于5 min,终凝时间不大于10 min;W/C=0.35时,净浆2 h抗压强度不低于20 MPa,1d抗压强度不低于40 MPa。
(2) 粉煤灰: 陕西渭河电厂Ⅱ级粉煤灰,密度2200 kg/m3,细度13.7%(45μm筛筛余),需水量比91%。
(3) 砂子: 陕西灞河中砂,细度模数为2.73,Ⅱ区级配合格,含泥量小于1.0%,密度2630 kg/m3,堆积密度1500 kg/m3。
(4) 石子: 陕西泾阳石灰岩碎石,粒径5～20 mm,级配合格,密度2700 kg/m3,堆积密度1770 kg/m3。
(5) FDN减水剂: 广东湛江混凝土外加剂厂生产的萘系高效减水剂,减水率20%以上。
(6) 缓凝剂: 陕西西安化学试剂厂生产的酒石酸,掺量0.2%时延长水泥终凝时间2倍左右。
(7) 速凝剂: 陕西西安红旗混凝土外加剂厂生产的782-3型速凝剂,初凝时间不大于5 min,终凝时间不大于10 min。
(8) 混凝土用水为饮用自来水。
2.2 试验配合比
参考自密实混凝土配合比设计[9]和粉煤灰混凝土配合比设计[10],为了达到既满足配制目标又经济合理的目的,并且保证10～20 min抢修时间要求,进行水灰比、砂率、粉煤灰和外加剂掺量、硫铝酸盐瞬凝水泥与普通水泥比例进行优化与试拌调整,确定了基准配合比J以及3种技术方案的配合比(见表1)。
注:各配合比中粉煤灰掺量均为120 kg/m3,砂率均为36%,速凝剂和缓凝剂掺量按占水泥质量计,减水剂掺量按占胶凝材料质量计。
3 试验结果与分析
混凝土拌和采用单卧轴强制式搅拌机,搅拌好后迅速测试混凝土的初始坍落度,然后留一部分混凝土用作测试15min后的坍落度,其余混凝土用来制作试件,试件尺寸为100mm×100 mm×400 mm,在标准条件下养护4 h,然后脱模测试其强度,先测试抗折强度,再取其断头进行抗压强度测试,并分别换算为标准试件强度[11]。
3.1 方案Ⅰ试验结果与分析
方案Ⅰ试验结果见表2。
由表2可知,由于速凝剂大大缩短了混凝土的凝结时间,Ⅰb配合比的初始坍落度为150 mm,不能满足配制目标工作性要求,15 min后坍落度很小或没有,不能保证有足够的抢修施工时间。另外,从强度测试结果看,速凝剂只改变了混凝土的凝结时间,对混凝土早期强度形成作用较小,混凝土4 h没有强度,10 h抗折强度最高也仅为2.25 MPa,不能满足机场道面抢修要求。但28 d强度均持续增长,抗折强度达到6 MPa以上,满足军用机场长龄期强度要求[4]。
3.2 方案Ⅱ试验结果与分析
方案Ⅱ试验结果见表3。
由表3可知,由于缓凝剂调节了瞬凝水泥的凝结时间,使其凝结时间延长,6个配合比的坍落度均在160 mm以上,满足配制目标工作性要求,但15 min后,只有Ⅱa、Ⅱb和Ⅱc的坍落度在50 mm以上,满足要求。除Ⅱa外,另外5个配合比的4 h抗折强度均在2.50 MPa以上,满足配制目标强度要求。特别是Ⅱd、Ⅱe、Ⅱf的4 h抗折强度分别比配制目标高32%、48%、64%,完全满足抢修要求。并且28 d抗折强度继续增长,不倒缩,均在5.5 MPa以上,满足机场道面混凝土长龄期强度的要求[4]。从试验情况看,缓凝剂掺量小时,虽然混凝土4 h强度较高,但15 min后混凝土坍落度太小,可能没有足够的抢修施工时间。缓凝剂掺量大时,混凝土凝结慢,15 min后混凝土坍落度满足要求,有足够的抢修施工时间,但4 h强度可能较低,不能满足抢修强度要求。因此,对于不同类型的瞬凝水泥和缓凝剂,要通过试验确定缓凝剂的合适掺量,使混凝土工作性和强度均满足抢修要求。
3.3 方案Ⅲ试验结果与分析
方案Ⅲ试验结果见表4。
由表4可知,由于普通水泥调节了瞬凝水泥的凝结时间,使其凝结时间延长,5个配合比的初始坍落度均在160 mm以上,15 min后只有Ⅲe配合比的坍落度小于50 mm,其它配合比均满足配制目标工作性要求。Ⅲa和Ⅲb的4 h抗折强度均在2.50 MPa以下,不能满足配制目标强度要求,原因是瞬凝水泥掺量小,混凝土早期强度发展较慢。Ⅲc、Ⅲd和Ⅲe的4 h抗折强度均在2.50 MPa以上,能够满足配制目标强度要求。所有配合比28 d抗折强度均继续增长,在6 MPa以上,不倒缩,满足机场道面混凝土长龄期强度要求[4]。
4 结语
(1) 采用普通水泥,通过掺加速凝剂、粉煤灰和高效减水剂,只能调节混凝土凝结时间,对混凝土早期强度发展作用不大,所配制的混凝土不能满足抢修要求。
(2) 采用瞬凝水泥,掺加缓凝剂、粉煤灰和高效减水剂,或采用瞬凝水泥和普通水泥按一定比例混合,掺加粉煤灰和高效减水剂,均能够配制出满足抢修要求的混凝土。但要确定合适的缓凝剂掺量及瞬凝水泥与普通水泥的混合比例,使混凝土工作性和强度均满足抢修要求。
(3) 现场抢修采取哪种方案,要根据现场材料准备情况确定。抢修时,由于快硬早强混凝土凝结快,施工过程中,混凝土搅拌完毕后要迅速摊铺、整平和做面,瞬凝水泥水化热大,混凝土初凝后要及时养护,以防止出现裂缝,保证抢修质量。
参考文献
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沥青混凝土道面 篇6
1 水泥混凝土裂缝的分类
近代科学关于混凝土微观状态的研究表明, 混凝土结构物存在着肉眼看不见的微观裂缝, 主要表现为3种形式[1]:
1.1 粘着裂缝
集料与水泥石的粘结面上的裂缝, 主要是沿集料周围出现;
1.2 水泥石裂缝
水泥浆中的裂缝, 出现在集料与集料之间;
1.3 集料裂缝
集料本身的裂缝。
在这三种裂缝中, 前两种较多, 集料裂缝出现较少。混凝土的微裂缝主要指粘着裂缝和水泥石裂缝。
微裂缝产生的原因可按混凝土的构造理论加以解释。混凝土为集料、水泥石、气体、水分等组成的非匀质材料, 在混凝土水化硬化的同时, 产生不均匀的体积变形:水泥石收缩较大, 集料收缩小;水泥石的热膨胀系数大, 而集料小。它们之间的非自由变形产生了相互约束应力。按照构造理论简单的计算模型, 假定圆形集料不变形且均匀地分布于均质弹性水泥石中, 水泥石产生收缩变形引起内应力就会导致粘着裂缝出现。微裂缝的存在, 对混凝土的基本性质, 比如弹塑性、徐变、各种强度、变形、泊松比、结构刚度、化学反应等产生重要影响。
2 水泥混凝土早期裂缝及其产生的机理
对于早期裂缝的概念, 主要是指混凝土结构在终凝前发生的裂缝, 称为早期裂缝。一般来说, 从浇捣完成开始至终凝完成时段, 对普通混凝土一般约为2~12h的时段。该阶段中, 混凝土仍处于塑性流变阶段, 水化反应剧烈, 物理化学性质都极不稳定, 体积变化剧烈。我们称之为塑性阶段。对应于“早期”的含义, 可以把早期裂缝理解为在塑性阶段混凝土结构内部产生的裂缝即为早期裂缝[2]。影响到道面混凝土早期开裂的因素很多, 混凝土早期裂缝的生成, 一般不是外荷载对混凝土道面直接作用的结果, 大部分可归结为收缩变形和温度变形等间接作用的效应。道面混凝土早期收缩主要是以塑性收缩为主, 而后是自收缩和温缩, 长期收缩以干燥收缩为主。
2.1 塑性收缩
混凝土道面浇筑后, 在最初几个小时的养护阶段因表面水分蒸发速度大于内部泌水速度, 浆体发生紧缩[3]。这个阶段混凝土本身强度很低, 当毛细管负压产生的收缩应力大于混凝土此时的抗拉强度时, 混凝土表面开始出现裂缝, 因此把这种收缩称为塑性收缩, 这种收缩大多数发生在混凝土拌和后约3~12小时内。塑性收缩裂缝, 在机场混凝土道面工程中极为常见, 尤以夏季施工最为普遍。
2.1.1 塑性收缩现象产生的机理
塑性收缩是由于混凝土终凝以前表面失水引起毛细管压力而产生的表面收缩, 裂缝在混凝土终凝之前形成, 一般分布不规则, 易出现龟裂状。由于机场水泥混凝土道面在表面形成3~5mm的砂浆层, 极易在砂浆层内产生裂缝, 其裂缝产生的过程可由图1进行说明。当新鲜混凝土表面水的蒸发速度大于混凝土的泌水速度时, 水的蒸发面由表面深入到新鲜混凝土浆体表面以内, 使蒸发面形成凹液面, 凹液面产生的毛细管压力使固体颗粒之间产生引力。
2.1.2 影响塑性收缩的因素
机场水泥混凝土发生的塑性开裂, 其开裂程度与环境条件、混凝土浇筑温度、水分蒸发速率及拌合物的流动性的大小有关。混凝土中水分的蒸发速率直接与施工时外界的风速、相对湿度、气温、日照和养生措施与时机有关。新拌混凝土抵抗塑性收缩裂缝的能力与原材料细颗粒含量, 配合比中水泥浆和砂浆含量, 新拌混凝土的匀质性和离析与否有关。
2.2 自生收缩
自生收缩是指胶凝材料在稳定的温度下体积收缩而质量并不发生改变的现象, 它是引起水泥石体积收缩, 导致早期开裂的一个重要原因。自生收缩不同于混凝土的干缩, 它是水泥石在与外界无水分交换的条件下出现的。
2.2.1 自生收缩现象产生的机理
自生收缩现象与混凝土在水化过程中产生的自干燥现象紧密相连。他们都是因为水的迁移引起的收缩。在水泥水化过程中, 水化反应产物的绝对体积小于消耗水的体积和水化水泥石的体积之和, 这种现象被称为化学减缩, 当在水泥硬化过程中, 水泥石不能再与外界接触时, 减缩就不可避免地造成在原来水饱和的孔洞中形成气孔, 随着水化反应的进行, 这种气孔所占的空间会越来越大, 水蒸气和水的平衡压也越来越低, 这时就出现了“自干燥”现象。如此发展下去必将导致水泥石的收缩。
2.2.2 影响自生收缩的因素
(1) 水灰比的影响
许多试验结果表明, 随着水灰比的降低, 自生收缩明显增加。这是因为当水灰比减小时, 单位体积混凝土中的用水量减少, 自由水相对比例减少, 而结合水的相对比例增大, 则化学减缩明显增加。
(2) 水泥的影响
水泥水化是混凝土产生自生收缩的最根本原因, 水泥水化产生化学减缩, 而水化反应消耗水分产生自干燥收缩。水泥熟料中各种矿物水化反应时引起的减缩各不相同, 一般从大到小排序为:C3A>C3S>C2S;同时水泥的颗粒越细, 会增大反应速率和水化程度, 早期收缩明显增加。因此, 早强水泥混凝土的自收缩也会增大;另外, 单位体积水泥用量加大, 增加了混凝土中产生自收缩的水泥石部分, 也相应的减少了混凝土中限制收缩作用的骨料部分, 自生收缩明显增加。
(3) 掺合料
粉煤灰混凝土的塑性收缩和硬化早期收缩都比基准混凝土的略小一点。混凝土的自生收缩随粉煤灰掺量增加而减小, 但自生收缩会因掺用超细粉 (如硅灰等) 而显著增大。
2.2.3 温度收缩
温度收缩主要是在混凝土初凝之后, 水泥水化热的释出量逐渐减少, 导致稍后阶段与外界发生热交换后混凝土中的温度降低而产生的, 简称为冷缩。
(1) 温度收缩现象产生的机理
道面水泥混凝土中水泥用量的增加, 水化放热量则增大。在非绝热条件下混凝土所能达到的最高温度与水化热的释放速度有很大关系, 而后者又与混凝土的本身温度有关, 温升使混凝土膨胀, 但升温阶段的混凝土处于高塑性和较低弹性模量的状态, 在周边约束下能够引起的压应力是有限, 而温降时的混凝土则已相当坚硬, 在外部和内部约束下必将导致较高的温降收缩应力, 则会导致混凝土早期开裂。
(2) 影响温度收缩的因素
影响混凝土温度升高的原因是原材料自身的温度较高, 水泥水化时放出热量以及外界气温升高等。为减少冷缩, 应避免使用如石英岩、砂岩等热膨胀系数大的集料。
2.2.4 干燥收缩
刚铺筑完的道面混凝土, 保持与蒸汽相平衡的含水状态, 随着外界温湿的变化, 含水率也发生变化。由于水分的蒸发, 内部水分来不及补充, 即表面水分蒸发速度大于其内部水分外移速度, 出现外观可见的伸缩现象。当这种收缩受到限制时就产生收缩应力, 造成干燥收缩裂缝。早期的干燥收缩裂缝比较细微, 往往不为人们所注意。随着时间推移, 混凝土的蒸发量和干燥收缩量逐渐增大, 裂缝也逐渐明显起来, 这是混凝土道面较普遍地发生裂缝的主要原因。
(1) 干燥收缩现象产生的机理
混凝土在干燥收缩过程中, 首先发生气孔水和毛细水的蒸发。气孔水的蒸发并不引起混凝土的收缩。毛细孔水的蒸发, 使毛细孔中形成负压, 随着空气湿度的降低负压逐渐增大, 产生收缩力, 导致混凝土收缩。当毛细孔中的水蒸发完后, 如继续干燥, 则凝胶体颗粒的吸附水也发生部分蒸发, 由于分子引力的作用, 粒子间距变小, 使凝胶体紧缩。混凝土的这种收缩在重新吸水以后大部分可以恢复。
(2) 影响干燥收缩的因素
(1) 混凝土入模温度、环境气温、风速和阳光照射会引起混凝土表面水分蒸发速度, 是产生早期干缩裂缝的主要原因。尤其是夏季高温季节施工, 往往由于养护不及时, 表面水分蒸发速度过快, 超过了泌水速度, 因而产生干缩裂缝。
(2) 水泥品种与水泥混合材料, 对于纯熟料水泥, 水泥的干缩取决于矿物成分。C3A含量多、细度大的水泥收缩大, 干缩量较大的水泥收缩大。
(3) 砂率过大, 含泥量过多, 都会造成混凝土过量收缩而产生裂缝。
(4) 模板、基层过于干燥, 吸水量过大也能产生干缩裂纹。
(5) 不同外加剂对混凝土的干缩率有一定影响, 掺配前应对干缩率做试验后再确定是否掺配和掺配量。
3 早期裂缝危害
水泥混凝土道面大面积铺筑在露天环境之中, 承受各种自然因素的长期作用, 道面板的表面与雨雪等地面水直接接触, 还可能承受除冰盐的作用, 会产生渗漏、剥落、碳化, 其下表面与基础、土基接触, 受土基中水及水中离子的作用, 可能产生化学侵蚀, 危害道面的正常使用或缩短道面的使用寿命。
3.1 产生渗漏
混凝土裂缝将使道面板产生渗漏, 随着裂缝逐步扩宽和发展, 当水渗入混凝土内部后将水泥石中部分水化产物溶解并流失。水泥水化产物中最容易被溶解的是Ca (OH) 2, 它被溶蚀会促使水泥水化物的水解。首先引起水解破坏的是水化硅酸三钙和水化硅酸二钙的多碱性化合物, 然后是低碱性的水化产物的破坏, 由此可能导致道面的破坏。
3.2 加速道面混凝土碳化
混凝土裂缝的存在, 使空气中的二氧化碳及容易渗透到混凝土内部与水泥水化产物相互作用形成碳酸钙, 这就是常说的混凝土的碳化。在潮湿的环境下二氧化碳能与水泥中的氢氧化钙、硅酸三钙、硅酸二钙相互作用并转化成碳酸盐, 使混凝土的碱度降低, 同时混凝土碳化会加剧混凝土收缩开裂, 从而导致道面破坏。
3.3 降低道面混凝土抵抗各种侵蚀介质的耐腐蚀能力
道面混凝土裂缝使其容易造成下列三种类型的腐蚀: (1) 溶蚀型道面混凝土腐蚀。即当水通过裂缝渗入混凝土内部与水泥石作用时, 将一部分水泥的水化产物 (如Ca (OH) 2) 溶解并流失, 引起的道面破坏; (2) 酸盐 (酸性液体) 腐蚀和镁盐腐蚀。这类腐蚀的主要生成物是不具有胶凝性的, 且易被水溶解的松软物质。这类物质能被通过裂缝或孔隙渗透入混凝土内部的水所溶蚀, 引起道面破坏; (3) 结晶膨胀型腐蚀。它是混凝土受硫酸盐的作用, 在裂缝和混凝土孔隙中形成低溶解的新生物 (高硫型水化硫铝酸钙等) , 逐步积累后产生更大的应力使道面遭受破坏。 (4) 碱骨料腐蚀。它是水泥中的碱 (Na+、K+、OH-) 与骨料中的活性Si O2作用, 生成Na2O·n Si O2·n H2O凝胶, 此凝胶吸水后膨胀, 引起混凝土开裂。
3.4 影响道面混凝土的强度和稳定性
道面混凝土裂缝直接影响道面强度和整体稳定性。轻则使混凝土道面失去良好的平坦度, 使飞机滑跑的舒适性减弱;严重者影响滑行安全, 将造成极大的经济损失乃至威胁飞行人员的宝贵生命。
摘要：对机场水泥混凝土道面早期裂缝进行了分类。由于塑性收缩、自生收缩、温度收缩、干燥收缩等导致水泥混凝土道面产生早期裂缝, 分析了其产生的原因及危害, 为防止水泥混凝土道面早期裂缝提供依据。
关键词：水泥混凝土,道面,裂缝,机理
参考文献
[1]王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社, 2000.
[2]袁勇.混凝土结构早期裂缝控制[M].北京:科学出版社, 2004.
沥青混凝土道面 篇7
水泥混凝土道面具备抗折强度高、使用寿命长、施工工艺完善、使用维护费用低等特点, 为我国大多数机场道面结构所采用。我国机场水泥混凝土道面占87%以上, 水泥混凝土道面设计年限为30年, 但由于施工水平参差不齐, 导致水泥混凝土道面出现边角破坏、表面条状、网状裂缝、蜂窝麻面、板体断裂等质量问题, 造成混凝土道面施工质量问题。现以毕节机场所施工的水泥混凝土道面工程为背景, 全面总结了从原材料质量、混凝土配合比要求、道面施工等各环节的质量控制措施。从实体质量检验及机场运营过程中的效果来看, 毕节机场所施工的混凝土道面工程质量达到设计要求, 为类似工程的施工质量控制起到良好的指导作用。
2 机场水泥混凝土道面施工质量控制技术
2.1 原材料质量控制
1) 水泥:道面混凝土应选用道路硅酸盐水泥、硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥, 要求具备收缩性小、耐磨性强、抗冻性好、含碱量低的特性, 水泥中碱含量不得超过0.6%, 水泥强度等级不低于42.5 MPa, 严禁使用快硬早强的R型水泥。飞行区指标为4C以上 (含4C) 的机场混凝土道面水泥的物理性质及化学成分应符合机场相关规范的规定。
2) 粉煤灰:为提高机场道面混凝土强度和耐久性, 可掺用适量粉煤灰, 粉煤灰等级可为Ⅰ, Ⅱ级, 湿排粉煤灰、潮湿粉煤灰、已结块的湿排干燥粉煤灰不得使用, 粉煤灰的质量指标符合国家规范要求。
3) 砂:优先采用河砂, 使用机制砂、海砂、山砂, 必须检验合格并取得设计单位书面同意。其细度模数宜为2.65~3.20, 质地应坚硬、耐久、洁净, 砂的颗粒级配、泥土杂物含量、硫化物和硫酸盐含量、有机质含量、云母与轻物质含量、坚固性、碱活性等指标应符合要求。
4) 碎石:质地要坚硬、耐久、洁净, 级配符合要求, 最大粒径控制在40 mm以内。尽量不用机轧砾石, 天然砾石不得采用。其级配、针片状颗粒含量、压碎值指标、洛杉矶磨耗损失、硫化物和硫酸盐含量、泥土含量、红白皮含量、坚固性、碱活性等指标应符合规定。
5) 水:应采用饮用水。使用其他水源时水中的SO42-, p H值, 含盐量等指标应符合国家标准方可使用。
6) 外加剂:由于同一种的外加剂对不同品种的水泥适应性有较大差异, 故外加剂质量除了符合国家现行有关标准规定外, 还应根据混凝土性能、施工环境、混凝土中原材料及配比等因素进行试配来定, 对危害人体健康及对环境有污染的外加剂不得使用。尽量不用含钾、钠离子的外加剂, 以防止发生混凝土碱骨料反应。
7) 钢筋:进场时要具有出场合格证, 进场后要进行复试, 其品种、规格、质量应符合设计要求。
2.2 混凝土配合比设计质量控制
混凝土拌合前必须进行配合比设计, 应进行各项试验测试, 以便保证设计强度及耐磨、耐久性、和易性要求。水泥混凝土的水灰比不宜大于0.42, 水泥用量不小于300 kg/m3, 也不宜高于330 kg/m3。混凝土混合料的坍落度应小于5 mm, 采用维勃稠度仪应为20 s~40 s。水泥混凝土配合比强度应按设计强度1.10倍~1.15倍进行配制, 同时选用单位密度最大、抗折强度较高的级配用于施工。
2.3 混凝土拌合与运输质量控制
1) 混凝土拌合站应使用强制式电子计量混凝土集中搅拌站, 采用全自动电脑控制, 计量装置应经过检定合格方可使用。其最大优点是性能稳定、计量精度高, 拌合均匀, 故障率低, 安装便捷。2) 搅拌站应按照每日审核后的混凝土配合比通知单来配料, 不得随意加减用水。施工单位工地试验室应根据天气变化情况及时测定砂石含水量变化情况, 及时调整用水量和砂数量。搅拌机投料顺序为:砂、水泥、碎石, 进料后, 边搅边加水, 每天首盘开拌时每立方米混凝土增加10 kg~15 kg水泥, 并增加适量水和砂, 适当延长搅拌时间 (正常搅拌时间为每盘60 s~90 s) 。混合料应搅拌均匀, 外观颜色一致, 卸料高度不得超过1.5 m。用水量应严格控制。3) 混凝土运输采用8 t自卸汽车运输, 运输车辆车厢要保持干净、湿润。运输道路要坚实平坦, 以便减少车辆剧烈颠簸导致混合料离析;汽车运料从搅拌站到铺筑现场卸料的时间不得超过0.5 h。运输车辆驶入摊铺现场卸料时, 要服从指挥, 按秩序顺次缓慢进出, 不得碰撞损坏模板、摊铺设备和传力杆支架。
2.4 混凝土模板质量控制
1) 模板采用钢模板, 道面弯道及异形块部位可用木模。钢模板具备足够刚度, 变形量小, 厚度应大于4 mm。钢模板按照标准化、系列化进行制作, 做到容易装拆, 方便运输。木模板使用的材料应采用柔韧性强、经久耐用的木材, 厚度不小于20 mm。木材有扭曲、折裂或其他损伤时不得使用, 木模板的表面应刨光, 拼接要牢固, 角隅处要平顺整齐不短缺。
2) 支模前, 首先对水稳基层的压实度、高程、平整度进行检查, 不合格者需经处理并检验合格后方可进行支设。
3) 模板支立要稳固、位置准确, 接头处平顺、贴紧密, 不得出现高低不平及前后错槎现象。模板接头处、模板同基层接触处, 不能出现漏浆现象。模板和混凝土接触的表面必须涂刷隔离剂。
4) 道面混凝土铺筑时, 先对模板进行检查复核, 其平面位置、高程等要符合设计要求, 模板支撑件必须稳固、模板企口部位要对齐。在混凝土铺筑施工时, 应派专人负责检查, 如果发现模板出现变形、模板位置有位移等情况时, 要及时派人进行修整纠偏。
5) 支模精度标准为:平面位置不大于±5 mm (最大允许误差) , 高程不大于±2 mm (最大允许误差) , 直线性最大误差±5 mm (20 m) 。
2.5 混凝土摊铺及振捣质量控制
1) 混凝土摊铺前, 应对基层进行检查并湿润, 对模板的支立进行检查, 并准备好足够的防雨布、防晒棚和防风设施, 对机具要提前检修确保正常使用, 并备有易损件。
2) 混凝土摊铺按试验段施工得出的施工参数进行施工, 混合料的摊铺厚度预留的沉落度通常按混凝土0.1倍~0.15倍板厚预留。混凝土摊铺后立即进行振捣, 在摊铺施工时, 若发生机械损坏、突然断电等异常情况造成临时停工时, 要对已铺筑的水泥混凝土加以覆盖保护, 防止失水;若因停工时间延长造成未经振实混凝土发生初凝时, 则要将这部分混凝土做清除处理。
3) 当混凝土采用高频排式振捣机进行振捣作业时, 要预先调整好排振高度和相邻捣棒间距, 中间棒间距40 cm左右, 端棒与模板间距不小于20 cm。振捣机实施全宽全厚振捣, 速度控制在0.8 m/min±0.1 m/min, 道面板边部及端部先用1.1 k W插入式振捣棒进行振捣, 然后用2.2 k W平板振捣器压实和初平。
2.6 混凝土整平、揉浆、找平、做面和拉毛的质量控制
1) 整平:混凝土经排式振捣器振实后, 用振动行夯缓慢移动于混凝土表面上, 来回进行振平。全幅式振动行夯安装有可逆启动器, 电动机功率在1.5 k W以上, 振动频率在2 700次/min以上。行夯设备应结构坚固, 如行夯作业时其中部最大弯曲超过3 mm, 应立即停止作业, 及时进行校正, 或者更换行夯设备。2) 揉浆:混凝土在行夯振动后, 用专用的钢滚筒往返滚动进行揉浆作业, 同时派技术人员检查模板移位和高程偏移程度, 是否符合设计要求。3) 找平:在混合料仍处于临近初凝时, 用3 m铝合金直尺检查混凝土表面平整度, 用混合料填平低洼处、振实并重新修整, 并清除多余的浮浆。4) 做面:做面采用两道木模 (塑料模) 和一道铁模工艺。做面前做好清边整缝, 清除粘浆, 修补掉边、缺角。头遍将表面进行揉压整平, 在混凝土表面不得看见露石, 使泛浆均匀分布, 浆厚在3 mm以上;第二遍将砂子压入板面, 擀出表面泌水, 消除砂眼并挤出气泡;第三遍将板面各种不平整的痕迹消除, 同时加快板面水分蒸发。在做面的第二遍抹平后, 用3 m铝合金直尺检查平整度, 每块板不少于3点, 不符合要求时及时整改。5) 拉毛:拉毛时间一般在混凝土临近初凝时, 通常用手触及混凝土表面不粘手, 且能将手指印留在水泥浆面为宜。按照设计要求采用特制的拉毛刷由人工对道面混凝土进行拉毛, 拉毛纹理垂直于道面中线或纵向施工缝, 拉毛的起止长度要预先定好位置, 并保证注意检查板块两端与道面板接缝的距离。
2.7 拆模质量控制
拆模时不得损坏混凝土面层边角、企口, 拆除有拉杆的模板时, 先将拉杆调直, 清除干净模板孔眼空隙里的水泥浆。混凝土面层拆模最早时间应符合表1规定。
2.8 养护质量控制
在混凝土终凝后, 及时进行混凝土道面养护。养护宜采用湿治养护, 混凝土表面覆盖针刺无纺布, 并对混凝土表面及时洒水保持土工布处于潮湿状态, 并用砂或重物对土工布进行压紧封严, 防止被风吹起。养护时间在14 d以上, 安排专人负责养护, 养护期间禁止车辆在道面上行走。
2.9 刻槽质量控制
1) 当混凝土板强度达到20 MPa~25 MPa或混凝土达到400℃·h/Δt (Δt为平均温度) 时, 即可进行刻槽作业。刻槽前先认真清洗板面, 保证板面洁净, 不影响刻槽机自动行走。等混凝土表面晾干后, 在每块混凝土板上弹上墨线, 以控制刻槽范围及刻槽机自动行走路线。2) 刻槽人员必须经过系统培训或有丰富刻槽实践经验, 熟练操作设备。刻槽中由专人负责弹线、专人负责操作切缝。3) 刻槽前根据混凝土板的规格, 对刻槽机刀片间距、刀片组合进行校核, 以保证刻出的槽达到要求, 不允许出边或重刀现象;刻自由端处加工专用搭板, 并注意与临板接槎处的均匀一致性。4) 刻槽后, 及时用水将板面冲洗干净, 防止料浆在板上沉积, 并将养生期未到的混凝土板及时覆盖, 继续洒水养护和板面保护。
2.1 0 嵌缝质量控制
1) 嵌缝时间安排在切缝完成、道面混凝土养护结束和混凝土表面干燥后进行, 灌缝前将缝内的填塞物及杂物等清除干净, 可采用钢丝刷或者高压水冲洗的方法进行清理缝隙, 清缝完成后再用空气压缩机吹净缝隙。2) 嵌缝时必须保持缝槽清洁和干燥, 下雨天气、缝中含有湿气时不得进行嵌缝作业。采用压力设备进行嵌缝料的灌注, 嵌缝后嵌缝料做到灌缝饱满、密实, 嵌缝料与缝壁粘结要牢固。3) 填缝料进场应有合格证并进行复检合格后方可使用, 填缝料施工质量检查项目为:高度、粘结度、外观。
3 结语
在贵州毕节机场水泥混凝土道面施工中, 通过对工程施工的各阶段施工质量严格控制, 达到了避免出现混凝土道面板质量通病的目的, 并经过检测施工质量达到国家和行业质量标准, 在机场投入实际运营后, 良好的施工质量保证了机场的社会效益和经济效益。
参考文献
[1]MH 5006—2002, 民用机场飞行区水泥混凝土道面面层施工技术规范[S].
沥青混凝土道面 篇8
1 试验
1.1 原材料与配合比
水泥为P·O42.5普通硅酸盐水泥;纤维为单丝聚丙烯纤维(PP)和改性聚酯纤维(PET),具体性能指标见表1;减水剂为JM-Ⅱ型萘系高效减水剂。
普通基准混凝土配合比见表2,纤维混凝土在此基础上,每立方米分别掺入0.9 kg的PP和PET纤维。合成纤维对混凝土的抗折强度略有提高,与先前的研究结果一致[6]。
1.2 试验方案
根据养护温度、湿度和龄期制定养护方案,模拟现场环境条件,考察合成纤维在不同养护条件下对混凝土收缩变形的影响。安排3组试验,每组设计3个体系混凝土配比(见表2),分别评价不同养护条件下纤维混凝土的变形特性。
养护环境分别为室内养护室(SN)、室内自然环境(ZR)及干燥养护箱(GZ)。具体环境条件为:SN——采用空调控温,喷水增湿,温度为(20±5)℃,相对湿度为75%~95%;ZR——前14 d试件表面覆盖无纺布并浇水。试验期日最高气温15~36℃,日最低气温7~28℃,空气相对湿度21%~96%;GZ——在养护箱中进行,温度为(20±2)℃、相对湿度为60%±5%。
第1组和第2组试验,试样成型后,立即置于温度为(20±5)℃、相对湿度75%~95%的养护室养护,带模养护1 d后拆模并测量其长度(L0)作为基准长度。拆模后的试件分别置于室内养护室(SN)和室内自然环境(ZR)中养护,测试不同养护条件下试件在不同龄期的长度(Li)。
第3组试验,试样成型后,立即置于温度为(20±3)℃、相对湿度90%以上的标准养护室养护,带模养护1 d后拆模并测量其长度(L0)作为基准长度。拆模后的试件再置于标准养护室中浸水养护7 d,取出测量其长度(7*),随后移入干燥养护箱(GZ)中养护,测试试件在不同龄期的长度(Li)。
1.3 测试方法
收缩试验参照JTG E30—2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》中T 0566—2005规定的试验方法进行,试件尺寸为100 mm×100 mm×515 mm。测量装置为混凝土收缩仪,精度为0.01 mm。
2 试验结果及分析
2.1 普通混凝土在不同养护条件下的收缩变形
各种养护条件下,普通混凝土的收缩变形如图1所示。
从图1可以看出:(1)室内(SN)养护下,普通混凝土随着龄期的增长,其收缩变形曲线变化幅度不大,这表明混凝土表面保持一定的湿度能够有效降低混凝土的干燥收缩变形。(2)随着养护条件的劣化,混凝土的收缩加大。相比SN养护条件,自然(ZR)和干燥(GZ)养护条件下,普通混凝土的收缩变形分别增加了270%和302%。
2.2 合成纤维对混凝土收缩变形的影响
聚丙烯纤维和改性聚酯纤维混凝土在各种养护条件下的收缩变形如图2所示。
从图2可以看出:
(1)无论是SN养护、还是ZR养护,或者是水养7 d后再进行干燥(GZ)养护,聚丙烯纤维和改性聚酯纤维混凝土的收缩率均小于普通混凝土,说明掺入合成纤维能够减少各种养护环境下混凝土的收缩。但合成纤维对提高混凝土抗收缩变形的贡献不同,在浸水养护条件(7*),普通混凝土与合成纤维混凝土同时表现为微小收缩,且收缩率非常接近,这表明纤维在水养条件下,对混凝土的收缩变形没有贡献;当试样置于自然环境(ZR)和干燥环境(GZ)下,合成纤维混凝土早期收缩率远低于普通混凝土,这表明越恶劣的环境条件越能体现纤维对混凝土抗收缩变形能力的贡献。
(2)在ZR和GZ条件下,相比普通混凝土,聚丙烯纤维混凝土3 d和90 d的收缩率分别下降了36.5%、32.1%和14.4%、14.6%,这表明聚丙烯纤维对混凝土抗收缩能力的贡献主要体现在早期。
(3)在喷水增湿的条件下,SN养护的普通混凝土略有收缩,而纤维混凝土在1 d时则有微小膨胀,表现出体积变形的增长。这种膨胀可以认为是混凝土可逆收缩的一种表现,其原因可能是由于合成纤维混凝土的增稠效应导致混凝土的表面密实度低于普通混凝土所造成的[2]。当试件养护到3 d时,合成纤维混凝土和普通混凝土的微应变水平又基本相同;3~7 d普通混凝土继续收缩,而纤维混凝土基本无收缩,14 d和28 d的应变水平又趋于接近,但60 d和90 d的收缩,纤维混凝土小于普通混凝土。总之,在SN养护条件下,纤维混凝土和普通混凝土的收缩变形差别不大,这表明有效改善混凝土所处的环境条件,即使不掺加纤维,也能改善混凝土的抗收缩能力。
(4)改性聚酯纤维和聚丙烯纤维对混凝土的收缩变形影响规律基本相同。但在相同掺量条件下(0.9 kg/m3),改性聚酯纤维对混凝土的抗收缩性能优于聚丙烯纤维。
3 结语
(1)在3种养护条件下,掺入合成纤维均有利于减少混凝土的收缩,尤其是早期收缩;在相同掺量下,改性聚酯纤维的抗收缩性能优于聚丙烯纤维。
(2)在浸水养护条件下,纤维对混凝土的收缩变形几乎没有贡献,环境条件越恶劣愈能体现合成纤维对混凝土抗收缩变形能力的贡献。
参考文献
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