机场混凝土道面耐久性敏感因素分析与研究

郑 驰 （江西建工第三建筑有限责任公司，江西 南昌 330096）

1 引言

通用机场和基础设施建设是保障通航发展最重要的环节，为了推进通用航空产业健康发展，国家针对通用机场的政策不断出台。在《通用航空“十三五”发展规划》中，再次提出“通用机场建设目标为500个”，预计到2020年机场建设的产业规模达1000亿元，增量规模超过400亿元。在未来的航空发展中，我国潜在机场建设需求达2000多个，具有广阔空间。混凝土作为常用建筑材料应用于机场跑道工程建设有着多年的历史，具有生产简单、造价成本低廉、取材方便，抗压强度高等优点。但是混凝土路面存在的问题也常见不鲜，如路面严重剥蚀、压碎、拱起、裂缝、碎裂与下陷。

关于路面混凝土耐久性问题的研究，也是持续不断。田耀刚[1]、杨海波[2]、张茂花[3]等研究了矿物掺合料以及与外加剂的复合使用对混凝土耐久性的影响，分析得出掺加矿物掺合料可显著提高混凝土抗氯离子渗透性、抗硫酸盐侵蚀性及抗冻性，可降低混凝土孔隙率、优化孔隙结构、提高其耐久性。王宝民[4]等系统总结了杂散电流与软水、氯离子、硫酸根离子和冻融循环等环境因素耦合作用下水泥基材料耐久性的研究进展，对杂散电流与环境因素耦合作用下的水泥基材料耐久性研究前景进行了展望。罗大明[5]等着重介绍了在荷载和环境共同作用下，混凝土的抗渗性能、混凝土抗中性化、抗离子侵蚀，以及抗冻融循环作用方面已有的研究成果，并对混凝土耐久性研究提出了展望。郭小华[6]等分析了工业环境混凝土结构耐久性修复的研究现状，分别论述了工业环境特征、工业环境混凝土结构损伤特点、工业环境混凝土结构耐久性修复技术及工程实例，对混凝土耐久性修复领域的几个关键问题做了详细介绍。文章基于机场跑道混凝土路面的特殊性，重点分析影响混凝土机场道面耐久性的敏感因素，分析了其产生的原因，并提出了合理的改善措施，以供混凝土机场道路设计作为参考。

2 机场道面混凝土耐久性敏感因素分析

机场混凝土道面的破坏，主要有以下两方面的原因：第一，来自飞机起飞和降落时飞机轮胎直接作用于机场道面上产生的压应力和弯拉应力；第二，机场道面长期暴露于野外，尤其是雨雪天气，不得不采用除雪剂进行清理机场道面的积雪，除雪剂容易进入机场道面裂缝中进行侵蚀。此外，机场道面混凝土施工面积较大，施工过程中质量控制问题也会导致影响机场道面混凝土的耐久性，比如施工中水泥混合料搅拌时水灰比太大，水泥用量不足等，以及后期没有按照规定要求进行养护[7]。由于混凝土的抗拉强度低、脆性大的等弱点，机场道面工程使用寿命越来越短。

为了解决混凝土使用寿命短的问题，先后有专家学者提出了高性能混凝土和高强度混凝土的概念。这类混凝土主要是在生产的过程中掺加粉煤灰、矿渣、掺合料、硅粉等混合料，来提高混凝土的抗变形能力、抗压强度，以及耐久性[8-11]。

不完全统计得出影响混凝土耐久性的因素非常之多，主要有材料、外加剂、氯离子以及硫酸盐离子等几方面对机场道面混凝土耐久性的影响较为显著。粉煤灰混凝土生产过程中需水量比较少，降低水化热，干缩性小，提高抗裂性能。硅粉能够提高混凝土强度，降低渗透性。矿渣在混凝土中可以提高混凝土结构致密性，减少孔隙率，从而提高混凝土抗渗性，防止产生泌水、离析的现象。高效减水剂能大幅度的减少拌和用水量或显著提高混凝土的流动度，改善和易性，提高混凝土的强度、抗变形能力、抗渗能力和抗冻性能。不同种类纤维掺加到混凝土中可以增加混凝土的强度或韧性。随着纤维掺入量的提高，混凝土强度不断增加，混凝土的增韧效果也会受到一定的影响。

冻融对于机场道面混凝土的破坏力是混凝土内部毛细孔隙水结冰体积膨胀造成的静水压力和冰水蒸汽压差造成的渗透压共同作用的结果。冻融交替循环积累的破坏作用，冻结的微裂纹不断扩大，最终混凝土体积膨胀开裂[12]。

西北盐碱地区机场，硫酸盐的侵蚀容易引起混凝土结构内部体积膨胀，成为机场混凝土道面耐久性主要因素，对毛细孔壁产生结晶压力，当混凝土抗拉强度小于结晶压力时，就会产生混凝土裂缝[13]。沿海青岛流亭国际机场，氯盐为影响机场跑道混凝土耐久性的主要因素。氯离子能够侵入混凝土结构内部，破坏钢筋表面的钝化膜，引起结构失效，会引起混凝土道面表层开裂，剥落。

3 提高机场道面混凝土耐久性措施

处于不同区域位置的机场受各种因素影响，其破坏过程也有些不同，但是对于提高机场道面混凝土耐久性来说，均可以从提高混凝土的密实度角度来深入分析研究。结合北京大兴国际机场、成都天府国际机场等多个在建机场工程案例，采取以下几种措施可以有效地提高机场道面混凝土的耐久性。

3.1 原材料选择与质量控制

骨料质量等级的优劣对混凝土耐久性起着关键性作用。混凝土骨料中占据体积最大的就是碎石，它是机场道面主要承载部分，在碎石使用前必须要确保其质量，排除潜在危害，对机场道面混凝土耐久性有着十分重要作用。其次就是应选择级配合适的精制砂子，作为水机场混凝土道面细骨料。水泥选择要了解水泥掺矿物质成分，防止发生碱骨料反应。

3.2 提高混凝土抗折强度

在混凝土配合比设计时，应结合实验室的配合比设计试验，找出机场混凝土道面工程施工最优配合比。此外，通过在混凝土拌合物中加入适量减水剂、引气剂、粉煤灰、硅粉等掺加料，减少混凝土内部结构的孔隙，提高混凝土密实度和强度，使混凝土的耐久性得到一定提高。

3.3 加强施工质量控制

为了提高机场道面混凝土耐久性，在施工中应注意以下几点：

①严格控制原材料质量；

②加强混凝土振捣的质量控制；

③采用合适的混凝土路面养护方法；

4 结论

文章通过系统总结近期关于混凝土路面耐久性研究的成果，提炼并分析了影响机场混凝土道面耐久性的敏感因素，从原材料选择与质量控制、提高混凝土抗折强度、加强施工质量控制等三方面采取措施提高机场混凝土道面的耐久性，以供混凝土机场道面设计作参考。