機場水泥混凝土道面修補用Jh型特種混凝土的研制和應(yīng)用

摘要:以吉林省建筑材料工業(yè)設(shè)計研究院為研發(fā)單位，吉林省航起機場場道材料有限公司、吉林省民航建筑安裝公司為協(xié)作單位，共同研究應(yīng)用以D25型快凝快硬硅酸鹽水泥為膠凝材料配制的機場道面修補用Jh型特種混凝土，其材料性能符合Q/JHQ-2006企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及WM-CA-2000-8《民用機場飛行區(qū)場地維護手冊》規(guī)定。經(jīng)三年來的兩個機場場道修補使用情況符合適航要求。該項目綜合研究成果居國內(nèi)先進水平，其中抗凍性能等指標(biāo)處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。該材料準(zhǔn)確試點應(yīng)用，經(jīng)濟和社會效益明顯，應(yīng)用領(lǐng)域與前景較廣闊。

關(guān)鍵詞:D25型雙快水泥;補償收縮; Jh4-30型特種混凝土

0 引言

我國補償收縮混凝土的研究雖已有六十多年的歷史，但摻加膨脹劑的補償收縮混凝土主要應(yīng)用于鋼筋混凝土大跨度梁、樓板的澆注施工等方面，在國內(nèi)將4h抗壓強度達到C35或C40強度等級的補償收縮混凝土技術(shù)應(yīng)用于機場場道修補材料方面的報道還不多。

2006年9月份，由吉林省建筑材料工業(yè)設(shè)計研究院為技術(shù)依托單位，以吉林省民航建筑安裝公司、吉林省航起機場場道材料有限公司為協(xié)作單位，機場水泥混凝土道面修補用Jh型特種混凝土項目通過了吉林省建設(shè)廳組織專家鑒定，吉林省科技廳成果登記。據(jù)國內(nèi)查新，通過邀請中國民航機場建設(shè)集團公司：東北地區(qū)、哈爾濱、沈陽、長春民航機場場道建設(shè)等單位專家參加會議，專家組意見認為這種材料進行場道修補綜合研究成果居國內(nèi)先進水平，其中抗凍性能等指標(biāo)處于國內(nèi)領(lǐng)先水平，現(xiàn)將相關(guān)技術(shù)作簡要介紹。

1 D-25型快凝快硬硅酸鹽水泥的研制

2001年上半年，我們研究人員一方面在高鋁水泥，硫鋁酸鹽水泥，普通硅酸鹽水泥改性試驗基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)硅酸三鈣、氟鋁酸鈣為主熟料等磨制的快凝快硬硅酸鹽水泥配制混凝土，可以用于機場道面修補。

三年來，通過70多組快凝快硬硅酸鹽水泥配方試驗，同時進行46組配方干縮試驗，206組補償收縮混凝土試驗。

以4小時混凝土抗壓強度為25.0MPa，摻加膨脹劑組分補償收縮混凝土為目標(biāo)，進行雙快水泥配方篩選工作。

從表Ⅰ可見,序號1、2為自配特種水泥1#、雙快水泥1#，當(dāng)普通硅酸鹽水泥，比表面積提高，特1#28d抗壓強度為93.8MPa，說明加入外加劑高效減水劑、早強劑、膨脹劑后水灰比降低，水泥砂漿達到高強度等級。在序號1基礎(chǔ)上加入2.5%促凝劑，4h抗壓強度提高幅度很大。這是體現(xiàn)普通硅酸鹽水泥改性后，初步達到雙快水泥的要求。

從JC314-1996快凝快硬硅酸鹽水泥定義，以硅酸鈣、氟鋁酸鈣為主要礦物熟料外，硬石膏為緩凝劑組分，粒化高爐礦渣、無水硫酸鈉磨成水硬性膠凝材料出發(fā)。對于外進雙快0#，4h抗壓強度19.8MPa，外摻0.13外加劑+摻合料的雙快2#4h抗壓強度34.0MPa，其早期抗壓強度有了大幅度提高。

序號5~8#，以自制普通硅酸鹽水泥與外進外加劑0#復(fù)合配制快凝快硬硅酸鹽水泥，其各齡期強度等符合JC314-1996標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

從2001年，曾以外進快凝快硬硅酸鹽水泥與自制雙快4#以相同混凝土配合比委托吉林省建筑工程質(zhì)檢中心進行混凝土速凍試驗，外進雙快0#配料混凝土抗凍僅達F100合格，而自制雙快4#配料混凝土抗凍性F200合格。

吉林省地處嚴寒地區(qū)，一般機場場道混凝土要求F300次，故以自制D-25型雙快水泥為膠凝材料作為研究的重點。

從表Ⅰ可以了解，雙快5~7#，尤其雙快6#試驗結(jié)果，其中凝結(jié)時間比較理想，實際施工效果更佳。

2 Jh型特種混凝土的研究

長春大房身機場是軍民兩用機場，2002年，吉林省民航建筑安裝公司曾在原機場場道進行混凝土取芯，做舊道面混凝土試驗，其混凝土抗壓強度為38.0MPa。說明機場修建時混凝土設(shè)計標(biāo)號為C30。一般C30混凝土抗凍性為F200次，由于冬季除霜除雪等因素，飛行器起飛或降落，研壓振動等條件造成道面局部出現(xiàn)裂縫、起皮即露石子現(xiàn)象嚴重影響飛行區(qū)的安全。

由于原道面混凝土為道路硅酸鹽水泥混凝土，經(jīng)過十幾年使用，舊機場混凝土出現(xiàn)熱脹冷縮，受濕微脹現(xiàn)象，但是舊的混凝土收縮或膨脹現(xiàn)象很少。要求我們研制的Jh型特種混凝土具有補償該混凝土性能，才能保證其粘接強度等要求。

通過三年多來進行了46組配方的干縮試驗，206組補償收縮混凝土試驗發(fā)現(xiàn)一些規(guī)律性。

2.1原材料的選擇

碎石按照機場場道要求，以碎石為粗骨料，不但要考慮石材的抗壓強度＞100.0MPa，必須檢測骨料顆粒級配合格，針片狀含量＜10%，含泥量＜1%等。

中砂以中砂為細骨料，除了考慮顆粒級配、細度摸數(shù)要達到要求，主要控制含泥量及泥塊含量＜1.0%符合要求。

D-25型快凝快硬硅酸鹽水泥見標(biāo)題一的主要內(nèi)容。

2.2 特種混凝土配合比試驗

一般試配混凝土在施工之前三個月進行，以便選擇材料并留下足夠時間進行調(diào)整，主要考慮28d后凍融性試驗F300。這主要征對嚴寒地區(qū)機場場道修補工程而言。

從表Ⅱ可見，經(jīng)過2001年試配，2002~2003年在長春市大房身機場進行道面修補，2004年在延吉機場道面修補，施工主要配合比依據(jù)在表Ⅱ可以了解。

2006年8月15日由吉林省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局專家評審Q/JHQ01-2006《機場場道修補用特種混凝土》企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。Jh表示吉林快速，4表示4小時，25及30分別表示混凝土抗壓強度＞25.0MPa；＞30.0MPa。

2003年3月7日成型Jh4-30特種混凝土：4小時抗壓強度41.8MPa，干縮值≤73×10-6，相對表中普通混凝土1~3#,其它Jh型特種混凝土,干縮性能最好,早強低收縮混凝土用于大房身機場大面積修補初見成效。

三、施工方法的研究

以D-25型快凝快硬硅酸鹽水泥為膠凝材料配制Jh型特種混凝土施工方法十分重要，良好施工方法保證施工質(zhì)量起到關(guān)鍵作用。在2002年我們總結(jié)以下幾點：

⑴ 提前做好D-25型雙快水泥及Jh型特種混凝土的試驗，時間為3個月左右。

⑵ 中砂和骨料分別達到Q/JHQ01-2006企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

⑶ 道面劃線避免三角形或異形，要求長方形為主。

⑷ 長為1米以上的修補區(qū)要求第一次修補兩邊，留下中間區(qū)域進行第二次修補。

⑸ 使用鑿巖機將舊的混凝土清除，底面應(yīng)鑿毛，并清除修補范圍內(nèi)原混凝土雜物。

⑹ 按規(guī)定數(shù)量物料攪拌、加水澆注混凝土?xí)r間保證在5分鐘完成，振搗抹平，揚一層雙快水泥拉毛5分鐘結(jié)束，待修補混凝土發(fā)熱發(fā)干，大約20~25分鐘，可以淋水保濕養(yǎng)護。

⑺ 第一天修補區(qū)域，第二天與原道面的分隔縫處、開縫，避免與原道面產(chǎn)生收縮應(yīng)力。

⑻ 修補后特種混凝土保濕養(yǎng)護3~7天，施工溫度15~25℃，低于10℃通過檢測后再確定。

4 結(jié)語

⑴ 本項目通過吉林省科研成果鑒定，鑒定的依據(jù)為Q/JHQ01-2006《機場道面修補用特種混凝土》、WM-CA-2000—8《民用機場飛行區(qū)場地維護手冊》。

⑵ 機場場道修補用Jh4-30型特種混凝土所用D-25型快凝快硬硅酸鹽水泥由吉林省航起機場場道材料有限公司生產(chǎn)，生產(chǎn)成本3249.18元/噸，其中40%左右材料外進。銷售價4000元/噸。年產(chǎn)250噸，年利潤18.8萬元。年產(chǎn)250噸D-25型水泥，按7000元/米3報價修補，配制518米3混凝土，利潤84.5萬元。

⑶ 與道路瀝青覆蓋機場的原有道面方法或硫鋁酸鹽水泥為膠凝材料配制的修補混凝土相比，本項目耐熱、耐壓與硅酸鹽水泥原有道面粘接性好，符合適航要求，據(jù)東北民航管理局反映，修補Jh型混凝土施工質(zhì)量好于瀝青修補道面、硫鋁酸鹽水泥混凝土的修補。

⑷ 2003年在吉林省民航管理局蓄水池防滲處理，2005年輝南縣園山水泥廠的回轉(zhuǎn)窯窯墩混凝土修補等應(yīng)用，取得較好的實用效果。

⑸ 項目研究應(yīng)用過程中，我們得到南京工業(yè)大學(xué)、中國建筑材料工業(yè)科學(xué)研究院、中國建筑科學(xué)研究院、東北民航管理局等單位專家的大力支持與幫助在此表示感謝。

今后要進一步擴大研究應(yīng)用領(lǐng)域，除了在機場道面進行快速修補外，在國內(nèi)其它民用或軍用機場進行道面修補，同時對橋梁、隧道和涵洞的緊急搶修工程的試點應(yīng)用，以及冬季施工堵漏等工程不斷積累施工技術(shù)，研制不同時間、不同強度等級、不同價格的系列補償收縮混凝土，滿足包括道路水泥路面等緊急搶修工程要求。爭取為建筑、交通、水利等領(lǐng)域提供質(zhì)量合格的特種混凝土，為我國國民經(jīng)濟發(fā)展作出更大的貢獻。

參考文獻

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原作者：許巖、錢惠生、錢紅宇、張海江