青藏高原地区掺引气减水剂道面混凝土应用研究

摘要：针对青藏高原地区铺筑传统的普通道面混凝土普遍存在的耐久性不良现象，采用掺加引气减水剂的技术路线，配制出了维勃稠度15～30S、28d抗折强度5.8MPa以上、抗冻性及耐磨性等耐久性优良的高性能道面混凝土，分析了含气量对道面混凝土工作性、抗折强度、抗冻性能及耐磨性能的影响规律，并在青藏高原地区的多个军用、民用机场道面工程中进行了推广应用。

关键词：道面混凝土；外加剂；应用研究

Study and application of pavement concrete with air-entraining on the Qinghai-Tibet Plateau

Lei Xu-hua

( The NO. 93882 Unit of PLA, Baoji Shaanxi 721006, China )

Abstract: It aimed at the bad durability phenomenon of ordinary pavement concrete on the Qinghai-Tibet Plateau, the pavement concrete was mixed with air-entraining and water-reducing admixture，the VB of which is 15~30S, 28d flexural strength is above 5.8MPa，and the freeze resistance and abrasion resistance were excellent. It studies on the influences of air-content on workability, flexural strength, freeze resistance and abrasion resistance. Then the high performance pavement concrete was mixed with air-entraining and water-reducing was used in numbers of military and civil airfields on the Qinghai-Tibet Plateau.

Key words: pavement concrete；admixture；study and application

1．引言

我国青藏高原地区海拔大多在3000m以上，空气稀薄，太阳紫外线辐射强，气温低、温差大、大风多，自然环境条件非常严酷恶劣。以往在这些地区采用传统的普通道面混凝土修建铺筑机场道面，存在施工和易性不易控制、易离析泌水、匀质性稍差、极易出现塑性收缩裂纹现象，施工难度很大。混凝土硬化后虽然抗折强度满足设计要求，但强度储备少，不能适应新机型的发展需要。更重要的是不同程度存在着道面表面品质和耐久性不良现象，有些机场道面达不到设计使用年限即产生龟裂裂纹、冻胀脱皮、局部剥落、开裂断板、表面磨损等耐久性破坏现象，严重影响道面的使用功能，危机飞行安全，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，不符合可持续发展的要求[1]。美国联邦公路局（FHWA）强调提高路面公程的综合耐久性，实现“长寿命、低维护”，降低全寿命成本，最主要的技术手段便是使用高性能混凝土[2]。高性能混凝土的重要特征之一就是优良的耐久性，其中冻融破坏是混凝土耐久性中最重要的问题之一。众所周知，引气剂和减水剂可以显著提高混凝土的抗冻性能，从而有效提高混凝土的耐久性。但引气剂的掺入，会不可避免地造成混凝土强度损失，因此，不少人对在道面混凝土中使用引气剂还认识不足，引气剂在道面混凝土中的作用还未得到足够重视。因此，有必要深入研究含气量对道面混凝土各方面性能的影响，在此基础上配制并推广应用适合于寒冷地区的高性能道面混凝土。

2．试验概况

2．1 试验用原材料

（1）水泥：42.5R普通硅酸盐水泥，密度3.15g/cm3。

（2）细骨料：河砂，细度模数为2.8，Ⅱ区，级配合格，密度2.65 g/cm3，堆积密度1500kg/m3，含泥量1.5%。

（3）粗骨料：石灰岩碎石，5～20mm，20～40mm两级配，级配比例为40：60，密度2.72g/cm3，堆积密度1650kg/m3，含泥量0.2%。

（4）外加剂：十二烷基硫酸钠盐引气剂，掺量1%00～3%00；ADD―NS高效减水剂，掺量0.5%～1.5%。

2．2 试验设计目标

（1）工作性：半干硬性道面混凝土，维勃稠度15～30S；

（2）强度：设计抗折强度等级5.0MPa，配制强度应大于5.8MPa（均方差按0.5MPa计算）；

（3）耐久性：混凝土道面设计基准期25～30年，抗冻等级F200以上。

2．3 试验配合比

试验选取道面混凝土常用的水灰比0.44～0.46，依据GJB 1112A―2004《军用机场场道工程施工及验收规范》要求的每m3混凝土最少水泥用量280kg～300Kg，石子级配和砂率通过优选法确定，根据不同的水灰比和水泥用量，掺加不同剂量的引气剂和减水剂，确定了27组配合比，见表1。同时，试拌成型标准试件并在标准条件下养护28d后，依据GB/T 50080―2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》、GB/T 50081―2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》、GBT50082―2009《普通混凝土长期性能与耐久性能试验方法标准》、GB/T 16925―1997《混凝土及其制品耐磨性试验方法》进行含气量、工作性能、抗折强度、耐磨性能试验，结果见表1。

表1道面混凝土配合比及试验结果

编号 水灰比 水泥用量/kg/m3 砂率

/% 外加剂 含气量

/% 维勃稠度/s 抗折强度/MPa 磨槽深度/mm

类型 掺量/%

1 0.46 300 32 Y10J100 0.5 4.4 9 5.02 1.74

2 Y14J100 0.3 3.0 16 6.17 1.65

3 Y10J100 0.2 2.3 17 6.61 1.58

4 290 32 Y10J100 0.5 4.3 15 4.88 1.63

5 Y14J100 0.3 3.1 20 5.96 1.57

6 Y10J100 0.2 2.2 22 6.45 1.49

7 280 30 Y10J100 0.8 4.2 16 4.65 1.52

8 Y14J100 0.5 3.3 21 5.76 1.46

9 Y10J100 0.3 2.2 24 5.98 1.37

10 0.45 300 32 Y14J100 0.7 5.4 10 5.70 2.08

11 Y14J100 0.4 3.3 20 6.18 1.53

12 Y10J100 0.3 2.4 23 6.69 1.41

13 290 32 Y14J100 0.9 5.2 15 5.56 2.01