機(jī)場跑道FC纖維道面混凝土的試驗(yàn)研究

毛汗青

摘 要：北京新機(jī)場作為我國本世紀(jì)國家重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程，本期將建設(shè)4條跑道，將新建近1000萬平方米的混凝土道面，澆筑400萬立方的混凝土。北京新機(jī)場作為世界范圍內(nèi)首個1000萬平米機(jī)場道面、四條跑道同時(shí)開工建設(shè)的水泥混凝土道面新建機(jī)場，世界范圍內(nèi)尚屬首次，因此，確保在北京新機(jī)場建設(shè)工期內(nèi)“超大面積與超大體量”機(jī)場道面工程的質(zhì)量控制是迫切需解決的關(guān)鍵技術(shù)難題。

關(guān)鍵詞：FC纖維混凝土;抗彎拉強(qiáng)度;抗裂;試驗(yàn)段

混凝土道面開裂劣化現(xiàn)象較為普遍，道面開裂會使混凝土耐久性下降，造成道面劣化，影響道面的結(jié)構(gòu)安全與使用安全。開裂原因多方面，包括材料本身的收縮開裂，凍脹開裂，溫度梯度應(yīng)力造成的溫度開裂等原因。以首都機(jī)場東跑道為例，2014年出現(xiàn)3塊斷裂板，2015年增加到43塊。道面受到凍融循環(huán)、鹽凍及腐蝕等耐久損傷導(dǎo)致機(jī)場產(chǎn)生大量FOD損壞，這些道面剝落物極大影響道面抗滑性能與平整度極易引起飛機(jī)失穩(wěn)沖出跑道，造成飛機(jī)發(fā)動機(jī)、輪胎等重要部件的損壞。

一、道面混凝土施工流程

關(guān)于道面混凝土施工方法及其技術(shù)操作，應(yīng)具體結(jié)合工程項(xiàng)目特點(diǎn)以及所在施工地點(diǎn)的實(shí)際情況，包括地形地貌、環(huán)境條件、施工組織結(jié)構(gòu)等?；玖鞒倘缦拢旱谝徊剑┕で暗臏?zhǔn)備工作;第二步，測量放樣與復(fù)測高程;第三步，清理道面基層;第四步，安裝模板;第五步，對道面混凝土進(jìn)行澆筑;第六步，使用機(jī)械設(shè)備將澆筑過的混凝土振搗密實(shí)提漿并將混凝土表面抹平、拉毛;第七步，拆除之前安裝好的模板;第八步，切縫，養(yǎng)生。

二、FC纖維混凝土的試驗(yàn)段研究

（一）施工現(xiàn)場試驗(yàn)段施工：

時(shí)間：2018年7月21日;

地點(diǎn)：北京新機(jī)場飛行區(qū)9標(biāo)四川場道施工現(xiàn)場：FC纖維混凝土面層試驗(yàn)段選定在東跑道本標(biāo)段南端位置處，坐標(biāo)：A6040-A6192/B7400-B7405，面積760㎡，跑道面層混凝土厚度為42cm.

（二）原材料及試驗(yàn)配合比

（1）水泥采用唐山圣龍水泥有限公司生產(chǎn)的P.O42.5水泥;

（2）碎石選用的淶水地區(qū)生產(chǎn)的4.75～19.5mm碎石和9.5～31.5mm碎石，壓碎值20.0%，含泥量：0.67% ，堆積密度1.67g/cm3，表觀密度2.75 g/cm3;

（3）砂選用的河北曲陽生產(chǎn)的中砂，細(xì)度模數(shù)2.78，含泥量0.7%，表觀密度2.67 g/cm3，堆積密度1.60 g/cm3;

（4）外加劑選用重慶迪翔建材有限公司生產(chǎn)的DXT-V1引氣型減水劑，摻量為2.0%;

（5）FC纖維：采用杜強(qiáng)華微（北京）高新材料科技有限公司生產(chǎn)的國家863項(xiàng)目超高強(qiáng)改性聚酯合成纖維，簡稱FC纖維。其外觀為白色細(xì)絨絲狀，線密度為8.06，斷裂強(qiáng)度為1319MPa，斷裂伸長率為21%，初始模量為11GPa，耐堿性能為98.6%配合比（kg/m3）：

（1）普通組

水泥：水：砂：碎石（4.75-19.5mm）：碎石（9.5-31.5mm）：外加劑：FC纖維? ? =330：130：591.6：434.5：1013.9：6.6：0

（2）纖維組

水泥：水：砂：碎石（4.75-19.5mm）：碎石（9.5-31.5mm）：外加劑：FC纖維? ? =330：130：591.6：434.5：1013.9：6.6：1.4

（三）試驗(yàn)結(jié)果及分析

（1）纖維混凝土的抗彎拉強(qiáng)度

攪拌站出料后，將普通機(jī)場道面混凝土與FC纖維混凝土各自現(xiàn)場取樣，并在試驗(yàn)室成型抗折試件4組，用于比較試驗(yàn)段普通組、纖維組混凝土的7d及28d抗彎拉強(qiáng)度。對于7d齡期時(shí)，普通組的試件抗彎拉強(qiáng)度分別為4.90MPa、4.85MPa、4.70MPa，均值為4.82MPa，纖維組的試件抗彎拉強(qiáng)度分別為5.00MPa、5.30MPa、5.10MPa，均值為5.13MPa，即7d齡期時(shí)纖維組比普通組抗彎拉強(qiáng)度值略高;對于28d齡期時(shí)，普通組的抗彎拉強(qiáng)度分別為5.77MPa、5.82MPa、5.78MPa，均值為5.79MPa，纖維組的試件抗彎拉強(qiáng)度分別為6.05MPa、5.98MPa、6.06MPa，均值為6.03MPa，即28d齡期時(shí)纖維組比普通組抗彎拉強(qiáng)度值有提高。

因此，試驗(yàn)結(jié)果表明，摻入FC超高強(qiáng)改性合成纖維，機(jī)場道面混凝土的7d及28d抗彎拉強(qiáng)度略有提高。

（2）FC纖維混凝土抗凍耐久性

試驗(yàn)段攤鋪時(shí)現(xiàn)場取樣并在試驗(yàn)室成型抗凍試件2組，將普通機(jī)場道面混凝土與FC纖維混凝土這兩種混凝土試件進(jìn)行300次凍融循環(huán)，用于試驗(yàn)混凝土抗凍性能。

試件完成300次凍融循環(huán)后：

普通組混凝土質(zhì)量損失率為3.96%，相對動彈性模量為85.2%，

纖維組混凝土質(zhì)量損失率為1.08%，相對動彈性模量為94.3%，

因此，試驗(yàn)結(jié)果表明纖維對機(jī)場道面混凝土的抗凍耐久性提高9.1%。

（3）FC纖維混凝土抗沖擊性能

現(xiàn)場取樣FC纖維混凝土，養(yǎng)護(hù)到規(guī)定的齡期，采用自然落錘沖擊裝置測定纖維混凝土的抗沖擊性能。依據(jù)GB/T 21120-2007《水泥混凝土和砂漿合成纖維》，28d齡期的抗沖擊次數(shù)比要求≥1.5，F(xiàn)C纖維混凝土抗沖擊測試結(jié)果為1.56，即抗沖擊性能滿足技術(shù)要求。

（4）FC纖維混凝土抗裂性能

采用標(biāo)準(zhǔn)測試方法，普通組在4.5h出現(xiàn)開裂，即該混凝土的最早開裂時(shí)間為4.3小時(shí)，在24h測試結(jié)束時(shí)，普通組總共有3條裂縫，纖維組均為表現(xiàn)出任何開裂現(xiàn)象。

三、試驗(yàn)段總結(jié)

（一）施工性能方面：

FC纖維的摻入在不改變配合比的情況下對混凝土的流動性基本沒有影響，纖維在混凝土中分散較為均勻，對道面的拉毛和做面基本無影響;

（二）抗彎拉強(qiáng)度方面

摻入FC纖維沒有降低混凝土力學(xué)強(qiáng)度，對強(qiáng)度沒有不良影響;

（三）抗凍耐久性方面

摻加FC纖維能夠提高機(jī)場道面混凝土抗凍耐久性

（四）抗裂性能方面

摻加FC纖維能夠明顯提高機(jī)場道面混凝土抗裂性能

四、結(jié)語

FC纖維是混凝土中除外加劑、摻合料之外重要的組成部分，它能均勻地分散在道面混凝土中，相互有效的搭接，形成網(wǎng)狀立體分布，可以有效改善道面混凝土由于自身水化熱反應(yīng)所引起的開裂，降低相關(guān)混凝土病害的產(chǎn)生，在冬季嚴(yán)寒存在反復(fù)凍融的地區(qū)，F(xiàn)C纖維可以在混凝土內(nèi)對自由水的反復(fù)凍融應(yīng)力形成有效的抑制作用，降低混凝土的內(nèi)部應(yīng)力;同時(shí)FC纖維的摻入還可以有效的阻止混凝土內(nèi)部細(xì)微自由水空隙，因此混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的反復(fù)凍融應(yīng)力也隨之明顯減小。

綜上所述，F(xiàn)C纖維是目前能有效的解決機(jī)場道面混凝土開裂等不良病害、提高長期性和耐久性最重要的功能性材料。

參考文獻(xiàn)

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[2]《水泥混凝土和砂漿用合成纖維》（GB/T 21120-2007）

[3]《北京新機(jī)場預(yù)可研報(bào)告》

[4]《民用機(jī)場飛行區(qū)場道工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》（MH 5007-2017）