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机场水泥混凝土道面修补用Jh型特种混凝土的研制和应用

信息来源:hunningtu.biz  时间:2008-02-19  浏览次数:139

  摘要:以吉林省建筑材料工业设计研究院为研发单位,吉林省航起机场场道材料有限公司(生产)、吉林省民航建筑安装公司为协作单位(施工),共同研究应用以D25型快凝快硬硅酸盐水泥为胶凝材料配制的机场道面修补用Jh型特种混凝土,其材料性能符合Q/JHQ-2006企业标准及WM-CA-2000-8《民用机场飞行区场地维护手册》规定。经三年来的两个机场场道修补使用情况符合适航要求。该项目综合研究成果居国内先进水平,其中抗冻性能等指标处于国内领先水平。该材料准确试点应用,经济和社会效益明显,应用领域与前景较广阔。
  关键词:D25型双快水泥;补偿收缩; Jh4-30型特种混凝土
  0 引言
  我国补偿收缩混凝土的研究虽已有六十多年的历史,但掺加膨胀剂的补偿收缩混凝土主要应用于钢筋混凝土大跨度梁、楼板的浇注施工等方面,在国内将4h抗压强度达到C35或C40强度等级的补偿收缩混凝土技术应用于机场场道修补材料方面的报道还不多。
  2006年9月份,由吉林省建筑材料工业设计研究院为技术依托单位,以吉林省民航建筑安装公司、吉林省航起机场场道材料有限公司为协作单位,机场水泥混凝土道面修补用Jh型特种混凝土(简称特种混凝土)项目通过了吉林省建设厅组织专家鉴定,吉林省科技厅成果登记。据国内查新,通过邀请中国民航机场建设集团公司:东北地区、哈尔滨、沈阳、长春民航机场场道建设等单位专家参加会议,专家组意见认为这种材料进行场道修补综合研究成果居国内先进水平,其中抗冻性能等指标处于国内领先水平,现将相关技术作简要介绍。
  1 D-25型快凝快硬硅酸盐水泥的研制
  2001年上半年,我们研究人员一方面在高铝水泥(铝酸盐水泥),硫铝酸盐水泥,普通硅酸盐水泥改性试验基础上,发现硅酸三钙、氟铝酸钙为主熟料等磨制的快凝快硬硅酸盐水泥配制混凝土,可以用于机场道面修补。
  三年来,通过70多组快凝快硬硅酸盐水泥配方试验,同时进行46组配方干缩试验,206组补偿收缩混凝土试验。
  以4小时混凝土抗压强度为25.0MPa,掺加膨胀剂组分补偿收缩混凝土为目标,进行双快水泥配方筛选工作。
  从表Ⅰ可见,序号1、2为自配特种水泥1#、双快水泥1#,当普通硅酸盐水泥,比表面积提高,特1#28d抗压强度为93.8MPa,说明加入外加剂高效减水剂、早强剂、膨胀剂后水灰比降低,水泥砂浆达到高强度等级。在序号1基础上加入2.5%促凝剂,4h抗压强度提高幅度很大。这是体现普通硅酸盐水泥改性后,初步达到双快水泥的要求。
  从JC314-1996快凝快硬硅酸盐水泥定义,以硅酸钙、氟铝酸钙为主要矿物熟料外,硬石膏为缓凝剂组分,粒化高炉矿渣、无水硫酸钠磨成水硬性胶凝材料出发。对于外进双快0#,4h抗压强度19.8MPa,外掺0.13外加剂+掺合料的双快2#4h抗压强度34.0MPa,其早期抗压强度有了大幅度提高。
  序号5~8#,以自制普通硅酸盐水泥与外进外加剂0#复合配制快凝快硬硅酸盐水泥,其各龄期强度等符合JC314-1996标准规定。
  从2001年,曾以外进快凝快硬硅酸盐水泥(双快0#)与自制双快4#以相同混凝土配合比委托吉林省建筑工程质检中心进行混凝土速冻试验,外进双快0#配料混凝土抗冻仅达F100合格,而自制双快4#配料混凝土抗冻性F200合格。
  吉林省地处严寒地区,一般机场场道混凝土要求F300次,故以自制D-25型双快水泥为胶凝材料作为研究的重点。
  从表Ⅰ可以了解,双快5~7#,尤其双快6#试验结果,其中凝结时间比较理想,实际施工效果更佳。
  2 Jh型特种混凝土的研究
  长春大房身机场是军民两用机场,2002年,吉林省民航建筑安装公司曾在原机场场道进行混凝土取芯,做旧道面混凝土试验,其混凝土抗压强度为38.0MPa。说明机场修建时混凝土设计标号为C30。一般C30混凝土抗冻性为F200次,由于冬季除霜除雪等因素,飞行器起飞或降落,研压振动等条件造成道面局部出现裂缝、起皮即露石子现象严重影响飞行区的安全。
  由于原道面混凝土为道路硅酸盐水泥(或普通硅酸盐水泥)混凝土,经过十几年使用,旧机场混凝土出现热胀冷缩,受湿微胀现象,但是旧的混凝土收缩或膨胀现象很少。要求我们研制的Jh型特种混凝土具有补偿该混凝土性能,才能保证其粘接强度等要求。
  通过三年多来进行了46组配方的干缩试验,206组补偿收缩混凝土试验发现一些规律性。
  2.1原材料的选择
  (1)碎石 按照机场场道要求,以碎石为粗骨料,不但要考虑石材的抗压强度>100.0MPa,必须检测骨料颗粒级配合格,针片状含量<10%,含泥量<1%等。
  (2)中砂 以中砂为细骨料,除了考虑颗粒级配、细度摸数要达到要求,主要控制含泥量及泥块含量<1.0%符合要求。
  (3)D-25型快凝快硬硅酸盐水泥见标题一的主要内容。
  2.2 特种混凝土配合比试验
  一般试配混凝土在施工之前三个月进行,以便选择材料并留下足够时间进行调整,主要考虑28d后冻融性试验F300。这主要征对严寒地区机场场道修补工程而言。
  从表Ⅱ可见,经过2001年试配,2002~2003年在长春市大房身机场进行道面修补,2004年在延吉机场道面修补,施工主要配合比依据在表Ⅱ可以了解。
  2006年8月15日由吉林省质量技术监督局专家评审Q/JHQ01-2006《机场场道修补用特种混凝土》企业标准。Jh表示吉林快速,4表示4小时,25及30分别表示混凝土抗压强度>25.0MPa;>30.0MPa。
  2003年3月7日成型Jh4-30特种混凝土:4小时抗压强度41.8MPa,干缩值≤73×10-6,(1天、3天、7天、14天、28天、2个月、3个月)相对表中普通混凝土1~3#,其它Jh型特种混凝土,干缩性能最好,早强低收缩混凝土用于大房身机场大面积修补初见成效。
  三、施工方法的研究
  以D-25型快凝快硬硅酸盐水泥为胶凝材料配制Jh型特种混凝土施工方法十分重要,良好施工方法保证施工质量起到关键作用。在2002年我们总结以下几点:
  ⑴ 提前做好D-25型双快水泥及Jh型特种混凝土的试验,时间为3个月左右。
  ⑵ 中砂和骨料分别达到Q/JHQ01-2006企业标准规定。
  ⑶ 道面划线避免三角形或异形,要求长方形为主。
  ⑷ 长为1米以上的修补区要求第一次修补两边,留下中间区域进行第二次修补。
  ⑸ 使用凿岩机将旧的混凝土清除,底面应凿毛,并清除修补范围内原混凝土杂物。
  ⑹ 按规定数量物料搅拌、加水浇注混凝土时间保证在5分钟完成,振捣抹平,扬一层双快水泥拉毛5分钟结束,待修补混凝土发热发干,大约20~25分钟,可以淋水保湿养护。
  ⑺ 第一天修补区域,第二天与原道面的分隔缝处、开缝,避免与原道面产生收缩应力。
  ⑻ 修补后特种混凝土保湿养护3~7天,施工温度15~25℃,低于10℃通过检测后再确定。
  4 结语
  ⑴ 本项目通过吉林省科研成果鉴定,鉴定的依据为Q/JHQ01-2006《机场道面修补用特种混凝土》、WM-CA-2000—8《民用机场飞行区场地维护手册》。
  ⑵ 机场场道修补用Jh4-30型特种混凝土所用D-25型快凝快硬硅酸盐水泥由吉林省航起机场场道材料有限公司生产,生产成本3249.18元/吨,其中40%左右材料外进。销售价4000元/吨。年产250吨,年利润18.8万元。年产250吨D-25型水泥,按7000元/米3报价修补,配制518米3混凝土,利润84.5万元。
  ⑶ 与道路沥青覆盖机场的原有道面方法或硫铝酸盐水泥为胶凝材料配制的修补混凝土相比,本项目耐热、耐压与硅酸盐水泥(或道路硅酸盐水泥)原有道面粘接性好,符合适航要求,据东北民航管理局反映,修补Jh型混凝土施工质量好于沥青修补道面、硫铝酸盐水泥混凝土的修补。
  ⑷ 2003年在吉林省民航管理局蓄水池防渗处理,2005年辉南县园山水泥厂的回转窑窑墩混凝土修补等应用,取得较好的实用效果。
  ⑸ 项目研究应用过程中,我们得到南京工业大学、中国建筑材料工业科学研究院、中国建筑科学研究院、东北民航管理局等单位专家的大力支持与帮助在此表示感谢。
  今后要进一步扩大研究应用领域,除了在机场道面进行快速修补外,在国内其它民用或军用机场进行道面修补,同时对桥梁、隧道和涵洞的紧急抢修工程的试点应用,以及冬季施工堵漏等工程不断积累施工技术,研制不同时间、不同强度等级、不同价格的系列补偿收缩混凝土,满足包括道路水泥路面等紧急抢修工程要求。争取为建筑、交通、水利等领域提供质量合格的特种混凝土,为我国国民经济发展作出更大的贡献。
  参考文献
  (1) 吴中伟 《补偿收缩混凝土》 中国建筑工业出版社 1979.8
  (2) 冯乃谦主编《实用混凝土大全》 科学出版社 2001.2
  (3) 王铁梦著《工程结构裂缝控制》 中国建筑工业出版社 2002.1
  (4) 王媛俐、姚燕主编《重点工程混凝土耐久性》中国建筑工业出版社 2001.1
  (5) 傅智 《水泥混凝土路面施工技术》 同济大学出版社 2004.3

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