广州白云国际机场建设发展有限公司 510470
摘要：随着我国民用航空事业的发展，机场承担着越来越繁重的客运及货运任务。飞机的总重量和轮胎压力不断提高，对机场道面混凝土频繁高冲击不同的病害，因此对修补材料的特殊要求，快硬硫铝酸盐水泥混凝土材料具有后期强度不衰减，疲劳性能佳的优点；与普通混凝土相比，该材料可以有效地减小干缩。该材料环境适应性强，已经得到广泛应用。某道面使用快硬硫铝酸盐水泥混凝土修补边角剥落、道面板腐蚀等损坏面积近20000m2，经过近一年的使用，效果良好。
关键词：超早强修补材料；混凝土；机场道面
0前言
作为民用机场飞行区重要组成部分的跑道、联络道及机坪的道面，经受着飞机起降时的冲击荷载、轮子与道面激烈的摩擦，道面承受巨大的压应力和弯拉应力。会出现不同的病害。据统计，机场道面往往投入使用后5～7年就开始出现不同程度的破损。某机场10年的统计资料显示，因道面质量病害造成爆胎、起落架损坏、发动机损坏等故障共76起，直接经济损失达1.2亿元。现全国民用机场中，75%以上的民航机场使用水泥混凝土作为道面的面层，水泥混凝土道面的主要病害有断板、掉边掉角、表面起皮、露石、脱粒等，已严重影响了飞机的飞行安全。
水泥混凝土道面病害不能按照普通的方法修补，其维修的特点是：通常在不停航的条件下进行修复，即在当天航班结束后，对病害区域进行修复，并且不能影响次日机场的正常运行。这就需要一整套完善的修补方法，合适的材料选择是第一要素。因此，对于机场修补材料也提出了特殊的要求，即2h～4h抗压强度≥25MPa，抗折强度≥4.5MPa。其性能的好坏和施工工艺直接影响到修补质量。本文主要介绍快硬硫铝酸盐水泥混凝土在机场跑道抢修中的应用情况。
国内外对修补材料进行了较为广泛的探索和研究，美国蒙达公司开发的MAC-C系列产品使用性能优良，但造价过高；美国的K.P.Ramesh、S.S.Bang等致力于研究具有生命的混凝土，在微生物的作用下，使矿物自由、自发的聚合，从而填充到混凝土裂缝中，起到修补裂缝的作用，该种修补材料适合修补微裂缝，且修补时间较长；我国在修补材料上也开展了相关的研究，同济大学的杨全兵、长安大学的申爱琴[7]等研发了关于水泥基修补材料的路用性能，但这些修补材料早期强度不足，并且主要用于公路、桥梁、隧道等方面的修补。总体来看，目前适用于机场快速修补的材料存在着一定的局限性，国外修补材料性能优越，但其价格却昂贵；而我国部分产品虽然价格相对较低，但存在着早期强度不足，后期强度易发生倒缩，材料性能不尽人意的现象。
针对机场修补的特殊情况及修补材料的局限性，结合国内的实际情况，使用快硬硫铝酸盐水泥混凝土材料。
1.快硬硫铝酸盐水泥混凝土
水泥混凝土道面修补的关键问题之一，是使用一种早期强度高、施工方便、经济合理的快速修补材料。以往快速抢修使用双快水泥和快硬硅酸盐水泥，虽然早期强度较高，但凝结时间却很短，可操作时间少，影响了混凝土的质量和修补质量。
近几年，对水泥混凝土道面快速抢修材料进行了大量的研究和实践，研究结果表明：快硬硫铝酸盐水泥混凝土适合在紧急情况下的道面快速抢修，这种材料已在许多道面大面积修补工程中使用，取得了较好的效果。
1.1 快硬硫铝酸盐水泥
快硬硫铝酸盐水泥的主要原料是石灰石和矾土，经煅烧生成以无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要成份的熟料，加入适量二水石膏，磨细制成快硬硫铝酸盐特种水泥。其水化后主要水化产物是钙矾石和水化硅酸钙凝胶。与普通硅酸盐水泥相比，快硬硫铝酸盐水泥的早期强度很高，水泥胶砂抗压强度ld超过30MPa。快硬硫铝酸盐水泥水化生成的水泥石至密、抗渗性好、硬化过程中具有微膨胀性，是一种较好的水泥混凝土道面抢修材料。
虽然快硬硫铝酸盐水泥的早期强度很高，但在抢修施工中，如要求混凝土3h的抗压强度不低于20MPa，在通常情况下难以满足，特别是气温较低时，更难以达到。在施工中可采用掺加CNL促硬剂的方法，使其满足抢修的强度要求和施工操作时间的要求。
快硬硫铝酸盐水泥混凝土的早期强度对环境温度非常敏感，其它条件相同时，温度越高，早期强度越高。表l给出了快硬硫铝酸盐水泥混凝土早期强度与温度的关系。
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1.2 快硬硫铝酸盐水泥混凝土原材料的技术要求
水泥425或525（GB）硫铝酸盐水泥；
细集料细度模数Mk≥25，含泥量＜3%；
粗集料压碎值≤12%或针片状颗粒含量≤l5%，且质地坚硬、耐磨、洁净；
水普通饮用水；
外加剂CNL促硬剂。
1.3 配合比
机场道面维修中快硬硫铝酸盐水泥的用量为340～380Kg/m3，表2给出了混合料的配合比建议值。
1.4 快硬硫铝酸盐水泥混凝土混合料技术性能要求
强度3h抗压强度大于20MPa，抗折强度大于3MPa，后期强度要求稳定，与普通水泥混凝土相同或略高；
硬化时间l0――30℃温度条件下硬化时间为30min；
和易性混合料要有较好的施工和易性，坍落度为1～2cm；
粘结强度与旧水泥混凝土的粘结强度要求达到混凝土设计强度的70%。
2、工程应用情况
近几年水泥混凝土道面快速抢修材料得到了大量的研究和实践，研究结果表明：快硬硫铝酸盐水泥混凝土适合在紧急情况下的快速道面抢修，这种材料已在许多道面大面积修补工程中使用，取得了较好的效果。
某机场，飞行区等级4E，跑道长4000m、宽45m。经多年的使用，机场道面混凝土疏松剥落，边角破损，局部出现跑道面板断裂。现场采用本修补材料进行修补，在修补材料浇筑前，须对旧混凝土板进行处理，即在破损板的旧混凝土板块凿除后，对部分板底基层进行补强处理。混凝土采用现场机械拌制。先将石子、砂子、胶结料干拌1 min，最后注水湿拌2 min左右，总搅拌时间控制在3min内，搅拌时间过长会影响修补混凝土的可工作时间。修补混凝土采用人工摊铺，用人工将其大致摊铺整平，摊铺后用平板振动器振捣并辅以人工找平。最后对表面进行拉毛处理。
混凝土做面完毕后，及时采用湿法养护，终凝后及时覆盖草袋，保持潮湿状态。达到规定要求后即可开放交通，即抗压强度≥25MPa，抗折强度≥4.0MPa。
从经济和社会效益分析，本修补材料与其它修补材料相比，其特点：①使施工工期缩短，节约原材料及减少工程量后所带来的一切费用；②使用寿命延长，因此节省再次修补的费用；③施工时间可根据实际情况控制，减少时间延误。综合分析，对于旧混凝土跑道，若采用修补混凝土进行修复，则一次性投资的费用比挖掉重建跑道要节省许多。采用快硬硫铝酸盐水泥混凝土材料，不但可使工程质量得到保证，而且还可提前开放交通，具有显著的经济效益和社会效益。
另外快硬硫铝酸盐水泥混凝土材料无毒无害，对周围环境与地下水无污染。施工采用机械拌制手工拌制均可，不会受到气候的影响，不会受到水侵害和氧化，不受紫外光降解，耐磨、耐油性能好，不会存在潜伏的脆性断裂，对日后飞机的飞行安全没有影响。
3.工程施工中应注意事项
3.1 快硬硫铝酸盐水泥易吸水水化，因此，应注意做好库房的防潮工作，且不要存放过久。
3.2 拌制混合料时，要称量准确，特别是CNL促硬剂的称量更要准确。此外，还应根据气温的变化调节CNL促硬剂的掺量，掺加CNL促硬剂时，要先将CNL促硬剂倒人称量好的水中拌匀，再倒入干料中搅拌。
3.3 各道工序要紧密衔接。由于快硬硫铝酸盐水泥混凝土凝结较快，施工操作时间较短，因此，从拌制混合料到做面完成的时间不宜超过30min。
4、结束语
综上所述，快硬硫铝酸盐水泥混凝土在10～30℃的气温下，3h抗压强度完全可以达到20MPa，抢修时只需养护4h即可通行。是一种很好的道面抢修材料。快硬硫铝酸盐水泥混凝土修补材料的成本较低，单方造价仅比普通硅酸盐水泥混凝土高30%～40%，且材料来源丰富，CNL促硬剂已批量生产，修补工程直接费用较低。使用快硬硫铝酸盐水泥混凝土修补道面的施工工艺与普通水泥混凝土相同，不需要增加其它机械设备，便于推广应用。
参考文献：
[1] 孙景雷，张儒雅.不停航条件下机场沥青道面加铺的施工组织[J].城市道桥与防洪.2006（05）
[2] 赵鸿铎，凌建明，刘文，边际.机场沥青道面结构设计方法与指标探讨[J].中国民航大学学报.2007（05）
[3] 黄昭强，罗志睦.机场跑道应急整修工程薄层沥青混凝土罩面施工技术[J].中外公路.2005（04）
论文作者:刘功贵
论文发表刊物:《基层建设》2018年第7期
论文发表时间:2018/5/23
标签：混凝土论文; 盐水论文; 材料论文; 强度论文; 机场论文; 水泥论文; 抗压强度论文; 《基层建设》2018年第7期论文;