机场道面施工对引气混凝土气泡特征参数的影响.pdf

2 0 1 3年第 3期 3月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 C HI NA CONC RE T E AND C E MENT P R0DU C T S 2 01 3 No ． 3 Ma r c h 机场道面施工对引气混凝土气泡特征参数的影响 董 军 ， 翁 兴 中 ， 颜祥程 ( 1 ． 南空机场营房处， 南京 2 1 0 0 1 8 ； 2 ． 空军工程大学航空航天工程学院， 西安 7 1 0 0 3 8 ) 摘 要 ： 为研 究机场道 面施 工工艺和 引气剂品种对混凝土 气泡特征参数 的影 响规律 ， 采 用 4种 国 内常用的引气 荆配置 了含 气量为 6 ％的机 场水泥混凝土。试验 结果表 明 ， 经排式振捣机振捣后 ， 混凝土的含气量大幅度降低 ， 气泡 总数和 小孔 径气泡个数显著增加 ； 掺 不同品种 引气剂的混凝 土经机 场道面施工后 ， 其 气泡特征参数 有较大的差异 ； 优质 引气剂 经施 工后在混凝 土中形成 大量小孔径 气泡 ， 气泡 间距 系数 明显 降低 。 关键词 ： 机场道 面； 水泥混凝土 ； 施 工； 引气剂 ； 气泡特征参数 Ab s t r a c t ：I n 0 r d e r t o s t u d y t h e e f f e c t o f a i r p o r t p a v e me n t c o n c r e t e c o n s t r u c t i o n a n d a i r e n t r a i n i n g a g e n t o n a i r v o i d c h a r a c t e ri s t i c p a r a me t e r s ，f o u r t y p e s of a i r e n t r a i n i n g a g e n t w h i c h a r e f r e q u e n t l y u s e d i n C h i n a a r e a d o p t e d ，a n d t h e a i r po r t c e me n t co nc r e t e wi t h a i r c o nt e nt o f 6％ i s t es t e d． e r e s u l t s s h o w t h a t a i r c o nt e nt i n c o nc r e t e d e c r e a s e s g r e a tly wh i l e t h e t o t a l a i r n u mb e r a n d t h e t i n y a i r v o i d n u mb e r i n c r e a s e r e ma r k a b l y a f t e r HP Z v i b r a t i o n ． C o n c r e t e wi t h d i f f e r e n t a i r e n t r a i n i n g a g e n t l e a d t o q u i t e d i f f e r e n t a i r v o i d c h a r a c t e ris t i c p a r a me t e rs a f t e r a i rpo rt c o n c r e t e c o n s t r u c t i o n ．Ai r v o i d s p a c i n g f a c t o r d e c r e a s e s g r e a t l y a f t e r HP Z v i b r a t i o n a n d l o t s o f t i n y a i r v o i d s a r e e n t r a i n e d i n c o n c r e t e wi t h g o o d q u a l i t y a i r en t r a i n i n g a g e n t ． Ke y wo r ~ ： Ai rp o r t p a v e me n t ； C e me n t c o n c r e t e ； Co n s t ruc t i o n ； Ai r e n t r a i n i n g a g e n t ； Ai r v o i d c h a r a c t e ris t i c p a r a me t e r 中图分类号 ： T U 5 2 8 文献标识码 ： A 文章 编号 ： 1 0 0 0 — 4 6 3 7 ( 2 0 1 3 ) 0 3 — 7 3 — 0 3 O前 言 我 国地域辽 阔 ， 东北 、 华北和西北地 区有相 当 大的部分处于季节性冰冻地区 ， 季节性 的温度变化 容易对机场水泥混凝土道面产生冻融损坏 ， 表现为 机场混凝土道面耐久性差 ，使用寿命短等特点 ， 严 重影 响了机场道面的长期使用和安全运行 ，因此 ， 混凝土冻融破坏行为越来越受到人们 的重视I” 。研 究表明， 新拌混凝 土的含气量是评价混凝土抗冻融 性能的最有效指标 。在机场水泥混凝土道面现场 施工 中， 不 同的施工阶段往往会造成混凝土含气量 的损失 ， 但 至今 为止 ， 还未见对机场水泥混凝土道 面不 同施 工 阶段混 凝土 含气 量研 究方 面 的报道 。此 外 ， 目前我 国引气剂品种繁多 ， 质量 良莠不齐 ， 不 同 品种引气剂的性能存在较大差异圈 。因此 ， 本文选取 4种常见的引气剂 ，对掺不同品种引气剂 的机场水 泥混凝 土在不同施 工阶段的气泡特征参数进行对 比分 析 。 1 机 场水 泥混 凝 土道面 施 工工艺 目前 ， 我国机场水泥混凝土道面施工后台采用 计算机控制的强制式搅拌机进行搅拌 ， 前 台采用机 械与人工相结合的方法闻 。当混凝 土混合料按要求 摊铺好后 ， 要立 即进行充分振捣 ， 使混凝土密实。机 基 金项 目： 军 队科研基金项 目( K J Y Z 0 9 0 9 ， 总 9 9 0 7 1 3 ) 。 场 道 面混 凝 土 振捣 机 具 有平 板 振 动器 、 插入 式 振 动 器 和 排式 混 凝 土振 捣 机 ， 目前 以排 式 混 凝 土 振捣 机 为主。排式混凝土振捣机 由机架 、 走行动力系统 、 变 频机组 、 高频振动器及操作平台组成 ， 如 图 1所示 。 振捣机行走速度 、 行走距离 、 振捣时间可 自动控制 ， 其特点是混凝 土振捣液化快 、 效率高 ， 克服 了人工 使用平板振 动器或插人式振 动器作业 时劳动强度 大 、 效率低 、 易漏振 的问题 ， 但混凝土 中的砂 浆不易 上升 ， 在道面表 面形成砂浆层。在排式混凝 土振捣 机振捣后 ， 可再用平板振动器普振一遍 ， 以确保道 面表 面形 成 一 定厚 度 的砂浆 层 ， 道 面 的边 角及 企 口 部位 ， 辅 以插入式振动器振捣。 图 1 排式振捣机 混凝 土振实并复测模板高程后 ， 采用条夯进行 行夯作业。条夯 由木质横梁和振动 电机组成 ， 振动 电机 的功率 为 2 ． 2 k W，木质横 梁 的断 面为 2 5 c mx 一 73— 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 3年第 3期 混凝土与水泥制品 总第 2 0 3期 2 0 c m( 底 高) 。该工序的作用是用条夯在全板范围 内振平骨料 、 提浆 、 赶 出表层气泡和平整表层 ， 并使 混凝土表面具有 3 ~ 5 m m 的砂浆保护层。条夯采用 一 遍作业 ， 行走速度约为 0 ． 9 ~ 1 ． 0 m ／ m i n 。 行夯作业完 ，复测模板 的高程和平面位置后 ， 进行滚筒作业。滚筒由两人操作 ， 紧贴模板顶面 ， 往 返滚动 ， 一般先慢滚 2 ～ 3次 ， 并随时找平 ； 接着猛拉 快滚至灰浆饱满均匀 ； 然后刮 1 ~ 2次 ， 找平面层 ； 最 后轻滚几次 ， 为抹面创造条件。 从 上 述施 工 过程 中可 以看 出 ， 机 场 水 泥混 凝 土 道 面 的施 工 过 程是 对 混凝 土不 断 进行 振 实 的 过程 ， 该过 程会 对 混凝 土 中的气 泡结 构 和 数量 产 生 影 响 。 影响较大的有 ： 排式混凝土振捣机 、 条夯和滚筒。为 了研究整个施工过程对新拌混凝土含气量的影 响， 在 不 同施 工 工 艺 后 从 道 面施 工 现场 取 出混 凝 土 进 行气泡特征的试验 ，测定混凝土中的气 泡特征参 数 ， 进而分析施工工艺对混凝土气泡特征参数 的影 响 ， 以达到优 化混 凝土 施工 工艺 的要 求 。 2施工 工艺对 混凝 土气 泡特 征参 数 的影 响 机 场 水 泥 混 凝 土 道 面设 计 抗 弯 拉 强 度 为 5 ． 0 MP a ， 维勃稠度仪测定的时间应控制在 1 5 ~ 3 0 s 范 围内。 参照 G J B 1 1 1 2 A 一2 O 0 4 《 军用机场场道工程施 工及验收规范》 进行混凝土基准配比设计 ， 最终确 定基准配比及其性能 ， 如表 1 所示。 表 1 机场道面水泥混凝土基准配比及性能 引气剂采用松香热聚物类 ( B) 、 烷基磺酸盐类 ( C ) 、 脂肪醇类 ( D) 和非离子型表面活性剂( E) 四种 ， 引气剂掺量按水泥用量的质量百分 比掺加 ， 不同引 气剂掺量根据新拌混凝土的含气量调整 ， 混凝 土的 坍落度控制在 2 0 ～ 3 0 mm。 某机场水泥混凝土道面按含气量为 6 ． 0 ％控制 引气剂的掺量 ， 各引气剂的掺量如表 2所示。 表 2 引气剂掺量 2 ． 1 施工工艺对混凝土含气量的影响 图 2为机场水泥混凝土道面不 同施工 阶段对 混凝土含气量的影响。由图 2可见 ， 在机场水泥混 凝土道面施工工艺 中， 对混凝土含气量影响最大的 是排式振捣机 ， 其次是条夯。排式振捣机 中振捣棒 的作用影响范围约为 0 ． 4 m， 按每 O ． 7 — 0 ． 8 m ／ ra i n速度 行 走 ，振 捣 棒 对 混 凝 土 某 点 作 用 的 时 间 约 为 3 0 ～ 3 5 s 。排式振捣机振捣后 ， 混凝土中的含气量减少 了 3 6 ． 2 ％~ 5 5 ． 9 ％， 其 中 B和 D型引气剂减少最大 ， E型 ．． 7 4— ． 新拌混凝土排式振捣机 条夯 滚筒 图 2 施工工艺对混凝土含气量 的影响 引气剂减少最小。条夯施工完后 ， 混凝土 中的含气 量减少 了 7 ． 7 ％- 1 6 ． 2 ％， 其 中 D型引气剂减少最小 ， E型引气剂减少最大。滚筒作业后混凝土中的含气 量减少 了 4 ． 3 ％- 1 3 ． 3 ％， 其 中 B型引气剂减少最小 ， C型引气剂减少最大。 排 式振 捣 机一 般 为混 凝 土 内部 的高 频 振捣 ， 振 捣作用会造成混凝土含气量 的损失 ， 且振捣时间越 长含气量损失越大。条夯 和滚筒作业 的作 用力较 小 ， 且作用在混凝 土的表层 ， 此时 的混凝土经过排 式振捣机振捣后基本密实 ， 混凝土 内部形成 的气泡 基本不受条夯和滚筒作业的影响 ， 而表层 的混凝土 则受条夯和滚筒作业 的影响， 其气泡结构和数量发 生变化 ， 气泡数量减少。不 同引气剂在不同施工阶 段所产生气泡数量的差异主要是 由引气剂 在混凝 土产生 的气泡大小和结构稳定性所决定的 ， 在某种 程度上可以说明引气剂的作用效果和质量稳定性。 2 ． 2 施工工艺对混凝土气泡间距 系数的影 响 图 3为机场水泥混凝土道 面不 同施工 阶段对 混凝土气泡 间距系数的影响。由图 3可见 ， 在机场 吕 i 厘 图 3 施工工艺对混凝土气泡间距系数的影响 6 5 4 3 2 、 删 扣 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 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