表面施工工艺对混凝土耐磨性的影响.pdf

2 0 1 2年第 5期 5月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA CONCRETE AND CEMENT PRODUCTS 2 0 1 2 N o 5 Ma v 表面施工工艺对混凝土耐磨性的影响 张 拓 1 , 2岑 国平 ， 李新 强 ， 刘 洲 ( 1 空军工程大学工程学院， 西安 7 1 0 0 3 8 ； 2 9 5 6 9 6部 队， 重庆 4 0 1 3 2 9 ； 3 空军指挥学院， 北京 1 0 0 0 9 7 ) 摘 要 ： 试验研 究 了不同施 2 5 工艺对道 面混凝土表 面耐磨性的影响。结果表 明， 任何一种施工工艺处理后 的道 面混凝 土耐磨性都会 降低 ， 降低幅度 随表 面纹理构造深度的增 大而增 大， 拉毛道 面的磨槽深度低 于刻槽道面 ， 而刻 槽道 面的抗滑能力衰减率明显低 于拉毛道 面。因此 ， 在 混凝 土道 面使 用比较频繁且 防滑能力要求较高的机场 ， 表 面 抗 滑 处理 以刻 槽 道 面 相 对较 好 。 关键 词： 表面施工工艺； 拉毛 ； 刻槽 ； 耐磨性 Ab s t r a c t ：T h e e ff e c t s o f d i f f e ：r e n t c o n s t r u c t i o n t e c h n o l o g i e s o n t h e a b r a s i o n r e s i s t a n c e o f p a v e me n t c o n c r e t e s u rf a c e a r e s t u d i e d b y e x p e r i me n t s T h e r e s u l t s i n d i c a t e t h a t t h e a b r a s i o n r e s i s t a n c e o f a i r p o r t p a v e me n t c o n c r e t e wi l l b e r e d u c e d a f t e r a n y c o n s t r u c t i o n t e c h n o l o g y t r e a t me n t s ，a n d t h e d e c r e a s e d d e g r e e i s i n c r e a s e d wi t h t h e s u rf a c e t e x t u r e d e p t h i n c r e a s i n g T h e a b r a s i o n of n a p p e d p a v e me n t i s s ma l l e r t h a n t h e s n i c k e d p a v e me n t a n d the a n t i s l i d e a t t e n u a t i o n r a t e o f s n i c k e d p a v e me n t i s o b v i o u s l y s l o w e r t h a n the o n e o f n a p p e d p a v e me n t T h e r e f o r e ， t h e s n i c k e d p a v e me n t wi l l b e b e t t e r f o r a n t i - s l i d e wh i c h i s i n the f r e q u e n t u s a g e a n d h i g h a n t i - s l i d e r e q u i r e me n t a i r p o r t Ke y wo r d s ：S u rf a c e c o n s t r u c t i o n t e c h n o l o gy； Na p p i n g ； S n i c k i n g ； Ab r a s i o n r e s i s t a n c e 中图分类号 ： T U 7 4 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 2 ) 0 5 6 7 0 4 O前 言 耐磨性是机场道面水泥混凝土耐久性 的一个 重要指标 ， 直接关系着建设工程的使用寿命 。随着 经济建设的发展 ， 水泥混凝土越来越 多地被应用于 机场跑道工程l 】 。在这些应用 中， 对混凝土的性能要 求也越来越高 ， 除 了要 求混凝土强度外 ， 还要求其 具有足够的抗磨损能力。 目前 ， 关于混凝土耐磨性 的研究主要集 中于原材料 、 外加剂与配合 比设计等 方面 ， 而混凝土制 品的表面工艺结构对其耐磨性能 的影 响却很少有人研究 。 机场道面混凝土表面施 工工艺指的是在进行 机场道面施工 时通过拉 毛、 压槽 、 刻槽等技术处理 形成细沟槽 ， 以此来增大飞机轮胎和道面之间的摩 擦力 ， 提供有效 的道 面积水宣泄通道 ， 从 而改善机 场道面抗滑性能的一种技术措施回 。显然 ， 机场道面 经过抗滑处理后 ， 改变 了表面形态 ， 使受力 面积和 受力方式发生了变化 ， 其耐磨性必然也将随之而发 生变化 。本文 以此为 出发点 ， 试验研究 了机场道面 表面施工工艺对混凝土耐磨性能的影响 ， 并进一步 将施工工艺与混凝土的性能结合了起来。 1 试验研 究 1 1 原 材料 水泥 ： 天津某公司产 P 0 4 2 5级低碱水泥 ， 技术 性能指标见表 1 。 表 1 水泥技术性能指标 砂 ： 河北遵化某砂厂产 中砂 ， 经水洗 3遍过筛 后达 区级配 ， 技术性能指标见表 2 。 石 ：天津某厂产 碎石 ，采用 5 2 0 mm和 2 0 4 0 ram按一定 比例混合 ， 混合 比例用优选法确定 ， 其 中 5 2 0 mm占 4 0 ， 2 0 4 0 ram占 6 0 ，技术性能指 标见 表 3 。 引气减水剂 ：北京某公 司产 A D D 一 3型引气 高 效减水剂 ( 液剂) ， 技术性能指标见表 4 。 1 2 配合 比 通过计算结果和试拌调整 ， 确定普通混凝土的 一 6 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 2年第 5期 混凝土与水泥制品 总第 1 9 3期 配合 比，并在 此基础上确定加引气减 水剂 的配合 比 ， 见 表 5 。 1 3 试 验方 法 目前 国内外有许 多评 价混凝 土耐磨 性的试 验 方法 ， 一般都是 以一定磨蚀时间后混凝土质量的损 失或磨耗 深度来表征其耐磨性 ， 也有文献表明可通 过磨坑长度或体积来表征3 卅。本试验以磨槽深度来 表征表面抗 滑处 理施工工艺对混凝土耐磨性的影 响 ， 即通过在混凝土表面施加垂直荷载作用 ， 进行 模拟磨损以测试混凝土道面的耐磨性能 ， 比较符合 飞机对机场道面的作用方式 。耐磨试验按照 G B T 1 6 9 2 5 1 9 9 7 ( 混凝土及其制品耐磨性试验方法 ( 滚 珠轴承法) 来测定其耐磨性 ， 耐磨度按下面公式计 算 ： ： ( 1 ) r 式中， L一 耐磨度 ， 精确至 0 0 1 ra m； 尺一 磨头转数 ， 1 0 0 0 r m i n ； P一 磨槽深度 ， mm。 耐磨试验总共分两大组 ，一组是普通混凝土 ， 采用配合 比 P T 一 1 ；另一组是引气减水剂混凝土， 采 用配合比 Y J 一 1 。每组混凝土试块分六小组 ， 表面抗 滑处 理 分别 为光 面 、拉 细 毛( 0 4 mr n ) 、拉 中毛 一 68一 ( 0 6 ram) 、 拉粗毛( 0 8 ram) 、 刻细槽( 矩形槽 l mm) 和 刻粗槽( 矩形槽 2 m m) 。 试验前先检查耐磨试验机的水平度及稳定性 ， 以确保进 出水管无渗漏 和控制器 的可靠性 。试验 时， 将试块受磨面朝上 ， 放人夹具内调整好并夹紧 ； 打开水源 ， 调整水量到足以冲去试验过程 中磨掉的 碎屑 ； 启动电机开始试验 ， 直到磨头转数达到 5 0 0 0 r mi n后试验结束。 2试验 结果及 分 析 试验结束后 ， 将试块取出擦 掉表 面积水 ， 在互 相垂 直 的方 向上各测 一 次 ，取平 均值 ，精 确 至 0 0 1 ra m， 耐磨度按公式( 1 ) 进行计算 。 表面抗滑处理工艺 中， 拉毛( 细毛 、 中毛 、 粗毛 ) 对于耐磨试件的磨耗表面影响比较小 ， 刻槽对于耐 磨试件磨耗表面影响比较大。 普通混凝土( 一 1 ) 耐 磨试验结果见表 6 ， 引气减水剂混凝土( Y J - 1 ) 耐磨 试验结果见表 7 。 图 1为经表面处理后 ， 普通混凝土配合 比试件 ( P T 一 1 ) 与引气减水剂混凝土配合 比试 件( Y J - 1 ) 的 磨耗深度对 比。由图 1 可以看 出， 就单位面积磨槽 深度而言 ， 与不处理 的光面相 比， 试件表面抗滑处 理后磨槽深度增加 ， 说明道面表面的抗滑处理降低 了其抗磨损能力 。这是因为机场道面表面拉毛处理 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 宣 吕 赚 恤 光面拉细毛拉 中毛拉粗毛刻细槽刻粗槽 光面拉细毛拉中毛拉粗毛刻细槽刻粗槽 ( a ) P T 1 ( b )Y J - 1 图 1 磨 耗深度对 比图 后 ， 抗滑纹理 由砂浆层提供 ， 引起突出颗粒 ， 稳定性 变差 ， 受力面积变小， 容易引起表面损伤 。机场道面 表面刻槽处理后 ， 受力面积变小的同时受力方式也 发生 了改变 ， 表面应力区叠加 ， 出现应力集中 ， 特别 是边角处出现薄弱环节 ， 更容易发生破坏 。加上飞 机质量大、 速度快 、 胎压高 ， 机场道 面表面纹理在飞 机高胎压作用下更容易被磨损掉。而且在机场道面 上高速滑行 的飞机如果遇到道路面 凹凸不平 时会 产生负压 ， 在反复负压的作用下 ， 混凝土路面会 出 现类似水工混凝 土结构物遭遇含砂水流那 样的空 蚀效果 ， 形成空洞 ， 同时在雨水的作用下 ， 道面与机 轮间存在一层水膜 ， 由于有 刻槽拉 毛 ， 飞机在滑行 过程 中必然会产生更大的冲击负压 ， 雨水夹带 的脱 落碎屑还 将成为 飞机 与道面之 间磨损 的磨 料 ， 此 时 ， 雨水冲刷的作用进一步加重了水泥道面的磨损 破坏 。 就表面处理工艺为拉毛而言 ， 随着构造深度 的 增加 ， 磨槽深度也不断增加 ， 这说 明构造深度不断 加深会增大混凝土道面的磨损。在外力作用下 ， 道 面会产生疲劳磨损 ，拉毛使道面的受力面积变小 ， 道面表面产生更多的磨粒 ， 加剧 了疲劳磨损和磨粒 磨损对混凝土道面的破坏。 就表面处理工艺为刻槽而言 ， 刻细槽不但 构造 深度小 于刻粗槽 ，而且 由于间距 比刻粗槽小得多 ( 刻细槽 间距 ： 2 2 mm 1 粗槽间距 ： 3 4 m m) ， 同样宽度 的混凝土道面刻细槽 的条数要 比刻粗槽多许多 ， 这 样会增加受剪切应力破坏的道面面积 。所以 ， 刻细 槽的混凝土道 面相对刻粗槽的混凝土道 面更 容易 产生磨损破坏。由于试验原因， 刻细槽 中间磨槽位 置刚好 处于刻槽边缘处 ，因此磨耗深 度测量 值偏 大。另外 ， 刻槽磨耗深度增加还有其受力面积变小 ， 应力变大的原因。正常试件表面积为 S I = 0 0 2 2 5 m ， 根据刻槽 的具体情况计算 ，刻细槽 的表面积S 2 = 0 0 1 9 8 m ， 刻粗槽 的表面积 S 3 = 0 0 l 8 9 m 。 就不同工艺的磨槽深度而言， 表 面处理为拉毛 工艺 的磨槽深度值明显低于刻槽的磨槽深度值 。表 一 6 9 5 O 5 O 5 0 5 0 3 2 2 1 1 O O 5 O 5 D 5 0 2 2 1 1 0 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m