新桥机场道面混凝土耐久性试验研究

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发布时间：2021-09-03

资料介绍

新桥机场道面混凝土耐久性试验研究
Experimental Study on Durability of Concrete of Xinqiao Airfield Pavement
项炳泉t，廖绍锋z，王爱国。，孙道胜，徐乐，翟红侠
(1．安徽省建筑科学研究设计院，安徽合肥230001；2．安徽建工建设科技有限公司，安徽合肥230001；
3．安徽建筑工业学院，安徽合肥230022)
摘要：以提高合肥新桥国际机场道面混凝土耐久性为目标，详细阐
述了研究思路．通过实验室的原材料选择、配合比正交实验、力学及耐
久性研究，配制出了道面混凝土耐久性最佳配合比
关键词：机场；道面混凝土；耐久性；配合比
中图分类号：TU279 7 1 文献标识码：A
文章编号：1007—7359(2O12)04一O172—O5
1 项目概述
合肥新桥国际机场是国家和我省‘十一五’重点规划建设
项目，也是国内重要干线机场，建成后将大大提升我省空港等
级和营运能力。
合肥新桥机场为国内干线机场，位于肥西县高刘镇和寿县
刘岗镇交界处，距合肥市中心直线距离31．8kin，附近有合叶、
合淮阜高速公路、312国道和宁西、淮南、合九铁路通过。
新桥机场将满足近期(2020年)旅客流量1100万人次，货
邮吞吐量15 X 104t，飞机年起降架次11万架次的需求；远期
2040年旅客4200万人次，货邮吞吐量58×104t，飞机年起降架
次28万架次的需求。而合肥骆岗机场年设计旅客吞吐量才为
150万人次，到2020年，新桥机场的旅客流量将是骆岗机场的
7倍多。
新桥机场设计抗震设防烈度7o，它的建设将按照统一规
划、分步实施进行。新桥机场在一期建设中将建设第一条跑道，
在吞吐量高达1 500万人次的时候，机场将建设第二条跑道，最
终将建设4条跑道，完成新机场全部建设。本期建设中，飞行区
技术等级指标为4E级，飞行区跑道长度3400m，道面宽45m，
两侧道肩各宽7．5m，能满足B747—400飞机全重起飞，跑道西
侧设置一条与跑道等长的E类平行滑行道，道面工程设计使用
年限30年。同时，新建一座建筑面积l0．85 X 1 nz的航站楼，
航站楼位于基地北侧，地上3层，局部4层，地下局部1层。主
楼的首层部分用作迎客厅、行李提取厅、行李分检厅及相应的
配套设施和设备用房等，东翼设置了国内远机位候机室及VIP
候机室，西翼设国际联检大厅和国际远机位入口。站坪客机位
27个，站坪沿航站楼指廊布置，呈弧线形。与之配套还将建设
通信、导航、气象、供油、供电、供气、供热、航空公司基地等生产
保障设施，以及相应的行政办公生活设施。
2 立项背景和意义
收稿日期：2o12—07—03
作者简介：项炳泉(1966-)，男，安徽歙县人，教授级高级工程师，主要
从事建筑工程技术和企业管理工作。
合肥新桥国际机场的建设设计等级为4E级，具备国内目
前最高飞行区等级，是关系到国计民生的工程，需要非常优良
的工程质量。
机场场道工程(特别是跑道工程)是机场的主体工程之一，
确保机场场道工程的混凝土质量是关系到百年大计的大事。根
据《民用机场飞行区工程竣工验收质量检验评定标准》，评定
混凝土道面有多项指标，其中，机场道面混凝土抗折强度、道面
板厚度、纹理深度及平整度等四项质量指标规定为验收保证质
量指标。其中第一项指标是反映道面混凝土质量的最重要指
标，也是机场跑道混凝土的最基本要求之一，作为4E级设计要
求的新桥国际机场跑道，其跑道混凝土抗折性也应达到国内先
进水平。
对于国内多数机场的混凝土道面陆续出现的破坏现象，据
相关研究文献报道，这些破坏均不是由荷载引起，而是由于混
凝土耐久性不良引起，这严重影响飞机安全起降，也必须在新
桥国际机场的建设中得以解决。
此外，考虑到安徽省是亚热带季风气候，属于夏热冬冷地
区，不仅雨量充足，冬季还会有霜冻结冰的现象，因此所使用的
混凝土还必须满足抗冷性、抗渗性等要求。
从施工性方面考虑，混凝土的实际施工过程是个复杂的系
统工程，其性能不仅与自身各种材料的性质、材料的选择、配合
比的优化设计相关，而且与现场环境温度、湿度条件密切联系。
目前普通混凝土均靠振捣来达到密实，以满足所需要的强度和
耐久性，然而振捣时间和操作的误差会带来许多问题，大大降
低混凝土的最终性能，对于高标准、高效率要求的新桥机场跑
道建设必须加以改进。
因此，如何结合该工程实际情况，选择符合要求的混凝土
种类，优选原材料，设计其配比，优化其施工、养护和后续处理
方案，在不影响工程进度的前提下，实现工程造价低、施工速度
快，同时大幅度提高工程质量，提高耐久性，是当前合肥新桥国
际机场建设中急待解决的技术难题。
3 项目研究方案
3．1总体思路、研究目标、研究内容和关键技术
3．1．1总体思路
在广泛收集分析国内、外相关资料的基础上，了解和掌握
当前机场跑道混凝土设计与施工的新理论、新技术、新材料发
展前沿；以机场跑道混凝土耐久性为对象，新桥机场跑道混凝
土为工程背景，解决该工程施工中遇到的关键技术问题；研究
耐久性混凝土配合比设计与施工共性理论与技术，为新桥机场
跑道混凝土工程的设计与施工提供技术支持。
安徽建筑 2012年第4期(总185期)
本项目研究对象为机场跑道混凝土耐久性，具有工程重
要、工程环境恶劣、施工工期要求紧等特点。因此，研究重点将
围绕耐久性机理及控制技术，原材料优化与控制，配合比方案
设计、实验与优化，混凝土施工技术、混凝土养护技术等方面展
开，旨在提高新桥机场跑道混凝土耐久性，并研究机场跑道混
凝土工程的设计与施工共性理论与技术。
3．1．2研究目标
①混凝土抗折强度不低于5．0MPa。跑道采用普通施工方
法的耐久混凝土，和易性大于20s，小于0．5cm。
②耐久年限由30年提高到5O年。
③性能提高：混凝土中的氯离子扩散系数DRCM(28d)小
于10×10 2mVs，或混凝土的电通量(56d)小于2O0o，渗透性极
低；混凝土抗冻性的耐久性指数DF不低于60％。
④ 节约水泥：掺入工业废渣粉煤灰(约15％)，减少水泥用
量，节能环保。
⑤ 改善微观结构：通过微观分析，研究矿物掺合料和高效
减水剂双掺的混凝土与干硬性混凝土内部结构特别是过渡层
结构的情况，提出诸如影响混凝土强度和耐久性的ca(0H) 晶
体尺寸及有害孔隙率的技术改进措施。消除空洞、蜂窝，做到了
密实匀质。
⑥抑制混凝土碱一骨料反应，符合国际标准膨胀率要求。
⑦针对工程实际，提出施工优化方案以及可有效控制混
凝土质量波动施工方法等的建议，保障跑道混凝土质量及快速
施工，为今后安徽地区类似工程提供成功工程经验。
⑧获得安徽省科技进步奖，争取获得二等奖。
3．1．3研究内容
①骆岗机场现有水泥混凝土旧道面和新桥新道面的分析
调研。。
②采用矿物掺合料和高效减水剂双掺的混凝土、普通施
工耐久混凝土实验研究，优选最佳方案。
③采用混凝土正交设计理论，研究原材料、配合比因素对
性能的影响，模拟各种工况条件下的混凝土性能变化规律，为
优化【程施工方案提供理论依据。
④基于混凝土配合比设计的强度、耐久性、施工性及经济
性四原则，采用试验方法，理论并试验设计出具有科学性、安全
性、经济性的混凝土配合比。
⑤根据工程施工条件和周围工程环境，以提高混凝土耐
久性为核心，结合合肥市材料特点，研究、评价耐久性混凝土施
工可靠性。
⑥研究建立现场施工过程监测系统。通过对混凝土原材
料、计量、运输、浇筑、振捣、养护等重要信息的监控与量测，将
量测数据及时反馈施工，为机场跑道施工提供重要依据。
3．1．4关键技术
①耐久年限50年的技术指标确定(抗折强度、电通量、氯
离子渗透系数、抗冻性、碱一骨料反应、耐磨等)，混凝土方案的
优选。
②建立现场施工过程监测系统。
3．2采用的研究方法和技术路线
3．2．1研究方法
本项目将采取理论分析、室内试验、现场全面监测相结合
的研究方法，以理论分析作为研究基础，以试验作为解决问题
图1 技术路线流程图
粉煤灰掺量／％
图2 粉煤灰掺量与混凝土强度关系
的技术手段。
3．2．2技术路线
研究技术路线采用对比分析研究、理论分析、现场监测等
多种研究方法相结合、相互验证的技术路线，详见技术路线流
程图(图1)。
4 混凝土配合比优化设计
通过测定标准稠度用水量，考察了粉煤灰、矿粉和化学外
加剂对胶凝材料流动性的影响；通过研究粉煤灰、矿粉以不同
比例单独掺加时对混凝土强度的影响，并观察新拌混凝土拌合
物的工作性，明确了粉煤灰、矿粉单独掺加时对混凝土强度及
新拌混凝土工作性的影响规律；通过研究粉煤灰、矿粉复合掺
加时，两者不同比例对混凝土强度的影响，并同时观察新拌混
凝土拌合物的工作性，探索出复合矿物掺合料对混凝土强度和
工作性的影响规律；据此，明确了复合掺加粉煤灰、矿粉的适宜
比例。