(5)一场雪后机场水泥混凝土道面破坏引起的讨论

文摘   2024-07-30 15:40   北京  


2023年12月29、31日,2024年7月27、28日“机场工程人家”微信公众号曾经发表了“一场雪后机场水泥混凝土道面破坏引起的讨论(截至2024年7月30日15:30阅读量达14.3万)、“(2)一场雪后机场水泥混凝土道面破坏引起的讨论(截至2024年7月30日15:30阅读量达1667人)、(3)一场雪后机场水泥混凝土道面破坏引起的讨论(截止2024年7月30日15:30阅读量达1829人)、“(4)一场雪后机场水泥混凝土道面破坏引起的讨论”(截止2024年7月30日15:30阅读量达1681人),引起了读者朋友广泛关注。2023年12月以来,不时传出长江以北、黄淮、华北地区机场新建水泥混凝土道面出现表面脱皮、表层剥落、凹坑等质量问题。有人认为是不规范使用融雪剂造成的,有人认为是“假凝”处置不当造成的,还有人认为是水灰比过大、混凝土强度低造成的,等等。近日几位从事机场建设的专业人士对发生上述问题的原因进行了分析,今天分享一位机场施工企业技术负责人的个人观点,供机场建设主管部门、一线从业人员参考。不妥之处,欢迎继续交流讨论。


去年底,长江以北、黄淮、华北地区的许多机场新建水泥混凝土道面出现表面脱皮、表层剥落等质量问题,下雪应该是机场新建水泥混凝土道面出现表面脱皮、表层剥落等质量问题的外因。如果道面混凝土质量好,下一场雪混凝土应该不会“冻坏”,否则,东北地区的机场水泥混凝土早就“冻坏”了?事实上,东北地区的机场水泥混凝土道面一场雪后并没有大面积“冻坏”。怎么有的地区机场积雪就“冻坏”了道面呢?有的地区积雪又没有“冻坏”道面呢?


机场水泥混凝土道面表面的冻融破坏,通常指的是在低温环境下,混凝土内部水分结冰膨胀,导致混凝土表面起皮剥落的现象。可能影响因素有:

1.环境温度:在寒冷地区,尤其是昼夜温差大的地区,混凝土内部水分在夜间结冰,白天融化,形成冻融循环,导致混凝土表层逐渐剥离。


2.混凝土孔隙率:混凝土的孔隙率越高,内部水分越多,冻融作用越明显。孔隙中的水分在低温下结冰,体积膨胀,产生挤胀力,导致混凝土表面层剥落。


3.混凝土配合比:如果混凝土的水灰比过高,可能导致混凝土强度不足,孔隙率增大,水易渗入,更容易发生冻融破坏。


4.施工质量:施工过程中,如果混凝土提浆不均匀,抹面遍数不够、时机不当,养护不到位,都可能导致混凝土表层不密实,增加冻融破坏的风险。


5.材料特性:使用的水泥品种、骨料类型等也会影响混凝土的抗冻性能。例如,某些骨料可能具有较高的吸水性,更容易在冻融过程中受损。


6.外部化学侵蚀:除冰液、融雪剂等化学物质的使用,可能加剧混凝土表面的剥蚀。

 

经向同行了解,长江以北、黄淮、华北地区机场发生起皮剥落等破坏的水泥混凝土道面,可能有的确实使用了氯盐型的除雪剂。氯离子能够渗透进混凝土,与混凝土中的Ca(OH)2发生反应,破坏碱性环境,氯盐的溶解再结晶可能导致混凝土表面起粉、麻面、开裂等现象,而融雪剂与冻融循环的耦合作用下,盐溶液增大混凝土的饱水度,超出混凝土的抗拉强度时,可能发生剥蚀破坏。氯盐型溶雪剂的使用,大大加速了混凝土表面起皮剥落的速度。



虽然冻融破坏是质量通病。不同项目使用的材料虽然各不相同,但是好的施工队伍浇筑的混凝土冻融破坏就会少很多。差的施工队伍浇筑的道面遇到冻融破坏的概率就会变大。除了施工队伍有好有差,水泥可能是一个很大的质量影响因素。现在把加引气剂作为万能的防冻手段。但30年前的的机场水泥混凝土根本没有加引气剂,但抗冻性依然良好。

 

个人认为,泌水不是混凝土冻融破坏的主要原因,30年前的混凝土道面质量都说好,那时候泌水是很常见的现象,施工时要给各个施工队准备海绵吸水,各个作业面几乎天天泌水,顺着模板往下流水,但机场水泥混凝土道面使用了30多年,质量状况依然很好。现在机场水泥混凝土一般不泌水了,因为水泥性质变了。生产水泥的厂家为了不泌水,就往水泥中加石灰石粉或者是炉渣粉。水泥混凝土虽然不泌水了,但是抗冻性却变差了。

 
上面的图片是华北某机场的道面,1997年施工,使用了近30年,表面性能依然良好。现在机场水泥混凝土的道面质量在下降,主要还是水泥的问题。从上世纪90年代后期就有很明显的变化,同样一个机场,上个世纪七、八十年代修建的机场道面堆雪后不掉皮,近年来施工的机场道面堆雪后反而出现掉皮。

 

水泥外加剂的质量可能也是一个因素。以前只要加了减水剂,强度基本都是提升的。这几年遇到了几次,加了引气型减水剂降低了水灰比以后,在原材料都符合规范标准的情况下,混凝土抗折强度反而降低。

 

 

如果混凝土道面在冻融后只是星星点点,有局部零星掉皮是正常的,如果一场雪之后就大面积一层一层掉皮,混凝土质量一定有问题。不是混凝土整体的强度不足,就是表面的砂浆层强度不足。如果水泥混凝土道面养护不好或者混凝土道面低温施工,并不一定影响混凝土取芯后的劈裂强度,但一定影响表面的三、五毫米砂浆层的强度和耐磨性。几个机场对混凝土道面掉皮的地方取芯做劈裂实验,强度是合格的。

不合理的项目工期,也导致施工单位违反施工规范施工。以北方冰冻地区的机场建设项目为例,许多项目走完报批审核招标程序后,施工单位中标已经是下半年了,有的项目要求当年完工,这必然导致水泥混凝土道面浇筑时,气温已经不能满足水泥混凝土施工要求,甚至于大部分水泥混凝土道面是在低温条件下施工的,有的甚至在0℃以下的气温中完成,新浇筑水泥混凝土道面在28天的养护过程中无法保证600℃.d天的混凝土养护要求。在这种条件下,即使由于水泥混凝土本身水化的热量可以保证水泥混凝土道面内部的强度增长,但是水泥混凝土道面的表面强度无法保证同步增长,这也就是为什么有些混凝土道面取芯劈裂强度合格,但道面表面耐久性下降、使用性能过早变差的原因之一。

 

混凝土表面做面工艺也是影响表面耐久性的因素之一,拉毛时机的把握需要进一步提高。目前国内机场施工几乎都是用3mm的尼龙棒制作的刷子拉毛。全国从南到北、从跑道到滑行道、从军航到民航基本用的同一种刷子。这本身就是不合理的。




军航停机坪的纹理深度要求0.4mm以下,完全可以用猪鬃毛刷拉一下即可,这可以延迟最后一道抹面的时间,可以使混凝土表面更密实,减少表面的破坏概率。但现在这方面的专家太少了,以前这些都是由建设单位同施工单位的专家们把握。




上面这张图片可以放大了看,中间发白的部分就是机场清除了原道面标志线后显露出来的状况。把表面涂层清除后放大了仔细看,道面上全是发丝裂纹。水泥混凝土表面存在裂纹,干硬性混凝土是带着裂纹工作的,只要混凝土的强度足够好,发丝裂纹并不是混凝土破坏的原因。以前从来没见过这种现象,混凝土是神奇的。


2006年某机场施工完后没等验收,就遇到一场大雪,当时没有撒盐融雪,最后也没有出现起皮剥落问题。道面上的大部分雪当时安排清理了,但有一个停机坪实在来不及,就一直自然融化,也没有出现“冻坏”问题。


去年底几场大雪,也有几座机场道面,没有动,没有清扫,现在也没问题。下雪后,如果清扫来不及,千万别撒盐,撒盐就可能出问题。据了解,前两年空后机场局专门下发了机场除雪的工作办法和保障指南,明确不能撒无机盐类的融雪剂。

 

虽然设计时许多机场要求抗冻等级不低于F300,做实验时,试件也能达到抗冻等级要求。但机场水泥混凝土道面实际工作的环境跟实验环境是有差距的。初冬时如果天气急剧降温,混凝土道面板的下层温度还比较高,在0度以上,甚至是可能是10度左右,而表面可能达到零下30度,道面板内会产生较大的温度梯度应力,如果正赶上下雪产生冻融,会加速混凝土表面的起皮剥落。举一个不一定恰当的例子,烧红的铁自然放凉了,烧300次再放凉300次它也不掉皮,烧热了一次,扔进水中它就掉皮。

极端天气下,质量品质差的水泥混凝土表面已经在破坏的边缘。如果使用不适合的融雪剂,就是压死骆驼的最后一根稻草。出了问题,不可怕,如果各方都能从自身找原因,主动地去解决问题,那问题就会变得很简单。如果都想摆脱关系,那问题解决起来就很复杂。因此,机场施工单位与和机场使用单位都应引以为鉴才行

针对去年底大面积发生的水泥混凝土道面表面起皮剥落问题,机场施工单位与机场使用单位都应引以为鉴。一是机场施工单位应从材料的选用、配合比设计、按规范施工和强化工序质量标准等方面入手,才能保证和提高道面砼表层的耐久性。二是机场使用单位应该按照机场除雪的工作办法要求除雪,在雪后撒符合机场水泥混凝土道面使用要求的融雪剂。机场水泥混凝土道面不像某些公路人士认为的那样,说撒盐无害,沥青混凝土道面可能撒盐无害。水泥混凝土道面撒各种融雪剂都会加速表面的破坏,否则,北方机场建专门的飞机除冰坪就是无的放矢了。



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