机场道面混凝土设计与优化

机场道面混凝土设计与优化

聂天山 

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摘要：近些年，由于社会的不断发展和进步，带动了我国各种交通行业的进步。目前，机场道面作为机场核心部分之一，对飞机的正常起飞、安全着陆起着决定性的作用，提高机场道面质量是非常有必要的。配合比设计的优劣直接决定混凝土道面的质量。本文通过对水胶比、粗骨料级配优化，以最紧密堆积密度和抗折强度为指标，探究了满足设计要求的机场道面混凝土配合比。

关键词：配合比；机场道面混凝土；配合比设计；优化

引言

在机场工程的建设中，各种施工工艺和技术日渐成熟，也积累了大量的经验，可结合实际的建设标准，选择最为恰当的建设工艺。机场沥青混凝土道面的设计施工难度大，已经成为机场工程的难点。在此类项目的实施过程中，需结合现场情况进行分析，注重对设计方案的优化和调整，确定科学有效的设计方案作为后续施工的参考。未来各个机场工程中都应重视沥青混凝土道面的设计和施工创新。

1机场道面的使用现状

当前，机场项目呈现出数量增多、规模扩大的趋势，对道面施工有着严格的要求。通过对现有机场道面使用情况进行统计，我国机场道面结构类型主要包括水泥混凝土道面和沥青混凝土道面。结合我国机场道面的使用现状得出，多数为水泥混凝土道面。相关统计数据表明，采用沥青混凝土道面的机场大约仅占主要通航机场总数的10%。如今，在技术不断进步的过程中，沥青混凝土道面施工工艺也日渐成熟，表现出诸多的性能优势，沥青混凝土道面的应用得到越来越多的重视。

2机场道面混凝土设计与优化

2.1混合交通综合组成形式

场内航空器运行包括了众多飞机型号，多类型的飞机型号起落架几何构造不一样，对道面的力学作用有非常大的差异，对道面的结构、性能提出了不同的要求，机场道面在设计的过程中必须分析混合交通以及不同起落架构型的作用。使用设计飞机模型的过程中思考混合型号的交通综合形式，是依照不同机型不同种类的起落架在路面上发生的疲劳等效理论，把这些机型的现实运行架次转变为设计飞机的年作用数量。事实上，道面结构是一个多层结构体系，每个结构层具备不一样的材料与力学性质，起落架荷载对道面的构造层或许会发生不一样的疲劳作用，只使用一个转换系数是不可能全面反映道面自身的特点。因为累积毁坏原理的新办法是将Miner规律作为原则基础，对不一样的飞机载重对道面造成的疲劳毁坏实施了线性叠加，通过累积的疲劳毁坏程度来判别道面是否出现疲劳毁坏情况，这样的设计办法不但避开了不一样的机型和设计机型之间的换算，还能够研究材料参量随时间的变化原则，所以和原来的设计飞机法比较，更合理、更科学。

2.2气泡结构参数

首先，含气量。添加优质引气剂，使混凝土平均气泡间距缩小，含气量越高，气泡间距缩小愈明显。而气泡直径减小，表明引气作用使得混凝土抗冻性和抗侵蚀性提高。其次，离表面深度。比较含气量相近干硬性混凝土和常态混凝土各位置气泡结构参数，干硬性混凝土和常态混凝土表层气泡结构参数与内部存在差异，均会发生劣化。混凝土离上表面越近，含气量和气泡直径越大，使气泡平均间距变大。深度超过10mm之后，硬化混凝土气泡结构参数比较稳定。仅水泥浆体中有气泡，使表层混凝土含气量比内部混凝土高。为使抗冻性和抗侵蚀性相同，同等水胶比下，砂浆含气量要比混凝土高。相较于常态混凝土，干硬性混凝土中气泡稳定性和气泡结构差，需对其进行强力振捣及多次抹面，表面层干硬性混凝土很容易出现含气量损失和气泡结构劣化。上述结果表明，当含气量和水胶比相同时，干硬性混凝土抗弯拉强度低。

2.3抗弯拉强度

首先，含气量。掺加优质茶皂素引气剂，提高混凝土抗弯拉强度。当含气量为3%-4%时，混凝土抗弯拉强度提升空间最大。主要是因为混凝土气泡结构参数和引气泡能够对裂纹扩展进行有效抑制。虽然，通过引气能够提高干硬性混凝土抗弯拉强度，但效果不够显著。其次，掺合料。当含气量和掺合料掺量分别为4.5%和15%时，掺粉煤灰和矿渣混凝土90d抗弯拉强度及其增长速率均比无掺合料的混凝土高，而粉煤灰和矿粉复掺的强度增长效果最好。为使后期强度增加，采用该水泥进行混凝土配制时，需要掺加15%Ⅰ级或Ⅱ级低钙粉煤灰和15%矿渣粉，以达到良好的复掺使用效果。

2.4水胶比对混凝土抗折强度的影响

随着水胶比的增大，混凝土的抗折强度呈现降低的趋势；其中当水胶比为0.43时，混凝土的28d抗折强度分别为5.5MPa、5.8MPa及5.9MPa；相比之下，水胶比为0.39的混凝土试件其抗折强度分别增长了14.5%、10.8%及8.5%；对于水胶比为0.39的混凝土试件，其7d抗压强度都已经达到了设计标准的101%。影响干硬性混凝土抗压强度的主要因素是水胶比，因此，为了保证混凝土的强度能够达到要求，在配合比的设计过程中，水胶比不宜过大。

2.5优化沥青混凝土道面性能的措施

在机场项目的实施过程中，为提高沥青混凝土道面的使用性能，以使该道面在设计年限内保持最佳的使用效果，应在开展结构层的设计过程中，做好各方面的优化和管理。根据工程经验，可从以下几个方面来实施：（1）在上面层中采用SMA混合料，在上、中面层中均使用改性沥青，并在沥青混合料中添加一定的稳定纤维，通过这些添加剂可使混合料的孔隙率得到有效控制，从而起到改善混合料性能的作用，最终使道面拥有更好的稳定性。（2）由于大气温度的影响，沥青混凝土道面设计过程中，需保障沥青混凝土的高温稳定性。为满足这一要求，可在中、下面层中选用骨料粒径相对较大的AC-20或AC-25混合料级配，并使用改性沥青和抗车辙剂，提高结构层的稳定性。（3）在半刚性基层上设置应力吸收层，由该应力吸收层来进行隔离与防水，可减少面层中的反射裂缝。（4）尽可能选用厚度较大的沥青面层，使道面具有更高的环境适应能力，即使为软土地基区域，道面沉降也可得到有效的控制。

2.6道面坡度设计

由于此项目所在地的降雨量充沛，在沥青混凝土道面的设计过程中，为减少雨水对道面的侵蚀，应加强排水设计，以避免雨水在道面的集中。为满足快速排水的需求，需加大道面横坡。跑道纵坡应根据飞行区技术标准设置，跑道两端各700m范围内采用0.7%，其余部分采用0.8%，最大限度地节省土方，跑道及滑行道的道面横坡设置为1.2%，道肩横坡采用1.7%。

结语

近年来，随着机场项目中建设部门对道面建设效率的要求越来越高，很多机场都采用沥青混凝土道面，其具有施工速度快且不需养护的特点，但是这种道面结构施工难度较大，为保障最佳的施工效果，工程人员需在沥青混凝土道面的设计工作中，充分考虑各个方面的影响因素，采用各种设计和计算方法，保障设计效果，进而确保最终机场道面的工程质量。

参考文献

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