摘要:介紹以第一傳荷狀態(tài)臨界荷載與對應彎沉為指標的脫空評定模型與評定方法, 探討脫空搶修對灌漿材料的要求, 提出了最適宜漿體材料的配合比。

關鍵詞:水泥混凝土道面　脫空評定　灌漿材料　配合比

1 　引言

　　由于飛機起落沖擊荷載的反復作用或者溫度變化引起混凝土道面板的翹曲等原因, 機場混凝土道面板基層頂面易產生塑性變形累積而與混凝土面板脫空。從而使混凝土道面板在重載作用下易產生斷裂破損,對飛行訓練和戰(zhàn)斗保障產生巨大威脅。因此, 對機場混凝土道面板板底脫空的狀況評定與搶修問題的研究日益迫切。

2 　板底脫空狀況評定

　　混凝土道面板板底脫空的評定方法以重復荷載作用下水泥混凝土道面接縫工作特性為出發(fā)點, 利用重復荷載作用下接縫傳荷系統(tǒng)工作規(guī)律, 以第一傳荷狀態(tài)臨界荷載與對應彎沉為指標進行評定, 使評定工作在單板系統(tǒng)基礎上進行, 排除了接縫傳荷狀況不確定的影響。一般按以下步驟評定。

　　(1) 首先對混凝土道面進行外觀檢查, 一般縫邊唧泥、錯臺, 有可能是地基脫空所致, 應作為脫空檢測重點。

　　(2) 進行板中FWD彎沉測定, 評定出地基反應模量與板中地基回彈模量, 然后計算縫邊加載下地基回彈模量, 測定時間應選在下午, 以保證無脫空存在時板角與板邊的均勻支撐。

　　(3) 進行板角及縫邊板中處FWD 多級荷載下彎沉測定, 并繪制荷載—彎沉曲線(中心板與邊板) ,尋找曲線上第一個轉折點以獲得第一傳荷狀態(tài)臨界荷載PL1及其對應彎沉WL1。測定時間應選在下午。

　　(4) 用有限元計算在第一傳荷狀態(tài)臨界荷載作用下, 縫邊或板角在不同脫空狀態(tài)下的彎沉值, 繪制脫空—彎沉(Void - W ) 關系曲線。

　　(5) 根據(jù)Void - W 曲線, 與臨界荷載對應彎沉WL1相對應的脫空量即為該板體地基脫空范圍。

3 　灌漿材料要求及配制設計^{[ 1 ]～[ 5 ]}

3.1 　灌漿材料基本要求

　　混凝土道面脫空板的灌漿處治是利用壓力泵的壓力推動, 將拌和好的板底脫空材料沿管壁、壓頭擠壓進入板底, 經硬化后形成結構致密、水穩(wěn)定性良好、與混凝土板底密貼的薄層結構。所以, 從使用品質和施工工藝上講, 灌漿加固應該以易流動、高強度、無離析泌水、無收縮四條基本特性來選擇原材料。

　　(1) 水泥。為提高硬化漿體的強度, 特別是早強強度, 選用525號硅酸鹽水泥。

　　(2) 砂。砂的作用在于提高漿體強度, 減少漿體收縮, 降低水泥用量。大粒徑的砂粒易產生離析泌水, 為此應選用特細砂, 細度模數(shù)為1.21, 最大粒徑小于0.6 mm, 含泥量小于1 %。

　　(3) 粉煤灰。為了減少水泥用量, 改善漿體的流動性, 選用干排二級粉煤灰。

　　(4) 早強劑。為了促進漿體早期強度迅速形成,添加了適量的元明粉(主要成分為無水Na₂ SO₄ ) 。

　　(5) 減水劑。為了增加漿體的流動性與和易性,采用XP2E^∧型高效減水劑。

　　(6) 膨脹劑。加入膨脹劑是為了減少并抵消漿體的收縮, 甚至可以在漿體中產生微膨脹。以提高硬化漿體與水泥混凝土板和基層的粘結。常用UEA 型膨脹劑。

　　(7) 水。采用自來水。

3.2 　灌漿材料配制設計

　　(1) 確定水用量。試驗發(fā)現(xiàn), 取單位體積用水量為395 g/L, 相應的坍落直徑為30 cm。此時漿體具有非常好的觸變性, 即在受力或攪拌時, 呈現(xiàn)非常好的流動性。當靜置下來時, 漿體又呈粘稠的絮凝結構。

　　(2) 確定砂用量。試驗結果表明, 水泥與砂子的用量之比, 在一定范圍內對漿體的流動性沒有明顯影響。當砂子與水泥用量之比大于0.3 時, 漿體的流動性不受砂用量的影響, 這與固定加水量定則是一致的。當砂子與水泥用量之比小于0.3 時, 由于水泥用量過大, 水灰比過小, 漿體流動性明顯下降。當砂子與水泥用量之比大于0.6 時, 靜置一段時間后, 會發(fā)生明顯的離析泌水現(xiàn)象。為了保證漿體的早期強度,以利于及早通車, 同時也為了避免出現(xiàn)離析泌水現(xiàn)象, 確定砂子與水泥用量之比為45: 100。

　　(3) 確定粉煤灰用量。粉煤灰的加入可以減少水泥用量, 降低成本, 同時也可以改善漿體的和易性和收縮性能, 有利于增大長期強度。粉煤灰在粉煤灰與水泥總量中所占的比例每增加5 % , 單位體積用水量增加1 % , 就可保證漿體的流動性基本保持不變。綜合考慮各種因素, 確定粉煤灰與水泥的比例為50:100 左右。[Page]

　　(4) 確定漿體配合比。為了進一步降低硬化漿體的收縮性能, 提高漿體的密實度, 在漿體中加入水泥用量10 %的U EA 膨脹劑。漿體中加入U EA 膨脹劑后, 可以與水泥中的C3A 水化產物形成鈣礬石, 使體積膨脹, 填充空隙, 增大漿體的密度, 提高硬化漿體層與周圍環(huán)境的粘結效果。通過以上各種試驗, 并考慮到施工控制等因素, 最終確定漿體的配合比如表1。

　　根據(jù)道面等級、脫空情況、施工機械、工程要求及原材料性能的不同, 可以相應調整表中的配合比,漿體的性能也隨之發(fā)生變化, 以適應不同工程的需要。對表1配合比漿體的測試強度結果見表2。

　　從表2可以看出, 漿體強度提高很快, 12 h的抗壓強度已超過了公路路基施工技術規(guī)范對高等級公路水泥穩(wěn)定土基層材料7 d的無側限抗壓強度的要求,24 h時抗折、抗壓強度都已超過28 d強度的50 % ,表明該漿體具有很好的早強、高強效果, 灌漿后12 h就可以滿足一般通車的要求。如傍晚施工, 經一夜養(yǎng)生后, 次日道面板(道路) 就可正常通行, 從而減少了對機場交通的影響。

4 　結論

　　(1) 以第一傳荷狀態(tài)臨界荷載與對應彎沉為指標的脫空評定方法, 利用落錘式彎沉儀( FWD) 對機場混凝土道面板底脫空進行快速評定, 是簡便可行的。

　　(2) 灌漿材料的早強、高強、大流動、微膨脹等性能是脫空狀態(tài)快速搶修對灌漿材料的基本要求,它決定著材料的選擇及漿體的配合比。

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