阿里机场水泥混凝土道面耐久性研究及设计

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摘要：阿里机场位于高海拔、高寒、干燥、盐渍化冻土地区，自然条件和施工条件十分恶劣，课题组通过对水泥混凝土道面耐久性研究，提出阿里机场水泥混凝土道面设计方案，经过实践证明能够满足使用要求，为类似高原机场道面设计积累了经验。

关键词：混凝土；设计； 机场

Abstract: ali airport is in high altitude, cold, dry, salinization permafrost regions, natural conditions and construction conditions are very bad, task group of cement concrete road surface through the durability, and puts forward the concrete road surface ali airport, a design scheme has proven can meet the application requirements, for similar plateau airport pavement design accumulated experience.

Keywords: concrete; Design; airport

中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：

一、 前言

2010年5月30日，阿里机场顺利通过了行业验收，6月28日，开通了“成都—拉萨—阿里”往返航线，从此拉近了阿里与首府拉萨的距离，拉近了与首都北京的距离，拉近了与全球各个地区的距离。阿里机场的建成彻底解决了我国最大的地区级行政区落后交通问题，是民航强国建设过程中实施“大众化战略”的典范，被誉为“中国超级工程”之一。

阿里机场海拔4274.07米，是国内海拔第二高机场，阿里有独特的地理环境，恶劣的气候条件及复杂的地质条件，氧气含量只有海平面的52%，一年中可施工的时间只有半年，阿里机场的建设者发扬老精神，在设计和施工中攻克了很多技术难题，其中阿里机场水泥混凝土道面耐久性研究和设计，为类似高原机场道面设计积累了经验。

二、 阿里机场的自然条件和施工条件

1、自然条件

1）高海拔

阿里地区平均海拔4200米，阿里机场海拔4274.07米，空气稀薄，水汽含量少，能见度好，太阳辐射特别强。

2）气候条件恶劣

阿里的气候受其所处北半球中纬度带、距海洋较远和巨大的海拔高度及西北环流和印度洋热带海洋季风控制，加之青藏高原作为地球上一个巨大的凸体，造成了阿里极为严酷的干燥少雨，气温低，年、日温差大，冰冻期长，风速大，蒸发量大的气候特征。统计资料表明：年降雨量84.3毫米；年平均气温-0.71℃，最高气温25.5℃，最低气温-33.3℃；昼夜温差比较大，可达30℃左右；一般10月初至次年6月初降雪结冰，冻土深度2.4米；最大风速达28米/秒。

3）地质条件复杂

阿里机场处于噶尔河一级阶地和河漫滩上，场区主要以杂填土为主，局部分布粉土、粉细砂土层，表层明显可见白色盐渍化现象，具有盐渍化冻土性质。

从自然条件来说，阿里机场位于高海拔、高寒、干燥、盐渍化冻土地区。

2、施工条件

1）高原人工、机械降效严重

阿里机场处于恶劣的天气条件下，氧气含量只有海平面的52％，这是一个连静坐都会头疼胸闷的地方，在这样条件下施工，不论是施工技术人员、管理人员、现场施工人员还是机械设备等效率都会大打折扣。

2）施工工期短

阿里一般10月初至次年6月初降雪结冰，而高原混凝土施工对天气要求比较高，因此可进行实际施工的工期十分有限。

3）建材运输路途遥远

阿里的水泥、钢材需从新疆阿克苏、拉萨等地运输到现场，而阿里道路绝大部分为沙石路面，路况差、灾害多、通行条件差。阿里与外部通道主要有两个：一是阿里至拉萨方向，公路距离1687公里，正常情况下行车需3～4天；二是阿里至新疆阿克苏方向，公路距离1758公里，正常情况下行车约需4天。当地有的砂、石等材料需要从外地运来加工设备现场制作。但机场道面所需建材数量大、要求质量高，给机场建设带来了巨大的挑战。

在这样的自然条件和施工条件下建设机场道面，就我国机场建设而言，在设计中没有先例，因此需要结合现有水泥混凝土施工工艺，攻克阿里机场道面混凝土设计的难关，开展水泥混凝土耐久性研究和设计。

三、 阿里机场道面耐久性研究与设计

3.1水泥混凝土耐久性的分析

混凝土的耐久性，是指其抵抗环境介质，并且长期保持良好的使用性能和外观完整性，从而维持混凝土结构的安全和正常使用的能力。影响混凝土耐久性的因素很多，可以分为内在因素和外在因素两大类，内在因素是指混凝土本身抵抗环境的能力，由混凝土设计尺寸和构造形式、选用水泥品种和骨料种类、外加剂种类、混凝土水灰比、浇筑和养护施工工艺等诸多因素所决定；外在因素是环境对混凝土结构的物理和化学作用，包括干湿和冻融循环、碳化、化学介质侵蚀、磨损破坏等因素。不同环境对混凝土耐久性影响程度不尽相同，外在因素是通过内在因素起作用的。

在国内外研究混凝土耐久性成果中，普遍认为影响混凝土耐久性的主要因素分为以下几点：首先，在混凝土工程中为满足混凝土施工工作性要求，用水量大、水灰比高，因而导致混凝土孔隙率很高，特别是毛细孔比例很大，毛细孔是水分、各种侵蚀介质、氧气、二氧化碳及其它有害物质进入混凝土内部的通道，影响混凝土耐久性；其次，混凝土中的水化物稳定性不足也会对耐久性产生影响，主要指水泥水化后的主要化合物是碱度较高的水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙；三是在水化物中有数量很大的游离石灰，它的强度极低、稳定性极差，是在侵蚀条件下首先遭到侵蚀的部分。

根据对影响混凝土耐久性主要因素的分析，可找出提高混凝土耐久性的主要技术途径。根据阿里机场的自然条件和现场施工条件，阿里机场道面混凝土耐久性主要体现在强度、抗渗、抗冻、耐磨性、耐腐蚀、碱骨料反应等方面，结合道面结构层设计和地基处理设计，需要主要解决混凝土强度、抗冻、耐磨性、碱骨料反应问题，在耐久性研究中应重点抓住两方面的控制：一是原材料的控制；二是混凝土配合比的控制，即控制混凝土的水灰比、水泥用量、水的用量、混凝土密实度及内部孔隙大小和构造等。值得强调的是，施工质量控制也是耐久性的重要因素，但本文仅从耐久性设计方面介绍采用的具体方式和方法。

3.2 原材料的研究

1、水泥

通过调研，新疆阿克苏水泥厂和拉萨水泥厂的水泥适合机场道面工程。经现场取样带回实验室试验对比，最后采用新疆阿克苏水泥厂的道路硅酸盐42.5水泥。该水泥采用旋窑生产，具有收缩性小，耐磨性强，抗冻性好，含碱量低特点。经过水泥物理与化学检该水泥能够满足《道路硅酸盐水泥》（GB13693-2005）规范要求，并满足《民用机场飞行区水泥混凝土道面面层施工技术规范（MH5006-2002）》中“所选水泥实测28天抗折强度大于7.5 MPa”的要求。

2、细集料

细集料就地取材采用河砂，有两个料场：Ⅰ号料场区主要成分为细砂土，间夹少量砾石层，是洪积扇扇缘沉积物，越向洪积扇顶部，粗颗粒含量越多。通过筛分实验可知细砂含量约为70%，细度模数为1.61。