机场混凝土道面缺陷修补的探讨

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摘要：本文讨论新浇注机场道面混凝土的常见缺陷及其修补对策。综合考虑几种修补方法的优劣。

关键词：机场道面混凝土 缺陷修补 环氧树脂 大理石胶

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

机场场道施工中，由于受到各种客观因素影响，包括天气的骤变、原材料及人为的因素等，浇注的道面混凝土缺陷总是难以避免，现就在阎良机场跑道改造工程中采取的几种修补方案进行探讨。

由中交一航局四公司承建的阎良机场跑道改造工程，主要是在原跑道道面上进行隔离式盖被，其主要结构形式为30cm厚混凝土，设计抗折强度为5.0MPa，新旧道面间采用石油沥青油毡隔离。原材料情况如下：水泥为秦岭P•O42.5型普通硅酸盐水泥，黄砂为灞桥中粗砂，碎石为富平山脉石灰岩质碎石，分5-20mm与20-40mm两级。

一、主要通病形式及形成原因浅析：

1．断板：表现为板面贯穿裂缝，有横向、纵向、交叉等表现形式。产生贯穿裂缝的原因较复杂，主要为：

⑴水泥混凝土在硬化过程中，会产生干缩、温缩等，如养护不当或收缩受到限制，在水泥混凝土板块内产生较大的拉应力，此应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土板断裂，导致贯穿裂缝的产生。

⑵切缝不及时或切缝深度不够也是产生贯穿裂缝的原因。

⑶受到原道面板块或分块影响，形成的反射裂缝。

⑷基础的不均匀沉降造成的，此种情况一般在投入使用后发生。

2．龟裂：主要表现为混凝土表面有发丝状放射裂纹，深度浅。主要是因为水泥混凝土早期过快的失水干缩和碳化收缩引起的。特别是夏季，水灰比大时尤为明显。

3．掉边掉角：板角是水泥混凝土路面板的薄弱部位，在拆模和切缝时容易被破坏。

4．坑槽：由于本地石子中含有黄胶泥团，遇水后粘性大，混凝土搅拌过程中不易破碎。在混凝土震捣时由于粘土密度小而上浮，集中于表面，被一层薄浆覆盖，施工过程中难以发现。一段时间后，粘土团吸湿膨胀，致使覆盖的薄层脱落而形成坑槽。

二、预防措施及修补对策

问题1 主要是注意切缝的时机及切缝的质量，这样可以减少贯穿裂缝的发生。施工完成后要逐块检查，发现断板要及时拆除，以同标号混凝土修补，修补前须找出裂缝原因。由基础沉降造成的，需对基础处理后进行修补。受反射裂缝影响的，需进行隔离裂缝后修补。

问题2要从施工整个流程控制，采取降低水灰比、控制抹面的时机和次数、及时覆盖养护等措施，减少龟裂发生。

问题3则可以通过高质量的切缝及良好的成品保护减少其发生。

问题4合理选择料源，严格控制石子、砂等原材料质量。另外，我们在搅拌机上料斗处安装筛子，可以过掉部分杂质。

对于问题3和问题4所采取的修补措施是本文讨论的重点。修补的要求是：颜色与基体混凝土一致；与原道面板块结合牢固。

水泥混凝土缺陷的修补主要从以下三个方面讨论：修补材料的选择；界面的处理；修补操作及事后养护方法。

1、修补材料的选择

按材料组分可将修补材料分为有机类修补材料，无机类修补材料，以及有机材料和无机材料的复合物。一般地说，修补水泥混凝土路面的材料要具备以下几方面的性能：

⑴ 在满足工作要求的情况下有较高的抗弯拉强度；为满足施工操作要求，要有一定的凝结时间。

⑵ 具有良好的抗渗性及耐腐蚀性。由于修补材料的孔隙率大小是影响外界水及腐蚀性介质渗入的关键，也是影响修补系统的耐久性的关键。

⑶ 具有一定的抗收缩性和较低的热膨胀系数及弹性模量。修补材料的收缩应力可导致材料产生裂缝，提高材料的抗收缩性，从而提高了材料抵抗变形的能力。这可通过改变修补材料中的胶凝材料成分以达到上述要求。一般可采用膨胀水泥或掺入膨胀剂，使修补材料在凝结后的早期水化阶段产生膨胀预应力，也可以借助聚合物的特性，采用聚合物改性的水泥混凝土或砂浆作修补材料，以减小收缩，降低弹性模量。

⑷ 具有较高的粘结强度，耐磨性及抗冲击性。由于聚合物独特的粘结性和填充性，使修补材料与旧的混凝土之间的粘结强度提高，本身孔隙及微裂缝减少，从而提高耐磨性及抗冲击性，所以聚合物和由其改性的水泥混凝土或砂浆可以作为路面修补的选择材料之一。

2、界面的处理

成功修补最先要做的准备是对基础混凝土做适当的处理。要求界面无影响粘结的杂质，又尽可能粗糙以及合理的湿度。考虑到现场条件，对于坑槽采用的方法是把残余的泥团清除、洗净并凿毛，再用钢丝刷刷去薄弱面层。

界面的湿度因修补材料要求而异，一般有机树脂类修补材料要求表面干燥且无油污；水泥基的修补材料就要求有个合理的湿度。根据D•R•Morgan的论文《Compatibility of concrete repair materials and systems》，基于不同工程的施工前阶段和粘结剥离试验，当旧混凝土界面恰由饱和面干状态变干时，用普通水泥基修补材料修补可以获得的最好的粘结。如果混凝土表面过干会向修补材料吸湿，从而导致粘结界面剥离和粘结强度损失。相反地，修补材料也不能用于任意湿度的表面。粘结界面水灰比过高，对粘结强度的破坏影响更严重。我们的做法是当用水泥基修补材料时，用湿布把界面润湿，但不要有明水。

对于界面剂，通常人们会认为用水泥基修补材料时，在界面上涂抹界面剂对提高粘结很有利，甚至有直接用树脂作界面剂涂抹，其实效果并不理想。因为树脂类只对干的界面有较好的粘结力，对于有水的新浇修补料粘结效果不好，故本工程修补未使用界面剂。

3、修补操作及事后养护

我们用的修补材料主要有环氧树脂、大理石胶和水泥基修补材料三种。分述如下：

环氧树脂修补材料组成为：环氧树脂、固化剂、石英砂、调色剂，各组分配比如表1。修补时先把环氧树脂与固化剂按比例调匀，稍静置消泡，取适量调匀的胶涂抹坑槽四壁，然后在胶中加入适量石英砂拌匀，再加水泥调色，取适量抹入坑槽捣实、抹平，在其充分硬化前刻纹。其优点在于粘结比较牢固（见后详述），但由于用的固化剂是聚酰胺树脂，颜色较深，且使用比列高，调色剂为白水泥调白，普通水泥调灰，外观效果不太理想。

表1修补用环氧砂浆配比

大理石胶修补材料组成为：大理石胶、固化剂、石英砂、调色剂，各组分配比如表2。实际操作一般是用白色或透明大理石胶，先把石英砂和大理石胶拌匀，再加水泥调好颜色，（水泥用量根据实际而定），然后加固化剂，调匀抹入清理好的坑槽，捣实，抹平，在修补料硬化前刻纹，实际使用效果较好。

表2修补用大理石胶砂浆配比

三、修补效果评价

修补的效果我们试从以下几个方面分别评价：可操作性、外观、粘结牢固程度、耐久性和修补成本。

可操作性：对于小的缺陷如：掉边掉角等，用树脂类修补较使用水泥基类修补简单、方便，可随拌随用。其中大理石胶由于固化剂用量少，为白色或半透明状，便于调色，故操作性又优于环氧树脂；而对于板块较大或整板块的修补，则是用水泥混凝土浇筑更好操作，因其有较成熟的工艺。但水泥混凝土修补对界面要求较高，否则难以有好的界面粘结效果，另外如养护不当，易出现明显的修补痕迹。

外观：水泥基修补外观能够做到与原混凝土色泽一致或相近，但也应注意养护及修补用的原材料与基体混凝土原材料一致。大理石胶修补外观要优于环氧树脂。

粘结牢固度：修补处的再破坏主要是拉力与剪力的破坏，关于修补粘结强度的测定现在还没有固定的方法，文献[1]对各种试验方法给与了述评，常用的方法是考察修补后的劈裂强度与整浇组对比，如下图：

图1新老混凝土粘结劈拉试验示意图

1-老混凝土；2-新混凝土；3-人工处理毛面

这种方法很适合考察裂缝修补的强度，由于机场道面混凝土是按抗折强度设计与控制，为方便对比，我们做了以下修改试验：对于环氧树脂、大理石胶修补材料，把压断的标养混凝土试块断裂面作凿毛处理并用钢丝刷刷净，清除松动石子，按修补配比涂抹一层修补材料对接，养护3天后试验，如图2所示；对于水泥混凝土修补则是取压断的一半试块，界面凿毛刷净后补浇另一半混凝土，浇筑前对界面用湿布擦拭，养护28天后试验，如图3所示。

图2树脂粘结混凝土抗折强度试验示意图

1-老混凝土；2-老混凝土；3-人工处理后涂胶面

图3新老混凝土抗折强度试验示意图

1-老混凝土；2-新混凝土；3-人工处理毛面

试验结果如下：

表4各种修补强度结果

其中环氧树脂与大理石胶修补为3天强度，混凝土修补为28天强度。由数据可见，各种修补均达到比较满意的效果（此试验是利用了已使用过的试块，对试验数据可能稍有影响，使数值偏低）。对于坑槽等的修补，施工时要把修补料填满，为防止收缩，还可以在填上胶之后塞进合适的干净石子，这样修补胶硬化后由于坑槽的夹持作用对修补强度是有利的。

耐久性：考虑整个修补系统的相容性，用混凝土修补的耐久性要优于环氧树脂和大理石胶。由于受试验条件及时间限制，具体数据需在以后施工中积累总结。

修补成本：以同体积修补料成本计算，经测定环氧砂浆固化后密度为2.15g/cm3，大理石胶固化后密度为2.2g/cm3，按目前市场价计算对于小的坑槽的修补，用大理石胶费用较低，对于大板块的修补，用混凝土较合理。

四、结束语

当然，我们对于工程质量应以预防为主，加强源头控制及过程控制，但考虑到当地条件及工程的经济性， 一种合理的修补措施，能够有效减少整板破除返工的发生，从而降低了施工成本，提高工程质量。对于具体修补方案，由于各地原材料的不同，存在变化，需要根据其所在工程情况，通过试验、典型施工确定。

参考文献

1田稳苓，赵志方，赵国藩. 新老砼的粘结机理和测试方法研究综述. 河北理工学院学报. 1998, (2): 84-94

2 D•R•patibility of concrete repair materials and systems

3吴齐正. 水泥砼路面板块断裂修理方法的探讨. 中南公路工程. 1995, 4: 16-20

4高剑平,潘景龙,王雨光. 不同界面剂对新旧混凝土粘结强度影响的试验研究. 哈尔滨建筑大学学报. 2001,(5):25-29

5石文杰,蔡水田,罗昭俊,武卫. 机场场道工程施工. 人民交通出版社. 2001.4:128-146