摘要:介紹以第一傳荷狀態(tài)臨界荷載與對(duì)應(yīng)彎沉為指標(biāo)的脫空評(píng)定模型與評(píng)定方法, 探討脫空搶修對(duì)灌漿材料的要求, 提出了最適宜漿體材料的配合比。
關(guān)鍵詞:水泥混凝土道面 脫空評(píng)定 灌漿材料 配合比
1 引言
由于飛機(jī)起落沖擊荷載的反復(fù)作用或者溫度變化引起混凝土道面板的翹曲等原因, 機(jī)場(chǎng)混凝土道面板基層頂面易產(chǎn)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(chǎn)生斷裂破損,對(duì)飛行訓(xùn)練和戰(zhàn)斗保障產(chǎn)生巨大威脅。因此, 對(duì)機(jī)場(chǎng)混凝土道面板板底脫空的狀況評(píng)定與搶修問題的研究日益迫切。
2 板底脫空狀況評(píng)定
混凝土道面板板底脫空的評(píng)定方法以重復(fù)荷載作用下水泥混凝土道面接縫工作特性為出發(fā)點(diǎn), 利用重復(fù)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(duì)應(yīng)彎沉為指標(biāo)進(jìn)行評(píng)定, 使評(píng)定工作在單板系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行, 排除了接縫傳荷狀況不確定的影響。一般按以下步驟評(píng)定。
(1) 首先對(duì)混凝土道面進(jìn)行外觀檢查, 一般縫邊唧泥、錯(cuò)臺(tái), 有可能是地基脫空所致, 應(yīng)作為脫空檢測(cè)重點(diǎn)。
(2) 進(jìn)行板中FWD彎沉測(cè)定, 評(píng)定出地基反應(yīng)模量與板中地基回彈模量, 然后計(jì)算縫邊加載下地基回彈模量, 測(cè)定時(shí)間應(yīng)選在下午, 以保證無脫空存在時(shí)板角與板邊的均勻支撐。
(3) 進(jìn)行板角及縫邊板中處FWD 多級(jí)荷載下彎沉測(cè)定, 并繪制荷載—彎沉曲線(中心板與邊板) ,尋找曲線上第一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)以獲得第一傳荷狀態(tài)臨界荷載PL1及其對(duì)應(yīng)彎沉WL1。測(cè)定時(shí)間應(yīng)選在下午。
(4) 用有限元計(jì)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(guān)系曲線。
(5) 根據(jù)Void - W 曲線, 與臨界荷載對(duì)應(yīng)彎沉WL1相對(duì)應(yīng)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(shè)計(jì)[ 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(dòng), 將拌和好的板底脫空材料沿管壁、壓頭擠壓進(jìn)入板底, 經(jīng)硬化后形成結(jié)構(gòu)致密、水穩(wěn)定性良好、與混凝土板底密貼的薄層結(jié)構(gòu)。所以, 從使用品質(zhì)和施工工藝上講, 灌漿加固應(yīng)該以易流動(dòng)、高強(qiáng)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(qiáng)度, 特別是早強(qiáng)強(qiáng)度, 選用525號(hào)硅酸鹽水泥。
(2) 砂。砂的作用在于提高漿體強(qiáng)度, 減少漿體收縮, 降低水泥用量。大粒徑的砂粒易產(chǎn)生離析泌水, 為此應(yīng)選用特細(xì)砂, 細(xì)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(dòng)性, 選用干排二級(jí)粉煤灰。
(4) 早強(qiáng)劑。為了促進(jìn)漿體早期強(qiáng)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(dòng)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(chǎn)生微膨脹。以提高硬化漿體與水泥混凝土板和基層的粘結(jié)。常用UEA 型膨脹劑。
(7) 水。采用自來水。
3.2 灌漿材料配制設(shè)計(jì)
(1) 確定水用量。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn), 取單位體積用水量為395 g/L, 相應(yīng)的坍落直徑為30 cm。此時(shí)漿體具有非常好的觸變性, 即在受力或攪拌時(shí), 呈現(xiàn)非常好的流動(dòng)性。當(dāng)靜置下來時(shí), 漿體又呈粘稠的絮凝結(jié)構(gòu)。
(2) 確定砂用量。試驗(yàn)結(jié)果表明, 水泥與砂子的用量之比, 在一定范圍內(nèi)對(duì)漿體的流動(dòng)性沒有明顯影響。當(dāng)砂子與水泥用量之比大于0.3 時(shí), 漿體的流動(dòng)性不受砂用量的影響, 這與固定加水量定則是一致的。當(dāng)砂子與水泥用量之比小于0.3 時(shí), 由于水泥用量過大, 水灰比過小, 漿體流動(dòng)性明顯下降。當(dāng)砂子與水泥用量之比大于0.6 時(shí), 靜置一段時(shí)間后, 會(huì)發(fā)生明顯的離析泌水現(xiàn)象。為了保證漿體的早期強(qiáng)度,以利于及早通車, 同時(shí)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(shí)也可以改善漿體的和易性和收縮性能, 有利于增大長(zhǎng)期強(qiáng)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(dòng)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。
(4) 確定漿體配合比。為了進(jìn)一步降低硬化漿體的收縮性能, 提高漿體的密實(shí)度, 在漿體中加入水泥用量10 %的U EA 膨脹劑。漿體中加入U(xiǎn) EA 膨脹劑后, 可以與水泥中的C3A 水化產(chǎn)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(jié)效果。通過以上各種試驗(yàn), 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(jí)、脫空情況、施工機(jī)械、工程要求及原材料性能的不同, 可以相應(yīng)調(diào)整表中的配合比,漿體的性能也隨之發(fā)生變化, 以適應(yīng)不同工程的需要。對(duì)表1配合比漿體的測(cè)試強(qiáng)度結(jié)果見表2。
從表2可以看出, 漿體強(qiáng)度提高很快, 12 h的抗壓強(qiáng)度已超過了公路路基施工技術(shù)規(guī)范對(duì)高等級(jí)公路水泥穩(wěn)定土基層材料7 d的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的要求,24 h時(shí)抗折、抗壓強(qiáng)度都已超過28 d強(qiáng)度的50 % ,表明該漿體具有很好的早強(qiáng)、高強(qiáng)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(jīng)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(duì)機(jī)場(chǎng)交通的影響。
4 結(jié)論
(1) 以第一傳荷狀態(tài)臨界荷載與對(duì)應(yīng)彎沉為指標(biāo)的脫空評(píng)定方法, 利用落錘式彎沉儀( FWD) 對(duì)機(jī)場(chǎng)混凝土道面板底脫空進(jìn)行快速評(píng)定, 是簡(jiǎn)便可行的。
(2) 灌漿材料的早強(qiáng)、高強(qiáng)、大流動(dòng)、微膨脹等性能是脫空狀態(tài)快速搶修對(duì)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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