机场除冰坪混凝土抗冻融耐久性研究

发布时间：2020-08-11 14:24

【摘要】：基于北方机场冬季除冰雪情况下对混凝土道面冻融损伤造成道面快速破损的现状,研究了除冰坪混凝土道面在乙二醇等除冰剂溶液作用下的表层损伤影响规律。通过试验研究了机场除冰坪混凝土道面在遭受不同浓度乙二醇溶液渗入表层后对其冻融损伤的影响规律,探讨了不同浓度乙二醇溶液对混凝土冻融损伤的影响特点。基于混凝土表层孔隙结冰冻胀的理论分析,采用数值模拟方法研究了混凝土表层内部孔隙结冰对混凝土表层的损伤效应,重点探讨了混凝土道面表层不同孔隙分布中渗入含除冰剂溶液后的冻融损伤过程,分析了表层不同深度处单孔结冰膨胀的应力分布状态,以及应力与深度之间的关系,以及双孔结冰时孔隙溶液结冰时的相互耦合效应对表层应力的影响关系。试验研究结果表明在浓度为3.5%~25%之间时,当混凝土表层渗入溶液的乙二醇浓度较低时,对道面的冻融损伤更为严重,而当乙二醇溶液浓度显著高于3.5%时,混凝土道面的冻融损伤反而较为轻微;数值分析结果表明,由于混凝土道面表层难免出现龟裂等浅层裂纹,乙二醇溶液沿这些裂纹渗入混凝土表层后会对混凝土道面造成严重的冻胀应力,且该应力以沿骨料界面发展速度最快,从而更容易造成表层局部剥落;孔隙膨胀应力传递到混凝土表层的应力大小与孔隙的大小b和孔隙内溶液的膨胀率(35)呈正比关系,且与孔隙距离表层距离的平方d~2呈反比关系。相邻双孔相互耦合作用时,其孔之间距离大小D与孔径大小b之间关系是控制相互应力影响的关键因素,当距离与半径之比D/b为2.4时其应力影响在50%左右。且其相互应力作用影响会随着距离增加迅速减小。当添加引气剂后引入气孔孔径大小为d,距离结冰孔隙距离为D,当D/d为1时其对结冰膨胀孔隙影响为42%左右。影响会随着D/d的增加迅速减小,当D/d大于等于3时影响在1%以下。当混凝土表面出现孔径为0.15mm~0.2mm的开口孔且深度大于5mm时,道面表层在遭受30次冻融后就会出现严重的表层损伤。
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V351.1
【图文】：

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中国民航大学硕士学位论文架大型商用飞机每次除冰需要 2～4m3除冰液，一座中型国际机场每年需要使000～10000 吨飞机除冰液[4]。这些除冰液部分被回收处理，但仍然会有部分飞机除液渗入道面表层进而加剧混凝土道面的损伤。此外，为保持道面足够的抗滑性能，积聚冰雪的道面必须采取出冰雪措施，其中的措施之一就是喷洒除冰剂，此时，除剂也会直接加剧道面的损伤。因此，对于北方寒冷地区的机场道面，由于冬季需要机进行机体表面采取除冰雪作业，以及对道面采取除冰雪作业，使得道面不断遭受表面的除冰剂溶液作用，直接加剧了对道面表层的损伤。

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液渗入道面表层进而加剧混凝土道面的损伤。此外，为保持道面足够的抗滑性能，积聚冰雪的道面必须采取出冰雪措施，其中的措施之一就是喷洒除冰剂，此时，除剂也会直接加剧道面的损伤。因此，对于北方寒冷地区的机场道面，由于冬季需要机进行机体表面采取除冰雪作业，以及对道面采取除冰雪作业，使得道面不断遭受表面的除冰剂溶液作用，直接加剧了对道面表层的损伤。(a)首都国际机场除冰作业现场 (b)烟台机场除冰作业现场图 1-1 首都国际机场与烟台机场除冰作业现场示

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中国民航大学硕士学位论文撑。以往调查[5][6][7][8][9][10]结果表明，在我国的东北、西北、华北地区，及部分处于分处于寒冷地区的机场在最近十年来比较多的出现了混凝土结构道面耐久性损如：首都机场、长春机场，如图 1-2 所示。而美国科罗拉多州的 Springs 机场和际机场也出现类似问题，如图 1-3 所示。其典型破坏现象为：水泥混凝土表面裂隙间有白色或黑色粉状物析出，同时伴有表面剥落石子暴露等病害问题。研究结，这些病害的出现与寒区机场冬季大量使用飞机除冰液、机场除冰液和除冰盐有

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