拌合站叶片(混凝土结构表层缺陷修复技术的研究与应用)

Posted 2023-05-27

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拌合站叶片(混凝土结构表层缺陷修复技术的研究与应用)

张晓东

辽宁新发展公路科技养护有限公司

摘要：结合中国南方航空股份有限公司机务工程部沈阳飞机维修基地停机坪道面维修工程项目，详细介绍了高性能混凝土快修料在混凝土结构表面缺陷修复中的应用，重点介绍了施工条件、施工机具、施工工艺，分析了混凝土结构表层缺陷修复技术的优势。

关键词：表层缺陷修复;高性能混凝土快修料;施工条件;施工机具;施工工艺;

0 引言

我国机场跑道、停机坪早期均为混凝土结构道面，随着航空业的迅速发展，机场道面正承受着非常大的运输负载，再加上混凝土道面因长期裸露在自然环境下，长期受气候冷暖变化、飞机起降荷载冲击磨损、风化以及机场管理部门在冬季对跑道喷洒融雪剂等影响，极易造成道面表层缺损，很多机场道面甚至在设计年限内提前出现破坏，主要表现为:水泥道面剥离、薄层分离、板块断裂、块角断裂、板间错台等。现阶段水泥混凝土道面表层修补的方式多种多样，但一般的修补方法需要的时间较长，修补成本相对较高，即使修补后也会在较短时间内再次出现破损，造成人力、物力的巨大投入。因此，如果能及时采取措施对机场道面进行修复，延长道面使用寿命，将会产生巨大的社会和经济效益。

高性能混凝土快修料是采用特种材料对水泥混凝土道面表面缺损部位进行薄层罩面技术修复，经相应的施工工艺使修补材料与原道面板黏结牢固、形成整体。该修复方法具有凝结硬化快、小时强度高、低收缩、低温下强度发展快、长期强度稳定增长、抗滑性能好、耐久性好等优点。2021年9月份在中国南方航空股份有限公司机务工程部沈阳飞机维修基地的5900m2停机坪道面维修中得到应用。

1 混凝土结构表层缺陷修复技术

混凝土结构表层缺陷修复技术采用薄层罩面技术，是以特种原材料为基材，复合多种有机组分、高分子聚合物外加剂等，经工厂精确配比预拌制成的高性能混凝土快修料，是一种能够快速修复水泥混凝土结构表层破损的薄层罩面技术，厚度一般为2～6mm。

2 高性能混凝土快修料原材料及试验方法

2.1 原材料

高性能混凝土快修料是一种特殊胶凝材料，是由A组份与B组份之间通过酸-碱反应而快速凝结硬化的一种特种水泥，具有凝结硬化快、强度高、体积稳定性好等优点。硬化后材料密度约为2400kg/m3，固体粉料用量约为2250kg/m3。

(1)高性能混凝土快修料A组份

本工程所用A组份比表面积230m2/kg，密度为3.25g/cm3，外观呈棕黄色，属于胶凝材料，经过1500℃高温煅烧、破碎、粉磨后得到。

(2)高性能混凝土快修料B组份

ADP为白色结晶性状粉末，含量在97.5%以上，在空气中稳定，其水溶液呈酸性，PH值约为4.3，相对密度1.083kg/cm3,20℃水中溶解度为37.4g。

(3)改性材料

目前高性能混凝土快修料的改性材料应用最多的是粉煤灰，可提高流动性，改善硬化后的颜色，并且除“形态效应”、“活性效应”、“微集料效应”外，还存在着“吸附效应”，粉煤灰可吸附延缓A、B两组份的水化反应。粉煤灰来源广泛，可以就地取材，实现固体废物回收再利用，保护了环境。但粉煤灰的化学成分复杂，选用的粉煤灰是鞍钢高炉I级粉煤灰，质量符合GBJ146-90中规定，需水量比小于100%，密度和比表面积分别为2160kg/m3和3675cm2/g。

(4)细集料

细集料选用河砂，细度为3.1，平均粒径约为0.5mm以上，含泥量0.8%，表观密度为2750kg/m3，无泥块。

(5)缓凝剂

高性能混凝土快修料A、B材料水化属于放热反应，伴随剧烈的放热，若不使用缓凝剂延缓其水化发热速度，无法满足施工要求。因此，缓凝剂是水泥不可缺少的，因此本工程选用营口产的五水硼砂做为缓凝剂，属于强碱弱酸盐，为工业出口级，含量≥99%。

2.2 试验方法

(1)试件的制备:先按粉状的A组份、B组份和其它材料按比例一起在砂浆搅拌机中低速搅拌60s，搅拌均匀后，按试验水料比计量加入拌和水，低速搅拌30s后，再高速搅拌30s，停拌30s，用橡皮刮将搅拌叶和锅壁上的砂浆刮入锅中间，继续高速搅拌90s完成，立即装入试模成型。

(2)凝结时间从加水拌和开始计时，临近初凝时每隔20 s测一次，由于高性能混凝土快修料凝结硬化快，初凝和终凝相隔很短，因此统一用初凝时间表征凝结时间，单位为min。

(3)流动度将截锥圆模垂直向上轻松提起后，让拌和物自由流动(不开起跳桌) 30s±1s，立刻用卡尺测量拌和物底面互相垂直的两个方向直径，计算平均值，取整数，单位为mm。流动度从与水接触开始到测量结束，应在5min内完成。

(4)抗折/压强度。早期强度高是高性能混凝土快修料最大的应用特点和优势之一，早期强度十分重要，试验测试早期3h以及3d和28d的抗折/压强度。

(5)拉伸粘结强度测定14d拉伸粘结强度。试件在试验环境下养护6h后脱模，用适宜的高强粘结剂将拉拔接头粘在试件上，继续将试件在试验环境下养护至13d，测定14d拉伸粘结强度，结果见表1。

表1 抗压/抗折强度、凝结时间、拉伸粘结强度下载原图

3 施工条件

(1)避免雨、雪天施工。

(2)避免高温施工。适宜在30℃以下施工，(温度高于30℃不宜施工，)如果环境温度超过35℃时除非采取适当降温措施才可使用，降温措施包括采用冰水拌和。夏季施工时应注意保持所有原材料处于阴凉状态。

(3)冬季施工时，当材料温度低于5℃，应延长拌和时间，可采用温水拌和，水温不得超过40℃。

4 施工机具

混凝土病害快速修补宜使用机械化施工，以提高施工效率，保证施工质量，宜根据需要配备常用的小型机具。主要有切割、铣刨、破碎、除尘、搅拌、振捣、抹平、拉毛等设备。

5 施工工艺

5.1 施工工艺流程图

施工工艺流程见图1。

图1 施工工艺流程图下载原图

5.2 施工准备

施工前封闭指定施工作业区域，设置安全警示拉旗和安全标志牌围护，防止人员、车辆等破坏成品。所有进入飞行区的施工人员、机械设备必须按指定路线行驶。

5.3 修补面积选取

修补面积宜在表层病害破损区向外延伸5～10cm后，将修补面积取整为正方形或矩形。若病害破损面积超过整块板面积的1/2以上，宜对整块板做表层修复处理。切割示意图，见图2。

图2 不同维修面积表面病害下载原图

5.4 裂缝处理

当被修补板表面存在通长的裂缝时，沿裂缝方向切割5cm厚、5cm宽的凹槽，同时凿除凹槽内混凝土。切割示意图见图3。

图3 带有裂缝表面病害维修示意图下载原图

5.5 道面铣刨

基层必须干净、坚实、平整、可承重，无疏松物;基层抗压强度在20 MPa以上，基层的表面拉拨强度不小于1.5 MPa;如果原有基层混凝土地面强度太低、表面有浮浆或起砂严重，则须精铣刨，直至露出坚实的表面，由表2可以得出，控制铣刨厚度2～6mm。

表2 不同粗糙度的新老混凝土抗剪粘接强度[1] 下载原图

5.6 清理碎屑及浮沉

采用背负式吹风机将铣刨病害部位灰尘及松动混凝土清除。用高压水冲刷干净，对底面的浮土等杂物清扫干净，冲刷时应将泥浆冲出作业面并防止回流。

5.7 表面水润

用水洗刷干净后，应将水保留在作业面一段时间，将作业面充分润透，如有明水需用海绵及拖布把明水清理干净，施工时不能有明水(施工涂抹时必须保持作业面是在湿润状态)。

5.8 高性能混凝土快修补的配制、拌和、摊铺

(1)材料配比:用水量固定，配比为A料∶B料∶水=1∶1∶(0.150～0.155)，严禁随意增加用水，搅拌用水应符合普通混凝土搅拌用水质量。

(2)搅拌方式

用量较小(或一次拌料小于50 kg)时，可采用手提式搅拌机以方便施工。投料顺序为:先加入B料和一半A料，干拌和1min混匀，加入规定用水量，拌和1min成浆后，再加入另一半A料，再拌和2～3min后，立即使用。

用量较大时，应采用强制式卧轴搅拌机或移动式拌和机，搅拌机叶片与壁之间的间隙不大于3mm，保证搅拌均匀。可一次性投料拌和，干混30s均匀后，再加水搅拌，搅拌时间控制3～4min;也可按照手提式搅拌投料顺序拌和。一次搅拌量根据实际情况确定，确保连续施工。

搅拌浇注完成，及时清理机具，防止材料粘附机具硬化后无法清理。

(3)物料摊铺:稀粘状态的拌和料浇注在道面修补部位，工人应立即进行抹平工艺。物料凝结时间约为15～20min，在施工过程中要控制好施工节奏。断面5m时，摊铺瓦工不少于4人。一定要将物料摊开抹平，控制好抹平物料的厚度，薄层施工控制厚度2mm，物料自带自流平效果，抹平时不需压光。本工程修补区域大或较长时，材料用量大且不能一次浇注完，采用分区域浇注。本产品与自身粘结非常强，前面浇注料硬化后再浇注新拌料，硬化后不会影响整体性。

(4)施工一次成活，成活后不能再进行二次扰动，硬化后的修补层呈棕黑色，随着强度的上升，颜色逐渐变灰白。

(5)硬化后的修补层自然养护即可，严禁浇水和湿养护。如遇突发下雨应采取防雨措施进行覆盖，养生期严禁通行。

图4 高性能混凝土快修料摊铺抹平下载原图

5.9 表面拉毛

高性能混凝土快修料补浇注后，拉毛在抹平施工后1～5min之内进行，观察已施工表面形成棕黑色且呈现胶状感时即可进行拉毛工艺的施工。

5.1 0 养生及恢复通车标准(现场测试方法)

采用高性能混凝土快修料进行薄层表面修补后无需采取养生措施。恢复通车标准:采用小锤敲击修补表面层时，敲击点周围无微裂纹、无空鼓、无锤痕时可开放交通。

6 混凝土结构表层缺陷修复技术优势

(1)技术方面

如采用传统水泥修补材料，需对缺损部位进行凿除、细石混凝土修补、湿养护等修补工序，从开始修补至满足机场运营不少于7 d时间。高性能混凝土快修料修补后的水泥混凝土道面在3h后即具备运行条件，大大缩短了修补的作业时间，提高了机场的运营能力。

(2)社会效益

采用该修补工艺，大大降低了修补作业给机场运营造成的影响，提升了机场运营维护方面的灵活机动的作业能力，同时该施工方法安全环保，具有较好的前景。

7 结语

混凝土结构表层缺陷修复技术是今后的发展方向，自主研发的高性能混凝土快修料，在工程实际应用中表明，该材料具有高早强、耐磨、后期稳定等优点，有利于道面水泥混凝土更大规模的使用，也有利于提高混凝土道面的使用品质，延长其使用寿命以及避免或减少修补工程产生的各种不良影响，有较好的经济和社会效益。

参考文献

[1] 杜伟．机场道面快速薄层修补技术试验研究[J]．内蒙古公路与运输，2021(2):40-42.