水泥混凝土因其良好的抗渗性、耐久性及原材料来源的广泛性、生产工艺的便捷性等优点，现已被广泛应用于国内外机场建设中。国内80%以上的机场道面采用水泥混凝土结构。水泥混凝土道面具有整体强度高、传荷能力强、环境适应性好、使用寿命长等优点。但在寒冷、高寒地区修建的机场水泥混凝土道面由于所处环境比较恶劣，混凝土受到物理化学作用（干湿变化、温度变化、冻融变化等）产生损伤，经常出现开裂、剥落、缺损等病害，需要花费很大的代价维修和重建。因此，做好寒冷及高寒地区机场水泥混凝土道面冻融破坏的防范，有利于发挥机场在设计寿命期限内的使用效能，大幅度延长机场道面使用寿命，保障飞机起飞着陆滑跑安全。

 一、机场水泥混凝土道面冻融破坏机理

机场水泥混凝土道面发生冻融破坏，是由于混凝土内部存在连通或不连通的空隙，这些空隙成为渗水途径，当混凝土处于饱和状态并遇到负温时，混凝土内部的水分冻结，体积膨胀达到约9%，各种孔隙的周壁产生相当大的内应力，使孔壁产生塑性变形，不能恢复到原来的状态。在干湿交替、冻融循环作用下，形成冰涨压力和渗透压力联合作用的疲劳应力。如此反复冻融，使混凝土产生由表及里的剥蚀破坏，孔隙逐次加大，冻结逐次加深，混凝土强度不断降低，最终导致混凝土道面破坏。寒冷及高寒地区机场水泥混凝土道面冻融破坏现象极为常见。干燥条件下的水泥混凝土不存在冻融破坏的问题，饱水状态和外界气温正负变化是混凝土发生冻融破坏的两个必要条件，季节性的气温正负变化使水泥混凝土孔隙中的水反复发生冻融循环。

二、机场水泥混凝土道面冻融破坏的主要特征

机场水泥混凝土道面的冻融破坏现象主要有道面表面脱皮露石、边角脱落、表皮砂浆起皮、剥落等。表面剥落是机场水泥混凝土道面发生冻融破坏的显著特征，严重时可能露出石子。在水泥混凝土受冻过程中，冰冻应力使混凝土产生裂纹。冰冻所产生的裂纹一般多而细小，在单纯冻融破坏的场合，一般不会看到较粗大的裂缝。但是，在冻融反复交替的情况下，这些细小的裂纹会不断地扩展，相互贯通，使得表层的砂浆或净浆脱落。冻融破坏不仅引起水泥混凝土表面剥落，而且导致混凝土力学性能显著降低。大量试验研究表明：随着冻融次数的增加，混凝土的强度特性均呈下降趋势，其中反映最敏感的是抗拉强度和抗折强度。随着冻融次数的增加，混凝土的抗拉强度和抗折强度迅速下降，抗压强度下降趋势较舒缓。

三、影响机场水泥混凝土道面抗冻性的主要因素

机场水泥混凝土的抗冻性是指混凝土在含水饱和状态下能经受多少次冻融循环而不破坏，同时强度不严重降低的性能及质量也不显著减小的性质。影响混凝土抗冻性能的因素有以下几个方面的：一是水泥的品种；二是骨料的性质；三是混凝土的密实度；四是混凝土的强度等级；五是混凝土的孔隙构造和数量以及孔隙的充水程度；六是混凝土的水灰比；七是混凝土构件尺寸。在相同条件下，混凝土构件尺寸越小，混凝土构件越容易发生冻融破坏。

四、提高机场水泥混凝土道面抗冻性的措施

防范机场水泥混凝土道面冻融破坏的关键在于提高混凝土的抗冻性。

（一）选用抗冻性好的集料。用坚固、密实、洁净的集料配制混凝土，集料中不得含有害杂质，且云母、硫化物、硫酸盐、氯盐等含量符合规范要求。粗骨料优选质地坚硬的山石加工，采用卵石其粒径不得小于10cm且每个石块破碎面2个以上，碎石含泥量不得大于1%；细集料优先选用中粗砂，细度模数在2.65～3.2之间，不宜采用机制砂，砂子含泥量不得大于2%。

（二）正确选用水泥。有抗冻要求的机场水泥混凝土应优先选择硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥并掺用引气剂或塑化剂，以提高混凝土的抗冻性，水泥用量350～390m2/kg为宜。若采用早强型水泥，初凝时间控制在1h左右，终凝时间控制在3.5h左右。散装水泥时，存放3d以上时，控制在30°以下。

（三）掺用引气剂和引气型减水剂。引气剂能改善混凝土坍落度、流动性和可塑性，提高混凝土的抗折强度，当含气量为3%～5%时，抗折强度提高10%～20%，大大提高混凝土抗冻性、抗盐渍性、抗渗性、耐硫酸盐侵蚀及抗碱集料反应性能。掺入减水剂能显著改善混凝土的孔隙结构，使混凝土的透水性降低40%～80%，有利于抗渗、抗冻、抗化学腐蚀及抗锈蚀等能力提高，改善混凝土的耐久性。长期处于潮湿或严寒环境中的水泥混凝土，应掺用引气剂或引气减水剂，含气量4%～6%为宜。

（四）尽量减小水灰比。水灰比的大小是影响水泥混凝土密实度的主要因素，提高混凝土的抗冻性，必须从降低水灰比入手。水灰比控制在0.43以下，坍落度在1cm以内，采用干硬性或半干硬性混凝土进行浇筑。实践证明掺入水泥重量的0.5%～1.5%时，可以减少用水15%～25%，使混凝土的抗冻性提高10%左右。适当提高砂率，改善和易性。

（五）确保混凝土施工质量。这是提高机场水泥混凝土抗冻性最直接、有效的办法。对混凝土的施工质量，我们必须做到高标准严要求，做到搅拌透彻、浇筑均匀、振捣密实，绝不允许出现蜂窝、麻面。

（六）增加抹面遍数及养护时间。增加两、三次抹面遍数，完工后注意加强养护，适当延长养护时间(14d延长至20d),强化混凝土的水泥水化过程。

（七）掺入防冻剂或早强剂。防冻剂可以大幅度降低拌合水的冰点，防止在塑性状态和早期混凝土内部水分结冰膨胀，冻伤混凝土，对混凝土强度性能没有明显危害。防冻剂常用于负温条件下施工的水泥混凝土。早强剂可促进水泥的水化和硬化进程，缩短混凝土的凝结时间，提高早期强度特别适用于冬期施工。近几年来工程中使用的无氯盐早强减水剂和防冻剂，对钢筋无锈蚀作用，在-10℃左右气温条件下使用，使混凝土具有较强的抗冻害能力，保证冬季施工。

（八）掺入适量矿物掺合料。比如掺入硅粉、矿渣粉煤灰等。研究表明：随着矿渣掺量的增加，混凝土的抗冻融性能越差，但掺合比例合适时，抗冻性能与普通混凝土相比有较大的改善；在相同含气量的情况下，掺15%的硅粉混凝土比不掺硅粉的混凝土，气孔结构有很大的改善。硅粉对抗冻耐久性有显著的效果。

（九）喷洒防渗剂。提高道面表面抗渗性。

机场水泥混凝土道面冻融破坏比较复杂，并且受多种因素影响，其检测手段与预防对策还有待于进一步分析研究。在寒冷或者高寒地区修建机场，对水泥混凝土道面的冻融问题一定要非常谨慎，充分考虑当地的不利因素，多做现场试验，坚持从实际出发，找准防范的关键，才能确保在寒冷或者高寒地区的机场设计、施工质量不出问题。

内容来源：机场工程人家

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