通过设计对比试验,从相对动弹模量和质量变化两个方面研究了普通混凝土、玄武岩纤维混凝土及玄武岩纤维-引气混凝土的抗冻性能,并分析了纤维增强抗冻机理。结果表明,玄武岩纤维的掺入能有效提高机场道面混凝土的抗冻性能,相对耐久性指数较引气混凝土提高18.6%。

纤维混凝土广泛应用于机场道面的新建与修补,其中的新型合成纤维道面混凝土改善了传统钢纤维道面混凝土自重大、成本高、对机轮磨耗大等缺点。在论述机场道面纤维混凝土材料及其抗冻性问题的基础上,通过快冻法试验,研究了钢纤维和聚丙烯纤维的掺入及掺量对道面混凝土抗冻性的不同影响。结果表明,聚丙烯纤维对道面混凝土抗冻性的改善效果优于钢纤维;聚丙烯纤维对道面混凝土抗冻性的影响存在最佳纤维掺量,掺入1.0%聚丙烯纤维对抗冻性的提高效果最好。

为研究机场道面施工工艺和引气剂品种对混凝土气泡特征参数的影响规律,采用4种国内常用的引气剂配置了含气量为6%的机场水泥混凝土。试验结果表明,经排式振捣机振捣后,混凝土的含气量大幅度降低,气泡总数和小孔径气泡个数显著增加;掺不同品种引气剂的混凝土经机场道面施工后,其气泡特征参数有较大的差异;优质引气剂经施工后在混凝土中形成大量小孔径气泡,气泡间距系数明显降低。

能量演化贯穿于混凝土破坏的全过程,为分析混凝土破坏的危险性,选取C30、C45和C60三种混凝土进行单轴加载试验。结果表明:混凝土加载过程的吸收能、弹性能和耗散能呈先慢后快的非线性增长;混凝土的强度等级越高,储备弹性能的能力越强,其破裂所需要的耗散能更多,破坏的危险性越低;引入冲击能指标评价混凝土突然破坏危险性,C60混凝土表现为突然破坏危险性强烈,C45与C30混凝土突然破坏危险性中等。研究结果有助于指导机场道面的危险防控。

结合实际工程,模拟道面混凝土散热特点,研究了不同防冻剂掺量、保温措施、入模温度、环境温度对混凝土强度的影响规律。研究结果表明,随着环境温度的降低,混凝土强度降低,亚硝酸钠掺量低于2%不影响混凝土强度,超过4%则对混凝土强度造成一定损失。采用塑料海绵配合电热毯对试件进行保温加热、提高入模温度可以有效地提高混凝土强度。多元回归分析结果表明,保温措施对强度的影响最大。

能量演化贯穿于混凝土破坏的全过程。为探究含水率对受载混凝土能量演化特征的影响规律,对泡水0 h、6 h和24 h的C45水泥混凝土试样进行了单轴加载试验。结果表明:混凝土含水率越高,混凝土的刚度、相对抵抗变形和破坏的能力逐步下降;不同含水率混凝土的弹性能密度随应力比率呈幂指数增加;混凝土含水率越高,其储能极限越小,破裂所需要的耗散能越少;混凝土的能量分配形式相似,且混凝土含水率对能量分配影响不明显。在机场道面工程设计时,应加强排水设计,减轻含水率对其劣化的影响,延长道面使用寿命。