石英砂对道面快速修补材料性能的影响

王 俊，傅全才，尤 琪 ，赵同峰，陈百玲，王连广

（1.北京佳和建设工程有限公司，北京 101300；2.辽宁省交通高等专科学校 道路与桥梁工程系，辽宁 沈阳 110122；3.东北大学 资源与土木工程学院，辽宁 沈阳 110819）

机场混凝土道面的预计服务寿命可达到20~30年，但是由于近年来航运量迅猛增长、新一代大型宽体飞机日起降架次不断增多，以及机场跑道设计的不合理、施工工艺落后、后期养护不到位等诸多因素，道面会产生各种不同程度的破损和病害。当道面发生破损和病害后，就会很大程度地降低道面的平整度，并且会降低飞机在起飞或降落过程中的稳定性和舒适程度，甚至不能充分保证飞机的飞行安全。另外，破损道面与飞机轮轴之间的相互作用，也会大大降低二者的服务寿命。因此，为满足不停航施工要求且保证飞机的飞行安全和准时起降，在飞行区道面发生破损和病害时需要在短时间内将破损道面修复完毕。由于传统的混凝土现浇法道面修补不能满足机场交通需求，这就需要采用快速修补材料及修补技术对道面进行修复。基于此，本文针对石英砂对道面快速修补材料性能的影响展开研究。

1 石英砂的级配对快速修补材料性能的影响

石英砂的级配对快速修补材料性能的影响，如表1所示。试验采用粗砂沙为70~140mm，中砂为40~70mm，细砂为20~40mm。选取砂胶比为1.5，对石英砂进行了3种不同的级配试验，给出了流动度与强度的最佳级配值。在原材料组分不变的情况下，当细砂含量较大时，水泥和水的需求量均会有较大幅度的增加，从而导致流动度和强度二者的下降。因此，本试验分组时忽略了细砂含量较大的组别。

表1 石英砂的级配对快速修补材料性能的影响

1.1 石英砂的级配对快速修补材料初始流动度的影响

根据表1的试验结果，可做出石英砂的级配对快速修补材料流动度影响的折线图，如图1所示。

图1 石英砂的级配对快速修补材料流动度的影响

由图1可见，快速修补材料的流动度随着石英砂级配的改变而发生较大的变化，当粗砂或细砂的比例较大时，流动度均会减小；当石英砂的配比适中时，快速修补材料的流动度最好，推荐使用石英砂的质量比为2:5:5或5:5:5（细:中:粗）。

1.2 石英砂的级配对快速修补材料干重度的影响

石英砂的级配对快速修补材料干重度的影响，见图2。

图2 砂的级配对快速修补材料干重度的影响

由图2可以看出，石英砂的级配越合理，快速修补材料的结构就越密实，试件的干重度也就会越大。当细砂、中砂和粗砂的比例为2:5:5时，快速修补材料的干重度是最大的，由此推荐石英砂的最佳级配为2:5:5。

1.3 石英砂的级配对快速修补材料强度的影响

图3给出了石英砂的级配对快速修补材料抗折强度的影响。由图3可看出，快速修补材料的抗折强度随着石英砂级配的改变大致呈波浪形变化。当细砂、中砂和粗砂的比例为2:5:5时，试件的早期和中后期抗折强度均为最大的，当三者比例为5:5:5时次之。可见，合理选择石英砂的级配对快速修补材料的抗折强度有较大影响。

图3 砂的级配对快速修补材料抗折强度的影响

图4 给出了石英砂的级配对快速修补材料抗压强度的影响。由图4可看出，快速修补材料的抗压强度也随着石英砂级配的改变大致呈波浪形变化。当细砂、中砂和粗砂的比例为2:5:5时，试件的早期抗压强度为最大的；当三者比例为2:4:5时，试件的中期抗压强度为最大的；当三者比例为1:4:5时，试件的后期抗压强度为最大的。这主要是由于细砂占比对石英砂级配的影响，在其它原材料占比不变的情况下，细砂含量较大时，水泥和水的需求量均会有较大幅度的增加，从而导致流动度和强度二者的下降。

图4 砂的级配对快速修补材料抗压强度的影响

2 砂胶比对快速修补材料性能的影响

考虑到成本和不同工程的需要，本试验采用了两种水泥：铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥（二者的比例为1:6）、膨胀组分的掺量选为5%、硅灰的掺量选为3%。下面主要介绍一下不同的砂胶质量比对快速修补材料性能的影响。在终凝时间、初始流动度和各强度指标等满足要求，并且尽可能降低经济成本的情况下，本文选出最佳石英砂级配对快速修补材料进行砂胶比变化的正交试验，不同砂胶比对快速修补材料性能的影响，见表2。

表2 不同砂胶比对快速修补材料性能的影响

由表2可知，初始流动度和30min流动度均随着砂胶比的增大而下降，但是当砂胶比达到1.8时，不满足快速修补材料的流动度要求。

另由表2可看出，各个龄期抗折和抗压强度达到最优的砂胶比为1.0；当砂胶比超过1.5时，各龄期的抗折和抗压强度显著下降，强度不满足快速修补材料的基本力学要求。综合分析各项指标，推荐合理的砂胶比范围为1.0~1.5。

3 结语

综合分析各项指标，建议采用石英砂的最佳级配为2:5:5（细砂:中砂:粗砂）；各个龄期抗折和抗压强度达到最优的砂胶比为1.0；当砂胶比超过1.5时，各龄期的抗折和抗压强度显著下降，强度不满足快速修补材料的基本力学要求。综合分析各项指标，推荐合理的砂胶比范围为1.0~1.5，供设计参考。