本课题是空军十五重大科技攻关项目“空军郑州机场水泥混凝土道面大板技术应用研究”的一部分。论文研究着眼于两个方面:一是为机场水泥混凝土道面板大尺寸化和道面混凝土高性能化进行道面混凝土材料设计;二是针对广泛存在的水泥混凝土结构裂缝和耐久性问题,探索新的阻裂增强技术。 混凝土裂缝问题是混凝土材料科学与工程领域至今尚未解决的重大技术难题。道面混凝土接缝和综合耐久性问题,实质上是水泥混凝土结构裂缝和耐久性问题在道面上的反映。 目前,混凝土结构工程中广泛应用的控制裂缝措施主要是:减少约束,释放大部分变形,使之仅产生较低的(允许的)约束应力,称之为“抗放兼施,以放为主”的设计原则。为此,必须设置大量的伸缩缝,结果使施工效率大幅度降低,结构使用功能下降,后期维护费用增大。而且,伸缩缝的设置,解决的仅仅是大的结构性裂缝问题,对防止其它危害性裂缝没有显著效果。裂缝是导致混凝土结构渗漏的直接原因,进而引起混凝土耐久性不良,表现为混凝土腐蚀、钢筋锈蚀、结构可靠度降低等等。 普通水泥混凝土道面为减弱对温度和湿度等变形的约束,降低收缩应力,从而控制面层的开裂破坏,板的尺寸一般设计为宽3～5m、长4～6m。大量接缝是普通混凝土道面结构缺陷的根源,接缝引起的唧泥、错台、拱起、板底脱空和碎裂等病害,严重影响道面使用寿命以及飞行(或行车)安全性和舒适性。同时,道面混凝土直接暴露于大气环境中,在环境因素和荷载的长期共同作用下,其表面功能性构造特征逐步丧失和内部结构损伤不断加剧使之使用性能迅速下降,且无法通过简单维修来恢复。 论文首先分析了水泥混凝土道面大板技术及道面混凝土高性能化的材料学问题,据此确定了增大道面板尺寸和提高道面混凝土综合耐久性的技术路线。 大尺寸水泥混凝土道面板对材料使用性能要求主要有三个方面:1.防止施工中混凝土道面板的断裂或开裂,2.控制接缝的张开量及其变化量,3.大尺寸条件下荷载和温度应力作用的疲劳破坏及变形特性对道面板性能的要求。 实现以上目标对混凝土材料性能的要求主要包括:1.降低混凝土弹性模量、提高韧性,以减小其脆性和体积敏感性。2.减小混凝土的干燥收缩、温度收缩等各种收缩变形,以减小其收缩量并降低收缩应力。3.提高混凝土的抗裂、力学及耐久性能,以增强抵抗变形或应力的能力。