飞机是人们出行经常使用的交通工具，随着国家经济的发展，基础设施建设不断完善，新建机场数量也在逐年增加[1]。现阶段，水泥混凝土道面广泛应用于机场，要严格控制机场混凝土质量，从而为飞机的起飞和降落平稳性提供保障，同时也保障了起飞和降落的安全性。机场的混凝土道面如果耐久性差，会对飞机的安全造成隐患，且翻修也会造成巨大的浪费，因此在建设之初，应充分考虑机场混凝土的耐久性问题，开发具有高韧性与耐磨性的机场专用混凝土。

我国未来还会有较大规模机场建设，机场水泥混凝土市场前景广阔，水泥需求量巨大，我公司作为国内大型水泥生产企业，研究符合机场混凝土道面高韧性与耐磨性等需求特征的水泥产品具有重要的意义，一方面可储备机场水泥生产技术，提升企业技术实力，另一方面能巩固企业在机场领域内品牌地位，增强品牌影响力。

1  产品主要质量控制指标

通过了解水泥混凝土机场道面项目客户需求，结合国家相关标准要求，确定了机场道面专用水泥质量控制指标：

（1）抗折强度和耐磨性是机场水泥混凝土道面关键指标，良好的抗折强度和耐磨性能提升机场混凝土道面韧性，延长跑道使用寿命。具体指标：水泥抗折强度 28d≥8.0MPa，耐磨性 28d 磨耗量≤2.5kg/m2。

（2）水泥凝结时间直接影响混凝土强度及混凝土工作性能，因此要提高水泥凝结时间的稳定性。具体指标：水泥初凝时间≥1.5h，终凝时间≤10h。

（3）降低水泥需水量对降低混凝土用水量、提高混凝土强度、降低水泥用量有重要意义。具体指标：水泥需水量≤28%。

（4）水泥的化学成分和物理指标符合表 1 要求。

2  研究过程2.1  原燃材料选择

结合产品质量技术要求及公司周边地材资源情况综合考虑，钙质材料选用公司自有矿山生产和均化的石灰石，硅质材料选用公司附近页岩及红砂岩，铁质材料选用公司附近铁矿石，铝质材料选用公司附近湿粉煤灰，燃料选择稳定性较好的陕西原煤。原材料质量控制指标见表 2。

2.2  分析不同配比熟料中化学成分以及对熟料强度的影响

不同配比熟料成分化学分析见表 3，熟料物理性能检验结果见表 4。

通过分析不同矿物组成含量熟料物理性能，可以看出随着 C4AF 含量的增加，熟料 28d 抗折强度逐渐提高，表明 C4AF 有助于提高熟料抗折强度，增加结构韧性，应适当提高 C4AF含量。随着 C3A 含量的增加，熟料早期强度逐渐增加，熟料后期强度变化不明显。

2.3  制定生料配料方案和验证熟料性能

根据原材料质量控制要求，现场取样测定各材料化学组分，同时考虑熟料化学成分对熟料强度的影响，初步拟定生熟料配料方案见表 5，拟定生熟料三率值控制指标见表 6，生产出的熟料化学分析和物理分析见表 7和表 8。

从以上配料方案可以看出，所选原材料各项指标满足生产机场水泥各项控制指标要求，熟料三率值控制相对合理，C3A、C4AF 等指标均在控制指标范围内。

从熟料化学分析和物理检验结果可以看出，熟料化学组成及矿物组成在控制指标范围内，熟料 28d 抗压强度和抗折强度较高，为提高生产水泥抗压强度和抗折强度提供了保障。

2.4  确定助磨剂、混合材、缓凝材料种类和掺量

通过小磨和大磨工业试验，寻找合适品质的助磨剂、混合材和缓凝材料，确定其掺量，控制好水泥细度与比表面积，提高水泥的适应性，同时对试生产水泥进行干缩率和耐磨性检测。

2.4.1  助磨剂的选择

选用助磨剂厂家为湖北荆门某生产厂家，根据前期生产使用经验，通过小磨试验，确定助磨剂最佳掺比。助磨剂小磨试验配比及试验结果如表 9。

对比未添加助磨剂空白样与添加了 0.05% 助磨剂的试验样，熟料掺量下降了 5%，3d 抗折强度增长了 0.4MPa，3d 抗压强度增长了 3MPa，28d 抗折强度增长了 0.1MPa，28d 抗压强度增长了 1.3MPa，结果表明掺了 0.05% 助磨剂后，在熟料掺比下降 5% 情况下，抗压强度与抗折强度均有增长，因此该品种助磨剂对抗压强度与抗折强度均有较好的提升作用。

2.4.2  混合材、缓凝材料的选择

根据机场水泥技术要求，混合材不得掺窑灰、煤矸石、火山灰、黏土、煤渣。当前公司附近可用混合材有钢渣和石灰石粉末，考虑到钢渣成本高、易磨性差、供应紧张采购难度大，因此选用石灰石粉末作为混合材单掺，缓凝材料选择天然石膏和磷石膏双掺。石灰石粉末活性试验结果如表 10。熟料、石灰石粉末、磷石膏、天然石膏小磨试验配比如表 11，试验结果如表 12。

通过小磨试验发现，当石灰石粉末掺量在 5%～7% 时，水泥 28d 抗折强度均超过了 8.0MPa，其中石灰石粉末掺量在 5% 时抗折强度最高为 9.2MPa，因此确定石灰石粉末最佳掺量为 5%～7%。

2.4.3  大磨工业试验

通过小磨试验大致确定水泥配比后，进行大磨工业试验进一步确定最佳方案。

熟料、石灰石粉末、磷石膏、天然石膏大磨工业试验配比见表 13，试验结果见表 14。

通过大磨工业试验显示，在磷石膏掺量在 1.5%～ 2.0% 时，水泥 28d 抗折强度较高，均超过了 8.0MPa，且凝结时间合适，标准稠度用水量低，所有指标均可满足目标控制区间。

2.4.4  干缩率和耐磨性检测

根据试验情况组织水泥生产，取生产样进行干缩率和耐磨性检测，数据见表 15。

机场水泥要求干缩率控制指标≤0.09%，实测值为 0.076%，磨耗量控制指标≤2.5kg/m2，实测值为 0.441kg/m2，满足产品质量控制要求。

2.5  混凝土试配验证试验

通过开展混凝土试配试验，研究新拌混凝土及硬化混凝土工作性能，防止新拌混凝土泌水，硬化混凝土产生裂纹。

按照机场水泥混凝土道面客户当前施工配比（水 133kg/m3，水泥 325kg/m3，河砂 639kg/m3，碎石 1423kg/m3）试拌混凝土，观察新拌混凝土及硬化混凝土工作性能，检测混凝土 7d 及 28d 抗压强度和抗折强度。试验结果见表 16。

通过混凝土试拌试验，新拌混凝土工作性能良好，未出现泌水现象，硬化混凝土未出现明显裂纹，抗折强度达到客户质量控制标准。

3  结论

本文通过大量试验数据及生产过程验证，对机场专用水泥研发与生产做了详细研究，产品成功应用于实际生产，公司生产的机场专用水泥具有抗折强度高、耐磨性好、凝结时间稳定、适应性好等优点，能满足客户个性化需要，后期公司将继续加大科技研发力度，不断提升产品质量。