飞行区跑道一种新型抗滑结构研究

张 皓

(中国民航大学机场学院，天津 300300)



飞行区跑道一种新型抗滑结构研究

张 皓

(中国民航大学机场学院，天津 300300)

介绍了道面抗滑性能机理和构造特性，通过试验，探讨了一种基于道面表层纹理的凸体构造的抗滑构造处理方式，并分析了其抗滑性，指出交错分布的凸体构造比对其排布的抗滑性更好，但凸体形状对于道面抗滑性的影响较小。

机场跑道，凸体构造，抗滑性，表层纹理

0 引言

国际道路协会将水泥混凝土道面的表层构造分为宏观构造(尺寸上水平方向上大于5 mm，垂直方向高差大于1 mm；波长50 mm～500 mm；振幅0.1 μm～50 μm)，粗观构造(尺寸上表层凹凸尺寸水平方向0.5 mm～5.0 mm，垂直方向0.3 mm～1.0 mm；波长0.5 mm～50 mm；振幅0.1 μm～20 μm)，细观构造(尺寸小于0.3 mm，波长小于0.5 mm，振幅1 μm～500 μm)[1]。

基于道面宏观，粗观，细观构造，摩擦系数可以表示为：

f=x(δi)+y(ηi)+z(θi)。

其中，x(δi)，y(ηi)，z(θi)分别为道面宏观构造参数(深，宽，形状)，粗观构造参数(微凸体分布与形状)，细观构造参数(集料颗粒表面粗糙度)对抗滑性的影响函数。宏观构造x(δi)形成于粗骨料颗粒之间的凹凸高差或拉毛工艺形成的粗糙不平，粗观构造作用下产生粘着摩擦与阻滞摩擦；y(ηi)函数中应考虑粗糙峰密度，正应力大小，轮胎变形能力；细观构造的微凸体提供切削作用，z(θi)函数中应考虑细观构造微凸体密度，微凸体形状特征[2,3]。

工程实践中形成了多种提升道面抗滑性能的构造措施，有拉毛，凿毛，压槽，刻槽，压纹，槽毛结合，表面除浆，嵌入集料，薄层罩面，抛丸打毛，多孔面层，药物处理等方法，各种方法对于提升道面构造深度，增大排水性能，改变受力面积受力方式的效果各不相同[4,5]。但刻槽、压槽等方式主要着重于道面的排水性能，其抗滑性能比不理想，拉毛、凿毛等方式所提供的抗滑纹理其耐久性又不足[6,7]，因此需要研究一种既能保证一定耐久性，又有足够抗滑性的道面抗滑纹理，为道面的抗滑性提供足够的保障。

1 道面网状凸起纹理试验探究

道面抗滑性能机理和构造特性的论述表明：道路表面宏观，粗观和细观构造提供了摩擦阻力[8]，基于对构造抗滑机理的认识，本文拟通过实验探究一种基于道面表层纹理的凸体构造的新型道面表层抗滑构造处理方式。

探究试验中采取试件尺寸长140 mm，宽130 mm，厚50 mm，利用泡沫板制作带有不同纹理的模具，在混凝土试件浇筑约45 min后，初凝前将不同纹理的模具放在混凝土表面，加砝码静压并养护，待初凝结束之后拆掉泡沫模板，继续养护，形成了具有不同表面凸起纹理的混凝土试块，不同的凸起纹理以凸起形状，凸起部分面积占比作为变量进行控制，探究其抗滑效果。

1.1 试验参数设计

网状凸起纹理的变量有凸起体的形状(取圆形，矩形，方形，椭圆)；凸起体密集程度(用面积比控制，取60%，70%，80%)；凸起体排布方式(对齐排布，交错排布，随机排布)；测试方向(横向，纵向与斜向)。

1.2 试件制作

模具制作采用塑料泡沫板，按预定凸起形状和面积比以及排布方式进行制模(见图1)。

试件用水泥混凝土配合比取水泥∶砂∶石子∶水=1∶1.85∶2.8∶0.45。在混凝土初凝完成前使用按设计参数制作的模具进行静压(见图2)。

2 抗滑性测试

采取控制单一变量的原则，适当考虑多因素交互作用，对每种主要变量分别进行纵向，横向，斜向测试：

1)控制凸体形状均为柱体，排布方式为对齐排布，测试方向为纵向横向与斜向，取密集程度(面积比)为60%,70%,80%，测试摆值如表1所示。

表1 不同凸起体面积比试件测试BPN

2)控制凸起面积比为70%，排布方式为对齐排布，测试方向取纵向，取凸体形状为柱体、方体、半球体，测试摆值如表2所示。

表2 不同凸起体形状试件测试BPN

3)控制凸起形状为圆柱体，凸体面积比70%，测试方向取纵向，取排布方式分别为对齐排布和交错排布，测试摆值如表3所示。

表3 不同凸起体排布方式试件测试BPN

3 数据整理并分析

数据整理如图3～图7所示。

对比以上试验数据可得如下结论：

1)凸体形状一定，摆值BPN随凸体面积比的增大先增大，后缓慢下降，凸体越密集，变形和切削作用越好，粘着作用下降，耐久性降低，最佳面积比约为70%；

2)不同凸体排布方式下摆值变化规律在纵向、横向、斜向凹凸情形下呈现相似的变化规律，最佳排布方式为交错排布，提供更多的棱角接触；

3)保持其他变量一定，取不同的凸体形状测试摆值，差异不大，认为凸体形状与抗滑性能相关性相对较低。

4 结语

凸体形状一定，摆值BPN随凸体面积比的增大先增大，后缓慢下降，凸体越密集，变形和切削作用越好，粘着作用下降，耐久性降低，最佳面积比约为70%；不同凸体排布方式下摆值变化规律在纵向、横向、斜向凹凸情形下呈现相似的变化规律，最佳排布方式为交错排布，提供更多的棱角接触；保持其他变量一定，取不同的凸体形状测试摆值，差异不大，认为凸体形状与抗滑性能相关性相对较低。

本文拟通过实验所探究的基于道面表层纹理的凸体构造的新型道面表层抗滑构造处理方式，虽有一定的局限性，但是其抗滑能力、耐环境污染影响的特性，都是传统的道面表层抗滑处理方式所不如的。因此，对于该种抗滑构造处理方式的研究，是相当有价值的。

[1] MH 5006—2002,民用机场飞行区水泥混凝土道面面层施工技术规范[S].

[2] MH 5001—2013,民用机场飞行区技术标准[S].

[3] 付佳伟．SMA在机场道面加铺中应用的试验研究[D].大连：大连理工大学硕士学位论文，2005：12-15.

[4] 张 拓，岑国平．表面施工工艺对混凝土耐磨性的影响[J].混凝土与水泥制品，2012(5)：67-70.

[5] 吴志心，韦凌翔．不同平整度指标在机场道面检测中的差异性研究[J].内蒙古公路与运输，2015(3)：37-39.

[6] 刘 英，田 波.不同纹理水泥混凝土路面降噪与抗滑特性[J].公路交通科技，2012(1)：28-33.

[7] 熊 梅，廖 云．SMA应用于机场道面的室内实验[J].科学技术与工程，2014(28)：291-297.

[8] 李 波，韩 森．混凝土路面的表面纹理与抗滑性[J].交通标准化，2008(7)：154-157.

Research on new anti-sliding structure of runways on airfields

Zhang Hao

(CollegeoftheAirport,CivilAviationUniversityofChina,Tianjin300300,China)

The paper introduces the pavement anti-sliding performance and structure features, the paper explores the anti-sliding construction treatment of convex structure based on roadbed surface texture by tests, analyzes its anti-sliding performance, and points out the convex structure of the crossing distribution has better anti-sliding performance than its tile ordered one, but its convex has little influence on the anti-sliding performance of the pavement.

airport runway, convex structure, anti-sliding, surface texture

1009-6825(2017)14-0135-03

2017-03-03

张 皓(1990- ),男，在读硕士

V351.11

A