机场道面病害快速治理方法分析

米大卫

（河北建设集团股份有限公司，河北 保定 071000）

水泥混凝土道面，具有强度高、耐久性好的特点，在机场工程中应用广泛[1]。但是，机场道面暴露在环境中，受到荷载、雨雪天气、维护不当的影响，很容易出现病害。这些病害的存在，不仅会损害飞机的轮胎，还会威胁起飞和降落的安全，因此必须及时发现并处理。对此，文章结合实践，探讨了快速治理方法在机场道面病害中的应用。

1 机场道面常见的病害类型

1.1 板角断裂

板角断裂是指与道面板接缝相接且贯穿板厚的裂缝，主要由荷载应力引起。目前机场道面主要采用矩形板块，施工浇筑混凝土时，插入式振捣器难以保证混凝土的密实度。从受力的角度分析，板角是最不利的部位，且相邻板角之间没有传力杆，导致荷载传递能力较差。由于板角部位的荷载应力集中，因此更容易发生断裂。

1.2 接缝破碎

接缝破裂多由温度热胀应力引起，破裂后承载强度不会完全消失，会保留一部分强度。我国机场道面施工时，平行滑行道的纵缝，大多采用企口缝，纵向企口部位容易产生应力集中。随着温度升高，缝隙中的嵌缝料挤出，温度下降后不能恢复；然后泥沙、石屑等进入其中，就会影响板块伸缩[2]。如此多次冻缩后，假缝就会变成真缝，嵌缝料老化后会导致板边破坏。现实工程中，不少支线机场投入使用10年后，嵌缝料会老化、失去弹性，甚至断裂脱落，杂质进入板缝，影响正常的变形，就会在挤压应力下破碎。尤其是在寒冷地区，机场道面的温差较大，会加快嵌缝料的老化速度。

1.3 剥落露骨

第一，机场道面起皮，这多是混凝土的水灰比大、砂浆泌水提浆引起的。第二，混凝土强度不足或表面灰浆的强度不足，这会降低耐磨性，当保护层脱落后，会导致内部骨料裸露出来。第三，道面施工过程中，如果刚好下雨，加上遮盖防护不到位，就可能引起麻面。第四，有水分渗入道面，随着季节变化多次冻融循环，会破坏表面结构，出现剥落、露石等病害。第五，日常维护不到位，有化学物品、腐蚀性液体接触道面，也可能造成起皮、剥落、露石等情况。

1.4 其他病害

除了以上病害，还有以下三种病害：第一，混凝土中的砂石含量大、水泥用量少，道面表面会过于粗糙，甚至将砂石材料分离出来。第二，水泥砂浆的强度低，水泥和骨料的耐磨性差，随着使用时间延长，容易出现磨光现象，降低道面和轮胎的摩擦力。第三，填缝料质量差，或长时间使用后出现老化、脆裂、挤出等，引起接缝脱空、杂质混入，统称为填缝料损坏。

2 机场道面病害的形成原因

2.1 基层原因

基层原因引起的道面病害，一是基层处理不当，导致强度、刚度不达标；二是没有设置隔离层；三是地基工后沉降量大，或者压实度低，出现不均匀沉降；四是对基层的养护作业不到位。基层出现问题，容易导致相邻板出现高差、脱空，甚至出现贯通式裂缝，后果十分严重。

2.2 施工原因

机场道面施工虽然流程不复杂，但是标准要求高，施工原因引起的道面损害，一是切缝不及时；二是现场环境温度过高、过低，或在大风、降雨天气下施工；三是抹面时对混凝土洒水；四是混凝土自身存在质量问题，例如水灰比过大、砂石比例高、水泥性能差等；五是振捣、收面作业不规范；六是排水系统的设计施工不合理。施工阶段出现问题，会导致道面出现横向裂缝、干缩裂缝、起皮、麻面、露骨等，不仅降低了强度和抗渗性，还会影响耐久性。

2.3 长期荷载原因

机场道面暴露在环境中，在反复荷载作用下，道面发生热胀冷缩，混凝土的受力状态不断变化[3]。和沥青混凝土相比，虽然水泥混凝土的耐久性更强，但局部应力突变、应力集中，很容易造成掉角、唧浆、破碎情况。

3 机场道面病害的快速治理方法

机场道面出现病害后，传统的治理流程为先分析病害原因，确定病害的范围和程度，然后再根据情况进行治理。如果病害不严重，如轻微裂缝，可采用灌浆法处理，或者使用修补材料；如果病害严重，如大面积破碎，就要清除原来的道面和废料，然后使用相同强度等级的混凝土现浇修补，直至养护完成。可见，传统治理方案不仅会影响机场的运行，而且会降低新老混凝土道面的结合性。随着新技术、新材料的出现，快速治理方法应运而生，简要介绍如下。

3.1 预制拼接法

预制拼接是根据机场道面病害的范围，在工厂内预制板块，然后在机场内替换发生损害的板块，总结技术优点包括以下几点：

第一，速度快。和现浇法相比，预制法能在工厂内完成板块的制作和养护，现场作业时不需要大型的设备，只需运输车辆和小型吊车即可。预制板块拼接后，能及时投入使用，省去了养护时间，而且不受高温、寒冷、雨雪等天气的影响。

第二，成本低。预制板块时，使用的材料和原道面材料是一致的，即水泥、钢筋、砂石等，相比于专用修补材料，成本明显降低。和现浇作业相比，降低了预制拼接的人力成本和机械设备成本，且现场不会产生多余的废料，也不会造成环境污染[4]。

第三，效果好。预制板块在工厂内预制完成，经检验抗压强度、抗折强度均达标，还可以对薄弱部位进行补强，尤其适用于抢险救灾、战时抢修等场合。实践证实，采用预制拼接法治理道面病害，能保证道面的耐久性，且短时间内不会出现再次破损的情况。

3.2 材料修补法

新材料的出现，为道面病害治理提供了新的途径，常见的修补材料有以下几种：

第一，特种水泥。这种水泥具有早强、快硬、耐久性好的特点，常见如磷酸镁水泥、快硬硅酸盐水泥、氟铝酸盐水泥等。以磷酸镁水泥为例，其优点是强度高、干缩性小，干缩率在0.09%以下，体积稳定；具有良好的耐磨性、抗冻性，适应范围广；凝结时间约为10min，能满足现场施工需求，常用在抢修工程中。其缺点是抗冲击性能差、脆性大，容易出现裂缝。

第二，无机聚合物。这种新材料适用于机场道面、公路抢修，4h抗折强度可达到3.5MPa，抗压强度可达到30MPa。和普通混凝土相比，无机聚合物的耐磨性、抗腐蚀性更强；利用矿渣制成，不仅成本更低，而且节能环保。

第三，复合修补料。主要有ZC型早强剂、JK系列修补材料、HW系列超早强修补剂等。这些材料多用于现浇施工，不仅能缩短施工时间，保证修复道面的抗折、抗压强度，还能提高道面板块的稳定性。

3.3 嵌固修复法

嵌固修复法，主要用于板角破裂、接缝破裂，充分利用原道面的约束力、承载力，防止修复体出现破坏、滑移。嵌固修复时，对黏结剂的依赖性很强，高质量的黏结剂能促使修复体、原道面成为一个复合结构，进而提高道面的整体承载力。该方法有如下优点：修复范围小，工作难度低；能对修复部位准确定位；嵌固体可预制，减少现场作业时间。

4 工程实例分析

4.1 工程概况

以国内某机场为例。其中第一跑道全长3200m，是水泥混凝土面层。2007年，对该跑道加铺沥青混合料柔性盖被，工期为15d，为了不影响正常的通航，仅在每天24点至次日凌晨5点施工。完工后，机场跑道从钢筋混凝土刚性道面转变为沥青混凝土柔性道面，机场飞行区等级为4E类。其中，沥青混合料面层分3层，上层是SMA-16型改性沥青混合料，厚度为6cm；中层是AC-20型改性沥青混合料，厚度为6cm；下层是AC-20型改性沥青混合料，厚度为8cm。

4.2 病害问题

该跑道运营3年后，于2010年4月开始出现沉陷、松散、轮辙等病害，到8月病害加剧。分析其原因，结论如下：（1）持续高温天气下，飞机慢速滑行时，等待、制动转弯均是不利荷载，这些因素的综合作用加快了车辙病害的出现速度，缩短了跑道的使用寿命。（2）沥青混凝土道面车辙是道面结构不断变形的积累，一方面是道面结构在反复荷载下，产生压密形变；另一方面是高温时沥青混凝土的强度不足，产生剪切变形并压到两侧，沥青混合料鼓起并侧向移动。（3）对改性沥青材料进行性能检测，软化点试验结果是57.5℃，虽然满足45℃的技术要求，但不满足当地高温天气的要求。

4.3 治理方法和建议

针对该机场道面病害，综合分析现场情况后决定对病害部位进行全面整治。采取的方法是首先大面积铲除原来的沥青混合料面层，然后重新分层铺设沥青混合料，最后在关键部位采用材料修补法、嵌固修复法。结合该工程实例，针对机场道面“盖被子”工艺提出以下建议：

第一，选择沥青材料时，应该结合当地的气候条件，尤其是考虑到高温天气，可适当提高沥青的软化点指标。例如，使用70#优质基质沥青，加入SBS改性剂，在沥青混合料中加入抗车辙剂等，提高道面的抗车辙能力。

第二，设计沥青混合料时，要考虑弯劲度模量指标；检测沥青混合料的动稳定度时，不能直接套用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20—2011），应该以当地的气候、飞机实际轮压为准，提高沥青混合料车辙试验时的轮压、温度等指标。

第三，沥青混合料施工时，落实现场检测、室内检测等试验，根据试验路段的结果，确定最佳油石比。具体操作时，可以改善沥青原料的选材，采用控制集料的级配、加入抗车辙剂等方法提高沥青混合料的高温稳定性。此外，还应落实日常保养维护工作，只有这样才能将质量隐患消灭在萌芽状态，延长道面的使用寿命，提高机场道面营运的安全性和舒适性。

5 结束语

综上所述，机场道面在长期使用中容易形成病害，常见如板角断裂、接缝破碎、剥落露骨等。分析可知，这些病害的出，和基层、施工、长期荷载因素有关。文章以预制拼接法、材料修补法、嵌固修复法为例，介绍了快速治理方法的应用，希望为实际施工提供经验借鉴。