機(jī)場混凝土道面常見裂縫生成原因及防治措施研究

陳驚宇 武翔云 盛 昀 王 萌

機(jī)場道面作為機(jī)場的重要組成部分，道面的維護(hù)是否恰當(dāng)直接關(guān)系到飛機(jī)的運(yùn)行安全以及機(jī)場的運(yùn)行成本。其中水泥混凝土道面因其強(qiáng)度高、壽命長、耐久性好、抗滑性能好且維護(hù)成本低等優(yōu)勢，成為許多中小機(jī)場的首選道面類型。但是機(jī)場水泥道面作為一種剛性結(jié)構(gòu)，其抗拉性能差，如果施工工藝存在缺陷、維護(hù)不當(dāng)?shù)惹闆r下很容易出現(xiàn)裂縫，嚴(yán)重影響著飛機(jī)運(yùn)行安全和機(jī)場的管理成本。所以了解裂縫形成原因并及時(shí)進(jìn)行對應(yīng)的處置對機(jī)場的運(yùn)行起到至關(guān)重要的作用。

1 水泥道面裂縫的危害

水泥混凝土由于其原料、配合比、施工技術(shù)、固化反應(yīng)機(jī)理等因素，在內(nèi)力和外力作用下容易產(chǎn)生裂縫。根據(jù)水泥混凝土道面裂縫出現(xiàn)的位置及斷裂成板塊的數(shù)量，可以大致分為四類：橫向裂縫、縱向裂紋、板角斷裂和板塊斷裂。

機(jī)場道面與道路路面相比，道面的破壞對航空安全的影響巨大，所以對道面強(qiáng)度、平整度、病害控制都有較高的要求。裂縫的危害主要在于兩個(gè)方面：①裂縫的產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中，經(jīng)過機(jī)輪的反復(fù)荷載會(huì)導(dǎo)致裂縫不斷發(fā)展，甚至形成貫穿型裂縫。裂縫發(fā)展到一定程度將影響水泥混泥土板的承載能力，對機(jī)場安全形成威脅。②裂縫的產(chǎn)生如果未及時(shí)的維護(hù)，在水分的侵蝕下裂縫中會(huì)生成碎石等異物，當(dāng)碎石被雨水或應(yīng)力帶出就會(huì)造成跑道侵入，對飛行器的安全構(gòu)成威脅。

2 裂縫產(chǎn)生的原因

裂縫的產(chǎn)生受很多因素的影響，施工工藝、養(yǎng)護(hù)時(shí)間、水灰比、道面所處的自然條件等都會(huì)對裂縫的形成造成一定程度的影響。不同形式的裂紋往往時(shí)收到不同因素的影響，本文對幾種常見的裂縫形成的原因進(jìn)行闡述。

2.1 表面裂縫

這種裂縫往往是因?yàn)槭┕すに噷?dǎo)致的裂縫?？赡苁怯捎谒冶群突炷恋募?jí)配不恰當(dāng)，施工時(shí)的振搗和整平不到位，施工時(shí)的風(fēng)力和溫度過高導(dǎo)致表面水份的蒸發(fā)，混凝土施工時(shí)間過長等原因。

2.2 縱向、橫向裂縫

此種裂縫的產(chǎn)生可能是由于飛機(jī)的重復(fù)荷載、溫度的翹曲應(yīng)力和溫度的收縮應(yīng)力等綜合作用引起的板塊開裂，將板塊分成2～3塊。還有可能由于地基的不均勻沉降導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫，如地基碾壓不實(shí)或者材料攪拌不均勻?qū)е滤嗷炷涟宓木植砍料輰?dǎo)致板底脫空，導(dǎo)致板受拉產(chǎn)生裂縫。

2.3 交叉裂縫

交叉裂縫的形成受多方面因素的影響：①可能是切縫的位置不合理，當(dāng)板塊承受荷載時(shí)導(dǎo)致應(yīng)力集中拉裂板塊；②板底局部脫空導(dǎo)致機(jī)輪荷載作用于該板的薄弱處時(shí)，彎曲應(yīng)力大于板的極限應(yīng)力引起板的斷裂；③當(dāng)水泥板中本身存在細(xì)微裂縫，在冬季時(shí)裂縫中存在的雨水受凍膨脹，而板邊收到相鄰板塊的約束導(dǎo)致板面的隆起斷裂。

2.4 角隅斷裂

此裂縫往往從板角到裂縫兩端的距離小于板長的一半。因?yàn)樗嗷炷涟逯挟a(chǎn)生的翹曲應(yīng)力導(dǎo)致板與基層脫離，機(jī)輪荷載作用超過了面板的承受范圍產(chǎn)生斷裂。還可能是因?yàn)檩嗇d的重復(fù)荷載和板底支撐強(qiáng)度的不足，荷載超出板的疲勞強(qiáng)度導(dǎo)致角隅的斷裂。

2.5 接縫處碎裂

這種裂縫的成因是因?yàn)閮?nèi)角點(diǎn)受較大剪應(yīng)力和拉應(yīng)力的綜合作用，導(dǎo)致應(yīng)力集中，使接縫在重復(fù)荷載的作用下產(chǎn)生破壞；其次，部分機(jī)場由于嵌縫料的缺失導(dǎo)致細(xì)小碎石卡在切縫中，在水泥板受熱膨脹時(shí)，石塊阻止了水泥板的變形導(dǎo)致板在接縫處發(fā)生破壞。

3 裂縫的預(yù)防與修復(fù)

為保障機(jī)場的正常運(yùn)行，水泥混凝土道面出現(xiàn)破壞時(shí)很難封閉機(jī)場來進(jìn)行修補(bǔ)。所以應(yīng)該杜絕大規(guī)模病害的產(chǎn)生，科學(xué)的養(yǎng)護(hù)就顯得相當(dāng)?shù)闹匾?/p>

3.1 裂縫的預(yù)防

裂縫的預(yù)防主要從混凝土的科學(xué)用料、施工工藝、設(shè)計(jì)等方面著手，從源頭上對裂縫進(jìn)行預(yù)防，減少后期維護(hù)成本。

從材料方面出發(fā)，水泥混凝土產(chǎn)生裂縫是因?yàn)樗軕?yīng)力超過了材料本身極限應(yīng)力，或是因?yàn)榉磸?fù)作用導(dǎo)致疲勞破壞。所以，可以提高混凝土的抗彎拉性能來提高破壞的門檻，例如添加一些摻加劑來改善混凝土的力學(xué)性能，還可以在應(yīng)力較為集中或應(yīng)力較大的部位增加配筋，還可以在選擇混凝土強(qiáng)度標(biāo)號(hào)時(shí)一般選擇較高標(biāo)號(hào)的混凝土。

從施工工藝上來看，施工工藝的好壞對后期裂縫的產(chǎn)生也有很大的影響。應(yīng)該避免高溫和嚴(yán)寒的天氣下施工，特別是在高溫下施工，應(yīng)做好相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)措施，及時(shí)灑水。在施工過程中，還需要嚴(yán)格控制誤差，水泥、沙、石等用量誤差應(yīng)該控制在之內(nèi)，攪拌時(shí)長在60～120s之間。如果施工時(shí)遇到必須停工的情況必須對已施工道面進(jìn)行覆蓋，在澆筑時(shí)也應(yīng)進(jìn)行充分振搗。此外，施工全過程應(yīng)保持用具的清潔。

3.2 裂縫的修復(fù)

水泥混凝土道面作為一種剛性結(jié)構(gòu)，抗彎拉性能較差，雖然局部的細(xì)微裂縫并不會(huì)影響道面整體使用，但是如果裂縫得不到及時(shí)的修復(fù)，在水和荷載的作用下會(huì)逐漸發(fā)展，對板的承載力和機(jī)場的安全運(yùn)行構(gòu)成威脅。

翻修法：這種方法適用于大范圍裂縫修復(fù)，板的承載能力已不能滿足要求。翻修時(shí)應(yīng)先從四周開鑿，然后對鑿除部分進(jìn)行清潔，然后倒入集料進(jìn)行振搗保證混凝土的均勻性，最后整平，切縫，養(yǎng)護(hù)。

注漿法：這種方法適用于板底脫空所形成的裂縫。板底脫空導(dǎo)致板底無支撐物形成局部缺失，從而導(dǎo)致應(yīng)力集中形成板面的開裂。通過注入高分子有機(jī)材料使得板底的缺失部分重新填滿，使板和基礎(chǔ)重新形成一個(gè)整體消除應(yīng)力集中，避免裂縫的發(fā)展。

壓漿法：這種方法適用于縫寬小于3mm、無沒有錯(cuò)臺(tái)且評定等級(jí)為輕度的裂縫。首先將裂縫切成8～10mm寬，深30～35mm的溝槽，用鼓風(fēng)機(jī)將溝槽里的雜物吹干凈，再用塑料泡沫壓入槽底防止混凝土料流失；最后進(jìn)行灌漿、搗振、抹平和養(yǎng)護(hù)工作。

集料嵌鎖平縫鏈接法：先沿裂縫進(jìn)行劃線，沿線進(jìn)行全深度的切割，再用用鋼釬將集料周圍的砂漿鏟除，然后用早強(qiáng)混凝土進(jìn)行澆筑，澆筑后宜采用雙層薄膜和養(yǎng)護(hù)劑進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，當(dāng)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求時(shí)開放使用。

刨挖墊板連接法：這種方法適用于錯(cuò)臺(tái)和斷板所引起的裂縫，與集料嵌鎖平縫鏈接法前期的步驟相同。與集料嵌鎖平縫鏈接法不同的是修補(bǔ)板基層需要挖出并修理整齊。

拉桿鏈接法：這種方法也適用于錯(cuò)臺(tái)和斷板引起的裂縫。首先清除破損道面，在保留板上鉆50cm左右的孔且與板垂直，誤差不大于5°。將孔中灰塵清理干凈，插入直徑18～20mm的螺紋鋼，然后澆筑混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

4 結(jié)語

通過以上關(guān)于裂縫的危害、成因及防控方法的介紹?？梢钥闯隽芽p在機(jī)場道面作為主要的病害，其產(chǎn)生的原因和展現(xiàn)方式都是不盡相同。裂縫的預(yù)防工作需要根據(jù)各地氣候，地質(zhì)，水文等情況的不同做出相應(yīng)的針對方法。而裂縫的修補(bǔ)工作的關(guān)鍵在于找到裂縫生成的關(guān)鍵原因，基于原因而進(jìn)行相應(yīng)的修補(bǔ)。機(jī)場水泥混凝土道面關(guān)鍵在于日常的維護(hù)，這樣才能有效的減少維護(hù)的成本，保障機(jī)場的正常運(yùn)行。

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