機(jī)場(chǎng)接地帶道面損傷概述

(中國民航大學(xué) 天津 300300)

機(jī)場(chǎng)中，跑道主要是提供飛機(jī)滑行、起飛、降落等作用，其重要性不言而喻。飛機(jī)接地帶——專供飛機(jī)起飛降落的條形區(qū)域，直接影響飛機(jī)的安全飛行與乘客的人生安全。跑道自身的結(jié)構(gòu)完好性與使用功能直接決定這飛機(jī)的飛行安全，目前的民用機(jī)場(chǎng)跑道主要采用水泥混凝土感性道面或?yàn)r青混凝土等非剛性道面結(jié)構(gòu)。

一、剛性跑道表面損傷的產(chǎn)生

由于水泥混凝土剛性道面具有較強(qiáng)的荷載擴(kuò)散能力與耐久性能而被大多數(shù)機(jī)場(chǎng)采用。但是，由于飛機(jī)在著陸階段輪胎對(duì)道面的沖擊和快速摩擦作用，使得跑道承受著嚴(yán)峻的力學(xué)作用考驗(yàn)，而且跑道還必須遭受大氣環(huán)境下的溫度、濕度、雨水沖刷或凍融等長期作用，跑道道面難免會(huì)出現(xiàn)表層損傷；而作為典型的脆性材料，水泥混凝土道面在外界因素作用下也容易出現(xiàn)脆性破損，特別是其表層結(jié)構(gòu)的損傷式中在不斷加劇，從而造成機(jī)場(chǎng)跑道的表層狀態(tài)日益惡化，尤其是在飛機(jī)接地帶區(qū)域的混凝土道面破損更為嚴(yán)重。除了上述因素造成機(jī)場(chǎng)道面產(chǎn)生損傷外，在飛機(jī)接地帶區(qū)域的道面上還必須遭受不斷進(jìn)行的除膠作業(yè)所帶來的嚴(yán)重傷害。這些環(huán)境作用因素的綜合導(dǎo)致機(jī)場(chǎng)跑道的飛機(jī)接地帶道面表層結(jié)構(gòu)十分脆弱，并產(chǎn)生快速惡化的破損現(xiàn)象。

機(jī)場(chǎng)跑道道面必然會(huì)遭受外界因素作用下的損傷積累，較輕微的初期損傷開始都以裂紋擴(kuò)展的形式出現(xiàn)，隨著損傷的不斷積累而形成貫穿性開裂，直至導(dǎo)致表層局部顆粒脫落性損傷；當(dāng)?shù)烂嬖馐茱w機(jī)著陸的輪胎沖擊作用時(shí)，即使尚未貫通的裂紋也會(huì)導(dǎo)致突然性的表層局部碎裂現(xiàn)象，形成FOD，危害飛機(jī)的飛行安全。

二、造成道面損傷影響因素分析

從使用環(huán)境條件對(duì)道面造成損傷的各種因素及其基本原因來看，機(jī)場(chǎng)跑道飛機(jī)接地帶區(qū)域內(nèi)混凝土道面的損傷主要有以下幾種影響因素：

(一)接地帶道面粘膠。接地帶跑道上，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)黑色的膠跡污染物，由于機(jī)輪與道面的高速摩擦，產(chǎn)生高溫，此時(shí)飛機(jī)機(jī)輪上的橡膠材料發(fā)生聚合化學(xué)反應(yīng)，使原本柔軟的橡膠變得堅(jiān)硬并且沉積在著落制動(dòng)區(qū)域內(nèi)，形成較大范圍的黑色膠跡，即所謂的粘膠。

(二)接地帶道面除膠。隨著飛機(jī)降落次數(shù)增加，道面的膠跡會(huì)越來越厚，降低飛機(jī)與道面之間的摩擦力，從而影響飛機(jī)的正常運(yùn)行。因此，機(jī)場(chǎng)定期會(huì)對(duì)接地帶進(jìn)行除膠工作，目前，采取的表層除膠方式主要有以下四類：

1、高壓水沖法，利用方向旋轉(zhuǎn)的高壓噴水沖擊道面表層，從而將粘接在混凝土表層的膠層被剝離下來的除膠工藝。當(dāng)高壓水高速?zèng)_擊混凝土表層時(shí)，高速水流會(huì)直接沖擊進(jìn)入裸露的混凝土表層裂紋之中，從而形成嚴(yán)重的沖蝕現(xiàn)象，這種沖蝕作用直接造成混凝土表層裂紋的擴(kuò)展或局部顆粒脫落現(xiàn)象。當(dāng)混凝土表層出現(xiàn)嚴(yán)重的表層沖蝕性損傷后，不僅道面的抗滑功能喪失，而且其表層結(jié)構(gòu)的完整性和堅(jiān)固性也難以保證，很容易出現(xiàn)局部顆?；驂K體的突然性脫落問題，并形成機(jī)場(chǎng)跑道的外來物(FOD)而威脅飛機(jī)運(yùn)行的安全。

2、化學(xué)除膠法，根據(jù)粘膠對(duì)化學(xué)物質(zhì)的敏感性特點(diǎn)，利用可軟化或溶解橡膠的化學(xué)物質(zhì)將粘膠溶解后在進(jìn)行機(jī)械清除或水沖刷除去粘接在道面表層的膠層。除膠過程中，首先通過噴灑除膠液，改變輪跡原有的聚合結(jié)構(gòu)使它變軟，再進(jìn)行刮、擦、磨等工作使輪跡松散，最后在壓力水作用下沖洗清除。這種方式對(duì)瀝青混凝土道面的損害比較大。在除膠過程中盡管對(duì)道面的機(jī)械傷害較輕微，但是，部分化學(xué)物質(zhì)滲入道面裂紋中從而對(duì)道面表層內(nèi)部結(jié)構(gòu)有所傷害，特別是容易促使裂紋深度的加深。

3、微珠高速?zèng)_擊法，采用一種高速率旋轉(zhuǎn)的金屬微珠對(duì)道面表層粘膠進(jìn)行沖擊、磨擦、真空吸收和分離等過程，將膠層剔除成為松散細(xì)小的顆粒。該方式在剔除膠層的過程中，為盡可能將膠層清除干凈，難免造成已清潔的混凝土表層沖擊損傷，尤其是會(huì)將表層水泥砂漿磨蝕掉，引起道面表層損傷；此外，還可能將道面的抗滑性紋理磨損光滑而直接影響其使用功能。

4、機(jī)械打磨法，利用鋼絲刷等打磨機(jī)械設(shè)備對(duì)道面表面的輪跡進(jìn)行清除。在清除過程中粘膠被剔除的同時(shí)，混凝土表層水泥砂漿也被嚴(yán)重磨蝕而產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p傷，容易導(dǎo)致骨料外露等表面缺陷，也使刻槽等紋理被磨損而降低其抗滑性。

(三)混凝土道面受凍損害。美國波特蘭水泥協(xié)會(huì)對(duì)混凝土凍結(jié)現(xiàn)象進(jìn)行了長期的研究，提出了關(guān)于混凝土受凍損害的水壓理論。冬季時(shí)，道面易結(jié)冰，冰的密實(shí)形態(tài)會(huì)將道面內(nèi)部結(jié)構(gòu)封閉起來；而結(jié)冰體積膨脹所造成的壓力，則會(huì)將水壓入更深的內(nèi)部區(qū)域；此時(shí)，若混凝土的抗?jié)B性較大，那么在內(nèi)部就會(huì)對(duì)氣孔壁產(chǎn)生壓力；在這之后，水飽和度會(huì)隨冷卻速度的加快而提高，氣孔距離也會(huì)增大，同時(shí)氣孔的尺寸將會(huì)減小，透水性也會(huì)降低，造成水壓的提高；若水壓超過混凝土的抗拉強(qiáng)度，內(nèi)部孔壁會(huì)破裂，這就造成了混凝土的損害，同時(shí)道面就會(huì)產(chǎn)生損傷。

(四)混凝土道面受雨水侵蝕。夏季降雨較多，很多地方由于氣候原因會(huì)出現(xiàn)干濕交替環(huán)境，因此，道面所滯留的水分中含有的一些酸根離子的濃度會(huì)隨之提高，對(duì)混凝土的侵蝕也會(huì)加劇。其中硫酸鹽就是影響混凝土耐久性的一個(gè)重要因素，其作用機(jī)理是：硫酸鹽與混凝土內(nèi)部成分發(fā)生反應(yīng)生成新物質(zhì)，而反應(yīng)生成物又會(huì)吸水膨脹，產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力一旦超過某一極限值就會(huì)破壞混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，同時(shí)也會(huì)在混凝土跑道表面產(chǎn)生一定的損傷，大多表現(xiàn)為裂紋的產(chǎn)生。

三、總結(jié)

目前，我國近百個(gè)機(jī)場(chǎng)的飛機(jī)接地帶跑道都出現(xiàn)了嚴(yán)重的表層狀態(tài)惡化問題，在北方機(jī)場(chǎng)跑道上主要表現(xiàn)為表層剝落和露骨料現(xiàn)象，在南方多雨地區(qū)的機(jī)場(chǎng)跑道上主要表現(xiàn)為水泥漿或砂漿損失問題，以及表層嚴(yán)重開裂問題等。從機(jī)場(chǎng)保障部門的專業(yè)要求來看，對(duì)于這些問題決不能置之不理，若任由其發(fā)展，則會(huì)形成更為嚴(yán)重的病害，很可能帶來非常嚴(yán)重的后果。為防止出現(xiàn)道面突然性破損帶來的安全隱患，各機(jī)場(chǎng)保障部門必須重視對(duì)出現(xiàn)較嚴(yán)重?fù)p傷道面的修復(fù)工作。因此，為盡可能緩解或解決上述困擾，需要針對(duì)該區(qū)域道面的損傷現(xiàn)象開展機(jī)理分析，以及針對(duì)其問題產(chǎn)生的原因提出科學(xué)有效的防范或修復(fù)方法。