機場瀝青混凝土道面病害機理及防護技術(shù)

文小龍，徐 云，張立松，王武斌，劉 寶

(1. 四川省場道工程有限公司， 四川成都 610031； 2. 西南交通大學土木工程學院， 四川成都 610031)

機場瀝青混凝土道面病害機理及防護技術(shù)

文小龍1，徐 云1，張立松2，王武斌2，劉 寶2

(1. 四川省場道工程有限公司， 四川成都 610031； 2. 西南交通大學土木工程學院， 四川成都 610031)

隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的高速發(fā)展，各地的機場建設(shè)越來越多。由于瀝青混凝土道面有著耐沖擊、無接縫、起降平穩(wěn)舒適等特點，瀝青混凝土在機場跑道的應用也越來越為廣泛。然而瀝青混凝土道面在使用過程中出現(xiàn)的病害及養(yǎng)護不當?shù)仍?，成為影響其使用壽命的主要因素。文章針對機場瀝青混凝土道面常見病害，分析了其病害機理，提出了防護技術(shù)以及預防措施，為機場瀝青混凝土道面常見病害的處理方法提供技術(shù)參考。

機場； 瀝青混凝土； 道面； 病害； 防護技術(shù)

1 機場瀝青混凝土道面化缺點

隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，民用機場建設(shè)也連續(xù)出現(xiàn)快速增長趨勢[1]。由于機場吞吐量大幅度增加，道面荷載逐漸加大、使用頻率也逐年提高，因此對道面的要求也越來越高[2]。

瀝青混凝土具有地質(zhì)條件適應性強、舒適、維護方便等優(yōu)點，應用于機場跑道，可滿足道面平整度、防水、防滑和耐磨等功能性要求，航空器在其上面行駛時震動小、噪音低，平穩(wěn)舒適[3]。瀝青混凝土用于機場跑道始于歐美發(fā)達國家上世紀40年代，20世紀60年代中期～70年代初期達到鼎盛。國外發(fā)達國家機場跑道瀝青混凝土的使用率已達到62%。在我國，目前這個數(shù)字已經(jīng)達到近30%[4]。

然而由于瀝青混凝土道面因為瀝青老化、集料質(zhì)量、施工質(zhì)量、使用與維護不當?shù)仍蛉菀桩a(chǎn)生各種病害，導致我國瀝青混凝土道面的正常使用年限一般無法達到設(shè)計使用年限[5]。因此本文對于瀝青混凝土道面出現(xiàn)的病害及產(chǎn)生原因，有針對性的進行防治和養(yǎng)護，提出適宜的技術(shù)方法以延長瀝青混凝土道面的使用壽命[6]。

2 早期病害及成因

(1)裂縫。

橫向裂縫主要是由于半剛性基層裂縫(新建)或舊道面裂縫(加蓋)的反射裂縫和溫度下降時瀝青混凝土變硬、收縮而造成。

縱向裂縫主要是由于瀝青面層分路幅攤鋪時，兩幅接茬處未處理好，在飛機荷載及大氣因素作用下逐漸開裂；基層壓實度不均勻或道肩邊緣受水侵蝕產(chǎn)生不均勻沉陷而產(chǎn)生裂縫。

網(wǎng)狀裂縫(龜裂)主要是由于基層施工質(zhì)量差，使得半剛性基層局部強度不足引起瀝青面層開裂；層間粘結(jié)不好，上下層脫開，導致表層的瀝青混凝土單獨承受荷載和溫度作用，從而開裂。

反射裂縫主要是因為道面基層的不連續(xù)處(接縫、裂縫)在溫差、收縮、荷載等的作用下引起的直接反射到瀝青道面表面的裂縫。

(2)輪轍。

造成輪轍病害的原因，一是主要由施工原因造成，瀝青面層施工為追求平整度效果，沒有充分壓實，或碾壓時瀝青混合料溫度偏低，造成壓實不足。二是瀝青混凝土的抗剪強度低，在豎向荷載的作用下發(fā)生剪切破壞。

(3)沉陷。

沉陷主要原因，一是土基、半剛性基層由于壓實不足而變形沉降，引起道面下沉；二是半剛性基層強度不夠，產(chǎn)生道面唧漿而引發(fā)的沉陷。

(4)推擠。

推擠主要原因是瀝青混凝土自身強度低；瀝青混凝土層間結(jié)合差，使得瀝青混凝土抵抗水平外力的能力??；在瀝青混凝土碾壓成型的過程中，溫度降低過快，在達到要求的壓實度之前，瀝青混凝土的內(nèi)部粘聚力遭到了不可恢復的破壞。

(5)坑槽。

坑槽產(chǎn)生的主要原因是道面的壓實度不夠；黏層或透層不牢；水分進入瀝青路面，滯留在中面層，當集料與瀝青膜剝離后，瀝青混合料不再是一個整體，集料在荷載的作用下，不斷脫落，形成水損害性坑槽；基層、底基層損壞產(chǎn)生翻漿形成坑槽。

(6)泛油。

泛油主要是由于油石比過大造成。出現(xiàn)在高溫季節(jié)，瀝青混凝土道面在飛機荷載的反復作用下，內(nèi)部游離的瀝青偏多，就會使其向上移動，泛出道面表面形成泛油。

(7)油料腐蝕。

機場使用期間由于飛機加油、檢修所帶來煤油、機油、潤滑油等滴漏在道面表面上，致使瀝青被稀釋后，其粘結(jié)力降低，在輪壓的作用下形成凹槽，或引起瀝青混凝土集料散失形成坑槽。

(8)松散。

松散是由于集料顆粒與裹覆瀝青之間喪失粘結(jié)力而造成集料顆粒脫落。

(9)尾氣吹蝕。

尾氣吹蝕由于瀝青混凝土道面表層在飛機發(fā)動機尾氣的高溫吹蝕下，使瀝青發(fā)生碳化，引起瀝青膠結(jié)性能喪失而造成的道面病害。

(10)磨光。

磨光主要原因是由于瀝青表面集料在輪載的作用下變得無棱角、光滑。

3 防護技術(shù)及維修方法

(1)霧封層和還原劑霧封層。

霧封層是將乳化瀝青、改性乳化瀝青或還原劑以霧狀噴灑在瀝青道面上，起到封閉道面孔隙、微細裂紋，修復道面老化，改善道面外觀的作用。還原劑封層具有滲透作用，能夠滲透到道面表層一定深度，對已經(jīng)老化的瀝青具有“再生”作用，使瀝青性能在一定程度上得到恢復。

(2)裂縫填封。

瀝青道面裂縫產(chǎn)生后，如果在高溫季節(jié)全部或大部分可愈合的輕微裂縫，可不加處理。如果在高溫季節(jié)不能愈合的輕微裂縫，要及時進行維修，控制裂縫的進一步擴大，防止導致路面早期破壞，提高道面使用效率。

(3)稀漿封層和微表處。

乳化瀝青稀漿封層是用適當級配的石屑或砂與乳化瀝青、外加劑和水，按一定比例拌合而成的流動狀態(tài)的漿狀乳化瀝青混合料，經(jīng)均勻攤鋪在路面上形成的瀝青封層，簡稱SSC。由于這些乳化瀝青混合料稠度較稀呈漿糊狀，鋪筑厚度較薄，一般在3 cm以下，可以使磨損、老化、裂縫、光滑、松散等路面?zhèn)μ幯杆俚玫交謴?，起到防水、防滑、平整、耐磨和改善路面功能的封層作用。作為保護層和磨耗層，能顯著提高道面質(zhì)量，但不能起承重性的結(jié)構(gòu)作用。

微表處技術(shù)是在稀漿封層技術(shù)的基礎(chǔ)上改良發(fā)展起來的一種道面薄層罩面技術(shù)。主要差別是聚合物改性乳化瀝青的使用，由于其優(yōu)良的抗老化性、高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性，使瀝青道面的使用性能提高，使用壽命延長。

(4)砂封面。

砂封面只適用于泛油的道面處理，施工應在高溫季節(jié)高溫天氣下進行。具體方法為：只有輕微泛油的區(qū)域，可撒上3～5 mm粒徑的潔凈粗砂，并用壓路機碾壓；對泛油較重的區(qū)域，可先撒5～10 mm粒徑的碎石，用壓路機碾壓穩(wěn)定后再撒3～5 mm粒徑的潔凈粗砂，再用壓路機碾壓。碾壓結(jié)束后必須將多余浮動的碎石(砂)清掃、回收。

(5)銑刨平整。

銑刨平整主要針對輪轍和擁包病害，也可用于磨光病害的處治。根據(jù)路面坑槽及道面損壞實際情況，確定修補范圍及深度，采用相應的技術(shù)處理措施。

(6)挖補。

挖補適用于道面局部損壞(如坑槽、網(wǎng)裂、嚴重輪轍等)的修復。

(7)薄層罩面。

薄層罩面是一種普遍采用的預防性養(yǎng)護方法。它是在原有道面上加鋪一層熱瀝青混合料，其中加鋪厚度為1.5～2.5 cm的罩面稱為超薄罩面；加鋪厚度為4 cm左右的罩面稱為薄層罩面。罩面主要適用消除破損，恢復原有路面平整度、改善路面性能的修復工作，提高原有路面的防水性能、平整度和抗滑性能的修復工作等。

4 預防措施

4.1 原材料質(zhì)量控制

4.1.1 瀝青

瀝青是瀝青混凝土最重要的組成材料，是決定瀝青混合料質(zhì)量的主要因素。因此選擇瀝青時，除了要注意瀝青自身品質(zhì)的優(yōu)劣以外，還要注意瀝青標號對當?shù)丨h(huán)境、氣、氣溫的適應性，既要兼顧冬季的抗裂性，又要兼顧到夏季的抗塑變能力。

4.1.2 集料

(1)粗集料應選用堿性石料破碎而成，在瀝青混凝土面層中的作用是通過顆粒間的嵌鎖作用提供穩(wěn)定性，通過其摩擦作用抵抗位移。其形狀和表面紋理都影響瀝青混凝土的穩(wěn)定性，所以選擇粗集料時，要嚴格按照粗集料的技術(shù)要求選擇。即壓碎值、磨耗值、磨光值、吸水率、粘附性、針扁狀顆粒含量等均符合要求。

(2)細集料應選用石灰石破碎生產(chǎn)的石屑或機制砂，盡可能不使用天然砂。在瀝青混合料中增加顆粒間嵌鎖作用，減少粗集料間的孔隙，從而增加混合料的穩(wěn)定性。

4.1.3 礦粉(填料)

選擇填料時一定要考慮能否滿足密度、親水性、含水量和細度要求，能否改善瀝青與集料的粘結(jié)力。一般使用磨細的潔凈的石灰石粉，禁止使用回收粉。

4.1.4 外加劑

為了提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性，選用合適的外加劑。近幾年來在瀝青混合料中摻入不同的改性劑能改善瀝青的性能，如粘度提高、溫度穩(wěn)定性能提高、耐老化性能提高等，從而也相應的提高了瀝青的抗裂和抗輪轍能力。最常用的是車轍劑、高模量劑、溫拌劑等。

4.2 設(shè)計優(yōu)化

(1)不可為追求利益等一些客觀的原因擅自更改原有的設(shè)計。

(2)積極合理使用新材料、新設(shè)備、新工藝、新技術(shù)，如橡膠瀝青、溫拌瀝青、SMA、排水瀝青等的使用。

(3)新建機場重視地基處理和結(jié)構(gòu)層設(shè)計，以滿足承載力要求；原水泥混凝土道面加鋪瀝青混凝土的機場應重視原道面的加固、病害處治，重點考慮防反射裂紋和層間結(jié)合牢固性。

(4)為提高承載力、減少輪轍，中下面層可采用高溫穩(wěn)定性更好的AB-50(AH-50)瀝青。

(5)飛機停機坪、停止等待線附近、滑行道轉(zhuǎn)彎處等不宜使用瀝青混凝土道面。

4.3 施工質(zhì)量控制

(1)控制瀝青混凝土配合比設(shè)計, 生產(chǎn)過程中,當進場材料發(fā)生變化，瀝青混合料的礦料級配、馬歇爾試驗技術(shù)指標不符和要求時，及時調(diào)整配合比。

(2)選擇性能先進的機械設(shè)備，并合理搭配。

(3)選擇專業(yè)素質(zhì)過硬的管理人員和施工作業(yè)人員。

(4)編制制訂完善的施工方案，通過試驗段施工，認真總結(jié)、優(yōu)化施工工藝。

(5)瀝青混合料的拌合和運輸控制，在混合料拌和過程中要從混合料級配、瀝青用量、拌合溫度和時間等方面進行全方位的控制,以提高混合料的攤鋪效果,瀝青混合料拌和時,要控制好溫度和拌和時間。瀝青混合料在運輸過程中,必須將其充分覆蓋,以防止瀝青混合料溫度的降低。

(6)瀝青混合料的攤鋪控制，根據(jù)道面的寬度、橫坡、攤鋪機性能等因素劃分分幅攤鋪寬度。在設(shè)定攤鋪寬度時，可采用多臺攤鋪機排成梯形聯(lián)合作業(yè)，應盡量減少縱向接縫,使全斷面一次鋪成。

(7)瀝青混合料的碾壓控制，瀝青混合料壓實以試驗段確定的碾壓組合及程序進行,壓實分初壓、復壓和終壓三個工步。

(8)施工縫的處理，嚴格保證施工縫的接縫水平。

(9)瀝青混凝土施工應盡量避免在低溫、大風天施工，禁止冒雨作業(yè)。雨后應嚴格保證下層表面干燥、潔凈，方可繼續(xù)施工。

4.4 合理使用、維護

4.4.1 日常檢查與維護

機場瀝青道面建成交付使用后，應每日進行安全巡檢，重點檢查飛機著陸帶、起跑加速帶、調(diào)頭坪(調(diào)頭部位)、滑行道道口等容易出現(xiàn)問題的部位。

4.4.2 合理使用

(1)夏季，道面表面溫度超過50℃時，應灑水降溫；

(2)飛行調(diào)頭時，必須按照調(diào)頭坪引導線進行，禁止飛機以一側(cè)輪為圓心就地打轉(zhuǎn)調(diào)頭，以防止瀝青道面被搓掉粗料形成坑槽；

(3)飛機除了處在防吹坪區(qū)域外，應禁止飛機在停止狀態(tài)大功率運轉(zhuǎn)發(fā)動機，以防止過熱尾氣對瀝青道面的吹蝕。

(4)飛機及相關(guān)輔助設(shè)備在瀝青道面上加油和檢修時，應有防止油料污染道面的措施。

[1] 蔡龍華,馮輝,史保華. 機場擴建工程瀝青混凝土道面接(裂)縫處理方法[J]. 公路,2012，(8):35-39

[2] 毛國奇,赫建鵬. 瀝青混凝土道面常見問題與防治措施[J]. 施工技術(shù),2010,(S2):256-258

[3] 民用機場道面評價管理技術(shù)規(guī)范[S].中國民用航空總局，2009

[4] MH5011-1991 民航機場瀝青混凝土施工規(guī)范[S]

[5] 湯映強. 瀝青混凝土路面病害的產(chǎn)生原因與防治[J]. 科技致富向?qū)?2014,(9):59

[6] 史保華,許巍,齊勇,等. 機場瀝青道面管理與預防性維護對策[J]. 交通運輸工程學報,2008,(2):74-79

文小龍(1965～)，男，高級工程師。

U416.217

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[定稿日期]2015-01-16