試論高高原機場水泥混凝土道面病害研究及預(yù)防措施

王文

（西部機場集團(tuán)青海機場有限公司果洛機場分公司，青海果洛 814000）

0 引言

在社會經(jīng)濟發(fā)展的新時期，飛機成為人們喜愛的交通工具。機場混凝土道面質(zhì)量也因此受到了人們的高度關(guān)注，究其原因，主要是混凝土道面質(zhì)量關(guān)系到飛機起飛和降落的安全。但就當(dāng)前實際情況而言，機場水泥混凝土道面質(zhì)量會在各種因素的影響下出現(xiàn)病害，需要機場予以重視，并在分析病害成因的基礎(chǔ)上，采有效的預(yù)防措施，對此類現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)防和控制。

1 某機場水泥混凝土道面常見病害情況和凍融脫皮成因分析

1.1 機場簡介

某機場飛行區(qū)的等級為4D，其跑道建設(shè)時間為2015年，在4年后建成使用，其長度為3800m，寬度約45m，跑道兩側(cè)設(shè)有寬度為1.5m的道肩，同時，在兩頭設(shè)置了防吹坪，其尺寸為60×60，機坪的停機位數(shù)量為4個，同時設(shè)有聯(lián)絡(luò)道1條，在了解后得知，4個機位都是D類機位，可以滿足D類及以下機型的使用。該機場位于海拔為3700m以上的高高原冰凍地帶，氣候特征較為顯著，具體表現(xiàn)為高寒缺氧，年最低氣溫為零下37℃。這種氣候?qū)τ跒r青混凝土道面而言，可謂是嚴(yán)峻的考驗，但對水泥混凝土面層的影響微乎其微。為延長道面的使用年限，降低維修難度和工作量，控制維修成本，在機場建設(shè)過程中，施工單位對水泥混凝土道面進(jìn)行了全面的應(yīng)用，道面結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2 水泥混凝土常見病害情況

在查閱資料后得知，本機場常見的跑道道面的病害主要有以下幾種：

（1）縱向、橫向和斜向裂縫：在飛機輪載的反復(fù)作用下，跑道水泥混凝土道面逐漸疲勞，其強度也因此而下降，這種現(xiàn)象在板塊中部與接縫向垂直的位置較為常見。

（2）角隅斷裂：在飛機論載的作用下，道面土基和基層局部出現(xiàn)下沉和流失現(xiàn)象，除此之外，凍脹不均勻同樣是引起此類病害的成因。

圖1混凝土道面結(jié)構(gòu)

（3）嵌縫料損壞：此類病害的表現(xiàn)為罐縫料脫落、擠出，罐料材料在老化后，其彈性和粘附性會顯著降低，無法繼續(xù)與縫壁保持密切的連接，封堵作用隨之喪失是引發(fā)病害的主要原因。

（4）沉陷和錯臺：地基基礎(chǔ)凍脹、融沉、基層脫空是導(dǎo)致此類病害出現(xiàn)的原因。這種病害的出現(xiàn)，會對道面平整度造成不利的影響，如果處理不及時，甚至?xí){飛機的滑行安全[1]。

（5）道面表面剝落：此類病害的具體表現(xiàn)為起皮、露石、坑洞等。病害成因為水泥混凝土質(zhì)量不佳，在膨脹遇水遇熱后會導(dǎo)致坑洞的產(chǎn)生。

1.3 凍融脫皮的成因分析

在分析凍融脫皮成因之前，我們需要了解凍融脫皮的機理。如下所述：混凝土內(nèi)部含有大量的孔洞，為水分的滲入和流通創(chuàng)造了有利的條件，在混凝土內(nèi)的水分接近飽和時，溫度下降會導(dǎo)致孔洞中的水分凍結(jié)凝固，此時，水分的體積相較于水分，會高出9%左右，對孔隙壁施加了巨大的壓力，在壓力的作用下，混凝土孔壁會脹大，拉應(yīng)力也因此出現(xiàn)。在溫度回升后，孔洞中的水分會由冰重新轉(zhuǎn)化成水，但孔壁卻無法恢復(fù)原狀，變形已經(jīng)成為無法改變的事實，在反復(fù)多次后，混凝土的空隙深度會不斷增加，一旦混凝土抗拉強度小于作用于孔隙的拉應(yīng)力，混凝土裂縫會隨之出現(xiàn)。不及時解決，裂縫位置在相連后，就會導(dǎo)致凍融脫皮現(xiàn)象的發(fā)生。

凍融脫皮的成因有包括如下幾種：①外在因素：主要是指停機坪坡度設(shè)計不合理，無法及時將雪水、雨水以及除冰液排出，為水分進(jìn)入混凝土裂縫，創(chuàng)造了有利條件；機場所在地區(qū)氣溫變化顯著，導(dǎo)致凍融循環(huán)次數(shù)增加，凍融脫皮現(xiàn)象發(fā)生的概率也因此而加大；道面積雪清理不及時，在道面長時間停留，使凍融的影響程度加深。②內(nèi)在因素：主要包括混凝土內(nèi)部裂縫過多、材料選擇不當(dāng)、混凝土養(yǎng)護(hù)不到位、施工方法落后等[2]。

2 預(yù)防措施

通過上述分析可知，高高原地區(qū)機場水泥混凝土道面容易在內(nèi)部和外部因素的影響下出現(xiàn)凍融脫皮現(xiàn)象，此類現(xiàn)象一旦出現(xiàn)，就會對機場道面質(zhì)量造成不利的影響，嚴(yán)重時，甚至?xí){飛機滑行和降落的安全，故筆者結(jié)合自身工作經(jīng)驗，從設(shè)計、施工方面著手，提出了幾點預(yù)防措施，如下所述：

2.1 設(shè)計方面

以上述機場為例，該機場的占地面積非常大，在機場眾多基礎(chǔ)設(shè)施之中，占地面積最大的基礎(chǔ)設(shè)施為停機坪，同時停機坪也是凍融脫皮現(xiàn)象的多發(fā)區(qū)域，建議有關(guān)單位在設(shè)計過程中，將民航設(shè)計規(guī)范中的相關(guān)規(guī)定作為依據(jù)，對停機坪設(shè)計坡度進(jìn)行有效的控制，確保其坡度不超過0.8%。與此同時，還要強調(diào)排水設(shè)計的重要性，通過排水設(shè)計，增強水泥混凝土道面的排水能力，縮短積水在道面停留的時間，從而在源頭上控制凍融脫皮現(xiàn)象的出現(xiàn)。

2.2 施工方面

在施工過程中應(yīng)采取以下方面的措施：

（1）依據(jù)設(shè)計要求，采購合適的施工材料，確保材料質(zhì)量與要求相符。①考慮到高高原地區(qū)的氣候特點，施工單位在采購水泥材料時，盡量將低堿水泥作為主要選擇，所選水泥不得過細(xì)，否則會在硬化時，出現(xiàn)較大幅度的收縮，容易誘發(fā)裂紋病害。低堿水泥選擇標(biāo)準(zhǔn)為比表面積超過300m2/kg，且不超過500m2/kg；②在選擇骨料時，應(yīng)保證所選骨料具有良好的防水和耐久性能，這種骨料的應(yīng)用，有助于混凝土抗凍性的增強；③還應(yīng)對砂的粗細(xì)度進(jìn)行控制，究其原因，主要是粗度較大的砂，會導(dǎo)致混凝土離析和泌水現(xiàn)象的產(chǎn)生。建議施工單位選擇細(xì)度模數(shù)不超過3.0的砂；④對材料中的含泥率和有害物質(zhì)含量進(jìn)行限制。

（2）確定合適的配合比，實現(xiàn)對水泥混凝土道面凍融脫皮現(xiàn)象的預(yù)防。①施工單位應(yīng)強調(diào)水灰比控制的重要性?；炷聊途眯院涂?jié)B性會受到水灰比的直接影響。上述機場位于海拔3700m的地帶，屬于高高原地區(qū)，故施工單位在制作水泥混凝土?xí)r，需要將水灰比控制在0.45以內(nèi)，但不得小于0.43，否則會影響混凝土的質(zhì)量；②對混凝土單位用水量進(jìn)行控制，通過這種措施，減少水泥混凝土道面結(jié)構(gòu)孔隙的數(shù)量，并且，游離水分的減少，還能限制混凝土內(nèi)部通道的形成；③對水泥用量控制同樣是有效的預(yù)防措施，其原因在于水泥用量越多，混凝土在硬化階段產(chǎn)生的水化熱和化學(xué)收縮反應(yīng)就越大，如果不注重水泥用量的控制，會導(dǎo)致混凝土裂縫大量出現(xiàn)。以上述機場為例，建議該機場將水泥用量控制在330kg/m3；④應(yīng)用適量的引氣劑。混凝土在制作過程中，必然會產(chǎn)生大小不一的氣泡，這些氣泡的存在，可以對混凝土滲水通道起到隔斷作用，混凝土抗?jié)B和抗凍性會因此而增強。試驗結(jié)果表明，不使用引氣劑的混凝土與使用引氣劑的混凝土相比，二者在抗凍性上的差距高達(dá)4倍。但引氣劑的使用需要慎重，究其原因，主要是混凝土內(nèi)部氣泡的增加，會縮小受力面積，繼而影響混凝土的強度。如果機場所使用的混凝土為干硬性混凝土，所使用的引氣劑總量不得超過混凝土體積的4%[3]。

（3）加強施工管理，促進(jìn)施工技術(shù)水平的提升。具體表現(xiàn)在以下方面：①在拌制混凝土?xí)r，控制拌制時間，確保所生產(chǎn)的混凝土，符合高高原地機場道面施工需求。在出料階段，還要對離析現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)防；②在拌制混凝土的同時，做好振搗工作，并確定振搗的標(biāo)準(zhǔn)。如果所制造的混凝土為干性混凝土，盡量將自行排式振搗器作為振搗工具，且振搗頻率不得超過0.8m/min，在最大限度上，保證混凝土的振搗效果；③在面層施工階段，對砂漿層厚度進(jìn)行把控。通過涂抹次數(shù)的增加，使表面密實度提升，以預(yù)防砂眼現(xiàn)象的出現(xiàn)；④確定拉毛時間，不能提前或滯后。如果停機坪對粗糙度要求較低，可節(jié)省這一施工步驟，避免表層在人為因素的影響下受損；⑤上述機場所在地區(qū)晝夜溫差較大，在施工過程中，最好以夜間施工為主，實現(xiàn)對混凝土縫隙的控制。在極端天氣下不得施工。

（4）其他預(yù)防措施；①加強對道面積雪和積水的處理，縮短積水在混凝土道面上的停留時間；②做好除冰液的回收和清理，使其對混凝土道面的影響降至最低。

3 結(jié)論

綜上所述，位于高高原冰凍地區(qū)的機場，其水泥混凝土道面容易在內(nèi)外部因素的影響下出現(xiàn)凍融脫皮現(xiàn)象，此類現(xiàn)象的出現(xiàn)，會破壞混凝土道面的質(zhì)量，并威脅飛機滑行和降落的安全。筆者作為機場管理人員，結(jié)合自身工作經(jīng)驗提出了依據(jù)設(shè)計要求，采購合適的施工材料，確定合適的配合比、加強施工管理，促進(jìn)施工技術(shù)水平的提升、加強對道面積雪和積水的處理以及做好除冰液的回收和清理等預(yù)防措施，從而實現(xiàn)對凍融脫皮現(xiàn)象的有效控制。