機(jī)場冬季應(yīng)急除膠除線新工藝探究

摘 要：自2019年發(fā)生拋丸損傷航空器事件拋丸除膠、除線技術(shù)禁用后，目前機(jī)場道面除膠、除線主要為高壓水沖洗法。鑒于高壓水沖洗法不能徹底清除拉毛處膠漆、清洗后刻槽側(cè)壁有殘留、水射流對拉毛和刻槽有損傷以及不適宜冬季施工等問題，對等離子技術(shù)以及碳酸氫鈉微晶體清洗技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)研究，以便尋求一種無損、徹底并且適宜冬季施工的新工藝來完成冬季道面應(yīng)急除膠、除線工作。

關(guān)鍵詞：等離子;碳酸氫鈉微晶體;冬季;應(yīng)急除膠;除線

目前民航業(yè)道面除膠、除線方法主要有機(jī)械打磨法、化學(xué)試劑法、拋丸沖擊法以及高壓/超高壓水沖法。機(jī)械打磨法是采用銑刨機(jī)、研磨機(jī)或旋轉(zhuǎn)硬質(zhì)鋼絲刷等清除膠泥，操作不當(dāng)易損傷道面，破壞道面刻槽，甚至產(chǎn)生微裂縫，適用于小型機(jī)場，并不能滿足大中型機(jī)場運(yùn)行的需求;化學(xué)試劑法是通過在道面上灑布化學(xué)除膠試劑來軟化并分解膠漆，再用有壓水來清除膠漆，該方法因軟化、溶解時(shí)間長、對環(huán)境有污染等因素，實(shí)際除膠、除線中很少使用。部分機(jī)場有采用化學(xué)除膠法和高壓水沖法相結(jié)合的方式，來提高除膠效果和質(zhì)量，提升工作效率。拋丸沖擊法是用丸料高速?zèng)_擊道面，使膠漆剝落，此技術(shù)雖有無污染、除膠漆速度快、不受溫度影響等優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際操作過程中丸料回收率不高，遺留在道面上的拋丸有被發(fā)動(dòng)機(jī)吸入從而損傷航空器的威脅，自2019年發(fā)生拋丸機(jī)作業(yè)殘留物損傷航空器事件后，民航業(yè)已禁用拋丸機(jī)除膠、除線作業(yè)。高壓/超高壓水沖法是我國民用機(jī)場最常用的除膠、除線方法，此方法除膠后道面微觀紋理表層仍有一層膠膜，多次除膠以及提升水壓力均對道面刻槽具有一定的損壞，除線效果差，并且很難滿足北方地區(qū)冬季施工作業(yè)要求。因此，目前急需新的除膠、除線新工藝來完成機(jī)場冬季道面的應(yīng)急除膠、除線工作。

1 飛行區(qū)除膠、除線工作情況

（1）除線作業(yè)。為指引航空器、地面保障車輛和人員按規(guī)定區(qū)域、路線行駛，飛行區(qū)道面噴涂了大量地面標(biāo)志線。除線工作一般有兩種情況，一是原有標(biāo)志線厚度超標(biāo)，需削減標(biāo)志線厚度。噴涂的標(biāo)志線在陽光、塵土等環(huán)境作用以及飛機(jī)降落剎車過程耦合作用下會(huì)褪色或被膠泥污染。因此，為確保地面標(biāo)志線清晰有效，需定期對道面標(biāo)志線進(jìn)行噴涂更新，即按原樣復(fù)噴。隨著噴涂次數(shù)的增加，道面標(biāo)志線越來越厚，依據(jù)《飛行區(qū)場地維護(hù)技術(shù)指南》（AC-140-CA-2010-3），地面標(biāo)志維護(hù)3.6.2-1規(guī)定，原標(biāo)志線厚度大于5mm時(shí)，應(yīng)除線后再涂刷[1];二是標(biāo)志線變更。當(dāng)機(jī)場遇到重新規(guī)劃機(jī)坪、機(jī)位，跑道入口內(nèi)移，滑行道關(guān)閉或啟用等運(yùn)行狀況變更時(shí)，需根據(jù)新的運(yùn)行要求，將原有地面標(biāo)志線清除，按變更后圖紙敷設(shè)新的標(biāo)志線。

（2）除膠作業(yè)。飛機(jī)輪胎在高速著陸時(shí)與跑道表面摩擦造成的高溫會(huì)使輪胎橡膠瞬間熔化形成橡膠粘污物并涂抹道面表層紋理以及道面刻槽中，脫落的橡膠迅速變性、變硬后牢牢黏附于道面表面，隨著摩擦次數(shù)的增加和時(shí)間的推移，道面膠層不斷加厚，會(huì)產(chǎn)生鏡面一樣的光澤，大大降低道面的摩擦性能，影響航空器的安全起降。以連續(xù)100米長道面摩擦系數(shù)為評價(jià)指標(biāo)時(shí)，道面摩擦系數(shù)低于維護(hù)規(guī)劃值或者累計(jì)長度大于100米的范圍內(nèi)存在低于最小摩阻值的現(xiàn)象時(shí)，必須立即采取措施改善道面摩阻特性或關(guān)閉跑道[2]。

為保障道面的摩擦性能，每個(gè)機(jī)場都定期對道面進(jìn)行除膠作業(yè)。尤其大型機(jī)場，每月甚至間隔更短就要除一次膠。以新鄭國際機(jī)場為例，每條跑道幾乎每周都要利用夜間的航班間隙進(jìn)行兩次除膠。

2 民航業(yè)內(nèi)飛行區(qū)除膠、除線基本做法

目前民航業(yè)內(nèi)飛行區(qū)除膠、除線基本做法主要有四種：拋丸沖擊法、高壓水沖法、化學(xué)試劑法、機(jī)械打磨法。因厚的道面標(biāo)志線漆層比膠層硬度高，薄的漆層滲到道面紋理內(nèi)，要想清除干凈，需用到超高壓水（100—140MPa），超高壓水會(huì)損傷道面拉毛和刻槽，進(jìn)而導(dǎo)致道面摩擦系數(shù)降低;化學(xué)試劑法因溶解速度慢、污染較大，回收困難等原因不被采用;機(jī)械打磨法工作效率低、人工成本貴，操作不當(dāng)對道面損傷較大，一般不采用。自民航業(yè)停止拋丸機(jī)作業(yè)后，目前只有高壓水除膠、除線作業(yè)方式。

3 高壓水除膠、除線作業(yè)存在的問題

（1）除膠方面。對道面表面紋理造成較大損傷，道面摩擦系數(shù)降低現(xiàn)象明顯。由于高壓水射流的水擊作用，混凝土表面的粗細(xì)骨料往往會(huì)被剝離，造成刻槽等紋理喪失。所以經(jīng)過一定次數(shù)的除膠作業(yè)后，道面摩擦系數(shù)很難提高。經(jīng)常在跑道兩端接地帶產(chǎn)生摩擦系數(shù)低谷。而由于混凝土修復(fù)的困難，造成跑道提前達(dá)到使用壽命。給機(jī)場造成極大損失和安全隱患。因此，針對當(dāng)前除膠方面存在的缺陷并結(jié)合民航對于安全性方面的特殊要求，開發(fā)一種對機(jī)場道面無損的新型除膠技術(shù)，是中國乃至世界民航界迫切需要解決的問題。

（2）除線方面。高壓水除線作業(yè)主要存在以下三個(gè)問題：一是國內(nèi)現(xiàn)有高壓水除線設(shè)備都是新研發(fā)的，設(shè)備性能較差，不符合機(jī)場高標(biāo)準(zhǔn)使用要求。經(jīng)新鄭機(jī)場、虹橋機(jī)場、南京機(jī)場、大興機(jī)場等多個(gè)大型機(jī)場試用后，效果不佳，主要表現(xiàn)為壓力小時(shí)標(biāo)線除不凈（殘余模糊標(biāo)線會(huì)誤導(dǎo)飛行員誤滑），壓力大后會(huì)損傷道面;二是高壓水除線，冬季高冷地區(qū)不適用。高壓水除線后，會(huì)在道面上殘留少量水，冬季低溫天氣下，殘留的水分會(huì)在道面上形成冰膜，影響道面摩擦性能，然而機(jī)坪區(qū)域離航站樓、地面保障人員和航空器較近，不宜利用熱吹車烘干;三是高壓水除線區(qū)域，不能立即畫線。當(dāng)?shù)孛嬗兴驖穸冗^大時(shí)，噴出的漆膜不能附著到道面上。必要時(shí)需增加人工火烤工序，大大降低了除線、改線工作效率。因此，目前急需一套安全、高效的冬季除線應(yīng)急方式。

4 等離子和碳酸氫鈉微晶體除膠除線原理

（1）等離子除膠、除線原理。等離子是物質(zhì)存在的第四種形態(tài)，其產(chǎn)生原理為在電場作用下使工作介質(zhì)發(fā)生電離，電離后的介質(zhì)具有極高的化學(xué)活性，可以在常溫或較低的溫度下與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。如果以空氣作為工作介質(zhì)，用高濃度、高流速的等離子射流噴射道面的積膠層和漆面處，由于橡漆為有機(jī)物，那么橡漆可以在遠(yuǎn)低于燃點(diǎn)的情況下迅速發(fā)生氧化、氣化，進(jìn)而從道面上剝離，在道面不存在任何殘留物。同時(shí)，由于道面混凝土為無機(jī)材料，等離子流不會(huì)對其造成任何傷害。在達(dá)到徹底清除道面膠漆的同時(shí)保護(hù)道面紋理，極大延長道面功能壽命的目的。

（2）碳酸氫鈉微晶體除膠、除線原理。碳酸氫鈉微晶體是一種用途廣泛的新型環(huán)保噴射磨料，在歐美發(fā)達(dá)國家已經(jīng)沿用三十多年，擁有十分成熟的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)。它適用于相對堅(jiān)硬的涂層和敏感表面的清洗處理，可廣泛應(yīng)用于石油化工、航空航天、高鐵輪船、裝備再制造、精密部件、市政工程、食品機(jī)械等多領(lǐng)域的工業(yè)化清洗。碳酸氫鈉微晶體是單斜晶系晶體（如圖1所示），具有特殊的爆破性能，它像其他噴砂磨料一樣，可通過產(chǎn)生的磨損效應(yīng)將基材表面的油漆、土壤或污染物脫除。更為重要的是，當(dāng)碳酸氫鈉微晶體在噴射撞擊清洗表面的同時(shí)，會(huì)在瞬間將能量轉(zhuǎn)移至每個(gè)顆粒而使自身迅速爆裂，這種二次爆裂的能量亦繼續(xù)參與清除工作，進(jìn)而剝離更多的涂層，直至所有的能量均耗散殆盡，磨料才化為塵埃。

5 等離子和小蘇打顆粒除膠、除線現(xiàn)場試驗(yàn)研究

（1）等離子技術(shù)現(xiàn)場除膠、除線試驗(yàn)。2019年10月25日，中國民航大學(xué)和新鄭國際機(jī)場飛管部對北跑道進(jìn)行等離子設(shè)備除膠、除線現(xiàn)場試驗(yàn)，具體效果如圖2所示。為證實(shí)其除膠的徹底性，同時(shí)對高壓水除膠后區(qū)域開展再次除膠試驗(yàn)，效果如圖3所示。從圖2可以看出，等離子技術(shù)能夠快速清除道面的標(biāo)志線及積聚的膠泥，使道面恢復(fù)原有的狀態(tài)。等離子技術(shù)不僅可以除掉道面刻槽內(nèi)的膠層和標(biāo)線，而且還可以有效、快速地清除道面拉毛位置處的膠層和標(biāo)線;等離子技術(shù)是在常溫或較低的溫度下與膠漆發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，噴射的火焰溫度低，不會(huì)損壞道面。從圖3可以看出，等離子技術(shù)能夠清除掉高壓水除膠作業(yè)后殘留在拉毛以及刻槽側(cè)壁上的膠泥，能夠?qū)崿F(xiàn)徹底地除膠。

（2）等離子技術(shù)存在的問題。①等離子除膠、除線技術(shù)目前還處于研究階段，目前沒有一套完整的理論及成熟的設(shè)備來指導(dǎo)除線作業(yè);②等離子除膠、除線后，漆面和膠泥在低溫燃燒下會(huì)形成大量的細(xì)小漆塊和碎屑，形成新的FOD，目前還沒有燃燒異物的回收裝置;③利用等離子除膠、除線時(shí)，在嵌縫位置，嵌縫料會(huì)因低溫燃燒而損壞，目前還沒有一套完整的定位裝置來規(guī)避嵌縫位置，并且此技術(shù)不適用于瀝青道面除膠除線作業(yè)。

（3）碳酸氫鈉微晶體除線現(xiàn)場試驗(yàn)。碳酸氫鈉微晶體新鄭機(jī)場除線試驗(yàn)具體效果如圖4、圖5所示。從圖4中可以看出碳酸氫鈉微晶體可以清除掉水泥道面上的漆面，并且清除掉的漆屑和碳酸氫鈉微晶體的混合物易溶于水，pH值<8.3，不會(huì)造成環(huán)境污染。同時(shí)，依據(jù)新鄭機(jī)場現(xiàn)場試驗(yàn)可以推斷出1支清洗槍的除線效率為3m2/h。從圖5可以看出碳酸氫鈉微晶體除線后，不會(huì)對原道面造成肉眼可見的損傷。幾乎可以實(shí)現(xiàn)無損清除。

（4）碳酸氫鈉微晶體技術(shù)存在的問題。①噴射出的小蘇打微晶體以及切割掉的漆面顆粒會(huì)出現(xiàn)揚(yáng)塵現(xiàn)象，小蘇打微晶體和切割掉的漆面會(huì)遺留在道面上，形成新的FOD;②清洗槍采用人為操作的方式，會(huì)因?yàn)椴僮魅藛T熟練程度及經(jīng)驗(yàn)的改變而變化，存在損傷道面的隱患。

6 結(jié)論

（1）等離子除膠技術(shù)有望徹底解決當(dāng)前機(jī)場水泥道面除膠、除線技術(shù)存在的缺點(diǎn)并完全適應(yīng)民航對于安全性方面的特殊要求，并可實(shí)現(xiàn)對道面的無損、無殘留除膠、除線。（2）碳酸氫鈉微晶體在正確使用時(shí)不易造成道面損傷，可以用于水泥以及瀝青道面的除膠、除線作業(yè)，并且可以實(shí)現(xiàn)冬季應(yīng)急除膠、除線的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]《飛行區(qū)場地維護(hù)技術(shù)指南》（AC-140-CA-2010-3）.

[2]《運(yùn)輸機(jī)場運(yùn)行安全管理規(guī)定》（CCAR-140）.

作者簡介：張寶鵬（1990—），男，山東臨沂人，研究生，研究方向：混凝土道面邊角快速修復(fù)。