北方機(jī)場水泥混凝土道面常見病害及預(yù)防措施

石添著

（甘肅省民航機(jī)場集團(tuán)有限公司，甘肅 蘭州 730030）

0 引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，人們對于出行的要求越來越高，促使國內(nèi)機(jī)場的規(guī)模日益擴(kuò)大。截至2021 年底，我國境內(nèi)運(yùn)輸機(jī)場共有248 個，在建機(jī)場數(shù)量超過25個。機(jī)場修建過程中水泥混凝土道面被廣泛應(yīng)用，無論是飛行區(qū)跑道還是停機(jī)坪，采用的主要是水泥混凝土道面。機(jī)場水泥混凝土道面在使用過程中容易產(chǎn)生多種病害，尤其在我國北方地區(qū)，病害更為常見。比如，北方地區(qū)作為我國主要季節(jié)性冰凍地區(qū)，冬季低溫、干燥環(huán)境可能會使土基產(chǎn)生較大的不均勻凍脹，從而導(dǎo)致水泥混凝土道面出現(xiàn)錯臺病害，影響機(jī)場的安全運(yùn)營。

國內(nèi)外許多學(xué)者對機(jī)場道面常見病害進(jìn)行了總結(jié)和分析，也提出了較多有效的預(yù)防措施。但在我國北方地區(qū)復(fù)雜的氣候條件下，機(jī)場水泥混凝土道面形成的病害具有自身的特點(diǎn)。同時，相較于道面產(chǎn)生病害以后再進(jìn)行處理，病害預(yù)防工作在維護(hù)機(jī)場安全方面更為重要。通過科學(xué)制定和嚴(yán)格執(zhí)行預(yù)防措施，可以有效預(yù)防我國北方地區(qū)機(jī)場混凝土道面病害的產(chǎn)生，最大限度地提高道面的使用壽命，從而保障機(jī)場的安全運(yùn)營[1]。

鑒于此，為了避免機(jī)場水泥混凝土道面出現(xiàn)較嚴(yán)重的質(zhì)量和安全問題，本文對我國北方機(jī)場水泥混凝土道面常見病害進(jìn)行了總結(jié)和分析，針對道板錯臺、道面裂縫、邊角脫落和板體斷裂四類病害提出了有效的預(yù)防措施，以供相關(guān)技術(shù)人員提供參考和借鑒。

1 北方機(jī)場水泥混凝土道面常見病害

1.1 道板錯臺

我國北方地區(qū)機(jī)場水泥混凝土道面在冬季容易出現(xiàn)錯臺病害。一般是由于道面板縫灌縫不密實，灌縫料不符合標(biāo)準(zhǔn)或灌縫施工不規(guī)范等，導(dǎo)致道面雨水下滲，而冬季道面板下雨水結(jié)冰會使局部道面板塊抬高，形成錯臺。通常情況下道面板塊抬高2～6cm，這會對飛機(jī)安全起飛和降落造成嚴(yán)重的威脅。比如西北某機(jī)場在翻修后，機(jī)場水泥混凝土道面出現(xiàn)100多處板間錯臺，最大高差達(dá)到20cm，嚴(yán)重影響了機(jī)場的安全運(yùn)行[2]。

1.2 道面裂縫

機(jī)場水泥混凝土道面與其他工程中的道面不同，對施工技術(shù)水平有更高的要求。水泥混凝土道面使用過程中，容易出現(xiàn)不同類型的裂縫病害。裂縫形成原因包括材料配比不合理、施工操作不規(guī)范以及長時間使用后缺乏道面養(yǎng)護(hù)，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)場道面出現(xiàn)各種類型的裂縫。具體裂縫病害類型如下：

一是縱向裂縫。由于機(jī)場基層填料的土質(zhì)和濕度不均勻或是壓實程度不足等，在飛機(jī)巨大的荷載作用下，會使道面產(chǎn)生縱向裂縫。隨著雨水不斷向下滲透，飛機(jī)道面基層逐漸軟化，促使裂縫不斷擴(kuò)展延伸，最終可能形成斷板，對飛機(jī)飛行與著陸的安全性造成影響。

二是橫向貫穿裂縫。該裂縫主要產(chǎn)生于道面板非角隅處。前期施工過程中切縫不及時、冷凍收縮裂縫、干縮裂縫等，在熱脹冷縮的作用下，或是水泥混凝土在水化硬化過程中失水較多時，容易造成機(jī)場道面出現(xiàn)橫向貫穿裂縫。

三是交叉裂縫。機(jī)場道面施工過程中，水泥混凝土強(qiáng)度未能符合規(guī)范要求，穩(wěn)定性較差。一旦遇到雨雪天氣，出現(xiàn)浸水現(xiàn)象后，則會造成機(jī)場道面不均勻沉降，出現(xiàn)交叉裂縫病害。具體病害表現(xiàn)為多處道面板出現(xiàn)從板邊、板角開始向板中龜裂泛黃的現(xiàn)象，停機(jī)坪平行滑行道出現(xiàn)破碎剝落現(xiàn)象等，嚴(yán)重影響機(jī)場道面平整性和安全性。

1.3 邊角脫落

機(jī)場水泥混凝土道面長時間使用的情況下，道面板難免出現(xiàn)掉角和掉邊的問題，這主要是因為切縫時間較早而造成的，若是沒有及時處理該病害，極易因道面不平整引發(fā)安全問題。

1.4 板體斷裂

對機(jī)場水泥混凝土道面而言，由于水泥混凝土具有明顯的熱脹冷縮特征，在混凝土縱向連續(xù)澆筑過程中，由于較大溫差應(yīng)力的作用以及基層裂縫的反射作用，道面極易出現(xiàn)平行于橫向收縮縫的裂縫，最終形成不規(guī)則斷板病害。

2 機(jī)場水泥混凝土道面常見病害預(yù)防措施

為保證機(jī)場水泥混凝土道面質(zhì)量符合相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)并滿足機(jī)場的安全要求，要堅持防大于治的處理原則。

2.1 道板錯臺預(yù)防措施

2.1.1 設(shè)計階段對道板錯臺的預(yù)防

北方機(jī)場施工首要任務(wù)就是做好防凍設(shè)計，避免基層產(chǎn)生不均勻凍脹，從而避免混凝土道面產(chǎn)生錯臺。在具體設(shè)計過程中，需要著重注意以下要點(diǎn)：

（1）明確機(jī)場區(qū)域凍層最小厚度。設(shè)計機(jī)場水泥混凝土道面結(jié)構(gòu)的總厚度時，要保證其面層、墊層和基層厚度符合防凍層最小厚度要求。若是在特殊情況下，結(jié)構(gòu)層厚度比防凍層最小厚度的要求小，那么應(yīng)根據(jù)實際情況增加墊層層數(shù)或者厚度，同時保證所使用的材料符合抗凍要求。

（2）當(dāng)凍深比機(jī)場水泥混凝土道面結(jié)構(gòu)層的總厚度大時，道面凍脹高度加劇。因此，為有效預(yù)防錯臺病害問題的產(chǎn)生，相關(guān)工作人員應(yīng)根據(jù)不同凍深地區(qū)對水泥混凝土道面凍脹高度進(jìn)行設(shè)計，避免其超出合理范圍。

（3）設(shè)計機(jī)場水泥混凝土道面時，防凍層下要保持一定厚度的均勻土層，厚度達(dá)到50cm 即可。該設(shè)計要點(diǎn)主要是為了保證土基均勻性，若是機(jī)場道面下存在粉土等，在強(qiáng)烈的凍脹差異下，可能會造成機(jī)場道面出現(xiàn)嚴(yán)重錯臺。因此，防凍層下要保持一定厚度的均勻土層，以此保證混凝土道面質(zhì)量符合要求。

（4）抬高土基的設(shè)計高度。若是機(jī)場水泥混凝土道面所在區(qū)域的地勢較為平坦，且處于低洼潮濕地帶，需要在設(shè)計時將機(jī)場道面的土基抬高，并重點(diǎn)加強(qiáng)排水措施，將土基與地下水之間的距離拉大，減少出現(xiàn)不均勻凍脹的情況，降低錯臺病害出現(xiàn)的概率。

（5）設(shè)計排水系統(tǒng)與隔水層。導(dǎo)致機(jī)場水泥混凝土道面出現(xiàn)錯臺質(zhì)量問題的主要原因就是凍脹現(xiàn)象，而引發(fā)凍脹現(xiàn)象的主要因素是土壤中含有充足的水。因此，預(yù)防錯臺病害時，盡量將滲入土基的水源補(bǔ)給切斷。比如設(shè)置完善的排水系統(tǒng)，做好基層排水設(shè)計，在加速排出表面水的同時減少雨水下滲。對于隔水層設(shè)計工作而言，其主要目的也是將水源補(bǔ)給隔斷，保證基層濕度狀態(tài)的穩(wěn)定性。對于機(jī)場道面設(shè)計，最好使用粗粒料隔水層，厚度要比毛細(xì)上升高度大，參數(shù)控制在15～20cm范圍內(nèi)即可。值得注意的是，在使用粗粒料隔水層時要輔以盲溝，且將其設(shè)計成3‰以上的斜坡，從而便于排水，減輕凍害[3]。

2.1.2 翻修過程中預(yù)防錯臺病害的措施

除了要在機(jī)場道面設(shè)計階段預(yù)防錯臺病害，還要在后期翻修過程中預(yù)防錯臺病害，以此保證機(jī)場混凝土道面的質(zhì)量。具體預(yù)防措施包括：

（1）根據(jù)機(jī)場道面實際情況確定翻修范圍，適當(dāng)擴(kuò)大損壞板塊周圍的翻修范圍，面積大概擴(kuò)大1塊或2塊板即可。

（2）機(jī)場道面分塊。錯臺病害問題處理過程中，道面會被清除并重新施工。施工過程中要保證新道面的分塊與舊道面保持一致，但是相鄰的新板則要細(xì)分，從而發(fā)揮過渡作用，降低錯臺及道面斷裂概率。

（3）合理設(shè)計混凝土道面結(jié)構(gòu)層。一般情況下，機(jī)場道面翻修區(qū)結(jié)構(gòu)與原結(jié)構(gòu)相同，均以面層、基層和墊層構(gòu)成，材料分別為水泥混凝土、天然級配砂礫石和天然砂礫石。為緩解新舊道面不均勻凍脹的矛盾，可以設(shè)置15cm的手?jǐn)[卵石基層，并開展基槽開叉工作，將新道面與舊道面的鄰接處打造為斜坡。相較于臺階式過渡，斜坡式過渡的環(huán)節(jié)效果更好。另外，在道面結(jié)構(gòu)層厚度范圍內(nèi)，還應(yīng)將粉土夾層清除，將其更換為天然砂礫石，通過統(tǒng)一凍脹性的做法預(yù)防錯臺問題。

（4）合理設(shè)計接縫。保留原道面企口縫，并在小板和新道面之間、過渡小板和新面板之間使用平縫。

凍脹現(xiàn)象具有不均勻特點(diǎn)，因此，若是機(jī)場水泥混凝土道面錯臺部位較大，比如在4cm 以上，那么在設(shè)計符合規(guī)定的隔離層后，最好在新道面部位進(jìn)行雙層鋼筋網(wǎng)的加鋪。鋼筋直徑參數(shù)控制在8～12mm，間距可選15cm×15cm 或者20cm×20cm。以此改善道面性能，增強(qiáng)其抗裂能力，實現(xiàn)對裂縫產(chǎn)生和裂縫擴(kuò)展的有效防控。

2.2 道面裂縫預(yù)防措施

（1）科學(xué)選用水泥。對于機(jī)場道面施工作業(yè)而言，應(yīng)選用具有低收縮特征的水泥，以充分利用水泥自身的低收縮性質(zhì)，改善混凝土硬化過程中呈現(xiàn)的收縮特征，降低機(jī)場道面裂縫發(fā)生幾率。

（2）嚴(yán)格遵循水泥混凝土道面施工工序流程。尤其在混凝土終凝前，要避免有關(guān)因素的影響，并趕在終凝前完成收面施工，從而保證混凝土各項性能能夠達(dá)標(biāo)。完成收面工作后，施工人員還應(yīng)及時開展覆蓋養(yǎng)護(hù)工作，避免烈日、強(qiáng)風(fēng)等天氣因素對其質(zhì)量造成影響。養(yǎng)護(hù)措施可以采用覆蓋無紡布和噴灑養(yǎng)護(hù)劑等措施，根據(jù)實際情況靈活采用，以保證混凝土的質(zhì)量。

（3）在機(jī)場道面實際施工過程中，施工人員要重點(diǎn)關(guān)注天氣情況，盡量避開高溫天氣。同時要做好混凝土攤鋪平整作業(yè)，避免混凝土振搗后出現(xiàn)凹凸不平等現(xiàn)象，以此降低收縮不均等問題發(fā)生的概率。開展混凝土澆筑作業(yè)時，工作人員需要控制好振搗插點(diǎn)之間的均勻性，并且遵循快插慢拔的作業(yè)原則。二次振搗主要目的是優(yōu)化混凝土各項性能，所以要將第二次振搗時間控制在混凝土澆筑后的40～50min范圍內(nèi)。切縫時機(jī)不合適是造成機(jī)場道面出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性斷裂的主要原因。為避免出現(xiàn)這一質(zhì)量問題，工作人員應(yīng)在適當(dāng)時間開展切縫工作。一般情況下，在混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到8～10MPa范圍內(nèi)即可，普通環(huán)境下在終凝后36h后即可。正確把握切縫時機(jī)能夠有效預(yù)防機(jī)場道面裂縫的產(chǎn)生。

2.3 邊角脫落預(yù)防措施

機(jī)場道面邊角損壞出現(xiàn)的直接原因是切縫時間較早。開展混凝土攤鋪?zhàn)鳂I(yè)時，要保證混合料攤鋪的均勻性，不可使較大粒徑混合料在機(jī)場道面板邊角處集中。同時，相關(guān)工作人員還應(yīng)使用鋼釬進(jìn)行插搗，從而保證混凝土施工質(zhì)量，避免出現(xiàn)蜂窩。值得注意的是，混凝土振搗作業(yè)開展過程中要做好補(bǔ)料工作和補(bǔ)振工作，從而保證機(jī)場道面邊角振搗的密實性。此外，及時開展養(yǎng)護(hù)工作，把握好拆模時機(jī)，杜絕硬撬等暴力施工行為，最大程度降低拆模對混凝土質(zhì)量的損傷，做好成品保護(hù)工作[4]。

2.4 板體斷裂預(yù)防措施

為有效預(yù)防機(jī)場道面板體斷裂問題，可以采取以下幾項措施：

（1）前期材料配比過程中最大程度保證其均勻性性。采用雙臥軸全自動電腦控制攪拌設(shè)備，利用現(xiàn)代化技術(shù)實現(xiàn)拌合料準(zhǔn)確配合比，從而避免薄弱部位的產(chǎn)生。

（2）采用軟切縫技術(shù)，利用超輕型設(shè)備于1.5MPa混凝土抗壓強(qiáng)度下開展工作，降低結(jié)構(gòu)損傷。

（3）對縱向連續(xù)澆筑長度進(jìn)行控制，一般控制在100m以下，降低溫差等應(yīng)力作用效果。此外，謹(jǐn)慎澆筑，做好施工縫設(shè)置。

3 結(jié)束語

綜上所述，北方機(jī)場水泥混凝土道面常見病害有道板錯臺、道面裂縫、邊角脫落和板體斷裂四類病害，這些病害不僅與混凝土的使用性能有關(guān)，還與北方地區(qū)復(fù)雜的氣候條件有關(guān)。相較于道面產(chǎn)生病害以后再進(jìn)行處理，病害預(yù)防工作在維護(hù)機(jī)場安全方面更為重要?？茖W(xué)制定和嚴(yán)格執(zhí)行預(yù)防措施，可以有效預(yù)防我國北方地區(qū)機(jī)場混凝土道面病害的產(chǎn)生，最大限度地提高道面的使用壽命，從而保障機(jī)場的安全運(yùn)營。