淺談機場水泥混凝土道面板接縫破損原因及防治措施

概述

機場道面是機場的重要組成部分,是飛機起降的依托,道面質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到飛行使用和安全。道面直接同飛機機輪和大氣相接觸,承受飛機機輪荷載的豎向應(yīng)力、水平力和沖擊力的作用,同時受高溫高速噴氣流以及冷熱、干濕、凍融等自然因素的作用。要保證飛機在任何氣候條件下都能起飛降落,就應(yīng)該為飛機提供安全、快速、適用的道面結(jié)構(gòu)。目前永久性機場的跑道、滑行道、停機坪等承重道面在國內(nèi)使用較多的是水泥混凝土道面。水泥混凝土道面具有良好的使用品質(zhì),使用壽命較長,但維修工作較為復(fù)雜。根據(jù)筆者對我國中部、東部、西部地區(qū)近十個機場的調(diào)查統(tǒng)計,水泥混凝土道面板的破損類型主要有:斷板、裂縫裂紋、沉陷、拱起、唧泥、接縫破損和表面損壞等。其中,接縫破損是機場道面產(chǎn)生破壞的主要原因之一,接縫破損是機場道面工程的常見質(zhì)量通病,直接影響到機場道面使用壽命,構(gòu)成飛行安全隱患。水泥混凝土道面板縫破損的原因是很多方面的,道面板縫破損改進措施研究也應(yīng)該從多個角度進行。

3.2.2 慢行道路面的材料選擇 現(xiàn)今綠道慢行系統(tǒng)路面的材料主要有瀝青路面、混凝土路面、彩色瀝青路面、塑木棧道、石材鋪裝路面和透水混凝土路面等，透水混凝土因其高透水性、高蓄水性、良好的裝飾性以及抗污染、易維護等特性成為近幾年使用較多的路面材料。透水混凝土路面能使雨水迅速滲透，補充地下水，改善綠道周邊植物的生長條件和調(diào)整生態(tài)平衡，能夠在綠道內(nèi)部達到雨水的自循環(huán)利用。

1 從勘察設(shè)計方面進行防治

1.1 采用半剛性基層

將接縫設(shè)置與道面結(jié)構(gòu)層設(shè)計綜合考慮。當基層強度較低,穩(wěn)定性較差時,特別是當接縫填料損壞失效后,雨水從板縫中深入基層,降低基層的強度,使基層頂面找平層細料流失,在荷載的等作用下產(chǎn)生唧泥現(xiàn)象,基層中的細砂礫、粘土被擠出,使道面板底部脫空,基層逐漸失去支撐作用,加劇接縫的破壞,接縫破壞又使更多的水滲入基層,周而復(fù)始,最終導(dǎo)致混凝土板完全破壞,鑒于此,應(yīng)采用水泥穩(wěn)定集料半剛性基層,且不設(shè)找平層,用提高基礎(chǔ)強度及整體性穩(wěn)定性的辦法,來提高接縫的傳荷能力,彌補接縫本身功能的不足。該類型半剛性基層具有較高的抗凍及抗?jié)B性能,其穩(wěn)定性較高,耐久性也較強,易于施工,基層強度加強以后,水泥混凝土道面板邊角的應(yīng)力降低,接縫的能力加強,相應(yīng)減少了接縫的破損,提高了道面的整體質(zhì)量和穩(wěn)定性。

1.2 采用較大規(guī)格尺寸混凝土道面板,減少接縫的數(shù)量

水泥混凝土道面板接縫隨著溫度和濕度的反復(fù)變化,接縫間隙相應(yīng)地伸縮,使地表水容易滲入道面下部基層或土基而引起唧泥、錯臺、板底脫空和斷裂等病害;或者使雜物落入板縫而阻礙膨脹,引起接縫破裂等病害。而作用在板邊和板角處的荷載能產(chǎn)生的撓度和應(yīng)力要比作用在板中的大許多,這就加快和加劇了上述質(zhì)量病害的出現(xiàn)。所以接縫成為混凝土道面板缺陷的根源之一,嚴重影響混凝土道面的使用壽命及飛行滑跑的舒適性。為此減少接縫即采用較大規(guī)格尺寸水泥道面板無疑是解決接縫問題的根本之道。

連續(xù)配筋混凝土道面和預(yù)應(yīng)力混凝土道面雖然在一定程度上克服了道面板接縫質(zhì)量病害,但在技術(shù)和經(jīng)濟上都存在缺點和不足,即使在發(fā)達國家仍未普遍推廣。所以,在現(xiàn)有條件下采用較大規(guī)格尺寸水泥混凝土道面板應(yīng)是一個發(fā)展方向,研究表明通過改善混凝土道面的性能和改進施工質(zhì)量,并在中部某機場進行了水泥混凝土較大規(guī)格道面板的應(yīng)用試驗,板塊尺寸由原來的每塊4－6米擴大到10－15米,道面板接縫數(shù)量顯著減少。經(jīng)過十幾年的使用證明,明顯改善了水泥混凝土道面板表面條件,提高航行舒適度,同時亦減少了混凝土道面的日常維護管理費用。

1.3 盡量少設(shè)膨脹縫,或設(shè)準脹縫

①擴縫寬度8毫米,允許偏差±1毫米,鋼尺量測;

2 嚴格控制水泥混凝土道面施工質(zhì)量

不同飼料原料的理化特性不同，不同飼料配方因原料組分構(gòu)成不同，導(dǎo)致它們的調(diào)質(zhì)性能也有很大差異，因而需要采用針對性的調(diào)質(zhì)參數(shù)。

基層是道面結(jié)構(gòu)中的承重部分,主要承受機輪荷載的豎向力,并把由面層傳遞下來的荷載擴散到基層表面,堅實、穩(wěn)固和耐久性好的基層,能夠提高道面結(jié)構(gòu)的整體強度。因此基層不僅應(yīng)具有足夠的強度和剛度,還要有足夠的水穩(wěn)性和抗凍性。對水泥混凝土面層下的基層,應(yīng)有足夠的耐沖刷性,以防止基層材料被水沖走而造成板底脫空。目前道面施工中,主要采用水泥穩(wěn)定集料半剛性基層,不設(shè)找平層。基層的良好性能,首先靠級配良好的結(jié)合料來實現(xiàn),在混合料組成設(shè)計中,除了控制好組成材料配合比例及混合料的最佳含水量和最大干密度外,還要特別注意嚴格控制好水泥用量,以減少基層的干、濕縮等非荷載裂縫;其次優(yōu)良的質(zhì)量控制應(yīng)從碾壓環(huán)節(jié)入手,經(jīng)由初壓、復(fù)壓及最后的終壓這三種不同方式來對道面基層進行處理,有效控制相關(guān)施工材料從拌和到碾壓之間的完成時間,在碾壓過程中出現(xiàn)軟彈現(xiàn)象時,應(yīng)及時將該路段混合料挖出,重新?lián)Q填新料,碾壓成型后的基層表面平整、無輪跡,完畢后及時灑水養(yǎng)護,養(yǎng)護時間不宜少于7天,其間禁止車輛通行。另一個問題主要易出在壓實土基,壓實土基的平整性和壓實質(zhì)量,在很大程度上決定著整個道面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,因此土基施工應(yīng)從以下三個方面采取措施:一是控制土的含水量,碾壓前盡量使土的實際含水量接近最佳含水量;二是合理確定松鋪土的碾壓厚度;三是針對土壤及各類碾壓設(shè)備的特點,合理選擇碾壓設(shè)備,按設(shè)計及規(guī)范要求予以嚴格壓實,否則在機輪荷載和自然因素長期反復(fù)作用下,土基會產(chǎn)生過量的變形。在工程實例中“橡皮土”的現(xiàn)象較多,若處理不好容易成為質(zhì)量隱患,導(dǎo)致日后的板縫損壞。

在道面混凝土的施工前,應(yīng)建立健全組織機構(gòu),實行全面質(zhì)量管理,確保工程質(zhì)量,還要加強施工人員培訓(xùn),目前大多數(shù)施工人員都是季節(jié)工,素質(zhì)不高,又缺乏施工經(jīng)驗,所以人員培訓(xùn)考核合格后上崗尤為重要。在施工過程中要嚴格按照機場水泥混凝土道面施工工藝流程(見注1)規(guī)范化實施,重點控制好以下幾個方面:一是設(shè)計好水泥混凝土配合比,確定好用水量,不得采用經(jīng)驗配合比,混凝土水灰比不大于0.44,單位水泥用量不小于310千克每立方米,盡量不使用外加劑,如使用其摻量不大于1.5%。二是把好用水關(guān),工地試驗室應(yīng)根據(jù)天氣變化情況及時測定集料中含水量變化情況,嚴格按照標準規(guī)定調(diào)整混凝土施工配合比,不可隨意增加用水量。三是嚴把選材關(guān),主要指選用水泥及粗細集料,這對混凝土道面質(zhì)量有重大影響,應(yīng)選用收縮性小、耐磨性強、含堿量低、抗凍性好的硅酸鹽水泥或普通混凝土硅酸鹽水泥,或道路硅酸鹽水泥。水泥中堿含量不大于0.6%,水泥的其他技術(shù)指標要符合規(guī)范規(guī)定。細集料采用天然中粗砂,粗集料應(yīng)采用碎石,集配良好,粗細集料的堿活性符合標準要求。四是嚴把振搗關(guān),振搗器在每一位置振搗時間,應(yīng)以混凝土混合料表面呈現(xiàn)泛漿、不繼續(xù)下沉和冒出氣泡為止,確?；炷琳駬v的密實性,使混凝土的強度達到設(shè)計要求。五是在拉毛或壓槽時,應(yīng)掌握好時機,應(yīng)在混凝土抗壓強度達到規(guī)范要求時進行,避免對混凝土面層的擾動。六是加強道面混凝土的養(yǎng)護,確保養(yǎng)護時間不少于14天,養(yǎng)護不好易使混凝土板面龜裂,增加了道面剝落的概率,切縫時板縫也容易受損?；炷脸尚秃笞钤绮鹉r間符合規(guī)定。

2.1 土基與基層的處理

對于單一的管道或小區(qū)域管網(wǎng)的運營，自建自管的弊端并不突出。隨著中國天然氣管道里程不斷增加，區(qū)域和全國管網(wǎng)日益成型，自建自管管理模式導(dǎo)致的各自為政問題非常明顯。突出表現(xiàn)在：各自為政導(dǎo)致互聯(lián)互通程度不夠，缺乏統(tǒng)一調(diào)控機制導(dǎo)致協(xié)同難度大，缺乏統(tǒng)一整體規(guī)劃導(dǎo)致重復(fù)建設(shè)，資源“南來北往”致使管網(wǎng)運行效率低下，統(tǒng)一監(jiān)管難度大導(dǎo)致執(zhí)行力低，難以實現(xiàn)管網(wǎng)開放和公平競爭，最終導(dǎo)致輸配環(huán)節(jié)層級多，終端價格高。具體表現(xiàn)在如下幾個方面。

2.2 道面混凝土規(guī)范化施工與養(yǎng)護

③根據(jù)流域規(guī)劃，參照原建筑物設(shè)計參數(shù)以及沿線地形情況確定河道節(jié)點水位，統(tǒng)計河道沿線匯流口、流量，逐段推算河道水位。

水泥混凝土道面板的施工質(zhì)量對接縫的質(zhì)量具有重要影響,道面施工中嚴把質(zhì)量關(guān)具有非常重要的意義。在道面施工中應(yīng)著重從以下幾個方面嚴把施工工藝與質(zhì)量。

注1:水泥混凝土道面施工工藝流程

②擴縫深度30毫米,允許偏差﹢4,﹣0毫米,鋼尺量測;

2.3 采用切縫倒角施工工藝,加強切縫與灌縫的質(zhì)量

水泥混凝土道面板接縫處邊角損壞主要原因有:一是施工時混凝土板邊角不易振實,強度不足。二是接縫誤操作,不連通,接縫處混凝土被脹壞。三是切縫不及時,切縫深度不足而產(chǎn)生裂縫。四是因切縫時混凝土尚未達到標準強度,邊角處的強度受到損傷而易損壞。五是板的邊角在薄弱位置,受荷載作用易破壞。因此切縫應(yīng)控制好時間、縫深、縫寬,切縫力度要均勻,盡量減少對板縫兩側(cè)混凝土的擾動。另外在機場水泥混凝土道面切縫時采用切縫倒角施工技術(shù),具體工藝流程為:施工準備→施工機具檢查調(diào)試→操作手熟悉掌握機械→試擴及機手考核→監(jiān)理工程師驗收→清理縫槽→施工放樣→開動機械→起刀落刀→擴縫、倒角→泥漿沖洗→質(zhì)量檢查→申請驗收→嵌縫、灌縫。切縫倒角不會影響道面平整度和摩擦系數(shù),能夠有效地滿足道面使用性能要求。而且在采用切縫倒角工藝時,灌縫料在高溫季節(jié)也不會出現(xiàn)溢出現(xiàn)象,接縫表層剝落和掉邊掉角等病害發(fā)生的概率較小。在實際水泥混凝土道面切縫倒角工藝應(yīng)用時,能夠?qū)η锌p槽口局部位置混凝土受力狀況進行改善,降低直角切縫中相關(guān)質(zhì)量通病發(fā)生的概率,對防治道面板接縫淺層損壞具有極為重要的意義。在實際切縫倒角施工過程中,要對切縫倒角尺寸精度進行有效控制,確保倒角后接縫槽口處混凝土能夠處于最佳保護狀態(tài)。在外觀檢測時,要求切縫處表面沒有泥漿,倒角面要具有較好的光滑圓順性,兩側(cè)保持均勻?qū)ΨQ,偏差要符合規(guī)定要求,再有就是要控制好擴縫寬度和深度(具體切縫倒角質(zhì)量驗收標準見注2)。灌縫料的選取也是保證接縫質(zhì)量的一個關(guān)鍵,道面接縫工程用填縫料應(yīng)采用高性能彈性灌縫材料,目前,硅酮、聚硫類材料是較理想的灌縫材料,與混凝土粘結(jié)牢固且使用壽命長,應(yīng)在施工中盡量采用。灌縫時要嚴格按照灌縫的程序進行,灌縫要及時,縫內(nèi)一定要清潔,為保證灌縫質(zhì)量,灌縫前一定要摳縫、清縫、刷縫、塞縫(縫深3厘米以下要用尼龍繩或泡沫塑料填塞),填縫料要與板縫兩側(cè)混凝土粘結(jié)牢靠,縫料應(yīng)飽滿、粘結(jié)牢固,無開裂、脫落、氣泡,縫緣清潔整齊美觀。

注2:擴縫倒角質(zhì)量驗收標準

膨脹縫是所有接縫當中最容易破損的部位。設(shè)置膨脹縫的目的是為道面板熱膨脹時提供一定的空間,以防過大的擠壓力造成道面破損,但是由于現(xiàn)代飛機荷載較大,道面板的最小厚度一般都在20CM以上,實驗證明較厚的道面板在相同情況下比較薄的道面板能承受較大的熱膨脹擠壓力,且脹縫往往是道面最薄弱的部位,加之水泥混凝土道面一般在一年中氣溫較高季節(jié)施工,因此不設(shè)或少設(shè)脹縫,而在緊鄰固定構(gòu)筑物處,跑道、滑行道和聯(lián)絡(luò)道各分塊設(shè)計分區(qū)的交接處,均設(shè)置脹縫?；驗樯髦仄鹨?可以考慮混凝土厚道面板設(shè)置準脹縫,即道面每隔400米設(shè)置1條準脹縫,切縫寬1～1.5厘米,縫深10厘米,不設(shè)脹縫板,填上聚胺脂膠泥等填縫料?；炷涟迳舷聦拥臏囟仁遣灰粯拥?熱脹程度也不一樣,熱脹主要在上部,這種上部都是較寬的縫,又有壓縮性和恢復(fù)率都較高的填縫料,既能起到脹縫作用,又能避免脹縫板弊病和安裝的困難。

施工準備→測量放線→模板安裝→混凝土拌合、運輸→混凝土攤鋪→混凝土振搗→混凝土整平、揉漿、找平→表面做面、拉毛→拆模、養(yǎng)護、切縫→清漿、灌縫→質(zhì)量自檢→申請驗收。

③倒角上口寬度20毫米,允許偏差﹢0,﹣4毫米,鋼尺量測;

④倒角直線性10毫米,允許偏差±10毫米,20米拉線量測。

3 加強使用過程中的維護保養(yǎng)

水泥混凝土道面板接縫的損壞形式多種多樣,但最常見的就是掉邊掉角,其危害特別嚴重。已經(jīng)破碎脫落但還存在于縫內(nèi)的碎塊,對飛行安全影響較大,有時還會造成飛行事故。這些質(zhì)量問題不但影響機場的正常使用,而且還給機場的維護管理帶來不少安全隱患,所以應(yīng)加強道面板接縫的經(jīng)常性和預(yù)防性維護。經(jīng)常性維護是機場道面維護的重要環(huán)節(jié),安排專人負責(zé)對道面的使用情況巡視,了解道面質(zhì)量情況,既要堅持每日、每月的定期檢查,又要根據(jù)季節(jié)和天氣變化適時進行不定期檢查,發(fā)現(xiàn)雜物落入縫內(nèi)及時清理灌縫,或發(fā)現(xiàn)灌縫材料達到使用年限后及時更換。道面接縫損壞,若不及時補灌,會造成板縫滲水,基層材料流失形成板底脫空,水泥混凝土道面極易產(chǎn)生破壞。道面維護要在經(jīng)常性維護基礎(chǔ)上抓好預(yù)防性維護,采取積極的預(yù)防措施,防止和減少道面接縫損壞。對霜凍地區(qū)應(yīng)特別注意道面接縫的預(yù)防性維護,對出現(xiàn)的道面接縫初期輕微掉邊掉角、填縫料損壞現(xiàn)象應(yīng)預(yù)防性修補及填縫料更換,從而保持道面接縫完好、表面平順,防止雨水和雜質(zhì)進入板縫內(nèi),形成凍脹造成接縫損壞和灌縫材料剝落、擠脹、斷裂現(xiàn)象。

通過一定人事制度改革，采用靈活的師資用人模式，吸引企業(yè)專家、校外學(xué)生創(chuàng)業(yè)典型、大學(xué)生創(chuàng)業(yè)大賽得獎選手等參與到大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育教師團隊中。一方面鼓勵專業(yè)課教師參加創(chuàng)業(yè)指導(dǎo)培訓(xùn)，承擔(dān)相應(yīng)課程；另一方面，作為創(chuàng)業(yè)導(dǎo)師的重要補充，可以邀請一些具有創(chuàng)業(yè)經(jīng)驗的企業(yè)精英或者政府創(chuàng)業(yè)中心的專業(yè)人員來指導(dǎo)創(chuàng)業(yè)實踐。

結(jié)束語

水泥混凝土道面接縫損壞類型比較多,產(chǎn)生的原因也比較復(fù)雜。有勘察設(shè)計、施工方面的因素,有日常管理維護的因素,也有自然因素等其他一些原因。本文在對我國部分機場道面破損情況充分調(diào)查的基礎(chǔ)上,著重于對水泥混凝土道面板縫的破壞機理進行研究,從勘察設(shè)計、施工工藝與質(zhì)量的提高、日常維護管理等方面提出防治辦法。水泥混凝土道面板接縫損壞是道面破壞的重要現(xiàn)象之一,接縫損壞會引起道面板的多種病害,將嚴重影響道面安全和使用壽命,因此對混凝土道面板接縫損壞的防治要高度重視,加強研究,切實有效提高機場道面的使用效率,為保障飛行服務(wù)起到積極作用。