試論高高原機場水泥混凝土道面病害研究及預防措施

王文

（西部機場集團青海機場有限公司果洛機場分公司，青海果洛 814000）

0 引言

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

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

某機場飛行區的等級為4D，其跑道建設時間為2015年，在4年后建成使用，其長度為3800m，寬度約45m，跑道兩側設有寬度為1.5m的道肩，同時，在兩頭設置了防吹坪，其尺寸為60×60，機坪的停機位數量為4個，同時設有聯絡道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，具體表現為高寒缺氧，年最低氣溫為零下37℃。這種氣候對于瀝青混凝土道面而言，可謂是嚴峻的考驗，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，在機場建設過程中，施工單位對水泥混凝土道面進行了全面的應用，道面結構如圖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下沉和流失現象，除此之外，凍脹不均勻同樣是引起此類病害的成因。

圖1混凝土道面結構

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

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

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

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：混凝土內部含有大量的孔洞，為水分的滲入和流通創造了有利的條件，在混凝土內的水分接近飽和時，溫度下降會導致孔洞中的水分凍結凝固，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，拉應力也因此出現。在溫度回升后，孔洞中的水分會由冰重新轉化成水，但孔壁卻無法恢復原狀，變形已經成為無法改變的事實，在反復多次后，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力，混凝土裂縫會隨之出現。不及時解決，裂縫位置在相連后，就會導致凍融脫皮現象的發生。

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計不合理，無法及時將雪水、雨水以及除冰液排出，為水分進入混凝土裂縫，創造了有利條件；機場所在地區氣溫變化顯著，導致凍融循環次數增加，凍融脫皮現象發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內在因素：主要包括混凝土內部裂縫過多、材料選擇不當、混凝土養護不到位、施工方法落后等[2]。

2 預防措施

通過上述分析可知，高高原地區機場水泥混凝土道面容易在內部和外部因素的影響下出現凍融脫皮現象，此類現象一旦出現，就會對機場道面質量造成不利的影響，嚴重時，甚至會威脅飛機滑行和降落的安全，故筆者結合自身工作經驗，從設計、施工方面著手，提出了幾點預防措施，如下所述：

2.1 設計方面

以上述機場為例，該機場的占地面積非常大，在機場眾多基礎設施之中，占地面積最大的基礎設施為停機坪，同時停機坪也是凍融脫皮現象的多發區域，建議有關單位在設計過程中，將民航設計規范中的相關規定作為依據，對停機坪設計坡度進行有效的控制，確保其坡度不超過0.8%。與此同時，還要強調排水設計的重要性，通過排水設計，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象的出現。

2.2 施工方面

在施工過程中應采取以下方面的措施：

（1）依據設計要求，采購合適的施工材料，確保材料質量與要求相符。①考慮到高高原地區的氣候特點，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，否則會在硬化時，出現較大幅度的收縮，容易誘發裂紋病害。低堿水泥選擇標準為比表面積超過300m2/kg，且不超過500m2/kg；②在選擇骨料時，應保證所選骨料具有良好的防水和耐久性能，這種骨料的應用，有助于混凝土抗凍性的增強；③還應對砂的粗細度進行控制，究其原因，主要是粗度較大的砂，會導致混凝土離析和泌水現象的產生。建議施工單位選擇細度模數不超過3.0的砂；④對材料中的含泥率和有害物質含量進行限制。

（2）確定合適的配合比，實現對水泥混凝土道面凍融脫皮現象的預防。①施工單位應強調水灰比控制的重要性。混凝土耐久性和抗滲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，故施工單位在制作水泥混凝土時，需要將水灰比控制在0.45以內，但不得小于0.43，否則會影響混凝土的質量；②對混凝土單位用水量進行控制，通過這種措施，減少水泥混凝土道面結構孔隙的數量，并且，游離水分的減少，還能限制混凝土內部通道的形成；③對水泥用量控制同樣是有效的預防措施，其原因在于水泥用量越多，混凝土在硬化階段產生的水化熱和化學收縮反應就越大，如果不注重水泥用量的控制，會導致混凝土裂縫大量出現。以上述機場為例，建議該機場將水泥用量控制在330kg/m3；④應用適量的引氣劑。混凝土在制作過程中，必然會產生大小不一的氣泡，這些氣泡的存在，可以對混凝土滲水通道起到隔斷作用，混凝土抗滲和抗凍性會因此而增強。試驗結果表明，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4倍。但引氣劑的使用需要慎重，究其原因，主要是混凝土內部氣泡的增加，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，促進施工技術水平的提升。具體表現在以下方面：①在拌制混凝土時，控制拌制時間，確保所生產的混凝土，符合高高原地機場道面施工需求。在出料階段，還要對離析現象進行預防；②在拌制混凝土的同時，做好振搗工作，并確定振搗的標準。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，對砂漿層厚度進行把控。通過涂抹次數的增加，使表面密實度提升，以預防砂眼現象的出現；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上述機場所在地區晝夜溫差較大，在施工過程中，最好以夜間施工為主，實現對混凝土縫隙的控制。在極端天氣下不得施工。

（4）其他預防措施；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 結論

綜上所述，位于高高原冰凍地區的機場，其水泥混凝土道面容易在內外部因素的影響下出現凍融脫皮現象，此類現象的出現，會破壞混凝土道面的質量，并威脅飛機滑行和降落的安全。筆者作為機場管理人員，結合自身工作經驗提出了依據設計要求，采購合適的施工材料，確定合適的配合比、加強施工管理，促進施工技術水平的提升、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防措施，從而實現對凍融脫皮現象的有效控制。