機場冬季應急除膠除線新工藝探究

摘 要：自2019年發生拋丸損傷航空器事件拋丸除膠、除線技術禁用后，目前機場道面除膠、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，對等離子技術以及碳酸氫鈉微晶體清洗技術進行試驗研究，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急除膠、除線工作。

關鍵詞：等離子;碳酸氫鈉微晶體;冬季;應急除膠;除線

目前民航業道面除膠、除線方法主要有機械打磨法、化學試劑法、拋丸沖擊法以及高壓/超高壓水沖法。機械打磨法是采用銑刨機、研磨機或旋轉硬質鋼絲刷等清除膠泥，操作不當易損傷道面，破壞道面刻槽，甚至產生微裂縫，適用于小型機場，并不能滿足大中型機場運行的需求;化學試劑法是通過在道面上灑布化學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、溶解時間長、對環境有污染等因素，實際除膠、除線中很少使用。部分機場有采用化學除膠法和高壓水沖法相結合的方式，來提高除膠效果和質量，提升工作效率。拋丸沖擊法是用丸料高速沖擊道面，使膠漆剝落，此技術雖有無污染、除膠漆速度快、不受溫度影響等優點，但在實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動機吸入從而損傷航空器的威脅，自2019年發生拋丸機作業殘留物損傷航空器事件后，民航業已禁用拋丸機除膠、除線作業。高壓/超高壓水沖法是我國民用機場最常用的除膠、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冬季施工作業要求。因此，目前急需新的除膠、除線新工藝來完成機場冬季道面的應急除膠、除線工作。

1 飛行區除膠、除線工作情況

（1）除線作業。為指引航空器、地面保障車輛和人員按規定區域、路線行駛，飛行區道面噴涂了大量地面標志線。除線工作一般有兩種情況，一是原有標志線厚度超標，需削減標志線厚度。噴涂的標志線在陽光、塵土等環境作用以及飛機降落剎車過程耦合作用下會褪色或被膠泥污染。因此，為確保地面標志線清晰有效，需定期對道面標志線進行噴涂更新，即按原樣復噴。隨著噴涂次數的增加，道面標志線越來越厚，依據《飛行區場地維護技術指南》（AC-140-CA-2010-3），地面標志維護3.6.2-1規定，原標志線厚度大于5mm時，應除線后再涂刷[1];二是標志線變更。當機場遇到重新規劃機坪、機位，跑道入口內移，滑行道關閉或啟用等運行狀況變更時，需根據新的運行要求，將原有地面標志線清除，按變更后圖紙敷設新的標志線。

（2）除膠作業。飛機輪胎在高速著陸時與跑道表面摩擦造成的高溫會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，隨著摩擦次數的增加和時間的推移，道面膠層不斷加厚，會產生鏡面一樣的光澤，大大降低道面的摩擦性能，影響航空器的安全起降。以連續100米長道面摩擦系數為評價指標時，道面摩擦系數低于維護規劃值或者累計長度大于100米的范圍內存在低于最小摩阻值的現象時，必須立即采取措施改善道面摩阻特性或關閉跑道[2]。

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

2 民航業內飛行區除膠、除線基本做法

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

3 高壓水除膠、除線作業存在的問題

（1）除膠方面。對道面表面紋理造成較大損傷，道面摩擦系數降低現象明顯。由于高壓水射流的水擊作用，混凝土表面的粗細骨料往往會被剝離，造成刻槽等紋理喪失。所以經過一定次數的除膠作業后，道面摩擦系數很難提高。經常在跑道兩端接地帶產生摩擦系數低谷。而由于混凝土修復的困難，造成跑道提前達到使用壽命。給機場造成極大損失和安全隱患。因此，針對當前除膠方面存在的缺陷并結合民航對于安全性方面的特殊要求，開發一種對機場道面無損的新型除膠技術，是中國乃至世界民航界迫切需要解決的問題。

（2）除線方面。高壓水除線作業主要存在以下三個問題：一是國內現有高壓水除線設備都是新研發的，設備性能較差，不符合機場高標準使用要求。經新鄭機場、虹橋機場、南京機場、大興機場等多個大型機場試用后，效果不佳，主要表現為壓力小時標線除不凈（殘余模糊標線會誤導飛行員誤滑），壓力大后會損傷道面;二是高壓水除線，冬季高冷地區不適用。高壓水除線后，會在道面上殘留少量水，冬季低溫天氣下，殘留的水分會在道面上形成冰膜，影響道面摩擦性能，然而機坪區域離航站樓、地面保障人員和航空器較近，不宜利用熱吹車烘干;三是高壓水除線區域，不能立即畫線。當地面有水或濕度過大時，噴出的漆膜不能附著到道面上。必要時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。等離子是物質存在的第四種形態，其產生原理為在電場作用下使工作介質發生電離，電離后的介質具有極高的化學活性，可以在常溫或較低的溫度下與其他物質發生化學反應。如果以空氣作為工作介質，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，由于橡漆為有機物，那么橡漆可以在遠低于燃點的情況下迅速發生氧化、氣化，進而從道面上剝離，在道面不存在任何殘留物。同時，由于道面混凝土為無機材料，等離子流不會對其造成任何傷害。在達到徹底清除道面膠漆的同時保護道面紋理，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保噴射磨料，在歐美發達國家已經沿用三十多年，擁有十分成熟的實施經驗。它適用于相對堅硬的涂層和敏感表面的清洗處理，可廣泛應用于石油化工、航空航天、高鐵輪船、裝備再制造、精密部件、市政工程、食品機械等多領域的工業化清洗。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，可通過產生的磨損效應將基材表面的油漆、土壤或污染物脫除。更為重要的是，當碳酸氫鈉微晶體在噴射撞擊清洗表面的同時，會在瞬間將能量轉移至每個顆粒而使自身迅速爆裂，這種二次爆裂的能量亦繼續參與清除工作，進而剝離更多的涂層，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、除線現場試驗研究

（1）等離子技術現場除膠、除線試驗。2019年10月25日，中國民航大學和新鄭國際機場飛管部對北跑道進行等離子設備除膠、除線現場試驗，具體效果如圖2所示。為證實其除膠的徹底性，同時對高壓水除膠后區域開展再次除膠試驗，效果如圖3所示。從圖2可以看出，等離子技術能夠快速清除道面的標志線及積聚的膠泥，使道面恢復原有的狀態。等離子技術不僅可以除掉道面刻槽內的膠層和標線，而且還可以有效、快速地清除道面拉毛位置處的膠層和標線;等離子技術是在常溫或較低的溫度下與膠漆發生化學反應，噴射的火焰溫度低，不會損壞道面。從圖3可以看出，等離子技術能夠清除掉高壓水除膠作業后殘留在拉毛以及刻槽側壁上的膠泥，能夠實現徹底地除膠。

（2）等離子技術存在的問題。①等離子除膠、除線技術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備來指導除線作業;②等離子除膠、除線后，漆面和膠泥在低溫燃燒下會形成大量的細小漆塊和碎屑，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，在嵌縫位置，嵌縫料會因低溫燃燒而損壞，目前還沒有一套完整的定位裝置來規避嵌縫位置，并且此技術不適用于瀝青道面除膠除線作業。

（3）碳酸氫鈉微晶體除線現場試驗。碳酸氫鈉微晶體新鄭機場除線試驗具體效果如圖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，不會造成環境污染。同時，依據新鄭機場現場試驗可以推斷出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，不會對原道面造成肉眼可見的損傷。幾乎可以實現無損清除。

（4）碳酸氫鈉微晶體技術存在的問題。①噴射出的小蘇打微晶體以及切割掉的漆面顆粒會出現揚塵現象，小蘇打微晶體和切割掉的漆面會遺留在道面上，形成新的FOD;②清洗槍采用人為操作的方式，會因為操作人員熟練程度及經驗的改變而變化，存在損傷道面的隱患。

6 結論

（1）等離子除膠技術有望徹底解決當前機場水泥道面除膠、除線技術存在的缺點并完全適應民航對于安全性方面的特殊要求，并可實現對道面的無損、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，并且可以實現冬季應急除膠、除線的目的。

參考文獻：

[1]《飛行區場地維護技術指南》（AC-140-CA-2010-3）.

[2]《運輸機場運行安全管理規定》（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。