淺談高性能瀝青混凝土在機(jī)場道面的應(yīng)用

張帆

摘 要 近年來，隨著民航機(jī)場改建和擴(kuò)建工程項(xiàng)目的興起，瀝青混凝土道面在我國民用機(jī)場跑道應(yīng)用越來越廣泛，尤其適用于在原道面鋪筑瀝青混凝土面層，延長機(jī)場道面使用壽命。本文通過瀝青混凝土道面在首都機(jī)場機(jī)場的實(shí)際應(yīng)用分析，為國內(nèi)機(jī)場跑道采用瀝青混凝土道面提供相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，對機(jī)場瀝青混凝土道面的選用有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞 機(jī)場道面;高性能瀝青混凝土;瀝青混凝土加鋪

引言

目前，我國民用機(jī)場采用的維護(hù)方法都是在原有的機(jī)場道面上直接加鋪瀝青混凝土，但是普通機(jī)場瀝青混凝土道面存在“先天不足”，例如出現(xiàn)輪轍，沉陷等病害。本文結(jié)合首都機(jī)場中跑道中段大修工程，采用適用于機(jī)場道面的高性能瀝青混凝土，使其具有優(yōu)異的高溫抗車轍能力以及良好的低溫抗裂性能，同時(shí)保證其在低溫時(shí)具有良好的施工和易性，保持良好的路用性能以及更長的使用壽命，具有良好的實(shí)踐意義。

1瀝青混凝土道面的性能特點(diǎn)及優(yōu)勢

1.1 瀝青混凝土道面的性能特點(diǎn)

（1）結(jié)構(gòu)性能。瀝青混凝土道面是層狀體系結(jié)構(gòu)，由土基、底基層、基層和瀝青面層等結(jié)構(gòu)層次組成。在瀝青道面結(jié)構(gòu)中，面層與基層之間的模量比較小，因而可以避免在面層底面產(chǎn)生過大的水平拉應(yīng)力，從而防止或減緩結(jié)構(gòu)層的開裂，提高道面結(jié)構(gòu)的使用壽命。

（2）功能性能。瀝青混凝土由具有黏彈性特征的瀝青膠結(jié)料和集料組成，因此具有一定的強(qiáng)度和柔韌性;同時(shí)由于混合料內(nèi)部存在孔隙，瀝青膠結(jié)料在外力作用下可以在不損壞結(jié)構(gòu)的情況下發(fā)生局部移動，因而具有較好的變形調(diào)節(jié)能力。

（3）與土基協(xié)同工作性。瀝青道面可以在相當(dāng)程度上屈服土基的變形，使道面的不平整性更加平順。

（4）與飛機(jī)運(yùn)行協(xié)同性。瀝青道面平整度高，平順性好，飛機(jī)運(yùn)行相對舒適，即使由于土基變形而產(chǎn)生不平整情況時(shí)，也往往具有長波特征，相對于其他道面的短波不平整對飛機(jī)所造成的顛簸要小，附加重力加速度低，有利于飛機(jī)的使用壽命。

（5）運(yùn)行期易維護(hù)性。瀝青混凝土道面的維護(hù)優(yōu)勢非常突出，具體包括：①可采用預(yù)養(yǎng)護(hù)充分延長其使用壽命，并且養(yǎng)護(hù)工藝相對簡單，養(yǎng)護(hù)所需時(shí)間短，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。②實(shí)施速度快，一般不會影響航班的運(yùn)行，適合機(jī)場飛行區(qū)不停航施工作業(yè)。

2首都機(jī)場中跑道瀝青混凝土道面應(yīng)用分析

2.1 首都機(jī)場中跑道概況

首都機(jī)場中跑道長寬為3800×60米，滿足F類飛機(jī)的使用要求，設(shè)計(jì)使用年限為20年，自然區(qū)劃Ⅱ區(qū)，所在地最熱月的日最高氣溫為32℃，冬季極端日最低氣溫為﹣16℃，月平均溫度可取16℃。

2.2 瀝青混凝土原材料的選定

機(jī)場道面高性能瀝青混凝土主要由瀝青以及不同規(guī)格的集料、填料和外加劑等構(gòu)成。瀝青混凝土中瀝青和礦質(zhì)集料的質(zhì)量以及性能是影響瀝青混凝土質(zhì)量和性能的主要因素。

（1）改性瀝青。瀝青混合料中的結(jié)合料選用改性瀝青，結(jié)合首都機(jī)場所在地區(qū)的氣溫及氣候資料，瀝青混凝土選取的瀝青為經(jīng)過改性之后的90#機(jī)場道面石油瀝青。

（2）粗集料。首都機(jī)場中跑道大修選取玄武巖集料作為機(jī)場道面上面層粗集料用料、選取石灰?guī)r集料作為機(jī)場道面中面層和下面層的粗集料用料來進(jìn)行瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)。

（3）細(xì)集料。細(xì)集料采用細(xì)料破碎機(jī)生產(chǎn)的石灰?guī)r機(jī)制砂。

（4）外加劑。外加劑包括聚丙烯腈纖維、抗車轍劑、高模量劑以及溫拌劑等。

3外加劑的主要類型和作用機(jī)理

（1）抗車轍劑。抗車轍劑能夠有效緩解瀝青路面在外部荷載作用下產(chǎn)生車轍病害的問題，增強(qiáng)瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性以及抗剪切性能。

1）抗車轍劑的特性：抗車轍劑是由許多種聚合物復(fù)合而成，它通過集料表面的增黏、加筋、填充以及瀝青改性、彈性恢復(fù)等多種作用共同發(fā)揮功效，進(jìn)而很大程度的增強(qiáng)瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，同時(shí)還能保持瀝青混合料的水穩(wěn)定性以及低溫抗裂性等。

2）抗車轍劑的作用機(jī)理：①集料增黏作用，將抗車轍劑與集料干拌，使一部分添加劑熔融于集料表面，增強(qiáng)集料的黏結(jié)性。②纖維加筋作用，抗車轍劑中聚合物形成的微結(jié)晶區(qū)擁有很強(qiáng)的勁度，因此在集料骨架內(nèi)相互交錯(cuò)而具有加筋的功效。③細(xì)集料骨架作用，車轍劑在施工中臨時(shí)軟化，提高了瀝青混合料結(jié)構(gòu)的骨架作用，而且還削弱了成型路面的滲透性。④變形恢復(fù)作用，在較高的溫度條件下車轍劑的彈性成分能使路面的變形產(chǎn)生部分彈性恢復(fù)，從而降低瀝青混凝土路面的永久變形。

（2）高模量劑。通過增強(qiáng)瀝青混凝土模量的方式，可以降低瀝青結(jié)合料在車輛荷載反復(fù)作用下產(chǎn)生的應(yīng)變以及無法恢復(fù)的殘余變形，改善瀝青混凝土路面的高溫穩(wěn)定性，延長車轍的產(chǎn)生時(shí)間，增長路面的維修周期以及正常使用的壽命。

1）高模量劑與集料和瀝青的作用。高模量劑在集料的攪拌溫度比較高時(shí)，形成熔融狀態(tài)的高聚物吸附在集料的表面，和瀝青相互融合，增強(qiáng)瀝青膠結(jié)料的部分特性，從而提高瀝青混合料的模量。同時(shí)高模量劑能夠在瀝青中產(chǎn)生膠溶現(xiàn)象，膠溶以后瀝青的黏度會得到提升。

2）高模量劑與瀝青混合料的作用。高模量劑中沒有溶解于瀝青的較大顆粒會在碾壓過程中嵌擠在瀝青混合料空隙中，以此增大瀝青混合料的內(nèi)摩擦角，繼而增大了瀝青混合料模量。

（3）溫拌劑的作用機(jī)理。在混合料拌和之前，充分?jǐn)嚢璞ＷC溫拌劑均勻分散于瀝青中。在拌和過程中，在機(jī)械拌和力的作用下，溫拌劑俘獲混合料及空氣中極為微量的水分，從而瀝青內(nèi)部形成大量結(jié)構(gòu)性潤滑結(jié)構(gòu)，而該潤滑結(jié)構(gòu)在拌和過程中將避免瀝青膠結(jié)料的團(tuán)聚效應(yīng)，能夠顯著增加瀝青混合料在較低溫度時(shí)的拌和工作性。

4結(jié)束語

通過添加抗車轍劑和高模量劑對瀝青混凝土溫度穩(wěn)定性的影響，以及溫拌劑對瀝青混凝土路用性能的改善，在首都機(jī)場中跑道大修工程中，高性能瀝青混凝土得到廣泛的應(yīng)用，具有重要的理論和實(shí)踐意義。

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