北方機場水泥混凝土道面常見病害及預防措施

石添著

（甘肅省民航機場集團有限公司，甘肅 蘭州 730030）

0 引言

隨著社會經濟的持續發展，人們對于出行的要求越來越高，促使國內機場的規模日益擴大。截至2021 年底，我國境內運輸機場共有248 個，在建機場數量超過25個。機場修建過程中水泥混凝土道面被廣泛應用，無論是飛行區跑道還是停機坪，采用的主要是水泥混凝土道面。機場水泥混凝土道面在使用過程中容易產生多種病害，尤其在我國北方地區，病害更為常見。比如，北方地區作為我國主要季節性冰凍地區，冬季低溫、干燥環境可能會使土基產生較大的不均勻凍脹，從而導致水泥混凝土道面出現錯臺病害，影響機場的安全運營。

國內外許多學者對機場道面常見病害進行了總結和分析，也提出了較多有效的預防措施。但在我國北方地區復雜的氣候條件下，機場水泥混凝土道面形成的病害具有自身的特點。同時，相較于道面產生病害以后再進行處理，病害預防工作在維護機場安全方面更為重要。通過科學制定和嚴格執行預防措施，可以有效預防我國北方地區機場混凝土道面病害的產生，最大限度地提高道面的使用壽命，從而保障機場的安全運營[1]。

鑒于此，為了避免機場水泥混凝土道面出現較嚴重的質量和安全問題，本文對我國北方機場水泥混凝土道面常見病害進行了總結和分析，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防措施，以供相關技術人員提供參考和借鑒。

1 北方機場水泥混凝土道面常見病害

1.1 道板錯臺

我國北方地區機場水泥混凝土道面在冬季容易出現錯臺病害。一般是由于道面板縫灌縫不密實，灌縫料不符合標準或灌縫施工不規范等，導致道面雨水下滲，而冬季道面板下雨水結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，這會對飛機安全起飛和降落造成嚴重的威脅。比如西北某機場在翻修后，機場水泥混凝土道面出現100多處板間錯臺，最大高差達到20cm，嚴重影響了機場的安全運行[2]。

1.2 道面裂縫

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

一是縱向裂縫。由于機場基層填料的土質和濕度不均勻或是壓實程度不足等，在飛機巨大的荷載作用下，會使道面產生縱向裂縫。隨著雨水不斷向下滲透，飛機道面基層逐漸軟化，促使裂縫不斷擴展延伸，最終可能形成斷板，對飛機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，容易造成機場道面出現橫向貫穿裂縫。

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

1.3 邊角脫落

機場水泥混凝土道面長時間使用的情況下，道面板難免出現掉角和掉邊的問題，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安全問題。

1.4 板體斷裂

對機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，在混凝土縱向連續澆筑過程中，由于較大溫差應力的作用以及基層裂縫的反射作用，道面極易出現平行于橫向收縮縫的裂縫，最終形成不規則斷板病害。

2 機場水泥混凝土道面常見病害預防措施

為保證機場水泥混凝土道面質量符合相關規范標準并滿足機場的安全要求，要堅持防大于治的處理原則。

2.1 道板錯臺預防措施

2.1.1 設計階段對道板錯臺的預防

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

（1）明確機場區域凍層最小厚度。設計機場水泥混凝土道面結構的總厚度時，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，結構層厚度比防凍層最小厚度的要求小，那么應根據實際情況增加墊層層數或者厚度，同時保證所使用的材料符合抗凍要求。

（2）當凍深比機場水泥混凝土道面結構層的總厚度大時，道面凍脹高度加劇。因此，為有效預防錯臺病害問題的產生，相關工作人員應根據不同凍深地區對水泥混凝土道面凍脹高度進行設計，避免其超出合理范圍。

（3）設計機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，厚度達到50cm 即可。該設計要點主要是為了保證土基均勻性，若是機場道面下存在粉土等，在強烈的凍脹差異下，可能會造成機場道面出現嚴重錯臺。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量符合要求。

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

（5）設計排水系統與隔水層。導致機場水泥混凝土道面出現錯臺質量問題的主要原因就是凍脹現象，而引發凍脹現象的主要因素是土壤中含有充足的水。因此，預防錯臺病害時，盡量將滲入土基的水源補給切斷。比如設置完善的排水系統，做好基層排水設計，在加速排出表面水的同時減少雨水下滲。對于隔水層設計工作而言，其主要目的也是將水源補給隔斷，保證基層濕度狀態的穩定性。對于機場道面設計，最好使用粗粒料隔水層，厚度要比毛細上升高度大，參數控制在15～20cm范圍內即可。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 翻修過程中預防錯臺病害的措施

除了要在機場道面設計階段預防錯臺病害，還要在后期翻修過程中預防錯臺病害，以此保證機場混凝土道面的質量。具體預防措施包括：

（1）根據機場道面實際情況確定翻修范圍，適當擴大損壞板塊周圍的翻修范圍，面積大概擴大1塊或2塊板即可。

（2）機場道面分塊。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分，從而發揮過渡作用，降低錯臺及道面斷裂概率。

（3）合理設計混凝土道面結構層。一般情況下，機場道面翻修區結構與原結構相同，均以面層、基層和墊層構成，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，可以設置15cm的手擺卵石基層，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，斜坡式過渡的環節效果更好。另外，在道面結構層厚度范圍內，還應將粉土夾層清除，將其更換為天然砂礫石，通過統一凍脹性的做法預防錯臺問題。

（4）合理設計接縫。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。

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

2.2 道面裂縫預防措施

（1）科學選用水泥。對于機場道面施工作業而言，應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，改善混凝土硬化過程中呈現的收縮特征，降低機場道面裂縫發生幾率。

（2）嚴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標。完成收面工作后，施工人員還應及時開展覆蓋養護工作，避免烈日、強風等天氣因素對其質量造成影響。養護措施可以采用覆蓋無紡布和噴灑養護劑等措施，根據實際情況靈活采用，以保證混凝土的質量。

（3）在機場道面實際施工過程中，施工人員要重點關注天氣情況，盡量避開高溫天氣。同時要做好混凝土攤鋪平整作業，避免混凝土振搗后出現凹凸不平等現象，以此降低收縮不均等問題發生的概率。開展混凝土澆筑作業時，工作人員需要控制好振搗插點之間的均勻性，并且遵循快插慢拔的作業原則。二次振搗主要目的是優化混凝土各項性能，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。切縫時機不合適是造成機場道面出現結構性斷裂的主要原因。為避免出現這一質量問題，工作人員應在適當時間開展切縫工作。一般情況下，在混凝土抗壓強度達到8～10MPa范圍內即可，普通環境下在終凝后36h后即可。正確把握切縫時機能夠有效預防機場道面裂縫的產生。

2.3 邊角脫落預防措施

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

2.4 板體斷裂預防措施

為有效預防機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備，利用現代化技術實現拌合料準確配合比，從而避免薄弱部位的產生。

（2）采用軟切縫技術，利用超輕型設備于1.5MPa混凝土抗壓強度下開展工作，降低結構損傷。

（3）對縱向連續澆筑長度進行控制，一般控制在100m以下，降低溫差等應力作用效果。此外，謹慎澆筑，做好施工縫設置。

3 結束語

綜上所述，北方機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，還與北方地區復雜的氣候條件有關。相較于道面產生病害以后再進行處理，病害預防工作在維護機場安全方面更為重要。科學制定和嚴格執行預防措施，可以有效預防我國北方地區機場混凝土道面病害的產生，最大限度地提高道面的使用壽命，從而保障機場的安全運營。