淺析機場水泥混凝土道面裂縫治理

0 引言

機場水泥混凝土道面是以水泥混凝土板、基層、墊層所組成的道面。道面結構受飛機輪載、累計作用次數、土基反應模量、基層頂面反應模量、水泥混凝土設計強度等因素的影響[]。若對機場水泥混凝土道面處置不當，容易產生剝落、露骨、麻面、斷板、錯臺、裂縫、坑槽等病害。

目前已有多位學者對此開展了研究。陳文來[2等對機場道面病害處理方案選取進行了分析探討，同時提出了綜合考慮成本效益的道面維修方法選擇模型，并通過工程實踐分析驗證了該模型效果。靳美倩[3]調查了多個機場的道面病害，并重點分析了病害產生的原因。水泥混凝土道面有諸多開裂因素，劉曉曦[4]等初步分析了一些常見早期裂縫問題，并提出了相應的裂縫修補方案。樂建新[5]通過有限元分析了道面開裂趨勢，施工階段水泥原材料的用量越大、水化熱越高、溫差越大、道面混凝土厚度越厚，在早期施工階段開裂風險大。吳國雄[6]的研究表明，混凝土道面板在凝結硬化時基層和面層中間產生一個薄弱的過渡層，在早期由于水泥混凝土板的收縮應力大于本身的彎拉強度，這使得中間產生的過渡層發生初始開裂和破壞，形成早期裂縫。水泥混凝土道面板在早期凝結固化過程中會產生許多較小的缺陷，當道面上部有荷載作用時，道面板破壞最嚴重的區域為底部的裂縫尖端。

機場水泥混凝土道面如未對源頭做好把控，極易出現早期裂縫。對早期裂縫科學處理則能有效避免裂縫的進一步發展。本文分析了機場道面混凝土可能產生早期裂縫的原因，同時總結了早期裂縫處理的方法，并針對早期裂縫的出現提出了預防措施。

1水泥道面混凝土施工方法

1.1 混凝土拌和

混凝土拌合物通常采用雙臥軸強制式攪拌機進行拌和，容量不宜小于 2m³ 。拌和站計量設備在標定有效期滿或拌和站搬遷安裝后，應由具有相應資質的單位重新計量標定。

施工中應每15d校驗一次拌和站稱量精度。混凝土拌和時，散裝水泥溫度不得超過 50^°C 。拌合物出料溫度宜控制在 15～30^°C 之間。

各種材料用量依當日施工配合比由攪拌站微機自動控制，投入攪拌機每盤混合料的數量，按混凝土施工配合比和攪拌機容量計算確定。拌和站試拌過程中，當原材料、混凝土種類、混凝土強度等有變化時，應對每種材料重新檢測，合格后方可開始拌和生產。

1.2混凝土運輸

將裝運混合料的自卸汽車清洗干凈，并確保其不漏漿。運料前灑水濕潤車廂，停運后把車廂沖洗干凈，并擺放整齊。混合料從攪拌站運至鋪筑現場期間需保持水份，炎熱、干燥、大風或陰雨天氣運輸時，混合料要加以覆蓋。嚴禁用額外加水或其他方法來改變混凝土混合料的稠度。

1.3 混凝土澆筑

機場水泥混凝土混合料的澆筑澆筑主要流程為模板制作和安裝、混凝土攤鋪、振搗、整平和做面

1.3.1 模板制作和安裝

模板應選用鋼材制作，彎道部位、異形板部位可采用木模。企口縫模板應制成陰企口，設置拉桿的企口模板應根據拉桿設計位置放樣鉆孔，設置傳力桿接縫的模板應在模板上安裝傳力桿定位支架，以防施工過程中傳力桿移位。

1.3.2混凝土攤鋪

混凝土鋪筑前應根據當地氣候條件采取防雨、防曬和防風措施。混凝土從攪拌機出料后，嚴禁加水。混凝土的攤鋪施工宜從高處向低處進行。混凝土的攤鋪厚度應預留振實沉落高差。該值應根據所用振搗機具通過現場試驗確定，一般可按混凝土板厚的 10%～15% 預留。

1.3.3 振搗

混凝土振搗采用自行排式高頻振搗器，并輔以人工 和平板振搗器找平。振搗器起步前，應在混凝土端部先 振搗 2～3min ，再緩慢起步，開始正常振搗作業。振搗器 正常行進速度不宜超過 0.8m/min

振搗器作業時應觀察振搗效果和氣泡溢出情況，并監視各條振搗棒在運行中有無不正常聲音或停振、漏振現象，發現異常應立即停機。振搗過程中應隨時檢查模板有無下沉、變形、移位或松動，若有應及時修正。

1.3.4整平、做面

可采用振動行夯進行整平，再用特制鋼滾筒來回滾動揉漿，提漿厚度宜為 2～4mm 。混凝土表面經整平、揉漿后，在混凝土仍處于塑性狀態時，應采用長度不小于3m的直尺檢測表面平整度。混凝土表面抹面的遍數宜不少于3遍，將小石、砂壓入板面，消除砂眼及板面殘留的各種不平整的痕跡。做面時不應在混凝土表面上灑水或灑干水泥。

1.4拉毛與切縫

做面工序完成后，應適時對混凝土表面進行拉毛。拉毛紋理應垂直于縱向施工縫。切縫以不出現啃邊為原則，應在混凝土澆筑成型后24h以內完成，宜早不宜晚，防止斷板，但不得過早。

1.5拆模與養生

拆模時，先清除模板周邊的砂漿、石子等雜物，拔出鋼釬，平行向外拆移。注意拉桿不能硬撬、硬砸或向上提模板，以防止損壞水泥混凝土板企口、邊角，砸壞模板。采用土工布覆蓋灑水養生，養生期不少于14d，養護期達到28d后驗收。

1.6道面刻槽

在混凝土抗折強度達到設計要求且道面全斷面連成片后，即可按設計要求在道面表面刻槽。跑道刻槽方向必須垂直于跑道的中線，槽的方向應與橫縫平行。

1.7 道面成品保護

在未驗收交工前，設置專門的看守人員，設立各種警示標志，保護混凝土道面面層及其附屬設施的完整性。混凝土道面面層宜在總驗后正式開放使用。在開放交通之前，將通過高壓水、鋼絲刷、人工清掃等將道面清理干凈。

2水泥混凝土道面早期裂縫影響因素

國內外諸多學者從微觀角度分析了裂縫產生的機理，并通過力學計算、有限元模擬、實驗研究等方面進一步展開了研究，取得了一些成果。

本文主要從宏觀角度分析可能產生早期裂縫的原因，結合工程經驗認為，機場水泥混凝土出現早期裂縫，主要與路基處理質量、原材料質量、攪拌工藝、運輸情況、施工環境溫度、施工過程控制、道面養護、氣候環境、接縫設置等相關。

2.1 地基處理質量

當道面下部為紅黏土、雜填土、軟黏土、沖填土、淤泥質土、膨脹土、濕陷性黃土等不良地質，或為填筑土石方時，若地基處理時未嚴格控制施工質量，出現地基承載力、壓實度、地基承載力等不滿足要求情況，在進行基層施工時地基便會引發不均勻沉降，從而導致初始裂縫。基層初始裂縫逐步擴大，反射至道面板便會導致道面板出現裂縫。

2.2原材料質量

原材料質量受砂石骨料、水泥、水、外加劑等諸多因素影響，是決定水泥混凝土道面質量的很重要的因素。砂石料含泥量大、集配不均勻，水泥水化熱高，水灰比過大等均會引發道面板早期裂縫。

2.3 攪拌工藝

目前機場水泥混凝土道面大多采用自建攪拌站，在攪拌過程中，計量系統不精確、攪拌不均勻等也會引發道面板早期裂縫。

2.4運輸情況

因機場道面水泥混凝土的特殊性，拌合站與施工場地的距離多數情況下較近，運輸條件都較好。但是由于工程場地有限，部分拌合站的位置與施工場地有一定距離，若出現交通擁堵、道路管制、路面顛簸等情況，會使水泥混凝土出現離析、干結等問題。這種質量較差的水泥混凝土用于道面鋪筑。極易引發道面板裂縫。

2.5施工氣候與環境溫度

施工環境溫度是影響水泥混凝土道面施工質量較大的外部因素。高溫天氣施工水泥混凝土中的水，會加速蒸發，使得其表面出現裂縫。低溫天氣施工時，水泥混凝土中的水在反復凍融下對道面質量產生不利影響，極易導致裂縫產生。無論是高溫還是低溫，均會對機場水泥道面混凝土的施工質量均產生負面影響，基于此規范中對其也提出了相應約束條件。此外，雨天、大風等氣候進行混凝土施工，也會導致期其產生早期裂縫。

2.6施工過程控制

不同的施工隊、不同的工人有著不同的工作經驗、工作態度、工作責任心，人的因素不可忽視。施工過程中模板不牢固、振搗不密實、收面不及時、拆模不規范等均會產生早期裂縫。

2.7道面養護狀況與接縫設置

水泥混凝土在水化反應中會產生較多熱量，養護不及時、不到位則易產生早期裂縫。接縫設置不合理、間距較大以及切縫不及，會使混凝土在收縮變形中產生裂縫。

3水泥混凝土道面早期裂縫處理方案

機場水泥混凝土道面早期裂縫主要有表面微裂紋、表面微裂縫、縱向淺裂縫、縱向深裂縫、全深度裂縫等。

3.1 表面微裂紋

混凝土表面微裂紋是表面一層細微的裂紋，不影響道面使用功能，通常采用修補料在表面涂抹防止裂縫擴大即可。

3.2表面微裂縫

表面微裂縫是比表面微裂紋較大并往縱向延伸的裂縫，通常采用擴縫灌漿處理，即將原有的裂縫擴大并清理干凈后再將混合漿液注入。

3.3縱向寬裂縫與縱向深裂縫

縱向寬裂縫寬度比表面微裂縫寬，深度不深，若不及時處理水會滲入進一步擴大裂縫。對縱向寬裂縫通常直接進行灌漿處理，將裂縫清理干凈后將混合漿液注入即可。縱向深裂縫一般裂縫深度較深，且容易進一步發展影響使用。通常采用深層開槽修補處理，即將裂縫及周邊的道面破除后，用修補料或相同配比的混凝土填筑。

3.4全深度長、寬裂縫

對裂縫貫穿整個道面厚度且較長較寬的裂縫施加荷載，會導致道面破碎。對全深度長、寬裂縫的處理，通常采用整板破除再進行返工措施。

4水泥混凝土道面早期裂縫預防措施

4.1嚴控原材和地基質量

原材料要從產地、選材開始充分考察調研，材料進場前要落實施工單位自檢和第三方檢測，不合格的嚴禁使用。要嚴格控制地基和基層質量，落實工程報驗制度。隱蔽工程質量檢驗前不得進行下一工序施工，工程質量不合格的返工后再檢驗。對地基和基層的高程標高也應按照設計嚴格控制，不得偏離規范要求。

4.2嚴控拌合場地與配合比

拌合站的位置選用要科學合理，盡可能設置在施工場地內。料倉要進行硬化并分隔開來。各計量系統要經過專業機構校核認證。配合比的設計要合理、經濟，以滿足施工現場使用要求。在大面積施工前，要按照規范要求進行試驗段施工，以進一步驗證混凝土的各項指標。

4.3嚴控施工工藝

機場水泥混凝土道面施工工藝多、工序復雜，要分工種流水施工，各工種不得混用。混凝土應振搗充分，振搗棒和排振配合使用。雨雪大風等天氣不應施工，高溫和低溫天氣不宜施工，若確需施工應編制高溫和低溫天氣施工方案，采取必要的措施。道面施工后要及時養護到位，并做好成品保護，滿足拆模要求時方可拆模，嚴禁提前拆模、暴力拆模。切縫、灌縫要按照設計和規范要求實施。

5 結束語

機場水泥混凝土道面標準要求高，若控制不好各個工序質量，易出現早期裂縫。本文從地基處理質量、原材料質量、攪拌工藝、運輸情況、施工環境溫度、施工過程控制、道面養護、氣候環境、接縫設置等方面分析可能產生裂縫的原因，并提出了早期裂縫處理方案和避免措施，相關成果可為工程實踐提供指導借鑒和參考。

參考文獻

[1]民用機場水泥混凝土道面設計規范：MH/T5004-2010[S].2010.

[2]陳文來，凌建明，袁捷，等.機場道面病害維修對策選擇優化模型研究[J].公路工程.2012（6）：79-84.

[3]靳美倩.機場水泥混凝土道面典型病害分析及處治技術研究[D].西安：長安大學．

[4]劉曉曦，王旭，劉國忠.機場水泥混凝土道面早期裂縫治理方法研究[J].工業建筑，2008（6）：79-81.

[5]樂建新.機場水泥混凝土道面開裂機理理論[D].南京：南京航空航天大學．

[6]吳國雄.水泥混凝土路面開裂機理及破壞過程研究[D].成都：西南交通大學．