机场沥青混凝土道面病害机理及防护技术

文小龙，徐 云，张立松，王武斌，刘 宝

(1. 四川省场道工程有限公司， 四川成都 610031； 2. 西南交通大学土木工程学院， 四川成都 610031)

机场沥青混凝土道面病害机理及防护技术

文小龙1，徐 云1，张立松2，王武斌2，刘 宝2

(1. 四川省场道工程有限公司， 四川成都 610031； 2. 西南交通大学土木工程学院， 四川成都 610031)

随着我国经济建设的高速发展，各地的机场建设越来越多。由于沥青混凝土道面有着耐冲击、无接缝、起降平稳舒适等特点，沥青混凝土在机场跑道的应用也越来越为广泛。然而沥青混凝土道面在使用过程中出现的病害及养护不当等原因，成为影响其使用寿命的主要因素。文章针对机场沥青混凝土道面常见病害，分析了其病害机理，提出了防护技术以及预防措施，为机场沥青混凝土道面常见病害的处理方法提供技术参考。

机场； 沥青混凝土； 道面； 病害； 防护技术

1 机场沥青混凝土道面化缺点

随着我国经济建设的快速发展，民用机场建设也连续出现快速增长趋势[1]。由于机场吞吐量大幅度增加，道面荷载逐渐加大、使用频率也逐年提高，因此对道面的要求也越来越高[2]。

沥青混凝土具有地质条件适应性强、舒适、维护方便等优点，应用于机场跑道，可满足道面平整度、防水、防滑和耐磨等功能性要求，航空器在其上面行驶时震动小、噪音低，平稳舒适[3]。沥青混凝土用于机场跑道始于欧美发达国家上世纪40年代，20世纪60年代中期～70年代初期达到鼎盛。国外发达国家机场跑道沥青混凝土的使用率已达到62%。在我国，目前这个数字已经达到近30%[4]。

然而由于沥青混凝土道面因为沥青老化、集料质量、施工质量、使用与维护不当等原因容易产生各种病害，导致我国沥青混凝土道面的正常使用年限一般无法达到设计使用年限[5]。因此本文对于沥青混凝土道面出现的病害及产生原因，有针对性的进行防治和养护，提出适宜的技术方法以延长沥青混凝土道面的使用寿命[6]。

2 早期病害及成因

(1)裂缝。

横向裂缝主要是由于半刚性基层裂缝(新建)或旧道面裂缝(加盖)的反射裂缝和温度下降时沥青混凝土变硬、收缩而造成。

纵向裂缝主要是由于沥青面层分路幅摊铺时，两幅接茬处未处理好，在飞机荷载及大气因素作用下逐渐开裂；基层压实度不均匀或道肩边缘受水侵蚀产生不均匀沉陷而产生裂缝。

网状裂缝(龟裂)主要是由于基层施工质量差，使得半刚性基层局部强度不足引起沥青面层开裂；层间粘结不好，上下层脱开，导致表层的沥青混凝土单独承受荷载和温度作用，从而开裂。

反射裂缝主要是因为道面基层的不连续处(接缝、裂缝)在温差、收缩、荷载等的作用下引起的直接反射到沥青道面表面的裂缝。

(2)轮辙。

造成轮辙病害的原因，一是主要由施工原因造成，沥青面层施工为追求平整度效果，没有充分压实，或碾压时沥青混合料温度偏低，造成压实不足。二是沥青混凝土的抗剪强度低，在竖向荷载的作用下发生剪切破坏。

(3)沉陷。

沉陷主要原因，一是土基、半刚性基层由于压实不足而变形沉降，引起道面下沉；二是半刚性基层强度不够，产生道面唧浆而引发的沉陷。

(4)推挤。

推挤主要原因是沥青混凝土自身强度低；沥青混凝土层间结合差，使得沥青混凝土抵抗水平外力的能力小；在沥青混凝土碾压成型的过程中，温度降低过快，在达到要求的压实度之前，沥青混凝土的内部粘聚力遭到了不可恢复的破坏。

(5)坑槽。

坑槽产生的主要原因是道面的压实度不够；黏层或透层不牢；水分进入沥青路面，滞留在中面层，当集料与沥青膜剥离后，沥青混合料不再是一个整体，集料在荷载的作用下，不断脱落，形成水损害性坑槽；基层、底基层损坏产生翻浆形成坑槽。

(6)泛油。

泛油主要是由于油石比过大造成。出现在高温季节，沥青混凝土道面在飞机荷载的反复作用下，内部游离的沥青偏多，就会使其向上移动，泛出道面表面形成泛油。

(7)油料腐蚀。

机场使用期间由于飞机加油、检修所带来煤油、机油、润滑油等滴漏在道面表面上，致使沥青被稀释后，其粘结力降低，在轮压的作用下形成凹槽，或引起沥青混凝土集料散失形成坑槽。

(8)松散。

松散是由于集料颗粒与裹覆沥青之间丧失粘结力而造成集料颗粒脱落。

(9)尾气吹蚀。

尾气吹蚀由于沥青混凝土道面表层在飞机发动机尾气的高温吹蚀下，使沥青发生碳化，引起沥青胶结性能丧失而造成的道面病害。

(10)磨光。

磨光主要原因是由于沥青表面集料在轮载的作用下变得无棱角、光滑。

3 防护技术及维修方法

(1)雾封层和还原剂雾封层。

雾封层是将乳化沥青、改性乳化沥青或还原剂以雾状喷洒在沥青道面上，起到封闭道面孔隙、微细裂纹，修复道面老化，改善道面外观的作用。还原剂封层具有渗透作用，能够渗透到道面表层一定深度，对已经老化的沥青具有“再生”作用，使沥青性能在一定程度上得到恢复。

(2)裂缝填封。

沥青道面裂缝产生后，如果在高温季节全部或大部分可愈合的轻微裂缝，可不加处理。如果在高温季节不能愈合的轻微裂缝，要及时进行维修，控制裂缝的进一步扩大，防止导致路面早期破坏，提高道面使用效率。

(3)稀浆封层和微表处。

乳化沥青稀浆封层是用适当级配的石屑或砂与乳化沥青、外加剂和水，按一定比例拌合而成的流动状态的浆状乳化沥青混合料，经均匀摊铺在路面上形成的沥青封层，简称SSC。由于这些乳化沥青混合料稠度较稀呈浆糊状，铺筑厚度较薄，一般在3 cm以下，可以使磨损、老化、裂缝、光滑、松散等路面伤害处迅速得到恢复，起到防水、防滑、平整、耐磨和改善路面功能的封层作用。作为保护层和磨耗层，能显著提高道面质量，但不能起承重性的结构作用。

微表处技术是在稀浆封层技术的基础上改良发展起来的一种道面薄层罩面技术。主要差别是聚合物改性乳化沥青的使用，由于其优良的抗老化性、高温稳定性、低温抗裂性，使沥青道面的使用性能提高，使用寿命延长。

(4)砂封面。

砂封面只适用于泛油的道面处理，施工应在高温季节高温天气下进行。具体方法为：只有轻微泛油的区域，可撒上3～5 mm粒径的洁净粗砂，并用压路机碾压；对泛油较重的区域，可先撒5～10 mm粒径的碎石，用压路机碾压稳定后再撒3～5 mm粒径的洁净粗砂，再用压路机碾压。碾压结束后必须将多余浮动的碎石(砂)清扫、回收。

(5)铣刨平整。

铣刨平整主要针对轮辙和拥包病害，也可用于磨光病害的处治。根据路面坑槽及道面损坏实际情况，确定修补范围及深度，采用相应的技术处理措施。

(6)挖补。

挖补适用于道面局部损坏(如坑槽、网裂、严重轮辙等)的修复。

(7)薄层罩面。

薄层罩面是一种普遍采用的预防性养护方法。它是在原有道面上加铺一层热沥青混合料，其中加铺厚度为1.5～2.5 cm的罩面称为超薄罩面；加铺厚度为4 cm左右的罩面称为薄层罩面。罩面主要适用消除破损，恢复原有路面平整度、改善路面性能的修复工作，提高原有路面的防水性能、平整度和抗滑性能的修复工作等。

4 预防措施

4.1 原材料质量控制

4.1.1 沥青

沥青是沥青混凝土最重要的组成材料，是决定沥青混合料质量的主要因素。因此选择沥青时，除了要注意沥青自身品质的优劣以外，还要注意沥青标号对当地环境、气、气温的适应性，既要兼顾冬季的抗裂性，又要兼顾到夏季的抗塑变能力。

4.1.2 集料

(1)粗集料应选用碱性石料破碎而成，在沥青混凝土面层中的作用是通过颗粒间的嵌锁作用提供稳定性，通过其摩擦作用抵抗位移。其形状和表面纹理都影响沥青混凝土的稳定性，所以选择粗集料时，要严格按照粗集料的技术要求选择。即压碎值、磨耗值、磨光值、吸水率、粘附性、针扁状颗粒含量等均符合要求。

(2)细集料应选用石灰石破碎生产的石屑或机制砂，尽可能不使用天然砂。在沥青混合料中增加颗粒间嵌锁作用，减少粗集料间的孔隙，从而增加混合料的稳定性。

4.1.3 矿粉(填料)

选择填料时一定要考虑能否满足密度、亲水性、含水量和细度要求，能否改善沥青与集料的粘结力。一般使用磨细的洁净的石灰石粉，禁止使用回收粉。

4.1.4 外加剂

为了提高沥青混合料的高温稳定性和低温抗裂性，选用合适的外加剂。近几年来在沥青混合料中掺入不同的改性剂能改善沥青的性能，如粘度提高、温度稳定性能提高、耐老化性能提高等，从而也相应的提高了沥青的抗裂和抗轮辙能力。最常用的是车辙剂、高模量剂、温拌剂等。

4.2 设计优化

(1)不可为追求利益等一些客观的原因擅自更改原有的设计。

(2)积极合理使用新材料、新设备、新工艺、新技术，如橡胶沥青、温拌沥青、SMA、排水沥青等的使用。

(3)新建机场重视地基处理和结构层设计，以满足承载力要求；原水泥混凝土道面加铺沥青混凝土的机场应重视原道面的加固、病害处治，重点考虑防反射裂纹和层间结合牢固性。

(4)为提高承载力、减少轮辙，中下面层可采用高温稳定性更好的AB-50(AH-50)沥青。

(5)飞机停机坪、停止等待线附近、滑行道转弯处等不宜使用沥青混凝土道面。

4.3 施工质量控制

(1)控制沥青混凝土配合比设计, 生产过程中,当进场材料发生变化，沥青混合料的矿料级配、马歇尔试验技术指标不符和要求时，及时调整配合比。

(2)选择性能先进的机械设备，并合理搭配。

(3)选择专业素质过硬的管理人员和施工作业人员。

(4)编制制订完善的施工方案，通过试验段施工，认真总结、优化施工工艺。

(5)沥青混合料的拌合和运输控制，在混合料拌和过程中要从混合料级配、沥青用量、拌合温度和时间等方面进行全方位的控制,以提高混合料的摊铺效果,沥青混合料拌和时,要控制好温度和拌和时间。沥青混合料在运输过程中,必须将其充分覆盖,以防止沥青混合料温度的降低。

(6)沥青混合料的摊铺控制，根据道面的宽度、横坡、摊铺机性能等因素划分分幅摊铺宽度。在设定摊铺宽度时，可采用多台摊铺机排成梯形联合作业，应尽量减少纵向接缝,使全断面一次铺成。

(7)沥青混合料的碾压控制，沥青混合料压实以试验段确定的碾压组合及程序进行,压实分初压、复压和终压三个工步。

(8)施工缝的处理，严格保证施工缝的接缝水平。

(9)沥青混凝土施工应尽量避免在低温、大风天施工，禁止冒雨作业。雨后应严格保证下层表面干燥、洁净，方可继续施工。

4.4 合理使用、维护

4.4.1 日常检查与维护

机场沥青道面建成交付使用后，应每日进行安全巡检，重点检查飞机着陆带、起跑加速带、调头坪(调头部位)、滑行道道口等容易出现问题的部位。

4.4.2 合理使用

(1)夏季，道面表面温度超过50℃时，应洒水降温；

(2)飞行调头时，必须按照调头坪引导线进行，禁止飞机以一侧轮为圆心就地打转调头，以防止沥青道面被搓掉粗料形成坑槽；

(3)飞机除了处在防吹坪区域外，应禁止飞机在停止状态大功率运转发动机，以防止过热尾气对沥青道面的吹蚀。

(4)飞机及相关辅助设备在沥青道面上加油和检修时，应有防止油料污染道面的措施。

[1] 蔡龙华,冯辉,史保华. 机场扩建工程沥青混凝土道面接(裂)缝处理方法[J]. 公路,2012，(8):35-39

[2] 毛国奇,赫建鹏. 沥青混凝土道面常见问题与防治措施[J]. 施工技术,2010,(S2):256-258

[3] 民用机场道面评价管理技术规范[S].中国民用航空总局，2009

[4] MH5011-1991 民航机场沥青混凝土施工规范[S]

[5] 汤映强. 沥青混凝土路面病害的产生原因与防治[J]. 科技致富向导,2014,(9):59

[6] 史保华,许巍,齐勇,等. 机场沥青道面管理与预防性维护对策[J]. 交通运输工程学报,2008,(2):74-79

文小龙(1965～)，男，高级工程师。

U416.217

B

[定稿日期]2015-01-16