机场水泥混凝土道面新型接缝施工工艺研究

李建举　张鲁渝

摘 要：机场刚性道面是由多块板通过各种接缝连接起来的一个整体，道面缝长约是道面长度的20倍。然而，接缝是水泥混凝土道面最薄弱的部位，因此接缝在整个机场场道工程施工中不容轻视，其施工质量直接影响着机场道面的使用性能、整体强度和使用寿命。通过采用新型接缝形式，改变传统的水泥混凝土道面接缝和扩缝工艺——将宽缝变窄，然后对窄缝进行倒角。这种接缝形式不但能够提高水泥混凝土道面的接缝质量，保护水泥混凝土道面最薄弱的地方——接缝边角，还能增强灌缝材料的黏聚力，减少飞机滑行时的颠簸，增加飞机起飞、着陆时人员的舒适度。该接缝倒角技术对机场场道工程建设具有重要的革新意义，不仅可以降低道面被破坏的概率，减少道面运行后的维修费用，还可以从源头上降低因道面破损而导致飞机发动机吸入破碎物的概率，提高了道面使用的安全性和可靠性，具有明显的经济效益和社会效益。

关键词：混凝土道面；道面接缝；施工工艺；接缝病害

中图分类号：U416.216 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.23.093

机场道面工程接缝形式通常有四种，分别是纵向伸缩缝、横向伸缩缝、施工缝和胀缝。

水泥混凝土道面占我国机场道面总面积的87%.在机场水泥混凝土道面早期出现的病害中，70%以上属于接缝病害；在全寿命运行期间，60%以上的道面病害属于接缝病害。除了飞机轮载作用和自然环境影响之外，接缝槽口的形状和尺寸也是病害形成的一个因素。接缝槽口在受到机轮荷载和温度梯作用时，槽口棱角处会产生较为明显的应力集中现象，而当应力超过混凝土强度时，道面板接缝便会出现边角破碎、剥落等现象。因此，采用合理的接缝形式，以减少应力集中对机场道面造成的破坏，对于保障飞机在道面上的安全滑行、延长道面的使用寿命以及减少道面维护费用等都具有重要意义。水泥混凝土道面接缝处一直是道面破损的高发部位，为有效解决以往直角扩缝表层常常出现的破碎、剥落、填缝料损坏等病害，通过研究和现场应用，提出了取消扩缝工序，将旧工艺中的接缝变窄，并在此基础上采用倒角技术，将原来的接缝直角边改为圆弧过渡这一措施。

1 传统接缝形式及其破损机理分析

接缝破坏是机场道面产生破坏的主要形式之一。根据对我国南方近20个机场道面破坏形式的调查统计，这些机场均不同程度地存在由接缝破坏而导致的边角剥落、接缝碎裂、填缝料损坏、错台和唧泥等病害。机场道面边角剥落和接缝碎裂如图1和图2所示。其中，接缝破坏占破损板总数的比例超过40%的机场有7个，占被调查机场总数的35%.传统接缝形式如图3所示。机场水泥混凝土传统道面接缝形式的破损机理：直角扩缝的受力性能不足，飞机滑跑时，机轮在道路接缝处产生摩擦拉应力，尤其在高速滑跑时，机轮对道面接缝处的直角尖端部位将产生较大的集中摩擦拉应力，因而产生板边裂缝和板边破损现象。

2 新型接缝技术研究

2.1 理论研究

基于有限元数值分析方法，对比研究多种不同接缝形式下，接缝边缘位置的荷载应力和温度应力，定量分析接缝倒角参数与接缝位置应力的关系。

2.2 新型接缝倒角工艺试验

依托多个实际工程，对不同接缝形式进行新工艺工程试验和检测，对比分析不同接缝形式的实际效果，并检验切割刀具的适应性，确定最佳的施工工艺和接缝指标，包括最佳倒角半径、倒角上口宽等。

2.3 新型接缝构造形式

新型接缝的扩缝深度由传统的3 cm减少到2 cm，缝底宽由0.8 cm减少到0.5 cm，上口宽为0.9 cm，缝边角以半径为0.2 cm的圆弧相接形成倒角，其构造形式如图4所示，实体如图5所示。该结构不但有效地保护了边角，还大大减少了灌缝材料用量，提高了切缝速度。

2.4 新型切缝机研制

切缝倒角主要是通过改进扩缝机具，使原来切缝形成的道面直角变为圆角。科研人员在引进美国DIMASFS-6600D切缝机后作了大量的改进，成功研制出具有自主知识产权的道面倒角圆弧专用机械，并研发出新型的圆弧倒角锯片。

2.5 效益分析

将接缝宽度变窄，接缝直角边改为圆弧形，不仅节约了灌缝材料，杜绝了掉边掉角现象，确保了飞机在道面上的滑行安全，还延长了道面的使用寿命，减少了道面的后期维护费用。本研究成果适用于军、民用机场水泥混凝土道面接缝，也可以运用于公路水泥混凝土道面等主要交通线路，具有较好的军事、社会效益。

3 工艺应用

新型接缝施工工艺已被成功应用于天津滨海机场空客320工段、成都双流国际机场二跑道、邛崃某军用机场、重庆江北机场二跑道、深圳宝安机场二跑道和浦东机场等，应用效果良好，经济效益显著，且机场维护单位给予了很高的评价。

4 结束语

通过研制新型的切缝机配套设备，提高了水泥道面切缝的速度和质量。伸缩缝变窄有效减少了飞机滑行中的颠簸，提高了飞行舒适度。该技术应用前景广阔，军事、社会和经济效益显著。下一步的重点是将该技术推广到高原高寒地区的机场道面施工中，解决因特殊气候环境造成的道面掉角、掉边问题。

参考文献

[1]黎太平.机场水泥混凝土道面接缝破坏机理及敏感因素分析[J].中外公路，2009（2）：83-86.

[2]吴念祖，杜浩.机场水泥混凝土道面接缝优化技术研究[J].城市道路及防洪，2011（8）：224-227.

[3]王硕太，刘晓曦，吴永根，等.机场混凝土道面新型封缝材料灌缝宽度与深度研究[J].防水材料与施工，2004（12）：25-27.

〔编辑：王霞〕

Abstract： The rigid pavement of the airport is a whole， which is connected by a variety of joints， and the length of the road is about 20 times the length of the pavement. However， joint is the weakest of the cement concrete road surface parts， so juncture in the airport runway construction cant be ignored； its construction quality directly affects the use of airport pavement performance， the overall strength and service life. By using the new joint form， change the traditional cement concrete road surface joint and expansion of the sewing process -- the wide gap narrowed， and then in the narrow chamfering. This kind of joint form not only can improve the joint quality of cement concrete pavement， protect the weakest place of cement concrete pavement-- joint edge angle， but also enhance the cohesion of the filling material， reduce the turbulence of the aircraft， and increase the comfort of the aircraft during takeoff and landing. The joint chamfering technology of airport runway engineering construction has important significance of innovations can not only reduce probability of road surface is destroyed， reduce maintenance costs of road surface after the operation， can also from the source to reduce because of the breakage of road surface and lead to broken probability of aircraft engine aspiration， improve the safety and reliability of the pavement， and has obvious economic benefit and social benefit.

Key words： concrete pavement； pavement joint； construction technology； joint disease