机场接地带道面损伤概述

(中国民航大学 天津 300300)

机场中，跑道主要是提供飞机滑行、起飞、降落等作用，其重要性不言而喻。飞机接地带——专供飞机起飞降落的条形区域，直接影响飞机的安全飞行与乘客的人生安全。跑道自身的结构完好性与使用功能直接决定这飞机的飞行安全，目前的民用机场跑道主要采用水泥混凝土感性道面或沥青混凝土等非刚性道面结构。

一、刚性跑道表面损伤的产生

由于水泥混凝土刚性道面具有较强的荷载扩散能力与耐久性能而被大多数机场采用。但是，由于飞机在着陆阶段轮胎对道面的冲击和快速摩擦作用，使得跑道承受着严峻的力学作用考验，而且跑道还必须遭受大气环境下的温度、湿度、雨水冲刷或冻融等长期作用，跑道道面难免会出现表层损伤；而作为典型的脆性材料，水泥混凝土道面在外界因素作用下也容易出现脆性破损，特别是其表层结构的损伤式中在不断加剧，从而造成机场跑道的表层状态日益恶化，尤其是在飞机接地带区域的混凝土道面破损更为严重。除了上述因素造成机场道面产生损伤外，在飞机接地带区域的道面上还必须遭受不断进行的除胶作业所带来的严重伤害。这些环境作用因素的综合导致机场跑道的飞机接地带道面表层结构十分脆弱，并产生快速恶化的破损现象。

机场跑道道面必然会遭受外界因素作用下的损伤积累，较轻微的初期损伤开始都以裂纹扩展的形式出现，随着损伤的不断积累而形成贯穿性开裂，直至导致表层局部颗粒脱落性损伤；当道面遭受飞机着陆的轮胎冲击作用时，即使尚未贯通的裂纹也会导致突然性的表层局部碎裂现象，形成FOD，危害飞机的飞行安全。

二、造成道面损伤影响因素分析

从使用环境条件对道面造成损伤的各种因素及其基本原因来看，机场跑道飞机接地带区域内混凝土道面的损伤主要有以下几种影响因素：

(一)接地带道面粘胶。接地带跑道上，经常会出现黑色的胶迹污染物，由于机轮与道面的高速摩擦，产生高温，此时飞机机轮上的橡胶材料发生聚合化学反应，使原本柔软的橡胶变得坚硬并且沉积在着落制动区域内，形成较大范围的黑色胶迹，即所谓的粘胶。

(二)接地带道面除胶。随着飞机降落次数增加，道面的胶迹会越来越厚，降低飞机与道面之间的摩擦力，从而影响飞机的正常运行。因此，机场定期会对接地带进行除胶工作，目前，采取的表层除胶方式主要有以下四类：

1、高压水冲法，利用方向旋转的高压喷水冲击道面表层，从而将粘接在混凝土表层的胶层被剥离下来的除胶工艺。当高压水高速冲击混凝土表层时，高速水流会直接冲击进入裸露的混凝土表层裂纹之中，从而形成严重的冲蚀现象，这种冲蚀作用直接造成混凝土表层裂纹的扩展或局部颗粒脱落现象。当混凝土表层出现严重的表层冲蚀性损伤后，不仅道面的抗滑功能丧失，而且其表层结构的完整性和坚固性也难以保证，很容易出现局部颗粒或块体的突然性脱落问题，并形成机场跑道的外来物(FOD)而威胁飞机运行的安全。

2、化学除胶法，根据粘胶对化学物质的敏感性特点，利用可软化或溶解橡胶的化学物质将粘胶溶解后在进行机械清除或水冲刷除去粘接在道面表层的胶层。除胶过程中，首先通过喷洒除胶液，改变轮迹原有的聚合结构使它变软，再进行刮、擦、磨等工作使轮迹松散，最后在压力水作用下冲洗清除。这种方式对沥青混凝土道面的损害比较大。在除胶过程中尽管对道面的机械伤害较轻微，但是，部分化学物质渗入道面裂纹中从而对道面表层内部结构有所伤害，特别是容易促使裂纹深度的加深。

3、微珠高速冲击法，采用一种高速率旋转的金属微珠对道面表层粘胶进行冲击、磨擦、真空吸收和分离等过程，将胶层剔除成为松散细小的颗粒。该方式在剔除胶层的过程中，为尽可能将胶层清除干净，难免造成已清洁的混凝土表层冲击损伤，尤其是会将表层水泥砂浆磨蚀掉，引起道面表层损伤；此外，还可能将道面的抗滑性纹理磨损光滑而直接影响其使用功能。

4、机械打磨法，利用钢丝刷等打磨机械设备对道面表面的轮迹进行清除。在清除过程中粘胶被剔除的同时，混凝土表层水泥砂浆也被严重磨蚀而产生严重损伤，容易导致骨料外露等表面缺陷，也使刻槽等纹理被磨损而降低其抗滑性。

(三)混凝土道面受冻损害。美国波特兰水泥协会对混凝土冻结现象进行了长期的研究，提出了关于混凝土受冻损害的水压理论。冬季时，道面易结冰，冰的密实形态会将道面内部结构封闭起来；而结冰体积膨胀所造成的压力，则会将水压入更深的内部区域；此时，若混凝土的抗渗性较大，那么在内部就会对气孔壁产生压力；在这之后，水饱和度会随冷却速度的加快而提高，气孔距离也会增大，同时气孔的尺寸将会减小，透水性也会降低，造成水压的提高；若水压超过混凝土的抗拉强度，内部孔壁会破裂，这就造成了混凝土的损害，同时道面就会产生损伤。

(四)混凝土道面受雨水侵蚀。夏季降雨较多，很多地方由于气候原因会出现干湿交替环境，因此，道面所滞留的水分中含有的一些酸根离子的浓度会随之提高，对混凝土的侵蚀也会加剧。其中硫酸盐就是影响混凝土耐久性的一个重要因素，其作用机理是：硫酸盐与混凝土内部成分发生反应生成新物质，而反应生成物又会吸水膨胀，产生的膨胀应力一旦超过某一极限值就会破坏混凝土内部结构，同时也会在混凝土跑道表面产生一定的损伤，大多表现为裂纹的产生。

三、总结

目前，我国近百个机场的飞机接地带跑道都出现了严重的表层状态恶化问题，在北方机场跑道上主要表现为表层剥落和露骨料现象，在南方多雨地区的机场跑道上主要表现为水泥浆或砂浆损失问题，以及表层严重开裂问题等。从机场保障部门的专业要求来看，对于这些问题决不能置之不理，若任由其发展，则会形成更为严重的病害，很可能带来非常严重的后果。为防止出现道面突然性破损带来的安全隐患，各机场保障部门必须重视对出现较严重损伤道面的修复工作。因此，为尽可能缓解或解决上述困扰，需要针对该区域道面的损伤现象开展机理分析，以及针对其问题产生的原因提出科学有效的防范或修复方法。