机场冬季应急除胶除线新工艺探究

摘 要：自2019年发生抛丸损伤航空器事件抛丸除胶、除线技术禁用后，目前机场道面除胶、除线主要为高压水冲洗法。鉴于高压水冲洗法不能彻底清除拉毛处胶漆、清洗后刻槽侧壁有残留、水射流对拉毛和刻槽有损伤以及不适宜冬季施工等问题，对等离子技术以及碳酸氢钠微晶体清洗技术进行试验研究，以便寻求一种无损、彻底并且适宜冬季施工的新工艺来完成冬季道面应急除胶、除线工作。

关键词：等离子;碳酸氢钠微晶体;冬季;应急除胶;除线

目前民航业道面除胶、除线方法主要有机械打磨法、化学试剂法、抛丸冲击法以及高压/超高压水冲法。机械打磨法是采用铣刨机、研磨机或旋转硬质钢丝刷等清除胶泥，操作不当易损伤道面，破坏道面刻槽，甚至产生微裂缝，适用于小型机场，并不能满足大中型机场运行的需求;化学试剂法是通过在道面上洒布化學除胶试剂来软化并分解胶漆，再用有压水来清除胶漆，该方法因软化、溶解时间长、对环境有污染等因素，实际除胶、除线中很少使用。部分机场有采用化学除胶法和高压水冲法相结合的方式，来提高除胶效果和质量，提升工作效率。抛丸冲击法是用丸料高速冲击道面，使胶漆剥落，此技术虽有无污染、除胶漆速度快、不受温度影响等优点，但在实际操作过程中丸料回收率不高，遗留在道面上的抛丸有被发动机吸入从而损伤航空器的威胁，自2019年发生抛丸机作业残留物损伤航空器事件后，民航业已禁用抛丸机除胶、除线作业。高压/超高压水冲法是我国民用机场最常用的除胶、除线方法，此方法除胶后道面微观纹理表层仍有一层胶膜，多次除胶以及提升水压力均对道面刻槽具有一定的损坏，除线效果差，并且很难满足北方地区冬季施工作业要求。因此，目前急需新的除胶、除线新工艺来完成机场冬季道面的应急除胶、除线工作。

1 飞行区除胶、除线工作情况

（1）除线作业。为指引航空器、地面保障车辆和人员按规定区域、路线行驶，飞行区道面喷涂了大量地面标志线。除线工作一般有两种情况，一是原有标志线厚度超标，需削减标志线厚度。喷涂的标志线在阳光、尘土等环境作用以及飞机降落刹车过程耦合作用下会褪色或被胶泥污染。因此，为确保地面标志线清晰有效，需定期对道面标志线进行喷涂更新，即按原样复喷。随着喷涂次数的增加，道面标志线越来越厚，依据《飞行区场地维护技术指南》（AC-140-CA-2010-3），地面标志维护3.6.2-1规定，原标志线厚度大于5mm时，应除线后再涂刷[1];二是标志线变更。当机场遇到重新规划机坪、机位，跑道入口内移，滑行道关闭或启用等运行状况变更时，需根据新的运行要求，将原有地面标志线清除，按变更后图纸敷设新的标志线。

（2）除胶作业。飞机轮胎在高速着陆时与跑道表面摩擦造成的高温会使轮胎橡胶瞬间熔化形成橡胶粘污物并涂抹道面表层纹理以及道面刻槽中，脱落的橡胶迅速变性、变硬后牢牢黏附于道面表面，随着摩擦次数的增加和时间的推移，道面胶层不断加厚，会产生镜面一样的光泽，大大降低道面的摩擦性能，影响航空器的安全起降。以连续100米长道面摩擦系数为评价指标时，道面摩擦系数低于维护规划值或者累计长度大于100米的范围内存在低于最小摩阻值的现象时，必须立即采取措施改善道面摩阻特性或关闭跑道[2]。

为保障道面的摩擦性能，每个机场都定期对道面进行除胶作业。尤其大型机场，每月甚至间隔更短就要除一次胶。以新郑国际机场为例，每条跑道几乎每周都要利用夜间的航班间隙进行两次除胶。

2 民航业内飞行区除胶、除线基本做法

目前民航业内飞行区除胶、除线基本做法主要有四种：抛丸冲击法、高压水冲法、化学试剂法、机械打磨法。因厚的道面标志线漆层比胶层硬度高，薄的漆层渗到道面纹理内，要想清除干净，需用到超高压水（100—140MPa），超高压水会损伤道面拉毛和刻槽，进而导致道面摩擦系数降低;化学试剂法因溶解速度慢、污染较大，回收困难等原因不被采用;机械打磨法工作效率低、人工成本贵，操作不当对道面损伤较大，一般不采用。自民航业停止抛丸机作业后，目前只有高压水除胶、除线作业方式。

3 高压水除胶、除线作业存在的问题

（1）除胶方面。对道面表面纹理造成较大损伤，道面摩擦系数降低现象明显。由于高压水射流的水击作用，混凝土表面的粗细骨料往往会被剥离，造成刻槽等纹理丧失。所以经过一定次数的除胶作业后，道面摩擦系数很难提高。经常在跑道两端接地带产生摩擦系数低谷。而由于混凝土修复的困难，造成跑道提前达到使用寿命。给机场造成极大损失和安全隐患。因此，针对当前除胶方面存在的缺陷并结合民航对于安全性方面的特殊要求，开发一种对机场道面无损的新型除胶技术，是中国乃至世界民航界迫切需要解决的问题。

（2）除线方面。高压水除线作业主要存在以下三个问题：一是国内现有高压水除线设备都是新研发的，设备性能较差，不符合机场高标准使用要求。经新郑机场、虹桥机场、南京机场、大兴机场等多个大型机场试用后，效果不佳，主要表现为压力小时标线除不净（残余模糊标线会误导飞行员误滑），压力大后会损伤道面;二是高压水除线，冬季高冷地区不适用。高压水除线后，会在道面上残留少量水，冬季低温天气下，残留的水分会在道面上形成冰膜，影响道面摩擦性能，然而机坪区域离航站楼、地面保障人员和航空器较近，不宜利用热吹车烘干;三是高压水除线区域，不能立即画线。当地面有水或湿度过大时，喷出的漆膜不能附着到道面上。必要时需增加人工火烤工序，大大降低了除线、改线工作效率。因此，目前急需一套安全、高效的冬季除线应急方式。

4 等离子和碳酸氢钠微晶体除胶除线原理

（1）等离子除胶、除线原理。等离子是物质存在的第四种形态，其产生原理为在电场作用下使工作介质发生电离，电离后的介质具有极高的化学活性，可以在常温或较低的温度下与其他物质发生化学反应。如果以空气作为工作介质，用高浓度、高流速的等离子射流喷射道面的积胶层和漆面处，由于橡漆为有机物，那么橡漆可以在远低于燃点的情况下迅速发生氧化、气化，进而从道面上剥离，在道面不存在任何残留物。同时，由于道面混凝土为无机材料，等离子流不会对其造成任何伤害。在达到彻底清除道面胶漆的同时保护道面纹理，极大延长道面功能寿命的目的。

（2）碳酸氢钠微晶体除胶、除线原理。碳酸氢钠微晶体是一种用途广泛的新型环保喷射磨料，在欧美发达国家已经沿用三十多年，拥有十分成熟的实施经验。它适用于相对坚硬的涂层和敏感表面的清洗处理，可广泛应用于石油化工、航空航天、高铁轮船、装备再制造、精密部件、市政工程、食品机械等多领域的工业化清洗。碳酸氢钠微晶体是单斜晶系晶体（如图1所示），具有特殊的爆破性能，它像其他喷砂磨料一样，可通过产生的磨损效应将基材表面的油漆、土壤或污染物脱除。更为重要的是，当碳酸氢钠微晶体在喷射撞击清洗表面的同时，会在瞬间将能量转移至每个颗粒而使自身迅速爆裂，这种二次爆裂的能量亦继续参与清除工作，进而剥离更多的涂层，直至所有的能量均耗散殆尽，磨料才化为尘埃。

5 等离子和小苏打颗粒除胶、除线现场试验研究

（1）等离子技术现场除胶、除线试验。2019年10月25日，中国民航大学和新郑国际机场飞管部对北跑道进行等离子设备除胶、除线现场试验，具体效果如图2所示。为证实其除胶的彻底性，同时对高压水除胶后区域开展再次除胶試验，效果如图3所示。从图2可以看出，等离子技术能够快速清除道面的标志线及积聚的胶泥，使道面恢复原有的状态。等离子技术不仅可以除掉道面刻槽内的胶层和标线，而且还可以有效、快速地清除道面拉毛位置处的胶层和标线;等离子技术是在常温或较低的温度下与胶漆发生化学反应，喷射的火焰温度低，不会损坏道面。从图3可以看出，等离子技术能够清除掉高压水除胶作业后残留在拉毛以及刻槽侧壁上的胶泥，能够实现彻底地除胶。

（2）等离子技术存在的问题。①等离子除胶、除线技术目前还处于研究阶段，目前没有一套完整的理论及成熟的设备来指导除线作业;②等离子除胶、除线后，漆面和胶泥在低温燃烧下会形成大量的细小漆块和碎屑，形成新的FOD，目前还没有燃烧异物的回收装置;③利用等离子除胶、除线时，在嵌缝位置，嵌缝料会因低温燃烧而损坏，目前还没有一套完整的定位装置来规避嵌缝位置，并且此技术不适用于沥青道面除胶除线作业。

（3）碳酸氢钠微晶体除线现场试验。碳酸氢钠微晶体新郑机场除线试验具体效果如图4、图5所示。从图4中可以看出碳酸氢钠微晶体可以清除掉水泥道面上的漆面，并且清除掉的漆屑和碳酸氢钠微晶体的混合物易溶于水，pH值<8.3，不会造成环境污染。同时，依据新郑机场现场试验可以推断出1支清洗枪的除线效率为3m2/h。从图5可以看出碳酸氢钠微晶体除线后，不会对原道面造成肉眼可见的损伤。几乎可以实现无损清除。

（4）碳酸氢钠微晶体技术存在的问题。①喷射出的小苏打微晶体以及切割掉的漆面颗粒会出现扬尘现象，小苏打微晶体和切割掉的漆面会遗留在道面上，形成新的FOD;②清洗枪采用人为操作的方式，会因为操作人员熟练程度及经验的改变而变化，存在损伤道面的隐患。

6 结论

（1）等离子除胶技术有望彻底解决当前机场水泥道面除胶、除线技术存在的缺点并完全适应民航对于安全性方面的特殊要求，并可实现对道面的无损、无残留除胶、除线。（2）碳酸氢钠微晶体在正确使用时不易造成道面损伤，可以用于水泥以及沥青道面的除胶、除线作业，并且可以实现冬季应急除胶、除线的目的。

参考文献：

[1]《飞行区场地维护技术指南》（AC-140-CA-2010-3）.

[2]《运输机场运行安全管理规定》（CCAR-140）.

作者简介：张宝鹏（1990—），男，山东临沂人，研究生，研究方向：混凝土道面边角快速修复。