提高機(jī)場(chǎng)道面混凝土抗滑性能的施工措施

　　[摘要]筆者在廣州機(jī)場(chǎng)聯(lián)邦快遞項(xiàng)目第三跑道北段道面混凝土施工過程中，借鑒了其它機(jī)場(chǎng)的成功施工經(jīng)驗(yàn)，通過不斷試驗(yàn)、研討、總結(jié)，摸索出了一套行之有效的提高道面混凝土抗滑性能的施工措施，在施工應(yīng)用中取得了滿意的結(jié)果。本次建成的三跑道北端共585米，完工后自檢，隨機(jī)檢測(cè)平均紋理深度（道面防滑性能檢測(cè)與評(píng)價(jià)的指標(biāo)之一）140個(gè)點(diǎn)，最小值0.63mm、最大值1.02mm，平均0.77mm，符合≥0.6mm的紋理深度設(shè)計(jì)要求。

　　[關(guān)鍵詞]機(jī)場(chǎng)跑道、抗滑性能、施工措施、紋理深度�！�

　　前言

　　由于混凝土本身具有良好的耐久性能，且維護(hù)成本低等特點(diǎn)，我國(guó)目前大多數(shù)機(jī)場(chǎng)采用混凝土道面，隨著民航業(yè)的快速發(fā)展，所使用的飛機(jī)重量和飛機(jī)的起飛著陸速度也顯著增加，跑道的表面性能特別是抗滑性能在保障飛機(jī)安全著陸和加速制動(dòng)方面的重要性也越來越受重視了，良好的跑道表面摩擦力是防止飛機(jī)制動(dòng)時(shí)打滑和方向失控的重要保證，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在起飛和降落過程中發(fā)生的航空事故中約有35%與跑道摩擦力不夠或不當(dāng)有關(guān),因此當(dāng)飛機(jī)下滑沖出跑道時(shí),事故調(diào)查組首先要了解的一個(gè)重要參數(shù)就是跑道摩擦系數(shù)值。

　　筆者根據(jù)自己的一些施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)、提出自己的一些有利于提高道面混凝土抗滑性能的措施，與同行們共享，也歡迎進(jìn)行批評(píng)指正。

　　首先需要了解飛機(jī)輪胎和道面間摩擦產(chǎn)生的機(jī)理、影響因素以及道面抗滑構(gòu)造。

　　一、 飛機(jī)輪胎和道面間摩擦產(chǎn)生的機(jī)理

　　據(jù)以往研究成果，飛機(jī)輪胎和道面間摩擦的產(chǎn)生主要有以下四個(gè)方面的作用：

　�。�1） 輪胎和道面間的粘著作用

　　這種摩擦因輪胎材料橡膠表層分子因熱活化而與道面之間產(chǎn)生粘著而產(chǎn)生，粘著是由于橡膠分子與道面之間形成結(jié)合，而將粘著點(diǎn)剪斷所需的力就產(chǎn)生對(duì)飛機(jī)推行的摩擦力。

　�。�2） 輪胎與道面間的分子引力作用

　　實(shí)踐表明，當(dāng)兩物體表面相距非常近時(shí)，期間的分子引力作用相當(dāng)可觀，飛機(jī)推行時(shí)需要不斷脫離這種引力的作用，從而消耗動(dòng)能，這種引力構(gòu)成了飛機(jī)輪胎與道面間摩擦力的一部分。

　�。�3） 輪胎面橡膠的彈性變形

　　飛機(jī)推行過程中，輪胎面橡膠會(huì)反復(fù)產(chǎn)生較大的彈性變形，由彈性變形所引發(fā)的變形力與彈性變形恢復(fù)力的合力也構(gòu)成摩擦力的一部分。當(dāng)越過凹凸不平的道面時(shí)，胎面橡膠反復(fù)變形，以熱的形式放出的能量即表現(xiàn)為滯后摩擦。

　�。�4） 道面表面微凸體的微切削作用

　　在荷載的作用下，道面上較小尺寸的微凸體會(huì)在輪胎的局部產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中，當(dāng)胎面上產(chǎn)生的局部應(yīng)力超過其斷裂強(qiáng)度時(shí)，在切向力的作用下，道面表面尺寸較小的微凸體就會(huì)對(duì)胎面形成微切削作用，微切削過程中產(chǎn)生的阻力構(gòu)成輪胎與道面間摩擦力的一部分。有研究表明，由微切削作用產(chǎn)生的摩擦力除與輪胎及路面的材料性能有關(guān)外，還取決于路面較小微凸體的大小、分布情況及尖銳性。

　　這里需要說明的是：以上四種摩擦對(duì)飛機(jī)運(yùn)行的作用不盡相同，其中粘著作用、分子引力作用及道面表面微凸體的切削作用總是對(duì)飛機(jī)起阻力作用，而橡膠的彈性變形則有兩個(gè)作用：在飛機(jī)起飛時(shí)，依靠橡膠的彈性變形產(chǎn)生向前的推力，推動(dòng)飛機(jī)前行，在飛機(jī)降落時(shí)，和道面表面微凸體的切削作用一起，構(gòu)成阻滯飛機(jī)前行的主要摩擦力。

　　二、 飛機(jī)輪胎和道面間摩擦的影響因素

　　道面與飛機(jī)輪胎良好的抗滑性一方面還取決于飛機(jī)的輪胎類型、花紋、充氣氣壓、胎面磨損等，另一方面還取決于路面的抗滑性能、氣候因素（雨、雪、冰凍）、行車速度等有關(guān)。

　　三、 道面表面的抗滑構(gòu)造

　　道面抗滑構(gòu)造可分為微觀構(gòu)造和宏觀構(gòu)造,微觀構(gòu)造是指道面表面水平方向0~0.5mm,垂直方向0~0.2mn的微小構(gòu)造,是最基本的抗滑因素,主要取決于表層水泥砂漿，因?yàn)榛炷�土道面在施工時(shí)，在振搗密實(shí)的同時(shí)，粗骨料下沉，砂漿上浮，因而砂漿的強(qiáng)度直接影響混凝土道面的耐磨和抗滑性能，細(xì)集料的抗磨光品質(zhì)是道面表面微觀構(gòu)造的主要影響因素。

　　宏觀構(gòu)造是指水平方向0.5mm~50mm，垂直方向0.2mm~10mm的較粗構(gòu)造，一般通過拉毛及刻槽等表面處理工藝形成，其中拉毛的作用主要是抗滑，刻槽的作用主要是有利排水，提高道面在雨期時(shí)的抗滑性能。浦東機(jī)場(chǎng)第二跑道建設(shè)時(shí)曾分別對(duì)拉毛道面刻槽前后濕態(tài)摩阻系數(shù)進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果是基本一致，原因之一可能是刻槽減少了飛機(jī)輪胎與道面表面的接觸面積，也說明在有刻槽時(shí)平均紋理深度與摩擦系數(shù)之間可能不一定正相關(guān),同時(shí)對(duì)平均紋理深度和摩擦系數(shù)檢測(cè)必要的。一般用鋪砂法能測(cè)出道面的紋理深度，

　　對(duì)同等氣候條件下的相同的飛機(jī)而言，其構(gòu)造和飛行速度、輪胎數(shù)量、大小等因素是基本一致的，從而可以確定粘著作用、分子引力作用、彈性變形等摩擦力是基本相同的，摩擦力的大小差異主要體現(xiàn)在道面表面微凸體的切削作用，這種差異主要體現(xiàn)在道面表面的抗滑構(gòu)造上。

　　如何改善道面表面的抗滑構(gòu)造，以期提高混凝土道面抗滑、抗磨的耐久性能呢？主要措施有以下幾點(diǎn)：

　　一、擇優(yōu)選用道面材料

　　根據(jù)以前的研究成果，天然砂的磨光值普遍水平較高，砂漿的含砂率對(duì)道面抗滑能力有一定的影響，含砂率越低，磨光值越小，而砂的細(xì)度模數(shù)對(duì)抗磨耐久性有明顯影響，一般說來，采用粗砂的混凝土道面能提供的微切削摩擦更大，且抗磨耗能力越強(qiáng)，越能控制道面表面得微觀構(gòu)造的衰減幅度。

　　規(guī)范要求采用細(xì)度模數(shù)為2.65～3.20的天然中粗砂，根據(jù)室內(nèi)外試驗(yàn)情況，砂顆粒太粗，容易造成拉毛后混凝土的表觀較差，推薦采用細(xì)度模數(shù)為2.8～3.1的潔凈、雜質(zhì)含量少，級(jí)配良好河砂。

　　在道面使用初期，粗集料被水泥砂漿包裹，對(duì)道面抗滑性能影響不大，但隨著表層砂漿的逐漸磨損，組集料部分裸露出來發(fā)揮其抗滑作用，且粗骨料的強(qiáng)度對(duì)混凝土本身的抗折強(qiáng)度影響較大，所以選用壓碎值較�。�≤10%）、最大粒徑不超過40mm，顆粒近似立方體的多棱角的酸性碎石為宜，碎石中的硫化物及硫酸鹽含量（折算為SO3）在規(guī)范允許范圍1%內(nèi)。

　　水泥混凝土道面抗滑的耐久性很大程度上還取決于水泥的質(zhì)量，硅酸鹽水泥相比之下具有早期強(qiáng)度高、耐磨性好、收縮性小、抗凍性好等特點(diǎn)，所以應(yīng)優(yōu)先考慮使用普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥。

　　二、優(yōu)化混凝土配比

　　道面的抗滑性能主要還是取決于表層砂漿的強(qiáng)度和粗糙程度，試驗(yàn)表明，砂漿強(qiáng)度越高，耐磨性就越強(qiáng)。在一定的水泥用量下，應(yīng)盡量減少混凝土的水灰比，因?yàn)樗�灰比越大，�?qiáng)度就越低，但減小水灰比一定要在不影響道面混凝土振搗、做面等工序的情況下，否則，混凝土因?yàn)楹鸵仔蕴�差而無法振搗密實(shí)，反而降低了強(qiáng)度。

　　另外，適當(dāng)提高混凝土的含砂率可以提高混凝土的表面抗滑能力，含砂率越高，混凝土的抗滑性和耐磨性越好�；炷�土開工前應(yīng)根據(jù)所選用的材料反復(fù)進(jìn)行混凝土試配，既要考慮到混凝土的抗折強(qiáng)度、同時(shí)還要考慮到其中砂漿的抗壓強(qiáng)度、施工的可行性等，選擇合適的水泥用量及水灰比、砂率。

　　參考配合比如下：　         　　

　　三、施工過程中控制好混凝土表面砂漿厚度

　　混凝土表面砂漿厚度與配合比中的水灰比、砂率、水泥用量及施工工序有關(guān)，將直接影響拉毛的紋理深度、紋理的耐久性，既有利于拉毛又不能太厚，提漿宜在3～4mm左右為宜，表面水泥漿超厚容易造成拉毛紋理耐久性能降低，太薄則拉毛紋理深度難以提高。

　　如在施工的提漿過程中發(fā)現(xiàn)表面漿液過多，需及時(shí)進(jìn)行處理，將富余的漿液用滾筒刮除，并稍稍降低砂率。

　　四、從優(yōu)化施工工藝上提高道面抗滑能力

　　現(xiàn)在新建的機(jī)場(chǎng)跑道道面一般采用先拉毛后刻槽的施工工藝，掌握好拉毛施工工藝和技巧、控制好拉毛的時(shí)間以及選用合適的拉毛工具是提高混凝土表面抗滑性能的關(guān)鍵，施工技巧以及拉毛最佳時(shí)間的掌握需要操作者經(jīng)過一定時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)積累，而選擇合適的拉毛工具這是前提條件，拉毛毛刷采用雙排毛棍，上下錯(cuò)層布置（如圖一），毛棍的材料要軟硬適中，有一定的彈性，現(xiàn)在一般采用尼龍棒制作，尼龍棒的直徑2.5～3mm，毛棍間距也要設(shè)置合理，毛棍間距太小，拉毛時(shí)容易使紋理之間的砂漿過于薄弱，形成突起的棱，不利于耐久性，毛棍間距大了抗滑性能就會(huì)有所降低，一般相鄰兩條毛棍中心間距在0.7～0.8mm為宜。所拉出的紋理清晰、均勻、直線性好（如圖二）。

　　結(jié)語

　　道面表面平均紋理深度是目前《水泥混凝土道面面層施工技術(shù)規(guī)范》中要求的對(duì)道面混凝土表面抗滑性能進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)價(jià)的指標(biāo)，其實(shí)際為反映路面宏觀構(gòu)造平均深度的一個(gè)指標(biāo)，要綜合評(píng)價(jià)道面混凝土的抗滑性能，還應(yīng)采用專業(yè)設(shè)備對(duì)道面混凝土進(jìn)行摩擦系數(shù)檢測(cè)，這種檢測(cè)應(yīng)在不同氣候情況下及使用一段時(shí)間后的抗滑性能分別進(jìn)行。