机场跑道SMA面层沥青混凝土骨料替代研究.pdf

第 3 9卷第 5期 2 0 1 2年 5月 建筑技术开发 Bui l d i ng Te c hn i q u e De v e l o p me n t Vo 1 3 9， No 5 Ma y 2 01 2 机场跑道 S MA 面层 沥青混凝土 骨料替代 研 究 李媛媛雷志高 ( 云南机场集 团有限责任公司， 昆明 6 5 0 2 0 0 ) 摘要 提出采用 闪长岩替代玄武岩 ， 通过实验研究 ， 解决 了闪长岩与沥青粘附性差等 问题 。成 功应用于跑道 盖被等 工程 ， 研究成果具有一定创新性 。 关键词 机场跑道 ； S MA； 骨料 ； 替代 中图分 类号 T U 5 2 8 0 4 1 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 1 - 5 2 3 X( 2 0 1 2 ) 0 5 0 0 2 1 0 3 机场跑道是供飞行器起 降的基 础设施 ， 处于机 场飞行区最核心区域 ， 是飞行器起 降动载集 中的地 方 。刚性 跑道 经过 1 0 2 0年 的使用 ， 在疲 劳期 会 出 现破 损 ， 严 重 时 因大 面积 断板 会危及 飞行 安全 ， 通 常 采用 沥青 混凝 土进行 道 面盖被 。云 南机 场集 团有 限 责 任公 司从 2 0 0 5年 开始先 后对 昆 明巫家 坝机 场 、 丽 江机 场 、 芒 市机 场 和西 双 版 纳 机场 实施 了道 面 盖被 工程 。昆明 、 芒 市 、 丽 江机 场按设 计要 求 就近取 材采 用 了玄武 岩作 为粗 骨料 ， 而西 双版纳 地 区较为 特殊 ， 玄武岩骨料稀缺， 且外运距离较远。 1研究 背景 西双 版纳机 场 自 1 9 9 0年 4月 建成 通航 以来 ， 航 空业务量快速增长， 2 0 0 7年已达 1 8 0余万人次 ， 货 邮吞吐量 6 1 4 0余 吨， 由于机场跑道超负荷运行 ， 道 面 出现破损 开裂 ， P C N值 ( 跑 道 道 面承 载 力指 标 ) 已 不 能满足 日益增 长 的航空 客运 需求 。 此次 跑道道 面 S MA面 层 原 设 计 采用 的是 玄 武 岩作为粗骨料。经查阅地质资料和实地考察 ， 西双 版纳地区无玄武岩资源， 出产玄武岩碎石最近的地 方为普洱市 的墨江县 ， 运输距离 3 0 0余公里 ， 远距离 运输 一方 面会超 过 工 程概 算 ， 同时 会 增 加 不停 航 施 工组织管理 的难度。在考察 了景洪电站和思小高速 公 路 的相关 情况 后 ， 考虑采 用 当地硬度 较 大 ， 杂 质较 少 的闪长岩替代 玄武 岩进行 盖被 ， 并 开展 针对性 研 究 。 2试 验研 究过程 用闪长 岩替 代玄 武岩作 为粗 骨料 的 沥青混 凝 土 收 稿 日期 ： 2 0 1 2 0 21 5 作者简介 ： 李嫒嫒( 1 9 7 9 一 ) ， 女 ， 云南大理人 ， 毕业于昆明理工大学 ， 本 科学历 ， 工程师 ， 现从 事机场工程管理工作 。 面层在公路工程中已有使用 ， 但在民航机场工程中 没有 先例 。我 们认 为该 针对 性研究 应该 是分 阶段进 行 的 。第 一 、 对两 种 石料 的物 理 化 学性 能 进 行 对 比 试验 分 析 ， 找 出替 代 研 究 的路 径 ； 第 二 、 针 对 跑 道 S MA沥青混 凝 土 的重 新 设 计 ， 解 决 关 键 技 术 问题 ； 第三、 对研究得出的成果进行试验段验证和造价评 估分 析 。 2 1粗 骨料取 样与 对 比试 验 民用 机 场 沥 青 混 凝 土 道 面 设 计 规 范 ( MH 5 0 1 01 9 9 9 ) 中要求 S MA沥青 混凝 土 的粗 骨料 应质 地坚 硬 、 表 面 粗 糙 ， 富有 棱 角 ， 颗 粒 呈 立 方形 的 优质 石料 ， 沥青 混凝 土上 面 层 的粗 骨 料 磨 光值 不 小 于 4 5 、 与沥青 粘 附性不 小于 5级 。 闪 长岩 是 一种 分 布 广泛 的天 然铝 硅 酸盐 原 料 ， 其抗压强度 、 压 碎值能满 足规范 要求 ， 且 含水少 ， 易 开采 与 利 用 。 因 该 原 料 的 酸 性 成 分 限 制 ， 通 常 只作 为普 通建材 使用 。综合 考虑运 距 和品质 ， 本 次试样采 自距 西 双版纳机 场 3 0 k m的某 采石 厂。 见表 1 。 表 1 闪长岩粗集料检测数据 检验项 目 规范要求 闪长岩 石料压碎值 2 0 9 0 磨耗值 3 0 9 8 视密度 ( k g m ) 2 5 2 8 0 0 吸水率 2 O 0 9 6 细长、 扁平颗粒含量 1 2 3 9 小于 0 0 7 5 In m颗粒含量 1 1 4 磨光值( P S V) 4 5 4 5 与沥青粘附性 ( 基质沥青 ) 5级 2 21 第 5期 李媛媛 ， 等 ： 机 场跑道 S MA面层沥青混凝土骨料替代研 究 第 3 9卷 玄武 岩 ( 火 山 岩 ) 具 有 耐 磨 、 吃 水 量 少 、 导 电性 能差、 抗压性强、 压碎值低 、 抗腐蚀性强、 沥青粘附性 强 等优点 ， 是 机场 沥青 混凝土 跑道 S MA面层 粗 骨料 的常规选 择 。考 虑造 价 因素 ， 本 次 试样 采 自距 西 双 版 纳机 场最 近 的普洱 某料场 。见 表 2 。 表 2玄武岩粗集料检测数据 检验项 目 规范要求 玄武 岩 石料压碎值 2 0 1 6 0 磨耗值 3 0 l 5 6 视密度 ( k g m ) 2 5 2 7 9 0 吸水率 2 0 2 2 细长、 扁平颗粒含量 l 2 3 3 小于 0 0 7 5 mm颗粒含量 l 1 2 磨光值( P S V) 4 5 4 0 与沥青粘附性( 改性沥青 ) 5级 5 以上对 比试 验结 果 显 示 ， 送 检 的 闪长 岩 和 玄武 岩样 品其 力 学性 能基本 符合规 范要 求 。但也 出现 了 个 别项 目超标 的情 况 ： 1 ) 两种 样 品的小 于 0 0 7 5 m m 颗粒含量指标不满足规范要求 ， 属于所采样品的粉 状 成分 较多 所致 。2 ) 闪 长 岩 样 品 较 玄 武 岩 样 品 其 物 理性 能更 优 。3 ) 闪 长 岩 与 基 质 沥 青 的粘 附性 达 不到设计规范的要求 ， 应与其含酸性物质较多有关 。 因此 ， 下一 步解 决 闪长 岩 与 沥青 改 性 粘 附性 能 提 高 的问题 至关 重要 。 2 2 基 质 沥青 改性试 验 根据使用经验和采供情况 ， 取双龙基质沥青和 壳牌基质沥青 作为实验样品 ， 按 照 民用机场沥青 混凝 土道 面设 计 规 范 ( MH 5 0 1 01 9 9 9 ) 的要 求 进 行评 价 。实 验 数 据 表 明 ， 双 龙 基 质 沥 青 的 I O C延 度 、 含蜡量 和 老化后 1 5 延 度 三项 指 标不 符 合规 范 要求 ； 壳牌沥青各项指标均符合规范要求 。因此， 壳 牌基 质沥 青作 为粘 结料 较为理 想 。 民用机 场 跑 道 沥 青 混 凝 土 S MA 面 层 ， 须 采 用 机 场 道 面石 油 沥 青 并 进 行 沥 青 改 性 。通 过 长 期 的 实 验研 究 以 及 国 内 同 类 型 机 场 工 程 的 实 践 ， 目前 较 常 采 用 的 改 性 剂 主 要 有 S B S 、 S B R、 E V A、 P E等 几种。其 中 S B S的特点是高 、 低 温性能都很好 ， 且 有 良好的弹性恢 复性能 ， 适 宜西双版 纳地 区的气 候 条 件 。通 过 实 验 比较 ， 选 定 岳 化 巴 陵 牌 S B S作 为 改性 剂 。 22 2 3 闪 长岩 粘结 性改善 试验研 究 针对闪长岩酸性过高 ， 与壳牌沥青 的粘附性能 不满足规范要求的情况 ， 较理想 的方法是采用抗剥 离措施予以改善。在确定壳牌基质沥青并用岳化巴 陵牌 S B S改 性后 ， 实验 过 程 中加 入 抗 剥 落 剂 ， 经 反 复 试 验 对 比， 得 到 了 壳 牌 基 质 沥 青 A B 一7 0、 S B S 1 3 0 1改性剂 掺量 6 、 抗剥 落 剂为 0 4 的理 想 组合 ， 在改 善 闪长岩 酸性 和粘 结 性指 标 上 取 得 了突 破 。见表 3 。 表 3闪长岩改善后的性能 检验项 目 规范要求 闪长岩 与沥青粘附性 5级 2 ( 壳牌基质沥青 ) 与壳牌改 性沥青粘附性 5级 5 ( 壳牌改性沥青加抗剥落剂) 3 基 于闪 长岩 的 S MA 沥 青 混 凝 土 面 层 最 佳 配 合 比设 计 3 1 最佳 配合 比研 究 在按照 民用机场沥青混凝 土道 面设计规 范 ( MH 5 0 1 01 9 9 9 ) 的要求 ， 选定 了沥青 、 粗集料 、 改 性剂 、 抗剥落剂和其他的如细集料、 填料等材料合成 级配 后 ， 按 0 5 间 隔 变 化 ， 取 5个 不 同 的 沥 青 用 量 ， 进 行马 歇尔试 验 。通过 对 试 件进 行 体 积 指标 计 算 和 分 析 ， 在 油 石 比 5 0 、 5 5 、 6 O 、 6 5 、 7 0 实验 数 据 比对 中 ， 5 7 和 5 9 的 油石 比最 佳 。考 虑 到 西 双 版 纳 旱 季 气 候 相 当 炎 热 ， 选 定 5 7 的较低 油石 比作为 最佳 油石 比。由此 得 出 S MA一1 3沥青混凝土混合料的设计配合 比为 ： 1 0 1 5 m m： 5 1 0 m m ： 石屑 ： 矿粉 为 6 5 ： 1 0 ： l 5 ： 1 0； 油 石 比 ： 5 7 。 3 2 混合 料性 能检 验和 目标 配合 比确认 在最佳配合 比设计完成后 ， 对试配好 的 S M A一 1 3型 改性沥 青混合 料进 行 了水 稳 定性 、 析 漏 及 高温 稳 定性 验证 。见表 4 。 表 4 改性 沥青 混合料的性能 项 目 试验值 技术要求 试验方法 残 留马歇尔稳定度 9 1 4 8 0 T O 7 0 9 冻融劈裂强度比 9 9 8 0 T O 7 2 9 析漏 0 O 6 O 1 TO7 3 2 肯塔堡 飞散 (一l O ) 1 1 O 8 1 5 TO7 3 3 动稳定度 ( 次 mm) 7 6 5 3 3 0 0 0 T O 7 l 9 ( 下转第 2 5页) 第 3 9卷 朱树 旺： 建筑装饰 工程 中石材幕墙的渗漏 问题的防治措施 第 5期 无渗漏隐患、 无明显痕迹 、 外体尺寸 、 厚度 、 颜色等符 合要求后 ， 再使用 。 7 ) 石材 板背 面上 下 共 开槽 四个 ， 上 面 两 个槽 的 铝合 金挂 件 的两 部分 需要 在挂 接后 用可调 螺 栓再 次 调 整 固定 ： 下面两 个 槽 的 主挂 件 两 部 分 直 接 落入 槽 中 即可 。 8 ) 对 于挂 石 板 无 法 调 节 的个 别板 面 可 采 取 予 装 一 检 查 一调整 一挂接 一检查 一取下 石板 一第 二次 调 整 一挂接 一 检 查 的流程 ， 进行 二次 挂接安 装 ， 也可 采用 实样装 配法 ， 利用 工艺 板进 行调 整 的施 工 方法 。 9 ) 检查相邻石板 的各项数 据、 平整度 、 对缝 间 隙、 平行度 、 高差等符合要求。 1 0 ) 注胶 的质 量控 制 打胶前应将整个立面清洗 、 缝隙内石渣 ， 石屑 应 清理 干净 ， 干燥 后 ， 嵌 入 泡 沫 条 ， 两 侧 按 胶缝 宽 度 贴美纹纸 ， 开始打胶 ， 打胶速度要保持平稳 、 均速， 使 胶 体充 分渗 入缝 隙 内 ， 不 得有 气泡 、 飞边 ， 然后 用 刮 刀将胶 体表 面刮 平 。 挂件 的锚固 ： 为 固定挂件 ， 在 3 5 m m厚石板 上用开槽机开出 78 mm宽 圆弧槽 ， 深度要大于挂 钩深 ， 如开槽位不准 ， 固定挂件时会形成崩裂、 断口。 用低硅 油 耐候胶 将 挂 件一 侧 柔 性 固定 ， 以解 决不 锈 钢与 石材 线膨胀 系 数 差异 ， 消 除应 力 ， 在锚 固 时 ， 切 勿硬性 接 触 。 胶缝的宽度 ： 考虑地震及风荷载作用产生变 形及 温度 应力变 化 ， 为 了给 板 材 之 间预 留足 够 的胶 缝来消除变位 ， 胶缝宽选用 8 m m。 注胶时应注意影响质量 的四个不利因素 ： 多 孔性 、 粉尘 性 、 石 材 的不均 匀性 和污 染性 。 1 1 ) 整 幅石 材 幕 墙 的 垂 直 度 、 平 整 度 是 否 符 合 设 计 和有关 规 范 的要 求 ， 饰 面 石板 的外 观 是 否存 在 缺棱 、 掉角、 坑窝等现象出现 ， 如对外观影响较大的 应进 行更 换 。 1 2 ) 认真检查每 一件石 板是否有裂纹存在 ， 如 发现裂 纹粗 大有 可 能危及 结构安 全 的必须 马上 进行 更换 ， 彻底 消 除质量 安全 隐患 。 5 结 束语 外 墙渗 漏 形 成 的 原 因是 多 方 面 的 ， 从 设 计 、 选 材 、 施 工 、 管理 、 验 收到 一 线 工人 的操 作 等 几个 环 节 都是影响石材幕墙质量 的重要 因素， 只要其 中一个 环节 出现 问题就 可能 产生 外墙渗 漏 。外墙 渗透 不仅 仅是一 个 简单建 筑 工 程质 量 通 病 ， 它 还 包 括安 全 问 题 。如 有些 工程 发 生 干挂 石 材 脱 落事 故 ， 造 成 严 重 后 果 。尽 管 如此 ， 只要设 计单 位 和施 工单 位 严格 执 行 金属与石材幕墙 工程技术规范 ( J G J 一1 3 3 ) 施 工。外墙渗漏是建筑工程质量通病， 但在实际的施 工过程 中只要严 格切 实按 规范 、 规定 执行 ， 认真 核实 每一个 步 骤 ， 同时 积极 学 习 、 应 用 新 技术 和新 材 料 ， 就能有效地控制外墙渗漏问题。在实践中不断摸索 经验 、 完善方法 ， 努力解决建筑工程外墙渗漏这个质 量通病 。 ( 上 接 第 2 2页 ) 通过 验证表 明 基 于 闪 长 岩设 计 的 S MA 一1 3沥 青玛蹄脂混合料各项指标均能满足规范要求 ， 配合 比设 计是 合理 的 。 4研 究成 果应 用 与总结 2 0 0 9年 1 月 和 2 0 1 0年 4月 ， 此 项成 果分 别应 用 于西 双版 纳机场 跑 道 和 滑行 道 盖 被 工 程 ， 同 样 取得 了 良好 的效果 。 经过第三方单位多次抽检 ， 跑道 S MA沥青混凝 土面 层均 符合规 范要 求 。见表 5 。 经过 多 次 反复 实 验研 究 ， 采 用 添 加剂 改 良 的方 法 ， 克服 了酸性 反 应 、 抗 剥 落等 技 术 难 题 ， 最 终 达 到 了规 范要 求 的跑道 盖被 S MA沥 青 混 凝 土 各 项 技术 指标 。经 委托权 威查 新 ， 认 定 该 研 究成 果 在 民航 机 场工程领域属国内首次 ， 具有创新性和实用性。据 测算 ， 节 约投资 3 0 0万 元 。 表 5 第 三方检测数据 f 节选 ) 分部工程 测试项 目 测试量 测试结果 原 材 沥青混凝土 筛 分、 针 片 状 、 压 碎 料 1 2组 检 用碎石 值 、 含泥量满足要求 测 道 面 上 工 面 层 程 油 石 比 ：要 求 5 5 一 标 S MA一1 3 准 改性沥青 1组 6 3 ， 实测 5 6 5 ； 稳 检 定度 ： 要求 6 0 k N， 实 测 配合比验证 测 1 0 1 k N 25