机场跑道水泥道面加铺沥青混凝土防反射裂缝方法概论.pdf

2 38 四川 I 建 筑科 学研究 Si c h ua n Bu i l d i n g Sc i e n c e 第 4 0卷第 5期 2 0 1 4年 1 0月 机场跑道水泥道面加铺沥青混凝土防反射 裂缝方法概论 尹 向东 ( 中国民用航空 飞行学 院广 汉分院 ， 四川 广汉6 1 8 3 0 7 ) 摘要 ： 水 泥混凝土道 面是我 国机 场跑 道的主要 类型 ， 在 旧水泥 混凝土道 面上加铺 沥青混凝 土面层是改 善道面使 用性能、 提高道面使用寿命的主要措施之一 ， 但面临的主要问题是如何防止或延缓反射裂缝的产生。本文结合广 汉机场跑道加盖沥青混凝土工程实例， 主要就加铺施工中反射裂纹产生的原因进行分析和处理方法的探讨 ， 供同 类工程参考与交流 。 关键词： 机场跑道； 沥青混凝土加铺； 反射裂缝； 分析和处理 中图分类号 ： V 3 5 1 1 1 文献标志码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 81 9 3 3 ( 2 0 1 4) 0 5 2 3 8 0 3 1 概论 随着我国航空业的迅猛发展 ， 飞机对机场跑道 的安全性和舒适性要求越来越高 ， 特别是国内使用 多年 的水泥混凝土道面机场 ， 由于使用年限较久 ， 一 些机场出现道面损坏加速的现象， 导致道面使用性 能下降 ， 无法保障安全运行 ， 迫切需要对道面进行结 构补强或功能恢复。而加铺沥青混凝 土有铺筑快 捷 、 不停航施工 、 维修方便等特点。所以 ， 在国内对 原跑道道面处理后加铺沥青混凝土的越来越多 ， 如 西双版纳 、 襄樊 、 西昌、 双流 、 广汉 、 达州等。 现 以广汉机场跑道加铺沥青混凝土为例 ， 对水 泥道 面加铺沥青混凝土防反射裂缝的方法进行一些 探讨。广汉机场位于四川 省广汉市 ， 是 中国民用航 空飞行学院的训练机场 ， 现 飞行 区指标 4 C， 机场现 有一条跑道 ， 长 2 2 0 0 n l 、 宽 4 5 m， 两侧各设 7 5 m宽 道肩 。原水泥混凝土道面结构为： 两端各 4 0 0 m范 围内新道 面板 厚度 为 1 8 c m， 板缝 宽 1 c m。中部 1 4 0 0 m道面板厚度为 1 6 C n l ， 板缝宽 2 5 c m。跑道 加铺沥青 的结构 为面层 S M A 一 1 6改性沥青混凝土 ， 下层为 A C 一 2 0 F改性 沥青混凝土 ， 设计 防反射裂缝 的措施为原道面满铺土工布。 广汉机场跑道在下层沥青混凝土施工完跑道中 线两侧 1 0 2 2 5 m时发现跑道 P 6 5 一 P 1 4 5出现了沿 板缝 的表面裂缝 ， 其中以跑道中线处最为严重 ； 跑道 两端情况相对较好 ， 未出现大面积表面裂缝 。 收稿 日期 ： 2 0 1 3 4 3 7 4 ) 5 作者简介 ： 向东 ( 1 9 7 6一)， 男 ， J 程师 ， 主要从 事基本 建 没管 理工 作 。 E ma i l ： 6 4 6 9 91 81 4 ( I l l ( ! o n l 2 引起 反 射 裂 缝 的原 因分 析 及 相 应 防治措施 2 1 沥青混凝土产生反射裂缝的主要原因及危害 沥青混凝土产生反射裂缝 的原 因很多 ， 大体可 分为三类 ： 一是由于基础错 台 、 变形 、 有软弱带等反 射到沥青面层引起 的反射裂缝 ； 二是 由于沥青混凝 土施工时配合 比及碾压施工不 当引起 的表面龟裂 ； 三是 由于温度变化导致下承层伸缩引起的面层沥青 混凝土反射裂缝。本文重点就广汉机场实际情况 ， 谈谈第一类原 因引起 的反射裂缝 。 严格意义上说 ， 沥青混凝土没有上下贯穿的裂 缝就应该叫裂纹。就危害上讲 ， 裂缝的危害远大于 裂纹 ， 裂纹只是表面出现的龟裂 ， 但如果不及时治理 慢慢会演变成裂缝 。裂缝破坏了沥青混凝土道面的 结构整体性 ， 还会把地面水引入地下导致基础破坏 ， 大大缩短了沥青混凝土道面的使用年限。 2 2对水泥混凝土原道面错台的处理和防反射措 施 2 2 1 原道 面现 状 水泥混凝土道面错台即水泥混凝土相邻两个板 块 出现高差。出现高差的原因主要是 由于水泥混凝 土基层不均匀沉 降导致水 泥混凝土板块 不均匀沉 降 ， 由于沉降不一致导致了板块出现高差。 2 2 2防反 射 裂缝措 施 对于水泥道面上加铺 沥青 混凝土防反射 的措 施 ， 目前常使用 的有加铺应力吸收层 。应力吸收层 主要用于原水泥混凝土道面状况很差和半 刚性基层 ( 碾压混凝土或水泥稳定碎石 ) 上。应力 吸收层 采 用沥青砂 ， 厚度 为 12 c m。主要 目的是将 下层不 2 0 1 4 N o 5 尹向东 ： 机场跑道水泥道面加铺沥青混凝土防反射裂缝方法概论 2 3 9 规则应变减小后传 给上面层 ， 以减小对上面层沥青 混凝土的影响 ， 防止反射裂缝的产生 。 另一种是近年来广泛应用的铺设土工布 ， 在沥 青混凝土层与旧水泥混凝土道面之间加设优 良的夹 层材料( 专用道路土工布) 是 防治反射裂缝 的一种 有效措施 。 铺设 土工布对于消散沥青混凝土加铺层 中的温 度应力 ， 即加铺底层的拉应力起到一定的作用 ， 但对 于裂缝两侧相邻板块产生竖向位移差而出现的较大 剪切应力 ， 土工布很难起到延缓 反射裂缝产生 的效 果 。 2 3 对原道面板缝过宽的处理 2 3 1 板缝过宽的现状和对沥青混凝土摊铺 的影 响 一 般的水泥混凝土板缝 ， 宽度应在 58 m m之 间。而广汉机场跑道中部 1 4 0 0 I ll的范围， 情况很特 殊 ， 板缝宽度达到 了 2 5 c m， 板缝 内为聚氨酯灌缝 料嵌缝 。针对这种特殊情况 ， 一般 的防反射裂缝 的 办法如铺贴土工布等效果就不明显 了， 因为缝 隙太 宽 ， 在沥青混凝土碾压时形成 了一个弹性的软弱带 ， 导致沥青混凝土碾压不稳定密实， 这样在这软 弱带 上就形成了一条沿板缝的裂缝。在摊铺完跑道 中线 两侧 1 02 2 5 m下层 AC 一 2 0 F改性沥青混凝土时 ， 发现跑道 P 6 5 P 1 4 5出现了沿板缝 的表面裂缝 ， 其中 以跑道中线处最为严重 ， 跑道两端情况相对较好 ， 未 出现大面积表面裂缝。表面原水泥道面板缝太宽是 引起反射裂纹 的原因之一 ， 这在实地调查 中， 从一些 横缝处的钻芯取样可以看出。 2 3 2板缝 过 宽 的处理 方案 广汉机场 的实践表 明， 板缝过宽是会导致沥青 混凝土产 生反射裂缝 的。为 了防止反射裂缝 的产 生 ， 特制定 了如下处理方案 ， 实践表 明， 该处理方案 对防止该类放射裂缝是有效 的。 1 ) 条贴 A P P改性沥青卷材 A P P卷材工作原理 ： A P P卷材 的主要功能是防 水和隔离作用 ， 可以在面层开裂的情况下 防止水分 进入水泥混凝土板 ， 从而可 以避免板下水 冲刷引起 的脱空 、 断板等病害。选用 A P P卷材能有效地减少 地表水通过水泥混凝土板接缝渗入土基 ， 同时又能 减少地下水通过水泥混凝土板 间接缝进入加铺层而 浸湿加铺结构层 ， 降低无机结合料处的粒料层强度 ， 延缓沥青混凝土面层出现剥落和松散 ， 延长加铺层 结构使用 寿命 。A P P卷材具有耐高温的特性 ， 在沥 青混凝土摊铺时不会熔化或老化变质 ， 能够承受高 温时压路机碾压。A P P卷材具有优 良的变形 能力 ， 作为水泥混凝土板与加铺层之间的夹层能起到应力 吸收夹层 的作用 ， 对消散水平向应力 和传递竖 向荷 载能起到一定的作用 ， 将反射裂缝应力 由垂直方 向 转为水平方 向， 增强沥青混凝土的整体抗拉强度 ， 减 少永久变形 ， 延缓反射裂缝 的产生与发展 。 A P P卷材技术指标分析 ： 采用 A P P卷材贴缝处 理 ， 能有效地提高加铺层结构体系的整体性能， 防止 反射裂缝。 条贴 A P P改性 沥青卷材 时 ， 条 贴宽 度应 大于 5 0 c m， 骑缝对 分热贴。让卷材 与原 道面粘结牢 实 ， A P P改性沥青卷材的技术要求见表 1 。 表 1 技 术 要 求 榆验项 目 技术 指标 胎基 可溶物含量( g m ) 不透水性( 0 3 MP a ， 3 0 m i n ) 耐热度 ( 1 4 0 ， 受热 2 h ) 拉力( 纵 、 横 ) N 断裂延 伸率( 纵 、 横 ) 柔度 ( r = 2 5 mm， 3 s ， 一1 0 ) 粘结性 能 ( MP a ， 1 5 ) 厚度 m m 2 ) 将宽缝清理 ， 嵌 入 5 m m左右 的软橡胶条后 用修补料将宽缝填补。 由于是不停航施工 ， 板缝清理并吹扫干净后在 板缝 的一侧用橡 胶条或 者泡沫 条嵌入 ， 宽度 35 m m， 深度 2 4 c m， 另一侧用事先拌和好 的快 速修 补剂 ( M 4 0环氧树脂砂浆 ， 配合 比见表 2 ) 将超过嵌 入料宽度 的板缝填补 。使原本宽度为 2 5 c m的板 缝变成 3 5 m m。需要注意的是填补快速修补剂的 一 侧必须清洗干净 ， 修补剂中还需要加入胶水 ， 确保 修补处与原道面粘结 良好 。 表 2 快 速修 补剂 ( M 4 0环氧树脂砂 浆) 配合 比 2 4 防止下层反射裂纹继续反射到面层的措施 在沥青混凝土面层施工以前 ， 为了减小面层 的 反射裂纹对上面层的影响或者为了加强防反射裂纹 的措施 。在沥青混凝土下层和上面层之间加铺玻纤 格栅 。玻纤格栅常采用增强型无碱玻土工格栅 。其 减缓反射裂缝的作用机理是 由于旧跑道混凝土面层 在接缝或裂缝附近的较大位移引起其上方沥青混凝 一 一 一 一 一 一 四川建筑科学研究 第 4 0卷 土加铺层 内出现应力集中所造成的。玻纤格栅主要 作用为均匀传递轴载 ， 并将反射裂缝应力 由垂直方 向转为水平方 向。玻纤格栅在沥青混凝土路面中的 功能就是增强沥青混合料的整体抗拉强度 ， 减少永 久变形 ， 防止和减少路 面反射裂缝 ， 延迟疲劳破坏 ， 延长路面使用寿命。其技术要求如下： 1 ) 碱金属氧化物的含量应不大于 0 8 。 2 ) 格栅要有一定 的强度。纵横 向抗拉强度 应 大于 5 0 k N m， 延伸率不大于 3 。 3 ) 格栅要有 良好的耐酸碱性和抗老化性。 4 ) 格 栅 要 有 耐 高 温 性 。耐 温 熔 点 不 小 于 2 3 0 。 5 ) 铺贴时要与下层粘结或固定牢实。 3 结 语 总的说来 ， 沥青混凝 土加铺工程 防反射裂缝是 成功的。在施工结束竣工验收后 ， 经过两年多 时间 的使用 ， 加铺跑道状况 良好 ， 未出现反射到面层的裂 缝。现将处理经验总结出来 ， 供同行探讨 ， 供类似工 程参考。 参 考 文 献 ： 1 MH T 5 0 2 4 -2 0 0 9民用机场道面评价管理技术规范 s 2 孙景雷 ， 张儒雅 不停航条件下机场沥青道 面加铺 的施工组织 J 城市道桥与防洪 ， 2 0 0 6( 0 5 ) 3 张建伟 浅谈水泥混凝土路面加铺 沥青 面层裂缝处 治 R 开 封 ： 开封市市政工程设计 研究院有 限公 司， 2 0 1 1 ( 上接第 2 3 2页) 成影响的前提下 ， 彩色沥青 A C - 5的级配合成按 照 现有规范中关于砂粒式混凝土的级配控制范围来进 行配合 比设计 ， 不能满足外观使用性要求 ， 需要对其 级配进行优化。 2 ) 按照 国内规范 中对初 始沥青用量的计算较 实际用量来说大概要高 出 0 4 左 右。因此 ， 实 际 操作中也应根据经验对混合料的初始沥青用量做一 个合理的预估 ， 以降低试验工作量。 3 ) 对砂粒式 A C 一 5彩色沥青混凝土来说 ， 由于 其主要并不承受行车荷载 ， 因此 ， 对其路用性能的要 求可适当降低 。 4 ) 彩色沥青混合料施工过程 中 ， 首要要注意 的 便是混合料的清洁问题 ， 在各个环节 中都应 当注意 避免混合料 的污染 ， 以达 到铺 面均匀美观 的 目的。 因此 ， 在彩色沥青继续发展的前景下 ， 成立一些专 门 的彩色沥青混凝土拌合站将会在一定程度上降低施 工成本 ， 并能推进彩色沥青的推广使用 。 5 ) 相应 的规范指标的匮乏在很大程度 上限制 了彩色沥青的推广使用 ， 因此 ， 相应的彩色沥青混合 料设计 以及施工规范需要研究者们进行更为广泛的 研究以及试验段铺筑来予 以确定。 参 考 文 献 ： 1 孙建文 彩色沥青混 凝土路面 的发展趋 势 J 黑龙 江交通科 技 ， 2 0 1 0 ( 6 ) ： 4 4 2 谢福炯 ，陈志成 彩色沥青 混凝 土在城 市道路 中的应用 J 市政技术 ， 2 0 0 3 ， 2 1 ( 3 ) ： 1 7 3 1 7 5 3 许英明 彩色沥青混凝 土路面 的现状概述 J 筑路 机械与施 工机械化 ， 2 0 0 4 ， 2 1 ( 9 ) ： 5 - 7 4 张晨 ， 张金喜 ， 苗英豪 新型多功 能路 面的铺装 方法 与特点 J 公路 工程 ， 2 0 0 8， 3 3 ( 5 ) ： 1 3 1 7 5 陈激波， 祝长康， 赵冬兵 彩色沥青路面的工程应用研究 J 中国市政工程 ， 2 0 0 0( 3 ) ： 9 1 1 6 袁文平 ， 叶奋 彩色 沥青路 面技术指南 R 上海 ： 上海市市 政工程管理局 ， 2 0 0 5 7 刘贺 ， 张 肖宁， 王端宜 ， 等 彩色沥青路用性能评 价 J 中南 公路工程 ， 2 0 0 6 ， 3 1 ( 4 ) ： 1 2 0 1 2 2 8 J T G F 4 0 -2 0 0 4公路沥青路面施工技术规范 s 9 陈兴伟 ， 许 志鸿 ， 李 淑明， 等 沥青玛蹄脂 碎石初始 沥青用量的 计 算方 法 J 同济 大 学 学 报 ： 自然 科 学 版 ， 2 0 0 5， 3 3( 1 1 ) ： 1 4 5 3 1 4 5 7 1 O 钱振东 ， 曹海波 ， 陈磊 磊 透水 性彩色 沥青混 合料设 计及 性能 研究 J 公路 ， 2 0 1 0 ( 3 ) ： 1 4 6 1 5 0 1 1 邓 甲 基于 比表 面积和油膜 厚度 的初始沥 青用量 确定 方法 研究 J 公路与汽运 ， 2 0 1 2 ( 3 ) ： 2 2 1 2 尹剑辉 透水沥青混合料的设计与施工 J 公路工程， 2 0 0 8 ， 3 3 ( 2 ) ： 1 2 6 1 3 0