预成型道面压缩嵌缝条首次在机场中应用

段胜利，邓可库

（北京中航空港建设工程有限公司，北京市100621）

0 引言

机场混凝土道面的工艺缝、伸缩缝既是施工的需要，也是为了控制板内收缩应力和翘曲应力引起裂缝[1]，又是混凝土道面薄弱环节。这些缝隙需要用合适的接缝材料进行填塞，防止雨水、杂物进入缝隙，填缝材料的耐久性和耐变形性能影响道面的使用寿命。抗老化能力差、变形能力差的接缝材料在使用过程中易受破坏或与缝壁脱离，雨、雪水会沿着缝隙浸入道面下，产生板底积水，会造成基础和土体含水量过大，降低基础和土体的强度及稳定性，产生不均匀沉降、冻融、滑移、错台、道面板断裂、鼓起等病害，在轮载的反复作用下出现结构性破损，影响飞机及地面车辆行驶的平稳性和安全性。

1 机场混凝土道面填缝材料性能要求

混凝土道面的接缝需要填缝材料填封，防止水分沿缝下渗及砂石杂物进入，填缝材料性能要求应当坚韧而富有弹性，接缝缩小时能被压缩而不挤出，扩大时又能恢复形状填满缝隙，因此要求填缝材料与混凝土粘结力强，回弹性、耐油性、抗撕裂性能好，能适应混凝土道面板的胀缩，不溶于水和不透水，高温时不溢出，低温时不发脆，耐冲击、耐磨耗、耐老化。

2 硅酮密封胶、聚氨酯密封胶、聚硫密封胶优缺点

硅酮密封胶固化时不起泡，能与混凝土牢固粘结，变形能力强，耐湿热、耐老化性能优异，压缩回复性大于90%，但其耐油性、抗撕裂性能差，不耐磨、不耐穿刺，胶层厚时完全固化很困难，易产生油状渗析物污染混凝土[2]，且价格较贵，机场、道路工程应用不多。

聚氨酯密封胶强度高，抗撕裂、耐穿刺、耐磨性、粘结性好，耐低温、耐油、耐酸碱、抗疲劳性能好，压缩回复性为80%～90%，但是固化时异氰酸酯端基与空气中的水分反应释放出CO2，使密封胶本体产生气泡甚至裂纹，固化速度较慢且表面容易发黏，不能长期耐湿热和耐老化，因其价格较低，机场、道路工程应用最多。

聚硫密封胶有优良的抗位移和抗撕裂能力，良好的耐油、耐水、耐溶剂、耐低温性能，是公认唯一能在水中保持原性能，并且无毒无污染的理想防水密封材料，压缩回复性为70%～80%，因而大量应用于工程中。但聚硫密封胶长期在户外暴露容易老化，逐渐变硬，失去弹性，表面出现龟裂，耐候性和耐紫外线性能下降，因其价格居中，应用较多。

以上三种密封胶特点都是机场道面板热胀冷缩变化下对接缝冷拉热压，都必须在非常干燥且干净的理想环境下灌缝才能保证其性能，对施工技术与条件要求很高，达到其理想的施工环境是极其困难的，这也是很多密封材料密封效果不稳定、好坏不一的根本原因。

3 预成型道面压缩嵌缝条

3.1 预成型道面压缩嵌缝条特点

预成型道面压缩嵌缝条是由一种特殊配方的硫化弹性化合物通过独特的氯化工艺制成，用于制造密封的化合物中氯丁橡胶的含量大于50%。预成型道面压缩嵌缝条是专门为机场跑道和高速公路设计的应用产品，在北美成为新建混凝土道面的指定接缝密封材料，并在世界范围得到广泛应用。其最大特点是机场道面板热胀冷缩变化下对接缝冷压热压。图1为预成型道面压缩嵌缝条横向剖面图，图2为预成型道面压缩嵌缝条嵌缝后剖面示意图。

图1 预成型道面压缩嵌缝条横向剖面图

图2 预成型道面压缩嵌缝条嵌缝后剖面示意图

3.2 预成型道面压缩嵌缝条优点

（1）预成型道面压缩嵌缝条的拉伸强度大

预成型道面压缩嵌缝条的强伸性能与天然橡胶相似，氯丁橡胶含量大于50%。 氯丁橡胶分子绝大多数是由线性的a—聚合体组成的，分子结构规整，分子链中含有极性的氯原子基团，增加了分子间的作用，因此在外力作用下较易拉伸，结晶（自补强）分子间不易滑脱。另外，分子量较大，平均分子量2.0～20万，所以拉伸强度大。

（2）优良的耐老化性能

氯丁橡胶的分子链上连接有氯原子，使得双键和氯原子都变得不活泼，因此其硫化胶的稳定性良好，不易受大气中的热、氧、光的作用，表现为具有优良的耐老化（耐候、耐臭氧、耐热）性能，特别是耐候和耐臭氧性能，远优于天然橡胶，耐热性优于天然橡胶和丁苯橡胶。

（3）优良的耐油、耐溶剂性能

氯丁橡胶含有极性氯原子，增加了分子的极性。根据相似相溶的原理，一般碳氢化合物（即指油类）很难使氯丁橡胶溶胀或溶解。氯丁橡胶的耐化学腐蚀性也很好，除强氧化性酸（硝酸和甲酸）外，其它酸、碱对其几乎没有影响。

（4）耐水性、透气性

氯丁橡胶的耐水性比其它合成橡胶好，如加入耐水性物质则耐水性更好；氯丁橡胶气密性仅次于丁基橡胶，且比天然胶大5～6倍。

总之有良好的物理机械性能，耐油、耐热、耐日光、耐臭氧、耐酸碱、耐化学试剂、具有较高的拉伸强度和伸长率。

预成型道面压缩嵌缝条质量标准和检验结果见表1。

4 预成型道面压缩嵌缝条施工与应用

4.1 工程概况

北京首都机场中央跑道北端4个机位的除冰坪修建于2010年9月，竣工于2011年9月。新建机坪在冬季作为除冰机位使用，平时可作为远机位的停机坪使用。机坪长475.5 m，宽208 m。其中机位滑行通道道面的半宽12.5 m，道肩宽度：F类机位处17.5 m，E类处9.5 m。道面面积97 265 m2，道肩面积11 355 m2。灌缝材料全部使用聚氨酯密封胶。经过3年使用，聚氨酯密封胶和混凝土停机坪板缝产生两边不对称、间隔和局部脱落，起不到防水作用，雨、雪水沿着缝隙浸入道面下，产生板底积水，特别是除冰坪更容易产生混凝土病害（见图3），因此，2014年12月决定采用预成型道面压缩嵌缝条对北除冰坪接缝进行重新翻修。

表1 预成型道面压缩嵌缝条质量标准和检验结果

图3 聚氨酯密封胶和停机坪板缝脱落情况

4.2 施工工艺

混凝土道面接缝清缝同其它灌缝材料一样，对旧道面接缝进行清缝处理时，应将接缝处进行适当修整，根据缝宽选择适当宽度的压缩嵌缝条，常用的压缩嵌缝条的规格如表2所示。

表2 常用的压缩嵌缝条的规格

采用预成型道面压缩嵌缝条，压缩密封条处于压缩状态，与缝隙墙壁永远保持接触，适应混凝土道面通过温度变化产生的膨胀或收缩。施工必须使用配套专用粘接润滑剂和专用设备进行嵌缝条安装。每台设备每小时安装速度可达到600～800延米。施工简便，对气候环境不敏感，不受表干限制，施工完马上可以使用，更适应抢修工程。预成型道面压缩嵌缝条还能拟补混凝土缝隙小型缺陷（如双眼皮、小的掉边掉角）（见图4）。

安装“预制压缩嵌缝条”的设备（见图5）应该由经过培训的操作人员进行操作，根据缝宽选择合适的压缩嵌缝条宽度，使其能够在安装过程中将“预制压缩嵌缝条”安装到指定的深度而不会对产品造成损坏。首都机场北除冰坪道面应用压缩嵌缝后效果见图6。

图4 压缩嵌缝条拟补混凝土缝隙缺陷图

图5 预成型道面压缩嵌缝条嵌缝机工作图

图6 首都机场北除冰坪道面压缩嵌缝后效果图

安装时，“预制压缩嵌缝条”采用聚氯丁烯化合物，它含有由配有抗氧化剂和酸受体的可溶性酚醛树脂混合制成的可溶性有机溶剂。其固体含量应为22%～28%，在-15℃～50℃应能保持液态。粘接润滑剂流量根据饱满度用调节阀控制，粘接润滑剂应在8～20 min内表干。粘接润滑剂在5℃以下会变粘稠，如果需要在5℃的环境下作业，需要先将粘接润滑剂进行适当加温处理，或从温度高的库房内取出后，立即使用。

安装“预制压缩嵌缝条”的顺序是:先安装纵向的接缝，等粘接剂表干(约20 min)后，用壁纸刀或锯片在纵向与横向接缝的十字交叉位置将嵌缝条切断成为两截（材料应该会回缩，给横向的嵌缝条留出空间）;然后，安装横向的接缝嵌缝条，并穿过纵向的被切开的密封并形成紧密的交叉连接。横向密封材料应该是连续而没有断口的。横向密封本身在与被切开的纵向密封末端有向外的弹力，从而与纵向嵌缝条形成紧密的交叉连接。

5 结语

通过现场做了渗水、粘接润滑剂饱满度和粘结拉力试验，外观检查和预成型道面压缩嵌缝条室内试验，试验检查结果都能达到机场混凝土道面填缝材料性能要求。

施工简便，对气候环境不敏感，不受表干限制，安装完后马上可以使用，安装后美观清洁，绿色环保，无污染，更适应抢修工程。

经查阅有关资料，预制压缩嵌缝条在极端寒冷和炎热的气候环境下可使用超过20 a甚至25 a，机场维修次数减少，工作效率提高，有推广应用价值。

[1]冷培义，翁兴中，蔡良才.机场道面设计[M].北京：人民交通出版社，1995.

[2]彭书成，邓可库.鼎新机场道面水泥混凝土损坏的原因及创新解决方法[J].公路，2006（2）：67-72.