机场混凝土道面常见裂缝生成原因及防治措施研究

陈惊宇 武翔云 盛 昀 王 萌

机场道面作为机场的重要组成部分，道面的维护是否恰当直接关系到飞机的运行安全以及机场的运行成本。其中水泥混凝土道面因其强度高、寿命长、耐久性好、抗滑性能好且维护成本低等优势，成为许多中小机场的首选道面类型。但是机场水泥道面作为一种刚性结构，其抗拉性能差，如果施工工艺存在缺陷、维护不当等情况下很容易出现裂缝，严重影响着飞机运行安全和机场的管理成本。所以了解裂缝形成原因并及时进行对应的处置对机场的运行起到至关重要的作用。

1 水泥道面裂缝的危害

水泥混凝土由于其原料、配合比、施工技术、固化反应机理等因素，在内力和外力作用下容易产生裂缝。根据水泥混凝土道面裂缝出现的位置及断裂成板块的数量，可以大致分为四类：横向裂缝、纵向裂纹、板角断裂和板块断裂。

机场道面与道路路面相比，道面的破坏对航空安全的影响巨大，所以对道面强度、平整度、病害控制都有较高的要求。裂缝的危害主要在于两个方面：①裂缝的产生会导致应力集中，经过机轮的反复荷载会导致裂缝不断发展，甚至形成贯穿型裂缝。裂缝发展到一定程度将影响水泥混泥土板的承载能力，对机场安全形成威胁。②裂缝的产生如果未及时的维护，在水分的侵蚀下裂缝中会生成碎石等异物，当碎石被雨水或应力带出就会造成跑道侵入，对飞行器的安全构成威胁。

2 裂缝产生的原因

裂缝的产生受很多因素的影响，施工工艺、养护时间、水灰比、道面所处的自然条件等都会对裂缝的形成造成一定程度的影响。不同形式的裂纹往往时收到不同因素的影响，本文对几种常见的裂缝形成的原因进行阐述。

2.1 表面裂缝

这种裂缝往往是因为施工工艺导致的裂缝。可能是由于水灰比和混凝土的级配不恰当，施工时的振捣和整平不到位，施工时的风力和温度过高导致表面水份的蒸发，混凝土施工时间过长等原因。

2.2 纵向、横向裂缝

此种裂缝的产生可能是由于飞机的重复荷载、温度的翘曲应力和温度的收缩应力等综合作用引起的板块开裂，将板块分成2～3块。还有可能由于地基的不均匀沉降导致出现裂缝，如地基碾压不实或者材料搅拌不均匀导致水泥混凝土板的局部沉陷导致板底脱空，导致板受拉产生裂缝。

2.3 交叉裂缝

交叉裂缝的形成受多方面因素的影响：①可能是切缝的位置不合理，当板块承受荷载时导致应力集中拉裂板块；②板底局部脱空导致机轮荷载作用于该板的薄弱处时，弯曲应力大于板的极限应力引起板的断裂；③当水泥板中本身存在细微裂缝，在冬季时裂缝中存在的雨水受冻膨胀，而板边收到相邻板块的约束导致板面的隆起断裂。

2.4 角隅断裂

此裂缝往往从板角到裂缝两端的距离小于板长的一半。因为水泥混凝土板中产生的翘曲应力导致板与基层脱离，机轮荷载作用超过了面板的承受范围产生断裂。还可能是因为轮载的重复荷载和板底支撑强度的不足，荷载超出板的疲劳强度导致角隅的断裂。

2.5 接缝处碎裂

这种裂缝的成因是因为内角点受较大剪应力和拉应力的综合作用，导致应力集中，使接缝在重复荷载的作用下产生破坏；其次，部分机场由于嵌缝料的缺失导致细小碎石卡在切缝中，在水泥板受热膨胀时，石块阻止了水泥板的变形导致板在接缝处发生破坏。

3 裂缝的预防与修复

为保障机场的正常运行，水泥混凝土道面出现破坏时很难封闭机场来进行修补。所以应该杜绝大规模病害的产生，科学的养护就显得相当的重要。

3.1 裂缝的预防

裂缝的预防主要从混凝土的科学用料、施工工艺、设计等方面着手，从源头上对裂缝进行预防，减少后期维护成本。

从材料方面出发，水泥混凝土产生裂缝是因为所受应力超过了材料本身极限应力，或是因为反复作用导致疲劳破坏。所以，可以提高混凝土的抗弯拉性能来提高破坏的门槛，例如添加一些掺加剂来改善混凝土的力学性能，还可以在应力较为集中或应力较大的部位增加配筋，还可以在选择混凝土强度标号时一般选择较高标号的混凝土。

从施工工艺上来看，施工工艺的好坏对后期裂缝的产生也有很大的影响。应该避免高温和严寒的天气下施工，特别是在高温下施工，应做好相应的养护措施，及时洒水。在施工过程中，还需要严格控制误差，水泥、沙、石等用量误差应该控制在之内，搅拌时长在60～120s之间。如果施工时遇到必须停工的情况必须对已施工道面进行覆盖，在浇筑时也应进行充分振捣。此外，施工全过程应保持用具的清洁。

3.2 裂缝的修复

水泥混凝土道面作为一种刚性结构，抗弯拉性能较差，虽然局部的细微裂缝并不会影响道面整体使用，但是如果裂缝得不到及时的修复，在水和荷载的作用下会逐渐发展，对板的承载力和机场的安全运行构成威胁。

翻修法：这种方法适用于大范围裂缝修复，板的承载能力已不能满足要求。翻修时应先从四周开凿，然后对凿除部分进行清洁，然后倒入集料进行振捣保证混凝土的均匀性，最后整平，切缝，养护。

注浆法：这种方法适用于板底脱空所形成的裂缝。板底脱空导致板底无支撑物形成局部缺失，从而导致应力集中形成板面的开裂。通过注入高分子有机材料使得板底的缺失部分重新填满，使板和基础重新形成一个整体消除应力集中，避免裂缝的发展。

压浆法：这种方法适用于缝宽小于3mm、无没有错台且评定等级为轻度的裂缝。首先将裂缝切成8～10mm宽，深30～35mm的沟槽，用鼓风机将沟槽里的杂物吹干净，再用塑料泡沫压入槽底防止混凝土料流失；最后进行灌浆、捣振、抹平和养护工作。

集料嵌锁平缝链接法：先沿裂缝进行划线，沿线进行全深度的切割，再用用钢钎将集料周围的砂浆铲除，然后用早强混凝土进行浇筑，浇筑后宜采用双层薄膜和养护剂进行养护，当混凝土达到设计强度要求时开放使用。

刨挖垫板连接法：这种方法适用于错台和断板所引起的裂缝，与集料嵌锁平缝链接法前期的步骤相同。与集料嵌锁平缝链接法不同的是修补板基层需要挖出并修理整齐。

拉杆链接法：这种方法也适用于错台和断板引起的裂缝。首先清除破损道面，在保留板上钻50cm左右的孔且与板垂直，误差不大于5°。将孔中灰尘清理干净，插入直径18～20mm的螺纹钢，然后浇筑混凝土进行养护。

4 结语

通过以上关于裂缝的危害、成因及防控方法的介绍。可以看出裂缝在机场道面作为主要的病害，其产生的原因和展现方式都是不尽相同。裂缝的预防工作需要根据各地气候，地质，水文等情况的不同做出相应的针对方法。而裂缝的修补工作的关键在于找到裂缝生成的关键原因，基于原因而进行相应的修补。机场水泥混凝土道面关键在于日常的维护，这样才能有效的减少维护的成本，保障机场的正常运行。

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