机场盖被混凝土道面裂缝产生原因及防治措施研究

杜春来 杨世明 杨波文 刘胜南

摘要：许多机场盖被施工过程中由于切缝不及时、未及时养护、施工环境温差大等原因导致出现道面裂缝，造成混凝土道路耐久性降低，对飞机起降有巨大的安全隐患。文章以某机场跑道盖被工程为案例，介绍混凝土道面裂缝的类型及产生原因，对裂缝产生的实际情况提出针对性的治理措施，使道面裂缝问题得到解决，同时根据工程施工及管理方面存在的不足，采取有效的预防措施，防止混凝土道面裂缝的生成。研究结果表明，局部处理和整块板更换对处理机场盖被混凝土道面裂缝较为有效，可为相关工程提供参考。

关键词：机场跑道；盖被施工；道面裂缝；防治措施

中图分类号：U418.6  文献标识码：A   文章编号：1674-0688（2023）05-0060-03

0 引言

隨着我国航空运输量日益增加，越来越多的旧机场跑道道面破损严重，需进行盖被施工，但在施工及管理等方面的做法不够规范，导致机场道面裂缝问题不断出现。针对这些问题，程双立等［1］研究水泥混凝土道面的修复技术及装备设备的发展现状；刘树林等［2］从材料、设计等角度分析混凝土道面断板产生的原因；王晗［3］针对水泥混凝土道面隔离式加铺设计要点进行深入研究；张忠陵等［4］对产生裂缝的多个机场跑道实例进行分析，针对性地提出修补措施。

本文通过对某机场水泥混凝土道面状况进行调查，对机场道面破损状况进行评价，分析和总结机场道面产生裂缝的原因。在考虑一些典型机场道面破损修复的排工顺序及以往工程解决方案的基础上，结合本工程的实际情况，从施工及管理角度出发，提出针对性的治理措施，可为今后我国相关机场盖被工程提供参考。

1 工程概况和工艺介绍

1.1 工程概况

本工程是某机场改扩建项目，道面板为六边形板。现有机场跑道、滑行道、联络道及停机坪的道面绝大多数板块出现了不同程度的损坏，主要损坏类型为板角断裂、边角剥落、板间错台和表面肃落。跑道破损指数为70.06 %，机场全部道面板的破损指数为60.9 %，外观质量等级评定为“差”。道面平整度方面，机场主跑道道面平整度等级总体评定为 “差”，滑行道道面平整度等级总体评定为“差”。取芯试验，跑道道面平均抗折强度为5.56 MPa。由于原机场道面破坏面积过大，破坏程度过高，因此急需进行机场跑道盖被施工。原有机场跑道、滑行道、联络道及停机坪道面中共计57 104块道面需进行盖被施工。主跑道长2 600 m，宽45 m，盖被施工面积为117 000 m2。

1.2 盖被工艺介绍

本工程采用抗折强度为5.0 MPa、抗压强度为C30、抗冻等级F≥200的水泥混凝土进行盖被施工。旧道面经过压路机碾压后，对板低脱落部分进行灌浆处理，随后按分仓图进行跳仓支设钢模板，铺设“两布一模”土工布隔离层。水泥混凝土采用半机械化摊铺，采用三辊整平机提浆、揉面，再用梁式振动夯整平、提浆，最后进行人工做面、拉毛，切缝机切缝，土工布养生等。主跑道盖被结构断面如图1所示。

2 裂缝分类及产生原因

2.1 水泥混凝土道面裂缝分类

根据该工程水泥混凝土道面裂缝产生的原因，将混凝土道面裂缝分为温度裂缝及收缩裂缝两类。

（1）温度裂缝：混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或结构内部温度发生变化时，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时，即产生温度裂缝。温度裂缝与其他裂缝最主要的区别是会随温度变化扩张或合拢。

（2）收缩裂缝：混凝土凝固后，因短时间内水分蒸发速度过快而产生的裂缝。混凝土收缩裂缝在混凝土道面表面产生较多，并且形状、长短不规则，俗称“龟裂”。

2.2 本工程裂缝产生的原因分析

2.2.1 温度裂缝产生的原因

本工程温度裂缝的产生的原因主要有以下3个方面。

（1）水泥混凝土跑道产生温度裂缝的根本原因是水泥混凝土跑道没有按照设计或施工规范要求留置胀缝、切割缩缝或切缝不及时。当混凝土终凝成形时，由于抗拉强度很低，如果不能及时切缝，一旦施工环境温度发生较大变化，就会导致混凝土的初期收缩受阻而产生较大的拉应力，当拉应力大于混凝土的抗拉强度时，就会在结构的薄弱处产生横向的裂缝［5］。

（2）在工程施工期未及时进行切缝工作，导致混凝土内部应力增加，产生贯通裂缝。此外，在混凝土板自身强度尚未形成的情况下，温度骤降会导致体积收缩，产生较大的收缩应力，当降温产生的收缩应力大于混凝土所能抵抗的拉应力时，混凝土板垂直于板块收缩的方向就会产生横向贯通裂缝。

（3）由于工程工期较紧张，在浇筑混凝土道面时，钢模板拆除工作进行过早，混凝土强度不够，则无法达到施工标准。混凝土强度不够还会影响后期混凝土的养护工作，导致后期道面出现裂缝及渗水现象。

2.2.2 收缩裂缝产生的原因

收缩裂缝产生的具体原因有多种，施工不当、养护不及时都有可能导致道面裂缝产生。本工程收缩裂缝产生的主要原因如下。

（1）部分施工工人浇筑混凝土技术不熟练。本工程中，西半区道面的振捣、整平、做面、拉毛水平都不如东半区。原因是部分工人在混凝土浇筑的时候对混凝土振捣过度，使原材料出现离析下沉的现象，即胶凝材料与骨料发生分离，上面是水泥浆，下面是混凝土骨料，导致混凝土不紧密，局部砂浆过厚并有明显的气泡，混凝土强度无法达到施工要求，从而导致表面出现“龟裂”的现象。

（2）运输时间过长导致混凝土水分蒸发。搅拌站与施工现场有一定的距离，运输时间超过30 min（场道规范要求运输时间不得超过30 min），导致混凝土水分蒸发，混凝土进入现场时流动性损失不能满足施工要求；而在施工现场向混凝土中加水会导致混凝土强度严重下降，混凝土在施工时也会因中断时间过久造成施工冷缝等质量缺陷。

（3）工期紧张导致人员不足，收面及养护不及时。混凝土在浇筑后，会在硬化过程中吸收水分，如不及时对混凝土表层进行喷水养护，混凝土会因水分过分挥发导致体积收缩。早期的混凝土强度较低，无法抵抗混凝土因收缩而产生的收缩应力，最终导致裂缝产生［6］。

3 断裂混凝土道面处理方案

3.1 处理时间安排

考虑到项目工期紧迫，同时邻近仓段正常新浇筑板块强度低，不便即时处理，因此在整体跑道混凝土施工完毕后或该区段混凝土龄期满28 d后，再集中时间统一处理产生裂缝的板块。

3.2 处理方法选择

已断裂混凝土道面修复处理办法一般有两种：局部处理和整板块更换。如果只有一小部分道面出现断裂，只需修复或更换这些受损的区域即可，这比整體更换要经济实惠，局部处理适用于道面损坏程度较轻或仅局限于特定区域的情况。如果道面的断裂和损坏程度非常严重，局部修复无法有效解决问题时，就需要整板块更换。

（1）局部处理。按裂缝两侧至少各20 cm的宽度放样，采用切割机沿处理边线切深至不小于10 cm，并在处理边线内侧5 cm处加切一道安全缝，由人工使用手风镐将处理边线范围开凿成深至板厚一半的凹槽，在凹槽底部裂缝的两侧用冲击钻沿与中线平行的方向打孔，孔间距为250 mm，然后用空压机将凹槽和孔眼清理干净，在孔眼安设φ16 mm的膨胀螺栓，铺设单层钢筋网，将膨胀螺栓与钢筋网焊接，最后用与原道面板强度等级相同的混凝土浇筑至与道面齐平，按要求做面拉毛，双层土工布覆盖养护不少于14 d。

（2）整板块更换。将已断裂板块周边的横缝加深，沿板块周边内侧50 mm切安全缝，人工凿除周边缝与隔离缝之间的混凝土，机械凿除内部混凝土，整体混凝土板凿除后，用与原道面强度等级相同的混凝土浇筑至与道面齐平。

4 水泥混凝土道面裂缝预防措施

水泥混凝土道面裂缝可以从施工和管理方面进行预防，本文提出以下具体的预防措施。

（1）定期对混凝土工人进行总体施工流程、技术操作要点及质量标准培训。现场施工时，技术熟练工人搭配不熟练的工人。培训工人做到拉毛一次成活，同时调整振捣器移动速度小于0.8 m/min，做好材料的振捣管理，避免漏振或超振现象的发生，使混凝土振捣密实且质量得到保障［7］。

（2）倒排工期计算劳动力需求，解决工期紧张问题。增加一个夜间施工队伍，由跑道中间向两边施工，以解决工期紧张造成的混凝土道面养护不及时的问题。对于已完成的机场跑道道面，使用薄膜布养护至少14 d，确保混凝土跑道道面湿润，防止水分挥发太快产生裂缝。

（3）租赁设备解决混凝土运输时间过长的问题。在施工现场租赁搅拌设备能防止混凝土因运输时间过长而造成水分过分蒸发，同时有利于提高道面混凝土的和易性，降低混凝土道面开裂的风险。在跑道端部设置现场搅拌站，租赁建立一套120 m?/h搅拌机组以满足施工需要；在跑道端头进行试验段施工，确保混凝土材料配合比满足道面的各项设计指标，避免出现材料搅拌时间过长或过短的现象。

（4）掌握天气变化，防止温度裂缝产生。安排专人记录温湿度变化情况，根据天气情况严格控制现场混凝土坍落度，及时做好防风、防雨、防暴晒工作。一是借鉴南方地区高温天气下防止出现温度裂缝的施工办法，早期采取养生棚或土工布（不可采用防水型彩条布）遮阳或覆盖。二是借鉴北方低温天气防止温度裂缝措施，在道面拉毛结束表干（手轻压无痕）后及时覆盖干燥土工布进行保温。三是密切关注天气变化，昼夜温差较大或夜间气温较低时，及时采用双层土工布覆盖新浇筑完成的混凝土板进行保温。

（5）记录施工期间温度变化情况，确定切缝时机，解决切缝不及时的问题。安排专人记录温度变化情况，统计混凝土强度随温度和时间发生变化的情况，当温度累计达到150 ℃，混凝土表面指划无痕且强度达到设计要求的25%～30 %时，为最佳切缝时机。在切缝前不能进行洒水养护工作，以防因温度骤降而错过最佳切缝时机。大部分情况下，切缝深度为板厚的1/4，切缝深度的最小值为5 cm，为有效防止早期不规则裂缝，可根据实际情况略微增加切缝深度。

5 结语

机场混凝土道面裂缝的类型及成因不尽相同，通过对这类问题进行分析，可以发现施工过程及管理等工作出现的漏洞，对具体的问题进行具体分析，针对不同的问题找到不同的解决方法，坚持预防和治理相结合的原则，可以有效解决混凝土道面裂缝产生的问题。本文提出的水泥混凝土道面裂缝处理方案及预防措施，可为水泥混凝土道面施工提供宝贵经验。

6 参考文献

［1］程立双，吕克金，林兴刚.水泥混凝土修补道面裂缝的防控［J］.科技与创新，2014（13）：65，67.

［2］刘树林，付亚伟，李永兵，等.机场混凝土道面断板原因及综合防控措施研究［J］.城市建设理论研究（电子版），2017（18）：115-117.

［3］王晗.探究海拉尔机场水泥混凝土道面隔离式加铺设计［J］.中华建设，2020（3）：138-141.

［4］张忠陵，李琛，张泽垚.机场水泥混凝土道面修补工程施工技术研究［J］.科技与创新，2017（3）：146，148.

［5］王文彬.水泥混凝土路面裂缝成因与防控［J］.混凝土与水泥制品，2019（6）：84-87.

［6］曾建华.隧道施工中水泥混凝土路面裂缝原因及策略［J］.黑龙江交通科技，2017，40（6）：174-175.

［7］庄广坤.水泥混凝土路面裂缝病害产生的原因及防治措施［J］.科技创新与应用，2022，12（6）：149-151.

【作者简介】杜春来，男，河北保定人，任职于北京城建集团有限责任公司，工程师，研究方向：建筑工程；杨世明，男，河北深泽人，硕士，任职于北京城建集团有限责任公司，研究方向：建筑工程；杨波文，男，陕西宝鸡人，任职于北京城建集团有限责任公司，研究方向：建筑工程；刘胜南，河南汝州人，任职于北京城建集团有限责任公司，研究方向：建筑工程。

【引用本文】杜春来，杨世明，杨波文，等.机场盖被混凝土道面裂缝产生原因及防治措施研究［J］.企业科技与发展，2023（5）：60-62.