機場接地帶道面損傷概述

(中國民航大學 天津 300300)

機場中，跑道主要是提供飛機滑行、起飛、降落等作用，其重要性不言而喻。飛機接地帶——專供飛機起飛降落的條形區域，直接影響飛機的安全飛行與乘客的人生安全。跑道自身的結構完好性與使用功能直接決定這飛機的飛行安全，目前的民用機場跑道主要采用水泥混凝土感性道面或瀝青混凝土等非剛性道面結構。

一、剛性跑道表面損傷的產生

由于水泥混凝土剛性道面具有較強的荷載擴散能力與耐久性能而被大多數機場采用。但是，由于飛機在著陸階段輪胎對道面的沖擊和快速摩擦作用，使得跑道承受著嚴峻的力學作用考驗，而且跑道還必須遭受大氣環境下的溫度、濕度、雨水沖刷或凍融等長期作用，跑道道面難免會出現表層損傷；而作為典型的脆性材料，水泥混凝土道面在外界因素作用下也容易出現脆性破損，特別是其表層結構的損傷式中在不斷加劇，從而造成機場跑道的表層狀態日益惡化，尤其是在飛機接地帶區域的混凝土道面破損更為嚴重。除了上述因素造成機場道面產生損傷外，在飛機接地帶區域的道面上還必須遭受不斷進行的除膠作業所帶來的嚴重傷害。這些環境作用因素的綜合導致機場跑道的飛機接地帶道面表層結構十分脆弱，并產生快速惡化的破損現象。

機場跑道道面必然會遭受外界因素作用下的損傷積累，較輕微的初期損傷開始都以裂紋擴展的形式出現，隨著損傷的不斷積累而形成貫穿性開裂，直至導致表層局部顆粒脫落性損傷；當道面遭受飛機著陸的輪胎沖擊作用時，即使尚未貫通的裂紋也會導致突然性的表層局部碎裂現象，形成FOD，危害飛機的飛行安全。

二、造成道面損傷影響因素分析

從使用環境條件對道面造成損傷的各種因素及其基本原因來看，機場跑道飛機接地帶區域內混凝土道面的損傷主要有以下幾種影響因素：

(一)接地帶道面粘膠。接地帶跑道上，經常會出現黑色的膠跡污染物，由于機輪與道面的高速摩擦，產生高溫，此時飛機機輪上的橡膠材料發生聚合化學反應，使原本柔軟的橡膠變得堅硬并且沉積在著落制動區域內，形成較大范圍的黑色膠跡，即所謂的粘膠。

(二)接地帶道面除膠。隨著飛機降落次數增加，道面的膠跡會越來越厚，降低飛機與道面之間的摩擦力，從而影響飛機的正常運行。因此，機場定期會對接地帶進行除膠工作，目前，采取的表層除膠方式主要有以下四類：

1、高壓水沖法，利用方向旋轉的高壓噴水沖擊道面表層，從而將粘接在混凝土表層的膠層被剝離下來的除膠工藝。當高壓水高速沖擊混凝土表層時，高速水流會直接沖擊進入裸露的混凝土表層裂紋之中，從而形成嚴重的沖蝕現象，這種沖蝕作用直接造成混凝土表層裂紋的擴展或局部顆粒脫落現象。當混凝土表層出現嚴重的表層沖蝕性損傷后，不僅道面的抗滑功能喪失，而且其表層結構的完整性和堅固性也難以保證，很容易出現局部顆?；驂K體的突然性脫落問題，并形成機場跑道的外來物(FOD)而威脅飛機運行的安全。

2、化學除膠法，根據粘膠對化學物質的敏感性特點，利用可軟化或溶解橡膠的化學物質將粘膠溶解后在進行機械清除或水沖刷除去粘接在道面表層的膠層。除膠過程中，首先通過噴灑除膠液，改變輪跡原有的聚合結構使它變軟，再進行刮、擦、磨等工作使輪跡松散，最后在壓力水作用下沖洗清除。這種方式對瀝青混凝土道面的損害比較大。在除膠過程中盡管對道面的機械傷害較輕微，但是，部分化學物質滲入道面裂紋中從而對道面表層內部結構有所傷害，特別是容易促使裂紋深度的加深。

3、微珠高速沖擊法，采用一種高速率旋轉的金屬微珠對道面表層粘膠進行沖擊、磨擦、真空吸收和分離等過程，將膠層剔除成為松散細小的顆粒。該方式在剔除膠層的過程中，為盡可能將膠層清除干凈，難免造成已清潔的混凝土表層沖擊損傷，尤其是會將表層水泥砂漿磨蝕掉，引起道面表層損傷；此外，還可能將道面的抗滑性紋理磨損光滑而直接影響其使用功能。

4、機械打磨法，利用鋼絲刷等打磨機械設備對道面表面的輪跡進行清除。在清除過程中粘膠被剔除的同時，混凝土表層水泥砂漿也被嚴重磨蝕而產生嚴重損傷，容易導致骨料外露等表面缺陷，也使刻槽等紋理被磨損而降低其抗滑性。

(三)混凝土道面受凍損害。美國波特蘭水泥協會對混凝土凍結現象進行了長期的研究，提出了關于混凝土受凍損害的水壓理論。冬季時，道面易結冰，冰的密實形態會將道面內部結構封閉起來；而結冰體積膨脹所造成的壓力，則會將水壓入更深的內部區域；此時，若混凝土的抗滲性較大，那么在內部就會對氣孔壁產生壓力；在這之后，水飽和度會隨冷卻速度的加快而提高，氣孔距離也會增大，同時氣孔的尺寸將會減小，透水性也會降低，造成水壓的提高；若水壓超過混凝土的抗拉強度，內部孔壁會破裂，這就造成了混凝土的損害，同時道面就會產生損傷。

(四)混凝土道面受雨水侵蝕。夏季降雨較多，很多地方由于氣候原因會出現干濕交替環境，因此，道面所滯留的水分中含有的一些酸根離子的濃度會隨之提高，對混凝土的侵蝕也會加劇。其中硫酸鹽就是影響混凝土耐久性的一個重要因素，其作用機理是：硫酸鹽與混凝土內部成分發生反應生成新物質，而反應生成物又會吸水膨脹，產生的膨脹應力一旦超過某一極限值就會破壞混凝土內部結構，同時也會在混凝土跑道表面產生一定的損傷，大多表現為裂紋的產生。

三、總結

目前，我國近百個機場的飛機接地帶跑道都出現了嚴重的表層狀態惡化問題，在北方機場跑道上主要表現為表層剝落和露骨料現象，在南方多雨地區的機場跑道上主要表現為水泥漿或砂漿損失問題，以及表層嚴重開裂問題等。從機場保障部門的專業要求來看，對于這些問題決不能置之不理，若任由其發展，則會形成更為嚴重的病害，很可能帶來非常嚴重的后果。為防止出現道面突然性破損帶來的安全隱患，各機場保障部門必須重視對出現較嚴重損傷道面的修復工作。因此，為盡可能緩解或解決上述困擾，需要針對該區域道面的損傷現象開展機理分析，以及針對其問題產生的原因提出科學有效的防范或修復方法。