提高機場道面混凝土抗滑性能的施工措施
[摘要]筆者在廣州機場聯(lián)邦快遞項目第三跑道北段道面混凝土施工過程中，借鑒了其它機場的成功施工經(jīng)驗，通過不斷試驗、研討、總結(jié)，摸索出了一套行之有效的提高道面混凝土抗滑性能的施工措施，在施工應用中取得了滿意的結(jié)果。本次建成的三跑道北端共585米，完工后自檢，隨機檢測平均紋理深度（道面防滑性能檢測與評價的指標之一）140個點，最小值0.63mm、最大值1.02mm，平均0.77mm，符合≥0.6mm的紋理深度設計要求。
[關鍵詞]機場跑道、抗滑性能、施工措施、紋理深度�！�
前言
由于混凝土本身具有良好的耐久性能，且維護成本低等特點，我國目前大多數(shù)機場采用混凝土道面，隨著民航業(yè)的快速發(fā)展，所使用的飛機重量和飛機的起飛著陸速度也顯著增加，跑道的表面性能特別是抗滑性能在保障飛機安全著陸和加速制動方面的重要性也越來越受重視了，良好的跑道表面摩擦力是防止飛機制動時打滑和方向失控的重要保證，據(jù)統(tǒng)計，在起飛和降落過程中發(fā)生的航空事故中約有35%與跑道摩擦力不夠或不當有關,因此當飛機下滑沖出跑道時,事故調(diào)查組首先要了解的一個重要參數(shù)就是跑道摩擦系數(shù)值。
筆者根據(jù)自己的一些施工經(jīng)驗總結(jié)、提出自己的一些有利于提高道面混凝土抗滑性能的措施，與同行們共享，也歡迎進行批評指正。
首先需要了解飛機輪胎和道面間摩擦產(chǎn)生的機理、影響因素以及道面抗滑構(gòu)造。
一、 飛機輪胎和道面間摩擦產(chǎn)生的機理
據(jù)以往研究成果，飛機輪胎和道面間摩擦的產(chǎn)生主要有以下四個方面的作用：
�。�1） 輪胎和道面間的粘著作用
這種摩擦因輪胎材料橡膠表層分子因熱活化而與道面之間產(chǎn)生粘著而產(chǎn)生，粘著是由于橡膠分子與道面之間形成結(jié)合，而將粘著點剪斷所需的力就產(chǎn)生對飛機推行的摩擦力。
�。�2） 輪胎與道面間的分子引力作用
實踐表明，當兩物體表面相距非常近時，期間的分子引力作用相當可觀，飛機推行時需要不斷脫離這種引力的作用，從而消耗動能，這種引力構(gòu)成了飛機輪胎與道面間摩擦力的一部分。
�。�3） 輪胎面橡膠的彈性變形
飛機推行過程中，輪胎面橡膠會反復產(chǎn)生較大的彈性變形，由彈性變形所引發(fā)的變形力與彈性變形恢復力的合力也構(gòu)成摩擦力的一部分。當越過凹凸不平的道面時，胎面橡膠反復變形，以熱的形式放出的能量即表現(xiàn)為滯后摩擦。
�。�4） 道面表面微凸體的微切削作用
在荷載的作用下，道面上較小尺寸的微凸體會在輪胎的局部產(chǎn)生較大的應力集中，當胎面上產(chǎn)生的局部應力超過其斷裂強度時，在切向力的作用下，道面表面尺寸較小的微凸體就會對胎面形成微切削作用，微切削過程中產(chǎn)生的阻力構(gòu)成輪胎與道面間摩擦力的一部分。有研究表明，由微切削作用產(chǎn)生的摩擦力除與輪胎及路面的材料性能有關外，還取決于路面較小微凸體的大小、分布情況及尖銳性。
這里需要說明的是：以上四種摩擦對飛機運行的作用不盡相同，其中粘著作用、分子引力作用及道面表面微凸體的切削作用總是對飛機起阻力作用，而橡膠的彈性變形則有兩個作用：在飛機起飛時，依靠橡膠的彈性變形產(chǎn)生向前的推力，推動飛機前行，在飛機降落時，和道面表面微凸體的切削作用一起，構(gòu)成阻滯飛機前行的主要摩擦力。
二、 飛機輪胎和道面間摩擦的影響因素
道面與飛機輪胎良好的抗滑性一方面還取決于飛機的輪胎類型、花紋、充氣氣壓、胎面磨損等，另一方面還取決于路面的抗滑性能、氣候因素（雨、雪、冰凍）、行車速度等有關。
三、 道面表面的抗滑構(gòu)造
道面抗滑構(gòu)造可分為微觀構(gòu)造和宏觀構(gòu)造,微觀構(gòu)造是指道面表面水平方向0~0.5mm,垂直方向0~0.2mn的微小構(gòu)造,是最基本的抗滑因素,主要取決于表層水泥砂漿，因為混凝土道面在施工時，在振搗密實的同時，粗骨料下沉，砂漿上浮，因而砂漿的強度直接影響混凝土道面的耐磨和抗滑性能，細集料的抗磨光品質(zhì)是道面表面微觀構(gòu)造的主要影響因素。
宏觀構(gòu)造是指水平方向0.5mm~50mm，垂直方向0.2mm~10mm的較粗構(gòu)造，一般通過拉毛及刻槽等表面處理工藝形成，其中拉毛的作用主要是抗滑，刻槽的作用主要是有利排水，提高道面在雨期時的抗滑性能。浦東機場第二跑道建設時曾分別對拉毛道面刻槽前后濕態(tài)摩阻系數(shù)進行測試，結(jié)果是基本一致，原因之一可能是刻槽減少了飛機輪胎與道面表面的接觸面積，也說明在有刻槽時平均紋理深度與摩擦系數(shù)之間可能不一定正相關,同時對平均紋理深度和摩擦系數(shù)檢測必要的。一般用鋪砂法能測出道面的紋理深度，
對同等氣候條件下的相同的飛機而言，其構(gòu)造和飛行速度、輪胎數(shù)量、大小等因素是基本一致的，從而可以確定粘著作用、分子引力作用、彈性變形等摩擦力是基本相同的，摩擦力的大小差異主要體現(xiàn)在道面表面微凸體的切削作用，這種差異主要體現(xiàn)在道面表面的抗滑構(gòu)造上。
如何改善道面表面的抗滑構(gòu)造，以期提高混凝土道面抗滑、抗磨的耐久性能呢？主要措施有以下幾點：
一、擇優(yōu)選用道面材料
根據(jù)以前的研究成果，天然砂的磨光值普遍水平較高，砂漿的含砂率對道面抗滑能力有一定的影響，含砂率越低，磨光值越小，而砂的細度模數(shù)對抗磨耐久性有明顯影響，一般說來，采用粗砂的混凝土道面能提供的微切削摩擦更大，且抗磨耗能力越強，越能控制道面表面得微觀構(gòu)造的衰減幅度。
規(guī)范要求采用細度模數(shù)為2.65～3.20的天然中粗砂，根據(jù)室內(nèi)外試驗情況，砂顆粒太粗，容易造成拉毛后混凝土的表觀較差，推薦采用細度模數(shù)為2.8～3.1的潔凈、雜質(zhì)含量少，級配良好河砂。
在道面使用初期，粗集料被水泥砂漿包裹，對道面抗滑性能影響不大，但隨著表層砂漿的逐漸磨損，組集料部分裸露出來發(fā)揮其抗滑作用，且粗骨料的強度對混凝土本身的抗折強度影響較大，所以選用壓碎值較�。�≤10%）、最大粒徑不超過40mm，顆粒近似立方體的多棱角的酸性碎石為宜，碎石中的硫化物及硫酸鹽含量（折算為SO3）在規(guī)范允許范圍1%內(nèi)。
水泥混凝土道面抗滑的耐久性很大程度上還取決于水泥的質(zhì)量，硅酸鹽水泥相比之下具有早期強度高、耐磨性好、收縮性小、抗凍性好等特點，所以應優(yōu)先考慮使用普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥。
二、優(yōu)化混凝土配比
道面的抗滑性能主要還是取決于表層砂漿的強度和粗糙程度，試驗表明，砂漿強度越高，耐磨性就越強。在一定的水泥用量下，應盡量減少混凝土的水灰比，因為水灰比越大，強度就越低，但減小水灰比一定要在不影響道面混凝土振搗、做面等工序的情況下，否則，混凝土因為和易性太差而無法振搗密實，反而降低了強度。
另外，適當提高混凝土的含砂率可以提高混凝土的表面抗滑能力，含砂率越高，混凝土的抗滑性和耐磨性越好�；炷灵_工前應根據(jù)所選用的材料反復進行混凝土試配，既要考慮到混凝土的抗折強度、同時還要考慮到其中砂漿的抗壓強度、施工的可行性等，選擇合適的水泥用量及水灰比、砂率。
參考配合比如下：
三、施工過程中控制好混凝土表面砂漿厚度
混凝土表面砂漿厚度與配合比中的水灰比、砂率、水泥用量及施工工序有關，將直接影響拉毛的紋理深度、紋理的耐久性，既有利于拉毛又不能太厚，提漿宜在3～4mm左右為宜，表面水泥漿超厚容易造成拉毛紋理耐久性能降低，太薄則拉毛紋理深度難以提高。
如在施工的提漿過程中發(fā)現(xiàn)表面漿液過多，需及時進行處理，將富余的漿液用滾筒刮除，并稍稍降低砂率。
四、從優(yōu)化施工工藝上提高道面抗滑能力
現(xiàn)在新建的機場跑道道面一般采用先拉毛后刻槽的施工工藝，掌握好拉毛施工工藝和技巧、控制好拉毛的時間以及選用合適的拉毛工具是提高混凝土表面抗滑性能的關鍵，施工技巧以及拉毛最佳時間的掌握需要操作者經(jīng)過一定時間的經(jīng)驗積累，而選擇合適的拉毛工具這是前提條件，拉毛毛刷采用雙排毛棍，上下錯層布置（如圖一），毛棍的材料要軟硬適中，有一定的彈性，現(xiàn)在一般采用尼龍棒制作，尼龍棒的直徑2.5～3mm，毛棍間距也要設置合理，毛棍間距太小，拉毛時容易使紋理之間的砂漿過于薄弱，形成突起的棱，不利于耐久性，毛棍間距大了抗滑性能就會有所降低，一般相鄰兩條毛棍中心間距在0.7～0.8mm為宜。所拉出的紋理清晰、均勻、直線性好（如圖二）。
結(jié)語
道面表面平均紋理深度是目前《水泥混凝土道面面層施工技術規(guī)范》中要求的對道面混凝土表面抗滑性能進行檢測和評價的指標，其實際為反映路面宏觀構(gòu)造平均深度的一個指標，要綜合評價道面混凝土的抗滑性能，還應采用專業(yè)設備對道面混凝土進行摩擦系數(shù)檢測，這種檢測應在不同氣候情況下及使用一段時間后的抗滑性能分別進行�！�
