某機場水泥混凝土道面脹縫病害實例分析與治理

田偉，孫贊

（95338 部隊，廣州510000）

1 道面混凝土脹縫設(shè)置

本機場跑道共設(shè)20 條橫向脹縫，脹縫間距基本為200m，少數(shù)為100m；滑行道（含停機坪）共設(shè)9 條，橫向脹縫，脹縫基本間距為250m；2 條端聯(lián)絡(luò)道及3 條中間聯(lián)絡(luò)道，在與跑道、滑行道交接部位，各設(shè)1 條脹縫共10 條；道肩脹縫間距為50m。采用聚胺酯填縫料。

2 道面混凝土施工時間

道面混凝土工程于9月開工，次年3月完成，道面混凝土施工日歷天203d，施工工作天133d。根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀笄闆r，9月至次年3月基本為秋冬季節(jié)。在12月至次年2月施工，施工期間，溫度常在-3～0℃，并且多雨雪天氣，平均氣溫在5℃以下，屬于低溫混凝土施工。道面混凝土施工期間平均氣溫約為10℃。

3 道面脹縫病害情況

在施工完成的次年4月之后，氣溫不斷升高，至7月份最高達(dá)到41.5℃，道面脹縫病害情況逐漸顯現(xiàn)出來：填縫料設(shè)計縫寬為20mm，低于道面頂面約3mm。道面板受熱膨脹后，填縫料受壓縮后寬度大部分只剩7～8mm，個別處約5mm，壓縮量約15mm；被擠高出道面頂面10～15mm。填縫料施工完畢約3～4 個月，沿縫的走向邊緣出現(xiàn)開裂，個別填縫料中間開裂，長5～10mm，寬約1mm。開裂數(shù)量約為脹縮縫總數(shù)的20%～30%。

次年7月現(xiàn)場調(diào)查中，跑道脹縫有16 條發(fā)生邊緣道面板局部板邊或角隅擠破情況，脹縫邊緣道面板完好的僅有4 條脹縫，破損率達(dá)80%。道面板邊緣或角隅擠破長度一般約10cm，寬度約3～5cm，個別長、寬度約達(dá)15cm。脹縫邊緣道面板局部擠破共71 處，平均每條脹縫擠破3.6 處；按脹縫長度計，平均每延米擠破0.071 處?；械烂浛p邊緣的道面板，由于熱脹擠壓局部應(yīng)力集中，所設(shè)的9 條脹縫，道面板均出現(xiàn)不同程度擠破；破損形狀大小與跑道相似。共破損54 處，平均每條脹縫邊緣道面擠破6 處，平均每延米破損0.15 處。聯(lián)絡(luò)道脹縫有8 條道面板邊緣或角隅擠破情況，破損率為72.7%。局部擠破共28 處。平均每條脹縫邊緣道面板出現(xiàn)破損2.5 處；每延米破損0.025 處。

本工程按照設(shè)計共設(shè)脹縫40 條，2505 延米，脹縫邊緣的道面板共有33 條脹縫邊緣的道面板局部擠破。破損率按脹縫總條數(shù)計，平均為82.5%。脹縫邊緣的道面板，局部出現(xiàn)破損共153 處。按脹縫總條數(shù)計，平均每條脹縫邊緣道面板破損3.8 處；按脹縫總延米計，平均每延米破損0.061 處。

4 脹縫邊緣道面板病害原因

4.1 氣溫影響

施工期間的氣溫低，在熱天來臨時，道面板受熱膨脹，溫度應(yīng)力局部集中，是脹縫邊緣道面板板邊或角隅局部擠破的主要原因[1]。整個道面混凝土施工，基本處于當(dāng)?shù)厍锒竟?jié)，施工氣溫低（平均氣溫約10℃），次年7月最高氣溫已達(dá)41.5℃，二者相差達(dá)31.5℃，按照跑道脹縫間距200m 長度計算，若不考慮道面板與下層結(jié)構(gòu)之間的摩擦力及跑道邊部與聯(lián)絡(luò)道、道肩相接的摩阻力，參照有關(guān)測試資料，道面板溫度應(yīng)較氣溫提高1.36 倍（道面板頂部4cm），則道面板的膨脹長度約為：

式中，b 為道面板膨脹長度，cm；α 為混凝土的熱膨脹系數(shù)，約為1×10-5；L 為相鄰兩道脹縫間距，此處取200m；t 為當(dāng)?shù)刈罡邭鉁嘏c施工期間氣溫之差，乘以道面板的溫度提高系數(shù)，此處取1.36。則b=1×10-5×200×（41.5-14.5）×1.36×100=7.3cm。

實際上道面板底面與下層結(jié)構(gòu)、相鄰的道面板存在摩擦力，道面填縫料及脹縫板的壓縮率也不可能是100%，因此，道面板不可能呈現(xiàn)自由膨脹。從脹縫填縫料的壓縮量看，脹縫間距在200～300m，長多數(shù)約在15mm，此數(shù)值大致可視為該機場道面板的實際熱膨脹量。這個數(shù)值與華北某機場對長脹縫的觀測數(shù)據(jù)近似。該機場從固定區(qū)至移動區(qū)觀測，固定區(qū)末端觀測點間距為396m，移動量16mm。

4.2 脹縫間距影響

根據(jù)施工經(jīng)驗，早期一些機場道面脹縫間距為20～50m，由于溫度應(yīng)力的作用，也往往發(fā)生局部板邊或角隅被擠壞的情況。近些年，脹縫間距一般為100～200m，在施工氣溫高，全年溫度差變化不大的地區(qū)，脹縫邊緣道面板局部板邊或角隅被擠破的問題不突出。本機場跑道脹縫間距一般為200m，其次為100m、25m、20m 不等。現(xiàn)場調(diào)查顯示，各種不同間距的道面脹縫均出現(xiàn)道面板局部擠破情況，而且發(fā)展速度快。由此可以看出，脹縫間距不是道面板局部擠破的主要原因[2]。

4.3 脹縫材料影響

本機場脹縫板采用聚乙烯低發(fā)泡板，厚2cm。該材料較木材柔軟，彈性好耐腐蝕，但容易變形，復(fù)原率低。從現(xiàn)場情況看，經(jīng)過熱脹擠壓，聚乙烯低發(fā)泡板脹縫板僅約3mm 厚。造成脹縫邊緣道面板局部應(yīng)力集中，道面板邊緣或角隅被擠破。這種脹縫板材料，經(jīng)道面板膨脹擠壓后，迅速壓縮，基本無任何強度及恢復(fù)。聚乙烯低發(fā)泡板，在溫度變化較大地區(qū)，尤其施工氣溫低時，不適宜做脹縫板材料。

4.4 填縫料縫槽影響

按照設(shè)計要求，脹縫縫槽寬度為20mm，深度為30～40mm。本機場填縫料經(jīng)壓縮后，只有約5mm 寬度，承受不住局部的溫度應(yīng)力集中，加上填縫料灌注深度僅30mm，脹縫板系柔軟的聚乙烯低發(fā)泡板，溫度應(yīng)力容易透過以上材料施加給相鄰道面板，造成道面板局部邊緣或角隅被擠壞。

4.5 滑動傳力桿影響

個別滑動傳力桿在施工安裝中與道面頂面及道面中線不平行，或傳力桿涂刷瀝青脫落，造成個別傳力桿不滑動等。道面板受熱擠壓時，這些微傾斜的滑動傳力桿及不能滑動的傳力桿當(dāng)傳力桿滑動受阻時，會造成道面板局部開裂或破損。

5 道面脹縫病害治理

對于道面板局部破損面積或深度小的部位，將局部破損處混凝土鑿除，鑿成方形或矩形，深20mm 以上，采用EPM 道路修補砂漿或JN-X 混凝土修補膠修補。道面板局部破損面積或深度大的部位，采取強度等級為C40 的混凝土修補，并配加強鋼筋，必要時摻加混凝土早強劑。修補前先將破損混凝土鑿除，鑿深不小于8cm，呈方形或矩形，露出石牙，以利結(jié)合；補面涂刷水泥漿后，澆筑混凝土，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，達(dá)到強度要求后投入使用。做好脹、縮縫縫槽，并灌注好填縫料。對所有道面脹縫縫槽重新擴寬、加深，寬度按25～30mm，深度按50～60mm。清除原灌注填縫料，混凝土碎塊、灰砂等雜物；待干燥后，重新灌注填縫料。填縫料低于道面頂面3～5mm。

經(jīng)過以上處理，基本消除了脹縫邊緣道面板邊緣或角隅擠破情況。

6 幾點建議

低溫施工容易產(chǎn)生道面混凝土的各種弊病，應(yīng)盡量避免在低溫條件下施工。

脹縫邊緣的混凝土道面容易破壞，影響機場使用壽命，而脹縫間距對道面邊緣擠破影響不大。因此，建議設(shè)計時，在適宜的條件下盡量做到不設(shè)或少設(shè)脹縫。

脹縫板，應(yīng)選擇能適應(yīng)混凝土的膨脹收縮，施工時不變形，耐久性良好的材料。采用木材時，以經(jīng)防腐處理的少節(jié)軟質(zhì)木材為宜。根據(jù)多年經(jīng)驗，采用通常使用較為有效的杉木板做脹縫板較為可靠，使用中進(jìn)行防腐處理，選用少節(jié)的木材。

為防止安設(shè)中出現(xiàn)傾斜造成熱脹時擠破道面板，宜在混凝土中埋設(shè)傳力桿支架，以保證傳力桿的正確位置。對于滑動傳力桿的塑料套筒及防銹涂料等應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計要求施工。