机场使用资料汇编Word格式文档下载.docx

机场使用资料汇编Word格式文档下载.docx

《机场使用资料汇编Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机场使用资料汇编Word格式文档下载.docx（53页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

外界因素包括温度和行车荷载；

内在因素指路面结构本身的特征，主要包括罩面层与水泥路面之间的结合能力、沥青混凝土的抗弯拉强度、罩面层厚度和水泥路面的传荷能力等等。

（2）耐磨性

在机轮的摩擦、冲击下，沥青混凝土道面表面会发生磨耗、甚至剥落。

长期的磨耗不仅减薄其厚度、降低道面的整体强度，而且会降低混凝土表面的平整、抗滑性，当引起集料松散时，还会对飞机的安全行使构成严重危害。

沥青混凝土的耐磨性能与沥青混合料集料的级配、硬度和沥青的种类以及沥青混合料的密实度等有关。

（3）良好的气候稳定性

道面袒露与自然环境中，在水分和温度的影响下，其强度和刚度以及其他使用品质会随着气候条件的变化而发生波动或下降。

耐冻性能不良的沥青混合料在冻融交替作用下会发生破坏。

沥青混合料孔隙率大，可能存留的水分也多，对道面的耐冻性不利。

（4）耐久性

沥青混凝土道面在其使用年限内，受轮载和气候因素长期、反复的作用，其结构整体或某一组成部分会逐渐出现疲劳损坏和塑性变形积累。

因此，沥青罩面设计必须保证道面结构在其使用年限内保持较高的抗疲劳和抗塑性变形能力，即耐久性。

为了提高机场薄层罩面的耐久性，延长使用寿命，减少平时的维修工作量、节省维护费用，谋求机场道面建设一次性投资的高效益，聚酯纤维加强沥青混合料薄层罩面是解决这些问题的最佳方案之一。

二、聚酯纤维解决方案

聚酯纤维是最常见的沥青路用纤维，在美国、加拿大等国已用于机场道面、桥面铺装、受费站的沥青混合料中，以改善沥青路面的高温性能、疲劳耐久性、低温抗裂性和防反射裂缝能力。

1聚酯纤维加强沥青混合料的作用机理

（1）吸附作用

纤维直径一般小于20µ

m，有很大的比表面积，每克纤维提供的表面积可达数平方米之多。

纤维分散在沥青中，其巨大的表面积成为浸润界面。

在界面层中，沥青与纤维之间会产生物理和化学作用，使沥青单分子排列在纤维表面，形成结合力牢固的结构沥青界面层。

结构沥青比界面层以外的自由沥青黏结性强。

与此同时，由于纤维及其周围的结构沥青一起裹覆在集料表面，使集料表面厚的沥青膜增大，同普通密级配沥青混合料相比，沥青膜约增厚65%~110%。

集料表面的沥青膜，有利于减缓沥青老化的速度，延长路面使用寿命。

（2）稳定作用

纵横交错的纤维所吸附的沥青，增大了结构沥青的比例，减少了自由沥青，使沥青砼的粘滞性增强，软化点提高，其提高的程度比传统沥青混合料中沥青砂浆的软化点要提高20℃以上，从而使沥青混合料温度稳定性提高。

（3）加劲作用

沥青砼中纤维是三维随机分布的，且由于数量众多，故在混合料广为分布，这些纤维对混合料的开裂起到阻滞作用，从而提高沥青路面裂纹的自愈能力，减少裂缝的出现。

此外，纤维对沥青还具有增韧作用，能够增强对集料顺粒的裹握力，保证沥青路面的整体性面不易松散。

2聚酯纤维对沥青混凝土性能的改善作用

通过沥青混凝土掺加聚酯纤维的一些工程实例和试验结果的分析，显示聚酯纤维对改善路面路用性能有其良好的效果。

我们把有关试验结果分析汇总如下：

2.1高温性能的改善

①马歇尔稳定度可在一定程度上反映出沥青混合料高温稳定性能。

把掺加纤维和未掺加纤维两种沥青混合料（混合料的矿料级配采用级配AC-16I，沥青采用兰炼-90沥青）取样作成试件，试件成型前将冷混合料烘至150~160℃，结果见表1，加入纤维后沥青混合料的稳定度提高了7%左右，说明高温性能有所改善。

表1AC-16I沥青混凝土加入不同纤维马歇尔试验结果

纤维类型

最佳沥青用量

密度（g/cm3）

空隙率

矿料空隙率

饱和度

稳定度（KN）

流值（0.1mm）

未加

5.30%

2.415

3.35%

15.40%

78.30%

9.91

22.5

聚酯纤维

5.50%

2.408

3.33%

15.80%

78.90%

11.04

33.6

②抗车辙性能。

采用日本（DAWIA）公司的浸水车辙仪。

通过试验可取得一系列试验数椐，如车辙深度、动稳定度。

表2纤维沥青混凝土车辙试验结果

AC-13I

AC-16I

动稳定度（次/mm）

404

1235

630

1400

试验结果表明，掺加纤维的车辙稳定度约提高了20%~50%，尤其是在后期，加入纤维的试件抗车辙性能突显，这是因为车辙的形成由两个方面的原因构成：

（1）沥青层本身的压密，主要发生在初期。

（2）后期车辙的发生主要由于沥青混合料的侧向流动变形，而侧向流动变形的大小与矿料的级配，沥青性质及用量等有关。

加入纤维与未掺加纤维对混合料的初期压密变形影响不大，而对后期的侧向流动变形有较大的影响。

每吨混合料加入0.2%的纤维后，大约每立方米有超过18亿根分离的纤维吸附及稳定沥青，使沥青的粘稠度和粘聚力增大，同时由于纵横交错的加筋作用，使得混合料具有较高强度。

从动稳定结果可以看出，纤维可使混合料的高温抗车辙性能改善。

另外，在试验过程中可以观察到未加纤维的混合料试件，在经过一定的碾压次数后，轮两侧出现较大的隆起，而加入纤维后，则不明显。

试验结果表明，掺入纤维后抗变形能力大大提高。

河北石黄高速公路掺加聚酯纤维路段的路面抗车辙性能明显优于SMA路段。

2.2低温抗裂性能的改善

由于气候寒冷或者气温的鄹降，会使沥青路面由于收缩或者来不及应力松弛而产生开裂。

沥青混合料在低温状况下保持足够的韧性是防止路面开裂的根本措施。

在沥青混合料低温评价方面，主要通过等应变加载的破坏试验（间接拉伸试验、弯曲试验、压缩试验），直接拉伸试验，弯曲拉伸蠕变试验，受限试件温度应力试验，三点弯曲J积分试验，C*积分试验，收缩系数试验，应力松弛试验等。

按照我国1999年颁布实施的《改性沥青路面施工技术规范》（JTJ036-98）提出的沥青混合料低温性能评价方法——低温弯曲破坏应变试验评价沥青混合料的低温抗裂性能。

采用美国的MTS材料试验机，它是一套精密的闭环伺服液压系统，可通过微电脑板对试验过程进行控制，试验结果是由计算机自动采集。

先进行低温（-10℃）弯曲破坏应变试验。

表3低温弯曲试验

种类

最大破坏荷载（N）

抗弯拉强度（MPa）

最大弯拉应变（10-6）

劲度模量（MPa）

不加纤维

1036.02

8.4573

1698

3805.26

加纤维

1097.79

8.9615

2233

5308.78

提高（%）

＋6.0

＋31.5

＋39.5

由试验结果可知掺加纤维的极限拉应变为966.8με，抗拉强度是11.04MPa，而未掺入纤维者分为940.8με和9.55MPa掺加纤维后，极限拉应变约增大2.8%，抗拉强度约增大15%。

再进行低温（0℃）弯曲蠕变试验，按照我国2000年颁布实施的《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ-052-2000）中的方法进行。

试验前，试件在0℃，环境箱中保温1小时。

表4低温弯曲儒变试验

加载大小（N）

儒变弯拉应力（MPa）

弯曲儒变速率（1/s/MPa）（×

10-6）

111.034

0.9064

0.391

136.465

1.114

1.033

—

＋22.9

＋164.2

试验结果显示掺加纤维的蠕变速率平均为100.391（E-8），而未掺加者平均为66.6763（E-8），即掺加纤维后，其蠕变速率约可增大50%。

这说明掺加纤维后的沥青混凝土路面不易产生温缩裂缝，低温抗裂性能增强。

　　从上面试验结果看，加入聚酯纤维的沥青混合料的低温抗裂性能高于普通的沥青混合料，其原因是混合料内部具有大量纵横交错、均匀分布（大约每立方米有超过9亿根聚酯纤维）的聚酯纤维，且其延伸率达50%，使其具有良好的抗拉、抗变形能力；

另外，在掺入聚酯纤维后沥青混合料的弹性得到很好地提高，以及沥青用量的增大，使纤维沥青混合料在－40℃的低温下仍然保持柔韧性和较高的抗拉强度，使混合料的低温抗裂性能增强，能有效地抵抗应力，减少温缩裂缝的产生以及可以防止反射裂缝的发展。

2.3水稳性的改善

按部颁标准《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》的规定，采用残留稳定度试验来评价混合料的水稳定性，把掺加纤维和未掺加纤维两种沥青混合料（混合料的矿料级配采用级配AC-13I、AC-16I、AC-20I，沥青采用兰炼-90沥青）取样作成试件，结果见表-，从马歇尔试验结果看，掺加纤维后沥青混凝土残留稳定度比不掺加纤维的原样沥青混凝土残留稳定度值得提高4%－8%，这说明掺加纤维后，沥青混凝土的水稳性得到较大改善，水稳性提高了。

表5不同级配和纤维的水稳定性试验结果

类型

AC-20I

未加纤维

85

91.2

89.1

92.3

96.5

（1）加入纤维对沥青混凝土的水稳性有改善作用，虽加入纤维后沥青混凝土的空隙率有所增加，但同时也是由于纤维的加入粘附在矿料的沥青膜变厚，抗水损害能力增强。

（2）矿料级配越细，加入纤维后，水稳性的改善幅度越大，主要是由于细矿料比表面大，与沥青的相互作用强，再加上沥青用量大，不易被水所剥离。

2.4抗疲劳性能的改善

混合料的矿料级配采用级配AC-16I，沥青采用兰炼-90沥青。

按照Marshall法确定出最佳沥青用量为4.5%。

聚酯纤维用量为沥青混合料总重的0.225%。

本试验采用传统的疲劳理论方法研究沥青改性前后的混合料特性的差别，英国诺丁汉大学教授佩尔（P.S.Pell）和美国加利福尼亚大学教授莫尼史密斯（C.L.Monismith）等人通过大量室内试验，经回归分析整理的出关于控制力和控制应变加载模式的疲劳寿命公式：

式中：

Nf—疲劳寿命，即试件破坏时的加载循环次数（次）；

k、c、n、m—试验常数，受沥青混合料的成分和特性以及试验温度、加载方式等的影响；

—采用应力控制加载模式时，对试件每次施加的常量应力最大幅值；

—采用应变控制加载模式时，对试件每次施加的常量应变最大幅值。

本试验采用从美国进口的MTS材料试验机，它是一套精密的闭环伺服液压系统，可通过微程序板对试验过程进行控制，试验结果由计算机自动采集。

试验结果见表6，从试验结果可以看出，在相同应力比下，加入聚酯纤维后，混合料的疲劳寿命增加。

原因是均匀分布的纤维在沥青混合料中的加筋作用，劲度摸量增加，疲劳特性改善。

表6沥青混合料的疲劳试验结果

混合料

次数

应力比

兰炼-100#

兰炼-100#+聚酯纤维

0.15

57805

88750

0.20

20010

30119

0.25

8812

13045

0.30

4654

6590

0.40

1601

2300

K=56.30n=3.65

K=93.20n=3.56

疲劳特性参数K，反映了疲劳曲线的高低。

K越大，则疲劳寿命越长，而疲劳坡度参数n反映了出应力比变化情况。

纤维加入前后，n值变化不大，而K值有了增加，这同样说明混合料的疲劳耐久性改善。

2.5抗反射裂缝能力

为了探讨加美国路用聚酯纤维增强沥青混凝土对抑制半刚性基层沥青路面反射裂缝的作用结果，我们在西安空军工程学院五系柔性道面实验室，进行了水泥混凝土路面上7cm厚沥青混凝土加铺裂缝开展的足尺疲劳试验。

试验在反射裂缝疲劳试验台架上进行。

该试验台架的构造如图1所示。

图中A、B两块板是水泥混凝土板，其中A板为固定板，B板可沿水平方向移动。

两板间的缝隙用来模拟板刚性基层的裂缝。

在A、B两板的上面按现场施工条件铺筑沥青混凝加铺层，用压路机压实成型。

试验台架如图2由动力系统和实验系统两部分组成。

试验时，动力系统在B板上施加水平的等幅交变荷载P，使A、B两板间的缝隙按一定的频率和一定的相对位移张开和闭合，以模拟半刚性基层的裂缝由于温度变化引起伸缩产生的水平相对位移。

施加的等幅交荷载如图3所示。

为模拟低温条件下路面结构的工作环境，疲劳试验台加有降温设备。

该设备安装仪态制冷量为7500大卡的压缩机和冷风机，可使疲劳试验台架的环境温度降到-20℃。

试验时，将其罩在疲劳试验台架上，使路面结构的环境温度降到要求的低温状态，以获取低温条件下沥青混凝愈加铺层疲劳特性的数据。

原材料由西安市高速公路管理处提供，碎石（10～20mm）产地蓝田，碎石（5～10mm）和石屑产地为韩峪，沥青为韩国SKAH-90#沥青，混合料采用AC-16I型，按照碎石（10～20mm）31%、碎石（5～10mm）27%、砂子26%、石屑10%、矿粉6%的比例配合而成，油石比5.2%，纤维按照混合料总重0.225%的比例加入。

试验开始，使接缝水平位移稳定在1mm，调整加载频率，使其稳定在4次/分，试验正式开始。

通过降温设备的观察镜，先观察是否产生首次裂缝，一观察到首次裂缝，记录荷载作用次数，并取下降温罩；

以便于随时将出现裂缝时的荷载疲劳作用次数标绘在裂缝扩展的位置上。

由于低温下荷载疲劳作用次数较少，实验过程不长，取下降温罩后虽然路表面温度略有升高，但仍在0℃左右，路面中面温度和表面温度则保持不变。

实验中随着疲劳荷载作用次数的增加，接缝水平位移也增大。

到裂缝完全贯通时实验停止。

在直接加铺原沥青混凝土实验中，沥青混凝土加载67次时出现首次裂缝，加载100次时裂缝上升到顶部，加载154次时裂缝贯通。

加铺美国路用聚酯纤维沥青混凝土实验，沥青混凝土加载112次时出现首次裂缝，加载131次时裂缝上升到顶部，加载498次时裂缝关贯通。

试验结果显示，加入美国路用聚酯纤维后，裂缝有所扩展，在一定程度上降低了接缝处的应力集中现象，使疲劳载荷作用次数比直接加铺时提高。

加入纤维后，纤维均匀且以多向丝样分布于混合料中，按照混合料总重0.225%的比例加入纤维，大约每立方米的沥青混合料中有超过18亿根分离的美国路用PE纤维，为混合料提供了巨大的内聚力，对混合料起到“桥接”和“加筋”作用，阻碍了裂缝的产生，提高了混凝土的抗拉强度，从而延缓了反射裂缝的产生。

2.6关于纤维对不同矿料级配沥青混合料性能影响程度说明

以上大多数试验数据是根据普通沥青混合料级配而得到的，但薄层罩面一般所用的混合料矿料级配较细。

矿料级配越细，加入纤维后，水稳性的改善幅度越大，主要是由于细矿料比表面大，与沥青的相互作用强，再加上沥青用量大，不易被水所剥离。

较细级配的低温性能优于较粗级配，原因是沥青混合料是一种非均质材料，实际上，路面产生的开裂（低温缩裂、疲劳开裂）也就是从内部潜在非均质的微裂缝扩展开始的，而这些微裂缝是由于路面结构内部由于材料、施工等原因而产生的。

在交通荷载或温度应力作用下，在裂缝的尖端会产生高达数倍的应力集中，并使裂纹产生和扩展。

颗粒越粗，这种不均质的可能性就越大，裂缝产生的几率就越大，另外裂纹面的延伸总是沿着一定的介质向前发展的，高模量的粗矿料与低模量的周围介质形成的界面为裂纹的扩展提供了一个通道，矿料表面越光，裂纹扩展就越快。

因此，聚酯纤维加入到更细的用作薄层罩面的骨料中将更能有效地发挥聚酯纤维加强沥青混合料的效果。

三、聚酯纤维加强沥青混凝土在机场道面薄层罩面应用中的施工工艺

1施工前的准备工作

1.1接缝处理

施工前首先检查原有水泥混凝土路面的接缝是否完好。

若缝内无填缝料或填缝料不满，先清除缝内杂物，再用水泥混凝土路面填缝料填满。

如果缝边缘混凝土已碎裂，将碎粒清除后灌缝。

填缝料采用聚氨脂密封胶，填缝料满足水泥混凝土路面施工技术规范中的技术规定。

1.2板角裂缝与断板

清除原水泥混凝土板角断裂碎块，如基层上有水，应将水排除，待干燥后，用沥青碎石衬垫压实。

翻挖松动板块，并采用沥青混凝土（或水泥混凝土）修复。

1.3清扫

原水泥混凝土路面作必要的清扫与处理，清除灰尘、杂物和油污。

1.4路面调平

拓宽处两侧新老水泥混凝土路面的高差按设计要求调平。

加铺沥青混凝土面层前，首先对旧路面用沥青碎石进行调平压实，并注意防止松散。

1.5水泥砼表面处理

为保证沥青混凝土与水泥路面结合良好，新老水泥路面进行凿毛（采用锯缝形式）处理；

2纤维沥青混合料的拌和与施工主要工艺

沥青拌和前对原材料（矿料、沥青等）的质量、规格进行控制。

做到不用不符合质量要求的材料，从而确保沥青混合料的质量。

原材料在拌和过程中符合以下几点：

1）混合料的级配控制

在拌和厂拌和时，混合料的级配采用二次调整来控制。

由于同一料场不同时候来的石料或不同料场来的石料粗细均不一，因此，在拌和前，首先根据配合比设计所定的标准级配范围与各矿料使用的比例，按各冷料筛分后的矿料颗粒组成来计算调整各冷料仓的供料比例及进料速度。

2）集料干拌时间

在集料充分拌和后，应加入纤维，加入纤维后与集料的干拌时间为10～15秒左右。

3）混合料总拌和时间

纤维加入集料经干拌后，即加入沥青进行湿拌，拌和时间以拌匀为度，但也不宜太长。

为了使纤维与混合料充分拌和，混合料总的拌和时间（干拌与湿拌）应不少于60秒（从开始干拌到卸料）。

4）沥青、集料的加热温度和混合料出厂温度应符合《城市道路工程施工及验收规程》（DBJ08-225-97）的规定。

5）混合料运输摊铺

混合料从厂里运送到工地时间尽可能短。

运输过程中，混合料表面铺有盖布。

到达工地后，压料时间不能过长，确保施工时摊铺温度不低于130℃。

摊铺和压实工艺应符合《城市道路工程施工及验收规程》的规定。

参考文献：

张争奇、胡长顺纤维加强沥青混凝土的几个问题和探讨

蔡四维短纤维复合材料理论与应用

陈华鑫、张争奇纤维沥青混合料配合比设计方法初探

张登良纤维沥青混合料实验报告

PolyesterFiberPavementResearchReed&

GrahamLaboratoryServices,SanJose,CA,USA

聚酯加强纤维在沥青混凝土路面的应用

及其路用性能的改善

马琳齐彦琐

河北省交通厅世行项目办公室黑被青银高速公路建设管理处

一直以来，沥青混凝土路面的实际使用年限往往达不到设计使用年限，解决的关键手段就是努力提高混凝土路面的内在品质。

诸如提高路面的耐久性（抗剥落性、水稳性）、高温稳定性（抗车辙性）、低温抗裂性（抗疲劳性）、柔韧性、抗磨损性，延长路面使用寿命。

近年来，我们采用了如SMA路面技术，SBS改性沥青，橡胶沥青等方法，这些技术措施的应用对提高路面品质具有一定成效，但也存在一些问题。

如提高了施工工艺要求增大了工程综合造价等。

因此，还需要研究更符合我国国情的路面新材料、新工艺、新技术，以保证提高沥青混凝土路面的品质，又不过多提高工程造价，而且施工工艺简单易行，又不需更换设备，便于推广应用。

一、路面加筋合成材料的选择与应用

美国联邦公路局1996-2000年科研计划是以发展新技术、应用新材料、改善道路运输性能为原则的。

其中就有两项科研项目是关于材料和路面结构的：

①对加筋合成物（纤维强化聚合物复合材料）、高性能钢筋、高性能混凝土的研究，推动高性能材料在道路、桥梁中的应用。

②路面结构研究主要集中在路面修筑、路面材料性能、路面长期使用性能、路面管理方面。

在这些研究中，有一种新材料道路沥青混凝土用聚酯合成纤维。

将这种聚酯纤维掺入在沥青混凝土混合料中后，可提高沥青路面的高温稳定性，低温抗裂性，抗疲劳性，对抵抗路面反射裂缝有独特功效，而且最大特点是施工工艺简单。

它只是简单地“掺加”，而不用改变矿料级配设计、对矿料要求远低于SMA。

也不需要增加设备和人力，施工单位也完全能达到施工技术要求。

我国自1998年以来开始从美国进口聚酯纤维，并在许多地方的公路建设中广泛应用，经调研应用效果很好。

如新疆地区昼夜温差大，在沥青混凝土中掺加了聚酯纤维后抗高温、低温性能明显加强：

南京长江二桥的业主为了保证路面在正常使用条件下15年内不大修，经多方考察后在21公里的道路、引桥的路面面层中全部加入了聚酯纤维；

湖南新建的耒宜高速公路、河北石黄高速公路、内蒙古210国道新建工程、北京城市二环道路中阜内大街改造工程中应用了这种材料。

据业主介绍，应用效果均达到了技术要求，而施工方法、施工工艺与不掺加纤维时基本相同。

经过“马歇尔试验”、“车辙试验”、“低温弯曲试验”等试验结果表明，掺加聚酯纤维后，确实较大的提高了高温稳定性，低温抗裂性、水稳性等路用性能，有效地提高了沥青混凝土路面质量。

二、掺加聚酯纤维后的路面高温稳定性能、低温抗裂性能、水稳性、抗疲劳性的改善

1、高温性能的改善

把掺加纤维和未掺加纤维两种沥青混合料取样作成试件，试件成型前将冷混合料烘至150~160℃，结果表明，加入纤维后沥青混合料的稳定度提高了7%左右，说明高温性能有所改善。

试验结果表明，掺加纤维的车辙稳定度约提高了20%~50%