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技术创新 铺筑优质的飞行区场道

发布时间:2015-12-03

技术创新 铺筑优质的飞行区场道

——中国民航机场建设集团公司滑模摊铺技术研究纪实

 

“当前,我国每年有将近1000万平方米的水泥混凝土机场道面施工,可以说是世界上最大的施工体量,但是却使用着相对落后的施工工艺。”中国民航机场建设集团公司(以下简称“建设集团”)成员企业——北京中企卓创科技发展有限公司副总经理苏新说,“现在,把滑模摊铺技术引入我国民航,将大大提高水泥混凝土道面内在质量,使飞行安全更有保障。”

近日,首个使用滑模摊铺技术的郑州机场站坪工程通过验收。经过整整三十年的漫长探索,滑模摊铺技术终于在我国民航被成功实践。

三十年探索  实现技术突破

滑模摊铺是一种水泥混凝土道面铺筑技术,上个世纪六十年代末起源于欧洲瑞士。使用该技术铺筑的水泥混凝土道面不仅强度高、平整度好、耐久性好、安全系数大,而且提高效率、解放人力,因此在美国、德国、法国等国家广泛使用。

这一技术在我国公路系统也得到推广应用。然而,在我国机场道面领域,仍存在技术空白。机场道面与公路道面不同,飞机的荷载与汽车的荷载也完全不同,公路水泥混凝土路面的结构层最大厚度仅为30厘米左右,而机场道面厚度平均在35厘米至45厘米之间,比公路路面厚度提高5至15厘米,而且两者的水泥用量不同,可资借鉴的经验少之又少。

早在上世纪八十年代,我国民航领域便开始探索滑模摊铺技术:1986年,引进第一台小型摊铺机,由于落后的搅拌设备不能匹配工作,未能得到推广;上世纪九十年代,黑龙江、安徽、江西、湖北等地机场建设中先后引进滑模摊铺机,但使用效果不理想,普遍存在塌边、麻面、平整度差等问题,该技术仍然没有在国内得到推广;进入21世纪后,广州新白云机场进行了机场道面的摊铺实验,但由于机场道面混凝土的技术特殊性,摊铺实验效果无法满足机场道面现行的技术要求和验收标准而放弃……

从1986年至今,整整三十年的探索,民航人经历了大大小小数百次的试验,为我国机场道面推广应用滑模摊铺技术,做出了艰难的尝试与努力。

“我国机场道面85%以上是水泥道面,现在民航事业高速发展,每年有大量的水泥铺筑,在引入这一技术前,都是人工加小型机具的施工方式,质量得不到保证,而且生产效率较低,是一种比较原始和落后的施工工艺。可以说,机场水泥混凝土道面的施工水平与我国民航大国的地位及其不相称。”建设集团成员企业——中航空港建设公司副总经理杨振荣说。

2013年,民航局批准科技创新引导资金重大专项“基于长寿命运行的机场水泥道面现代化建设成套技术研究”,用于研究滑模摊铺技术在我国机场道面的应用等关键技术,建设集团作为主体研究单位承担了此项课题。

经过两年多的研究、分析与试验,今年10月,首次大面积使用该技术的郑州机场站坪工程通过行业验收,不仅完全符合机场道面现行的技术要求和验收标准,而且改良了部分技术环节,为今后的推广奠定坚实基础。

借鉴中创新  改良施工工艺

虽然滑模摊铺技术在国外已经非常成熟,但在国内民航界的应用却面临着重重困难。

首要的技术难点是如何依照我国目前在水泥混凝土道面实际使用的原材料,研制出能够满足我国机场道面滑模摊铺施工的高性能混凝土。

我国大部分水泥混凝土原材料处于粗放生产的阶段,石头质量、含泥量、规格等等尚未完全统一。在这种情况下,生产出强度、耐久性、可塑性、平整度均满足要求的混凝土是课题组首先需要考虑的问题。

为此,课题组进行大量的前期室内实验和基础调研工作。他们依赖自身经验开展配合比设计,“在原材料的选择上,我们经过试验与研究,选用强度适中的原材料,在不增加原材料成本、符合规范要求的基础上,增强滑模摊铺的平整度和道面强度。”苏新介绍道,“同时,选用我们自主研发的新型减水剂,增强滑模摊铺的可滑行,提高混凝土的粘聚性,改善和易性,减少干缩变形,降低早期断板,提高抗渗性,缓解化学腐蚀,同时满足混凝土道面的抗冻性和抗盐剥蚀性能的设计要求。”

在借鉴和引入国外先进技术和设备的同时,课题组还结合我国工程实际,创造性地发扬和利用我国传统混凝土施工的可取之处,改良部分工艺,克服国外技术在我国机场应用中的“水土不服”。

最典型的是采用我国低含量水泥的配合比。“我们传统的人工加小型机具的施工工艺,也是有一些非常先进和可取的地方。我们在此次课题研究中,就沿用了传统的我国民航的水灰比配方,基本保持少的水泥含量。”苏新说。

在石料的使用上,课题组经过大量实验与比较,因地制宜,去粗取精,不仅更为经济,而且一定程度上缓解了原材料选用的压力。

借鉴国外先进技术,但又结合我国实际予以取舍和创新,郑州机场的成功实践,不仅是课题组取得的阶段性研究成果,而且增强了我国民航人机场道面摊铺机械化生产的信心。

质量更好了  安全更有保障了

今年5月,经郑州机场指挥部同意,使用滑模摊铺机进行了道面混凝土施工。

施工完成后,课题组对道面进行检测。他们用混凝土钻芯机在滑模摊铺试验段取样3个做平行试验,另外从传统工艺摊铺道面钻芯取样进行数据分析。分析结果表明,滑模摊铺施工工艺所取芯样抗折强度高于传统施工工艺所取芯样的抗折强度,其骨料和砂浆表面厚度分布十分均匀密实,尤其是表面砂浆的强度提高明显。检测道面板厚度、平整度、抗滑构造深度、相邻板高差、道面宽度、纵向高程、横坡等指标均符合现行规范要求。

鉴于试验段效果理想,满足施工要求,中航空港建设公司将所承担的郑州机场剩余15000平方米站坪全部采用滑模摊铺机进行摊铺。

与传统工艺相比,滑模摊铺的施工方式,使得道面质量大幅提升。“之前采用人工振捣,一般的频率是每分钟1200转左右,滑模摊铺机械振捣棒频率最高可达每分钟12000转,而且可以实现对不同工作状态混合料进行调节,激荡能高出9倍,因而密实度大大提高,骨料分布更为均匀,道面的平整度、耐久性、抗冻性、抗折强度都会随之相应提高。”苏新介绍道,“郑州机场施工效果表明,道面强度能提高20%以上,而且能够解决之前常常出现的掉边掉角等现象,道面平均使用寿命能增加5年以上。”

除提高道面质量外,滑模摊铺工艺具有机械化程度高、质量控制点清晰、施工速度快等优点,有效降低人工成本,节约工期。“以郑州机场施工为例,按传统工艺施工,每天需连续工作15个小时左右方能完成作业面945立方,而使用滑模摊铺工艺,按每分钟1米的摊铺速度计算,完成作业面945立方仅需要7.5个小时,这还是小范围的使用,如果大规模使用,工效将提升3至4倍。”杨振荣说道。

滑模摊铺施工技术在机场道面施工中的率先实践成功,并快速、及时将科研成果转化为现实的生产力,标志着我国机场混凝土道面施工逐步由传统的人工加小型机具的施工工艺向智能化、现代化、机械化施工转变。但这一转变才刚刚开始。

“目前,无论是技术还是市场,都是在培育和探索阶段,我们现在还是在支模的基础上进行摊铺,今后将积极探索脱模摊铺,脱模相对于支模来说,效率更高,同时技术要求也更严。”中国民航机场建设集团公司总工程师肖斌说,“滑模摊铺技术是修筑高等级混凝土机场道面必备的施工工艺,是我国高等级机场道面施工发展的方向,将引导和促进产业升级。虽然目前我国民航在这一技术方面还处于起步阶段,但我相信,国外能做到的,我们也一定能做到!”