陳述志 中國電建集團(tuán)華東勘測設(shè)計研究院有限公司,杭州 311122
兩者的主要優(yōu)缺點如下:
(1)剛度、強(qiáng)度、整體性
水泥混凝土具有較高的剛度,其彈性模量達(dá)30,000~40,000MPa,約為瀝青混凝土彈性模量的10~30倍。道面水泥混凝土的抗彎拉強(qiáng)度達(dá)4.5~5.5MPa,也是瀝青混凝土的數(shù)倍。因此,水泥混凝土道面具有較高的承載力和荷載擴(kuò)散能力,整體性好,對基層和土基的強(qiáng)度要求較低,其結(jié)構(gòu)層總厚度一般小于瀝青混凝土道面(除冰凍地區(qū)外)。
(2)穩(wěn)定性、耐久性
水泥混凝土的水穩(wěn)定性、溫度穩(wěn)定性及抵抗荷載重復(fù)作用的耐疲勞特性明顯高于瀝青混凝土,而瀝青混凝土由于會出現(xiàn)老化其強(qiáng)度不斷降低。因此,水泥混凝土道面的使用壽命較長,一般可達(dá)20~30年,且對氣候條件和水的侵害不太敏感,而瀝青混凝土道面由于瀝青在自然條件作用下易老化,道面使用壽命通常難以超過15年。
FAA的資料也顯示:飛行區(qū)功能分區(qū)(跑道、滑行道、機(jī)坪)的道面建成使用20年以后在SCI(道面結(jié)構(gòu)狀況指數(shù))、PCI(道面表面狀況指數(shù))等反應(yīng)道面結(jié)構(gòu)性能的指標(biāo)上,水泥混凝土道面明顯優(yōu)于瀝青混凝土道面,具體詳見圖1、圖2。這也印證了水泥混凝土道面相對瀝青混凝土道面具有更好的穩(wěn)定性與耐久性。
(3)抗侵蝕能力
水泥混凝土道面對航油的侵蝕不敏感,有較強(qiáng)的抗侵蝕能力,而瀝青混凝土道面的抵抗航油侵蝕能力較差。這也是不管國內(nèi)國外,新建和改建機(jī)坪道面一般采用水泥混凝土道面結(jié)構(gòu)的原因。
圖1 水泥、瀝青道面使用20年以后的SCI值
圖2 水泥、瀝青道面使用20年以后的PCI值
(4)養(yǎng)護(hù)及維修
由于水泥混凝土道面強(qiáng)度高,穩(wěn)定性及耐久性好,在正常情況下,水泥混凝土道面的養(yǎng)護(hù)工作量和養(yǎng)護(hù)費(fèi)用比瀝青混凝土道面小得多。但水泥混凝土道面一旦出現(xiàn)損壞,則比瀝青混凝土道面難于修補(bǔ),而且修補(bǔ)時可能會影響道面的正常使用。
(5)接縫及平整度
接縫是水泥混凝土道面的薄弱之處,如果設(shè)計、施工和養(yǎng)護(hù)不當(dāng),則道面易出現(xiàn)唧泥、錯臺及斷板等病害。接縫的存在,難免引起飛機(jī)滑跑時跳動,影響飛機(jī)起降和行駛的平穩(wěn)及旅客的舒適,尤其是在道面使用后期,由于接縫變形,平整度降低,情況更為嚴(yán)重。瀝青混凝土道面無接縫,平整度較好,對飛機(jī)輪胎的磨損較少,旅客感覺更舒適。瀝青混凝土道面的服務(wù)性能優(yōu)于水泥混凝土道面。
(6)對土基不均勻沉降的適應(yīng)能力
如土基發(fā)生不均勻沉降,道面的高程或坡度不滿足規(guī)范要求,則水泥混凝土道面較難處理,而瀝青混凝土道面可通過加蓋適當(dāng)厚度的瀝青混凝土得到改善。因此,瀝青混凝土道面對土基不均勻沉降的適應(yīng)能力較強(qiáng)。
(7)施工進(jìn)度及開放運(yùn)行
水泥混凝土道面施工進(jìn)度較慢,而且需要較長的養(yǎng)護(hù)期以獲得足夠的強(qiáng)度,其澆筑完工后需要很長時間才能開放運(yùn)行。而瀝青混凝土道面可實行大面積機(jī)械化攤鋪作業(yè),不需要養(yǎng)護(hù)期,完工后即可使用。
(8)對超載的敏感性
水泥混凝土道面屬脆性材料,一旦使用荷載超出設(shè)計荷載較多,混凝土板便可能斷裂破壞。因此,水泥混凝土道面對偶爾使用較大機(jī)型或使用機(jī)型發(fā)生變化的適應(yīng)性較差。國際標(biāo)準(zhǔn)和建議措施《機(jī)場——附件十四》(第八版)規(guī)定:對瀝青混凝土道面飛機(jī)等級序號ACN超過道面等級序號PCN不得大于10%,而對水泥混凝土道面的規(guī)定則不得大于5%。
(9)對材料的要求
根據(jù)機(jī)場道面用瀝青技術(shù)要求,上面層瀝青一般需要進(jìn)口,為適應(yīng)機(jī)場的使用荷載要求以及當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件,一般對面層所用瀝青還需改性。而國內(nèi)大量生產(chǎn)可用于水泥混凝土道面的硅酸鹽水泥,并且價格較低。瀝青混凝土道面對集料的要求也比水泥混凝土道面高。
以4E跑道(起飛跑道,3800×45m)為例,對其分別采用水泥混凝土、瀝青混凝土兩種道面結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較。
根據(jù)現(xiàn)有資料,經(jīng)初步結(jié)構(gòu)計算(詳見道面厚度計算書),對于跑道端部采用水泥混凝土道面時,其結(jié)構(gòu)層設(shè)計可為:44cm厚水泥混凝土板、兩層20cm厚水泥碎石基層、一層20cm厚砂礫石墊層,其綜合造價約566元/m2;采用瀝青混凝土道面時,其結(jié)構(gòu)層設(shè)計可為:5cm厚SMA-13(SBS改性瀝青)上面層、7cm厚AC-20(SBS改性瀝青加抗車轍劑)中面層、7cm厚AC-20(瀝青不改性)下面層、10cm厚ATB-25(瀝青不改性)、防裂土工布、1~2cm厚AC-5找平層、40cm厚水泥碎石基層、30cm厚碎石墊層,其綜合造價約709元/m2。由此可見,水泥混凝土道面初期建設(shè)費(fèi)用較低。
下表說明,采用瀝青混凝土道面的初期建設(shè)費(fèi)用以及全生命周期費(fèi)用均較高,采用水泥混凝土道面更為經(jīng)濟(jì)。
通過上述水泥混凝土與瀝青混凝土兩種道面結(jié)構(gòu)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較可以得出:因為設(shè)計人員認(rèn)為飛機(jī)的荷載比較大,單軸對路面的壓力過大,瀝青路面由于模量遠(yuǎn)比水泥路面小,大家認(rèn)為在如此大的應(yīng)力下,瀝青路面的整體性、穩(wěn)定性及耐久性不如水泥道面,而且水泥混凝土道面在造價上也比瀝青混凝土道面低。
兩種道面經(jīng)濟(jì)性比較一覽表(單位:元/m2)