0
前言
民航业的快速发展加速了道面损坏和更新的速度，机场道面维修需求也显著增加。尤其是繁忙机场，要求以不停航方式保证维修材料在短时间内形成稳定结构。针对有关国内繁忙机场道面维修材料实际使用效果的系统研究与总结较少的现状，本文对机场具有代表性的快速水泥砂浆及聚合物材料的基本性能和耐久性能进行了系统的试验研究，结合性能指标提出最适用的快速抢修材料，并对机场采用快速水泥类、MMA聚合物类材料维修提供了技术建议。该成果可为国内繁忙机场道面维修工作提供借鉴。
01
引言
我国民航业近20年一直处于高速发展期，航空交通量持续增长。国内现有繁忙机场建设时间大多较早，随着道面结构使用年限的增加，性能衰减迅速，损坏频繁，且结构性损坏越来越多，对机场安全运行的影响日趋严重。因此，机场道面维修工作在机场管理工作中的重要性也日益突出。为了保证不中断机场运营，机场道面的维修基本都采取不停航的方式进行，这就意味着维修所采用的材料要在较短的时间内形成稳定的结构，从而保证飞机正常、安全使用的需求。由于我国机场道面结构仍以水泥混凝土结构为主，机场采用的维修材料多以快速水泥类材料为主。用于机场快速修复的水泥砂浆类材料众多，相关研究也较多，但材料性能优劣、实际使用效果好坏，一般都以各机场经验总结为主，少有系统的研究与总结。针对这一情况，本文选取了国内机场常用的3种快速维修类材料，按照行业规范要求，根据机场实使用特点，以试验研究方法为主，对这3种常用材料的基本性能及耐久性能进行了研究与验证，并对机场采用快速修补材料进行维修提供了技术建议。
02
材料类型与检测方法
2.1 材料选型与成分分析
对国内繁忙机场进行调研，选取机场使用最多的 A、B、C3种快速修补材料进行试验研究。3种材料组成基本情况如下：
1）含砂情况。筛分析试验结果表明，B材料中砂的含量相对较高，尤其粒径为0.3mm的中砂含量较高，而A材料砂偏细，C材料含粗骨料及细砂。为保证后期试验结果，采用 A、B材料含砂量的平均值，配入相应比例的砂。3种材料中，A、B配有砂子，而C含粗骨料及砂。
2）矿物组成。筛除中大颗粒砂后，采用X射线粉末衍射仪和XRF（X射线荧光光谱仪）分析其矿物组成和化学组成。结果表明，2种材料以硅酸盐水泥为主，且含有一定量的石英。A材料铝酸盐矿物较多，B材料则硅酸盐矿物较多、C材料是MMA聚合物树脂基的属于有机类材料。
2.2 试验指标及方法
对于机场道面修复材料，首先应保证其基本性能指标满足机场不停航施工及安全需求。此外，从长治久安与经济性方面考虑，材料还需具备较好的耐久性。考虑机场的实际需求，研究快速修补材料性能的试验指 标包括：
1）基本性能：主要包括修复材料的流动性、凝结时间、保水率、抗压强度和抗折强度。
2）耐久性：主要包括耐磨性、抗冻性、收缩性和黏结强度。
上述研究的试验方法参照公路与机场行业规范，以及国家相关标准规范进行。
03
材料基本性能研究
3.1 流动性
3 种材料浆体流动性见表 1。从表1可见，在保持一定范围流动性条件下，A材料的水胶比相对较大，C材料的树脂胶比相对较小。总体而言，C 材料的流动性也最好，可施工性更好。
3.2 初凝及终凝时间
在水胶比分别为 0.36、0.30 和 0.21 条件下，3种材料浆体凝结时间见表 2。其中，A材料凝结较慢，将近1h，而C材料相对较快，在22min 内达到终凝。凝结越快，早期强度也相对较高。
3.3 保水性
3种材料浆体保水性见表 3。由于水胶比较低，3种砂浆没有出现泌水现象，但是从保水性来看，A材料的保水性较差，而B材料和C材料的保水性好，抗开裂能力更强。
3.4 抗折和抗压强度
3种材料胶砂抗折和抗压强度见表4。从早期抗折和抗压强度来看，1 h时，A材料尚未产生强度，而B材料刚开始产生强度，C材料具有非常高的强度；3h后A材料和B材料强度快速增加，C材料的抗压强度达50 MPa；但是，三者1d和3d强度相差不是很大；在3d和28d 时，B和C的强度相差不大，而A材料的相对较低。从水胶比变化的角度来看，强度基本随着水胶比增加而降低，其中，变化幅度不是很大。这主要是原水胶比变化范围较小，而成型过程中其他因素对材料性能的影响会超过水胶比的影响。
此外，为了分析试样尺寸变化的影响，采用边长为150mm的立方体试件，A、B、C3种材料试件的强度波动率分别为 6%、4%和 3%。相对而言，A材料波动较大，B材料、C材料动较小。从抗压和抗折强度试验结果来看，B材料和C材料更适合做快速修补材料，相对而言，C材料的基本性能更好。
04
耐久性能
4.1 耐磨性
3 种材料硬化浆体的耐磨性试验结果见表 5。从数据来看，C材料的强度最高，耐磨性也最好。
4.2 收缩率
3 种材料硬化浆体的收缩率见表 6，表 6 中，“-”表示膨胀。从 5 d 的收缩率数据来看，A、B、C 3种材料均膨胀，C 材料的膨胀性不大；28 d 时，A 材料收缩，B 材料略微膨胀。
4.3 拉伸黏结强度
拉伸黏结强度试验结果见表 7。3种材料拉伸黏结强度在干燥状态均最大，当经过冻融和浸水处理后，黏结层之间的强度受到影响。相比而言，C 材料在未处理、浸水处理、25 次冻融循环的拉伸黏结强度均最大。
4.4 抗盐冻性
将成型试样水养 26d后，用盐水浸泡48h后，放入快冻试验，经过 200次循环后，结果显示，在试件两头采用胶密封的情况下，A 材料试件发生开裂，B材料试件和 C材料试件保持完好除去表面水分，进行抗压强度测试。在 200 次盐冻循环中，A材料试件的强度损失率达 50%，而 B 材料试件和 C材料试件相对较小，其中，C材料试件强度损失率满足小于5%的要求。
05
结论与建议
通过上述试验研究，对比3种材料的各项性能指标，有如下主要结论：
1） 从基本性能指标而言，B材料和C聚合物树脂基材料相较A材料流动性和抗开裂能力更好，凝结更快，强度更高；C材料MMA聚合物快速抢修料固化时间更快，更适合不停航抢修，且冬季也能快速固化，全国各地域全季节施工成为了可能。
2）从耐久性而言，C材料的耐磨性、收缩性、拉伸强度及抗冻融能力均较A材料和B材料更好；
3）综合比较 A、B和C3种材料的各项指标，以C材料MMA聚合物快速抢修料性能最优，推荐采用C类MMA聚合物快速抢修料或相近材料进行机场道面的快速维修。在试验过程中，通过对快速水泥材料凝结特点、拉伸破坏模式等的总结，对于机场采用快速水泥材料进行道面维修，提出如下建议：
1）性能全面的快速修补材料凝结时间一般较短，因此，现场施工速度必须加快，且适合小批量使用。如果施工量大，应分次搅拌，同时需做好接缝处理。
2）拉伸试验时，快速水泥材料均在与基层混凝土结合处破坏，因此，现场施工时应做好原始混凝土的处理，增强黏结性。
3）快速水泥材料对于气候条件具有一定的敏感性，各机场应在使用某类材料前进行充分试验，以明确该类材料实际的性能指标。而C材料在冬季施工优势更明显，有力保障了全季节施工抢修。
前言
民航业的快速发展加速了道面损坏和更新的速度，机场道面维修需求也显著增加。尤其是繁忙机场，要求以不停航方式保证维修材料在短时间内形成稳定结构。针对有关国内繁忙机场道面维修材料实际使用效果的系统研究与总结较少的现状，本文对机场具有代表性的快速水泥砂浆及聚合物材料的基本性能和耐久性能进行了系统的试验研究，结合性能指标提出最适用的快速抢修材料，并对机场采用快速水泥类、MMA聚合物类材料维修提供了技术建议。该成果可为国内繁忙机场道面维修工作提供借鉴。
01
引言
我国民航业近20年一直处于高速发展期，航空交通量持续增长。国内现有繁忙机场建设时间大多较早，随着道面结构使用年限的增加，性能衰减迅速，损坏频繁，且结构性损坏越来越多，对机场安全运行的影响日趋严重。因此，机场道面维修工作在机场管理工作中的重要性也日益突出。为了保证不中断机场运营，机场道面的维修基本都采取不停航的方式进行，这就意味着维修所采用的材料要在较短的时间内形成稳定的结构，从而保证飞机正常、安全使用的需求。由于我国机场道面结构仍以水泥混凝土结构为主，机场采用的维修材料多以快速水泥类材料为主。用于机场快速修复的水泥砂浆类材料众多，相关研究也较多，但材料性能优劣、实际使用效果好坏，一般都以各机场经验总结为主，少有系统的研究与总结。针对这一情况，本文选取了国内机场常用的3种快速维修类材料，按照行业规范要求，根据机场实使用特点，以试验研究方法为主，对这3种常用材料的基本性能及耐久性能进行了研究与验证，并对机场采用快速修补材料进行维修提供了技术建议。
02
材料类型与检测方法
2.1 材料选型与成分分析
对国内繁忙机场进行调研，选取机场使用最多的 A、B、C3种快速修补材料进行试验研究。3种材料组成基本情况如下：
1）含砂情况。筛分析试验结果表明，B材料中砂的含量相对较高，尤其粒径为0.3mm的中砂含量较高，而A材料砂偏细，C材料含粗骨料及细砂。为保证后期试验结果，采用 A、B材料含砂量的平均值，配入相应比例的砂。3种材料中，A、B配有砂子，而C含粗骨料及砂。
2）矿物组成。筛除中大颗粒砂后，采用X射线粉末衍射仪和XRF（X射线荧光光谱仪）分析其矿物组成和化学组成。结果表明，2种材料以硅酸盐水泥为主，且含有一定量的石英。A材料铝酸盐矿物较多，B材料则硅酸盐矿物较多、C材料是MMA聚合物树脂基的属于有机类材料。
2.2 试验指标及方法
对于机场道面修复材料，首先应保证其基本性能指标满足机场不停航施工及安全需求。此外，从长治久安与经济性方面考虑，材料还需具备较好的耐久性。考虑机场的实际需求，研究快速修补材料性能的试验指 标包括：
1）基本性能：主要包括修复材料的流动性、凝结时间、保水率、抗压强度和抗折强度。
2）耐久性：主要包括耐磨性、抗冻性、收缩性和黏结强度。
上述研究的试验方法参照公路与机场行业规范，以及国家相关标准规范进行。
03
材料基本性能研究
3.1 流动性
3 种材料浆体流动性见表 1。从表1可见，在保持一定范围流动性条件下，A材料的水胶比相对较大，C材料的树脂胶比相对较小。总体而言，C 材料的流动性也最好，可施工性更好。
3.2 初凝及终凝时间
在水胶比分别为 0.36、0.30 和 0.21 条件下，3种材料浆体凝结时间见表 2。其中，A材料凝结较慢，将近1h，而C材料相对较快，在22min 内达到终凝。凝结越快，早期强度也相对较高。
3.3 保水性
3种材料浆体保水性见表 3。由于水胶比较低，3种砂浆没有出现泌水现象，但是从保水性来看，A材料的保水性较差，而B材料和C材料的保水性好，抗开裂能力更强。
3.4 抗折和抗压强度
3种材料胶砂抗折和抗压强度见表4。从早期抗折和抗压强度来看，1 h时，A材料尚未产生强度，而B材料刚开始产生强度，C材料具有非常高的强度；3h后A材料和B材料强度快速增加，C材料的抗压强度达50 MPa；但是，三者1d和3d强度相差不是很大；在3d和28d 时，B和C的强度相差不大，而A材料的相对较低。从水胶比变化的角度来看，强度基本随着水胶比增加而降低，其中，变化幅度不是很大。这主要是原水胶比变化范围较小，而成型过程中其他因素对材料性能的影响会超过水胶比的影响。
此外，为了分析试样尺寸变化的影响，采用边长为150mm的立方体试件，A、B、C3种材料试件的强度波动率分别为 6%、4%和 3%。相对而言，A材料波动较大，B材料、C材料动较小。从抗压和抗折强度试验结果来看，B材料和C材料更适合做快速修补材料，相对而言，C材料的基本性能更好。
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耐久性能
4.1 耐磨性
3 种材料硬化浆体的耐磨性试验结果见表 5。从数据来看，C材料的强度最高，耐磨性也最好。
4.2 收缩率
3 种材料硬化浆体的收缩率见表 6，表 6 中，“-”表示膨胀。从 5 d 的收缩率数据来看，A、B、C 3种材料均膨胀，C 材料的膨胀性不大；28 d 时，A 材料收缩，B 材料略微膨胀。
4.3 拉伸黏结强度
拉伸黏结强度试验结果见表 7。3种材料拉伸黏结强度在干燥状态均最大，当经过冻融和浸水处理后，黏结层之间的强度受到影响。相比而言，C 材料在未处理、浸水处理、25 次冻融循环的拉伸黏结强度均最大。
4.4 抗盐冻性
将成型试样水养 26d后，用盐水浸泡48h后，放入快冻试验，经过 200次循环后，结果显示，在试件两头采用胶密封的情况下，A 材料试件发生开裂，B材料试件和 C材料试件保持完好除去表面水分，进行抗压强度测试。在 200 次盐冻循环中，A材料试件的强度损失率达 50%，而 B 材料试件和 C材料试件相对较小，其中，C材料试件强度损失率满足小于5%的要求。
05
结论与建议
通过上述试验研究，对比3种材料的各项性能指标，有如下主要结论：
1） 从基本性能指标而言，B材料和C聚合物树脂基材料相较A材料流动性和抗开裂能力更好，凝结更快，强度更高；C材料MMA聚合物快速抢修料固化时间更快，更适合不停航抢修，且冬季也能快速固化，全国各地域全季节施工成为了可能。
2）从耐久性而言，C材料的耐磨性、收缩性、拉伸强度及抗冻融能力均较A材料和B材料更好；
3）综合比较 A、B和C3种材料的各项指标，以C材料MMA聚合物快速抢修料性能最优，推荐采用C类MMA聚合物快速抢修料或相近材料进行机场道面的快速维修。在试验过程中，通过对快速水泥材料凝结特点、拉伸破坏模式等的总结，对于机场采用快速水泥材料进行道面维修，提出如下建议：
1）性能全面的快速修补材料凝结时间一般较短，因此，现场施工速度必须加快，且适合小批量使用。如果施工量大，应分次搅拌，同时需做好接缝处理。
2）拉伸试验时，快速水泥材料均在与基层混凝土结合处破坏，因此，现场施工时应做好原始混凝土的处理，增强黏结性。
3）快速水泥材料对于气候条件具有一定的敏感性，各机场应在使用某类材料前进行充分试验，以明确该类材料实际的性能指标。而C材料在冬季施工优势更明显，有力保障了全季节施工抢修。
