[科普中国]-跑道铺面

分类按道面构成材料分类

（1）水泥混凝土道面

水泥混凝土道面是指由水泥、水、粗集料（石子）、细集料（砂）按预先设计的比例掺配，并在必要时加入适量外加剂、掺加料或其他改性材料等，经拌和均匀铺筑而成的道面。该类道面具有强度高、使用品质好、应用广泛的优点；但完工后需较长时间的养护期，不能立即开放交通，且养护维修难度大，耗时长。对于道面维修作业实施不停航施工时，水泥混凝土道面很少采用（不影响飞机起降、滑行、停放等区域除外）。

（2）沥青道面

沥青道面是指用沥青材料作结合料，与粗集料、细集料、矿粉以及外加剂，在一定温度下拌和均匀、经摊铺碾压成型后形成的道面。这类道面平整性好，飞机滑行平稳舒适，强度高，能够满足各种飞机的使用要求，铺筑后不需要养护期，可以立即投入使用。由于现代飞机绝大多数采用的是喷气式发动机，飞机在道面上滑行时，会喷出300℃以上的高温高速气流。水泥混凝土材料可以承受500℃的高温而不致发生破坏，因此，飞机的尾喷气流对水泥混凝土道面不会产生影响。但沥青道面由于沥青材料的温度敏感性，在温度超过60%时，就会发软，影响沥青道面的强度，若飞机的尾喷气流作用时间较长则对沥青道面会产生影响，故跑道端部和机坪很少采用沥青道面。由于飞机发动机停止工作后，油管内一部分油料会散落到道面上，在停机坪上沥青道面也会受到航油的侵蚀，导致沥青被溶解，混合料散碎，进而形成坑洞，使沥青道面破坏。

（3）砂石道面

砂石道面是指在碾压平整的土基上，铺筑砂石类材料，经过充分压实而成的道面。这种道面因其承载能力低，晴天易扬尘，雨天泥泞致使飞机无法飞行，故目前应用较少。

（4）土道面

土道面是指以碾压密实的平整土质表面作为道面的面层，供飞机起落滑跑之用。这种道面造价低，施工简便，主要用于轻型飞机起降的机场。军用机场的应急跑道通常为土质道面。大型机场的土跑道是紧急情况下飞机迫降用的。土道面通常种植草皮，以提高其承载能力。

（5）水上机场

水上机场即供水上飞机使用的机场。飞机利用水面进行起飞、着陆、滑行，以及进行飞行前的准备工作和维护保养。水上机场应具有符合要求的飞行水域、码头和入水坡道，其“道面”由水面构成。

（6）冰上机场

冰上机场即利用表面平整而坚硬的冰层作为机场道面，供飞机起飞、着陆、滑行和维护保养之用。河湖冰上机场通常建在能结成坚冰而表面平整的浅水区（水深2～4m）；海洋冰上机场应尽量设在利于结成平整冰面的海湾或狭长浅湾内。气温在一10℃以下时，淡水冰层厚50cm左右可供2.5t以下的轻型飞机使用；冰层厚150cm时，可供100t以下的飞机使用。

按道面力学特性分类（1）刚性道面

刚性道面包括水泥混凝土道面和钢筋水泥混凝土道面等。这类道面结构的面层强度高、整体性好、刚度大，能把飞机机轮荷载分布到较大的土基面积上。由于水泥混凝土具有较高的抗压强度，荷载引起的弯压应力比抗压强度低得多。当荷载引起的弯拉应力超过水泥混凝土的抗弯拉强度，板将产生断裂，导致道面结构的破坏。道面板的强度用水泥混凝土的弯拉强度来表示。对于道面板的弯拉应力，广泛采用弹性地基上薄板理论进行计算。进行道面板设计时，刚性道面在飞机机轮荷载作用下引起的弯拉应力应小于或等于水泥混凝土的弯拉强度。

（2）柔性道面

柔性道面包括沥青道面、砂石道面、土道面等。柔性道面在机轮荷载的作用下表现出相当大的形变性，各层材料弯曲抗拉强度均较小，抵抗弯拉变形的能力弱，因此，只能把机轮压力传布到较小的面积上，各层材料主要在受压状态下工作。轮载作用下柔性道面弯沉值（变形）的大小，反映了柔性道面的整体强度。当荷载作用下产生的弯沉值超过容许弯沉值时，柔性道面就会发生损坏。同时，当荷载引起面层的弯拉应力和基层（当基层为整体性基层时）的弯拉应力超过其抗弯拉强度时，同样也会引起道面的破坏。对于机场沥青道面，飞机荷载引起的弯拉应力往往是引起道面破坏的主要原因。因此，在进行机场沥青道面设计时，基层和面层要有足够的强度来抵抗飞机荷载引起的弯拉应力。

对于柔性道面的弯沉、应力计算采用的是弹性层状体系理论。柔性道面结构是由不同材料组成的弹性体系，上面各层具有一定的厚度，且各层材料的力学性质可以用不同的弹性模量来表示，最下一层的土基可视为弹性半空间体。弹性层状体系可以分为弹性双层体系、弹性三层和弹性多层体系，用于计算不同组成的道面结构。

（3）半刚性道面

半刚性道面是介于刚性和柔性之间的一种道面。这种道面在使用初期变形较大，表现出柔性道面的特征；而在使用后期其强度和刚度会随着时间的增长而不断地增大，其最终的抗弯拉强度和变形（回弹模量）接近于刚性道面，故称之为半刚性道面。如用石灰或水泥稳定土、石灰或水泥处治碎（砾）石，以及各种含有水硬性结合料的工业废渣做成的道面均属于半刚性道面。2

使用要求机场道面承受飞机的机轮荷载、高温高速喷气流以及冷热、干湿、冻融等自然因素的作用为了保证飞机在任何条件下都能执行飞行任务，机场道面必须具有如下良好的使用性能：

（1）要有足够的强度和刚度。在机轮荷载和环境因素作用下，道面结构内会产生拉应力、压应力和剪应力。大型飞机的质量很大，如A380的最大起飞质量可以达到560t。如果道面结构的整体或者某一组成部分的强度不足，不能抵抗这些应力的作用，则道面便会出现损坏现象，使得道面的使用品质迅速恶化。因此，道面结构整体及其各个组成部分必须具备同机轮荷载和温度荷载相适应的强度。

另外，如果机场道面的整体或者某部分组成的刚度不足，即使强度足够，也会在轮载的作用下产生过量的变形，使道面出现波浪、轮辙、沉陷等不平整现象，影响飞机滑行的平稳性。因此，道面材料必须具有合适的刚度，保证整个结构及各个部分的变形量控制在容许的范围内。

（2）具有良好的平整度。平整度是表征道面表面特性的一个重要指标，是指道面的去向对于理想平面的偏差，它对飞机在滑行中的动力性能、行驶质量和道面承受的动力荷载因子的数值特征起着决定性的作用。飞机在不平整的道向上行驶会产生附加的振动作用：这不仅会造成飞机的颠簸，影响驾驶的平稳和乘客的舒适，而且飞机的附加振动作用又反过来对道面施加冲击力，从而加速道面的破坏。因此，机场道面表面的平整度应符合技术要求。

（3）具有良好的抗滑性。机场道面的表面要求平整且具有一定的表面粗糙度，以保证飞机在潮湿状态下起飞或着陆滑行制动时的安全。运输飞机在跑道上着地时的速度可达200~300km/h，在快速出口滑行道上滑行的速度为50~100km/h。雨天高速滑行时，由于表面水来不及排走，易在轮胎和表面形成水膜造成飘滑现象。为了保证道面的抗滑性，各国都对机场道面的摩擦系数及表面纹理深度作具体的规定。我国《机场水泥混凝土道面设计规范》规定：道面的表面平均纹理深度，跑道及快速出口滑行道不得小于0.8mm，其余滑行道及机坪不得小于0.4mm。3