Co je obrusná vrstva (krytová vrstva)?

Obrusná vrstva je horní vrstva konstrukce vozovky, která přímo nese provoz letadel. Říká se jí také krytová vrstva.

Kde se obrusná vrstva nachází

AC 150/5320-6G uvádí čtyři části konstrukce vozovky: krytovou vrstvu, podkladní vrstvu, podsypovou vrstvu a podloží (1.6). U netuhé vozovky každá vrstva chrání vrstvu pod sebou (3.15.1).

Pavement Interactive uvádí, že krytová vrstva je vrstva v kontaktu s provozem. Obvykle má nejkvalitnější materiály. Krytová vrstva může být jedna vrstva nebo více asfaltových dílčích vrstev:

• Obrusná vrstva. Horní dílčí vrstva. Nese opotřebení od provozu a po opotřebení ji lze odstranit a nahradit.
• Ložní vrstva. Dílčí vrstva pod obrusnou vrstvou. Říká se jí také mezivrstva. Dodává většinu tloušťky asfaltu a její hlavní úkol je roznášet zatížení.

AC 150/5370-10H uvádí, že položku P-403 lze použít pro asfaltové ložní vrstvy. Podkladní vrstva pod ložní vrstvou je samostatná vrstva. Viz heslo o podkladní vrstvě.

Typy obrusné vrstvy

• Husté asfaltové směsi za horka (HMA). Pavement Interactive je popisuje jako dobře zrněnou směs pro běžné použití, vhodnou pro všechny vrstvy. Na letišti je to položka FAA P-401. Zrnitosti P-401 jsou dobře zrněné od hrubého po jemné.
• Asfalt s vysokým obsahem drti (SMA). Mezerově zrněná směs za horka, která dává kámen na kameni v celé směsi. Pavement Interactive uvádí, že je téměř výhradně směsí krytové vrstvy na silnicích USA s velkým provozem.
• Otevřeně zrněná třecí vrstva. Tenká, propustná asfaltová vrstva. FHWA uvádí, že její makrotextura pomáhá odvodnění v místě styku pneumatiky s vozovkou a snižuje aquaplaning a rozstřik. FHWA uvádí životnost 7 až 10 let a uvádí, že na křižovatkách se může rozpadat a posouvat. Na letišti FAA nazývá obdobu pórovitou třecí vrstvou (PFC).
• Portlandský cementový beton (PCC). V tuhé vozovce tvoří deska krytovou vrstvu. Jde o položku FAA P-501.
• Štěrk. Na nezpevněné silnici je obrusnou vrstvou povrchový štěrk. Příručka Gravel Roads Maintenance and Design Manual popisuje směs. Povrchový štěrk potřebuje kámen pro pevnost, písek k vyplnění dutin a plastické jemné částice, které povrch váží. Podkladový štěrk potřebuje více velkého kamene a málo jemných částic. Příručka uvádí jednu státní specifikaci jako příklad. V ní má povrchový štěrk 4 až 15 % jemných částic a index plasticity 4 až 12. Podkladový štěrk má 3 až 12 % jemných částic a index plasticity 0 až 6. Příručka doporučuje řídit se specifikací vlastního státu.

Materiál a tloušťka

U netuhé vozovky je krytovou vrstvou asfaltová směs, položka FAA P-401. U tuhé vozovky je to betonová deska, položka P-501. Deska nese zatížení a tvoří povrch. FAA doporučuje P-401 pro vozovky, které slouží letadlům těžším než 60 000 lb (27 215 kg). Položku P-403 lze použít pro 60 000 lb nebo méně.

AC 150/5320-6G, tabulka 3-3, uvádí nejmenší tloušťku asfaltové krytové vrstvy. Je to 3 in (75 mm) pro vozovky, které slouží letadlům lehčím než 60 000 lb, a 4 in (100 mm) pro těžší letadla. Tabulka 3-4 uvádí nejmenší 6 in (150 mm) pro betonovou krytovou vrstvu. Skutečnou tloušťku určí návrh konstrukce.

Každá položená vrstva asfaltu má také nejmenší tloušťku. P-401, tabulka 2, doporučuje nejmenší tloušťku položené vrstvy pro každou gradaci. Je to 3 in (75 mm) pro gradaci 1, 2 in (50 mm) pro gradaci 2 a 1-1/2 in (38 mm) pro gradaci 3. Gradace 3 je určena pro vyrovnávací vrstvy. Pavement Interactive uvádí praktické pravidlo, které zabrání roztržení pokladu. Zhutněná vrstva má mít nejméně dvojnásobek největší velikosti kameniva, nebo trojnásobek jmenovité největší velikosti kameniva.

Některé plochy dostávají úniky paliva, hydraulické kapaliny nebo jiných rozpouštědel. Příklady jsou stání pro tankování letadel a údržbové plochy. FAA tam žádá odolný povrch vůči rozpouštědlům, například P-501, P-404 nebo P-629 (AC 150/5320-6G, 3.15.3.4).

Co vrstva dělá

Asfaltová obrusná vrstva plní tři úkoly:

• Omezuje pronikání povrchové vody do podkladní vrstvy.
• Dává hladký, protiskluzný povrch bez volných částic, které by se mohly stát cizím předmětem (FOD).
• Odolává smykovým napětím od kol letadel.

Betonová deska také dává protiskluzný povrch a brání povrchové vodě dostat se k podsypové vrstvě.

Jak se pokládá a zhutňuje

P-401 vyžaduje samojízdný finišer s vyhřívanou lištou. Finišer rozprostře směs na předepsanou tloušťku, hladkost a niveletu. P-401 nedovoluje pokládat asfalt na mokrý povrch. Také stanoví nejmenší teplotu pro vrstvu pod ní. Limit je 40 °F (4 °C) pro vrstvu 3 in (75 mm) nebo silnější. Je to 45 °F (7 °C) pro vrstvu silnější než 2 in (50 mm) a tenčí než 3 in (75 mm). Zástupce projektu v terénu (RPR) může limit teploty prominout. Všechny ostatní požadavky, včetně zhutnění, platí dál.

Válce jedou za finišerem. P-401 vyžaduje samojízdné válce. Pracovníci válcují vrstvu, dokud nemá rovnoměrnou texturu, správnou niveletu a průřez a požadovanou polní hustotu. Kola válců se udržují vlhká, aby asfalt nelepil.

TxDOT popisuje obvyklý válcovací vlak:

• Hutnicí válec. První válec za lištou. Obvykle je to vibrační ocelový válec.
• Mezivalec. Používá se, pokud je potřeba více zhutnit. Obvykle je to pneumatikový válec.
• Dokončovací válec. Poslední válec. Téměř vždy je to statický ocelový válec pro hladkost.

Rychlost hutnění pro statický ocelový nebo pneumatikový válec je 2,0 až 3,5 mph. Pro vibrační ocelový válec je to 2,0 až 3,0 mph. Po sobě jdoucí přejezdy se překrývají nejméně o 6 in (15 cm).

Zhutnění rozhoduje o tom, jak dlouho vrstva vydrží. Pavement Interactive uvádí, že husté směsi by neměly překročit 8 % vzduchových mezer ani klesnout pod 3 %. Příliš mnoho mezer pustí dovnitř vodu a způsobí rozpad povrchu. Příliš málo je učiní nestabilní. P-401 přejímá po dávkách podle vzduchových mezer, objemové hmotnosti krytové vrstvy a hustoty spár. Tabulka 5 stanovuje tyto limity. Celkové vzduchové mezery směsi jsou 2,0 až 5,0 %. Objemová hmotnost krytové vrstvy je nejméně 92,8 %. Hustota spár je nejméně 90,5 %.

Záleží také na spárách a hladkosti. V P-401 je podélná spára jedné vrstvy posunuta nejméně o 1 ft (30 cm) od spáry ve vrstvě pod ní. Spára v horní vrstvě leží na ose vozovky s vypuklým příčným profilem. Příčné spáry jsou posunuty nejméně o 10 ft (3 m). Dodavatel testuje hladkost pravítkem 12 ft (3,7 m). Limit je odchylka menší než 1/4 in (6 mm) na 12 ft. Dodavatel musí opravit odchylku, která na konečné krytové vrstvě zadržuje více než 1/4 in (6 mm) vody. Metody jsou diamantové broušení nebo výměna krytové vrstvy v plné tloušťce.

Požadavky na povrch

EASA CS ADR-DSN.B.090 uvádí, že povrch dráhy nemá mít nepravidelnosti, které zhoršují tření nebo ovlivňují vzlet a přistání. Zpevněná dráha se má stavět nebo obnovovat tak, aby dávala tření na minimální úrovni nebo nad ní. Annex 14, svazek I, 3.1.26, i EASA uvádějí hloubku textury. Nový povrch má mít průměrnou hloubku textury nejméně 1,0 mm.

Předpis EASA GM1 ADR-DSN.B.090 dává standard stavby pro rovnost. Měřeno třímetrovým pravítkem v libovolném směru nemá hotová obrusná vrstva odchylku větší než 3 mm. EASA i ICAO žádají dbát na hladkost, když se do povrchu osazují dráhová světla nebo odvodňovací mříže.

Na textuře záleží ve dvou měřítcích. Mikrotextura je textura jednotlivých kamenů. Je hlavní složkou protiskluznosti při nízkých rychlostech. Makrotextura je textura mezi kameny. EASA uvádí, že makrotextura je hlavním faktorem kapacity odvodnění při vysoké rychlosti. EASA také uvádí, že je třeba zvolit drcený materiál odolný proti vyleštění, a jako měřítko uvádí hodnotu vyleštěného kamene (PSV). Nový asfaltový povrch je díky válcování obvykle dost hladký. AC 150/5320-12C, odstavec 2-4, uvádí způsoby, jak jej zlepšit: správný návrh směsi, pórovité třecí vrstvy, chip seal, slurry seal a řezané drážky.

EASA GM1 ADR-DSN.B.191 uvádí měření makrotextury. Objemová metoda dává střední hloubku textury (MTD) a platí od 0,25 do 5 mm. Profilová metoda dává střední hloubku profilu (MPD) a platí od 0 do 5 mm. Obě hodnoty se liší, takže k převodu MPD na MTD je potřeba transformační rovnice. EASA také uvádí stupnici ESDU, která řadí texturu dráhy od A (0,10 až 0,14 mm) po E (1,01 až 2,54 mm).

Drážkování zkracuje odtokovou cestu. Standardní drážka FAA je 1/4 in na 1/4 in, se vzdáleností 1-1/2 in mezi středy. Drážky se pod provozem opotřebovávají. Vezměme úsek dráhy o délce 1 500 ft (457 m). Pokud má 40 % jeho drážek hloubku nebo šířku 1/8 in (3 mm) nebo menší, je jejich účinek proti aquaplaningu výrazně snížen. FAA pak požaduje nápravné opatření.

Pórovitá třecí vrstva (PFC) je tenká, otevřeně zrněná asfaltová vrstva za horka (HMA) o tloušťce 3/4 až 1-1/2 in (25 až 40 mm). FAA ji nedoporučuje na drahách s více než 91 přílety proudových letadel na konec dráhy denně. Usazeniny pryže mohou ucpat její dutiny.

Úrovně tření

AC 150/5320-12C stanovuje tři úrovně tření: minimální, plánování údržby a nový návrh nebo výstavbu. Hodnoty závisí na měřicím zařízení a zkušební rychlosti. Pro Mu Meter při 40 mph jsou hodnoty 0,42, 0,52 a 0,72. Interval průzkumu závisí na počtu denních přistání proudových letadel na konec dráhy. Pohybuje se od 1 roku pro méně než 15 přistání až po 1 týden pro více než 210.

Poruchy

PAVER pro asfaltová letiště uvádí 17 typů poruch. Tyto se objevují v obrusné vrstvě:

• Vypocení (bleeding, 42): lesklý, lepkavý film asfaltového materiálu na povrchu. Způsobuje ho přebytek asfaltu nebo nízké vzduchové mezery. Zaznamenává se, když je jí dost na to, aby snížila protiskluznost.
• Vyleštěné kamenivo (polished aggregate, 51): kamenivo nad asfaltem je velmi malé nebo nemá drsné, hranaté částice. Způsobuje ho opakovaný provoz.
• Rozpad povrchu (raveling, 52): z povrchu vypadávají částice hrubého kameniva.
• Zvětrávání (weathering, 57): asfaltové pojivo a jemná matrice kameniva se z povrchu opotřebovávají. PAVER to nezaznamenává tam, kde se zaznamenává střední nebo vysoká závažnost rozpadu.
• Smykové trhliny (slippage cracking, 55): trhliny ve tvaru půlměsíce, které způsobují brzdící nebo zatáčející kola. Způsobuje je směs povrchu s nízkou pevností nebo špatné spojení s vrstvou pod ní.
• Eroze proudem výfukových plynů (jet blast erosion, 46): spálené nebo zuhelnatělé pojivo. Spálené úseky mohou být hluboké až asi 1/2 in (13 mm).

Vyjeté koleje (rutting) jsou poruchou celé konstrukce a obrusná vrstva může být vrstvou, která koleje vytváří. PAVER je uvádí také (53). Odlupování (scaling, 70) je odpovídající porucha betonové obrusné vrstvy. Manuál PAVER pro beton ji nazývá delaminací nebo rozpadem povrchu desky. Způsobuje ji přehlazení, nedostatečné ošetřování, nedostatečné provzdušnění a zamrznutí dříve, než beton nabere pevnost.

Texturu a tření nelze posoudit pouhým okem. AC 150/5320-12C uvádí, že výzkum ukazuje, že vizuální hodnocení tření není spolehlivé. Také uvádí, že vizuální prohlídky nedokážou odhalit špatnou texturu a že hloubku textury lze zjistit jen přímým měřením. Vizuální průzkum, včetně průzkumu z dronu, zaznamená výše uvedené povrchové poruchy. Nenahrazuje zkoušku tření ani měření textury.

Výměna vrstvy

AC 150/5320-6G označuje odstranění a položení části nebo celé netuhé obrusné vrstvy jako rehabilitaci. Frézování a položení nové vrstvy často dává výrazně další funkční a konstrukční životnost. Odstranění a položení jakékoli vrstvy pod krytovou vrstvou je rekonstrukce.

AC jako vodítko používá index stavu vozovky (PCI). PCI nad 70 označuje kandidáta na údržbu. PCI od 55 do 70 označuje kandidáta na rehabilitaci. PCI pod 55 označuje možného kandidáta na rekonstrukci. AC dodává, že typ poruchy může odůvodnit jinou volbu.

Překryv může také opravit nekonstrukční problémy, například příčný profil, podélný profil nebo protiskluznost. Před frézováním odeberte jádra, abyste zjistili tloušťku a stav krytové vrstvy. Pokud frézování zanechá méně než 2 in (50 mm) krytové vrstvy, tenká vrstva se pravděpodobně při stavebním provozu oddělí (4.8). Profilové frézování a vyrovnávací vrstva opravují nerovnosti povrchu, jako je posun, vyjeté koleje a vypocení (4.10.1.2).

Údržba

FAA doporučuje odstraňování pryže v intervalech od 2 let (méně než 15 přistání) do 2 měsíců (více než 210). Chip seal nebo slurry seal je dočasný způsob, jak obnovit tření. Slurry seal obvykle vydrží 2 až 5 let a je přechodným opatřením do položení překryvu. Fog seal může v prvním roce výrazně snížit tření.