Was sind Luftporen in Asphaltmischungen?
Luftporen (Va) sind die Lufteinschlüsse in verdichtetem Asphaltmischgut, angegeben als Prozentsatz des Gesamtvolumens der Mischung.
Was Luftporen sind
Heißasphalt besteht aus drei Anteilen: Luftporen, Gesteinskörnung und Bindemittel. Der prozentuale Luftporengehalt ist das Porenvolumen geteilt durch das Gesamtvolumen der Mischung, mal 100. Ein Labor ermittelt ihn aus zwei spezifischen Dichten: Gmb für das verdichtete Mischgut und Gmm für das lockere Mischgut ohne Poren. Die Formel lautet Va = 100 × (Gmm − Gmb) / Gmm. Ein Wert hat nur mit seiner Verdichtungsarbeit Aussagekraft, zum Beispiel bei einem Marshall-Prüfkörper mit 75 Schlägen oder einer Superpave-Mischung bei Ndesign.
Soll-Werte
Ein Mischungsentwurf legt einen Zielwert für die Luftporen fest. Außerdem muss der Entwurf einen Mindestwert für den Hohlraumgehalt im Mineralstoffgemisch (VMA) einhalten. Der Rest des Volumens enthält das Bindemittel. Die FHWA nennt ein Beispiel: 14 % VMA und 4 % Luftporen lassen 10 % des Volumens für das Bindemittel.
| Spezifikation | Luftporen beim Mischungsentwurf | Abnahmegrenzen |
|---|---|---|
| Superpave für Straßen (FHWA) | 4 % bei Ndesign | in der Quelle nicht angegeben |
| FAA Item P-401 | 3,5 % | 2,0 % bis 5,0 % |
| FAA Item P-403 | 3,5 % | Mittelwert je Los 2 % bis 5 % |
| FAA Item P-404, kraftstoffbeständig | 2,5 ±0,2 % | 1,5 % bis 3,5 % |
Die FAA-Werte stammen aus AC 150/5370-10H. Die Grenzen für P-401 und P-404 gelten für das Verfahren der prozentualen Abnahme innerhalb der Grenzen. P-403 nimmt ein Los anhand seines Mittelwerts an oder lehnt es ab.
Niedrige und hohe Luftporen
Ein niedriger Luftporengehalt kann Bluten verursachen. Laut FAA AC 150/5380-6C füllt das Bindemittel bei heißem Wetter die Poren der Mischung und dehnt sich dann an die Oberfläche aus. Ausgeprägtes Bluten kann die Griffigkeit stark verringern.
Ein hoher Luftporengehalt hat das gegenteilige Risiko. Vernetzte Poren lassen Wasser in die Mischung, und ab etwa 8 % Luftporen wird Absanden zu einem erheblichen Problem. Absanden kann zeigen, dass das Bindemittel gealtert und verhärtet ist, und es kann eine Quelle für Fremdkörper (FOD) sein. Eine Faustregel von Linden und anderen (1989) besagt, dass jedes Prozent Luftporen über 7 % etwa 10 % der Nutzungsdauer der Befestigung kostet.
Luftporen und Inspektion
Die oben genannten Spezifikationsprüfungen verwenden Proben aus dem Mischwerk und Bohrkerne aus der fertigen Befestigung. Eine Sichtprüfung misst keine Luftporen. Sie erfasst Schäden wie Bluten und Absanden, und die Wartungsrichtlinien verbinden beide mit dem Zustand des Mischguts.
Häufig gestellte Fragen
- Wie hoch ist der Soll-Luftporengehalt von Flugplatz-Asphalt?
- In der FAA-Spezifikation für Heißasphalt (Item P-401) beträgt der Entwurfswert 3,5 % Luftporen. Item P-403 verwendet ebenfalls 3,5 %. Das kraftstoffbeständige Mischgut in Item P-404 hat 2,5 ±0,2 %. Ein Superpave-Mischungsentwurf für Straßen verwendet 4 % bei der Solldrehzahl (Ndesign).
- Wie messen Labore Luftporen?
- Ein Labor ermittelt die Raumdichte (Gmb) eines verdichteten Prüfkörpers oder Bohrkerns. Außerdem ermittelt es die maximale spezifische Dichte (Gmm) des lockeren Mischguts. Daraus berechnet es Va = 100 × (Gmm − Gmb) / Gmm. Die FAA nennt ASTM D3203 als Prüfverfahren für den prozentualen Luftporengehalt. Für die Raumdichte nennt sie ASTM D2726, für die maximale spezifische Dichte ASTM D2041.
- Was verursacht ein niedriger Luftporengehalt?
- Er kann Bluten verursachen. Laut FAA AC 150/5380-6C führen zu viel Bindemittel in der Mischung, ein niedriger Luftporengehalt oder beides zum Bluten. Das Bindemittel füllt bei heißem Wetter die Poren und dehnt sich dann an die Oberfläche aus. Ausgeprägtes Bluten kann die Griffigkeit stark verringern.
Referenzen
- coree-ctre-volumetrics
- HMA Volumetrics Revisited: A New Paradigm (B. J. Coree) Center for Transportation Research and Education, Iowa State University
- fhwa-hif-11-031
- Superpave Mix Design and Gyratory Compaction Levels (TechBrief FHWA-HIF-11-031) FHWA
- faa-ac-150-5370-10h
- AC 150/5370-10H, Standard Specifications for Construction of Airports (21 Dec 2018) FAA
- faa-ac-150-5380-6c
- AC 150/5380-6C, Guidelines and Procedures for Maintenance of Airport Pavements (10 Oct 2014) FAA
- faa-paver-asphalt
- PAVER Distress Identification Manual for Asphalt Surfaced Airfields (US Army ERDC-CERL, June 2009) US Army ERDC-CERL
- pavement-interactive-compaction
- Compaction Importance Pavement Interactive
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