Was ist Betonausbesserung?

Betonausbesserung und Teiltiefen-Ausbesserung

Betonausbesserung ist eine Instandsetzung, bei der ein beschädigter Bereich einer Betonplatte der Befestigung entfernt und durch neues Material ersetzt wird. Im PAVER-Handbuch ist eine Ausbesserung eine Stelle, an der ein Füllmaterial den ursprünglichen Belag ersetzt hat.

Im Befestigungsbau bedeutet „Ausbesserung“ (patching) diesen Ausbau und Ersatz. Die Seite zur Asphaltausbesserung behandelt dieselbe Instandsetzung bei Asphalt.

Zwei Arten der Instandsetzung

Eine Teiltiefen-Ausbesserung ersetzt den beschädigten Beton im oberen Teil der Platte. AC 150/5380-6C verwendet sie bei einer Fugenabplatzung. Eine Fugenabplatzung ist ein Zerfall des Plattenrands innerhalb von 2 feet (0,6 m) von einer Fuge. Sie geht in der Regel nicht durch die ganze Platte.

Eine Ausbesserung über die volle Plattendicke entfernt den beschädigten Beton über die gesamte Plattenstärke. Nach dem Ausbau kann auch die Tragschicht instand gesetzt werden, wenn Schäden durch den Ausbau oder durch Wasser entstanden sind. AC 150/5380-6C nennt drei Ausbesserungen über die volle Plattendicke: einen Eckabbruch, den teilweisen Austausch einer Platte und den vollständigen Austausch einer Platte. Ein Eckabbruch ist ein Riss, der senkrecht durch die ganze Platte geht. Tabelle 6-2 verlangt, einen Eckabbruch abzudichten und zu unterhalten, bis er eine Ausbesserung über die volle Plattendicke erhält.

Der FHWA-Fachbericht sagt, dass sich die volle Plattendicke für Ausbeulungen (blowups), Eckabbrüche, Risse und starke Fugenabplatzungen eignet. Sie wirkt am besten, wenn sich der Schaden auf wenige Fugen und Risse beschränkt.

Wann die Teiltiefen-Ausbesserung passt

Das FHWA-Handbuch (FHWA-RD-99-152) sagt, dass eine Teiltiefen-Ausbesserung verschlechterten Beton im oberen Drittel der Platte entfernt. Sie kann eine Ausbesserung über die volle Plattendicke ersetzen, wenn der Schaden überwiegend im oberen Drittel liegt und die Lastübertragungselemente noch funktionieren. Ausbesserungen entlang einer Fuge verringern zusammen mit einem Fugenabdichtungsprogramm das Eindringen von Feuchtigkeit und nicht zusammendrückbarem Material in die Fuge.

Nicht zusammendrückbares Material in einer nicht abgedichteten Fuge ist eine Ursache für Abplatzungen. Die Fuge kann sich bei warmem Wetter nicht schließen, und an den Fugenflanken baut sich hoher Druck auf.

Das Handbuch rät davon ab, eine Teiltiefen-Ausbesserung für Abplatzungen zu verwenden, die tiefer als das obere Drittel der Platte reichen. Es schließt auch Abplatzungen aus, die durch verschobene Dübelstäbe oder D-Risse entstehen. Eine Teiltiefen-Ausbesserung ersetzt nur Beton, daher kann sie die Bewegung von Fugen, Rissen oder Lastübertragungselementen nicht aufnehmen. Das Handbuch empfiehlt, vor der Entscheidung an repräsentativen Fugen Bohrkerne zu entnehmen.

Größe einer Teiltiefen-Ausbesserung

Das FHWA-Handbuch begrenzt eine Teiltiefen-Ausbesserung auf das obere Drittel der Platte und sagt, dass sie niemals die Dübelstäbe berühren darf. Erreicht die Instandsetzung die Dübelstäbe, muss sie eine Ausbesserung über die volle Plattendicke sein. Die Ausbesserung muss mindestens 50 mm tief sein. Sie soll sich in jede Richtung 50 mm bis 150 mm über den abgeplatzten Bereich hinaus erstrecken. Sie muss mindestens 100 mm breit und 250 mm lang sein.

Das Abklopfen findet schwachen Beton, den das Auge nicht sieht. Ein Trupp schlägt mit einer Stahlstange, einer Kette oder einem Kugelhammer auf den Beton. Ein klarer, klingender Ton bedeutet festen Beton, ein dumpfer Ton schwachen Beton. Aller schwache Beton kommt innerhalb der Grenze der Ausbesserung. Das Handbuch sagt, dass Bereiche, die kürzer als 150 mm oder schmaler als 40 mm sind, normalerweise stattdessen mit Dichtmasse gefüllt werden. Es sagt außerdem, dass Ausbesserungen, die weniger als 300 mm auseinanderliegen, zu einer Ausbesserung werden sollen.

So wird eine Ausbesserung hergestellt

Das Verfahren nach AC 150/5380-6C für die Instandsetzung einer Fugenabplatzung hat diese Schritte:

1. Die Grenzen der Abplatzung markieren.
2. Vertikale Sägeschnitte mindestens 2 inches (5 cm) tief und etwa 3 inches (8 cm) über die Abplatzung hinaus setzen.
3. Den beschädigten Beton mit Handwerkzeugen oder Hämmern unter 30 pounds (14 kg) entfernen.
4. Loses Material entfernen und den Bereich mit Hochdruckwasser reinigen.
5. Die Fuge mit einem Brett offen halten, damit die Ausbesserung nicht an der nächsten Platte haftet.
6. Die Oberfläche so behandeln, wie es der Hersteller des Materials vorgibt. Das kann reiner Zementleim oder ein flüssiger Haftvermittler sein.
7. Die Ausbesserung einbringen, die Oberfläche an die Textur der angrenzenden Befestigung angleichen und nachbehandeln.
8. Die Fuge abdichten und den Bereich reinigen, bevor Luftfahrzeuge ihn benutzen.

Die AC nennt die kleinste Reparaturtiefe in Beton mit 2 inches (5 cm). Dünnere Reparaturen verschlechtern sich auf einer Flugplatzbefestigung in der Regel schnell und profitieren eventuell von Epoxidharzen.

Das FHWA-Handbuch nennt vier Methoden, den Beton zu entfernen: Sägen und Ausbessern, Abstemmen und Ausbessern, Fräsen und Ausbessern sowie Wasserstrahlen und Ausbessern. In der Feldstudie SHRP H-106 zeigten die vier Methoden keinen signifikanten Unterschied in der Leistung. Das Handbuch sagt, dass Abstemmen und Ausbessern weniger kostet. Das Sägen hinterlässt senkrechte Kanten, doch die glatten Flächen können schlecht haften. Die raue Kante einer abgestemmten Ausbesserung fördert die Haftung.

Ausbesserung über die volle Plattendicke

Für eine Ausbesserung über die volle Plattendicke eines Eckabbruchs verlangt die AC einen durchgehenden Sägeschnitt von mindestens 2 feet (0,6 m) über den Bruch hinaus. Der Reparaturbereich soll quadratisch sein. Müssen Dübelstäbe durchtrennt werden, entfernt der Trupp den Beton mit leichten Hämmern und bohrt neue Dübelstäbe ein, die er verklebt. Die neuen Stäbe sitzen mindestens 3 inches (8 cm) vom Rand des Reparaturbereichs entfernt. Der Trupp ölt die freiliegenden Enden der Stäbe, bevor er den Beton einbringt.

Der FHWA-Fachbericht sagt, dass Dübelstäbe quer durch die Querfugen bei den meisten Ausbesserungen über die volle Plattendicke von gefugten Betonfahrbahnen für die Lastübertragung unverzichtbar sind. Er bevorzugt das Ausheben als Entfernungsmethode, weil dieses die Tragschicht nicht stört und meist schneller ist. Beim Ausheben hebt der Trupp die gesägte Platte in einem oder mehreren Stücken heraus.

Die AC sagt, dass Beton nur eingebracht werden soll, wenn die Lufttemperatur mindestens 4 Grad C (40 Grad F) beträgt und steigt. Der Beton muss mindestens 10 Grad C (50 Grad F) warm sein. Der eingebrachte Beton darf niemals 32 Grad C (90 Grad F) überschreiten. Der Trupp sprüht ein Nachbehandlungsmittel nach ASTM C309 auf und versiegelt danach die Fuge nach ASTM D6690. Der Verkehr bleibt draußen, bis die Ausbesserung ausgehärtet ist.

Es gibt eine vorübergehende Möglichkeit. Die FAA sagt, dass gebrochene starre Befestigungen als Zwischenmaßnahme eine Asphaltausbesserung erhalten dürfen. Eine Asphaltausbesserung über die volle Plattendicke unterbricht die Tragfähigkeit der Platte und kann zu weiteren Schäden führen. Der Flughafen muss eine langfristige Instandsetzung einplanen.

Materialien

AC 150/5380-6C sagt, dass für die Instandsetzung Beton nach Item P-501 aus AC 150/5370-10 oder eine gleichwertige Landesspezifikation verwendet werden darf. Außerdem dürfen Epoxidharze und Spezialmischungen verwendet werden, wenn es der Hersteller verlangt. P-501 legt einen Wasser-Bindemittel-Wert zwischen 0,38 und 0,45 nach Gewicht fest. Calciumchlorid ist in Zusatzmitteln nicht zulässig.

Das FHWA-Handbuch gruppiert schnell härtende Reparaturmaterialien in zementhaltige, Polymer- und bituminöse Typen. Portlandzement Typ III ist feiner gemahlen als Typ I und gewinnt schneller an Festigkeit. Das Handbuch sagt, dass Typ II für eine schnelle Reparatur zu langsam an Festigkeit gewinnt. Muss die Befestigung schnell wieder für den Verkehr geöffnet werden, sagt das Handbuch, schnell abbindende oder hochfrühfeste Materialien zu verwenden. Das Handbuch sagt, Epoxidmischungen müssen thermisch zur Befestigung passen. Es sagt außerdem, dass Materialien auf Gipsbasis bei Feuchtigkeit oder Frostwetter offenbar nicht gut funktionieren.

Bituminöse Ausbesserungen brauchen meist wenig Aushärtezeit. Das FHWA-Handbuch sagt, dass sie oft nur vorübergehend sind, und seine Feldstudie ergab, dass kalt eingebaute Ausbesserungen 2 bis 4 Jahre hielten.

Haftung und Aushärtung

Das FHWA-Handbuch sagt, dass nicht alle Ausbesserungsmaterialien einen Haftvermittler brauchen. Der Trupp folgt dem Rat des Herstellers. Es nennt fehlende Haftung zwischen Ausbesserung und Befestigung als häufige Versagensursache. Wasserverlust während der Aushärtung lässt die Ausbesserung schrumpfen. Dies kann Schrumpfrisse und schlechte Haftung verursachen. Das Handbuch empfiehlt Wassernachbehandlung oder Nachbehandlung unter Abdeckung mit Kunststofffolie oder einem Nachbehandlungsmittel.

Freigabe einer Reparatur für Luftfahrzeuge

In der EU verlangt ADR.OPS.B.070, dass der Flugplatzbetreiber ein Verfahren für die betriebliche Sicherheit bei Arbeiten im Bewegungsbereich betreibt. Das Verfahren umfasst eine Genehmigung für Arbeiten sowie ein Verfahren für die Einrichtung der Baustelle und die Rückgabe an den Betrieb.

Die akzeptablen Nachweismittel für das Rückgabeverfahren (AMC1 ADR.OPS.B.070(c)(5)) sagen, dass es diese Schritte enthalten sollte:

1. Personal, Fahrzeuge, Geräte, Unbrauchbarkeitsfeuer und Markierungen von der Baustelle entfernen.
2. Die betroffenen Bereiche prüfen, einschließlich des Zustands der Befestigung und des Vorhandenseins von FOD oder Oberflächenverunreinigungen wie Schmutz, Sand oder losen Gegenständen.
3. Die zuständigen Behörden und betroffenen Organisationen benachrichtigen und die betreffenden NOTAMs aufheben.

Der Reparaturbeton muss vor der Nutzung durch den Verkehr genug Festigkeit haben. Das FHWA-Handbuch sagt, er soll zum Zeitpunkt der Verkehrsfreigabe eine Festigkeit erreicht haben, die gleich oder höher als die des Befestigungsbetons ist. Das Handbuch sagt, dass die Festigkeit für das Öffnen einer Teiltiefen-Ausbesserung niedriger sein kann, weil die Ausbesserung seitlich eingespannt und flach ist.

Der Trupp prüft die Freigabezeiten, die der Hersteller für eine schnell abbindende Mischung angibt. Er kann Zylinder oder Balken prüfen, um die Freigabezeit zu finden. Das FHWA-Handbuch ist ein Straßenbau-Dokument und enthält keine Kriterien für Flugzeuglasten.

Ausbesserungen in einer Zustandserfassung

Eine PCI-Erhebung folgt ASTM D5340 (AC 150/5380-7B). Das PAVER-Handbuch für Betonflugplätze erfasst eine Ausbesserung als Schaden. Eine kleine Ausbesserung liegt unter 5,5 ft2 (0,5 m2). Eine große Ausbesserung liegt über 5,5 ft2 (0,5 m2). Ein Leitungsgraben ist eine Ausbesserung, die Befestigung für eine unterirdische Leitung ersetzt hat. Die Schweregrade sind:

• Gering. Die Ausbesserung funktioniert gut, mit wenig oder keiner Verschlechterung.
• Mittel. Die Ausbesserung hat sich verschlechtert oder hat mäßige Abplatzungen an den Rändern. Das Ausbesserungsmaterial lässt sich nur mit erheblichem Aufwand lösen. Dies ist ein geringes Fremdkörperrisiko (FOD).
• Hoch. Die Ausbesserung hat Abplatzungen oder Risse und muss ersetzt werden. Bei einer großen Ausbesserung umfasst dies erhebliche Unebenheiten oder ein hohes Fremdkörperrisiko.

Das Handbuch zählt kleine Ausbesserungen je Platte. Hat eine Platte mehrere kleine Ausbesserungen gleicher Schwere, zählt sie als eine Platte mit diesem Schaden. Repariert eine schmale Ausbesserung einen Riss, erfasst der Prüfer den Riss und nicht die Ausbesserung. Ist der ursprüngliche Schaden schlimmer als die Ausbesserung, erfasst der Prüfer den ursprünglichen Schaden.

AC 150/5380-6C nennt als Ursachen für Schäden an Ausbesserungen ein unzureichendes Reparaturdetail oder Material sowie das Alter. Sie sagt, dass sich eine Ausbesserung meist schneller verschlechtert als die ursprüngliche Befestigung. Eine Ausbesserung ist daher ein Teil der Befestigung, den man bei jeder Erhebung prüfen sollte.

Wie lange eine Ausbesserung hält

Das FHWA-Handbuch nennt Studien, in denen 80 bis 100 Prozent sachgerecht eingebauter Teiltiefen-Ausbesserungen nach 3 bis 10 Jahren gut funktionierten. In der SHRP- und FHWA-Feldstudie hatten mehrere Ausbesserungstypen Versagensraten von unter 20 Prozent nach mehr als 5 Jahren. Das Handbuch sagt, eine richtig eingebaute Teiltiefen-Ausbesserung sollte so lange halten wie der Rest der Befestigung. Es sagt außerdem, dass schlechte Planung, Bauausführung und Prüfung zu schlechter Leistung führen.

Eine Drohnenbefliegung kann Fotos einer Ausbesserung von oben aufnehmen. Die Bewertung einer Ausbesserung anhand dieser Fotos ist in Entwicklung.