Was ist Laterit?

Laterit (Befestigungsmaterial)

Definition

Laterit ist ein tropischer Boden mit viel Eisen- und Aluminiumoxid, den Straßenbauer als Kies in Befestigungsschichten verwenden.

Der AFCAP-Bericht (Netterberg, 2014) beschreibt ihn als tropischen Boden, den fortgeschrittene Verwitterung erzeugt hat. Die Verwitterung entfernt Basen und Kieselsäure, und die Eisen- und Aluminiumoxide reichern sich an. Diese Seite behandelt Laterit als Befestigungsmaterial. Die Seite zur Tragschicht behandelt die Schicht allgemein. Die Seite zur Deckschicht behandelt die oberste Schicht.

Laterit, lateritischer Boden und Plinthit

Das Wort hat viele Bedeutungen. Der AFCAP-Bericht stellt fest, dass es keine allgemein anerkannte Definition gibt. Geologie, Bodenkunde und Ingenieurwesen verwenden jeweils eigene. Die Bodenkunde hat das Wort aufgegeben und verwendet stattdessen Plinthit.

Der Bericht verwendet diese Begriffe:

• Laterit. Ein stark verfestigtes Material mit mindestens 50 Prozent Eisen- und Aluminiumoxid als Bindemittel.
• Lateritischer Boden. Ein Material mit etwa 20 bis 50 Prozent Bindemittel. Es kann weniger entwickelt sein, oder der Trägerboden dominiert noch.
• Lateritisches Material. Der Oberbegriff für beide. Der Bericht schlägt ihn für Straßenbauingenieure vor.

Andere lokale Namen sind murram in Ostafrika, cabook in Sri Lanka und ferricrete im südlichen Afrika. Der Bericht schlägt vor, dass Straßenbauingenieure lateritisches Material als Oberbegriff verwenden und ferricrete nicht.

Verbreitung

Laterit bildet sich vor allem in den feuchten tropischen und subtropischen Zonen. Dazu gehören Afrika, Indien, Südostasien, Australien sowie Mittel- und Südamerika. Klimaveränderungen in der Vergangenheit bedeuten, dass manche Laterite außerhalb der heutigen Tropen liegen (2.3.4).

Buchanan beschrieb ihn 1807 erstmals in Indien. Im Boden war er weich und härtete an der Luft schnell aus, daher schnitten Bauleute ihn zu Ziegeln. Der Name stammt vom lateinischen Wort für Ziegel.

Warum er Standardprüfungen nicht besteht

Laterit verfehlt oft die Grenzwerte, die Straßenbehörden für Kies ansetzen, und bewährt sich dennoch im Betrieb (4.1). Der AFCAP-Bericht nennt diese Gründe:

• Körnung. Ihm fehlen oft Anteile im Sandbereich. Eine massenbezogene Siebprüfung verstärkt das, weil der eisenreiche grobe Anteil schwerer ist als der feine. Der grobe Anteil hat eine Dichte von 3,0 bis 3,5, der feine etwa 2,7. Eine volumenbezogene Körnung kann besser aussehen (3.2.1).
• Poröse Partikel. Sie erhöhen jeden Wassergehalt, einschließlich der Atterberg-Grenzen.
• Tonart. Kaolinit ist der wichtigste Ton. Sein nicht quellendes Gitter bedeutet, dass das Material weniger quillt als mit anderen Tonen.
• Plastizität und Festigkeit. Laterite haben oft eine Plastizitätszahl von 15 bis 20. Ihr CBR im wassergesättigten Zustand liegt oft unter dem üblichen Mindestwert von 80 Prozent (1.1).
• Probenvorbereitung. Übliche Laborarbeit zerbricht Verbände aus Schluff und Ton, die beim Einbau ganz bleiben (4.1).

Die wichtigsten Eigenschaften sind Körnung, Atterberg-Grenzen, Festigkeit der groben Partikel sowie Verdichtung und Tragfähigkeit (3.2).

Kriterien für eine Laterit-Tragschicht

Charman (1988) schlug Kriterien für eine Tragschicht aus lateritischem Kies unter einer dünnen bituminösen Decke in den Tropen vor. Der AFCAP-Bericht führt sie in Tabelle 4-2 auf.

Charman gibt einen Los-Angeles-Abriebwert von 65 Prozent oder weniger für die Tragschicht einer untergeordneten Straße an. Für die anderen Tragschichtzeilen liegt er bei 50 Prozent oder weniger. Der CBR gilt für Proben, die 4 Tage lang wassergesättigt waren. Die Tragschichtproben für einen Verkehr über 0,3 Millionen liegen bei 100 Prozent der modifizierten Verdichtungsdichte. Die anderen liegen bei 95 Prozent.

Der Bericht sagt, dass Charman diese Tragschichten nur für Straßen mit geringem Verkehrsaufkommen vorschlug. Brasilien verwendet feinkörnige lateritische Böden als Tragschicht für bis zu 1 500 Fahrzeuge pro Tag und 5 Millionen äquivalente Standardachsen (5.2). Main Roads Western Australia (MRWA, 2002) legt Kriterien für eine Tragschicht unter einer dünnen bituminösen Decke fest. Der CBR im wassergesättigten Zustand beträgt mindestens 80, und die Fließgrenze liegt bei höchstens 25. Die Trockenrückgewinnung (dryback) beträgt höchstens 85 Prozent des optimalen Wassergehalts (Tabelle 4-10).

Dicke einer Laterit-Schicht

Der AFCAP-Bericht gibt Materialkriterien an. Er nennt keine Schichtdicke. Wir haben keine Dickennorm gefunden, die speziell für eine Deckschicht aus Laterit gilt.

Das FHWA-Handbuch für Kiesstraßen nennt eine allgemeine Regel für Kies. Die Dicke hängt von der Zahl der Schwerlastwagen und von der Tragfähigkeit des Untergrunds ab (Tabelle 6). Die Tabelle gilt für Kies allgemein und nicht für Laterit.

Das Handbuch sagt, dass eine Kiesstraße Oberflächenkies durch Verkehr, Erosion und Regen verliert. Die Bemessung muss diesen Verlust berücksichtigen (A2). Es nennt außerdem 25 bis 50 mm (1 bis 2 in) als übliche zulässige Spurrinnentiefe für eine Straße mit Oberfläche aus Gesteinskörnung. Die Seite zum Untergrund behandelt die Schicht, die die CBR-Klasse festlegt.

Eine Kiesdeckschicht braucht anderes Material als eine Tragschicht. Die Musterspezifikation des Handbuchs erlaubt bei Oberflächenkies 4 bis 15 Prozent Durchgang durch das Sieb Nr. 200. Die Plastizitätszahl liegt bei 4 bis 12. Für Tragschichtkies erlaubt es 3 bis 12 Prozent und eine Plastizitätszahl von 0 bis 6. Die plastischen Feinteile binden die Oberfläche.

Bau

AFCAP-Abschnitt 5.2 nennt diese Praktiken für Laterit-Tragschichten:

• Bei etwa dem optimalen Wassergehalt verdichten. Ein Laterit, der trocken unter dem optimalen Wassergehalt verdichtet wird, ergibt oft eine schlechte Oberfläche und erreicht seine Festigkeit nicht.
• Auf einen hohen Verdichtungsgrad verdichten. Ein hoher Verdichtungsgrad erhält die Festigkeit, wenn der Laterit nass wird.
• Kies mit niedriger Plastizität etwa einen Tag nach dem Wasserzusatz nachbehandeln, also feucht halten. Lateritische Sande brauchen eventuell 4 oder 5 Tage.
• Große Partikel von konkretionärem Laterit mit einer Gitterwalze brechen. Straßenfertiger arbeiten schlecht, weil sie grobe und feine Anteile entmischen.
• Die Oberseite für die Entwässerung profilieren. Die Versiegelung erst aufbringen, wenn die Tragschicht trocken und die Oberfläche fest ist. Das kann 1 bis 2 Monate dauern.

Laterit auf einem Flugplatz

Kein Text von ICAO, EASA oder der FAA, den wir gelesen haben, nennt Laterit. Wir haben keine Flugplatz-Spezifikation dafür gefunden. Die FAA-Vorgabe Item P-209 (Crushed Aggregate Base) hat diese Grenzwerte (AC 150/5370-10H, 209-2.1):

• Ein Los-Angeles-Abrieb von höchstens 45 Prozent.
• Mindestens 90 Prozent der Partikel mit zwei gebrochenen Flächen und 98 Prozent mit einer.
• Eine Fließgrenze des Feinanteils von höchstens 25 und eine Plastizitätszahl von höchstens 5.

Diese Grenzwerte sind strenger als die oben genannten Straßenkriterien. Eine Laterit-Schicht im Flugplatzbelag braucht daher eine eigene ingenieurtechnische Begründung. Sie braucht außerdem einen Festigkeitsnachweis. Für Luftfahrzeuge bis 5 700 kg verlangt ICAO Anhang 14 (2.6.8) die maximal zulässige Luftfahrzeugmasse und den Reifendruck. Ein Beispiel ist 4 800 kg/0,60 MPa. Über 5 700 kg wird das ACR-PCR-Verfahren verwendet (2.6.2).

Die Seite Flughafenbelag behandelt die Schichten eines Flugplatzbelags.