Was sind Abplatzungen (Spalling)?

Abplatzungen (Spalling) sind der Zerfall einer Betonplatte an einer Fuge, einem Riss oder einer Ecke. Sie hinterlassen lose Betonstücke und eine unregelmäßige Vertiefung in der Oberfläche. Die FAA stuft sie als Schaden von Betonbefestigungen ein.

Definition

Die Handbücher formulieren die Definition ähnlich. Die FHWA nennt Abplatzung das „Reißen, Brechen, Abspringen oder Ausfransen“ einer Plattenkante. Das PAVER-Handbuch der FAA und die AC 150/5380-6C nennen es den Zerfall der Plattenkante. Die Zone unterscheidet sich. Die Flugplatzhandbücher zählen eine Abplatzung innerhalb von 2 Fuß (0,6 m) seitlich einer Fuge. Das Autobahnhandbuch der FHWA zählt sie innerhalb von 0,3 m.

Eine Abplatzung ist ein Mangel der Kante, nicht der ganzen Platte. Die NCHRP sagt, dass sich eine Fugenabplatzung hauptsächlich in den obersten paar Zoll der Platte bilden kann oder auch tiefer. Eine tiefe Abplatzung braucht eine andere Instandsetzung (siehe Reparatur).

Arten der Abplatzung

Das PAVER-Handbuch für Betonflugplätze kennt zwei Abplatzungsschäden.

• Fugenabplatzung (Schaden 74) ist der Zerfall der Plattenkante innerhalb von 2 Fuß (0,6 m) seitlich einer Fuge. Eine Fugenabplatzung verläuft meist nicht senkrecht durch die Platte. Sie trifft die Fuge in einem Winkel. Ein Riss in der Platte kann auf dieselbe Weise abplatzen.
• Eckabplatzung (Schaden 75) ist das Abbröckeln oder der Zerfall der Platte innerhalb von etwa 2 Fuß (0,6 m) einer Ecke. Die Abplatzung verläuft schräg nach unten, bis sie die Fuge trifft.

Das Autobahnhandbuch der FHWA erfasst Abplatzungen nur an Längs- und Querfugen. Eine eigene Eckabplatzung kennt es nicht. Die FAA AC 150/5320-6G nimmt beide Flugplatzformen in den Structural Condition Index (SCI) auf.

Abgrenzung zu ähnlichen Schäden

Jeder dieser Schäden hat einen eigenen Eintrag im PAVER-Handbuch. Er hat eine andere Ursache und eine andere Instandsetzung.

• Eckbruch. Ein Eckbruch ist ein Riss, der vertikal durch die gesamte Plattendicke verläuft. Eine Eckabplatzung verläuft schräg nach unten. Der Rissverlauf ist bei geringer Schwere oft nicht eindeutig. Dann hilft die Lage. Ein Riss, der beide Fugen mehr als 2 Fuß (600 mm) von der Ecke entfernt trifft, ist ein Eckbruch. Ein Riss, der näher als 2 Fuß liegt, ist eine Abplatzung, sofern nicht bestätigt ist, dass der Riss vertikal verläuft.
• Scaling. Eine Abplatzung ist kein Scaling. Scaling ist die Ablösung oder der Zerfall der Plattenoberfläche. Es kann überall auf der Platte auftreten. Die FHWA gibt die Tiefe mit normalerweise 3 bis 13 mm an.
• Ausfransen. Eine ausgefranste Fuge ist eine Fuge, in der Material entlang der Fuge oder des Risses nicht mehr an seiner Stelle liegt. Bei einer Abplatzung kann Material fehlen, muss aber nicht.
• Popouts. Ein Popout ist ein kleines Stück, das durch Frost-Tau-Wechsel und quellende Gesteinskörnung von der Oberfläche löst. Er ist 25 bis 100 mm breit und 13 bis 50 mm tief.
• D-Riss. Ein D-Riss ist ein Muster von Rissen parallel zu einer Fuge, mit dunkler Verfärbung um die feinen Risse. Er kann innerhalb von 1 bis 2 Fuß (0,3 bis 0,6 m) der Fuge zum Zerfall des Betons führen. Er ist eine Ursache von Abplatzungen und zugleich ein eigener Schaden.

Ursachen

Übermäßige Spannung an einer Fuge oder einem Riss verursacht Fugenabplatzungen. Mehrere Bedingungen erzeugen diese Spannung.

• Nicht zusammendrückbares Material in der Fuge. Boden und Gestein sammeln sich in einer Fuge, wenn die Dichtung beschädigt ist. Laut FHWA verhindert nicht zusammendrückbares Material, dass sich die Fuge schließt. Die Druckspannung kann dann entlang der Fugenflanken Abplatzungen verursachen. Die AC 150/5380-6C und das PAVER-Handbuch sagen dasselbe über beschädigte Fugendichtungen.
• Verkehrslasten auf schwachem Beton. Schwacher Beton an der Fuge, durch zu intensives Glätten, platzt unter Verkehr ab.
• Dübel. Falsch ausgerichtete Dübel, durch schlechte Platzierung oder schlechte Vorbereitung, behindern die Bewegung der Platte und verursachen Abplatzungen. Die FHWA nennt außerdem Korrosion von Dübelstäben, metallenen Fugeneinlagen und Bewehrungsstahl, der zu nah an der Oberfläche liegt.
• Dauerhaftigkeit des Betons. Die FHWA nennt D-Risse und die Alkali-Kieselsäure-Reaktion. Sie nennt außerdem eine schlechte Verdichtung nahe den Fugen.
• Schäden bei Bau und Instandhaltung. Die NCHRP nennt Fugen, die zu früh gesägt wurden, und Schäden durch Kaltfräsen, Schleifen oder Fugenreinigung.
• Schneepflüge. Die AC 150/5380-6C nennt Schäden durch Schneepflüge. Die AC 150/5320-6G sagt, dass abgeschrägte Fugen helfen können, Splitterabplatzungen durch Schneepflugschäden zu verringern.

Die Eckabplatzung hat dieselben Ursachen wie die Fugenabplatzung. Die AC 150/5380-6C sagt, dass sie wegen höherer Beanspruchung früher auftreten kann. Die FHWA sagt, dass Abplatzungen in jedem Klima auftreten können.

Schweregrad und Zählung

Das PAVER-Handbuch stuft Fugen- und Eckabplatzungen in drei Schweregrade ein: gering, mittel und hoch. Bei einer Fugenabplatzung hängt die Einstufung davon ab, ob die Abplatzung kürzer oder länger als 2 Fuß (600 mm) ist. Sie hängt auch von der Zahl der Stücke und den Rissen um sie herum ab. Bei einer Eckabplatzung hängt sie von den Stücken, den Rissen und dem losen Material ab. In beiden Fällen hängt die Einstufung außerdem vom Potenzial für FOD und Reifenschäden ab.

Für eine Abplatzung unter 2 Fuß (600 mm) gilt:

• Gering: Die Abplatzung ist in Stücke gebrochen oder zersplittert. Es besteht geringes FOD-Potenzial oder Potenzial für Reifenschäden.
• Mittel: Einige Stücke sind lose oder fehlen. Es besteht erhebliches FOD-Potenzial oder Potenzial für Reifenschäden.
• Das Handbuch definiert für eine Abplatzung unter 2 Fuß keine hohe Stufe.

Für eine Abplatzung über 2 Fuß (600 mm) gilt:

• Gering: Die Abplatzung ist durch Risse geringer oder mittlerer Schwere in höchstens drei Stücke gebrochen, oder die Fuge ist leicht ausgefranst. Es besteht wenig oder kein FOD-Potenzial.
• Mittel: Die Abplatzung ist durch leichte oder mittlere Risse in mehr als drei Stücke gebrochen. Alternativ ist sie in höchstens drei Stücke gebrochen, und ein oder mehrere Risse sind stark. Alternativ ist die Fuge mäßig ausgefranst. Es besteht etwas FOD-Potenzial.
• Hoch: Die Abplatzung ist in mehr als drei Stücke gebrochen, und ein oder mehrere Risse sind von hoher Schwere, oder die Fuge ist stark ausgefranst. Es besteht hohes FOD-Potenzial.

Auch die Eckabplatzung hat drei Stufen.

• Gering: Die Abplatzung ist durch Risse geringer Schwere in ein oder zwei Stücke gebrochen. Alternativ bestimmt ein Riss mittlerer Schwere ihre Ausdehnung. Es besteht wenig oder kein FOD-Potenzial.
• Mittel: Die Abplatzung ist durch Risse mittlerer Schwere in zwei oder mehr Stücke gebrochen, und einige kleine Bruchstücke sind lose oder fehlen. Alternativ bestimmt ein einzelner stark zersplitternder Riss sie. Alternativ ergibt loses Material ein gewisses FOD-Potenzial.
• Hoch: Die Abplatzung ist durch zersplitternde Risse hoher Schwere in zwei oder mehr Stücke gebrochen, und Bruchstücke sind lose oder fehlen. Alternativ bilden verschobene Stücke eine Gefahr für Reifenschäden. Alternativ ergibt loses Material ein hohes FOD-Potenzial.

Das Handbuch zählt Abplatzungen je Platte, nicht je Fläche. Eine Platte mit Abplatzungen an mehr als einer Kante wird einmal gezählt, und zwar mit dem höchsten Schweregrad. Zwei benachbarte Platten, die beide eine Fugenabplatzung haben, zählen jeweils. Zwei kleine Fälle werden nicht erfasst. Der eine ist eine Fugenabplatzung, die klein genug ist, um bei der Instandsetzung der Fugenabdichtung gefüllt zu werden. Der andere ist eine Eckabplatzung, die unter 3 Zoll (76 mm) breit ist und mit Dichtmasse gefüllt wird.

Das Autobahnhandbuch der FHWA geht anders vor. Es bewertet Fugenabplatzungen nach der Breite, gemessen bis zur Fugenflanke. Eine Abplatzung unter 75 mm Breite hat geringe Schwere. Eine Abplatzung von 75 bis 150 mm ist mittel. Eine Abplatzung über 150 mm, eine Abplatzung in zwei oder mehr Stücke oder eine Abplatzung mit Flickmaterial ist hoch. Die FHWA erfasst die Länge der betroffenen Längsfuge je Stufe, und nur Abplatzungen von 0,1 m oder mehr zählen. Bei Querfugen erfasst sie die Zahl der betroffenen Fugen.

Die PCI-Erhebung folgt der ASTM D5340, wie die AC 150/5380-6C verlangt. Die FAA AC 150/5320-6G zählt Fugenabplatzung und Eckabplatzung in allen Schweregraden als zwei von fünf Schäden im SCI.

Warum sie auf einem Flugplatz wichtig ist

Eine Abplatzung setzt Beton auf der Befestigung frei. Die FAA AC 150/5380-6C sagt, dass ein Befestigungsschaden loses Material erzeugen kann, das Flugzeugpropeller treffen oder in Strahltriebwerke gesaugt werden kann. Alle Befestigungsprüfungen sollten dieses FOD berücksichtigen. Die PAVER-Bewertungen tragen dem Rechnung, denn das FOD-Potenzial und das Risiko von Reifenschäden entscheiden über den Schweregrad.

EASA führt schadhafte Befestigungen, von denen sich Betonstücke lösen, als Quelle von Fremdkörpern (FOD) auf. Die Hinweise der EASA zur Inspektion des Bewegungsbereichs verlangen, nach Anzeichen von Schäden an der Befestigung zu suchen. Dazu gehören Risse und Abplatzungen von Beton. Der Prüfer achtet außerdem auf den Zustand der Fugenabdichtung.

Reparatur

Tabelle 6-2 der AC 150/5380-6C nennt zwei Behandlungen für Fugenabplatzungen. Die eine besteht darin, das lose Material zu entfernen, mit einem zugelassenen Produkt zu füllen und neu zu versiegeln. Die andere ist eine Teiltiefeninstandsetzung. Die AC 150/5320-6G besagt, dass eine rechtzeitige Teiltiefeninstandsetzung von Abplatzungen die Nutzungsdauer starrer Befestigungen verlängert. Dasselbe gilt für rechtzeitiges Neuversiegeln der Fugen, das Wasser und nicht zusammendrückbares Material fernhält.

Eine Teiltiefeninstandsetzung passt zu einer flachen Abplatzung. Die FHWA nennt eine Grenze. Eine Abplatzung, die tiefer als das obere Drittel der Platte reicht, etwa durch falsch ausgerichtete Dübelstäbe oder einen starken D-Riss, sollte keine Teiltiefeninstandsetzung erhalten. Die Instandsetzung wird voraussichtlich versagen. Die FHWA rät, repräsentative Fugen zu bohren, um die Tiefe der Schädigung zu ermitteln. Pavement Interactive nennt eine Grenze für die Breite. Eine Abplatzung, die mehr als etwa 75 mm (3 in) von der Rissflanke reicht, kann bis auf den Grund der Fuge reichen. Sie braucht eine Volltiefenausbesserung.

Die Teiltiefeninstandsetzung in Anhang A8 der AC 150/5380-6C hat diese Schritte:

1. Die Grenzen des Abplatzungsbereichs markieren.
2. Vertikale Schnitte mit mindestens 2 Zoll (5 cm) Tiefe sägen, etwa 3 Zoll (8 cm) über die Abplatzung hinaus.
3. Allen nicht tragfähigen Beton und mindestens 1/2 Zoll (13 mm) tragfähigen Beton zwischen Schnitt und Fuge entfernen.
4. Den Bereich reinigen und ein neues Fugenabdichtungsreservoir formen.
5. Die Ausbesserung einbringen, glätten und nachbehandeln.
6. Die Fuge abdichten.

Beton darf nur eingebracht werden, wenn die Lufttemperatur mindestens 40 °F (4 °C) beträgt und steigt. Zwei Instandsetzungsbereiche, die weniger als 1,5 Fuß (45 cm) voneinander entfernt liegen, werden zusammengefasst.

Wo der Beton ein Asphaltoverlay erhält, erlaubt Item P-101-3.4 der AC 150/5370-10H eine Asphaltinstandsetzung. Der Arbeitstrupp sägt 2 Zoll (50 mm) außerhalb der Abplatzung und 2 Zoll tief. Er bringt den Asphalt in Lagen von höchstens 4 Zoll (100 mm) ein. Das Item begrenzt eine Asphaltinstandsetzung von Beton auf Tiefen unter einem Drittel der Plattendicke.