Was ist Plattenverwölbung in Betonbefestigungen?

Plattenverwölbung ist die Biegung einer Betonplatte, die ein Feuchteunterschied zwischen ihrer Oberseite und ihrer Unterseite verursacht. Aufwölbung ist dieselbe Biegung durch einen Temperaturunterschied.

Verwölbung und Aufwölbung

Zwei Effekte biegen eine Betonplatte aus der Ebene. Verwölbung entsteht durch einen Feuchteunterschied über die Plattendicke. Aufwölbung entsteht durch einen Temperaturunterschied.

Die AC 150/5320-6G hält beide getrennt. Sie nennt „temperature curling or moisture warping“ als Ursachen für den Verlust der Unterstützung. Sie sagt außerdem, dass Änderungen von Temperatur und Feuchtegehalt Volumenänderungen und Verwölbung der Platten verursachen. Manche FAA-Texte verwenden „warping“ für beide Effekte. Eine reale Platte zeigt meist eine Mischung aus beiden.

In welche Richtung die Platte sich biegt

Eine warme Oberseite und eine kühle Unterseite biegen die Plattenecken nach unten. Das ist der normale Zustand am Tag. Eine kühle Oberseite und eine warme Unterseite biegen die Ecken nach oben, meist in der Nacht. Die stärkste Aufwölbung nach oben ist kurz vor Sonnenaufgang. Die stärkste Aufwölbung nach unten ist gegen Mittag oder am frühen Nachmittag. Bewölkung und Klima verschieben diese Zeiten.

Ein Feuchteunterschied wirkt auf die gleiche Weise. Eine feuchtere Oberseite biegt die Ecken nach unten, eine trockenere Oberseite biegt sie nach oben. Die Oberfläche ist nur teilweise gesättigt, die Unterseite meist voll gesättigt. Deshalb ist die Verwölbung nach oben meist deutlicher.

Beton nimmt seine Form zurück, wenn der Temperatureffekt verschwindet. Eine Platte kann außerdem eine Krümmung aus der Zeit ihres Erstarrens behalten. In einer FHWA-Studie krümmten sich die meisten Standorte nach oben, einige nach unten und einige änderten die Richtung.

Warum es auf einem Flugplatz wichtig ist

Eine angehobene Ecke oder Kante kann einen Hohlraum unter der Platte lassen. Die Durchbiegungsprüfung setzt voraus, dass die Platte voll auf dem Untergrund aufliegt. Eine aufgewölbte Platte beeinflusst daher das Prüfergebnis. Die AC 150/5320-6G nennt Aufwölbung und Verwölbung unter den Ursachen für Anomalien des Durchbiegungsbeckens.

Aufwölbspannung ist eine Ursache für Eckbrüche. Die AC 150/5380-6C sagt, dass wiederholte Belastung zusammen mit Verlust der Unterstützung und Aufwölbspannungen sie meist verursacht. Ein Eckbruch ist ein Riss durch die volle Plattendicke. Er trifft beide Fugen in einem Abstand von höchstens der halben Plattenlänge von der Ecke. Eine Eckabplatzung trifft die Fuge schräg, deshalb ist sie eine andere Schadensart.

PAVER sagt außerdem, dass Risse mit niedrigem Schweregrad, die eine Platte teilen, meist mit Verwölbung oder Reibung zusammenhängen. Sie sind keine größeren strukturellen Schäden.

Aufwölbung beeinflusst auch den Fahrkomfort. In der FHWA-Studie veränderte die tägliche Änderung der Aufwölbung den Half-car Roughness Index um bis zu 0,63 m/km. Der Durchschnitt lag bei etwa 0,16 m/km.

Wie die Bemessung sie begrenzt

Scheinfugen verringern die Spannungen, die Verwölbung und Aufwölbung verursachen. Ein kürzerer Fugenabstand ergibt in der Regel eine bessere Langzeitleistung.

Tabelle 3-7 der AC 150/5320-6G gibt den empfohlenen höchsten Abstand an. Auf einer nicht stabilisierten Tragschicht beträgt er 3,8 m für Platten bis 152 mm Dicke und 6,1 m für Platten dicker als 229 mm. Auf einer stabilisierten Tragschicht beträgt er 3,8 m für Platten von 203 bis 254 mm Dicke und 6,1 m über 406 mm.

Eine stabilisierte Tragschicht erzeugt höhere Verwölbungs- und Aufwölbspannungen als eine nicht stabilisierte. Bei Projekten mit Bundesmitteln braucht ein größerer Abstand eine Analyse. Die Analyse muss zeigen, dass die Plattengröße nicht mehr als das Fünffache des Radius der relativen Steifigkeit beträgt.

Was eine Inspektion sehen kann

Eine Oberflächenerhebung sieht die Folgen des Verlusts der Unterstützung, etwa Eckbrüche und Risse. Den Hohlraum sieht sie nicht. Die AC 150/5320-6G behandelt den Verlust der Unterstützung in ihrer Auswertung der Durchbiegungsdaten (Anhang C).