Czym jest ASTM D5340?

Definicja

ASTM D5340 to metoda badania, która ocenia stan powierzchni nawierzchni lotniskowej za pomocą wskaźnika stanu nawierzchni (PCI). Pełny tytuł brzmi Standard Test Method for Airport Pavement Condition Index Surveys. Inspektor ogląda nawierzchnię i rejestruje każde uszkodzenie, a metoda przelicza zapisy na PCI w skali od 0 do 100. PCI równe 0 oznacza nawierzchnię zniszczoną, a 100 nową nawierzchnię.

Nazwa i kod wydania

ASTM International publikuje normę. D5340 to jej oznaczenie. Liczba po myślniku pokazuje rok pierwotnego przyjęcia lub ostatniej rewizji, więc D5340-24 to wydanie z 2024 r. ASTM oznacza D5340-24 jako obowiązujące wydanie, a wcześniejsze, takie jak D5340-23, D5340-20 i D5340-12, są wymienione obok.

Zakres

Metoda obejmuje nawierzchnie asfaltowe, w tym porowate warstwy przeciwpoślizgowe, oraz nawierzchnie betonowe z dylatacjami, zwykłe lub zbrojone. Korpus Inżynierów Armii USA opracował PCI dla nawierzchni lotniskowych z finansowaniem Sił Powietrznych USA. Metodę przyjęły FAA oraz Naval Facilities Engineering Command.

ASTM sprzedaje tę normę. ASTM D6433 to odpowiednik dla dróg i parkingów. Zob. ASTM D6433 . FAA publikuje podręczniki PAVER o uszkodzeniach, które zawierają definicje uszkodzeń, wraz z okólnikiem doradczym o programie zarządzania nawierzchniami lotniskowymi (AC 150/5380-7B).

Skala oceny PCI

Wydanie normy z 1998 r. podaje słowną ocenę dla każdego zakresu PCI na rys. 1. Skala ma następujące przedziały:

Okólnik FAA AC 150/5380-7B pokazuje skale ocen PCI tylko jako przykłady. Sprawdź skalę w edycji i umowie, których używasz.

Jak przebiega pomiar

Inspektor dzieli nawierzchnię według przeznaczenia na drogi startowe, drogi kołowania i płyty postojowe. Są to gałęzie. Dzieli każdy obszar na odcinki o tej samej konstrukcji, historii budowy, natężeniu ruchu i stanie. Następnie dzieli każdy odcinek na jednostki próbkowania:

• Asfalt: 5 000 stóp kwadratowych ±2 000 stóp kwadratowych (450 ±180 metrów kwadratowych).
• Beton: 20 płyt ±8 płyt. Jeśli rozstaw dylatacji jest większy niż 25 ft (8 m), inspektor dzieli każdą płytę na wyimaginowane płyty o długości do 25 ft.

Inspektor oznacza każdą jednostkę próbkowania, aby inni mogli ją ponownie odnaleźć. Dopuszczalne są oznaczenia farbą wzdłuż krawędzi oraz szkice powiązane z elementami nawierzchni. Norma nie zaleca gwoździ ani innych możliwych źródeł ciał obcych (FOD). Inspektor musi móc odnaleźć tę samą jednostkę ponownie. Dzięki temu inni mogą sprawdzić dane i zobaczyć zmianę w czasie.

Próbkowanie

Wydanie z 1998 r. pozwala badać wszystkie jednostki próbkowania w odcinku, liczbę jednostek dającą 95-procentowy poziom ufności albo mniej. Wszystkie jednostki są zwykle zbyt kosztowne do rutynowego zarządzania. Nadają się do analizy projektu, gdzie pomagają oszacować ilości robót.

Minimalna liczba jednostek próbkowania, n, wynika z tego wzoru:

n = N s² / ((e² / 4)(N - 1) + s²)

• N to łączna liczba jednostek próbkowania w odcinku.
• e to dopuszczalny błąd PCI odcinka. Zwykle wynosi 5 punktów PCI.
• s to odchylenie standardowe PCI między jednostkami próbkowania. Przy pierwszym przeglądzie przyjmuje się 10 dla asfaltu i 15 dla betonu. Późniejsze przeglądy używają wartości z poprzedniego.

Inspektor zaokrągla n w górę. Na przykład weź odcinek 40 jednostek asfaltowych z e = 5 i s = 10. Wtedy n = 4 000 / 343,75 = 11,6, a inspektor bada 12 jednostek.

Jednostki rozmieszcza się równomiernie metodą systematycznego próbkowania losowego. Interwał to i = N / n zaokrąglone w dół, a pierwsza jednostka wybierana jest losowo. W przykładzie i wynosi 40 / 12 = 3,33, więc interwał to 3. Dodatkowa jednostka próbkowania to taka, która zawiera nietypowe uszkodzenie, na przykład wykop instalacyjny. Wybiera ją użytkownik, a liczy się ją osobno od próby losowej.

Inspekcja

Inspektor chodzi po każdej jednostce próbkowania. W przypadku asfaltu szkicuje jednostkę i mierzy jej wymiary ręcznym kołowym odometrem. Następnie mierzy ilość każdego typu uszkodzenia na każdym poziomie nasilenia, z dokładnością do 0,1 ft (30 mm). W przypadku betonu inspektor przechodzi po każdej płycie i zapisuje uszkodzenia oraz poziomy nasilenia. Liczy płyty, na których występuje każdy typ i nasilenie.

Ruch jest zagrożeniem, bo inspektorzy chodzą po nawierzchni. Norma stanowi, że personel operacyjny lotniska musi zatwierdzić i koordynować przegląd. Hałas statków powietrznych też może być zagrożeniem, dlatego podczas inspekcji po stronie lotniskowej musi być dostępna ochrona słuchu.

Obliczenia

Obliczenie dla asfaltu ma następujące kroki:

1. Podziel ilość każdego uszkodzenia i każdego poziomu nasilenia przez powierzchnię jednostki próbkowania i pomnóż przez 100. Wynik to gęstość procentowa.
2. Odczytaj z krzywych normy wartość odliczenia dla każdego uszkodzenia i poziomu nasilenia.
3. Połącz wartości odliczeń w maksymalną skorygowaną wartość odliczenia. Jeśli żadna albo tylko jedna wartość odliczenia nie przekracza 5, używa się sumy. W przeciwnym razie stosuje się procedurę stopniową. Ogranicza ona liczbę wartości odliczeń do m, gdzie m = 1 + (9/95)(100 - HDV), a m nie przekracza 10. HDV to najwyższa wartość odliczenia.
4. Odejmij maksymalną skorygowaną wartość odliczenia od 100. Wynik to PCI jednostki próbkowania.

Dla betonu gęstość to udział płyt z danym uszkodzeniem i nasileniem. Dzieli się liczbę tych płyt przez liczbę płyt w jednostce próbkowania i mnoży przez 100. Reszta jest taka sama.

Przykład asfaltowy w normie (rys. 4 i rys. 6) pokazuje te kroki. Najwyższa wartość odliczenia wynosi 27,0, więc m wynosi 7,92. Inspektor zachowuje siedem największych wartości odliczeń i 0,92 ósmej, czyli 1,8 z 2,0. Suma wynosi 92,5, a q wynosi 4. Inspektor powtarza krok z najmniejszą wartością odliczenia powyżej 5 ustawioną na 5, aż q będzie równe 1. Największa skorygowana wartość odliczenia wynosi 57,5. PCI wynosi 100 - 57,5 = 42,5, a rys. 6 podaje ocenę dostateczną.

PCI odcinka to średnia PCI jednostek próbkowania. Jest to średnia ważona, jeśli inspektor dodał dodatkowe jednostki próbkowania. Raport odcinka podaje lokalizację, wymiary, liczbę jednostek próbkowania, liczbę zbadanych jednostek, PCI, średnie PCI i ocenę stanu.

Typy uszkodzeń

Podręczniki PAVER FAA wymieniają 17 typów uszkodzeń nawierzchni asfaltowych (kody 41 do 57) i 16 typów uszkodzeń nawierzchni betonowych (kody 61 do 76). Wdrażają one STANAG 7181. Edycja normy z 1998 r. wymienia odpowiednio 16 i 15 typów. Liczba zależy od edycji. Erozja od podmuchu silnika odrzutowego (46) i rozlanie oleju (49) nie mają poziomów nasilenia. Inspektor rejestruje obszar w stopach kwadratowych lub metrach kwadratowych.

• Asfalt, kody 41 do 49: spękania krokodyle, wypływanie asfaltu, spękania blokowe, falowanie, zapadnięcia, erozja od podmuchu silnika odrzutowego, spękania odbite ze szwów, spękania podłużne i poprzeczne, rozlanie oleju.
• Asfalt, kody 50 do 57: łatanie i łaty po wykopach instalacyjnych, wypolerowanie kruszywa, rozpadanie się nawierzchni, koleiny, przesuwanie, spękania poślizgowe, wybrzuszenia, wietrzenie.
• Beton, kody 61 do 68: wybrzuszenie płyt, wykruszenie narożnika, pęknięcia, spękania trwałościowe, uszkodzenie wypełnienia dylatacji, małe łatanie, duże łatanie, wykwity.
• Beton, kody 69 do 76: pompowanie, łuszczenie, osiadanie lub uskok, rozkruszona płyta, spękania skurczowe, wykruszenie przy dylatacji, wykruszenie narożnika, reakcja alkalia-krzemionka (ASR).

Podręcznik dla asfaltu mierzy większość typów uszkodzeń w stopach kwadratowych (metrach kwadratowych). Spękania odbite ze szwów oraz spękania podłużne i poprzeczne mierzy w stopach liniowych (metrach). Na betonie inspektor liczy płyty. Jeśli na jednym obszarze spękań krokodylowych występuje kilka poziomów nasilenia, inspektor mierzy każdy poziom osobno, o ile jest to łatwe. Gdy nie jest, ocenia cały obszar według najwyższego nasilenia.

Wiele poziomów nasilenia zależy od potencjału powstawania ciał obcych na pasie (FOD, foreign object debris). Spękanie odbite ze szwu ma niskie nasilenie, gdy potencjał FOD jest mały lub go brak. Ma wysokie nasilenie, gdy jest silnie wykruszone i ma wyraźny potencjał FOD. Jeśli inspektor zarejestruje wysokie nasilenie ASR na płycie, nie rejestruje na tej płycie żadnego innego uszkodzenia.

Czego nie mierzy PCI

PCI nie mierzy nośności konstrukcji. Nie podaje bezpośredniego pomiaru przyczepności ani równości. Nie zastępuje bezpośredniego pomiaru równości, nośności konstrukcji, tekstury powierzchni ani tarcia. AC 150/5320-6G wskazuje AC 150/5380-9 dla równości i AC 150/5320-12 dla tarcia.

FAA AC 150/5320-6G mówi, że PCI to wizualna ocena powierzchni. Dalsze badania muszą znaleźć przyczynę uszkodzenia.

Dokładność wydania z 1998 r.

Wydanie z 1998 r. mówi, że żadna dokładność nie wynika z badań zaprojektowanych statystycznie. Uwaga podaje oczekiwania. Inspektorzy powinni poprawnie określić typ uszkodzenia w 95 % przypadków. Pomiary liniowe powinny zgadzać się w granicach 10 % przy ponownym pomiarze, a pomiary powierzchni w granicach 20 %.

Zastosowanie przez FAA

FAA AC 150/5380-7B opisuje program zarządzania nawierzchniami lotniskowymi. Lotnisko objęte federalnym finansowaniem musi wykonać szczegółowy przegląd nawierzchni co najmniej raz w roku. Pomiar PCI według D5340 pozwala wydłużyć ten okres do trzech lat. Lotnisko musi prowadzić zapisy typów uszkodzeń, ich lokalizacji i prac utrzymaniowych, które zaplanowało lub wykonało. Internetowy program FAA PAVEAIR jest jednym z narzędzi zarządzania nawierzchniami. AC jest obowiązkowy dla projektów finansowanych ze środków AIP lub PFC.

FAA AC 150/5320-6G wiąże PCI z rodzajem prac. Nawierzchnia z PCI powyżej 70 jest kandydatem do utrzymania. Taka z PCI od 55 do 70 jest kandydatem do rehabilitacji. Taka z PCI poniżej 55 może być kandydatem do przebudowy. AC mówi, że te granice są względne. Projekt może uzasadnić inną strategię po obu stronach granicy.

Pomiary dronem

Edycja z 1998 r. zakłada, że inspektorzy chodzą po nawierzchni. Jej lista sprzętu obejmuje ręczny kołowy odometr, łatę prostującą lub sznur wytyczający oraz linijkę. Jako zagrożenia wymienia ruch i hałas statków powietrznych. Nie wspomina o dronach ani obrazach z powietrza. Czy pomiar dronem spełnia umowę, zależy od tej umowy i edycji, którą wskazuje.

TarmacView planuje loty przeglądowe i dziś wykonuje zdjęcia nawierzchni lotniskowej. Wykrywanie spękań i ocena według D5340 są w przygotowaniu i oferowane we wczesnym dostępie. Zob. czego ASTM D5340 wymaga od pomiaru dronem .