Co to jest spalling?

Spalling to rozpad płyty betonowej przy złączu, pęknięciu lub narożniku. Zostawia luźne kawałki betonu i nieregularny ubytek w powierzchni. FAA traktuje go jako uszkodzenie nawierzchni betonowej.

Definicja

Podręczniki różnie formułują definicję, ale sens jest podobny. FHWA nazywa spalling „pękanie, kruszenie, odpryskiwanie lub strzępienie" krawędzi płyty. Podręcznik FAA PAVER i AC 150/5380-6C nazywają go rozpadem krawędzi płyty. Strefa jest inna. Podręczniki lotniskowe liczą odprysk w odległości do 2 stóp (0,6 m) od boku złącza. Podręcznik FHWA dla dróg liczy go w odległości do 0,3 m.

Odprysk to wada krawędzi, a nie całej płyty. NCHRP podaje, że odprysk przy złączu może rozwijać się głównie w kilku górnych calach płyty albo głębiej. Głęboki odprysk wymaga innej naprawy (patrz Naprawa).

Rodzaje spallingu

Podręcznik PAVER dla lotnisk betonowych zna dwa uszkodzenia typu spalling.

• Spalling złączy (uszkodzenie nr 74) to rozpad krawędzi płyty w odległości do 2 stóp (0,6 m) od boku złącza. Odprysk przy złączu zwykle nie biegnie pionowo przez płytę. Styka się ze złączem pod kątem. Pęknięcie w płycie może odpryskiwać w ten sam sposób.
• Spalling narożny (uszkodzenie nr 75) to wykruszanie lub rozpad płyty w odległości około 2 stóp (0,6 m) od narożnika. Odprysk biegnie w dół, aż styka się ze złączem.

Podręcznik FHWA dla dróg rejestruje spalling tylko przy złączach podłużnych i poprzecznych. Nie ma osobnego uszkodzenia spalling narożnego. FAA AC 150/5320-6G uwzględnia obie postacie lotniskowe w strukturalnym wskaźniku stanu (SCI).

Jak odróżnić odprysk od podobnych uszkodzeń

Każde z tych uszkodzeń ma własny opis w podręczniku PAVER, inną przyczynę i inną naprawę.

• Pęknięcie narożne. Pęknięcie narożne to pęknięcie, które przechodzi pionowo przez całą grubość płyty. Odprysk narożny biegnie w dół. Kąt pęknięcia często nie jest wyraźny przy niskim nasileniu. W takim przypadku decyduje położenie. Pęknięcie, które styka się z obydwoma złączami dalej niż 2 stopy (600 mm) od narożnika, jest pęknięciem narożnym. Pęknięcie bliżej niż 2 stopy jest odpryskiem, chyba że potwierdzono, że pęknięcie jest pionowe.
• Łuszczenie. Odprysk nie jest łuszczeniem. Łuszczenie to delaminacja lub rozpad powierzchni płyty. Może wystąpić w dowolnym miejscu płyty. FHWA podaje jego głębokość jako zwykle od 3 do 13 mm.
• Strzępienie. Strzępione złącze to złącze, w którym materiał nie leży już wzdłuż złącza lub pęknięcia. Spalling oznacza, że materiał może być brakujący, ale nie musi.
• Wykruszenia (popouts). Wykruszenie to mały fragment, który odrywa się od powierzchni pod wpływem cykli zamrażania i rozmrażania oraz pęczniejącego kruszywa. Ma 25 do 100 mm średnicy i 13 do 50 mm głębokości.
• Pękanie typu D (D-cracking). Pękanie typu D to wzór spękań równoległych do złącza, z ciemnym przebarwieniem wokół drobnych pęknięć. Może prowadzić do rozpadu betonu w odległości od 1 do 2 stóp (0,3 do 0,6 m) od złącza. Jest przyczyną odprysków, ale też odrębnym uszkodzeniem.

Przyczyny

Nadmierne naprężenia przy złączu lub pęknięciu powodują spalling złączy. Naprężenia te wywołuje kilka warunków.

• Materiał nieściśliwy w złączu. Ziemia i kamienie gromadzą się w złączu, gdy uszczelniacz jest uszkodzony. FHWA podaje, że materiał nieściśliwy nie pozwala złączu się zamknąć. Naprężenia ściskające mogą wtedy powodować odpryski wzdłuż ścianek złącza. FAA AC 150/5380-6C i podręcznik PAVER mówią to samo o uszkodzeniu uszczelnienia złącza.
• Obciążenia ruchem na słabym betonie. Słaby beton przy złączu, przeciążony podczas wykańczania, odpryskuje pod ruchem.
• Dyble. Źle ustawione dyble, z powodu błędnego ułożenia lub złego przygotowania, ograniczają ruch płyty i powodują odpryski. FHWA dodaje korozję prętów dyblowych, metalowych wkładek w złączach oraz zbrojenia leżącego zbyt blisko powierzchni.
• Trwałość betonu. FHWA wymienia pękanie typu D (D-cracking) i reakcję alkalia-krzemionka (ASR). Wymienia też słabe zagęszczenie betonu przy złączach.
• Uszkodzenia podczas budowy i utrzymania. NCHRP wymienia zbyt wczesne cięcie złączy piłą oraz uszkodzenia od frezowania na zimno, szlifowania lub czyszczenia złączy.
• Pługi śnieżne. AC 150/5380-6C wymienia uszkodzenia od pługów śnieżnych. AC 150/5320-6G mówi, że ścięte krawędzie złączy mogą pomóc ograniczyć drobne odpryski od pługów śnieżnych.

Spalling narożny ma te same przyczyny co spalling złączy. AC 150/5380-6C mówi, że może pojawić się wcześniej z powodu większego narażenia. FHWA podaje, że spalling może wystąpić w każdym klimacie.

Nasilenie i liczenie

Podręcznik PAVER ocenia spalling złączy na trzech poziomach nasilenia. Ocena zależy od długości odprysku i stanu odłamków.

Dla odprysku krótszego niż 2 stopy (600 mm):

• Niskie: odprysk jest pokruszony na kawałki lub rozdrobniony. Potencjał FOD lub uszkodzenia opon jest niewielki.
• Średnie: część odłamków jest luźna lub brakuje ich. Potencjał FOD lub uszkodzenia opon jest znaczny.
• Podręcznik nie definiuje poziomu wysokiego dla odprysku krótszego niż 2 stopy.

Dla odprysku dłuższego niż 2 stopy (600 mm):

• Niskie: odprysk jest podzielony na nie więcej niż trzy kawałki przez pęknięcia niskiego lub średniego nasilenia albo złącze jest lekko strzępione. Potencjał FOD jest niewielki lub brak.
• Średnie: odprysk jest podzielony na więcej niż trzy kawałki przez pęknięcia lekkie lub średnie. Alternatywnie jest podzielony na nie więcej niż trzy kawałki, a jedno lub więcej pęknięć jest silnych. Alternatywnie złącze jest umiarkowanie strzępione. Istnieje pewien potencjał FOD.
• Wysokie: odprysk jest podzielony na więcej niż trzy kawałki, a jedno lub więcej pęknięć ma wysokie nasilenie, albo złącze jest silnie strzępione. Potencjał FOD jest wysoki.

Spalling narożny też ma trzy poziomy.

• Niskie: odprysk jest podzielony na jeden lub dwa kawałki przez pęknięcia niskiego nasilenia. Alternatywnie odprysk wyznacza jedno pęknięcie średniego nasilenia. Potencjał FOD jest niewielki lub brak.
• Średnie: odprysk jest podzielony na dwa lub więcej kawałków przez pęknięcia średniego nasilenia, a kilka małych odłamków jest luźnych lub brakuje ich. Alternatywnie odprysk wyznacza jedno silne pęknięcie z odłamkami. Alternatywnie luźny materiał daje pewien potencjał FOD.
• Wysokie: odprysk jest podzielony na dwa lub więcej kawałków przez pęknięcia wysokiego nasilenia, rozdrobnione, a odłamki są luźne lub brakuje ich. Alternatywnie przemieszczone kawałki stwarzają zagrożenie uszkodzeniem opon. Alternatywnie luźny materiał daje wysoki potencjał FOD.

Podręcznik liczy spalling według płyt, a nie według powierzchni. Płyta z odpryskami na więcej niż jednej krawędzi liczy się raz, według najwyższego nasilenia. Dwie sąsiednie płyty, z których każda ma odprysk przy złączu, liczą się osobno. Dwa drobne przypadki się nie liczą. Pierwszy to odprysk przy złączu na tyle mały, że wypełnia się go podczas naprawy uszczelnienia złącza. Drugi to odprysk narożny węższy niż 3 cale (76 mm), który ma wypełnienie uszczelniaczem.

Podręcznik FHWA dla dróg ocenia odpryski inaczej. Ocenia je według szerokości, mierzonej do ścianki złącza. Odprysk węższy niż 75 mm to niskie nasilenie. Odprysk o szerokości od 75 do 150 mm to nasilenie umiarkowane. Odprysk szerszy niż 150 mm, odprysk podzielony na dwa lub więcej kawałków albo odprysk z materiałem łaty to wysokie nasilenie. FHWA rejestruje długość dotkniętego złącza podłużnego na każdym poziomie i liczy tylko odpryski o długości 0,1 m lub większej. Dla złączy poprzecznych rejestruje liczbę dotkniętych złączy.

Badanie PCI odbywa się zgodnie z ASTM D5340, jak wymaga AC 150/5380-6C. FAA AC 150/5320-6G liczy spalling złączy i spalling narożny na wszystkich poziomach nasilenia jako dwa z pięciu uszkodzeń w SCI.

Dlaczego to ma znaczenie na lotnisku

Odprysk uwalnia beton na nawierzchnię. FAA AC 150/5380-6C mówi, że uszkodzenie nawierzchni może wytwarzać luźny materiał, który może uderzyć w śmigła statków powietrznych lub zostać wciągnięty do silników odrzutowych. Wszystkie kontrole nawierzchni powinny zajmować się tym FOD. Oceny PAVER to odzwierciedlają, ponieważ o nasileniu decyduje potencjał FOD i ryzyko uszkodzenia opon.

EASA wymienia pogarszającą się nawierzchnię, z odrywającymi się kawałkami betonu, jako źródło FOD. Jej wskazówki do kontroli pola ruchu naziemnego nakazują szukać oznak uszkodzenia nawierzchni. Obejmuje to spękania i odpryski betonu. Inspektor sprawdza też stan uszczelnienia złączy.

Naprawa

Naprawę wybiera się według głębokości i przyczyny odprysku.

Tabela 6-2 AC 150/5380-6C podaje dwa sposoby naprawy spallingu złączy. Pierwszy to usunięcie luźnego materiału, wypełnienie zatwierdzonym produktem i ponowne uszczelnienie. Drugi to naprawa na część grubości płyty. AC 150/5320-6G stwierdza, że terminowa naprawa spallingu na część grubości wydłuża użytkową żywotność sztywnej nawierzchni. To samo mówi o terminowym ponownym uszczelnianiu złączy, które nie dopuszcza do złącza wody i materiału nieściśliwego.

Naprawa na część grubości nadaje się do płytkiego odprysku. FHWA podaje granicę. Odprysku głębszego niż górna jedna trzecia płyty, powstałego od źle ustawionych prętów dyblowych lub znacznego pękania typu D, nie należy naprawiać na część grubości. Naprawa prawdopodobnie się nie uda. FHWA radzi pobrać próbki rdzeniowe z reprezentatywnych złączy, aby ustalić głębokość uszkodzenia. Pavement Interactive podaje granicę szerokości. Odprysk, który wychodzi więcej niż około 75 mm (3 cale) od lica pęknięcia, może sięgnąć do dna złącza. Wymaga wtedy łaty na pełną grubość.

Naprawa na część grubości według dodatku A8 AC 150/5380-6C ma następujące kroki:

1. Zaznacz granice obszaru odprysku.
2. Wytnij piłą pionowe nacięcia na głębokość co najmniej 2 cale (5 cm), około 3 cale (8 cm) poza odpryskiem.
3. Usuń cały niezdrowy beton oraz co najmniej 1/2 cala (13 mm) zdrowego betonu między nacięciem a złączem.
4. Oczyść obszar i uformuj nową komorę na uszczelniacz złącza.
5. Ułóż materiał naprawczy, wykończ go i pielęgnuj.
6. Uszczelnij złącze.

Nie układaj betonu, dopóki temperatura powietrza nie wynosi co najmniej 40 °F (4 °C) i rośnie. Połącz dwa obszary naprawy oddalone od siebie o mniej niż 1,5 stopy (45 cm).

Jeśli beton dostanie nakładkę asfaltową, pozycja P-101-3.4 AC 150/5370-10H dopuszcza naprawę asfaltem. Ekipa wycina piłą 2 cale (50 mm) poza odpryskiem i na 2 cale głębokości. Asfalt układa się w warstwach nie grubszych niż 4 cale (100 mm). Pozycja ogranicza naprawę asfaltem betonu do głębokości mniejszej niż jedna trzecia grubości płyty.