Czym jest warstwa ścieralna (surface course)?

Warstwa ścieralna to górna warstwa konstrukcji nawierzchni, która przenosi ruch statków bezpośrednio. Nazywana jest też warstwą nawierzchniową (surface course).

Materiał

W nawierzchni podatnej warstwą nawierzchniową jest mieszanka asfaltowa, pozycja FAA P-401. W nawierzchni sztywnej jest nią płyta z betonu cementowego, pozycja P-501. Płyta przenosi obciążenie i tworzy powierzchnię. FAA zaleca P-401 dla nawierzchni obsługujących statki cięższe niż 60 000 lb (27 215 kg). Pozycji P-403 można użyć dla statków o masie 60 000 lb lub mniejszej.

AC 150/5320-6G, Tabela 3-3, podaje minimalną grubość asfaltowej warstwy nawierzchniowej. Wynosi ona 3 in (75 mm) dla nawierzchni obsługujących statki poniżej 60 000 lb, a 4 in (100 mm) dla cięższych statków. Rzeczywistą grubość określa projekt konstrukcyjny.

Co robi ta warstwa

Asfaltowa warstwa ścieralna pełni trzy funkcje:

• Ogranicza przenikanie wody powierzchniowej do podbudowy zasadniczej.
• Zapewnia gładką, przeciwpoślizgową powierzchnię wolną od luźnych cząstek, które mogłyby stać się FOD.
• Przeciwdziała naprężeniom ścinającym od obciążeń kół statków.

Płyta betonowa też zapewnia przeciwpoślizgową powierzchnię i nie dopuszcza wody powierzchniowej do podbudowy pomocniczej.

Wymagania dotyczące powierzchni

EASA CS ADR-DSN.B.090 mówi, że powierzchnia drogi startowej nie powinna mieć nierówności, które pogarszają przyczepność lub wpływają na start i lądowanie. Droga startowa o nawierzchni utwardzonej powinna być zbudowana lub odnowiona tak, aby zapewniała przyczepność na poziomie minimalnego poziomu przyczepności lub powyżej niego. Nowa nawierzchnia powinna mieć średnią głębokość tekstury co najmniej 1,0 mm.

Liczą się dwie skale tekstury. Mikrotekstura to tekstura pojedynczych kamieni. Makrotekstura to tekstura między kamieniami. EASA mówi, że makrotekstura jest głównym czynnikiem zdolności odprowadzania wody przy dużej prędkości. Frezowanie rowków skraca drogę odpływu wody.

Standardowy rowek FAA ma 1/4 in na 1/4 in, a odstęp między osiami wynosi 1-1/2 in. Rowki zużywają się pod ruchem. Weźmy odcinek drogi startowej o długości 1 500 ft (457 m). Jeśli 40% jego rowków ma głębokość lub szerokość 1/8 in (3 mm) albo mniej, ich działanie przeciw aquaplaningowi jest znacznie ograniczone. FAA wymaga wtedy działań naprawczych.

Porowata warstwa przeciwpoślizgowa (PFC) to cienka, otwartoziarnista nakładka HMA o grubości 3/4 do 1-1/2 in (25 do 40 mm). FAA odradza ją na drogach startowych z więcej niż 91 lądowaniami samolotów turbinowych dziennie na jeden koniec drogi startowej. Osady gumy mogą zatykać jej pustki.

Poziomy przyczepności

AC 150/5320-12C podaje trzy poziomy przyczepności: minimalny, planowania utrzymania oraz nowego projektu lub budowy. Wartości zależą od urządzenia pomiarowego i prędkości badania. Dla urządzenia Mu Meter przy 40 mph wartości to 0,42, 0,52 i 0,72. Interwał badania zależy od dziennej liczby lądowań samolotów turbinowych na jeden koniec drogi startowej. Waha się od 1 roku dla mniej niż 15 lądowań do 1 tygodnia dla ponad 210.

Uszkodzenia

Instrukcja PAVER dla lotnisk asfaltowych wymienia 17 typów uszkodzeń. Cztery z nich to:

• Wypocenie (42): błyszcząca, lepka warstwa materiału bitumicznego na powierzchni. Powodują je nadmiar asfaltu lub niska zawartość pustek powietrznych.
• Wypolerowane kruszywo (51): kruszywo ponad asfaltem jest bardzo drobne lub nie ma ostrych, szorstkich ziaren.
• Wykruszanie (52): grube ziarna kruszywa wypadają z powierzchni.
• Erozja od strumienia odrzutowego (46): spalone lub zwęglone spoiwo. Spalone obszary mogą mieć do około 1/2 in (13 mm) głębokości.

Wymiana warstwy

AC 150/5320-6G nazywa usunięcie i wymianę części lub całości elastycznej warstwy ścieralnej rehabilitacją. Frezowanie i nakładka często dają istotnie dodatkowy okres użytkowania, zarówno funkcjonalny, jak i konstrukcyjny. Usunięcie i wymiana każdej warstwy pod warstwą nawierzchniową to przebudowa. AC używa wskaźnika stanu nawierzchni (PCI) jako wskazówki. PCI powyżej 70 oznacza kandydata do konserwacji. PCI od 55 do 70 oznacza kandydata do rehabilitacji. PCI poniżej 55 oznacza możliwego kandydata do przebudowy. AC dodaje, że rodzaj uszkodzenia może uzasadniać inny wybór.

Konserwacja

FAA zaleca usuwanie gumy w odstępach od 2 lat (mniej niż 15 lądowań) do 2 miesięcy (ponad 210 lądowań). Uszczelnienie grysem (chip seal) lub zawiesiną (slurry seal) to tymczasowy sposób przywrócenia przyczepności. Slurry seal zwykle wytrzymuje 2 do 5 lat i jest środkiem tymczasowym do czasu nakładki. Mgiełka uszczelniająca (fog seal) może istotnie zmniejszyć przyczepność w pierwszym roku.