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Überblick geräuschmindernder FahrbahnbelägeMöglichkeiten zur Qualitätssicherung
Manuel MännelMÜLLER-BBM
Berlin, 6.Oktober 2011
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Inhalt
• Wirkmechanismen, Kategorisierung• Entscheidungskriterien für geräuschmindernde
Fahrbahnbeläge• Diskussion verschiedener geräuschmindernder
Fahrbahnbeläge– OPA– SMA-LA– MA– LOA– DSH-V– PMA– Sonstige
• Zusammenfassung
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Wirkmechanismen, Kategorisierung
Dichte Deckschichten
Semi-poröse Deckschichten
Offenporige/ poröse Deckschichten
Reduktion Reifenschwingung (Textur)
Geräuschm
inderungspotenzial
Absorption (Hohlraum-gehalt)
Reduzierung Air-Pumping (Textur, Hohlraumgehalt)
4
Entscheidungskriterien für geräuschmindernde Fahrbahnbeläge
• Pegelminderung (Ziel)– Anforderung aus Planung/Planfeststellung/Bebauungsplanverfahren– Ersatz/Ergänzung von konventionellen aktiven Schallschutzmaßnahmen
(Lärmschutzwände und -wälle): Höhe, Stadtbild, Machbarkeit– Vorhaltemaß wegen abnehmender Lärmminderung
• Bau- und verkehrstechnische Randbedingungen– Lage innerorts/außerorts– Geschwindigkeit– Verkehrsstärke, Lkw-Anteil und Schwerverkehrsanteil– Anzahl und Lage von Einmündungen und Lichtsignalanlagen, Kurvenradien im
Streckenverlauf, Abbiegeverkehr (Lkw, Pkw)– Sparten in der Fahrbahnfläche, Entwässerung– Umfang der geplanten Maßnahme (Grundhafte Erneuerung vs.
Fahrbahndeckenerneuerung)– Maßnahme kombinierbar mit Maßnahmen der Erhaltungsplanung
• Wirtschaftlichkeit (Kosten/Nutzen/Förderung)
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Offenporiger Asphalt PA (OPA)• sehr hohlraumreicher Asphalt (bis zu 28 % Hohlraumgehalt) durch Ausfallkörnung• Wasser wird durch die Schicht geleitet und auf der Dichtungsschicht abgeführt• Hohe Anforderungen an Mineralstoffe und Bindemittel sowie spezielle Anforderungen
an den Einbau• Einschichtig
– PA 8, PA 11 nach TL und ZTV Asphalt-StB 07• Zweischichtig
– üblicherweise obere Schicht PA 8, untere Schicht PA 16– Material nach TL Asphalt, Bauweise nicht in ZTV Asphalt verankert– Über Schichtdicke an verkehrliche Randbedingungen anpassbar
• (Erweiterter) Eignungsnachweis nach ZTV Asphalt-StB 07 empfehlenswert– Hoher Hohlraumgehalt, Wasserzutritt
• Abdichtungsschicht– SAMI-Schicht, Gussasphalt, Splittmastixbinder
• Einbau eines Probefeldes (Anspritzmengen, Verfahren, Erfahrungssammlung, bautechnische und akustische Prüfungen)
• DStrO = -4 dB(A) für OPA und -5 dB(A) für ZWOPA
6
Offenporiger Asphalt PA (OPA)
– Maximale Pegelminderung auch für LKW
– Anpassbar je Verkehrssituation
– Hohe Verformungsbeständigkeit– Aquaplaning und Sprühfahnen-
reduzierung
Vorteile Nachteile
– Nachlassende Wirkung
– Hohe Anforderungen an PlanungBau und Material
– Entwässerung innerorts nötig– Reinigung innerorts nötig– Erhaltung nur großflächig– Anfällig für Scherkräfte
– sehr hohe Kosten
Pegelminderung
Bau- und Verkehrstechnik
Kosten
8
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Erforderliche akustisch wirksame SchichtdickeAnteil der schweren Lkw am Lkw-Aufkommen: 80%
OPA
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4,5
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9
Splittmastixasphalt lärmarm (SMA LA) • Hohlraumreicher Splittmastixasphalt (10-15 %) durch Bereiche mit
Ausfallkörnung• Höhere Anforderungen an Mineralstoffe und Bindemittel sowie spezielle
Anforderungen an den Einbau• (erweiterter) Eignungsnachweis nach ZTV Asphalt-StB 07
– Keine Regelbauweise– Hoher Hohlraumgehalt
• Erhöhte Anforderungen an die Binderschicht (Dichtheit und Ebenheit)– Eignungsnachweis
• Erhöhte Anspritzmengen Bitumenemulsion• Einbau eines Probefeldes (Erfahrungssammlung, bau- und schalltechnische
Prüfungen)• Noch kein DStrO-Wert (erfahrungsgemäß sind ca. –3 dB - –4 dB(A) erreichbar)
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Splittmastixasphalt lärmarm (SMA LA)
– Hohe Pegelminderung auch für LKW
– geringe Einbaudicke– stabiles Korngerüst
Vorteile Nachteile
– leicht nachlassende Wirkung
– Höhere Anforderungen an Mineralstoffe, Bindemittel und Einbau
– Keine Regelbauweise– Erhöhte Anforderungen an die
Binderschicht (Wasser, Ebenheit)
– Höhere Kosten als „Standardbauweisen“
Pegelminderung
Bau- und Verkehrstechnik
Kosten
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Lärmarmer Gussasphalt (MA LA)• „Dichte“ Deckschicht• Texturoptimierung• Laut neuer ZTV Asphalt StB-07 • MA 5 (nicht MA 8 oder MA 11)• Abstreuung Verfahren B
– Abstreumaterial Lieferkörnung 2/3 oder 2/4– Möglichst kubisch gebrochen– Leicht vorbituminiert– Abstreumenge 10-12 kg/m² bzw. 11-13 kg/m²
• Ohne Einwalzen• Durch Beachtung einer gleichmäßigen Einbaudicke und
-temperatur wird zudem eine günstigere, weil gleichmäßigere Textur erreicht.• DStrO-Wert = -2 dB(A)
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Lärmarmer Gussasphalt (MA LA)
– Pegelminderung gegenüber herkömmlichem Gussasphalt
– „Dichte“ Deckschicht– Kein eindringendes Wasser– Keine Vorkehrungen an
Binderschicht– Erhaltungsmaßnahmen
Vorteile Nachteile
– Nur geringe Pegelminderung– Wirkung hauptsächlich bei Pkw
– Spezielles Material für Abstreuung
– Erhöhte Herstellkosten wegen spezieller Abstreuung
Pegelminderung
Bau- und Verkehrstechnik
Kosten
14
LOA – Lärmoptimierter Asphalt• Texturoptimierung durch kleines Größtkorn und „dichte Packung“• „Dichte“ Deckschicht• Wirkung hauptsächlich bei Pkw-Reifen (bei geringem Schwerverkehrsanteil)• Konzipiert für innerörtliche Anwendung• Schichtdicke 2,0 bis 2,5 cm („Dünnschichtbauweise“)• Geringer Bindemittelgehalt• Erhöhter Hohlraumgehalt• Ebenheit und Dichtheit der Binderschicht wichtig• (Erweiterter) Eignungsnachweis
– Bestimmung der optimalen Lagerungsdichte durch Rüttelversuch– Spurbildungsversuch– Mittlere Texturtiefe an Walzsegmentplatten
• Kein DStrO-Wert, starke Schwankungen bei unterschiedlichen Strecken
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Lärmoptimierter Asphalt (LOA)
– Hohe Pegelminderung möglich
– „Dichte“ Deckschicht
Vorteile Nachteile
– sehr heterogene Qualität – Wirkung nur bei Pkw-Reifen
– Hoher Hohlraumgehalt bei geringem Bindemittelgehalt
– Keine Regelbauweise– Anforderungen an Binderschicht– Noch keine Langzeiterfahrung
– erhöhte Kosten durch Binderschicht, erweiterten Eignungsnachweis
Pegelminderung
Bau- und Verkehrstechnik
Kosten
17
Dünne Schichten im Heißeinbau auf Versiegelung (DSH-V)
• FGSV-Merkblatt für DSH-V (M DSH-V)• Ursprung in der Erhaltungsplanung („Dünne Schichten“)• Geeignet für Neubau/Fahrbahndeckensanierung/Griffigkeitsverbesserung• Größtkorn 5 oder 8 mm (DSH-V 0/5, DSH-V 0/8)• Erhöhter Hohlraumgehalt im Mischgut (MPK 4-6 %)• Anspritzen der Unterlage und Überbauen mit DSH-V-Mischgut in einem Arbeitsgang
Hineinziehen der Bindemittelschicht in das Mischgut• Deckschichtdicke ca. 1,2 bis 2,0 cm• Noch kein DStrO-Wert (erfahrungsgemäß sind ca. –4 - –5 dB(A) erreichbar)
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DSH-V
– Hohe Pegelminderung vor allem bei Pkw
– „Dichte“ Schicht, aber mit erhöhtem Hohlraumgehalt in der oberen Zone
– Keine erhöhten Anforderungen an Unterlage
– Guter Schichtenverbund (wichtig bei dünnen Schichten)
– Geringe Kosten durch geringere Schichtdicken
Vorteile Nachteile
– Nachlassende Wirkung durch Abrieb und hohe Verkehrslasten (?)
– Weniger Wirkung bei Lkw
– Einbauverfahren mit speziellem Gerät
– Feines Mischgut verformungsanfällig
– Spezielles Einbaugerät notwendig
Pegelminderung
Bau- und Verkehrstechnik
Kosten
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Poröser Mastix-Asphalt (PMA)
• Erste Strecken auf der A44, A24 und in AAchen• „offenporiger Gussasphalt“
– Unten: Abfließendes Bindemittel führt zu Gussasphalt– Oben: Ausfallkörnung führt zu Hohlraumstruktur
• Stabileres Korngerüst als bei OPA• Einbau mit Muldenkippern und Fertigern• Einsatz vün Rührwerkskochern und Gussasphaltbohlen nicht notwendig• Noch kein DStrO-Wert (vermutlich sind ca. –5 dB(A) erreichbar)• Durch Absorption auch gute Wirkung für LKW
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Poröser Mastix-Asphalt (PMA)
– Durch Absorption für PKW und LKW gute Pegelminderung
– Hohe Verformungsbeständigkeit– Aquaplaning und Sprühfahnen-
reduzierung– Selbstabdichtend durch
ablaufendes Bindemittel
Vorteile Nachteile
– Nachlassende Wirkung aufgrund verschmutzender Hohlräume
– Hohe Anforderungen an PlanungBau und Material
– Reinigung innerorts nötig– Erhaltung nur großflächig– noch in der Erprobungsphase
– hohe Kosten
Pegelminderung
Bau- und Verkehrstechnik
Kosten
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Sonstige Bauweisen
• Waschbeton– DStrO = -2 dB(A)– Weitere Optimierung im Gange
• Dünne hohlraumreiche Schichten (hohlraumreich)– bis zu 14 % Hohlraumgehalt
z.B. niederländischer ZSA-SD (auch in Deutschland im Einsatz)– Weitere Produkte: Microville, Novachip
• Geräuschmindernde Fahrbahnbeläge in Erprobung, Forschung und Entwicklung– ...
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Potenziale Geräuschminderung
24
„Pkw-Reifen“
90919293949596
979899
100101102
DSH-V0/5
DSH-V0/8
SMALA 0/5
SMALA 0/8
SMA0/8 S
SMA0/11 S
MALA WB LOA 5D PA 8 ZWOPA
dB(A
)
Bezugswert CPX P = 100,5 dB(A)
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Potenziale Geräuschminderung
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„Fahrzeugmix Pkw/Lkw“
90919293949596979899
100101102
DSH-V0/5
DSH-V0/8
SMALA 0/5
SMALA 0/8
SMA0/8 S
SMA0/11 S
MALA WB LOA 5D PA 8 ZWOPA
dB(A
)
Bezugswert CPXI = 101 dB(A)
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Kann (oder sollte) man davon ausgehen, dass die Geräusch-minderung für einen neuen Fahrbahnbelag immer diegleiche ist?
Bleiben Geräuschminderungenüber die Jahre hinweg konstant?
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Geräusch-minderung
Schall-absorptionsgrad
Textur
Strömungs-widerstand
Hohlraumgehalt
SchichtdickeBindemittel-anteil
Größt-korn
Verdichtungsgrad
Sieb-linie
Füller-anteil
Einbau-temperatur
Maschinen-technik
Binde-mitteltyp
Gesteinsart
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Geräuschminderungspotential neuer geräuschmindernder Deckschichten
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2
3
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5
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DSH-V LOA 5D SMA-LA
CPXP, 50 km/h
30
Veränderung der Geräuschminderung
Extrembeispiele, Quelle: Schweizerisches Bundesamt für Straßen ASTRA
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Möglichkeiten zur wirkorientierten Quantifizierung der Geräuschminderung• Zur Sicherstellung der Geräuschminderung
nach Einbau• Zum Monitoring von Fahrbahnbelägen• Zur Optimierung der Belagsauswahl für
weitere Projekte
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Statistische VorbeifahrtmessungDIN EN ISO 11819-1: Akustik. Messung des Einflusses von Straßenoberflächen auf Verkehrsgeräusche. Teil 1: Statistisches Vorbeifahrtverfahren.
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Statistische Vorbeifahrtmessung
14013012011010090807060 1505070
75
80
85
90
95
100
v [km/h]
L Aeq
,10 [
dB(A
)]
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CPX-Messverfahren
Mikrofone
Mikrofone in beiden Rollspuren in getrennten Radhäusern
GPS-Antenne zur Positionierung
ISO CD 11 819-2: Acoustics – Measurement of the influence of road surfaces on traffic noise –Part 2: The close-proximity method.
36
Kon
takt
Müller-BBM GmbH ▪ Robert-Koch-Straße 11 ▪ 82152 Planegg / München
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
www.MuellerBBM.de
Berlin ▪ Dresden ▪ Frankfurt ▪ Gelsenkirchen ▪ Hamburg ▪ Karlsruhe ▪ Köln ▪ Nürnberg ▪ Stuttgart ▪ Weimar
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Geräuschmindernde Fahrbahnbeläge5 mm 8 mm 11 mmGrößtkorn Größtkorn Größtkorn Schichtdicke
Splittmastixasphalt SMA SMA 5 SMA 8 SMA 11 4,0 cm Splittmastixasphalt SMA LA (LO) „SMA 5 LA“ „SMA 8 LA“ 2,5 cm Dünne Schichten im Heißeinbau DSH-V 0/5 DSH-V 0/8 2,0-3,0 cm
auf Versiegelung Lärmoptimierter Asphalt LOA „LOA 5D“ 2,0-2,5 cm Lärmarmer Gussasphalt MA 5 MA 8
Abstr. Verf. B Abstr. Verf. B 2,0-3,0 cm Waschbeton 0/8 Dünne hohlraumreiche Schichten „ZSA-SD“ 2,0-3,0 cm Sonderprodukte
Offenporige Deckschichten Schichtdicke Offenporiger Asphalt (OPA) PA 8 PA 11 4,0-6,0 cm Zweischichtiger OPA „ZWOPA 6,0-8,0 cm
PA 8/PA16“
Dichte und semi-poröse Deckschichten
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