Offenporige Asphalte - Effizienter Lä.rnlschutz an der ... · Referat 12 Dr. T. Beckenbauer, M. Männel, A. Ropertz, Müller-BBM SchaUleistungspegel zugeordnete Farbskala umfasst

Bayerische Immissionsschutztage 2009 Referat 12

Offenporige Asphalte - Effizienter Lä.rnlschutz ander Quelle mit Potential zur Feinstaubminderung

Dr. Thomas Beckenbauer, Manuel Männel, Alexander RopertzMüller-BBM, Planegg

MÜLLER-SSM

Referat 12 Dr. T. Beckenbauer, M. Männel, A. Ropertz, Müller-BBM

Einleitung

Offenporige Asphalte (OPA) haben in den vergangenen 15 Jahren eine positiveEntwicklung durchlaufen. Noch Anfang der 90er Jahre des 20. Jahrhunderts wurden ineiner Fachgruppe der BASt [1] Ergebnisse präsentiert, die gezeigt haben, dass es kaumgelingt, in innerörtlicher Situation offenporige Asphalte einzubauen, die nicht nacheiner kurzen Zeit von einigen Wochen bis wenigen Monaten ihre akustische Wirkungverlieren oder sogar auch bautechnisch versagen. Die Bauweise hat daraufhin einenherben Rückschlag hinnehmen müssen. Es wurde im wahrsten Sinne des Wortes stillum den OPA.

Gleichzeitig hatte damals in den Niederlanden bereits eine Entwicklung begonnen, diesich den offenporigen Asphalten nicht nur von bautechnischer, sondern auch vonakustischer Seite näherte. OPA wurde als Schallabsorber aufgefasst und akustischbeschrieben, wie jedes andere bauakustische Material zur Schallisolation undSchallabsorption auch [2]. Anknüpfend an diese ersten Arbeiten kamen im Laufe derJahre viel Wissen und viele Erfahrungen durch Forschungsprojekte, aber gerade auchdurch konkrete Straßenbauprojekte hinzu, bei denen Bayern eine wichtige Rollespielte.

Im vorliegenden Beitrag soll dargestellt werden, welche Fortschritte bei dieserBauweise durch systematische Untersuchungen und kontinuierliche Verbesserungenerzielt wurden und weshalb es sich lohnt, die Lösung der noch bestehenden Problemeanzustreben. Vor dem Hintergrund, dass offenporige Asphalte auch als teuer gelten,sollen wirtschaftliche Gesichtspunkte in diesem Beitrag eine Rolle spielen.

Bei allen Betrachtungen muss eines immer im Vordergrund stehen: OffenporigerAsphalt ist eine Lärmschutzmaßnahme, nicht nur ein Straßenbelag.

1 Lärmminderungspotential

Das Lärmminderungspotential offenporiger Asphalte liegt eindeutig in dem gegenüber

dichten Fahrbahnbelägen ausgeprägten Schallabsorptionsvermögen. Die Schallabsorption direkt an der Schallquelle führt dazu, dass nicht nur die Reifen-FahrbahnGeräusche sehr stark, sondern teilweise auch die Antriebsgeräusche der Fahrzeuge,bereits bevor sie sich vom Fahrzeug ausgehend in die Umgebung hinein ausbreitenkönnen, gemindert werden. Die Schallabsorption kommt durch einen ausgeprägten

Anteil an Hohlräumen im Fahrbahnbelag zustande. Hier liegt der Schlüssel derLeistungsfähigkeit dieser hochwirksamen geräuschmindernden Fahrbahnbeläge.

In Abbildung 1 ist die mittlere Schallemission für Pkw und schwere Lkw nach [3] in Formdes Schallleistungspegels in dB(A) getrennt nach Reifen-Fahrbahn-Geräuschen undAntriebsgeräuschen in Abhängigkeit von der Frequenz dargestellt. Die dem

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SchaUleistungspegel zugeordnete Farbskala umfasst einen Bereich von 80 dB(A). Die

Werte gelten für eine Geschwindigkeit von 80 km/ho Zusätzlich ist die Pegelminderung,

die durch die Schallabsorption des Fahrbahnbelages auf dem Schallausbreitungsweg

zwischen Schallquelle und einem Aufpunkt in 7,5 m Abstand und 1,2 m Höhe über

Fahrbahnoberkante bewirkt wird, aufgetragen. Die Pegelminderung ist in Abbildung 1

getrennt für Antriebsgeräusche und Reifen-Fahrbahn-Geräusche dargestellt und

ebenfalls einer Farbskala, die einen Bereich von 10 dB(A) umfasst, zugeordnet.

SchaUleistungspegelskala in dB(A)

20 30 40 50 60 70 80 90 100 dB(A)

Schallemission in dB(A)v = 80 km/h

Pkw schwere Lkw

!500 1000 2000 4000

••

500 1000 2000 4000

4 ern OPA

~ 7 ern OPA

Frequenz in Hz

Antriebsgeräusche

Reifen-FahrbahnGeräusche

dBDämpfung 0

derAntriebs- .Geräusche'in dB(7,5 rn Abstand1,2 rn Höhe)

7 ern OPA

4 ern OPA

dBDämpfung 0

der ReifenFahrbahnGeräusche, ,;in dB a

(7,5 rn Abstand1,2 rn Höhe)

Abbildung 1. Schallleistungspegel (Schallemission) der Reifen-fahrbahn-Geräusche und

Antriebsgeräusche für eine Geschwindigkeit von 80 km/h fQr Pkw und schwere Lkw in Abhängigkeit von

der frequenz. Mittlere und untere Abbildungen: frequenzabhängige Dämpfung der Antriebsgeräusche

(Mitte) und Reifen-fahrbahn-Geräusche unter Zugrundelegung eines 4 cm dicken bzw. eines 7 cm dicken

offenporigen Asphalt. Die Dämpfung gibt die Pegeldifferenz zwischen dem Schallleistungspegel und dem

in 7,5 m Abstand und 1,2 m Höhe neben dem fahrzeug messbaren Schalldruckpegel an.

Bayerische Immissionsschutztage 2009 CI


Wie Abbildung 1 zu entnehmen ist, ist der Frequenzbereich höchste.r Schallintensitätbei Pkw auf Frequenzen zwischen 1000 Hz und 3000 Hz konzentriert. Die ReifenFahrbahn-Geräusche überwiegen dabei bei weitem. Bei schweren Lkw sind dieFahrzeuggeräusche dagegen über einen deutlich breiteren Frequenzbereich verteilt.Außerdem herrscht praktisch Gleichgewicht zwischen Roll- und Antriebsgeräuschen.Beim Blick auf die Dämpfung, also die Pegelminderung auf dem Weg von derSchallquelle zum Empfänger, fällt auf, dass durch das Schallabsorptionsvermögen desFahrbahnbelages nicht nur die Reifen-Fahrbahn-Geräusche, sondern, wie oben bereitserwähnt, auch die Antriebsgeräusche gemindert werden. Dies gilt sowohl für Pkw alsauch für Lkw. Die Dämpfung hängt jedoch von der Frequenz ab.

Die größere Schichtdicke von 7 cm, die mit zweischichtigen offenporigen Asphaltenohne weiteres realisiert werden kann, führt zu einer breitbandigeren, alsogleichmäßigen Dämpfung der Geräusche in einem größeren Frequenzbereich. DieWirkung ist dabei nicht nur breitbandiger, sondern beginnt bereits bei tieferenFrequenzen. Dämpfungswerte von über 8 dB werden bei einem 4 cm dicken OPA beietwa 1.000 Hz erreicht. Bei einem 7 cm dicken ZWOPA treten diese hohenDämpfungswerte dagegen bereits bei Frequenzen um 600 Hz auf. Damit wirkenzweischichtige offenporige Asphalte auf die Fahrgeräusche von Lkw sogeräuschmindernd wie kein anderer Fahrbahnbelag.

Dies geht auch aus Abbildung 2 hervor, in der die Pegelreduktionen der aktuellengeräuschmindernden Bauweisen, die in den letzten 6 Jahren auf Fahrbahnen desBayerischen Straßennetzes eingesetzt wurden, gegenübergestellt sind. Die Abbildungberuht auf Messwerten, die mit Hilfe der sogenannten Nahfeldmessmethode auf etwaein Jahr alten Fahrbahnbelägen erhoben wurden. Bei der Nahfeld- oder CPX-Methodewerden die Reifen-Fahrbahn-Geräusche in unmittelbarer Nähe des rollenden Rades ineinem Spezialmessanhänger, der die Mikrofone gegen störende Geräusche undSchallreflexionen abschirmt, gemessen. Die Messungen erfolgen mit genormtenReifen, so dass Unterschiede in den Messergebnissen alleine auf Unterschiede im

akustischen Verhalten der Fahrbahnbeläge zurückgeführt werden können.

Je Fahrbahnbelag sind in Abbildung 2, neben einer orangefarbenen, eine blaue undeine graue Säule dargestellt. Blaue und graue Säule beziehen sich auf unterschiedlicheReifen. Der Reifen A, in der Abbildung mit CPXL bezeichnet, entspricht in seinem

Geräuschverhalten dem eines durchschnittlichen Pkw-Reifen, wogegen der Reifen D

(CPXJ dem eines Lkw-Reifen entspricht. Die Abbildung belegt, dass ZweischichtigeOffenporige Asphalte (ZWOPA, 20PA) unzweifelhaft die wirkungsvollste Bauweisedarstellen, sowohl für Pkw als auch und insbesondere für Lkw-Reifen. DiePegelminderung beträgt gegenüber dem Pegelwert für den Referenzfahrbahrrbelag, der


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nach RLS-90 [4] eine Fahrbahnoberflächenkorrektur Dslro von 0 dB aufweist, etwa

9 dB(A).

Geräuschmindernde Fahrbahnbelägenach 1 Jahr Liegedauer

~T ,.- ,

r------.-7--.6--.-4--.3--.-2--.2--.-6--.9-- Bezugswert,

entsprechendodB Pegelminderung

.c 101l_ 5 ·2E 100 :~

0 99co

~ 98~ r"" 97~ 96m"U

.~ 95ä3 94CJ)Q)

93 ~a.>< 92a.u

91

DSH- DSH- SMA SMA SMA SMA GA LA WB OPA 20PAV 0/5 V 0/8 LA 0/5 LA 0/8 0/8 S 0/11 S (2/5) 0/8

Bauweise

Abbildung 2. Pegelminderungen der Reifen·Fahrbahn·Geräusche durch aktuelle Bauweisen für

geräuschmindernde Fahrbahnbeläge für 80 km/ho blau: Nahfeldpegel für den repräsentativen Pkw·

Reifen CPXL; grau: Nahfeldpegel für den lkw ähnlichen Reifen CPXH; orange: gewichteter Mittelwert der

Nahfeldpegel für beide Reifen.

Neben der Fahrbahnoberfläche hat auch der Reifen erheblichen Einfluss auf die RoUgeräuschentstehung. Abbildung 3 zeigt den Zusammenhang zwischen Bauweisen undReifen für zwei verschiedene Geschwindigkeitsniveaus. In Abhängigkeit vomDeckschichttyp (hier offenporige Fahrbahnbeläge, Splittmastixasphalte und ab·gestreute Gussasphalte) und einem repräsentativen Reifenkollektiv ergibt sich bei PkwReifen eine Dynamik zwischen 4 und 7 dB bei 50 km/h und 5 dB bis 7 dB bei 80 km/hoBei den offenporigen Fahrbahnbelägen sind die Unterschiede zwischen denverschiedenen Reifen mit maximal 4 dB(A) bzw. 5 dB(A) am geringsten.



Anhängerreifen

80 km/h85, I80 ~ ,~...r . .'-- -I . 7dB".1.....

g 75 --i-----~.'-----~.- --. -.--.-~...

!g _;";' ---Jl0dB

j1B.:: y:.. ,.....:.................m..... j ...Y.m

60 '

55 f-------,--,--,-------,-----~---,-----.-----

$::I~ .. CD ~] ... ~!g .' • • I 7 dBJ:: ~.::.::~ :::: :: ::=1 :'f ..

60 ~55 -i----,--------I--------I--I--··----------,--------r~

20PA OPA OPB 0/5 0/8 0111 2/3 3/5 5/8offenporige Splittmastix- Abstreuung

Fahrbahnbelä~e asphalte Gußasphalt

50 km/h85 -,--------------~I

80 +--~~·--------___jlI

<t' 75 Ico ';··j·x····"'C ... 1· A.~ 70 • : --"'-+--.-;7 dB ....j."..

i!! " -" 1-.:a: • __ k--':' .; '. •••••:1'.... 8dB-..l ••y ...~~ V

4 dB , , ~ ; x.......A'...

55, ---.---------,---------,-------------,--.-J

Pkw

schwere 85 C--------80 j --------

Lkw ~ 75 l-----------r----------lI!'------~-'C

Tr.klbns J::~.~:·:~·'.~~~l~reifen 55 ----,---------,-----,------,-------.-----i

20PA OPA OPB 0/5 0/8 0111 2/3 3/5 5/8offenporige Splittmastix- Abstreuung

Fahrbahnbelä~e aspha~e Gußasphalt

Abbildung 3. Vorbeifahrtpegel LAma>. in 7,5 m Abstand und 1,2 m .Höhe über Fahrbahnoberkanteunterschiedlicher Pkw- und Lkw-Reifen auf Fahrbahnbelägen verschiedener Deckschichttypen bei50 km/h und 80 km/ho

Während für Pkw-Reifen bei dichten Oberflächen ohne zusätzliche Eigenschaftenimmerhin ein Unterschied der Vorbeirollpegel allein durch entsprechende Gestaltungder Oberflächeneigenschaften von 5 dB (50 km/h) bzw. 7 dB (80 km/h) erzielt werdenkann, schrumpft der Einfluss der Fahrbahnoberfläche bei Lkw-Reifen auf einenPegelbereich von 4 dB zusammen. In Verbindung mit lkw-Reifen weist also der dichteFahrbahnbelag das deutlich geringere Geräuschminderungspotential auf. Erst wennman der Fahrbahndeckschicht die zusätzliche Eigenschaften der Schallabsorptionverleiht, treten die Fahrbahneigenschaften bezüglich der Entstehung des ReifenFahrbahn-Geräusches auch bei Lkw-Reifen wieder in den Vordergrund. Gegenübereinem Standardfahrbahnbelag liegt das Geräuschminderungspotential der Fahrbahndann für Lkw-Reifen bei bis zu 7 dB. Offenporige Deckschichten repräsentieren also diederzeit leiseste Bauweise.

2 Wirtscha.ftlichkeit

Geräuschmindernde Fahrbahnbeläge, insbesondere hochwirksame offenporigeAsphalte, kommen nur dann zum Einsatz, wenn die Verkehrssituation umfangreiche



Schallschutzmaßnahmen erfordert. Durch den Einsatz eines geräuschminderndenFahrbahnbelages kann gegebenenfalls von zusätzlichen Lärmschutzmaßnahmenabgesehen werden oder deren Umfang deutlich reduziert werden. Vergleicht manbeispielsweise herkömmlichen Splittmastixasphalt (SMA) mit einem zweischichtigenoffenporigen Asphalt (ZWOPA), kann oft bis zur Hälfte der Schallschutzwandhöhe, diebei einem SMA notwendig wäre, eingespart werden. Dies hat erhebliche ökonomischeKonsequenzen.

In Abbildung 4 ist der Verlauf der Schallimmissionspegel zwischen Straße,Schallschutzwand und einem Immissionsort in 50 m Entfernung beispielhaft für dieSituation an einer Bundesstraße mit einer zulässigen Höchstgeschwindigkeit von100 km/h und SMA Fahrbahnbelag (a) bzw. ZWOPA (b) dargestellt. DieSchallschutzwandhöhe ist jeweils so bemessen, dass der schalltechnischeOrientierungswert für Allgemeine Wohngebiete in der Bauleitplanung von 55 dB(A) amTag eingehalten ist. Im ersten Fall ist hierzu eine Schallschutzwandhöhe von 9,3 m, imzweiten dagegen nur von 4,7 m notwendig. Die Abbildung macht die unterschiedlicheIntensität der Geräuschbelastung deutlich. So ergibt sich bei dem offenporigenFahrbahnbelag bereits vor der Wand ein deutlich geringerer Pegel als bei dem dichtenFahrbahnbelag aus SMA. Hinter der Wand sinkt der Pegel bei den offenporigenAusführungen schneller ab als beim Splittmastixasphalt.

V ~~: /.~. :%.;. //://;/

Immissionsort(2,50m) ZWOPA, Schallschutzwandhöhe 4,70 m

>35dB

•

>40dB

>45 dB

>50 dB

>55dB

>50 dB

>55dB

>70dB

>75dB

> 80dB

> 85dB

Abbildung 4. Räumlicher Querschnitt' der Verteilung der von einer Straße mit Regelquerschnitt RQ 9(DTV = 22.500 KfZ/24h, Schwerverkehrsanteil p = 10 %, v = 100 km/h) ausgehenden Schalldruckpegel.Oben: Fahrbahnbelag SMA 0/8, Schallschutzwandhöhe 9.30 m; unten: Fahrbahnbelag ZWOPA,Schichtdicke 7 cm, SchaUschutzwandhöhe 4,70 m. AUe Pegel A-bewertet.

Ein Kostenvergleich deckt das ökonomische Potential hochwirksamergeräuschmindernder Fahrbahnbeläge auf. Bei der nachfolgenden Kostenrechnung sinddie Herstellkosten für den Fahrbahnbelag, die Lärmschutzwand und vonEntwässerungseinrichtungen für den ZWOPA ebenso berücksichtigt wie jährlicher



Winterdienst und Erneuerungsmaßnahmen der Deckschicht nach Ablauf derakustischen Lebensdauer. Für die Straße wurde, dem Regelquerschnitt RQ9entsprechend, eine Breite von 18 m angesetzt. Die Einzelansätze der' Kosten beruhenauf dem Durchschnittswert der bei den Baurnaßnahmen der vergangenen Jahreerzielten Preise. Die Kostenrechnung für die Erneuerung der Deckschicht berücksichtigtdie Betriebspraxis zweischichtiger offenporiger Asphalte in Europa, die zeigt, dass imSanierungsfaLL nur die obere Schicht abgefräst und neu hergesteLLt werden muss. DieKosten für den Winterdienst sind der Praxiserfahrung entsprechend höher angesetztals bei SMA.

Bei der Kostenermittlung wurde von einem Betrachtungszeitraum von 25 Jahren

ausgegangen, da nach diesem Zeitraum üblicherweise mit einer Sanierung der

Lärmschutzwand zu rechnen ist. Für die Ansätze der zukünftigen Kosten für etwaige

Erneuerungen der Deckschicht und den Winterdienst war es notwendig, den Barwert

(NPV - Net Present Value) der anfaLLenden Kosten durch Abzinsung zu berechnen, da

diese zu unterschiedl.ichen Zeitpunkten fällig werden. Der Net Present Value ist eine

finanzielle Kennzahl, die zukünftige Investitionen, im vorliegenden FaLL die Summe aLLer

Zahlungen für Winterdienst und Erneuerung der Deckschicht, die in der Zukunft nötig

werden, auf den aktueLLen Zeitpunkt umrechnet. Dabei wurde ein gleichbleibender

Zinssatz von 4 % und folgender Zusammenhang gemäß [5] zugrunde gelegt:

24 KNPV= L T

i;O (1 + iYmit:

NPV Barwert (Net present value) [€]

KT Aufwendung (kalkulierte Kosten) im Jahr T [€]i Zinssatz [1/100]

T Zeit Uahre]

Anhand der (angesetzten) akustischen Lebensdauer der Fahrbahnbeläge konnten

notwendige Erneuerungsmaßnahmen berücksichtigt werden. Ein SMA besitzt

erfahrungsgemäß eine durchschnittliche akustische Lebensdauer von 12,2 Jahren [6].

Der Praxiserfahrung der vergangenen 10 Jahre nach ist anzunehmen, dass bei

offenporigen Asphalten der neuesten Generation mit einem Verlust der

Geräuschminderung von 0,5 dB pro Jahr zu rechnen ist. Berücksichtigt man, dass die

Anfangspegelminderung von ZWOPA im Neuzustand 9 dB(A) beträgt, so ist bei

fachgerechter und qualitativ hochwertiger Ausführung des Fahrbahnbelages frühestens

nach 8 Jahren das Ende der akustischen Lebensdauer erreicht, wenn ein Mindestwert

der Pegelminderung offenporiger Asphalte nach RLS-90 von 5 dB(A) zugrunde zu legen

ist. Das aktueLLe Statuspapier der Bundesanstalt für Straßenwesen, niedergelegt in



dem Allgemeinen Rundschreiben Straßenbau des Bundesverkehrsministeriums vom

Februar 2009 [7] bestätigt diesen Ansatz.

Mit diesen Angaben konnten die Intervalle für die Erneuerungsmaßnahmen der

einzelnen Fälle berechnet und abgezinst werden. Die Investitionen für den Winterdienst

wurden für jedes Jahr abgezinst, da es sich um jährliche Kosten handelt. Der Barwert

der anfallenden Kosten für Erneuerungsmaßnahmen und Winterdienst ergibt sich somit

aus der Summe der einzelnen zukünftigen abgezinsten Investitionskosten. In

Abbildung 5 ist die Zusammensetzung der Gesamtkosten für einen Zeitraum von

25 Jahren dargestellt.

Aus Abbil,dung 5 geht hervor, dass bei einem SMA die Kosten der lärmschutzwand

deutlich dominieren. Bei dem offenporigen Fahrbahnbelag erkennt man dagegen einen

größeren Anteil an Kosten für Herstellung sowie Erneuerung der Deckschicht. An dieser

Stelle ist anzumerken, dass bei der beschriebenen Betrachtungsweise, bei der die

Kosten für die lärmschutzwand durch das Voraussetzen einer Mindestpegelminderung

für den Fahrbahnbelag optimiert sind, Baustellenkosten und Kosten für die

Verkehrssicherung vernachlässigt sind. Diese Kosten entstehen bei jeder Erneuerung

des Fahrbahnbelages.

4000

3500

E 3000--~c: 2500Q)-1Il

~ 2000ECI] 15001IlQ)(9

1000

500

0SMA lYIIOPA

o Winterdienst

11 Erneuerung Deckschicht

11 Entwässerung

!S Schallschutzwand

• Herstellung Deckschicht

Abbildung 5. Zusammensetzung der Gesamtkosten je Meter Straße für die beiden baulichen VariantenSMA und ZWOPA über einen Zeitraum von 25 Jahren. Grundlage: Regelquerschnitt RQ9.

Bei Berücksichtigung dieses Aspektes erscheint eine andere Variante von Vorteil. DurchAusnutzung der akustischen lebensdauer bis zum Erreichen einer Pegelminderung vono dB mit der dann notwendigen größeren Höhe der lärmschutzwand werden dieBausteLlen- und Verkehrssicherungskosten in größeren ZeitintervaLlen und somit im



gleichen Zeitraum weniger oft notwendig. Diese Kosten fallen bei einer Ausführung mitZWOPA alle 7 bis 8 Jahre an. Ausschlaggebend für den ökonomisch optimalen Ansatzist die Höhe dieser zusätzlichen Kosten. Dabei ist anzunehmen, dass 'mit zunehmenderVerkehrsbelastung der Straße die Kosten für Baustelle und Verkehrssicherungzunehmen. Hinsichtlich der Kostenoptimierung wäre im Falle einer hochbelastetenStraße die Betrachtungsweise mit einer höheren Lärmschutzwand aber gleichzeitiglängerer akustischer Lebensdauer des Belages vorzuziehen. Das bedeutet aber auch,dass die Kostenrechnung umso günstiger ausfällt, je höher die Anfangspegelminderung des Fahrbahnbelages ist. Entscheidend sind aber dann auch dieHerstellkosten für jedes zusätzliche dB an Pegelminderung, die den Kostenvorteil nichtübersteigen dürfen.

3 Potential von OPA zur Feinstaubminderung

Neben den positiven akustischen Eigenschaften weisen offenporigeAsphaltdeckschichten neueren Erkenntnissen nach auch ein Potential zurVerminderung der PM10-Belastung an Straßen auf. Das Ziel eines in diesem

Zusammenhang von der BASt beauftragten und in 2009 abgeschlossenenForschungsvorhabens war die Untersuchung der Minderungswirkung offenporigenAsphalts auf die PM10-Belastung der Luft an hoch frequentierten Bundesfernstraßen [8].In einer Literaturstudie wurde zunächst der diesbezügliche aktuelle Erkenntnisstandzusammengestellt. Prinzipiell war davon auszugehen, dass sich der durch offen porigeAsphaltdeckschichten vorstellbare Minderungseffekt im Wesentlichen auf denEmissionsbeitrag durch Wiederaufwirbelungseffekte auswirkt, der an Außerortsstraßentypischerweise etwa 30% der PM10-Emissionen beträgt, je nach Zustand der lokalenFahrbahndeckschicht und in Abhängigkeit von der Flottenzusammensetzung aber auchhöher liegen kann.

Im Zeitraum von August 2007 bis November 2008 wurden an 4 Messorten entlang derBAB A9 Nürnberg-Berlin zwischen den Anschlussstellen Trockau und Bayreuth-SüdPartikel PM10-Messungen durchgeführt. Hier befand sich Richtung Norden der Übergangvon einem konventionellen Splitt-Mastix-Asphalt (SMA), also einem dichtenFahrbahnbelag, zu einem einschichtigen offenporigen Asphalt (OPA). An beiden

Asphaltarten wurden östlich und westlich der Autobahn über den 15-monatigenGesamtmesszeitraum jeweils fortlaufend Tagesmittelwerte für PM10 erhoben. Ergänzt

wurden die PM10·Messungen durch die Erfassung der meteorologischenRandbedingungen mithilfe eines Ultraschallanemometers, das zwischen denMessorten auf einem Lärmschutzwall positioniert war.


.~

l -:::::I/I'\'

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Zur Analyse der Ergebnisse wurden die PM1o·Daten in Abhängigkeit verschiedener

Parameter wie z. B. Windrichtung, Windgeschwindigkeit und Niederschlag untersucht

und bewertet. Ebenfalls Gegenstand der Analyse waren umfangreicheInhaltsstoffanalysen, die jedoch zu keinem signifikanten Ergebnis geführt haben. Das

ausschließlich auf Queranströmung des relevanten Streckenabschnitts basierende

Datenkollektiv zeigte hingegen einen deutl.ichen Effekt in Bezug auf die resultierenden

PM1o·Belastungen an den unterschiedlichen Deckschichten SMA und OPA. Ohne einennennenswerten horizontalen Transport zwischen SMA und OPA lagen die PMlO

Konzentrationen am OPA-Abschnitt im Mittel um 4 IJg/m3 niedriger als am SMA.

Innerhalb dieses DatenkoUektivs (Queranströmung) konnte diese Verringerung imWesentlichen auf Tage mit Niederschlagsereignissen zurückgeführt werden. Währendan Tagen ohne Niederschlag kein signifikanter Unterschied der PM10-Konzentrationen

zwischen SMA- und OPA-Belag festgestellt werden konnte, wurde an Tagen mitNiederschlag im Bereich des OPA im Mittel um 5 IJg/m3 und damit um mehr als 20 %geringere PM10-Konzentrationen als an dem Autobahnabschnitt mit SMA erfasst.

Den Ergebnissen dieses Forschungsvorhabens nach trocknet die offenporigeAsphaltdeckschicht nach Niederschlägen weniger rasch ab, wodurch die PM10

Emissionsbeiträge durch Wiederaufwirbelungen nach Niederschlagsereignissenvermindert werden. Gleichzeitig können durch die Niederschläge relevante Anteilesedimentierter und deponierter Partikel in den Porenraum des OPA verfrachtet werden,die dann nach Abtrocknung der Fahrbahnoberflächen für eine Resuspension in diebodennahe Atmosphäre nicht mehr bzw. lediglich zu einem geringeren Anteil zurVerfügung stehen.

Zusammenfassend kann somit festgestellt werden, dass die Ausstattung vonVerkehrswegen mit offenporigen Asphaltdeckschichten - insbesondere auch aufgrund

der synergetischen Wirkung mit dem eigentlichen Einsatzzweck der Lärmminderung eine interessante Maßnahmenoption bei der Aufstellung von Luftreinhalteplänendarstellt.

4 Weiterentwicklung

Die allmähliche Verschrnutzung der Hohlräume offenporiger Asphalte führte in derVergangenheit in kurzer Zeit zu einer deutlichen Reduzierung, wenn nicht zum

Versagen der akustischen Wirkung. Die Verschmutzungsneigung von offenporigenAsphalten konnte in den vergangenen Jahren sowohl durch das zweischichtige Konzept

als auch durch die heute realisierten systematisch höheren Hohlraumgehalte reduziertund damit die akustische Lebensdauer spürbar erhöht werden. Die bisher eingesetzten

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Bindemittel neigen jedoch nach wie vor dazu, Schmutzpartikel an die Hohlraumwände

anzulagern und im Laufe der Zeit in die Bitumenmatrix einzubauen, woraus sie nicht

mehr entfernt werden können. Gleichzeitig könnte, den Ergebnissen'der in Kapitel 3beschriebenen Untersuchung nach, das offenporige Konzept nun dazu genutzt werden,

die Feinstaubbelastung an hochbelasteten Außerortsstraßen signifikantzu senken.

Beide Leistungsmerkmale offenporiger Asphalte, Lärmminderung einerseits undFeinstaubreduzierung andererseits, erfordern also hinsichtlich der Dauerhaftigkeitbeider Wirkungen, dass der in die Deckschicht eindringende Schmutz dort zwargefangen, aber nicht oder in nur geringem Maße eingelagert und bei Regenereignissenin ein Entwässerungssystem abgeleitet wird. Um ein derartiges System zu realisieren,sind im Verbundprojekt "Leiser Straßenverkehr 2", das Ende des Jahres 2009abgeschlossen werden wird, Untersuchungen zur Hydromechanik in offenporigenAsphalten und zur schmutzabweisenden Modifizierung des Bindemittels vorgenommenworden [9]. Die Laborergebnisse haben gezeigt, dass es durch geeigneteBindemittelzusätze gelingen kann, die Oberfläche der mit Bindemittel überzogenenHohlraumwände soweit zu passivieren, dass nur noch ein Bruchteil der bisherigenPartikelmengen am Bindemittel haften bleibt, ohne die bautechnische Haltbarkeit deroffenporigen Struktur zu beeinträchtigen. Mitte des Jahres 2009 werden auf derBundesautobahn A24 in Brandenburg auf einer Erprobungsstrecke mehrere Testfeldereingebaut, die die Praxistauglichkeit dieses neuartigen Bindemittelsystems belegensollen. Sollte dieser Nachweis gelingen, wäre sowohl für die Verbesserung derakustischen Lebensdauer als auch für die Nutzung offenporiger Asphalte zurFeinstaubreduzierung ein weiterer Meilenstein erreicht.

Glücklicherweise hat in Deutschland vor einigen Jahren eine Entwicklung eingesetzt,die eben nicht davon ausgeht, die Bauweise permanent in Frage zu stellen, sondernvielmehr laufend an dem Verständnis bautechnischer, schalltechnischer, chemischerund hydromechanischer Prozesse in offenporigem Asphalt und daraus ableitbarertechnischer Verbesserungen der Bauweise zu arbeiten. Dies wird mittelfristig zuoffenporigen Deckschichten mit weiter verbesserter bautechnischer undschalltechnischer Dauerhaftigkeit führen.

Literatur

[1] Bundesanstalt für Straßenwesen: Abschlußbericht der Untergruppe

"Lärmmindernde Straßendecken in bebauten Gebieten". Hrsg. Untergruppe

"Lärmmindernde Straßendecken in bebauten Gebieten", BASt, Dezember 1999

[2] Meier, A. v.: "Het wegdek als absorberende laag", Publikation Nr. 84 derNiederländischen Akustischen Gesellschaft, 1987

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Referat 12 Dr. T. Beckenbauer, M. Männel, A. Ropertz, MülLer-BBM

[3] IMAGINE Improved Methods for the Assessment of the Generic: "Impact of Noise in

the Environment Assessment Programme for Parameters of the "general" European

vehicle fleet". Deliverable D3 of the 6th EUframework programme project IMAGINE;

document no. IMAS2TR-060111-MP10, January 11th, 2006

[4] Richtlinien für den Lärmschutz an Straßen - RLS-90: Ausgabe 1990. Der

Bundesminister für Verkehr. Bonn, den 22. Mai 1990. Berichtigter Nachdruck

Februar 1992

[5] KnolI, Roos, Ressei, Ditter: "Funktionsbauverträge". Schriftenreihe Forschung

Straßenbau und Straßenverkehrstechnik, Bundesministerium für Verkehr, Bau und

Wohnungswesen: Heft 780,1999

[6] Weißenberger, W.: "Kosten - Zusammenfassender Vergleich". Tagungsband zu den

3. Informationstagen Geräuschmindernde Fahrbahnbeläge in der Praxis - Stand der

Technik, Müller-BBM, 2006.

[7] Allgemeines Rundschreiben Straßenbau Nr. 3/2009: "Richtlinien für den

Lärmschutz an Straßen RLS-90, Fahrbahnoberflächen -Korrekturwerte Dstro für

offenporige Asphalte". Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung,

Bonn, 31. März 2009, Verkehrsblatt, Heft 8, Seite 261, 2009

[8] Ropertz, A., Suritsch, N., Dutzi, R., Wächter, G., Beckenbauer, T., Männel, M., Oster

mair, eh.: "Einfluss von offenporigem Asphalt auf die Feinstaubbelastung an

Straßen". Abschlussbericht zum Forschungsprojekt Nr. 02.273/2006/LRB im

Auftrag der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt), Sommer 2009

[9] Beckenbauer, T.: "Leiser Straßenverkehr 2". Deutscher Straßen- und

Verkehrskongress 2008, Düsseldorf, Forschungsgesellschaft für Straßen- und

Verkeh rswesen, 2008

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