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)

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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

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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

7

Offenporiger Asphalt PA (OPA)

PA 8

AC 8 D

8

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Erforderliche akustisch wirksame SchichtdickeAnteil der schweren Lkw am Lkw-Aufkommen: 80%

OPA

2OPA

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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

11

Splittmastixasphalt lärmarm(SMA LA 0/8)

PA 8

AC 8 D

SMA LA

12

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

16

Lärmoptimierter Asphalt (LOA)

PA 8

AC 8 D

LOA

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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

19

DSH-V

PA 8

AC 8 D

DSH-V

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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

22

PMA

PA 8

AC 8 D

PMA

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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– ...

24

Potenziale Geräuschminderung

24

„Pkw-Reifen“

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MALA WB LOA 5D PA 8 ZWOPA

dB(A

)

Bezugswert CPX P = 100,5 dB(A)

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Potenziale Geräuschminderung

25

„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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6

7

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dB

DSH-V LOA 5D SMA-LA

CPXP, 50 km/h

29

Möglichkeiten zur Optimierung

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

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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.

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CPX-Messergebnis,wegabhängiger Schalldruckpegel

vor Umbau nach Umbau

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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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38

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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Fortschritt am Beispiel OPA

OPA 0/11

1981

1991

1998

2007