Erfahrungen beim Einbau von lärmmindernden Bauweisen LOA

Dipl.-Ing. S. Kaden

Erfahrungen beim Einbau von lärmmindernden

Bauweisen

LOA 5D und SMA 8 LA im städtischen Bereich

2

1. Möglichkeiten der Lärmminderung im Straßenbau

2. Messmethoden

3. Bauweisen Erfahrungen zu

• Konzeption,

• Einbau

• Erfolg/ Erfahrungen LOA 5D (Stadt Frankfurt/ O.)

SMA 8 LA (Berlin, Bezirk Treptow-Köpenick)

5. Zusammenfassung/ Fazit

Aerodynamische

Ereignisse

Wie entstehen Reifen-Fahrbahn-Geräusche ?

Mechanische Ereignisse

höhere Nachgiebigkeit

Unterschied (Vorbeirollpegel):

Asphalt/ Betondecke: 1 -2 dB(A)

Einfluss auf: • Entstehung von

Geräuschen

• Ausbreitung von Schall

Rauhigkeitstiefen über

Wellenlängen

• Megatexturen (Schlaglöcher, regelm. Quer-

fugen) vermeiden

• Optimale Rauhigkeitstiefe:

60 – 200 µmim Maximum der Textur-

wellenlänge

von λ = 4 – 8 mmErzielung mit Größtkorn :

2,0 – 5,0 mm

Hohlraumgehalt

Nachgiebigkeit

Abstrahlung von Schall

nach außen und innen

Konkave Oberflächengestalten

(„Plateau mit Schluchten“)Ebenheit

Oberflächengestalt

Texturspektrum

akustische Eigenschaftenvon Straßendecken

Möglichkeiten der Lärmminderung

5

PMA

Porous Mastix Asphalt

Erfahrungen

PA

Porous Asphalt („OPA“/ „ZWOPA“)

SMA LA

Lärmmindernder Splittmastixasphalt

DSH-V

Feinkörnige Beläge

SMA 8/ 5S

LOA 5D RM

(gummimodifiziert, „Kölner Bauweise“)

1991

2005

2007/ 2010

2009

1990er Jahre

„LeiStra 2“ (2009)1989 (1. Generation)

Möglichkeiten der Lärmoptimierung

Dicke offenporige Deckschichten(ein- oder mehrlagig)

Wirkung über Hohlräume die den Schall absorbieren

Dünne feinkörnige und geschlosseneDeckschichten

Wirkung über verminderte Emissionswerte

Offenporigen Asphalt(PA, ZWOPA)

Lärmarmer Splittmastix-asphalt (SMA 8 LA)

Lärmarmer Gussasphalt (MA LA)

LOA 5D/ LOA 5D(RM)

PMA

DSH-V 5

Lärmmindernde Bauweisen

Feinkörnige Beläge

hohe Geschwindigkeiten(vorwiegend außerorts)

niedrige Geschwindigkeiten(vorwiegend innerorts)

7


2. Messmethoden


• Konzeption,

• Einbau




8

Statistical pass by - SPB Close-Proximity –Methode - CPX

Addition der Schalldruckpegel

der Fahrzeugkategorien sowie

Beeinflussung durch

Umgebungsgeräusche

Messung der Homogenität und

akustischer Eigenschaften der

Fahrbahnoberfläche ohne

Berücksichtigung der

Umgebungsgeräusche

Ergebnis

Messmethoden

9

Texturkennwerte (Lasertexturmessgerät)

Ergänzende Einschätzung der lärmmindernden Eigenschaften von Fahrbahn-

oberflächen

• Fourieranalyse der

Texturausbildung

• Gestaltfaktor (GF-Wert)

• Mean Profile Depth (MPD-

Wert)

• Estimated Texture Depth

(ETD-Wert)

Ausbildung des „Plateaus mit

Schluchten“

Ergebnis

Messmethoden

10


2. Messmethoden


• Konzeption,

• Einbau




• 4-streifig, bereichsweise 6 streifig

• Mittelinsel

• Mehrere Einmündungen, Aufweitung

• Einbauten, dichte Bebauung

• Einbau von gummimodifiziertem Mischgut im Trockenverfahren 11

Bauweise: LOA 5D (RM)

Strecke

Stadt Frankfurt (Oder): Leipziger Straße (HET)

8. BA (Puschkinstraße – Heinrich-Hildebrand-Str.) Gesamtlänge: 290 m

12

geplante Ausbauvariante : Grundhafter Ausbau – Bauklasse II (RStO 01, Zeile 3)

2,5 cm LOA 5D (RM) mit RmB R 35/70-50*)

Schichtenverbund (Anspritzen mit 250 g/m² C 60BP1-S)

9,0 cm Asphaltbinder AC 16 BS (RM)(stetig gestuft) mit RmB R 20/60-55*)

10,5 cm Asphalttragschicht AC 22TS mit Bitumen 50/70

15,0 cm STS (0/32 mm, gebrochenes Material) mit Ev2 > 150 MN/mm²

30,0 cm FSS (0/32 mm, gebrochenes Material) mit Ev2 > 120 MN/mm²

F2- Boden Ev2 > 45 MN/mm² F1- Boden mit (DPr > 100%)

*) Mischgutsorten in Anlehnung an die TL Asphalt-StB 07, Bindemittelsorten in Anlehnung an die TL RmB By -StB

Konzept:dichte Deckschicht mit konkaver Oberflächentextur

Konstruktionsaufbau


Konzept

13

Zusammensetzung LOA 5D (RM):

• Sieblinie mit optimaler Lagerungsdichte reduziertem Feinkornanteil(Sieblinie: 1/3 feine + 2/3 grobe GK) feinkörnige texturoptimierte Oberfläche mit deutlichem Lärmminderungspotential

�kleines Größtkorn,

�kubische Kornform,

�Günstige Makrotextur

(„Plateau mit Schluchten“keine Abstumpfung!)

• Bindemittel mit hoher Klebkraft (RmB R 35/70-50)Bindemittelgehalt: > 6,2 M.-% (lösl. BM gem. EP 6,35 M.-%)

• Hohlraumgehalt MPK: (5 - 6 Vol.-%, Tauchwägung)

fertige Schicht: (6 - 7 Vol.-%, Tauchwägung)

• Verdichtungsgrad fertige Schicht: > 98 %

• Ebenheit d. Unterlage < 4,0 mm standfeste, dichte Unterlage


Konzept

14

Einbau des 1. und 2. Probefeld Juli/ August 2012

Testfeld für unterschiedliche Verdichtungsregime


Probefeld

15

Verdichtungsgrad in Abhängigkeit der Temperatur (Labor)

Vergleich: Verdichtungstemperatur - Hohlraumgehalt (MPK)

3,7

4,8

5,4

0

1

2

3

4

5

6

120 125 130 135 140 145 150

Verdichtungstemperatur MPK [°C]

Ho

hlr

au

mg

eh

alt

MP

K [

Vo

l.-%

]


Probefeld

Fazit:

Ausschließlich statische Verdichtung, möglichst viele

(12 Walzübergänge) dicht am Fertiger

�� 2 % Verdichtungsgrad und Hohlraumgehalt

16

Hohlraumgehalt in Abhängigkeit des Bindemittelgehaltes und unter Verwendung von Natursand (Labor)


Probefeld

Einsatz von 30% NS

Verbessert Hohlraumgehalt

(3,8 Vol.-%)

Erhöhung BM-Gehalt um 0,8 M.-%

Verringert

Hohlraumgehalt(um 6,8 Vol.-%)

11,4

17

Einbau: 23.08.2012

Statische Verdichtung


Einbau der Strecke

18

Ergebnisse des fertigen Streckenabschnittes


Ergebnisse

[%] [Vol.-%]

Soll: ≥ 98 Soll: 5,0 - 6,0 (max. 7,0)

Ist Ist

98,0 5,9

96,7 9,3

99,0 6,2

96,4 8,9

101,2 4,1

westliche Seite (Einbau: 15.09.2012)

3/1+2

~ km 0+060 (MP 14)

4/1+2

~ km 0+180 (MP 9)

5/1+2

km 0+250 (MP 3)

1/1+2

km 0+125, 1. FS

1/1+2

km 0+115 (Nähe MP 12)

2/1+2

km 0+265 (zwischen MP 4+5)

95,4 9,1

östliche Seite (Einbau: 23.08.2012)

2/1+2

km 0+025 3/1+2

km 0+020

4/1+2

km 0+125, 3. FS

97,4 7,8

94,8 9,9

EST /

BK Nr.

Verdichtungsgrad Hohlraumgehalt

99,6 5,4

Problematik:unzureichende

Hohlraumgehalte sind auf mangelhafte Verdichtung

zurückzuführen

Mischgut-zusammensetzung i. O.

• Texturkennwerte (Lasertexturmessgerät) � sehr gutGFwestl. = i. M. 93,3 / GFöstl.= i. M. 90,9Bisherige positive Erfahrungen: GF > 80

MPD = i. M. 0,36 mm ETD = i. M.= 0,49 mmBisherige Empfehlungen: MPD 0,6 – 0,7 mm

• Lärmmessung (cpx- Anhänger) � gut

• Griffigkeit � sehr gut µ = 0,8 – 0,9

• Ebenheit � gut (einzelne Abweichungen im Bereich von Einbauten)19

Ergebnisse des fertigen Streckenabschnittes


Ergebnisse

gegenüber alter Decke

- 2 bis - 3 dB(A)

- 4 dB(A) PKW

gegenüber normalem

SMA (neu)- 1 bis -3 dB(A)

[0,7 bis - 2,5 dB(A)]

- 4 dB(A) PKW

Straßenabschnitt DeckschichtCPXP

[dB(A)]

CPXH

[dB(A)]

CPXI

[dB(A)]

∆ CPXP

[dB(A)]

∆ CPXH

[dB(A)]

∆ CPXI

[dB(A)]

alte Decke 93,0 93,4 93,2

LOA 5D 89,3 92,2 90,8

alte Decke 92,6 93,0 92,9

LOA 5D 88,8 91,9 90,3

Referenzstrecke FR Norden SMA 8 92,8 92,9 92,9 -3,5 -0,7 -2,1

Referenzstrecke FR Süden SMA 8 92,8 92,8 92,8 -4,0 -0,9 -2,5

-1,2

-1,1

-2,4

-2,6

HET 8. BA. FR Norden

HET 8. BA. FR Süden

-3,7

-3,8

20

• Bislang nur wenig Erfahrungen (erste Probestrecke) � Abweichungen im

Hohlraumgehalt unter Beobachtung

• Dünnschichtbelag schnelle Auskühlung, möglichst schnelle Verdichtung

direkt hinter dem Fertiger mit ausreichendem Walzeneinsatz

• „heiß“ auf „warmer Unterlage“

• Statisch arbeitende Walzen einsetzen

• Einbaufirma mit ausreichend Erfahrung beim Einbau von

Dünnschichtbelägen (z. B. DSH-V)

• Einsatz von Gummimodifiziertem Bitumen stellte keine zusätzlichen

Schwierigkeiten bei der Verdichtung dar

Problematik:

Dünnschichtbelag sehr

temperaturempfindlich

Fazit:


Fazit

• 2-streifig

• Mehrere Einmündungen

• Einbauten, seitliche Bebauung durch Einfamilienhäuser, kein Entwässerungssystem

• Netz- und Einzelrisse, Flickstellen, Spurrinnen

Berlin (Treptow-Köpenick): Johannisthaler Chaussee in 4 BA

Königsheideweg - Ligusterweg Gesamtlänge: 850 m, Breite: 6,0 m

Baubegleitende Betreuung: Klaus Graf (Leipheim), PEBA GmbH

Bauweise: SMA 8 (LA)

Strecke

geplante Ausbauvariante : Erneuerung – Bauklasse III (Bk 3,2)

3,0 cm SMA 8-LA mit 40/100-65 (PmB (H))

Abdichtung (Anspritzen mit 400 -450 g/m² C 60BP1-S)

5,0 cm Splittmastixasphaltbinder SMA 16 BSmit 25/55-55 AProfilausgleich mit SMA-Binder

• Gefräste Unterlage (alte Befestigung � 4,0 cm Frästiefe) � Erhöhung d. Gradiente um 4,0 cm im Randbereich bis 15,0 cm,� Anpassung v. Grundstückszufahrten

4,0 – 14,0 cm Asphalt (Verwertungsklasse A)

2,0 – 8,0 cm Makadam

23,0 – 28,0 cm Packlage

• Wasserschutzzone III B

KonstruktionsaufbauKonzept:hohlraumreicher Belag auf dichter Unterlage


Konzept

23

Zusammensetzung SMA 8 LA:

• Veränderte Sieblinie (ausgeprägte Ausfallkörnung, geringerer Anteil feineres Mischgut)

• Bindemittel mit hoher Klebkraft (PmB(H))Bindemittelgehalt: > 6,6 M.-% (± 0,3 M.-% Tol. für KP)

• Hohlraumgehalt MPK: (9 - 11 Vol.-%, Tauchwägung)

fertige Schicht: (9 – 14 Vol.-%, Tauchwägung)

• Verdichtungsgrad fertige Schicht: > 97 %

• Ebenheit d. Unterlage (SMA-Binder) < 4,0 mm

� Günstige Makrotextur (keine Abstumpfung!)

� Wichtig: Abdichtung der Unterlage

� Splittmastixasphaltbinder(standfest und dicht)


Konzept

8

6

20

15

35

25

90

100

24

Hohlraumgehalt/ Verdichtungsgrad der fertigen Schicht (3 EST)

Königsheideweg

EST 1

1,40 m

Jo

ha

nn

isth

ale

r S

tra

ße

Rtg. Neukölln

Stat. 0+200

rechts

1,60 m

Stat. 0+560 links

zusätz lich

EST 3

EST 2

1,10 mStat. 0+800 links

Bohrkern Raumdichte Raumdichte

Nr. / BK MPK

Schicht [g/cm³] [g/cm³]

Ist Soll* Ist Soll*

Entnahmestelle 1

BK 1/1+1/2

SMA 8 LA (PA)SSD 2,036 2,147 > 97,0 16,9 9-14

SMA 8 LA (PA)

DIN 1996 2,094 2,1471) > 97,0 14,5 9-14

SMA 8 LA (PA)Ausmeßverfahren 1,901 2,009 > 97,0 22,4 9-14

Entnahmestelle 2

BK 2/1+2/2

SMA 8 LA (PA)SSD 2,060 2,156 > 97,0 15,8 9-14SMA 8 LA (PA)

DIN 1996 2,102 2,1561) > 97,0 14,1 9-14


Entnahmestelle 3

BK 3/1+3/2

SMA 8 LA (PA)SSD 2,105 2,179 > 97,0 14,0 9-14SMA 8 LA (PA)

DIN 1996 > 97,0 - 9-14


2,447 96,6

2,447 98,7

kein Material

gehalt

[Vol.-%]

Hohlraum-Rohdichte

[g/cm³]

grad

[%]

Verdichtungs-

2,450 94,8

94,62,450

2,450 97,5

2,446 95,5

2,446 97,2

2,446 97,5


Ergebnisse

25

Ergebnisse der Lärmmessung Vorher: 06.06.2013

Nachher: 28.08.2013

gegenüber normalem SMA (neu)- 1 bis -3 dB(A)[0,7 bis - 2,6 dB(A)]

Beeinträchtigung wegen zahlreicher Einbauten im Bereich

der Rollspur

(überproportionaler Einfluss)!

gegenüber alter

Decke

- 2 bis - 3 dB(A)


Ergebnisse

26

Ergebnisse des fertigen Streckenabschnittes (Einbau 11.07.2013, 3 EST)

• Mischgutzusammensetzung : hohlraumreich grenzwertig

Einbau problemlos (Baufirma mit Erfahrung!)

• Hohlraumgehalt am BK (VSOLL: 9-14 Vol.-%) � an 2 EST gering überschritten

(VIST = 14,5/ 14,1 Vol.-%)

• Verdichtungsgrad (kSoll: ≥ 97%) � unterschritten an 1 EST(kIST= 96,6%)

• Texturkennwerte (Lasertexturmessgerät) � sehr gut (GFIST = 86,07%Gfempf. = ≥ 80%)

• Lärmmessung (cpx- Anhänger) � gut

• Griffigkeit � sehr gut (µ IST= 0,85/ 0,83 µSoll ≥ 0,56)

• Ebenheit � gut

Problematik: nicht ausreichende Verdichtungsarbeit bei grenzwertigem

Mischgut


Ergebnisse

27

• Probefeld zur Qualitätssicherung anlegen

• Während des Einbaus Verdichtungskontrollen

• Randbereiche sorgfältig einsprühen � Schachstellen der Entwässerung

• Einsatz eines Beschickers insbes. bei Höheneinschränkung

(Alleebäume)

• Belag hohlraumreich� temperaturempfindlich, möglichst schnelle

Verdichtung direkt hinter dem Fertiger mit ausreichendem Walzeneinsatz

• Statisch arbeitende Walzen einsetzen

• Einbaufirma mit ausreichend Erfahrung beim Einbau von SMA LA-

Belägen

• Verschmutzungen der lärmarmen Oberfläche durch Baustellenverkehr

z. B. Arbeiten in angrenzenden Bereichen vermeiden

Fazit:


Fazit

28


2. Messmethoden


• Konzeption,

• Einbau




• Beobachtung und Fortentwicklung der neuen Bauweisen

(ZWOPA, SMA LA, LOA5D-RM, PMA, …) in der Praxis und innerhalb

der FGSV (z.B. AK 7.3.3 Innovationen, aktuell: BASt-Forschung:

„Leise Straße 3“)

Ziel: Verlängerung der lärmtechnischen und bautechnischen

Lebensdauer aller offenporigen und lärmoptimierten Asphalte

Kann nur erreicht werden, wenn Versuchsstrecken angelegt

werden

• Berlin gilt:

Anlegen weiterer Versuchsstrecken (SMA LA, LOA, PMA) erforderlich

• DSH- V ist eine bewährte gute Alternative

• Andere Alternativen zu Sonderbauweisen sind feinkörnige

Deckschichten, jedoch weniger Lärmminderungspotential

• Produktauswahl in Abhängigkeit von der Zielsetzung

Fazit

1. Schlaglöcher vermeiden !

2. Lärmmindernde Bauweisen wählen:

Stadtautobahn (bis -5 dB(A))

• Offenporige Beläge (wie PA, PMA, SMA LA

und DSH-V

Hauptnetz (-2 bis -4 dB(A))

• feinkörnige Asphaltbeläge und DSH-V

• SMA LA , PMA, LOA

⇒ Versuchsstrecken anlegen

Nebennetz

• Pflaster- und Betonstraßen vermeiden

• feinkörnige Asphaltbeläge

Empfehlungen

Vielen Dank

für Ihre

Aufmerksamkeit

PEBA Prüfinstitut für Baustoffe

Köpenicker Landstraße 280

12437 Berlin

www. peba.de

[email protected]

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