ERFAHRUNGEN MIT DER KONZEPTION UND DEM EINBAU VON … · 10/4010/40--65 NV 65 NV 3,03,0 gGk 2/5 ≈ 75 % gGk 2/5 ≈ 75 % Verformungsbeständigkeit Spurbildungstest stat. bzw. dyn

2. DRESDNER ASPHALTTAGE2. DRESDNER ASPHALTTAGE8/9. 12. 20128/9. 12. 2012

ERFAHRUNGEN MIT DER KONZEPTION ERFAHRUNGEN MIT DER KONZEPTION ERFAHRUNGEN MIT DER KONZEPTION ERFAHRUNGEN MIT DER KONZEPTION UND DEM EINBAU VON LÄRMUND DEM EINBAU VON LÄRM--OPTIMIERTENOPTIMIERTEN

ASPHALTEN IM GROßRAUM KÖLNASPHALTEN IM GROßRAUM KÖLN

Dresden, 9. 12. 2011

1Dipl.-Ing. P. Sivapatham

Dresden, 9. 12. 2011

Dipl.-Ing. P. Sivapatham / Dr. N. Simmleit / Dipl.-Ing. T. NeumannTPA Gesellschaft für

Qualitätssicherung und Innovation GmbH, Köln

••••••••

Lärmoptimierte AsphaltdeckschichtenLärmoptimierte Asphaltdeckschichten

Prinzip Lärmminderung:Prinzip Lärmminderung:

VerformungsbeständigkeitVerformungsbeständigkeit

maximale Ebenflächigkeitmaximale Ebenflächigkeit

Konkave Oberfläche (Plateau mit Schluchten)

maximale Ebenflächigkeitmaximale Ebenflächigkeit

Oberflächennahes PorensystemOberflächennahes Porensystem

Annäherung an die ideale OberflächeAnnäherung an die ideale Oberfläche(Plateau mit Schluchten)(Plateau mit Schluchten)

Dünne SchichtenDünne Schichten

Kleines GrößtkornKleines Größtkorn


=>Texturoptimierung=>Texturoptimierung


Technische AnforderungenTechnische Anforderungen

Größtkorn Größtkorn [mm][mm]

BitumenBitumen Einbaudicke Einbaudicke [cm][cm]

SonstigesSonstiges

PA PA 88 40/10040/100--65 A65 A 44PA PA 88 40/10040/100--65 A65 A 44

SMA LA SMA LA 88 40/10040/100--65 A65 A 2,52,5 Grobkornanteil: Grobkornanteil:

70 70 –– 80 %80 %

DSHDSH--VV 5 oder 85 oder 8 45/8045/80--50 A50 A 1,5 1,5 –– 2,02,0 HHvv im MPK 3,5 im MPK 3,5 –– 5,5 %5,5 %

LOA DLOA D 55 25/5525/55--55 C/A55 C/A 2,0 2,0 –– 2,52,5 HHvv im MPK 5 im MPK 5 –– 6,0 % opt. 6,0 % opt. LagerungsdichteLagerungsdichte

LO MALO MA 5 oder 85 oder 8 Abstreusplitt 1/3 nicht Abstreusplitt 1/3 nicht


LO MALO MA 5 oder 85 oder 8 Abstreusplitt 1/3 nicht Abstreusplitt 1/3 nicht einwalzeneinwalzen

PMAPMA 55 30/45 NV 30/45 NV 10/4010/40--65 NV65 NV

3,03,0 gGk 2/5 ≈ 75 %gGk 2/5 ≈ 75 %

VerformungsbeständigkeitVerformungsbeständigkeitSpurbildungstest Spurbildungstest

stat. bzw. dyn. Stempeleindringstiefestat. bzw. dyn. Stempeleindringstiefe

Lärmoptimierte Asphaltdeckschicht LOA DLärmoptimierte Asphaltdeckschicht LOA D

Hinweis zur Mischgutzusammensetzung und zum EinbauHinweis zur Mischgutzusammensetzung und zum Einbau

Unkalkulierbares Risiko für Auftraggeber als auch für AuftragnehmerUnkalkulierbares Risiko für Auftraggeber als auch für Auftragnehmer

Keine abgesicherte LangzeitKeine abgesicherte Langzeit--ErfahrungErfahrung

Einfluss unterschiedlicher GesteinskörnungEinfluss unterschiedlicher Gesteinskörnung

Einfluss unterschiedlicher BitumensortenEinfluss unterschiedlicher Bitumensorten

Dauerhaftigkeit der Lärmreduzierung unter VerkehrDauerhaftigkeit der Lärmreduzierung unter Verkehr


Dauerhaftigkeit der Lärmreduzierung unter VerkehrDauerhaftigkeit der Lärmreduzierung unter Verkehr

trotzdem schnelle Akzeptanz durch die Kommunentrotzdem schnelle Akzeptanz durch die Kommunen


13 unterschiedlichen lärmoptimierten Asphaltdeckschichten13 unterschiedlichen lärmoptimierten Asphaltdeckschichten

=>in sys. Kombination von unterschiedlichen Gesteinskörnung und Bindemittel =>in sys. Kombination von unterschiedlichen Gesteinskörnung und Bindemittel

MischgutGesteinskörnung

Bindemittel Additivgrobe feine grobe feine

C SMA 8S Basanit Basalt 25/55-55 -

D SMA 8S Basanit Basalt 25/55-55 PR Phone

E1 LOA 5D Basanit Basalt 50/70 Lucobit

E2 LOA 5D Diabas Moräne 50/70 Lucobit

F1 LOA 5D Basanit Basalt SmB Sasobit

F2 LOA 5D Diabas Moräne SmB Sasobit

G1 LOA 5D Basanit Basalt PmB 25H −


G2 LOA 5D Diabas Moräne PmB 25H −

H1 LOA 5D Basanit Basalt 50/70 −

H2 LOA 5D Diabas Moräne 50/70 −

I DSH-V Basanit Basalt 45/80-50 −

J3 PMA 5 Basanit Natursand SüBit VR35 −

K LOA 5D Basanit Basalt GmB Gummigranulat

LaborversuchLaborversuch

Spurrinnentiefe Verbundplatte

6,96,27,0

8,0

Spur

rinn

enti

efe

[%]

Widerstand gegen bleibende Verformung: Widerstand gegen bleibende Verformung: Spurbildungstest an VerbundplattenSpurbildungstest an Verbundplatten

3,02,6

3,6 3,4 3,73,2

2,82,3

6,2

4,0 4,03,3

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

Spur

rinn

enti

efe

[%]


C D E1 E2 F1 F2 G1 G2 H1 H2 I J3 KMischgutsorte

Für PMA 5 statische (nach 30 Minuten 0,7 mm und nach 60 Minuten 0,8 mm)Für PMA 5 statische (nach 30 Minuten 0,7 mm und nach 60 Minuten 0,8 mm)

sowie die dynamische Stempeleindringtiefe von 0,2 mmsowie die dynamische Stempeleindringtiefe von 0,2 mm ermitteltermittelt

LaborversucheLaborversuche

Bestimmung der akustischen EigenschaftenBestimmung der akustischen Eigenschaften

Schallabsorptionsmessungen und Schallabsorptionsmessungen und

Texturmessungen an Bohrkernen (100 mm)Texturmessungen an Bohrkernen (100 mm)

Die Bohrkernen wurden unbehandelt und sandgestrahlt untersucht Die Bohrkernen wurden unbehandelt und sandgestrahlt untersucht


Schallabsorptionsmessung: ImpedanzrohrSchallabsorptionsmessung: Impedanzrohr[DIN EN 10534 [DIN EN 10534 –– 2]2]

Impedanzrohr, zwei Mikrophonen und ein digitales FrequenzanalysesystemImpedanzrohr, zwei Mikrophonen und ein digitales Frequenzanalysesystem

Verlauf des Schallabsorptionsgrades in Abhängigkeit der FrequenzVerlauf des Schallabsorptionsgrades in Abhängigkeit der Frequenz

0,12

0,17

0,22

0,27

0,32

Sch

alla

bsor

ptio

nsgr

ad [a

]

C

D

E1

E2

F1

F2

G1

G2


0,02

0,07

0,12

100 300 500 700 900 1100 1300 1500Frequenz [Hz]

Sch

alla

bsor

ptio

nsgr

ad [a

]

G2

H1

H2

I

J3

K

Schallabsorptionsgrad mit absteigendem Verlauf Schallabsorptionsgrad mit absteigendem Verlauf

14,4%

0,130,150,17

Scha

llab

sorp

tion

sgra

d [a

]Einzahlangaben SchallabsorptionEinzahlangaben Schallabsorption

7,8%

5,9%

5,0%

4,9%

4,9%

4,8%

4,6%

4,5%

3,7%

2,8%

8,3%

7,9%

0,010,030,050,070,090,110,13

K E1 H2 G2 F2 E2 H1 G1 F1 I C D J3

Scha

llab

sorp

tion

sgra

d [a

]


Mischgutsortennach Sandstrahlung vor Sandstrahlung

Sandstrahlung => Absorptionsgrad um etwa 19,5Sandstrahlung => Absorptionsgrad um etwa 19,5 % geringer% geringer

TexturmessungTexturmessung

Texturkenngrößen => Beurteilung der akustischen Eigenschaft der Texturkenngrößen => Beurteilung der akustischen Eigenschaft der FahrbahnoberflächeFahrbahnoberfläche

Oberflächentextur mittels statischen T3DOberflächentextur mittels statischen T3D--Messsystems [DIN EN 10534 Messsystems [DIN EN 10534 –– 2]2]

Mittlere Texturtiefe (MTD)Mittlere Texturtiefe (MTD)

Geschätzte Texturtiefe Geschätzte Texturtiefe

(Estimated Texture Depth ETD = 0,2mm + 0,8 MTD)(Estimated Texture Depth ETD = 0,2mm + 0,8 MTD)


Gute Griffigkeit bei ETD > 0,4Gute Griffigkeit bei ETD > 0,4 mmmm

Optimale Lärmreduzierung: ETD 0,4 Optimale Lärmreduzierung: ETD 0,4 -- 0,80,8 mmmm

Geschätzte Texturtiefe ETDGeschätzte Texturtiefe ETD

1,43

7

1,24

6

0,94

2

1,37

1

0,8

1,01,21,41,6

ET

D [

mm

]

Optimaler Bereich ETD vor Sandstrahlung ETD nach Sandstrahlung

0,86

7

0,76

0

0,70

5

0,66

0

0,78

9

0,94

2

0,68

3

0,76

6

0,83

2

0,79

3

0,20,40,60,8

C J3 D K F2 E1 G1 G2 F1 H1 E2 H2 I

Mischgutsorte

ET

D [

mm

]


Alle Mischgutsorten weisen gute Griffigkeiten auf, da ETD > 0,4Alle Mischgutsorten weisen gute Griffigkeiten auf, da ETD > 0,4 mmmm

Besonders effiziente Lärmminderung bei einem Gestaltfaktor über 75Besonders effiziente Lärmminderung bei einem Gestaltfaktor über 75 %%

Gestaltfaktor gGestaltfaktor g

Gestaltfaktor 20Gestaltfaktor 20 % und 60% und 60 % => konvexe Gestalt (Gebirge mit Tälern)% => konvexe Gestalt (Gebirge mit Tälern)

Gestaltfaktor 60Gestaltfaktor 60 % und 90% und 90 % => konkave Gestalt (Plateaus mit Schluchten) % => konkave Gestalt (Plateaus mit Schluchten)

Besonders effiziente Lärmminderung bei einem Gestaltfaktor über 75Besonders effiziente Lärmminderung bei einem Gestaltfaktor über 75 %%8

5,1

84

,1

83

,5

82

,4

82

,3

80

,6

77

,8

71

,8

65

,7

82

,1

82

,2

82

,9

82

,9

65,070,0

75,0

80,085,0

90,0

g [%

]

Optimaler Bereich g vor Sandstrahlung g nach Sandstrahlung


Alle Mischgutsorten liegen im Bereich einer konkavenAlle Mischgutsorten liegen im Bereich einer konkaven OberflächengestaltOberflächengestalt

65

,7

60,0

65,0

I H1 H2 K F1 G1 G2 F2 E2 E1 J3 D C

Mischgutsorte

LOA => Besonders effiziente LärmminderungLOA => Besonders effiziente Lärmminderung

0,2

72

0,2

34

0,2

26

0,1

84

0,1

80

0,1

44

0,1

98

0,2

100

,350

0,1

94

0,2

19

0,2

09

0,1

84

0,050,100,150,200,250,300,350,40

Am

ax [m

m] Optimaler Bereich Amax vor Sandstrahlung Amax nach Sandstrahlung

Amplitude desAmplitude des WellenlängenspektrumsWellenlängenspektrums AmaxAmax

0,1

44

0,000,05

J3 C D E1 G2 K F2 H1 F1 G1 H2 E2 IMischgutsorte

65

6

64

1600700800

gL [m

m]

Optimaler Bereich gL vor Sandstrahlung gL nach Sandstrahlung

GestaltlängeGestaltlänge gL (Mittelwerte)gL (Mittelwerte)


65

6

64

1

53

2

53

0

52

6

51

5

44

952

2

51

8

51

3

51

3

48

7

51

5200300400500600

E1 K I C H1 H2 F1 G1 G2 F2 E2 J3 DMischgutsorte

gL [m

m]

Lärmmindernde Wirkung ist von mehreren Eigenschaften abhängigLärmmindernde Wirkung ist von mehreren Eigenschaften abhängig

Unter Berücksichtung einer Gewichtung der einzelnen KenngrößenUnter Berücksichtung einer Gewichtung der einzelnen Kenngrößen

nach Relevanz kann eine Gesamtbeurteilung vorgenommen werdennach Relevanz kann eine Gesamtbeurteilung vorgenommen werden

Bewertung der ErgebnisseBewertung der Ergebnisse

EinteilungEinteilung derder ErgebnisseErgebnisse inin dimensionslosedimensionslose NotenNoten

NoteSpurrinnen-

tiefe [%]Absorption

[%]g [%] ETD [mm]

Amax [mm]

gL [mm]

1 ≤ 3,5 ≥ 6,0 ≥ 80 0,4 – 0,8 0,06 – 0,20 400 – 700

2 3,6 – 4,0 4,0 – 5,9 75 – 79 0,9 – 1,0 0,21 – 0,25 701 – 800

3 > 4,0 0,0 – 3,9 < 75 > 1,0 > 0,25 > 800


Faktor: 4 3 3 2 1 1

1,5

2,0

2,5

3,0

Mischgutsorte

Be

we

rtu

ng

GesamtergebnisGesamtergebnis

0,0

0,5

1,0

1,5

J3 D C H1 H2 E1 F1 I F2 E2 K G1 G2

Be

we

rtu

ng

Optimaler Bereich Kritischer Bereich Unbrauchbarer Bereich

Spurbildung Absorption Texturtiefe

maximale Amplitude Gestaltlänge Gestaltfaktor


LOA 5D Varianten befinden sich alle im optimalen BereichLOA 5D Varianten befinden sich alle im optimalen Bereich

Mischgut G und K erreicht beste GesamtergebnisMischgut G und K erreicht beste Gesamtergebnis

=> deutlich längere Nutzungsdauer mit wenig Erhaltungsaufwand=> deutlich längere Nutzungsdauer mit wenig Erhaltungsaufwand

Konzeption und Einbau von lärmoptimierten AsphaltenKonzeption und Einbau von lärmoptimierten Asphaltenim Großraum Kölnim Großraum Köln

Lärmoptimierter offenporige Gussasphalt PMA 5 (Mischgut J3J3)Autobahn BAB A4 (AK-Köln-Süd und dem AK-Köln-West, 100.000 m² Fläche)

Einbau Frühjahr 2010

=> Anforderung Lärmpegelminderung deutlich größer als => Anforderung Lärmpegelminderung deutlich größer als --2 dB(A)2 dB(A)

Erstprüfung und Eignungsnachweis: Performance orientierten Versuchen

Probekörperherstellung: durch leichtes stochern/verdichten

Probekörper mittels Walzsegmentverdichter

=> Anforderung Lärmpegelminderung deutlich größer als => Anforderung Lärmpegelminderung deutlich größer als --2 dB(A)2 dB(A)



praxistaugliches Mischgut: umfangreiche Laborversuche und Probemischungen

Spurbildungstestergebnis PMA 55,0Performance orientierte Versuche Performance orientierte Versuche

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000

Anzahl der Radüberrollung

Spu

rtief

e in

mm

PMA 5

Performance orientierte Versuche Performance orientierte Versuche

•• Spurbildungsversuch Spurbildungsversuch

•• dynamische Stempeleindringversuchdynamische Stempeleindringversuch

an den Bohrkernen an den Bohrkernen


Probefeldeinbau zur Optimierung der Mischgutzusammensetzung

und Einbauqualität


Erkenntnisse des ProbefeldeinbausErkenntnisse des Probefeldeinbaus

•• Anlieferung mit konventionellem FahrzeugAnlieferung mit konventionellem Fahrzeug

•• Einbau mit konventionellem AsphaltfertigerEinbau mit konventionellem Asphaltfertiger•• Einbau mit konventionellem AsphaltfertigerEinbau mit konventionellem Asphaltfertiger

•• zusätzliches Walzen nicht notwendig: selbsverdichtendzusätzliches Walzen nicht notwendig: selbsverdichtend

•• Ausbildung von unkonventioneller Schichtenstruktur: Ausbildung von unkonventioneller Schichtenstruktur:

obere Drittel offenporig (etwa 1 cm),obere Drittel offenporig (etwa 1 cm),

mittlere Drittel dicht wie SMA undmittlere Drittel dicht wie SMA und

untere Drittel wie Gussasphaltuntere Drittel wie Gussasphalt


•• unmittelbar hinter der Einbaubohleunmittelbar hinter der Einbaubohle

Keine Abdichtung des Binders erforderlichKeine Abdichtung des Binders erforderlich

Anspritzen für den Schichtenverbund sinnvollAnspritzen für den Schichtenverbund sinnvoll

Einbau des PMA 5 SEinbau des PMA 5 S

Temperatur an der Mischanlage ca. 190Temperatur an der Mischanlage ca. 190--200200°°CC

Einbautemperatur ca. 180Einbautemperatur ca. 180--190190°°CC

Einbau nur mit minimaler Vorverdichtung, ohne VibrationEinbau nur mit minimaler Vorverdichtung, ohne VibrationEinbau nur mit minimaler Vorverdichtung, ohne VibrationEinbau nur mit minimaler Vorverdichtung, ohne Vibration

(ca. 1/3 der sonst üblichen Verdichtungsleistung,(ca. 1/3 der sonst üblichen Verdichtungsleistung,

≈ ≈ 1515--25 % Tampereinstellung)25 % Tampereinstellung)

Leichte Glattmantelwalze von 4 t (ohne Vibration) nur zum BügelnLeichte Glattmantelwalze von 4 t (ohne Vibration) nur zum Bügeln

Große Walze (10 t) ist nicht schädlich, 100 m hinter dem Fertiger fahrenGroße Walze (10 t) ist nicht schädlich, 100 m hinter dem Fertiger fahren


Keine Abstumpfungsmaßnahmen notwendigKeine Abstumpfungsmaßnahmen notwendig

Hinweis: Bei absehbaren Stillständen => „Ausfahren“ sinnvoll.nach ca. 20 min soweit abgekühlt, Anschneiden und erneutes „Ansetzen“

Lärmmessung: CPX MethodeLärmmessung: CPX Methode

92,6 dB(A) bei 80 km/h, 95,5 dB(A) bei 100 km/h


Lärmreduzierung auf dem PMA-Abschnitt (> -3,5 dB(A) bei 100 km/h)


Lärmoptimierter Asphalt mit gummimod. Bitumen (Mischgut K)Lärmoptimierter Asphalt mit gummimod. Bitumen (Mischgut K)

Baumaßnahme: Baumaßnahme: Sanierung des KonradSanierung des Konrad--AdenauerAdenauer--Straße, KölnStraße, Köln

Asphaltdecke und AsphaltbinderAsphaltdecke und AsphaltbinderAsphaltdecke und AsphaltbinderAsphaltdecke und Asphaltbinder

Bauklasse II,Bauklasse II, besondere Beanspruchung besondere Beanspruchung

Einbau: Juni / Juli 2010Einbau: Juni / Juli 2010

Anforderung: Anforderung: Standfeste Asphalt mit heller OberflächeStandfeste Asphalt mit heller Oberfläche

Abgesicherte Erfahrung über Dauerhaftigkeit gibt es nichtAbgesicherte Erfahrung über Dauerhaftigkeit gibt es nicht


Landesweit gültige Regelwerke sind noch nicht verfügbarLandesweit gültige Regelwerke sind noch nicht verfügbar

keine wissenschaftlich abgesicherte Präzisionen für Laborprüfungkeine wissenschaftlich abgesicherte Präzisionen für Laborprüfung

Lärmoptimierter Asphalt mit gummimod. BitumenLärmoptimierter Asphalt mit gummimod. Bitumen

Gesteinskörnung:Gesteinskörnung: Kalksteinmehl Kalksteinmehl 13 %13 %

fGK 0/2 QuarzfGK 0/2 Quarz 19 %19 %

gGK 2/5 QuarzgGK 2/5 Quarz 34 %34 %

gGK 2/5 GrauwackegGK 2/5 Grauwacke 34%34%gGK 2/5 GrauwackegGK 2/5 Grauwacke 34%34%

Spurrinnentiefeverlauf

3

4

5

Spu

rtie

fe [m

m]

Laborergebnis zum Widerstand gegen bleibender VerformungLaborergebnis zum Widerstand gegen bleibender Verformung


0

1

2

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000

Überrollungen [n]

Spu

rtie

fe [m

m]

LOA 5 D (50/70+Lucobit) LOA 5 D (Gummimod. Bitumen)


Verdichtung mit schweren Walzen BS 180Verdichtung mit schweren Walzen BS 180



Lärmminderung von etwa 5,5 dB(A) ist im Mittel bei LOA 5 D hergestelltLärmminderung von etwa 5,5 dB(A) ist im Mittel bei LOA 5 D hergestelltmit gummimodifizierten Bitumen möglich, falls eine optimale Längsmit gummimodifizierten Bitumen möglich, falls eine optimale Längs--Ebenheit erreicht wird.Ebenheit erreicht wird.


Ergebnisse bei der Lärmmessung

SchlussfolgerungSchlussfolgerung

Die beste und die schlechteste Variante (K und J3) wurden eingebaut

Dauerhafte Verformungsstabilität bei beiden Mischgütern

Deutliche Lärmreduzierung bei beiden Mischgütern

Herstellung des PMA-Probekörpers mit ähnlichen Oberflächeneigenschaften wie in Situ im Labor noch nicht möglich.

Bestätigung der Laborergebnisse beim gummimodifizierten Asphalt LOA 5D

Deutliche Lärmreduzierung bei beiden Mischgütern


Möglichkeiten zur Eigenüberwachung Möglichkeiten zur Eigenüberwachung beim Einbaubeim Einbau

Visuelle Analyse der Oberflächeneigenschaften Visuelle Analyse der Oberflächeneigenschaften

Messung der TexturtiefeMessung der Texturtiefe

1,43

7

1,24

6

0,86

7

0,76

0

0,70

5

0,66

0

0,78

9

0,94

2

0,68

3

0,76

6

0,83

2

0,79

3

1,37

1

0,40,60,81,01,21,41,6

ET

D [

mm

] OptimalerBereich

26Dipl.-Ing. P. Sivapatham 0,

760

0,70

5

0,66

0

0,78

9

0,68

3

0,76

6

0,79

30,20,4

C J3 D K F2 E1 G1 G2 F1 H1 E2 H2 IMischgutsorte

Qualitäts - Innovation

TPA: Baustofftechnisches Kompetenzzentrum der STRABAG SE

Qualitäts -sicherung

Innovation

Straßenbau-technik

Dimensio-nierung

Erhaltungs-planung


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nierung planung


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ERFAHRUNGEN MIT DER KONZEPTION UND DEM EINBAU VON … · 10/4010/40--65 NV 65 NV 3,03,0 gGk 2/5 ≈ 75 % gGk 2/5 ≈ 75 % Verformungsbeständigkeit Spurbildungstest stat. bzw. dyn