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

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1 Referat 12 Offenporige Asphalte - Effizienter Lä.rnlschutz an der Quelle mit Potential zur Feinstaubminderung Dr. Thomas Beckenbauer, Manuel Männel, Alexander Ropertz Müller-BBM, Planegg MÜLLER-SSM

2 Einleitung Offenporige Asphalte (OPA) haben in den vergangenen 15 Jahren eine positive Entwicklung durchlaufen. Noch Anfang der 90er Jahre des 20. Jahrhunderts wurden in einer Fachgruppe der BASt [1] Ergebnisse präsentiert, die gezeigt haben, dass es kaum gelingt, in innerörtlicher Situation offen porige Asphalte einzubauen, die nicht nach einer kurzen Zeit von einigen Wochen bis wenigen Monaten ihre akustische Wirkung verlieren oder sogar auch bautechnisch versagen. Die Bauweise hat daraufhin einen herben Rückschlag hinnehmen müssen. Es wurde im wahrsten Sinne des Wortes still um den OPA. Gleichzeitig hatte damals in den Niederlanden bereits eine Entwicklung begonnen, die sich den offenporigen Asphalten nicht nur von bautechnischer, sondern auch von akustischer Seite näherte. OPA wurde als Schallabsorber aufgefasst und akustisch beschrieben, wie jedes andere bauakustische Material zur Schallisolation und Schallabsorption auch [2]. Anknüpfend an diese ersten Arbeiten kamen im Laufe der Jahre viel Wissen und viele Erfahrungen durch Forschungsprojekte, aber gerade auch durch konkrete Straßenbauprojekte hinzu, bei denen Bayern eine wichtige Rolle spielte. Im vorliegenden Beitrag soll dargestellt werden, welche Fortschritte bei dieser Bauweise durch systematische Untersuchungen und kontinuierliche Verbesserungen erzielt wurden und weshalb es sich lohnt, die Lösung der noch bestehenden Probleme anzustreben. Vor dem Hintergrund, dass offen porige Asphalte auch als teuer gelten, sollen wirtschaftliche Gesichtspunkte in diesem Beitrag eine Rolle spielen. Bei allen Betrachtungen muss eines immer im Vordergrund stehen: Offen poriger Asphalt ist eine Lärmschutzmaßnahme, nicht nur ein Straßen belag. 1 Lärmminderungspotential Das Lärmminderungspotential offen poriger Asphalte liegt eindeutig in dem gegenüber dichten Fahrbahnbelägen ausgeprägten Schallabsorptionsvermögen. Die Schallabsorption direkt an der Schallquelle führt dazu, dass nicht nur die Reifen-Fahrbahn Geräusche sehr stark, sondern teilweise auch die Antriebsgeräusche der Fahrzeuge, bereits bevor sie sich vom Fahrzeug ausgehend in die Umgebung hinein ausbreiten können, gemindert werden. Die Schallabsorption kommt durch einen ausgeprägten Anteil an Hohlräumen im Fahrbahnbelag zustande. Hier liegt der Schlüssel der Leistungsfähigkeit dieser hochwirksamen geräuschmindernden Fahrbahnbeläge. In Abbildung 1 ist die mittlere Schallemission für Pkw und schwere Lkw nach [3] in Form des Schallleistungspegels in db(a) getrennt nach Reifen-Fahrbahn-Geräuschen und Antriebsgeräuschen in Abhängigkeit von der Frequenz dargestellt. Die dem

3 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) db(a) Schallemission in db(a) v = 80 km/h Reifen-Fahrbahn Geräusche Pkw schwere Lkw Antriebsgeräusche Frequenz in Hz db Dämpfung 0 der Antriebs-. Geräusche' in db (7,5 rn Abstand 1,2 rn Höhe) 4 ern OPA ~ 7 ern OPA ! db Dämpfung 0 der Reifen Fahrbahn Geräusche,,; in db (7,5 rn Abstand 1,2 rn Höhe) a 4 ern OPA 7 ern OPA 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. CI

4 Wie Abbildung 1 zu entnehmen ist, ist der Frequenzbereich höchste.r Schallintensität bei Pkw auf Frequenzen zwischen 1000 Hz und 3000 Hz konzentriert. Die Reifen Fahrbahn-Geräusche überwiegen dabei bei weitem. Bei schweren Lkw sind die Fahrzeuggeräusche 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 der Schallquelle zum Empfänger, fällt auf, dass durch das Schallabsorptionsvermögen des Fahrbahnbelages nicht nur die Reifen-Fahrbahn-Geräusche, sondern, wie oben bereits erwähnt, auch die Antriebsgeräusche gemindert werden. Dies gilt sowohl für Pkw als auch für Lkw. Die Dämpfung hängt jedoch von derfrequenz ab. Die größere Schichtdicke von 7 cm, die mit zweischichtigen offenporigen Asphalten ohne weiteres realisiert werden kann, führt zu einer breitbandigeren, also gleichmäßigen Dämpfung der Geräusche in einem größeren Frequenzbereich. Die Wirkung ist dabei nicht nur breitbandiger, sondern beginnt bereits bei tieferen Frequenzen. Dämpfungswerte von über 8 db werden bei einem 4 cm dicken OPA bei etwa Hz erreicht. Bei einem 7 cm dicken ZWOPA treten diese hohen Dämpfungswerte dagegen bereits bei Frequenzen um 600 Hz auf. Damit wirken zweischichtige offen porige Asphalte auf die Fahrgeräusche von Lkw so geräuschmindernd wie kein anderer Fahrbahnbelag. Dies geht auch aus Abbildung 2 hervor, in der die Pegelreduktionen der aktuellen geräuschmindernden Bauweisen, die in den letzten 6 Jahren auf Fahrbahnen des Bayerischen Straßennetzes eingesetzt wurden, gegenübergestellt sind. Die Abbildung beruht auf Messwerten, die mit Hilfe der sogenannten Nahfeldmessmethode auf etwa ein Jahr alten Fahrbahnbelägen erhoben wurden. Bei der Nahfeld- oder CPX-Methode werden die Reifen-Fahrbahn-Geräusche in unmittelbarer Nähe des rollenden Rades in einem Spezialmessanhänger, der die Mikrofone gegen störende Geräusche und Schallreflexionen abschirmt, gemessen. Die Messungen erfolgen mit genormten Reifen, 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 und eine graue Säule dargestellt. Blaue und graue Säule beziehen sich auf unterschiedliche Reifen. Der Reifen A, in der Abbildung mit CPX L bezeichnet, entspricht in seinem Geräuschverhalten dem eines durchschnittlichen Pkw-Reifen, wogegen der Reifen D (CPXJ dem eines Lkw-Reifen entspricht. Die Abbildung belegt, dass Zweischichtige Offenporige Asphalte (ZWOPA, 20PA) unzweifelhaft die wirkungsvollste Bauweise darstellen, sowohl für Pkw als auch und insbesondere für Lkw-Reifen. Die Pegelminderung beträgt gegenüber dem Pegelwert für den Referenzfahrbahrrbelag, der

5 Dr. T. Beckenbauer, M. Männel, A. Ropertz, MüUer-BBM nach RLS-90 [4] eine Fahrbahnoberflächenkorrektur D slro 9 db(a). von 0 db aufweist, etwa Geräuschmindernde Fahrbahnbeläge nach 1 Jahr Liegedauer r Bezugswert, 7.c 101l_ 5 2 E 100 : ~ 0 co 99 ~ 98 r ~ "" 97 ~ 96 m "U.~ 95 ä3 CJ) 94 Q) a. 93 ~ a. >< 92 u 91 T ~,.-, DSH- DSH- SMA SMA SMA SMA GA LA WB OPA 20PA V 0/5 V 0/8 LA 0/5 LA 0/8 0/8 S 0/11 S (2/5) 0/8 Bauweise entsprechend o db Pegelminderung Abbildung 2. Pegelminderungen der Reifen Fahrbahn Geräusche durch aktuelle Bauweisen für geräuschmindernde Fahrbahnbeläge für 80 km/ho blau: Nahfeldpegel für den repräsentativen Pkw Reifen CPX L ; grau: Nahfeldpegel für den lkw ähnlichen Reifen CPX H ; 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 und Reifen für zwei verschiedene Geschwindigkeitsniveaus. In Abhängigkeit vom Deckschichttyp (hier offenporige Fahrbahnbeläge, Splittmastixasphalte und ab gestreute Gussasphalte) und einem repräsentativen Reifen kollektiv ergibt sich bei Pkw Reifen eine Dynamik zwischen 4 und 7 db bei 50 km/h und 5 db bis 7 db bei 80 km/ho Bei den offen porigen Fahrbahnbelägen sind die Unterschiede zwischen den verschiedenen Reifen mit maximal 4 db(a) bzw. 5 db(a) am geringsten.

6 Pkw schwere Anhängerreifen 50 km/h 85 -, ~I ~~ jl I <t' 75 I co '; j x "'C... 1 A.~ 70 : --"'-+--.-;7 db...j.".. i!! " -" 1-.:a: k--':'.; '. :1'... 8 db -..ly... ~~ V 4 db,, ~ ; x......a'... 55, , , ,--.-J 85 C j Lkw ~ 75 l r li!'------~- 'C Tr.klbnsJ::~.~: :~ '.~~~l~ reifen , ,-----,------, i 20PA OPA OPB 0/5 0/ /3 3/5 5/8 offenporige Splittmastix- Abstreuung Fahrbahnbelä~e aspha~e Gußasphalt 80 km/h 85, I r..'---i. 80 ~,~... 7 db".1... g 75 --i-----~.'-----~ ~...!g _;";' ---Jl0dB j1b.:: y:..,...:...m... j...y.m 60 ' 55 f ,--,--, ,-----~---, $::I~..CD ~]... ~ J:: :::: ::!g.' I 7 db ~.::.::~ ::=1 :'f.. 60 ~ 55 -i----, i i--i , r~ 20PA OPA OPB 0/5 0/ /3 3/5 5/8 offenporige Splittmastix- Abstreuung Fahrbahnbelä~e asphalte Gußasphalt Abbildung 3. Vorbeifahrtpegel LAma>. in 7,5 m Abstand und 1,2 m. Höhe über Fahrbahnoberkante unterschiedlicher Pkw- und Lkw-Reifen auf Fahrbahnbelägen verschiedener Deckschichttypen bei 50 km/h und 80 km/ho Während für Pkw-Reifen bei dichten Oberflächen ohne zusätzliche Eigenschaften immerhin ein Unterschied der Vorbeirollpegel allein durch entsprechende Gestaltung der Oberflächeneigenschaften von 5 db (50 km/h) bzw. 7 db (80 km/h) erzielt werden kann, schrumpft der Einfluss der Fahrbahnoberfläche bei Lkw-Reifen auf einen Pegelbereich von 4 db zusammen. In Verbindung mit lkw-reifen weist also der dichte Fahrbahnbelag das deutlich geringere Geräuschminderungspotential auf. Erst wenn man der Fahrbahndeckschicht die zusätzliche Eigenschaften der Schallabsorption verleiht, treten die Fahrbahneigenschaften bezüglich der Entstehung des Reifen Fahrbahn-Geräusches auch bei Lkw-Reifen wieder in den Vordergrund. Gegenüber einem Standardfahrbahnbelag liegt das Geräuschminderungspotential der Fahrbahn dann für Lkw-Reifen bei bis zu 7 db. Offen porige Deckschichten repräsentieren also die derzeit leiseste Bauweise. 2 Wirtscha.ftlichkeit Geräuschmindernde Fahrbahnbeläge, insbesondere hochwirksame offenporige Asphalte, kommen nur dann zum Einsatz, wenn die Verkehrssituation umfangreiche

7 Schallschutzmaßnahmen erfordert. Durch den Einsatz eines geräuschmindernden Fahrbahnbelages kann gegebenenfalls von zusätzlichen Lärmschutzmaßnahmen abgesehen werden oder deren Umfang deutlich reduziert werden. Vergleicht man beispielsweise herkömmlichen Splittmastixasphalt (SMA) mit einem zweischichtigen offenporigen Asphalt (ZWOPA), kann oft bis zur Hälfte der Schallschutzwandhöhe, die bei einem SMA notwendig wäre, eingespart werden. Dies hat erhebliche ökonomische Konsequenzen. In Abbildung 4 ist der Verlauf der Schallimmissionspegel zwischen Straße, Schallschutzwand und einem Immissionsort in 50 m Entfernung beispielhaft für die Situation an einer Bundesstraße mit einer zulässigen Höchstgeschwindigkeit von 100 km/h und SMA Fahrbahnbelag (a) bzw. ZWOPA (b) dargestellt. Die Schallschutzwandhöhe ist jeweils so bemessen, dass der schalltechnische Orientierungswert für Allgemeine Wohngebiete in der Bauleitplanung von 55 db(a) am Tag eingehalten ist. Im ersten Fall ist hierzu eine Schallschutzwandhöhe von 9,3 m, im zweiten dagegen nur von 4,7 m notwendig. Die Abbildung macht die unterschiedliche Intensität der Geräuschbelastung deutlich. So ergibt sich bei dem offenporigen Fahrbahnbelag bereits vor der Wand ein deutlich geringerer Pegel als bei dem dichten Fahrbahnbelag aus SMA. Hinter der Wand sinkt der Pegel bei den offenporigen Ausführungen 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 = 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 hochwirksamer geräuschmindernder Fahrbahnbeläge auf. Bei der nachfolgenden Kostenrechnung sind die Herstellkosten für den Fahrbahnbelag, die Lärmschutzwand und von Entwässerungseinrichtungen für den ZWOPA ebenso berücksichtigt wie jährlicher

8 Winterdienst und Erneuerungsmaßnahmen der Deckschicht nach Ablauf der akustischen Lebensdauer. Für die Straße wurde, dem Regelquerschnitt RQ9 entsprechend, eine Breite von 18 m angesetzt. Die Einzelansätze der'kosten beruhen auf dem Durchschnittswert der bei den Baurnaßnahmen der vergangenen Jahre erzielten Preise. Die Kostenrechnung für die Erneuerung der Deckschicht berücksichtigt die Betriebspraxis zweischichtiger offenporiger Asphalte in Europa, die zeigt, dass im SanierungsfaLL nur die obere Schicht abgefräst und neu hergestellt werden muss. Die Kosten für den Winterdienst sind der Praxiserfahrung entsprechend höher angesetzt als 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: NPV= L mit: 24 K T i;o (1 +iy NPV Barwert (Net present value) [ ] K T 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 offen porigen 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

9 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 offen porigen 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 E ~c: 2500 Q) -1Il ~ 2000 E CI] Il Q) ( SMA lyiiopa o Winterdienst 11 Erneuerung Deckschicht 11 Entwässerung!S Schallschutzwand Herstellung Deckschicht Abbildung 5. Zusammensetzung der Gesamtkosten je Meter Straße für die beiden baulichen Varianten SMA und ZWOPA übereinen Zeitraum von 25 Jahren. Grundlage: Regelquerschnitt RQ9. Bei Berücksichtigung dieses Aspektes erscheint eine andere Variante von Vorteil. Durch Ausnutzung der akustischen lebensdauer bis zum Erreichen einer Pegelminderung von o db mit der dann notwendigen größeren Höhe der lärmschutzwand werden die BausteLlen- und Verkehrssicherungskosten in größeren ZeitintervaLlen und somit im

10 gleichen Zeitraum weniger oft notwendig. Diese Kosten fallen bei einer Ausführung mit ZWOPA alle 7 bis 8 Jahre an. Ausschlaggebend für den ökonomisch optimalen Ansatz ist die Höhe dieser zusätzlichen Kosten. Dabei ist anzunehmen, dass 'mit zunehmender Verkehrsbelastung der Straße die Kosten für Baustelle und Verkehrssicherung zunehmen. Hinsichtlich der Kostenoptimierung wäre im Falle einer hochbelasteten Straße die Betrachtungsweise mit einer höheren Lärmschutzwand aber gleichzeitig längerer 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 die Herstellkosten für jedes zusätzliche db an Pegelminderung, die den Kostenvorteil nicht übersteigen dürfen. 3 Potential von OPA zur Feinstaubminderung Neben den positiven akustischen Eigenschaften weisen offen porige Asphaltdeckschichten neueren Erkenntnissen nach auch ein Potential zur Verminderung der PM 10 -Belastung an Straßen auf. Das Ziel eines in diesem Zusammenhang von der BASt beauftragten und in 2009 abgeschlossenen Forschungsvorhabens war die Untersuchung der Minderungswirkung offenporigen Asphalts auf die PM 10 -Belastung der Luft an hoch frequentierten Bundesfernstraßen [8]. In einer Literaturstudie wurde zunächst der diesbezügliche aktuelle Erkenntnisstand zusammengestellt. Prinzipiell war davon auszugehen, dass sich der durch offen porige Asphaltdeckschichten vorstellbare Minderungseffekt im Wesentlichen auf den Emissionsbeitrag durch Wiederaufwirbelungseffekte auswirkt, der an Außerortsstraßen typischerweise etwa 30% der PM 10 -Emissionen beträgt, je nach Zustand der lokalen Fahrbahndeckschicht und in Abhängigkeit von der Flottenzusammensetzung aber auch höher liegen kann. Im Zeitraum von August 2007 bis November 2008 wurden an 4 Messorten entlang der BAB A9 Nürnberg-Berlin zwischen den Anschlussstellen Trockau und Bayreuth-Süd Partikel PM 10 -Messungen durchgeführt. Hier befand sich Richtung Norden der Übergang von einem konventionellen Splitt-Mastix-Asphalt (SMA), also einem dichten Fahrbahnbelag, zu einem einschichtigen offenporigen Asphalt (OPA). An beiden Asphaltarten wurden östlich und westlich der Autobahn über den 15-monatigen Gesamtmesszeitraum jeweils fortlaufend Tagesmittelwerte für PM 10 erhoben. Ergänzt wurden die PM 10 Messungen durch die Erfassung der meteorologischen Randbedingungen mithilfe eines Ultraschallanemometers, das zwischen den Messorten auf einem Lärmschutzwall positioniert war.

11 .~ l -::::: I/I'\' Referat 12 Dr. T. Beckenbauer, M. Männel, A. Ropertz, Müller BBM Zur Analyse der Ergebnisse wurden die PM 1o Daten in Abhängigkeit verschiedener Parameter wie z. B. Windrichtung, Windgeschwindigkeit und Niederschlag untersucht und bewertet. Ebenfalls Gegenstand der Analyse waren umfangreiche Inhaltsstoffanalysen, 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 PM 1o Belastungen an den unterschiedlichen Deckschichten SMA und OPA. Ohne einen nennenswerten horizontalen Transport zwischen SMA und OPA lagen die PM lo Konzentrationen am OPA-Abschnitt im Mittel um 4 IJg/m3 niedriger als am SMA. Innerhalb dieses DatenkoUektivs (Queranströmung) konnte diese Verringerung im Wesentlichen auf Tage mit Niederschlagsereignissen zurückgeführt werden. Während an Tagen ohne Niederschlag kein signifikanter Unterschied der PM 10 -Konzentrationen zwischen SMA- und OPA-Belag festgestellt werden konnte, wurde an Tagen mit Niederschlag im Bereich des OPA im Mittel um 5 IJg/m 3 und damit um mehr als 20 % geringere PM 10 -Konzentrationen als an dem Autobahnabschnitt mit SMA erfasst. Den Ergebnissen dieses Forschungsvorhabens nach trocknet die offenporige Asphaltdeckschicht nach Niederschlägen weniger rasch ab, wodurch die PM 10 Emissionsbeiträge durch Wiederaufwirbelungen nach Niederschlagsereignissen vermindert werden. Gleichzeitig können durch die Niederschläge relevante Anteile sedimentierter und deponierter Partikel in den Porenraum des OPA verfrachtet werden, die dann nach Abtrocknung der Fahrbahnoberflächen für eine Resuspension in die boden nahe Atmosphäre nicht mehr bzw. lediglich zu einem geringeren Anteil zur Verfügung stehen. Zusammenfassend kann somit festgestellt werden, dass die Ausstattung von Verkehrswegen mit offenporigen Asphaltdeckschichten - insbesondere auch aufgrund der synergetischen Wirkung mit dem eigentlichen Einsatzzweck der Lärmminderung eine interessante Maßnahmenoption bei der Aufstellung von Luftreinhalteplänen darstellt. 4 Weiterentwicklung Die allmähliche Verschrnutzung der Hohlräume offen poriger Asphalte führte in der Vergangenheit in kurzer Zeit zu einer deutlichen Reduzierung, wenn nicht zum Versagen der akustischen Wirkung. Die Verschmutzungsneigung von offenporigen Asphalten konnte in den vergangenen Jahren sowohl durch das zweischichtige Konzept als auch durch die heute realisierten systematisch höheren Hohlraumgehalte reduziert und damit die akustische Lebensdauer spürbar erhöht werden. Die bisher eingesetzten 11

12 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 3 beschriebenen Untersuchung nach, das offen porige Konzept nun dazu genutzt werden, die Feinstaubbelastung an hochbelasteten Außerortsstraßen signifikantzu senken. Beide Leistungsmerkmale offen poriger Asphalte, Lärmminderung einerseits und Feinstaubreduzierung andererseits, erfordern also hinsichtlich der Dauerhaftigkeit beider Wirkungen, dass der in die Deckschicht eindringende Schmutz dort zwar gefangen, aber nicht oder in nur geringem Maße eingelagert und bei Regenereignissen in ein Entwässerungssystem abgeleitet wird. Um ein derartiges System zu realisieren, sind im Verbundprojekt "Leiser Straßenverkehr 2", das Ende des Jahres 2009 abgeschlossen werden wird, Untersuchungen zur Hydromechanik in offenporigen Asphalten und zur schmutzabweisenden Modifizierung des Bindemittels vorgenommen worden [9]. Die Laborergebnisse haben gezeigt, dass es durch geeignete Bindemittelzusätze gelingen kann, die Oberfläche der mit Bindemittel überzogenen Hohlraumwände soweit zu passivieren, dass nur noch ein Bruchteil der bisherigen Partikelmengen am Bindemittel haften bleibt, ohne die bautechnische Haltbarkeit der offenporigen Struktur zu beeinträchtigen. Mitte des Jahres 2009 werden auf der Bundesautobahn A24 in Brandenburg auf einer Erprobungsstrecke mehrere Testfelder eingebaut, die die Praxistauglichkeit dieses neuartigen Bindemittelsystems belegen sollen. Sollte dieser Nachweis gelingen, wäre sowohl für die Verbesserung der akustischen Lebensdauer als auch für die Nutzung offenporiger Asphalte zur Feinstaubreduzierung 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, sondern vielmehr laufend an dem Verständnis bautechnischer, schalltechnischer, chemischer und hydromechanischer Prozesse in offenporigem Asphalt und daraus ableitbarer technischer Verbesserungen der Bauweise zu arbeiten. Dies wird mittelfristig zu offen porigen Deckschichten mit weiter verbesserter bautechnischer und schalltechnischer 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 der Niederländischen Akustischen Gesellschaft, 1987 CI

13 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 6 th EUframework programme project IMAGINE; document no. IMAS2TR MP10, January 11th, 2006 [4] Richtlinien für den Lärmschutz an Straßen - RLS-90: Ausgabe Der Bundesminister für Verkehr. Bonn, den 22. Mai Berichtigter Nachdruck Februar 1992 [5] KnolI, Roos, Ressei, Ditter: "Funktionsbauverträge". Schriftenreihe Forschung Straßen bau 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, [7] Allgemeines Rundschreiben Straßenbau Nr. 3/2009: "Richtlinien für den Lärmschutz an Straßen RLS-90, Fahrbahnoberflächen -Korrekturwerte D stro 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., Ostermair, eh.: "Einfluss von offen porigem Asphalt auf die Feinstaubbelastung an Straßen". Abschlussbericht zum Forschungsprojekt Nr /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,

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