Oberflächeneigenschaften und Straßenbautechnik. VSVI-Seminar Münster 2011 Dr.-Ing. Stefan Ludwig

Transkript

1 Oberflächeneigenschaften und Straßenbautechnik VSVI-Seminar Münster 2011 Dr.-Ing. Stefan Ludwig

2 Gliederung 1. Allgemeines 2. Physikalische Eigenschaften 3. Funktionale Eigenschaften 4. Bautechnische Beeinflussung 5. Technisches Regelwerk 6. Fazit 2 2

3 1. Allgemeines 3 3

4 1. Allgemeines Straßenoberfläche ist der einzige Berührungspunkt zwischen Reifen Fahrbahn Oberflächeneigenschaften unterliegen mehreren Einflussfaktoren: Planung & Entwurf Bautechnik Verkehr Umwelt 4 4

5 1. Allgemeines Bedeutung von Oberflächeneigenschaften: Verkehrsteilnehmer Nutzungsqualität (Verkehrssicherheit, Fahrkomfort) Straßenbaulastträger Nutzungsqualität (Verkehrssicherungspflicht) + Wirtschaftlichkeit Verhältnis von Finanzieller Aufwand (Planung, Bau & Erhaltung) Nutzen (Qualität, Dauerhaftigkeit, Substanz) 5 5

6 1. Allgemeines Oberflächeneigenschaften Physikalische Eigenschaften Textur Ebenheit Lichttechnische Eigenschaften Funktionale Eigenschaften (Gebrauchseigenschaften) Griffigkeit Helligkeit Lärmminderung Wasserabfluss 6 6

7 2. Physikalische Eigenschaften 7 7

8 2. Physikalische Eigenschaften Textur geometrische Gestalt der Fahrbahnoberfläche PA SMA MA Unterscheidung zwischen 3 Texturarten: Mikrotextur Makrotextur Megatextur < 0,5 mm 0,5 50 mm mm 8 8

9 2. Physikalische Eigenschaften Textur Messverfahren: Ausflussmessung (DIN EN ) SRT-Pendelgerät (TP Griff-StB (SRT)) Polier- und Griffigkeitsmessgerät nach Wehner Schulze 9 9

10 2. Physikalische Eigenschaften Ebenheit Längs- und Querebenheit wirkt sich direkt auf Fahrkomfort, Sicherheit und Beanspruchung aus. Bewertung erfolgt in Abschnitten von 0,5 m bis zu 50 m linienförmige Betrachtung in Profilschnitten berührende oder berührungslose Messverfahren 10 10

11 2. Physikalische Eigenschaften Ebenheit berührende Verfahren (TP Eben, Teil: Berührende Messungen): 4m-Latte (Quer- und Längsebenheit) Planograf (Längsebenheit) Profilograf (Querebenheit) 11 11

12 2. Physikalische Eigenschaften Ebenheit berührungslose Verfahren (TP Eben, Teil: Berührungslose Messungen): Schnellfahrende Messsysteme (Lasermessungen) 12 12

13 2. Physikalische Eigenschaften 13 13

14 2. Physikalische Eigenschaften 14 14

15 2. Physikalische Eigenschaften Lichttechnische Eigenschaften Werden im Wesentlichen durch das Reflexionsvermögen beeinflusst. Sind abhängig von der verwendeten Gesteinskörnung, der Oberflächentextur und dem witterungsbedingten Oberflächenzustand (trocken, feucht, nass). Messverfahren: Range-Gerät 15 15

16 3. Funktionale Eigenschaften 16 16

17 3. Funktionale Eigenschaften Griffigkeit Beschreibt die Größe der Kraftübertragung zwischen Fahrzeugreifen und Fahrbahn. Veränderliche Größe, d. h. abhängig von Verkehrsbeanspruchung und Witterung. Wird beeinflusst durch Textur und stoffliche Beschaffenheit der Fahrbahn. schnellfahrende und stationäre Messsysteme 17 17

18 3. Funktionale Eigenschaften Griffigkeit schnellfahrende Messverfahren: Seitenkraftmessverfahren (SKM) (TP Griff-StB (SKM)) GripTester (Schlupf-Messanhänger) Stuttgarter Reibungsmesser (SRM) 18 18

19 3. Funktionale Eigenschaften Griffigkeit stationäre Messverfahren: Ausflussmessung (DIN EN ) SRT-Pendelgerät (TP Griff-StB (SRT)) 19 19

20 3. Funktionale Eigenschaften Helligkeit Vorteile heller Fahrbahnoberflächen: Erhöhung der Verkehrssicherheit Verbesserung der Verformungsbeständigkeit (geringere Erwärmung durch Sonneneinstrahlung) Minimierung von Kosten ortsfester Beleuchtungsanlagen Ist neben bautechnischen Einflüssen abhängig von Textur, Verschmutzung und Witterung. Prüfung kann im Rahmen eines Eignungsnachweises gefordert werden. Messverfahren: Bestimmung des Leuchtdichtekoeffizienten an Laborprobekörpern oder Bohrkernen 20 20

21 3. Funktionale Eigenschaften Lärmminderung Entstehung von Straßenverkehrslärm Antriebsgeräusch 40 km/h (Pkw) 70 km/h (Lkw) Reifen-/Fahrbahngeräusch ca km/h (Pkw) > 70 km/h (Lkw) Umströmungsgeräusch 21 21

22 3. Funktionale Eigenschaften Lärmminderung Berechnung der Emissionspegel an Straßen gemäß Richtlinie für den Lärmschutz an Straßen (RLS) 22 22

23 3. Funktionale Eigenschaften Lärmminderung Messverfahren: Statistische Vorbeifahrt (SPB) (ISO ) Lärmmessanhänger (CPX) (ISO ) 23 23

24 3. Funktionale Eigenschaften Wasserabfluss Beeinflussung der Wasserfilmdicken durch Fahrbahngeometrie, Ebenheit, Textur und Wetter Wechselwirkung mit anderen funktionalen Eigenschaften mittlere Wasserfilmdicke = Wassermenge pro Flächeneinheit 24 24

25 4. Bautechnische Beeinflussung 25 25

26 4. Bautechnische Beeinflussung Textur kaum Einfluss durch Einbau und Verdichtung bei fehlerfreiem Einbau Wahl der Mischgutart und sorte (Größtkorn) Verhältnis von grober zu feiner Gesteinskörnung Kornform Bindemittelart 26 26

27 4. Bautechnische Beeinflussung Ebenheit Ebenheit der Unterlage kontinuierliche Einbaugeschwindigkeit Stillstände vermeiden 27 27

28 4. Bautechnische Beeinflussung Ebenheit Ebenheit der Unterlage kontinuierliche Einbaugeschwindigkeit Stillstände vermeiden Kontakt Lkw mit Fertiger 28 28

29 4. Bautechnische Beeinflussung Ebenheit Ebenheit der Unterlage kontinuierliche Einbaugeschwindigkeit Stillstände vermeiden Kontakt Lkw mit Fertiger Ggf. Einsatz eines Übergabegerätes (Beschicker) vorsehen

30 4. Bautechnische Beeinflussung Ebenheit Ebenheit der Unterlage kontinuierliche Einbaugeschwindigkeit Stillstände vermeiden Kontakt Lkw mit Fertiger Ggf. Einsatz eines Übergabegerätes (Beschicker) vorsehen. Bohleneinstellungen Walzeneinsatz (Anzahl, Gewicht, Zeitpunkt, Streuereinsatz) Kaum Einfluss durch Mischgut bei einer den Beanspruchungen entsprechenden Wahl von Mischgutart, -sorte und -zusammensetzung

31 4. Bautechnische Beeinflussung Wiederherstellung der Ebenheit während der Nutzungsdauer Geeignete Instandsetzungsverfahren gemäß ZTV BEA-StB 09: Dünne Asphaltdeckschichten in Kaltbauweise (DSK) Dünne Asphaltdeckschichten in Heißbauweise (DSH, DSH-V) Rückformen 31 31

32 4. Bautechnische Beeinflussung Lichttechnische Eigenschaften Wenig bis kein Einfluss durch Einbau und Verdichtung. Wahl der Gesteinsart 32 32

33 4. Bautechnische Beeinflussung Griffigkeit Gesteinsart (Polierresistenz) Korngrößen: Tendenz: kleineres Größtkorn = bessere Griffigkeit hoher Anteil grober Gesteinskörnungen = günstiges Drainagevermögen, bei ungünstigem PSV jedoch schlechte Griffigkeit Offenporige Asphalte! Zusammenwirken von Bindemittel, feinen Gesteinskörnungen und Füller Entmischungen vermeiden Walzeneinsatz (Art, Zeitpunkt, Vibration, etc) 33 33

34 4. Bautechnische Beeinflussung Griffigkeit Aufbringen von Abstreumaterial zur Sicherstellung einer ausreichenden Anfangsgriffigkeit (Korngröße, Temperatur, Umhüllung) Zeitpunkt der Verkehrsfreigabe 34 34

35 4. Bautechnische Beeinflussung Wiederherstellung der Griffigkeit während der Nutzungsdauer Geeignete Instandhaltungsverfahren gemäß ZTV BEA-StB 09: Feinfräsen 35 35

36 4. Bautechnische Beeinflussung Wiederherstellung der Griffigkeit während der Nutzungsdauer Geeignete Instandhaltungsverfahren gemäß ZTV BEA-StB 09: Kugelstrahlen 36 36

37 4. Bautechnische Beeinflussung Wiederherstellung der Griffigkeit während der Nutzungsdauer Geeignete Instandhaltungsverfahren gemäß ZTV BEA-StB 09: Schlagsternverfahren Meißelverfahren 37 37

38 4. Bautechnische Beeinflussung Wiederherstellung der Griffigkeit während der Nutzungsdauer Griffigkeitsverbessernde Maßnahmen gemäß Merkblatt für griffigkeitsverbessernde Maßnahmen an Verkehrsflächen aus Asphalt Dauerhaftigkeit der Verfahren ist zu überprüfen Art der Maßnahme ist abhängig vom Oberflächenzustand: 38 38

39 4. Bautechnische Beeinflussung Helligkeit Art und Anteil des im Asphaltmischgut enthaltenen hellen Gesteins Abstreumaterial 39 39

40 4. Bautechnische Beeinflussung Lärmminderung ungünstige Oberflächen: sehr glatte/polierte Oberflächen Anstieg des Airpumping -Effektes Größtkorn über 8 mm Amplituden im Wellenlängenbereich der oberen Makro- und unteren Megatextur Reifen- Schwingungen 40 40

41 4. Bautechnische Beeinflussung Lärmminderung lärmtechnisch günstige Oberflächen: Offenporige Bauweise mit kleinem Größtkorn Reduzierung des Airpumping -Effektes Plateaus mit Schluchten Reduzierung der Reifenschwingungen Minimierung Airpumping Schnitt durch Profiltiefe der Straßenoberfläche 41 41

42 4. Bautechnische Beeinflussung Lärmminderung Wahl der Mischgutart ( Lärmmindernde Asphaltdeckschichten ) Offenporige Asphaltdeckschichten (PA) Zweilagige Offenporige Asphaltdeckschichten (ZWOPA) Schichtdicke 42 42

43 4. Bautechnische Beeinflussung Lärmminderung Schichtdicke Akustisch wirksame Dicke Aufgestiegene Abdichtung Abdichtung Einbau auf dichter Unterlage 43 43

44 4. Bautechnische Beeinflussung Lärmminderung Wahl der Mischgutart ( Lärmmindernde Asphaltdeckschichten ) Offenporige Asphaltdeckschichten (PA) Zweilagige Offenporige Asphaltdeckschichten (ZWOPA) Lärmmindernder Gussasphalt kleines Größtkorn von 5 oder 8 mm feinkörniger, möglichst kubischer Abstreusplitt 2/3 oder 2/4 mm keine Walzverdichtung Lärmarmer Splittmastixasphalt (SMA LA) Lärmoptimierte Asphaltdeckschichten ( LOAD) Porous-Mastic-Asphalt (PMA) 44 44

45 4. Bautechnische Beeinflussung Wasserabfluss Wenig Einfluss durch Einbau und Verdichtung (Ebenheit) Wahl der Mischgutart und -sorte 45 45

46 5. Technisches Regelwerk 46 46

47 5. Technisches Regelwerk Neubau: ZTV Asphalt-StB 07 Grenzwerte & Toleranzen Ebenheit Griffigkeit Prüfverfahren TP Eben, TP Griff-StB Teil: Berührende Messungen 47 47

48 5. Technisches Regelwerk Ebenheitsanforderungen gemäß ZTV Asphalt-StB 07: nach Ablauf der Frist für Mängelansprüche: 7 mm auf der Deckschicht Eine Überschreitung beweist noch keinen Mangel. Der AG hat zu prüfen, ob ein Mangel vorliegt und der AN zur Beseitigung verpflichtet ist

49 5. Technisches Regelwerk Griffigkeitsanforderungen gemäß ZTV Asphalt-StB 07: Abnahme Ablauf Frist für Mängelansprüche μ SKM bei 80 km/h 0,46 0,40 μ SKM bei 60 km/h 0,51 0,45 μ SKM bei 40 km/h 0,56 0,49 Eine Überschreitung beweist noch keinen Mangel. Der AG hat zu prüfen, ob ein Mangel vorliegt und der AN zur Beseitigung verpflichtet ist

50 5. Technisches Regelwerk Erhaltung: Instandhaltungsverfahren gemäß ZTV BEA-StB

51 5. Technisches Regelwerk Erhaltung: Instandsetzungsverfahren gemäß ZTV BEA-StB

52 5. Technisches Regelwerk Weitere Regelwerke: DIN EN 13036, Oberflächeneigenschaften von Straßen und Flugplätzen, Teile 1-8 Merkblatt zur Optimierung der Oberflächeneigenschaften von Asphaltdeckschichten (M OOA) Merkblatt für den Bau griffiger Asphaltdeckschichten ( M BgA) Merkblatt für griffigkeitsverbessernde Maßnahmen an Verkehrsflächen aus Asphalt Merkblatt zur Bewertung der Straßengriffigkeit bei Nässe Arbeitspapier Reflexionseigenschaften von Gesteinskörnungen und Oberflächen aus Asphalt Richtlinien für den Lärmschutz an Straßen (RLS) 52 52

53 6. Fazit 53 53

54 6. Fazit Oberflächeneigenschaften sind veränderliche Größen. Oberflächeneigenschaften werden von mehreren Faktoren beeinflusst. Nicht alle Einflussfaktoren sind steuerbar: Planung, Entwurf & Bau Verkehr & Umwelt steuerbar nicht steuerbar Unterscheidung zwischen physikalischen und funktionalen Oberflächeneigenschaften Eine gleichzeitige Optimierung aller Oberflächeneigenschaften ist nicht immer möglich. Es gilt Schwerpunkte zu setzen anhand der Anforderungen der jeweiligen Maßnahme

55 6. Fazit Oberflächeneigenschaften beeinflussen sich gegenseitig: Bedeutung/Gewichtung von Oberflächeneigenschaften hängt von der Sichtweise des Betrachters ab

56 6. Fazit Perfekte Oberflächeneigenschaften: Fahren wie auf einem Teppich! 56 56

57 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!