Erfahrungen beim Einbau von lärmmindernden Bauweisen LOA 5D und SMA 8 LA im städtischen Bereich

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1 Erfahrungen beim Einbau von lärmmindernden Bauweisen LOA 5D und SMA 8 LA im städtischen Bereich Dipl.-Ing. S. Kaden 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 2

2 Wie entstehen Reifen-Fahrbahn-Geräusche? Aerodynamische Ereignisse Mechanische Ereignisse Möglichkeiten der Lärmminderung Oberflächengestalt Hohlraumgehalt Einfluss auf: Entstehung von Geräuschen Ausbreitung von Schall Nachgiebigkeit höhere Nachgiebigkeit Unterschied (Vorbeirollpegel): Asphalt/ Betondecke: 1-2 db(a) Abstrahlung von Schall nach außen und innen Konkave Oberflächengestalten ( Plateau mit Schluchten ) Ebenheit akustische Eigenschaften von Straßendecken Texturspektrum Rauhigkeitstiefen über Wellenlängen Megatexturen (Schlaglöcher, regelm. Querfugen) vermeiden Optimale Rauhigkeitstiefe: µm im Maximum der Texturwellenlänge von λ = 4 8 mm Erzielung mit Größtkorn : 2,0 5,0 mm

3 Erfahrungen DSH-V Feinkörnige Beläge SMA 8/ 5S er Jahre SMA LA Lärmmindernder Splittmastixasphalt 2005 PA Porous Asphalt ( OPA / ZWOPA ) 1989 (1. Generation) LeiStra 2 (2009) LOA 5D RM (gummimodifiziert, Kölner Bauweise ) 2007/ 2010 PMA Porous Mastix Asphalt Lärmmindernde Bauweisen Möglichkeiten der Lärmoptimierung Dicke offenporige Deckschichten (ein- oder mehrlagig) Wirkung über Hohlräume die den Schall absorbieren Dünne feinkörnige und geschlossene Deckschichten Wirkung über verminderte Emissionswerte hohe Geschwindigkeiten (vorwiegend außerorts) niedrige Geschwindigkeiten (vorwiegend innerorts) Offenporigen Asphalt (PA, ZWOPA) Lärmarmer Splittmastixasphalt (SMA 8 LA) Lärmarmer Gussasphalt (MA LA) PMA LOA 5D/ LOA 5D(RM) DSH-V 5 Feinkörnige Beläge

4 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 7 Messmethoden Statistical pass by- SPB Close-Proximity Methode - CPX Ergebnis Addition der Schalldruckpegel der Fahrzeugkategorien sowie Beeinflussung durch Umgebungsgeräusche Messung der Homogenität und akustischer Eigenschaften der Fahrbahnoberfläche ohne Berücksichtigung der Umgebungsgeräusche 8

5 Messmethoden Ergänzende Einschätzung der lärmmindernden Eigenschaften von Fahrbahnoberflächen Ergebnis Texturkennwerte (Lasertexturmessgerät) Ausbildung des Plateaus mit Schluchten Fourieranalyse der Texturausbildung Gestaltfaktor (GF-Wert) Mean Profile Depth (MPD- Wert) Estimated Texture Depth (ETD-Wert) 9 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 10

6 Stadt Frankfurt (Oder): Leipziger Straße (HET) 8. BA (Puschkinstraße Heinrich-Hildebrand-Str.) Gesamtlänge: 290 m Bauweise: LOA 5D (RM) Strecke 4-streifig, bereichsweise 6 streifig Mittelinsel Mehrere Einmündungen, Aufweitung Einbauten, dichte Bebauung Einbau von gummimodifiziertem Mischgut im Trockenverfahren 11 Bauweise: LOA 5D (RM) Konzept Konstruktionsaufbau Konzept: dichte Deckschicht mit konkaver Oberflächentextur 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 E v2 > 150 MN/mm² 30,0 cm FSS (0/32 mm, gebrochenes Material) mit E v2 > 120 MN/mm² F2- Boden E v2 > 45 MN/mm² F1- Boden mit (D Pr > 100%) *) Mischgutsorten in Anlehnung an die TL Asphalt-StB 07, Bindemittelsorten in Anlehnung an die TL RmB By -StB 12

7 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!) Bauweise: LOA 5D (RM) Konzept 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) 13 fertige Schicht: (6-7 Vol.-%, Tauchwägung) Verdichtungsgrad fertige Schicht: > 98 % Ebenheit d. Unterlage < 4,0 mm standfeste, dichte Unterlage Einbau des 1. und 2. Probefeld Juli/ August 2012 Testfeld für unterschiedliche Verdichtungsregime Bauweise: LOA 5D (RM) Probefeld 14

8 Verdichtungsgrad in Abhängigkeit der Temperatur (Labor) Bauweise: LOA 5D (RM) Probefeld Vergleich: Verdichtungstemperatur - Hohlraumgehalt (MPK) 6 5 5,4 4,8 2 % Verdichtungsgrad und Hohlraumgehalt Hohlraumgehalt MPK [Vol.-%] , Verdichtungstemperatur MPK [ C] Fazit: Ausschließlich statische Verdichtung, möglichst viele (12 Walzübergänge) dicht am Fertiger 15 Bauweise: LOA 5D (RM) Probefeld Hohlraumgehalt in Abhängigkeit des Bindemittelgehaltes und unter Verwendung von Natursand (Labor) Einsatz von 30% NS 11,4 Verbessert Hohlraumgehalt (3,8 Vol.-%) Erhöhung BM- Gehalt um 0,8 M.-% Verringert Hohlraumgehalt (um 6,8 Vol.-%) 16

9 Bauweise: LOA 5D (RM) Einbau der Strecke Einbau: Statische Verdichtung 17 Bauweise: LOA 5D (RM) Ergebnisse Ergebnisse des fertigen Streckenabschnittes EST / BK Nr. östliche Seite (Einbau: ) 1/1+2 km (Nähe MP 12) 2/1+2 km (zwischen MP 4+5) 3/1+2 ~ km (MP 14) 4/1+2 ~ km (MP 9) 5/1+2 km (MP 3) westliche Seite (Einbau: ) 1/1+2 km 0+125, 1. FS 2/1+2 km /1+2 km /1+2 km 0+125, 3. FS Verdichtungsgrad [%] [Vol.-%] Soll: 98 Soll: 5,0-6,0 (max. 7,0) Ist Hohlraumgehalt Ist 95,4 9,1 97,4 7,8 94,8 9,9 99,6 5,4 99,0 6,2 96,4 8,9 101,2 4,1 98,0 5,9 96,7 9,3 Mischgutzusammensetzung i. O. Problematik: unzureichende Hohlraumgehalte sind auf mangelhafte Verdichtung zurückzuführen 18

10 Bauweise: LOA 5D (RM) Ergebnisse Ergebnisse des fertigen Streckenabschnittes Texturkennwerte (Lasertexturmessgerät) sehr gut GF westl. = i. M. 93,3 / GF östl.= i. M. 90,9 Bisherige positive Erfahrungen: GF > 80 MPD = i. M. 0,36 mm ETD = i. M.= 0,49 mm Bisherige Empfehlungen: MPD 0,6 0,7 mm Lärmmessung (cpx- Anhänger) gut Straßenabschnitt HET 8. BA. FR Norden HET 8. BA. FR Süden Deckschicht CPX P [db(a)] CPX H [db(a)] Griffigkeit sehr gut µ = 0,8 0,9 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 CPX P [db(a)] CPX H [db(a)] CPXI [db(a)] 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 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 Ebenheit gut (einzelne Abweichungen im Bereich von Einbauten) -3,7-3,8-1,2-1,1-2,4-2,6 19 Fazit: 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) Bauweise: LOA 5D (RM) Fazit Einsatz von Gummimodifiziertem Bitumen stellte keine zusätzlichen Schwierigkeiten bei der Verdichtung dar Problematik: Dünnschichtbelag sehr temperaturempfindlich 20

11 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 2-streifig Mehrere Einmündungen Einbauten, seitliche Bebauung durch Einfamilienhäuser, kein Entwässerungssystem Netz- und Einzelrisse, Flickstellen, Spurrinnen Bauweise: SMA 8 (LA) Konzept Konstruktionsaufbau Konzept: hohlraumreicher Belag auf dichter Unterlage geplante Ausbauvariante : Erneuerung Bauklasse III (Bk 3,2) 3,0 cm SMA 8-LA mit 40/ (PmB (H)) Abdichtung (Anspritzen mit g/m² C 60BP1-S) 5,0 cm Splittmastixasphaltbinder SMA 16 BS mit 25/55-55 A Profilausgleich 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

12 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) Bauweise: SMA 8 (LA) Konzept Hohlraumgehalt MPK: (9-11 Vol.-%, Tauchwägung) 23 fertige Schicht: Verdichtungsgrad fertige Schicht: > 97 % Ebenheit d. Unterlage (SMA-Binder) Günstige Makrotextur (keine Abstumpfung!) Wichtig: Abdichtung der Unterlage Splittmastixasphaltbinder (standfest und dicht) (9 14 Vol.-%, Tauchwägung) < 4,0 mm Hohlraumgehalt/ Verdichtungsgrad der fertigen Schicht (3 EST) Bohrkern Raumdichte Raumdichte Nr. / BK MPK Schicht [g/cm³] [g/cm³] Rohdichte [g/cm³] Hohlraumgehalt Verdichtungsgrad [%] [Vol.-%] Ist Soll* Ist Soll* Bauweise: SMA 8 (LA) Ergebnisse Entnahmestelle 1 BK 1/1+1/2 SSD 2,036 2,147 2,450 94,8 > 97,0 16, DIN ,094 2,147 1) 2,450 97,5 > 97,0 14, Ausmeßverfahren 1,901 2,009 2,450 94,6 > 97,0 22, Stat rechts 1,60 m EST 1 Königsheideweg Entnahmestelle 2 BK 2/1+2/2 SSD 2,060 2,156 2,446 95,5 > 97,0 15, DIN ,102 2,156 1) 2,446 97,5 > 97,0 14, Ausmeßverfahren 1,941 1,996 2,446 97,2 > 97,0 20, Entnahmestelle 3 BK 3/1+3/2 SSD 2,105 2,179 2,447 96,6 > 97,0 14, DIN 1996 kein Material > 97, Ausmeßverfahren 2,038 2,065 2,447 98,7 > 97,0 16, Johannisthaler Straße Rtg. Neukölln EST 3 EST 2 1,40 m 1,10 m Stat links zusätz lich Stat links 24

13 Bauweise: SMA 8 (LA) Ergebnisse Ergebnisse der Lärmmessung Vorher: Nachher: gegenüber alter Decke - 2 bis - 3 db(a) 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)! 25 Ergebnisse des fertigen Streckenabschnittes (Einbau , 3 EST) Mischgutzusammensetzung : hohlraumreich grenzwertig Bauweise: SMA 8 (LA) Ergebnisse Einbau problemlos (Baufirma mit Erfahrung!) Hohlraumgehalt am BK (V SOLL : 9-14 Vol.-%) an 2 EST gering überschritten (V IST = 14,5/ 14,1 Vol.-%) Verdichtungsgrad (k Soll : 97%) unterschritten an 1 EST (k IST = 96,6%) Problematik: nicht ausreichende Verdichtungsarbeit bei grenzwertigem Mischgut Texturkennwerte (Lasertexturmessgerät) sehr gut (GF IST = 86,07% Gf empf. = 80%) Lärmmessung (cpx- Anhänger) gut Griffigkeit sehr gut (µ IST = 0,85/ 0,83 µ Soll 0,56) Ebenheit gut 26

14 Bauweise: SMA 8 (LA) Fazit Fazit: 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 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 28

15 Fazit Beobachtung und Fortentwicklung der neuen Bauweisen (ZWOPA, SMA LA, LOA5D-RM, PMA, ) in der Praxis und innerhalb der FGSV (z.b. AK 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 Empfehlungen 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

16 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit PEBA Prüfinstitut für Baustoffe Köpenicker Landstraße Berlin www. peba.de