Lärmmindernde Asphaltdeckschichten Erfahrungen und Tendenzen Dipl.-Ing. Rupert Schmerbeck Gliederung Einleitung Schall Richtlinie für den Lärmschutz Asphaltdeckschichten Lärmminderung Ausblick Asphalt-Seminar Regenstauf 2011 Schmerbeck Lärmmindernde Asphaltdeckschichten 2 1
Lärm - Grundlage RICHTLINIE 2002/49/EG DES EUROPÄISCHEN PARLAMENTS UND DES RATES vom 25. Juni 2002 über die Bewertung und Bekämpfung von Umgebungslärm Asphalt-Seminar Regenstauf 2011 Schmerbeck Lärmmindernde Asphaltdeckschichten 3 Gliederung Einleitung Schall Richtlinie für den Lärmschutz Asphaltdeckschichten Lärmminderung Ausblick Asphalt-Seminar Regenstauf 2011 Schmerbeck Lärmmindernde Asphaltdeckschichten 4 2
Schallentstehung Fahrzeug Geräusche Lüfter Geräusche Motor Windgeräusche Geräusche Auspuff Geräusche Antriebsstrang Geräusche Reifen/Fahrbahn Quelle : Ripke, BASt Asphalt-Seminar Regenstauf 2011 Schmerbeck Lärmmindernde Asphaltdeckschichten 5 Schallentstehung Hier spielt das Rollgeräusch keine Rolle! 3
Schall - Ausbreitungsweg Definition Reifen-Fahrbahngeräusch Ursache: Abrollen der Reifen auf der Fahrbahn Ausbreitung: durch die umgebende Luft Asphalt-Seminar Regenstauf 2011 Schmerbeck Lärmmindernde Asphaltdeckschichten 7 Schallentstehung - Geschwindigkeit Reifen/Fahrbahn-Geräusche dominant bei: Pkw ~40 km/h Lkw ~60 km/h Quelle: Müller-BBM Asphalt-Seminar Regenstauf 2011 Schmerbeck Lärmmindernde Asphaltdeckschichten 8 4
Geräuschentstehung - Reifenschwingung Ursache: Mechanische Schwingungen des Gürtels und der Profilklötzchen Abhilfe: Gleichmäßige, feinraue Fahrbahnoberflächen Größtkorn 8 mm 5 mm 1 mm Quelle : Müller-BBM Asphalt-Seminar Regenstauf 2011 Schmerbeck Lärmmindernde Asphaltdeckschichten 9 Geräuschentstehung - Airpumping Ursache: Kompression und Dekompression von Luft zwischen Reifen und Fahrbahn Abhilfe: Grobraue Oberfläche Plateau mit Schluchten oder hohlraumreiche Deckschichten Quelle : Müller-BBM Asphalt-Seminar Regenstauf 2011 Schmerbeck Lärmmindernde Asphaltdeckschichten 10 5
Geräuschabstrahlung - Horneffekt Ursache: Trichter zwischen Oberfläche und Reifen verstärkt die entstandenen Schallwellen Abhilfe: Hohlraumreiche Deckschichten Quelle : Müller-BBM Asphalt-Seminar Regenstauf 2011 Schmerbeck Lärmmindernde Asphaltdeckschichten 11 Akustische Merkmale von Deckschichten Fahrbahnrauhigkeit (Textur) Offenporigkeit Nachgiebigkeit Rauigkeitstiefe Rauigkeitswellenlänge Gestalt Strömungswiderstand Reibbeiwert Schichtdicke (akustisch wirksam) Hohlraumgehalt Strömungswiderstand Strukturfaktor Steifigkeit Verlustfaktor Quelle : Müller-BBM Asphalt-Seminar Regenstauf 2011 Schmerbeck Lärmmindernde Asphaltdeckschichten 12 6
Akustisch günstige Oberflächen Verminderung Reifenschwingung Größtkorn 2 bis 5 mm Gewalzte Oberfläche (hoher Gestaltfaktor) (nachgiebige Oberfläche) Verminderung Air-Pumping Niedriger Strömungswiderstand Akustisch wirksame Hohlräume Schallabsorption Akustisch wirksame Hohlräume (nachgiebige Oberfläche) Quelle : Müller-BBM Asphalt-Seminar Regenstauf 2011 Schmerbeck Lärmmindernde Asphaltdeckschichten 13 Schallminderung - Bautechnik Asphalt-Seminar Regenstauf 2011 Schmerbeck Lärmmindernde Asphaltdeckschichten 14 7
Gliederung Einleitung Schall Richtlinie für den Lärmschutz Asphaltdeckschichten Lärmminderung Ausblick Asphalt-Seminar Regenstauf 2011 Schmerbeck Lärmmindernde Asphaltdeckschichten 15 Asphaltbauweisen Standardbauweisen Asphaltbeton (Größtkorn 16, 11, 8, 5) Splittmastixasphalt (Größtkorn 11, 8, 5) Gussasphalt (auch lärmarm) Offenporiger Asphalt (ein- oder zweischichtig, Größtkorn 11, 8) DSH-V (Größtkorn 8, 5) DSK (Größtkorn 8, 5, 3) Oberflächenbehandlung Neue Bauweisen SMA LA (Größtkorn 8, 5) LOA D Düsseldorfer Asphalt (Größtkorn 5) ZSA SD PMA Offenporiger Gussasphalt Asphalt-Seminar Regenstauf 2011 Schmerbeck Lärmmindernde Asphaltdeckschichten 16 8
Lärmminderung RLS 90 D StrO in db(a) gemäß RLS-90 bei zulässigen Höchstgeschwindigkeiten von Deckschichtart Beschreibung 30 km/h 40 km/h > 50 km/h > 60 km/h Quelle 1 2 3 4 5 6 7 MA, AC, SMA nicht geriffelte Gussasphalte, Asphaltbetone oder Splittmastixasphalte mit Abstreuung 0,0 0,0 0,0 RLS-90, Tabelle 4 AC, SMA Asphaltbetone < 0/11 und Splittmastixasphalte 0/8 und 0/11 ohne Abstreuung -2,0 RLS-90, Tabelle 4; ARS Nr. 14/1991 vom 25.04.1991 GA LA Gussasphalt mit Abstreuung nach Verfahren B der ZTV Asphalt-StB 07 ohne Anwalzen des Abstreusplitts -2,0 ARS Nr. 22/2010 vom 4.9.2010 OPA (ein- oder zweischichtig) Offenporige Asphaltdeckschichten, die im Neuzustand einen Hohlraumgehalt > 22 % aufweisen - mit Kornaufbau 0/11 - mit Kornaufbau 0/8-4,0-5,0 RLS-90, Tabelle 4; ARS Nr. 3/2009 vom 31.03.2009 Asphalt-Seminar Regenstauf 2011 Schmerbeck Lärmmindernde Asphaltdeckschichten 17 Potentiale der Lärmminderung L für Pkw bei Straßen innerorts Lärmminderung Pkw innerorts Deckschicht Referenzwert RLS-90 (berechnet) SMA, DSK Vorbeifahrtpegel L in db(a) bei 30 km/h 40 km/h 50 km/h 80 km/h 66,6 68,8 71,1 77,1 65,2 68,7 71,9 SMA-LA 70,2 74,8 AB 62,6 66,3 69,5 DSH 67,6 LOA 5 D 69,3 71,6 Quellen : Straße & Autobahn 1.2010, Bartholomaeus / Arne Lorenzen, BASt Asphalt-Seminar Regenstauf 2011 Schmerbeck Lärmmindernde Asphaltdeckschichten 18 9
Probleme RLS 90 Kein oder nur geringer Bezug auf die Korngröße (alle Deckschichtarten) Kein oder unbrauchbarer Bezug auf das Geschwindigkeitsniveau (alle Deckschichtarten) Keine Langzeiterfahrungen (SMA LA, LOA 5 D) Übernahme von Werten aus dem Ausland ohne Berücksichtigung des Referenzwertes (ZSA-SD) Aufnahme neuer Beläge in die RLS-Liste sehr problematisch Asphalt-Seminar Regenstauf 2011 Schmerbeck Lärmmindernde Asphaltdeckschichten 19 Lösungsansätze RLS 201? - Probleme Lösungsansätze Unterscheidung nach Größtkorn Angaben für 3 (oder 4) Geschwindigkeitsniveaus (Innerorts, Außerorts, Autobahn) Verfahren für die Bewertung neuer Belagsarten Berücksichtigung des LKW-Anteils (Änderung der Textur während der Lebensdauer) Probleme Bisheriger Referenzbelag der RLS wird nicht mehr gebaut Messstrecken für das jeweilige Geschwindigkeitsniveau (bisher kein PMA innerorts) Asphalt-Seminar Regenstauf 2011 Schmerbeck Lärmmindernde Asphaltdeckschichten 20 10
Gliederung Einleitung Schall Richtlinie für den Lärmschutz Asphaltdeckschichten Lärmminderung Ausblick Asphalt-Seminar Regenstauf 2011 Schmerbeck Lärmmindernde Asphaltdeckschichten 21 Sieblinien von Asphaltdeckschichten 100 min Hohlraum MPK min BM-Gehalt AC 8 D S 2,0/6,2 Siebdurchgang in M.-% 80 60 40 20 0,063 0,125 0,71 2 5,6 8 11,2 DSH-V 5 4,0/6,5 LOA 5 D 5,0/ca. 6 SMA 8 S 2,5/7,2 SMA 8 LA 10,0/6,5 PMA 5 ---/7,0 PA 8 24,0/6,5 Quelle : Ripke, BASt Asphalt-Seminar Regenstauf 2011 Schmerbeck Lärmmindernde Asphaltdeckschichten 22 11
DSH-V Dünnschichtbelag heiß auf Versiegelung Dünne Asphaltdeckschichten in Heißbauweise auf Versiegelung : Bestehend aus einem für diesen Verwendungszweck zusammengesetzten Asphaltmischgut und einer Versiegelung der Unterlage mit polymermodifizierter Bitumenemulsion, die mit einem Sprühfertiger hergestellt werden. Quelle: ZTV BEA-StB Quelle: Joseph Vögele AG Asphalt-Seminar Regenstauf 2011 Schmerbeck Lärmmindernde Asphaltdeckschichten 23 SMA LA - Eigenschaften Hohlraumreicher SMA Einsatz hoch modifizierter Bindemittel Hohe Bindemittel -Gehalte für dicke Bindemittelfilme Einbau auf Abdichtung Keine Abstumpfung Einbau B56 südl. Düren Asphalt-Seminar Regenstauf 2011 Schmerbeck Lärmmindernde Asphaltdeckschichten 24 12
LOA 5 D Lärmoptimierte Asphaltdeckschicht Entwicklung Ruhr-Uni Bochum Prof. Radenberg. Einbau ab 2007 in Düsseldorf Rüttelversuche mit unterschiedlichen Gewichtungen der einzelnen Kornfraktionen zur Bestimmung der optimalen Lagerungsdichte Modifiziertes Bindemittel, bzw. PMA (polymermodifizierter Asphalt) Zusammensetzung ca. 1/3 feine, 2/3 grobe Gesteinskörnungen Quelle: Ruhr-Uni, Bochum Asphalt-Seminar Regenstauf 2011 Schmerbeck Lärmmindernde Asphaltdeckschichten 25 PMA Offenporiger Gussasphalt Hoher Splittanteil (ca. 70 %) Mastixphase setzt sich ab Oben Hohlraumgehalt ca. 20 % Unten Hohlraumgehalt 0 % Leichtes Walzen ( Glattbügeln + keine Abstreuung) Quelle : asphalt 5/2009 Asphalt-Seminar Regenstauf 2011 Schmerbeck Lärmmindernde Asphaltdeckschichten 26 13
Gliederung Einleitung Schall Richtlinie für den Lärmschutz Asphaltdeckschichten Lärmminderung Ausblick Asphalt-Seminar Regenstauf 2011 Schmerbeck Lärmmindernde Asphaltdeckschichten 27 Lärmminderung Pkw innerorts FE 77.488/2006 BASt SILENCE Referenzwert PKW, 50 kmh: 71,1 db(a) Quelle: Arne Lorenzen, BASt Asphalt-Seminar Regenstauf 2011 Schmerbeck Lärmmindernde Asphaltdeckschichten 28 14
CPX-Messung 2009 BAB A 99 DSH-V5 - OPA Asphalt-Seminar Regenstauf 2011 Schmerbeck Lärmmindernde Asphaltdeckschichten 29 CPX-Messung 2009 BAB A 99 DSH-V5 - OPA Asphalt-Seminar Regenstauf 2011 Schmerbeck Lärmmindernde Asphaltdeckschichten 30 15
DSH-V: CPX-Messung 2005 2009, 1.FS 1 0 2 1 0 0 D S H -V 0 /5, 1. (re c hte r) F a hrs tre ife n, v = 8 0 km /h, R e ife n A n e u 2 0 0 5 2 0 0 8 2 0 0 9 2 0 1 0 Referenzwert dichte Beläge CPX P in db(a) 9 8 9 6 9 4 9 2 DSH-V 2009, A8 Ost km 50,5-55,8 FR Ost DSH-V 2009, A8 Ost km 45,5-50,5 FR Ost DSH-V 2008, A95-1 km 0,35-4,78 FR Nord DSH-V 2008, A95-1 km 0,35-4,78 FR Süd DSH-V 2007, A95-2 km 58,5-48,4 FR Nord DSH-V 2006, A95-2 km 52,5-62,5 FR Süd DSH-V 2006, A99-2 km 11,4-14,0 FR Ost DSH-V 2006, A99-2 km 16,7-17,0 FR Ost DSH-V 2008, A99-2 km 17,5-16,7 FR West DSH-V 2008, A99-2 km 14,0-11,4 FR West DSH-V 2007, A99-3 km 23,0-26,2 FR Ost DSH-V 2008, A99-3 km 26,2-22,4 FR West DSH-V 2005, A99-4 km 36,5-42,4 FR Ost DSH-V 2005, A99-4 km 42,2-36,9 FR West DSH-V 2009, A952 km 0,0-3,2 FR Ost DSH-V 2009, A952 km 0,0-3,2 FR West Asphalt-Seminar Regenstauf 2011 Schmerbeck Lärmmindernde Asphaltdeckschichten 31 DSH-V: CPX-Messung 2005 2009, 2.FS 1 0 2 1 0 0 D S H -V 0 /5, 2. F a hrs tre ife n, v = 8 0 km /h, R e ife n Ane u 2 0 0 5 2 0 0 8 Referenzwert dichte Beläge 2 0 0 9 2 0 1 0 CPX P in db(a) 9 8 9 6 9 4 9 2 DSH-V 2009, A8 Ost km 50,5-55,8 FR Ost DSH-V 2009, A8 Ost km 45,5-50,5 FR Ost DSH-V 2008, A95-1 km 0,35-4,78 FR Nord DSH-V 2008, A95-1 km 0,35-4,78 FR Süd DSH-V 2007, A95-2 km 58,5-48,4 FR Nord DSH-V 2006, A95-2 km 52,5-62,5 FR Süd DSH-V 2006, A99-2 km 11,4-14,0 FR Ost DSH-V 2006, A99-2 km 16,7-17,0 FR Ost DSH-V 2008, A99-2 km 17,5-16,7 FR West DSH-V 2008, A99-2 km 14,0-11,4 FR West DSH-V 2007, A99-3 km 23,0-26,2 FR Ost DSH-V 2008, A99-3 km 26,2-22,4 FR West DSH-V 2005, A99-4 km 36,5-42,4 FR Ost DSH-V 2005, A99-4 km 42,2-36,9 FR West DSH-V 2009, A952 km 0,0-3,2 FR Ost DSH-V 2009, A952 km 0,0-3,2 FR West Asphalt-Seminar Regenstauf 2011 Schmerbeck Lärmmindernde Asphaltdeckschichten 32 16
Gliederung Einleitung Schall Richtlinie für den Lärmschutz Asphaltdeckschichten Lärmminderung Ausblick Asphalt-Seminar Regenstauf 2011 Schmerbeck Lärmmindernde Asphaltdeckschichten 33 Ausblick - Status Es stehen eine Reihe von neuartigen Bauweisen zur Verfügung. Die akustische Wirksamkeit für Pkw ist z.t. sehr gut und fast auf dem Niveau von OPA. Wirkung für Lkw deutlich niedriger. Bautechnische Probleme müssen noch gelöst werden. Akustische/bautechnische Dauerhaftigkeit nicht bekannt. In Kommunen übliche Liegezeiten werden mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht erreicht. Standardbauweisen nicht vernachlässigen. Erhaltung generell wichtig. Schlaglöcher machen Lärm! Asphalt-Seminar Regenstauf 2011 Schmerbeck Lärmmindernde Asphaltdeckschichten 34 17
Ausblick Forschung und Innovation Berücksichtigung der Elastizität der Unterlage Einbau von Resonatoren Gezielte Strukturierung der Oberfläche Einsatz von Nanotechnologie in OPA (Selbstreinigung) Asphalt-Seminar Regenstauf 2011 Schmerbeck Lärmmindernde Asphaltdeckschichten 35 18