Alternative Bauweisen

Alternative Bauweisen Lärmminderung und Dauerhaftigkeit Alternative Bauweisen - Die neuen Regelwerke der FGSV - 20. April 2016 Ulrich Lüthje Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 1

Entstehung von Verkehrslärm Lärmquellen - Straßenverkehrslärm Motor und Antriebsstrang Reifen und Fahrbahn Fahrtwind, Aerodynamik Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 2

Entstehung von Verkehrslärm Lärmquellen - Straßenverkehrslärm Motor und Antriebsstrang - Geschwindigkeiten < 30 km/h Reifen und Fahrbahn - Geschwindigkeiten > 30 km/h Fahrtwind, Aerodynamik - hohe Geschwindigkeiten Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 3

Interaktion Reifen - Fahrbahn Reifen Quelle: ADAC Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 4

Interaktion Reifen - Fahrbahn Fahrbahn Quelle: ADAC Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 5

Lärmreduzierung Quelle: www Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 6

Grundlagen Quelle: www Quelle: www Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 7

Interaktion Reifen - Fahrbahn Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 8

Lärmminderung Maßnahmen zur Lärmminderung Behinderung der Lärmausbreitung Verlagerung der Emissionen Verringerung der Emissionen an der Quelle Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 9

Lärmminderung Maßnahmen zur Lärmminderung Behinderung der Lärmausbreitung Verlagerung der Emissionen Verringerung der Emissionen an der Quelle Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 10

Lärmminderung Minderung des Lärmpegels (RLS 90) Asphaltbeton < 11 ohne Absplittung SMA 8 oder 11 ohne Absplittung MA 5 oder 8 mit Abstreuung 2/3 oder 2/4 PA 11 PA 8 D StrO Korrekturwerte gelten für Außerortsstraßen mit Höchstgeschwindigkeiten > 60 km/h - 2 db(a) - 2 db(a) - 2 db(a) - 4 db(a) - 5 db(a) (Referenzwert D StrO = 0 : Fahrbahnoberfläche aus nichtgeriffeltem Gussasphalt) Ulrich Lüthje Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 11

Asphaltkonzepte Verringerung des Lärms an der Quelle Offenporiger Asphalt (einlagig / zweilagig) OPA / ZWOPA Dünne Asphaltdeckschichten in Heißbauweise auf Versiegelung DSH-V Lärmarmer Splittmastixasphalt SMA LA Lärmoptimierte Asphaltdeckschicht LOA D Gussasphalt mit offenporiger Oberfläche PMA Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 12

Lärmminderung Verringerung des Lärms an der Quelle Quelle: ADAC Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 13

Lärmminderung Verringerung des Lärmpegels Quelle: ADAC Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 14

Lärmtechnische Messungen Statistische Vorbeifahrtmessung - SPB Texturmessungen Rollgeräuschmessung - CPX Quelle: Tüv Nord Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 15

Schalldruckpegel Messung des Schalldruckpegels Verlauf der R ollg eräus c hpeg el auf der A 3 bei Velburg 106 105 104 S R T T, 100 km/h Mittelwert bei 100 km/h S R T T, 80 km/h Mittelwert bei 80 km/h B elagsgrenzen S P B -Messort 103 S c halldruc kpeg el in db (A ) 102 101 100 SMA, Bj. 2003 Vel 2 SMA 8 S-LA, Bj. 2009 Vel 1 Verkehrsführung im B austellenbereich auf G egenfahrbahn 99 98 97 96 440 441 442 443 444 445 446 S trec kenkilometer in R ic htung Nürnberg Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 16

Technisches Regelwerk Offenporiger Asphalt OPA Dünne Asphaltdeckschichten in Heißbauweise auf Versiegelung DSH-V Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 17

Technisches Regelwerk Offenporiger Asphalt OPA / ZWOPA Lärmtechnisch optimierte Asphaltdeckschichten AC D LOA und SMA LA Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 18

Technisches Regelwerk Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 19

Asphaltkonzepte Verringerung des Lärms an der Quelle Offenporiger Asphalt (einlagig / zweilagig) OPA / ZWOPA Dünne Asphaltdeckschichten in Heißbauweise auf Versiegelung DSH-V Lärmarmer Splittmastixasphalt SMA LA Lärmoptimierte Asphaltdeckschicht LOA D Gussasphalt mit offenporiger Oberfläche PMA Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 20

Asphaltkonzepte Verringerung des Lärms an der Quelle feinkörnige dünne Deckschicht Textur der Oberfläche Plateau mit Schluchten Offenporige, permeable Deckschicht (zugängliche Hohlräume) Absorption des Schalls Konkave Oberfläche AC D LOA SMA LA (SMA LA) PA Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 21

Asphaltkonzepte Offenporiger Asphalt So gut wie keine Anwendung im kommunalen Bereich! Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 22

Asphaltkonzepte FGSV AK 7.3.3 Die Empfehlungen basieren u.a. auf Ergebnissen der Datensammlung über Baumaßnahmen mit LOA D und SMA LA Untersuchungen zur Mischgutkonzeption LOA D und SMA LA Untersuchungen zur Lebensdauerabschätzung von SMA 8 LA Schalltechnischer Untersuchungen von LOA D und SMA LA Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 23

E LA D Empfehlungen für die Planung und Ausführung von lärmtechnisch optimierten Asphaltdeckschichten aus AC D LOA und SMA LA (E LA D) Inhalt Hinweise zur Planung von Baumaßnahmen Baugrundsätze Ausführung Anforderungen an das Asphaltmischgut Herstellen Grenzwerte und Toleranzen Betriebliche Erhaltung Prüfungen Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 24

E LA D - Planung Hinweise zur Planung von Baumaßnahmen längere zusammenhängende Abschnitte mit stetigem Verkehrsfluss bilden bei Steigungs- und Gefällestrecken kann die lärmmindernde Wirkung innerorts eingeschränkt sein, da dort Motoren- und Bremsgeräusche dominieren hohe Ebenheit der Asphaltdeckschicht zwingend erforderlich Unebenheiten der Unterlage können beim Einbau dieser Asphaltdeckschichten nicht mehr ausgeglichen werden nach Möglichkeit sollte bei Erhaltungsmaßnahmen auch die Unterlage mit erneuert werden Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 25

E LA D - Planung Hinweise zur Planung von Baumaßnahmen LOA D und SMA LA sind nicht geeignet in Bereichen mit hohen Schub- und Torsionsbeanspruchungen LOA D und SMA LA sind nicht geeignet in Verkehrsflächen mit vielen Einbauten Aufgrabungen sollten vermieden werden sofern keine Erfahrungen vorliegen, wird Ausführung eines Probefeldes empfohlen zur Vermeidung von Verschmutzungen und mechanischer Beanspruchungen sollten Nacharbeiten vor dem Einbau abgeschlossen sein Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 26

E LA D - Planung Hinweise zur Planung von Baumaßnahmen Zweckmäßige Asphaltmischgutarten und -sorten zulässige Höchstgeschwindigkeit [km/h] 30 > zul. v max 50 50 > zul. v max 80 zul. v max > 80 Asphaltmischgutart und -sorte LOA 5 D SMA 5 LA LOA 5 D SMA 5 LA SMA 8 LA SMA 8 LA Aufgrund der Dominanz des Motorengeräusches über das Reifen- Fahrbahn-Geräusch wirken lärmtechnisch optimierte Asphaltdeckschichten erst ab Geschwindigkeiten größer 30 km/h. Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 27

E LA D - Planung Hinweise zur Planung von Baumaßnahmen Aufgrund der höheren Hohlraumgehalte der lärmtechnisch optimierten Asphaltdeckschichten ist dem Winterdienst besondere Aufmerksamkeit zu widmen! Beim Räumen von Schnee ist darauf zu achten, dass die Fahrbahnbefestigung nicht beschädigt wird. Abstumpfende Streustoffe sollten nicht verwendet werden, weil dadurch die Oberflächentextur negativ beeinflusst wird. Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 28

E LA D - Baugrundsätze Baugrundsätze Unebenheiten der Unterlage innerhalb einer 4 m langen Messstrecke max. 4 mm bei größeren Baulosen ist der Einsatz eines Beschickers empfehlenswert Walzverdichtung sollte nahe an der Bohle beginnen, da dünne Deckschichten schneller auskühlen Verdichtung mit Glattmantelwalzen, Gesamtgewicht 6 bis 13 t Verdichtung sollte bei einer Temperatur in der Asphaltschicht von 100 C abgeschlossen sein empfohlen wird eine Probemischung an der Mischanlage und Ausführung eines Probefeldes im Baustellenbereich. Nach bisherigen Erfahrungen kann auf besondere Entwässerungseinrichtungen verzichtet werden. Asphaltdeckschichten SMA LA und LOA D werden nicht abgestumpft! Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 29

E LA D - Ausführung Ausführung Empfehlungen für das Asphaltmischgut Empfehlung Mischgutzusammensetzung AC 5 D LOA Bindemittel Art und Sorte 25/55-55 (40/100-65) Bindemittelgehalt B min5,8 Hohlraumgehalt MPK V min 4,0 / V max 6,0 Mittlere Texturtiefe ETD mm ist anzugeben Proportionale Spurrinnentiefe % 3 Schichteigenschaften für die Asphaltmischgutsorte SMA 8 LA SMA 5 LA Bindemittel Art und Sorte 40/100-65 (25/55-55 und 45/80-50) Mindestbindemittelgehalt M.-% 6,6 7,0 Bindemittelträger M.-% > 0,3 > 0,15 Hohlraumgehalt MPK Vol.-% 9 bis 11 9 bis 11 Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 30

E LA D - Ausführung Ausführung Empfehlungen für das Asphaltmischgut Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 31

E LA D - Ausführung Ausführung Empfehlungen für die fertige Asphaltschicht Schichteigenschaften für die Asphaltmischgutsorte AC 5 D LOA Einbaudicke cm 2,0 bis 2,5 Verdichtungsgrad % 97,0 Hohlraumgehalt Vol.-% 4,0 bis 9,0 Ebenheit (4 m Messstrecke) mm 3 Schichteigenschaften für die Asphaltmischgutsorte SMA 8 LA SMA 5 LA Einbaudicke cm 2,5 bis 4,0 2,0 bis 3,0 Verdichtungsgrad Vol.-% > 97,0 > 97,0 Hohlraumgehalt Vol.-% 9,0 bis 14,0 9,0 bis 14,0 Ebenheit (4 m - Messstrecke) mm 3 3 Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 32

E LA D - Ausführung Ausführung Unterlage LOA D Das Ansprühen der Unterlage erfolgt nach ZTV Asphalt; Art und Dosierung sind nach Tabellen 7 und 8 auszuwählen. SMA LA Die Unterlage ist zusätzlich vor eventuell eindringendem Wasser zu schützen. Nach bisherigen Erfahrungen ist es empfehlenswert, die Ansprühmengen in Abhängigkeit der Beschaffenheit der Unterlage auf 350 bis 450 g/m² zu erhöhen. Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 33

E LA D - Ausführung Ausführung Unterlage LOA D und SMA LA Als Unterlagen können Asphaltbinderschichten nach TL Asphalt-StB oder Asphaltbinderschichtkonzepte nach den "Hinweisen für die Planung und Ausführung von Alternativen Asphaltbinderschichten" (H Al ABi)) vorgesehen werden. Ziel sollte eine homogene und gleichmäßig geschlossene Oberfläche sein. Zusatz SMA LA Aufgrund des Hohlraumgehaltes der Asphaltdeckschicht aus SMA LA sollte der Hohlraumgehalt der Asphaltbinderschicht maximal 5,5 Vol.-% betragen. Gute Erfahrungen liegen mit Asphaltbinder SMA 16 B S vor. Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 34

Eignung der Unterlage Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 35

Eignung der Unterlage Bisher Ausführung einer Asphaltbinderschicht mit Größtkorn bis zu 22 mm für hohe Verformungsbeständigkeit bei Wärme Nachteil Entmischungsneigung durch geringere Gleichmäßigkeit und Homogenität über den gesamten Herstellungsprozess Hohlraumreichere Schicht als die darunterliegende Asphalttragschicht mit der Folge von Wasserzutritten (wasserführend) Quelle: ABD Nordbayern Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 36

Eignung der Unterlage Beispiel für SMA LA auf Asphaltbinder 0/22 S Liegezeit ca. 2 bis 3 Jahre Durchbrüche Wasseraustrittsstellen Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 37

Eignung der Unterlage Konventionelle Asphaltbinderschichten sind oftmals hohlraumreicher als die darunterliegende Asphalttragschicht Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 38

Eignung der Unterlage Blasenbildung / Ausbrüche Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 39

Eignung der Unterlage Blasenbildung / Ausbrüche Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 40

Eignung der Unterlage Umsetzung mit dem Ziel einer dichteren Asphaltbinderschicht ohne Einbußen hinsichtlich Verformungsbeständigkeit 1. Ausführung von AC 16 B S anstelle AC 22 B S (aber: Schichtdicke) 2. Asphaltbinderschicht, die bei höherem Bindemittelanteil und geringeren Hohlraumgehalten eine hohe Verformungsbeständigkeit aufweist Alternative Asphaltbinderkonzepte Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 41

Asphaltkonzepte FGSV AK 7.3.3 Die Hinnweise basieren u.a. auf Ergebnissen der Datensammlung über Baumaßnahmen Untersuchungen zur Mischgutkonzeption Erfahrungen bei der Herstellung der Asphaltbinderschichten Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 42

Alternative Asphaltbinderkonzepte Hinweise für Planung und Ausführung von Alternativen Asphaltbinderschichten - H Al ABi In diesen Hinweisen werden alternative Asphaltbinderkonzepte aufgezeigt, die sich durch einen hohen Verformungswiderstand, eine geringe Entmischungsneigung eine hohe Beständigkeit gegenüber eindringendem Wasser und eine hohe Prozesssicherheit auszeichnen und deshalb eine lange Nutzungsdauer erwarten lassen. Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 43

Alternative Asphaltbinderkonzepte Splittmastixbinder SMA B S Alternativen zu Bindern nach den TL Asphalt-StB stetig gestufte Asphaltbinder AC B S SG Extrapolation des Splittmastixprinzips Ausfallkörnung; erhöhter Grobkornanteil (weniger 8/11, mehr 11/16) erhöhter Mörtelanteil zum Ausfüllen von Hohlräumen mehr Bindemittel (bis zu 1 M-% mehr) mehr Füller (mit Kalksteinmehl) Faserstoffe Polymermodifiziertes Bindemittel, i.d.r. 10/40-65 Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 44

Splittmastixbinder AC 16 B S TL Asphalt-StB 07/13 projektbez. Sieblinie SMA 16 B S Bindemittelgehalt ca. 5,2 5,6 M.-% (abhängig von der Gesteinsart) Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 45

Alternative Asphaltbinderkonzepte H Al ABi Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 46

Alternative Asphaltbinderkonzepte Splittmastixbinder SMA B S Alternativen zu Bindern nach den TL Asphalt-StB stetig gestufte Asphaltbinder AC B S SG Extrapolation des Splittmastixprinzips Anwendung des Fuller-Prinzips Ausfallkörnung; erhöhter Grobkornanteil (weniger 8/11, mehr 11/16) erhöhter Mörtelanteil zum Ausfüllen von Hohlräumen mehr Bindemittel (bis zu 1 M.-% mehr) mehr Füller (mit Kalksteinmehl) Faserstoffe Polymermodifiziertes Bindemittel, i.d.r. 10/40-65 möglichst dichte Lagerung des Gesteinskörnungsgemisches (stetiger Verlauf) erhöhter Anteil an feiner Gesteinskörnung, weniger Grobkorn mehr Bindemittel (ca. 0,5 M.-%) Verwendung von Kalksteinmehl Polymermodifiziertes Bindemittel, i.d.r. 10/40-65 Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 47

Stetig gestufter Asphaltbinder AC 16 B S TL Asphalt-StB 07/13 projektbez. Sieblinie AC 16 B S SG Bindemittelgehalt ca. 4,8 5,3 M.-% (abhängig von der Gesteinsart) Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 48

Alternative Asphaltbinderkonzepte Hohe Verformungsbeständigkeit trotz dichterer Konzeption Verbesserte Ermüdungs- und Alterungsbeständigkeit durch dicke Bindemittelfilme Hohe Prozesssicherheit Unterlage für alle Asphaltdeckschichten Temporäre Befahrbarkeit Geeignet für alle Belastungsklassen Verwendung von Asphaltgranulat bis 30 % Zugabeanteil Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 51

Fazit - Ausblick Positive Erfahrungen bei der Ausführung von lärmmindernden Deckschichten LOA D und SMA LA Positive Erfahrungen bei der Anwendung der alternativen Asphaltbinderkonzepte Für beide Bauweisen liegen die entsprechenden Regelwerke (Empfehlungen / Hinweise der FGSV vor) Weitere Erfahrungssammlung zur Fortschreibung der Regelwerke Ulrich Lüthje asphalt-labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co. Seite 52