Oberflächeneigenschaften und Straßenbautechnik

VSVI-Seminar Münster 2011

Dr.-Ing. Stefan Ludwig

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Gliederung

1. Allgemeines

2. Physikalische Eigenschaften

3. Funktionale Eigenschaften

4. Bautechnische Beeinflussung

5. Technisches Regelwerk

6. Fazit

22

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1. Allgemeines

33

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1. Allgemeines

Straßenoberfläche ist der einzige Berührungspunkt zwischen

Reifen Fahrbahn

44

Oberflächeneigenschaften unterliegen mehreren Einflussfaktoren:

Planung & Entwurf Bautechnik Verkehr Umwelt

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1. Allgemeines

Bedeutung von Oberflächeneigenschaften:

Verkehrsteilnehmer Nutzungsqualität (Verkehrssicherheit, Fahrkomfort)

Straßenbaulastträger Nutzungsqualität (Verkehrssicherungspflicht)

+

Wirtschaftlichkeit

55

Finanzieller Aufwand Nutzen

(Planung, Bau & Erhaltung) (Qualität, Dauerhaftigkeit, Substanz)

Verhältnis von

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1. Allgemeines

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Oberflächeneigenschaften

Physikalische Eigenschaften

TexturEbenheitLichttechnische Eigenschaften

Funktionale Eigenschaften(Gebrauchseigenschaften)

GriffigkeitHelligkeitLärmminderungWasserabfluss

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2. Physikalische Eigenschaften

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2. Physikalische Eigenschaften

Texturgeometrische Gestalt der Fahrbahnoberfläche

88

Unterscheidung zwischen 3 Texturarten:

Mikrotextur Makrotextur Megatextur

< 0,5 mm 0,5 – 50 mm 50 – 500 mm

PA MASMA

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2. Physikalische Eigenschaften

TexturMessverfahren:

99

Ausflussmessung(DIN EN 13036-3)

SRT-Pendelgerät(TP Griff-StB (SRT))

Polier- und Griffigkeitsmessgerät nach Wehner Schulze

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2. Physikalische Eigenschaften

EbenheitLängs- 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

1010

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2. Physikalische Eigenschaften

Ebenheitberührende Verfahren (TP Eben, Teil: Berührende Messungen):

1111

4m-Latte(Quer- und Längsebenheit)

Planograf(Längsebenheit)

Profilograf(Querebenheit)

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2. Physikalische Eigenschaften

Ebenheitberührungslose Verfahren (TP Eben, Teil: Berührungslose Messungen):

1212

Schnellfahrende Messsysteme(Lasermessungen)

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2. Physikalische Eigenschaften

1313

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2. Physikalische Eigenschaften

1414

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2. Physikalische Eigenschaften

Lichttechnische EigenschaftenWerden im Wesentlichen durch das Reflexionsvermögen beeinflusst.

Sind abhängig von der verwendeten Gesteinskörnung, der Oberflächentextur und dem witterungsbedingten Oberflächenzustand (trocken, feucht, nass).

Messverfahren: „Range-Gerät“

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3. Funktionale Eigenschaften

1616

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3. Funktionale Eigenschaften

GriffigkeitBeschreibt 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

1717

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3. Funktionale Eigenschaften

Griffigkeitschnellfahrende Messverfahren:

1818

Seitenkraftmessverfahren(SKM)

(TP Griff-StB (SKM))

GripTester(Schlupf-Messanhänger)

Stuttgarter Reibungsmesser(SRM)

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3. Funktionale Eigenschaften

Griffigkeitstationäre Messverfahren:

1919

Ausflussmessung(DIN EN 13036-3)

SRT-Pendelgerät(TP Griff-StB (SRT))

HelligkeitVorteile 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

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3. Funktionale Eigenschaften

2020

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3. Funktionale Eigenschaften

2121

Entstehung von Straßenverkehrslärm

Antriebsgeräusch≤ 40 km/h (Pkw)

≤ 70 km/h (Lkw)

UmströmungsgeräuschReifen-/Fahrbahngeräuschca. 40 – 120 km/h (Pkw)

> 70 km/h (Lkw)

Lärmminderung

LärmminderungBerechnung der Emissionspegel an Straßen gemäß „Richtlinie für den Lärmschutz an Straßen“ (RLS)

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3. Funktionale Eigenschaften

2222

LärmminderungMessverfahren:

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3. Funktionale Eigenschaften

2323

Statistische Vorbeifahrt (SPB)(ISO 11819-1)

Lärmmessanhänger (CPX)(ISO 11819-2)

WasserabflussBeeinflussung der Wasserfilmdicken durch Fahrbahngeometrie, Ebenheit, Textur und Wetter

Wechselwirkung mit anderen funktionalen Eigenschaften

mittlere Wasserfilmdicke = Wassermenge pro Flächeneinheit

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3. Funktionale Eigenschaften

2424

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4. Bautechnische Beeinflussung

2525

Texturkaum Einfluss durch Einbau und Verdichtung bei fehlerfreiem Einbau

Wahl der Mischgutart und –sorte (Größtkorn)

Verhältnis von grober zu feiner Gesteinskörnung

Kornform

Bindemittelart

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4. Bautechnische Beeinflussung

2626

EbenheitEbenheit der Unterlage

kontinuierliche Einbaugeschwindigkeit

Stillstände vermeiden

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4. Bautechnische Beeinflussung

2727

EbenheitEbenheit der Unterlage

kontinuierliche Einbaugeschwindigkeit

Stillstände vermeiden

„Kontakt“ Lkw mit Fertiger

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4. Bautechnische Beeinflussung

2828

EbenheitEbenheit der Unterlage

kontinuierliche Einbaugeschwindigkeit

Stillstände vermeiden

„Kontakt“ Lkw mit Fertiger

Ggf. Einsatz eines Übergabegerätes (Beschicker) vorsehen.

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4. Bautechnische Beeinflussung

2929

EbenheitEbenheit 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.

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4. Bautechnische Beeinflussung

3030

Wiederherstellung der Ebenheit während der NutzungsdauerGeeignete Instandsetzungsverfahren gemäß ZTV BEA-StB 09:

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4. Bautechnische Beeinflussung

3131

Dünne Asphaltdeckschichten in Kaltbauweise

(DSK)

Dünne Asphaltdeckschichten in Heißbauweise(DSH, DSH-V)

Rückformen

Lichttechnische EigenschaftenWenig bis kein Einfluss durch Einbau und Verdichtung.

Wahl der Gesteinsart

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4. Bautechnische Beeinflussung

3232

GriffigkeitGesteinsart (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)

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4. Bautechnische Beeinflussung

3333

GriffigkeitAufbringen von Abstreumaterial zur Sicherstellung einer ausreichenden Anfangsgriffigkeit (Korngröße, Temperatur, Umhüllung)

Zeitpunkt der Verkehrsfreigabe

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4. Bautechnische Beeinflussung

3434

Wiederherstellung der Griffigkeit während der NutzungsdauerGeeignete Instandhaltungsverfahren gemäß ZTV BEA-StB 09:

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4. Bautechnische Beeinflussung

3535

Feinfräsen

Wiederherstellung der Griffigkeit während der NutzungsdauerGeeignete Instandhaltungsverfahren gemäß ZTV BEA-StB 09:

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4. Bautechnische Beeinflussung

3636

Kugelstrahlen

Wiederherstellung der Griffigkeit während der NutzungsdauerGeeignete Instandhaltungsverfahren gemäß ZTV BEA-StB 09:

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4. Bautechnische Beeinflussung

3737

Schlagsternverfahren Meißelverfahren

Wiederherstellung der Griffigkeit während der NutzungsdauerGriffigkeitsverbessernde Maßnahmen gemäß „Merkblatt für griffigkeits-verbessernde Maßnahmen an Verkehrsflächen aus Asphalt“

Dauerhaftigkeit der Verfahren ist zu überprüfen

Art der Maßnahme ist abhängig vom Oberflächenzustand:

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4. Bautechnische Beeinflussung

3838

HelligkeitArt und Anteil des im Asphaltmischgut enthaltenen hellen Gesteins

Abstreumaterial

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4. Bautechnische Beeinflussung

3939

Lärmminderung„ungünstige“ Oberflächen:

sehr glatte/polierte Oberflächen

Anstieg des „Airpumping“-Effektes

Größtkorn über 8 mm

Amplituden im Wellenlängenbereich der oberen Makro- und unteren Megatextur

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4. Bautechnische Beeinflussung

4040

Reifen-Schwingungen

Lärmminderunglärmtechnisch „günstige“ Oberflächen:

Offenporige Bauweise mit kleinem Größtkorn

Reduzierung des „Airpumping“-Effektes

„Plateaus mit Schluchten“

Reduzierung der Reifenschwingungen

Minimierung Airpumping

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4. Bautechnische Beeinflussung

4141

Schnitt durch Profiltiefe der Straßenoberfläche

LärmminderungWahl der Mischgutart („Lärmmindernde Asphaltdeckschichten“)

Offenporige Asphaltdeckschichten (PA)

Zweilagige Offenporige Asphaltdeckschichten (ZWOPA)

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4. Bautechnische Beeinflussung

4242

Schicht-dicke

Lärmminderung

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4. Bautechnische Beeinflussung

4343

Schicht-dicke

AufgestiegeneAbdichtung

Akustisch wirksame Dicke

Einbau auf dichter Unterlage

Abdichtung

LärmminderungWahl 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)

…

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4. Bautechnische Beeinflussung

4444

WasserabflussWenig Einfluss durch Einbau und Verdichtung (Ebenheit)

Wahl der Mischgutart und -sorte

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4. Bautechnische Beeinflussung

4545

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5. Technisches Regelwerk

4646

Neubau:

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5. Technisches Regelwerk

4747

ZTV Asphalt-StB 07

Ebenheit Griffigkeit

Grenzwerte&

Toleranzen

TP Eben,

Teil: Berührende Messungen

TP Griff-StB

Prüfverfahren

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.

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5. Technisches Regelwerk

4848

Griffigkeitsanforderungen gemäß ZTV Asphalt-StB 07:

Eine Überschreitung beweist noch keinen Mangel.

Der AG hat zu prüfen, ob ein Mangel vorliegt und der AN zur Beseitigung verpflichtet ist.

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5. Technisches Regelwerk

4949

Abnahme Ablauf Frist für Mängelansprüche

μSKM bei 80 km/h 0,46 0,40

μSKM bei 60 km/h 0,51 0,45

μSKM bei 40 km/h 0,56 0,49

Instandhaltungsverfahren gemäß ZTV BEA-StB 09

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5. Technisches Regelwerk

5050

Erhaltung:

Instandsetzungsverfahren gemäß ZTV BEA-StB 09

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5. Technisches Regelwerk

5151

Erhaltung:

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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)

…

5252

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6. Fazit

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6. Fazit

Oberflächeneigenschaften sind veränderliche Größen.

Oberflächeneigenschaften werden von mehreren Faktoren beeinflusst.

Nicht alle Einflussfaktoren sind steuerbar:

Planung, Entwurf & Bau steuerbar

Verkehr & Umwelt 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.

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6. Fazit

Oberflächeneigenschaften beeinflussen sich gegenseitig:

Bedeutung/Gewichtung von Oberflächeneigenschaften hängt von der Sichtweise des Betrachters ab.

5555

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6. Fazit

5656„Fahren wie auf einem Teppich!“

Perfekte Oberflächeneigenschaften:

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!