Erfahrungen beim Einbau von lärmmindernden Bauweisen LOA ...
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Dipl.-Ing. S. Kaden
Erfahrungen beim Einbau von lärmmindernden
Bauweisen
LOA 5D und SMA 8 LA im städtischen Bereich
2
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
Aerodynamische
Ereignisse
Wie entstehen Reifen-Fahrbahn-Geräusche ?
Mechanische Ereignisse
höhere Nachgiebigkeit
Unterschied (Vorbeirollpegel):
Asphalt/ Betondecke: 1 -2 dB(A)
Einfluss auf: • Entstehung von
Geräuschen
• Ausbreitung von Schall
Rauhigkeitstiefen über
Wellenlängen
• Megatexturen (Schlaglöcher, regelm. Quer-
fugen) vermeiden
• Optimale Rauhigkeitstiefe:
60 – 200 µmim Maximum der Textur-
wellenlänge
von λ = 4 – 8 mmErzielung mit Größtkorn :
2,0 – 5,0 mm
Hohlraumgehalt
Nachgiebigkeit
Abstrahlung von Schall
nach außen und innen
Konkave Oberflächengestalten
(„Plateau mit Schluchten“)Ebenheit
Oberflächengestalt
Texturspektrum
akustische Eigenschaftenvon Straßendecken
Möglichkeiten der Lärmminderung
5
PMA
Porous Mastix Asphalt
Erfahrungen
PA
Porous Asphalt („OPA“/ „ZWOPA“)
SMA LA
Lärmmindernder Splittmastixasphalt
DSH-V
Feinkörnige Beläge
SMA 8/ 5S
LOA 5D RM
(gummimodifiziert, „Kölner Bauweise“)
1991
2005
2007/ 2010
2009
1990er Jahre
„LeiStra 2“ (2009)1989 (1. Generation)
Möglichkeiten der Lärmoptimierung
Dicke offenporige Deckschichten(ein- oder mehrlagig)
Wirkung über Hohlräume die den Schall absorbieren
Dünne feinkörnige und geschlosseneDeckschichten
Wirkung über verminderte Emissionswerte
Offenporigen Asphalt(PA, ZWOPA)
Lärmarmer Splittmastix-asphalt (SMA 8 LA)
Lärmarmer Gussasphalt (MA LA)
LOA 5D/ LOA 5D(RM)
PMA
DSH-V 5
Lärmmindernde Bauweisen
Feinkörnige Beläge
hohe Geschwindigkeiten(vorwiegend außerorts)
niedrige Geschwindigkeiten(vorwiegend innerorts)
7
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
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Statistical pass by - SPB Close-Proximity –Methode - CPX
Addition der Schalldruckpegel
der Fahrzeugkategorien sowie
Beeinflussung durch
Umgebungsgeräusche
Messung der Homogenität und
akustischer Eigenschaften der
Fahrbahnoberfläche ohne
Berücksichtigung der
Umgebungsgeräusche
Ergebnis
Messmethoden
9
Texturkennwerte (Lasertexturmessgerät)
Ergänzende Einschätzung der lärmmindernden Eigenschaften von Fahrbahn-
oberflächen
• Fourieranalyse der
Texturausbildung
• Gestaltfaktor (GF-Wert)
• Mean Profile Depth (MPD-
Wert)
• Estimated Texture Depth
(ETD-Wert)
Ausbildung des „Plateaus mit
Schluchten“
Ergebnis
Messmethoden
10
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
• 4-streifig, bereichsweise 6 streifig
• Mittelinsel
• Mehrere Einmündungen, Aufweitung
• Einbauten, dichte Bebauung
• Einbau von gummimodifiziertem Mischgut im Trockenverfahren 11
Bauweise: LOA 5D (RM)
Strecke
Stadt Frankfurt (Oder): Leipziger Straße (HET)
8. BA (Puschkinstraße – Heinrich-Hildebrand-Str.) Gesamtlänge: 290 m
12
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 Ev2 > 150 MN/mm²
30,0 cm FSS (0/32 mm, gebrochenes Material) mit Ev2 > 120 MN/mm²
F2- Boden Ev2 > 45 MN/mm² F1- Boden mit (DPr > 100%)
*) Mischgutsorten in Anlehnung an die TL Asphalt-StB 07, Bindemittelsorten in Anlehnung an die TL RmB By -StB
Konzept:dichte Deckschicht mit konkaver Oberflächentextur
Konstruktionsaufbau
Bauweise: LOA 5D (RM)
Konzept
13
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!)
• 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)
fertige Schicht: (6 - 7 Vol.-%, Tauchwägung)
• Verdichtungsgrad fertige Schicht: > 98 %
• Ebenheit d. Unterlage < 4,0 mm standfeste, dichte Unterlage
Bauweise: LOA 5D (RM)
Konzept
14
Einbau des 1. und 2. Probefeld Juli/ August 2012
Testfeld für unterschiedliche Verdichtungsregime
Bauweise: LOA 5D (RM)
Probefeld
15
Verdichtungsgrad in Abhängigkeit der Temperatur (Labor)
Vergleich: Verdichtungstemperatur - Hohlraumgehalt (MPK)
3,7
4,8
5,4
0
1
2
3
4
5
6
120 125 130 135 140 145 150
Verdichtungstemperatur MPK [°C]
Ho
hlr
au
mg
eh
alt
MP
K [
Vo
l.-%
]
Bauweise: LOA 5D (RM)
Probefeld
Fazit:
Ausschließlich statische Verdichtung, möglichst viele
(12 Walzübergänge) dicht am Fertiger
���� 2 % Verdichtungsgrad und Hohlraumgehalt
16
Hohlraumgehalt in Abhängigkeit des Bindemittelgehaltes und unter Verwendung von Natursand (Labor)
Bauweise: LOA 5D (RM)
Probefeld
Einsatz von 30% NS
Verbessert Hohlraumgehalt
(3,8 Vol.-%)
Erhöhung BM-Gehalt um 0,8 M.-%
Verringert
Hohlraumgehalt(um 6,8 Vol.-%)
11,4
17
Einbau: 23.08.2012
Statische Verdichtung
Bauweise: LOA 5D (RM)
Einbau der Strecke
18
Ergebnisse des fertigen Streckenabschnittes
Bauweise: LOA 5D (RM)
Ergebnisse
[%] [Vol.-%]
Soll: ≥ 98 Soll: 5,0 - 6,0 (max. 7,0)
Ist Ist
98,0 5,9
96,7 9,3
99,0 6,2
96,4 8,9
101,2 4,1
westliche Seite (Einbau: 15.09.2012)
3/1+2
~ km 0+060 (MP 14)
4/1+2
~ km 0+180 (MP 9)
5/1+2
km 0+250 (MP 3)
1/1+2
km 0+125, 1. FS
1/1+2
km 0+115 (Nähe MP 12)
2/1+2
km 0+265 (zwischen MP 4+5)
95,4 9,1
östliche Seite (Einbau: 23.08.2012)
2/1+2
km 0+025 3/1+2
km 0+020
4/1+2
km 0+125, 3. FS
97,4 7,8
94,8 9,9
EST /
BK Nr.
Verdichtungsgrad Hohlraumgehalt
99,6 5,4
Problematik:unzureichende
Hohlraumgehalte sind auf mangelhafte Verdichtung
zurückzuführen
Mischgut-zusammensetzung i. O.
• Texturkennwerte (Lasertexturmessgerät) � sehr gutGFwestl. = i. M. 93,3 / GFöstl.= i. M. 90,9Bisherige positive Erfahrungen: GF > 80
MPD = i. M. 0,36 mm ETD = i. M.= 0,49 mmBisherige Empfehlungen: MPD 0,6 – 0,7 mm
• Lärmmessung (cpx- Anhänger) � gut
• Griffigkeit � sehr gut µ = 0,8 – 0,9
• Ebenheit � gut (einzelne Abweichungen im Bereich von Einbauten)19
Ergebnisse des fertigen Streckenabschnittes
Bauweise: LOA 5D (RM)
Ergebnisse
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
Straßenabschnitt DeckschichtCPXP
[dB(A)]
CPXH
[dB(A)]
CPXI
[dB(A)]
∆ CPXP
[dB(A)]
∆ CPXH
[dB(A)]
∆ 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
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
-1,2
-1,1
-2,4
-2,6
HET 8. BA. FR Norden
HET 8. BA. FR Süden
-3,7
-3,8
20
• 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)
• Einsatz von Gummimodifiziertem Bitumen stellte keine zusätzlichen
Schwierigkeiten bei der Verdichtung dar
Problematik:
Dünnschichtbelag sehr
temperaturempfindlich
Fazit:
Bauweise: LOA 5D (RM)
Fazit
• 2-streifig
• Mehrere Einmündungen
• Einbauten, seitliche Bebauung durch Einfamilienhäuser, kein Entwässerungssystem
• Netz- und Einzelrisse, Flickstellen, Spurrinnen
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
geplante Ausbauvariante : Erneuerung – Bauklasse III (Bk 3,2)
3,0 cm SMA 8-LA mit 40/100-65 (PmB (H))
Abdichtung (Anspritzen mit 400 -450 g/m² C 60BP1-S)
5,0 cm Splittmastixasphaltbinder SMA 16 BSmit 25/55-55 AProfilausgleich 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
KonstruktionsaufbauKonzept:hohlraumreicher Belag auf dichter Unterlage
Bauweise: SMA 8 (LA)
Konzept
23
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)
• Hohlraumgehalt MPK: (9 - 11 Vol.-%, Tauchwägung)
fertige Schicht: (9 – 14 Vol.-%, Tauchwägung)
• Verdichtungsgrad fertige Schicht: > 97 %
• Ebenheit d. Unterlage (SMA-Binder) < 4,0 mm
� Günstige Makrotextur (keine Abstumpfung!)
� Wichtig: Abdichtung der Unterlage
� Splittmastixasphaltbinder(standfest und dicht)
Bauweise: SMA 8 (LA)
Konzept
8
6
20
15
35
25
90
100
24
Hohlraumgehalt/ Verdichtungsgrad der fertigen Schicht (3 EST)
Königsheideweg
EST 1
1,40 m
Jo
ha
nn
isth
ale
r S
tra
ße
Rtg. Neukölln
Stat. 0+200
rechts
1,60 m
Stat. 0+560 links
zusätz lich
EST 3
EST 2
1,10 mStat. 0+800 links
Bohrkern Raumdichte Raumdichte
Nr. / BK MPK
Schicht [g/cm³] [g/cm³]
Ist Soll* Ist Soll*
Entnahmestelle 1
BK 1/1+1/2
SMA 8 LA (PA)SSD 2,036 2,147 > 97,0 16,9 9-14
SMA 8 LA (PA)
DIN 1996 2,094 2,1471) > 97,0 14,5 9-14
SMA 8 LA (PA)Ausmeßverfahren 1,901 2,009 > 97,0 22,4 9-14
Entnahmestelle 2
BK 2/1+2/2
SMA 8 LA (PA)SSD 2,060 2,156 > 97,0 15,8 9-14SMA 8 LA (PA)
DIN 1996 2,102 2,1561) > 97,0 14,1 9-14
SMA 8 LA (PA)Ausmeßverfahren 1,941 1,996 > 97,0 20,6 9-14
Entnahmestelle 3
BK 3/1+3/2
SMA 8 LA (PA)SSD 2,105 2,179 > 97,0 14,0 9-14SMA 8 LA (PA)
DIN 1996 > 97,0 - 9-14
SMA 8 LA (PA)Ausmeßverfahren 2,038 2,065 > 97,0 16,7 9-14
2,447 96,6
2,447 98,7
kein Material
gehalt
[Vol.-%]
Hohlraum-Rohdichte
[g/cm³]
grad
[%]
Verdichtungs-
2,450 94,8
94,62,450
2,450 97,5
2,446 95,5
2,446 97,2
2,446 97,5
Bauweise: SMA 8 (LA)
Ergebnisse
25
Ergebnisse der Lärmmessung Vorher: 06.06.2013
Nachher: 28.08.2013
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)!
gegenüber alter
Decke
- 2 bis - 3 dB(A)
Bauweise: SMA 8 (LA)
Ergebnisse
26
Ergebnisse des fertigen Streckenabschnittes (Einbau 11.07.2013, 3 EST)
• Mischgutzusammensetzung : hohlraumreich grenzwertig
Einbau problemlos (Baufirma mit Erfahrung!)
• Hohlraumgehalt am BK (VSOLL: 9-14 Vol.-%) � an 2 EST gering überschritten
(VIST = 14,5/ 14,1 Vol.-%)
• Verdichtungsgrad (kSoll: ≥ 97%) � unterschritten an 1 EST(kIST= 96,6%)
• Texturkennwerte (Lasertexturmessgerät) � sehr gut (GFIST = 86,07%Gfempf. = ≥ 80%)
• Lärmmessung (cpx- Anhänger) � gut
• Griffigkeit � sehr gut (µ IST= 0,85/ 0,83 µSoll ≥ 0,56)
• Ebenheit � gut
Problematik: nicht ausreichende Verdichtungsarbeit bei grenzwertigem
Mischgut
Bauweise: SMA 8 (LA)
Ergebnisse
27
• 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
Fazit:
Bauweise: SMA 8 (LA)
Fazit
28
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
• Beobachtung und Fortentwicklung der neuen Bauweisen
(ZWOPA, SMA LA, LOA5D-RM, PMA, …) in der Praxis und innerhalb
der FGSV (z.B. AK 7.3.3 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
Fazit
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
Empfehlungen
Vielen Dank
für Ihre
Aufmerksamkeit
PEBA Prüfinstitut für Baustoffe
Köpenicker Landstraße 280
12437 Berlin
www. peba.de