Optimierung der lärmtechnischen und bautechnischen Wirksamkeit und Nutzungsdauer dichter Asphaltdeckschichten
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Optimierung der lärmtechnischen und bautechnischen Wirksamkeit und Nutzungsdauer dichter Asphaltdeckschichten

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Nina Nytus, Dipl.-Ing. Christian Gottaut

Der Straßenverkehrslärm stellt die von der Bevölkerung am stärksten wahrgenommene Lärmbelastung in der Bundesrepublik Deutschland aber auch in der gesamten Europäischen Union dar. In den letzten Jahren ist der Straßenverkehrslärm zunehmend in den öffentlichen Fokus gerückt und wird mit der Zunahme des Verkehrsaufkommens in den nächsten Jahren nicht an Bedeutung verlieren. Die Einführung der EU-Umgebungsrichtlinie soll diesem Problem entgegenwirken und zwingt Städte dazu sich verstärkt mit der Lärmproblematik auseinanderzusetzen.
Neben den passiven Schallschutzmaßnahmen kommen vermehrt lärmarme Fahrbahnoberflächen zum Einsatz. Diese sind eine effiziente Möglichkeit, der Entstehung des Straßenverkehrslärms direkt an der Quelle entgegenzuwirken. Neben lärmtechnisch wirksamen Regelbauweisen (PA) sind neue innovative Bauweisen entwickelt worden, wie z.B. der offenporige Gussasphalt PMA und die lärmoptimierte Asphaltdeckschicht LOA 5 D.
Die lärmreduzierende Wirkung entsteht durch die optimierte Textur (Plateau mit Schluchten), deren Dauerhaftigkeit für die lärmtechnisch optimierten Asphaltdeckschichten von großer Bedeutung ist. Aus diesem Grund wurden beide Bauweisen als dichte Deckschichten mit einer hohen Dauerhaftigkeit konzipiert.
Ziel dieses Projektes war es, die lärmtechnische Wirksamkeit und die bautechnische Lebensdauer einer LOA- bzw. PMA-Deckschicht zu erhöhen. Zu diesem Zweck wurden vorrangig die Asphaltmischgutzusammensetzungen optimiert. Besonderes Augenmerk galt dabei den rheologischen Eigenschaften des Bindemittels, dem Einfluss von Additiven auf das Asphaltmischgut, sowie den granulometrischen Parametern der Gesteinskörnung und den daraus resultierenden Texturen an der Asphaltoberfläche.
Der Fokus lag beim LOA 5 D auf der Optimierung des Verdichtungsverhaltens und beim PMA auf dem Einfluss verschiedener Bindemittelkonzepte auf die Asphaltmischguteigenschaften, die Hohlraumverteilung sowie die Verformungsbeständigkeit. Dabei musste der Einfluss der bautechnischen Optimierungen des Asphaltmischgutes auf die lärmtechnischen Eigenschaften ebenfalls untersucht werden, da die lärmtechnische Wirkung sich im Idealfall ebenfalls verbessern, sich jedoch auf keinen Fall verschlechtern soll. Die lärmtechnischen Eigenschaften wurden mit Hilfe verschiedener Texturparameter, für die ein akustisch optimaler Bereich bekannt ist, überprüft.
Beim PMA wurde festgestellt, dass die Viskosität des Bindemittels das Verformungsverhalten erheblich beeinflusst, jedoch auch Bindemittel der Sorte 25/55-55 A NV eine ausreichende Verformungsbeständigkeit zeigen. Weiterhin beeinflusst die Wahl des Bindemittels in großem Maße die Art der Hohlraumverteilung und den Hohlraumgehalt.
Bei der Optimierung des Verdichtungsverhaltens von LOA 5 D wurden die einzelnen Asphaltkomponenten separat betrachtet. Folgendes wurde für die einzelnen Komponenten festgestellt:
• Füller: Reduzierung des Hohlraumgehaltes in Abhängigkeit vom Bindemittel im Mittel um ca. 2 Vol.-% durch die Wahl eines gering versteifenden Füllers im Vergleich zu einem stark versteifenden Füller
• Bindemittel: Reduzierung des Hohlraumgehaltes um 0,5 bis 1 Vol.-% durch die Verwendung funktionaler Bindemittelkonzepte
• Grobe Gesteinskörnungen 2/5,6 mm: Ein Einfluss der Kornform auf die Lagerungsdichte von Korngemischen konnte nicht eindeutig quantifiziert werden (≤ 15 M.-% scheint ausreichend)
• Feine Gesteinskörnungen 0/2 mm: Durch die Verwendung feiner Gesteinskörnungen mit einem niedrigen Fließkoeffizienten (z.B. Natursand) kann der Verdichtungswiderstand erheblich reduziert werden und der Hohlraumgehalt um bis zu 5,1 Vol.-%

Die größte Verbesserung hinsichtlich des Verdichtungsverhaltens kann über die feine Gesteinskörnung 0/2 mm erreicht werden.
Zur Überprüfung des Einflusses dieser Optimierung (Verwendung feiner Gesteinskörnungen 0/2 mm mit einem Fließkoeffizienten < 30 s) auf die Verformungsbeständigkeit und die lärmtechnischen Eigenschaften wurden Walzsegmentverdichter-Platten mit verschiedenen Bindemittelkonzepten hergestellt. Die Optimierung wirkt sich generell nicht negativ auf die Texturparameter aus, diese liegen bei allen Varianten im akustisch günstigen Bereich. Weiterhin weisen die optimierten Varianten in der Regel eine ausreichende Verformungsbeständigkeit auf.
Weiterhin konnte ein eindeutiger Zusammenhang zwischen den rheologischen Kennwerten der Bindemittel und den Asphaltsteifigkeiten festgestellt werden. Trotz teilweise geringerer Steifigkeiten konnte eine gute Verformungsbeständigkeit im Spurbildungsversuch nach TP Asphalt-StB 07, Teil 22, nachgewiesen werden.
Als nachteilig könnten sich die geringen Hohlraumgehalte von ca. 2,5 Vol.-% der optimierten LOA 5 D-Varianten herausstellen. Gegebenenfalls ist eine weitere Optimierung notwendig, mit der ein Zielhohlraumgehalt von ca. 4 Vol.-% angestrebt wird. Diese Variante muss aber ebenfalls ein verbessertes Verdichtungsverhalten bei guten Texturkennwerten aufweisen.