Die Waschbetonbauweise wurde in Deutschland mit den Allgemeinen Rundschreiben Straßenbau (ARS) Nr. 5/2006 „Richtlinien für den Lärmschutz an Straßen“ (RLS 90) und ARS Nr. 14/2006 „Fahrbahndecken aus Beton mit Waschbetonoberflächen“ als neue Betonbauweise mit einer lärmmindernden Fahrbahnoberfläche etabliert. Mit Einführung ZTV Beton-StB 07 stellt die Waschbetonbauweise eine Regelbauweise dar, so dass Betondecken seither nahezu ausschließlich mit dieser Oberflächentextur gebaut werden. Diese Tatsache liegt im Wesentlichen darin begründet, dass gegenwärtige Fahrbahnoberflächen neben einer guten Griffigkeit und einer guten horizontalen Dränage insbesondere gute lärmtechnische Eigenschaften aufweisen sollen, um den Anforderungen hinsichtlich der Verkehrssicherheit und der Umweltverträglichkeit dauerhaft gerecht zu werden. So weisen Waschbetonoberflächen gemäß RLS-90 einen D_StrO-Wert von -2 dB(A) auf.

In den letzten Jahren wurde durch die Bundesanstalt für Straßenwesen der Bau von Fahrbahndecken aus Waschbeton bundesweit begleitet, um die bisher gesammelten Erfahrungen bei der Herstellung dieser neuen Bauweise zu dokumentieren. Ferner wurden zahlreiche Untersuchungen hinsichtlich der Texturausbildung von Waschbetonoberflächen bzw. deren Qualitätseigenschaften durchgeführt. Hierbei konnte u. a. festgestellt werden, dass auf der Ebene von Einzelwerten wie der „Mittleren Texturtiefe“ (Mean Texture Depth – MTD oder auch Estimated Texture Depth ETD) akustisch relevante Eigenschaften, wie z. B. die Fahrbahnrauigkeit nur unzureichend beschrieben werden. Aus den Ergebnissen der durchgeführten Geräuschemissionsmessung an den Fahrbahnoberflächen mittels Statistischer Vorbeifahrt lässt sich zudem ableiten, dass die technischen Potentiale der Schallreduktion bei dieser Bauweise noch nicht abschließend erschlossen sind. Grundlegend ist das Optimierungspotenzial – welches sich aus der Makrotextur ergibt – in der Gesteinskörnung (Kornform, -größe, -verteilung, Bruchflächigkeit u. a.) und der Texturausprägung zu suchen. Aus der Theorie und aus Modellrechnungen ist bekannt, dass für die Geräuschentstehung der Höhenversatz zwischen den Profilspitzen untereinander von Bedeutung ist. Aus akustischer Sicht ist beispielsweise günstig, wenn alle Profilspitzen auf gleicher Ebene liegen, wie es bei gewalzten Oberflächen der Fall ist.

In internen und externen Forschungsvorhaben wird gegenwärtig nach geeigneten Maßnahmen gesucht, u. a. die lärmtechnischen Eigenschaften von Fahrbahndecken in Betonbauweise weiter zu verbessern. Zudem werden Untersuchungen in situ und im Labor durchgeführt, um geeignete Texturparameter zu finden, die eine praktikable Sicherung bzw. Überwachung der Qualitätseigenschaften von Fahrbahnoberflächen auf der Basis „zielorientierter Textureigenschaften“ ermöglichen. Hierbei finden neben den lärm-technischen Eigenschaften der Fahrbahnoberfläche auch die Eigenschaften hinsichtlich der Griffigkeit und dem horizontalen Dränagevermögen Beachtung.

Der Fachvortrag zur Veranstaltung ist im Volltext verfügbar. Das PDF enthält alle Bilder und Formeln.

1 Einleitung

Die Suche nach einer lärmmindernden Oberflächenausführung für Betonfahrbahndecken mit gleichzeitig hohem Griffigkeitsniveau führte in den letzten Jahren zur Entwicklung der Waschbetonbauweise. Bei dieser Bauweise wird die obere Mörtelschicht in der Randzone des Oberbetons durch Ausbürsten entfernt und somit die oberflächennahe Gesteinskörnung freigelegt.

Im Rahmen des BRITE/EURAM-Projektes wurde 1993 auf der BAB A 19 bei Wittstock eine ca. 4 km lange Versuchstrecke angelegt. Diese hatte zum Ziel, verschiedene Oberflächenbearbeitungsverfahren (Beton) hinsichtlich ihrer lärmmindernden Wirkung zu untersuchen und vergleichend zu bewerten. Zum Strukturieren der Frischbetonoberfläche kamen neben Verfahren wie z. B. Jutetuch, Stahlbesen, Stahlkämmen auch die Oberflächenausbildung mittels Auswaschen der Oberfläche zur Anwendung. Ferner wurden hier zum ersten Mal größere Abschnitte mit unterschiedlicher Waschbetontexturierung gebaut. Die in den Anfängen gesammelten Erfahrungen zur Herstellung dieser neuen Bauweise für Betonfahrbahndecken bildeten u. a. die Grundlage für das „Merkblatt für die Herstellung von Oberflächentexturen“ (M OB 2000) [12].

In 2003 wurde auf Grundlage akustischer Messungen von Waschbetonoberflächen ein Statuspapier durch die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) verfasst, in dem die Empfehlung für einen D_StrO-Wert von -2 dB(A) zur Aufnahme in das Regelwerk formuliert wurde.

Mit dem Allgemeinen Rundschreiben Straßenbau Nr. 5/2006 wurde der Waschbeton als lärmarme Straßenoberfläche gemäß den „Richtlinien für den Lärmschutz an Straßen“ (RLS-90) [14] mit einem D_StrO-Wert von -2 dB(A) offiziell anerkannt.

Mit Einführung der ZTV Beton-StB 07 stellt die Waschbetonbauweise eine Regelbauweise dar, so dass Betondecken für Autobahnen oder autobahnähnliche Straßen fast ausschließlich mit dieser Oberflächenstruktur hergestellt werden [23].

Seit 2007 begleitet die BASt den Bau von Waschbetonfahrbahndecken. Neben betontechnologischen Untersuchungen wurden vorwiegend Textur- und Griffigkeitsmessungen durchgeführt. Darüber hinaus stellte die Bewertung der akustischen Eigenschaften von Waschbetonoberflächen einen wesentlichen Schwerpunkt im Untersuchungsprogramm dar [21].

Ziel der Untersuchungen war es herauszufinden, welche technischen Potenziale der Schallreduktion Waschbetonoberflächen aufweisen und inwieweit Waschbetonfahrbahnen lärmtechnisch optimiert werden können. 

2 Status quo – Anforderungen an den Waschbeton

Mit der Einführung der Waschbetonbauweise ist eine Veränderung der Betonzusammensetzung des Oberbetons und der allgemeinen Fertigungsabläufe verbunden. Als wesentliche Änderungen sind die Erhöhung des Mindestzementgehaltes (> 420 kg/m³) und die veränderte Sieblinie in Kombination mit dem Größtkorn zu nennen. So ist für die Herstellung von Waschbeton ein Gesteinskörnungsgemisch 0/8 mm (Ausfallkörnung oder Körnung mit stetiger Sieblinie) aus mindestens zwei Korngruppen zusammenzusetzen. An die Gesteinskörnung werden dabei hohe Anforderungen, wie z. B. an die Polierresistenz, die Kornform und an die Bruchflächigkeit, gestellt. In der Tabelle 1 sind die wichtigsten Anforderungswerte (Bauklasse SV) gemäß Regelwerk [17, 23] zusammengefasst.

Tabelle 1: Wichtige Anforderungen an den Waschbeton bzw. die Waschbetonoberfläche gemäß Regelwerk [17, 23]

Die Waschbetonbauweise umfasst im Vergleich zu den früheren Standardbauweisen (z. B. Jutetuch) weitere Besonderheiten bei der Herstellung. So wird in der Regel nach dem Einbau des Oberbetons ein Kombinationsmittel aus Oberflächenverzögerer und Nachbehandlungsmittel aufgebracht, um ein Ausbürsten der oberflächennahen Mörtelschicht zu einem späteren Zeitpunkt zu ermöglichen (Bild 1).

Eine weitere Möglichkeit stellt das Aufbringen von Folien dar. Je nachdem welches Verfahren zum Einsatz kommt, ist der Fugenschnitt bzw. das Ausbürsten im Arbeitsablauf anzuordnen.

Bild 1: Aufbringen des Kombinationsmittels (links) und Ausbürsten der Mörtelschicht (rechts) 

3 Untersuchungen – Qualitätssicherung Waschbeton

Wie schon eingangs erwähnt, führt die BASt im Rahmen eines internen Projektes „Qualitätssicherung von Waschbeton“ seit Einführung der Waschbetonbauweise baubegleitend ausgewählte Untersuchungen an derartigen Betonfahrbahndecken durch. Diese umfassen neben allgemeinen Prüfungen, wie z. B. Ermittlung der Mörtelschichtdicke, Bestimmung der Auftragsmenge des Kombinationsmittels, Ausbreitmaß, Frischbeton- und Lufttemperatur etc. auch Prüfungen, die eine Beurteilung bzw. Charakterisierung der Waschbetonoberflächen erlauben.

Das sind:

– Dokumentation der Makrotextur mittels Fotografie,

– Ermittlung der Texturtiefe (MTD) mittels Sandfleckmethode (SFM),

– Bestimmung der Profilspitzenanzahl,

– Griffigkeitsmessung mit dem Seitenkraftmessverfahren (SKM) zur Bestimmung des Reibbeiwertes (μ_SKM),

– Geräuschpegelmessung (Reifen-Fahrbahn-Geräusch) mittels statistischer Vorbeifahrt Methode (SPB) und mit der Nahfeldmethode (CPX).

Die Verfahren zur Geräuschpegelmessung sind im Bild 2 exemplarisch dargestellt.

In den nachfolgenden Abschnitten werden die durchgeführten Untersuchungen kurz vorgestellt und die Ergebnisse präsentiert.

Bild 2: Geräuschpegelmessungen Statistische Vorbeifahrt Methode SPB (links) und Nahfeldmethode CPX (rechts)

3.1 Visuelles Erscheinungsbild der Oberflächentextur

Das Oberflächenbild eines Waschbetons stellt sich im Allgemeinen von Baumaßnahme zu Baumaßnahme sehr facettenreich dar. Es wird dabei maßgeblich durch die Ausbürsttiefe und die jeweils verwendete Gesteinskörnung – hier sind in erster Linie die Korngrößenverteilung sowie die Kornform und -farbe von Bedeutung – geprägt. Das Bild 3 zeigt stellvertretend Waschbetonoberflächen aus drei verschiedenen Baumaßnahmen. Es sei darauf hingewiesen, dass durch das Regelwerk nur zwei Kenngrößen (Texturtiefe, Griffigkeit) zur indirekten Beurteilung der Waschbetonoberfläche offeriert werden [23]. Eine direkte qualitative Bewertung der Textur ist somit jedoch nicht möglich. Gleiches gilt für die Bewertung der lärmmindernden Wirkung. Dies bedeutet im Umkehrschluss, dass jede der im Bild 3 dargestellten Texturen abnahmetauglich ist gemäß vertragsrelevantem Regelwerk.

Bild 3: Makroaufnahmen von drei verschiedenen Waschbetonoberflächen

3.2 Texturtiefe

In Deutschland wird die Oberflächentextur des Waschbetons derzeit ausschließlich über die Kenngröße „Makrotexturtiefe“ (Rautiefe) beschrieben (siehe Bild 4, links). Diese wird in der Praxis mit Hilfe eines volumetrischen Verfahrens, der sogenannten Sandfleckmethode, gemäß den TP Beton-StB 2010 [18] bzw. nach DIN EN 13036-1 [8] bestimmt. Am Bauwerk „Straße“ sind letztlich die in der ZTV Beton-StB 07 vorgegebenen Werte (Texturtiefe: 0,6 mm bis 1,1 mm) einzuhalten. Alternative Möglichkeiten der Kennwertermittlung, z. B. mittels Laserprofilometer, werden im Abschnitt 3.3 beschrieben.

Das Bild 4 (rechts) zeigt die Häufigkeitsverteilung der auf insgesamt 32 Waschbetonstrecken ermittelten mittleren Texturtiefen. Es ist festzustellen, dass der größte Anteil der mittleren Texturtiefen im Bereich von 0,6 mm und 0,9 mm liegt. Somit werden die Anforderungen gemäß den ZTV Beton-StB 07 im Wesentlichen eingehalten.

Hinsichtlich des Prüfumfangs ist zu erwähnen, dass die geprüfte Fläche je Messfeld (z. B. eine Betonplatte) – bei der Anordnung von 4 Prüfpunkten und Einhaltung der geforderten Texturtiefe – kleiner 0,1 m² ist. In Bezug auf die zu beurteilende Fläche einer Fahrbahnplatte beträgt dieser Flächenanteil jedoch nur weniger als 1 %.

Bild 4: Ermittlung der Texturtiefe mittels Sandfleckmethode (links) und Häufigkeitsverteilung der an 32 Strecken ermittelten mittleren Texturtiefe (rechts)

3.3 Profilspitzenanzahl

In der letzten Zeit wird in der Praxis neben der Makrotexturtiefe häufig auch die Anzahl der Profilspitzen bestimmt, um weiterführende Aussagen zur Texturausbildung der Waschbetonoberfläche treffen zu können. Da die Ermittlung der Profilspitzenanzahl im aktuellen Regelwerk nicht vorgesehen ist, erfolgte diese in Anlehnung an das österreichische Normenwerk (RVS 08.17.02) [15]. Hier wird beispielsweise in der Erst- und Kontrollprüfung für eine Waschbetonoberfläche mit einem Größtkorn von 8 mm eine Profilspitzenanzahl von 60 Profilspitzen gefordert. Gezählt werden dabei alle an der Oberfläche freigelegten Profilspitzen der Gesteinskörnung ≥ 4 mm, die auf einer Prüffläche von 25 cm² lokalisiert werden.

An den untersuchten Strecken stellte sich die mittlere Profilspitzenanzahl sehr unterschiedlich dar. Die Grafik im Bild 5 zeigt exemplarisch die ermittelte Profilspitzenanzahl für 21 der untersuchten Strecken. Wie dem Bild zu entnehmen ist, liegt diese zwischen 20 und 64 pro 25 cm² und weist somit eine große Spannweite der Werte auf. Der o. g. Richtwert wurde an nur einer der untersuchten Strecken erzielt. Vergleichbare Verhältnisse werden in [20] beschrieben.

Bild 5: Ermittelte mittlere Profilspitzenanzahl für 21 ausgewählte Strecken

Das Bild 6 zeigt stellvertretend jeweils eine typische Oberflächentextur der untersuchten Strecken. Die mittlere Profilspitzenanzahl konnte hier mit 34 (links) und 62 (rechts) ermittelt werden. So weist das Bild 6 (rechts) die 1,8-fache Profilspitzenanzahl gegenüber dem Bild 6 (links) auf. Im Vergleich zur Strecke 15 (siehe Grafik im Bild 5) ergibt sich die 3,1-fache Profilspitzenanzahl. Bezogen auf die einzelnen Untersuchungsstrecken ergab sich die Standardabweichung zwischen 2,2 und 4,1 Profilspitzen.

Bild 6: Makrotextur zweier verschiedener Waschbetonoberflächen mit Angabe der dazugehörigen mittleren Profilspitzenanzahl

Die gezählte Profilspitze, die sich als mehr oder weniger aus dem Mörtel herausragende Gesteinskörnung darstellt, lässt jedoch keine Information über die räumliche Situation zu. Bei einem Wert von ca. 60 Profilspitzen ist zu supponieren, dass eine nahezu homogene Verteilung dieser auf der Prüffläche vorliegt. Weist die Prüffläche hingegen eine geringe Profilspitzenanzahl auf, ist von einer inhomogenen oder suboptimalen Verteilung auszugehen. Schematisch wird dieser Zustand im Bild 7 dargestellt. Hierzu wurde die Prüffläche in ein entsprechendes Raster unterteilt und die Profilspitzen der Gesteinskörnung > 4 mm im Mittelpunkt markiert.

Diese Form der Darstellung ermöglicht es, etwaige Überschneidungen zwischen den gezählten Profilspitzen, die sich im Bezug auf den Mindestdurchmesser (≥ 4mm) der zu registrierenden Gesteinskörner ergeben, zu erkennen und wenn erforderlich die Anzahl der Profilspitzen zu berichtigen. Im Bild 7 ist ein derartiger Konfliktpunkt dargestellt. Hierbei wird allerdings vorausgesetzt, dass die Gesteinskörnung eine kubische bzw. gedrungene Kornform besitzt.

Bild 7: Schematische Darstellung der Profilspitzenverteilung auf einer Prüffläche [20]

3.4 Griffigkeit

Die Anforderung an die Fahrbahnoberfläche in Bezug auf ihre Griffigkeit ist von übergeordneter Bedeutung, da sie für die Gewährleistung der Verkehrssicherheit unabdingbar ist. In den ZTV Beton-StB 07 [22] sind demzufolge Grenzwerte für die Griffigkeit einer Betondecke zum Zeitpunkt der Abnahme und für den gesamten Zeitraum bis zum Ablauf der Verjährungsfrist für Mängelansprüche aufgeführt. Diese Griffigkeitskennwerte können mit dem Seitenkraft-Messverfahren (SKM) bei unterschiedlichen Messgeschwindigkeiten gemäß TP Griff-StB (SKM) [19] ermittelt werden. Im Bild 8 sind die Ergebnisse von zehn untersuchten Waschbetonstrecken dargestellt. Die Messung erfolgte hier ca. 6 bis 12 Wochen nach Verkehrsfreigabe und einer Messgeschwindigkeit von 80 km/h.

Anhand der Ergebnisse aus SKM-Messungen ist festzustellen, dass für die Waschbetonoberfläche durchgehend sehr gute Griffigkeitswerte erreicht wurden. Es ist davon auszugehen, dass neben der Mikrorauigkeit insbesondere die ausgeprägte Makrorauigkeit der Waschbetonoberfläche entscheidend für deren positive Griffigkeitsausbildung ist. Die gewünschte Griffigkeit von μ_SKM = 0,46 wird bei allen Strecken sicher erreicht. Auch haben die Erfahrungen der letzten Jahre gezeigt, dass mit der Herstellung von Waschbetonoberflächen im Betonstraßenbau die Griffigkeit zum Zeitpunkt der Abnahme von Neubaustrecken sicher erreicht werden kann. Erste Untersuchungen zur zeitlichen Entwicklung der Griffigkeit über den Zeitraum bis zum Ende der Verjährungsfrist für die Gewährleistung (fünf Jahre) zeigen ebenfalls ein durchgehend hohes Griffigkeitsniveau. Diese Entwicklung wird in gleicher Weise über den weiteren Nutzungszeitraum der Betonfahrbahnen erwartet.

Bild 8: Mittlere Reibbeiwerte μSKM aus Einzelwerten (100-m-Abschnitt) für 10 Strecken [21]

3.5 Geräuschpegelmessung

Es ist bekannt, dass die durch Interaktion von Reifen und Fahrbahnoberfläche entstehende Schallquelle einen signifikanten Anteil zum Verkehrslärmpegel beisteuert. Neben den Reifeneigenschaften spielen desgleichen die Eigenschaften der Fahrbahnoberfläche eine wesentliche Rolle. Demnach ist eine Bewertung der akustischen Eigenschaften mittels direkter Messverfahren von primärer Bedeutung. Grundlegend wird die Ermittlung von Geräuschemissionen sowie die Bestimmung des Beurteilungspegels für Straßen-, Schienen- und Wasserverkehrslärm in der DIN 45642 geregelt [7]. Als Messverfahren steht in erster Linie das „Statistische Vorbeifahrtverfahren“ (SPB „statistical pass-by method“) zur Verfügung (siehe Bild 2, links). Für die Bewertung wird bei diesem Verfahren der SPB-Index gemäß DIN EN ISO 11819-1 ermittelt [9]. Eine weitere Möglichkeit besteht gemäß ISO/CD 11819-2 [11] darin, den Einfluss von Fahrbahnoberflächen auf die Verkehrsgeräusche auf Grundlage einer direkten Messung des Rollgeräusches zu bewerten. Für derartige Rollgeräuschmessungen (Nahfeldmethode) kommt ein spezieller Messanhänger zum Einsatz (siehe Bild 2, rechts). Bei der CPX-Methode (Close-Proximity Methode) wird unter Verwendung eines bzw. mehrerer Referenzreifen der sogenannte CPX-Index bestimmt, der letztlich die Beurteilung und damit den Vergleich von Straßenoberflächen ermöglicht. Dieses Verfahren besitzt den Vorteil, dass die Bewertung der gesamten Untersuchungsstrecke möglich ist, da die Ein- und Auslaufstrecke im Allgemeinen nur jeweils ca. 20 m beträgt. Es ist darauf hinzuweisen, dass in Österreich, beispielsweise für den Nachweis der lärmmindernden Wirkung im Zuge der Abnahme von Waschbetonoberflächen, derartige Messverfahren standardmäßig verwendet werden.

Die Bewertung verschiedener Waschbetonoberflächen bzw. -texturen in dieser Arbeit erfolgte in den Jahren 2008 bis 2010 unter Verwendung der zuvor beschriebenen Verfahren. Mittels Statistischer Vorbeifahrtmethode wurden insgesamt 10 Waschbetonstrecken hinsichtlich ihrer Geräuschemission untersucht [2].

Die statistische Auswertung der ermittelten Emissionspegel zeigt, dass die untersuchten Waschbetonoberflächen unter Berücksichtigung des Toleranzbereiches eine Pegelminderung von 2 dB(A) aufweisen. Die Spannweite der gemessenen Emissionspegel liegt zwischen 82,6 dB(A) und 83,6 dB(A).

Für die Beurteilung der akustischen Homogenität der jeweiligen Waschbetonstrecke wurden die Reifen-Fahrbahn-Geräusche mit dem CPX-Verfahren erfasst [22]. Die Messfahrten wurden jeweils zweimal im fließenden Verkehr auf dem rechten Fahrstreifen mit 80 km/h durchgeführt. Für die Auswertung wird jede Strecke in 20-m-Segmente unterteilt. Die CPX-Messungen erfolgten an 12 Waschbetonstrecken 0/8 mm mit den zwei Referenzreifen (D und A) der CPX-Methode. Reifen D (CPX_Lkw) ist hinsichtlich der Texturunterschiede einer Fahrbahnoberfläche verhältnismäßig unempfindlich, reagiert aber sensibel auf das Absorptionsvermögen und den Hohlraumgehalt einer Oberfläche. Reifen D repräsentiert dabei ein dem Lkw-Reifen ähnliches Verhalten. Reifen A (CPX_Pkw) spiegelt die Unterschiede akustisch deutlich differenzierter wider als Reifen D und ist sehr gut geeignet, um die akustische Qualität der Oberflächentextur zu beurteilen. Reifen A repräsentiert ein dem Pkw-Reifen ähnliches Verhalten [22]. Im Bild 9 sind die Ergebnisse der CPX-Messungen dargestellt.

Die ermittelten Werte der zwölf Waschbetonstrecken zeigen, dass die CPX_Pkw – Werte zwischen 96,3 dB(A) und 98,6 dB(A) liegen. Der Mittelwert über alle untersuchten Strecken liegt bei 97,4 dB(A). Für den CPX_Lkw-Wert wurde ein Mittelwert aus den CPX-Messdaten von 97,2 dB(A) ermittelt.

Bild 9: Ergebnisse der CPX-Messungen auf insgesamt 12 Waschbetonstrecken 0/8 mm

Das Bild 10 zeigt exemplarisch die ermittelten Schalldruckpegel über den gesamten Streckenabschnitt für zwei der insgesamt 12 untersuchten Waschbetonstecken. Die Strecke 2 (links) zeigt über den gesamten Messabschnitt von ca. 3 km Länge kaum Streuungen der ermittelten CPX-Werte. Die Standardabweichung liegt bei 0,2 dB(A). Im Vergleich dazu zeigt die Waschbetonstrecke 3 (rechts) Streuungen um den Mittelwert von bis zu 1 dB(A). Die Standardabweichung liegt bei 0,3 bzw. 0,4 dB(A). Die Oberfläche dieser Strecke ist somit insgesamt etwas weniger homogen im Vergleich zur Waschbetonstrecke 2.

Bild 10: Vergleich der ermittelten Emissionspegel über den gesamten Streckenverlauf links: Waschbetonstrecke 2, rechts: Waschbetonstrecke 3 [22]

Ein direkter Vergleich der CPX-Messungen mit den SPB-Messungen ist nicht möglich, da eine Korrelation der Messverfahren bisher nicht eindeutig festzustellen ist. Für die Bewertung der CPX-Messungen wird ein Streckenabschnitt herangezogen, bei dem die Oberfläche mit einem Stahlbesen in Querrichtung strukturiert wurde. Hier wurden CPX_Pkw und CPX_Lkw-Werte von 102,2 dB(A) ermittelt. Der Vergleich zeigt, dass die Waschbetonoberfläche um ca. 3 bis 4 dB(A) leiser ist.

Die dargestellten Ergebnisse zeigen jedoch auch, dass die untersuchten Waschbetonstrecken Unterschiede hinsichtlich der ermittelten CPX-Werte aufweisen, die bis zu 2 dB(A) betragen. Hier wird deutlich, dass die technischen Potenziale der Schallreduktion bei dieser Bauweise noch nicht abschließend erschlossen sind und Optimierungsmöglichkeiten weiterhin diskutiert werden sollten. 

4 Textur und Oberflächeneigenschaften

4.1 Entstehung des Reifen-Fahrbahn-Geräusches

Wie schon im Abschnitt 2.5 beschrieben nimmt im Zusammenhang mit dem Verkehrslärmpegel der Schallanteil aus dem „Reifen-Fahrbahn-Geräusch“ eine wichtige Rolle ein. Er wird durch Interaktion des abrollenden Reifens mit der Fahrbahnoberfläche hervorgerufen und breitet sich über die ihn umgebende Luft aus. Insbesondere bei höheren Geschwindigkeiten ist er bezogen auf den Gesamtschallpegel als dominierend zu bezeichnen. Die Fahrbahneigenschaften besitzen ebenfalls einen erheblichen Einfluss auf die Schallanregung und -abstrahlung sowie auf die Schallausbreitung [4]. Die Entstehungsmechanismen werden nachfolgend kurz erläutert.

Bei der Schallanregung sind prinzipiell zwei Mechanismen zu unterschieden:

– die Anregung mechanischer Schwingungen des Reifens und

– die Auslösung aerodynamischer Vorgänge in der Kontaktfläche zwischen Reifen und Fahrbahn (Bild 11).

Bild 11: Entstehungsmechanismen des Reifen-Fahrbahn-Geräusches [3, 4]

Die mechanische Anregung erfolgt durch die dynamische Verformung des Reifens während des Rollvorganges und das Verzahnen von Rauheitselementen der Fahrbahnoberfläche in der Lauffläche. Die aerodynamische Anregung erfolgt durch das Medium Luft. Dabei wird die Luft in der Kontaktfläche zwischen Reifen und Fahrbahn bei hohem Staudruck in den Hohlräumen komprimiert. Mit dem Abrollen des Reifens kommen diese Hohlräume wieder frei und die eingeschlossene Luft wird entspannt. Dieser Prozess wird auch Air-Pumping genannt. Ein weiterer für die Entstehung des Reifen-Fahrbahn-Geräusches wichtiger Effekt ist der Horneffekt. Die gekrümmte Lauffläche des Reifens und die Fahrbahnoberfläche bilden im Ein- und Auslauf des Reifens einen sogenannten Schalltrichter, der zu einer erheblichen Verstärkung der Schallabstrahlung führt. Die Abstrahlung und Ausbreitung der in der Kontaktfläche entstehenden Geräusche wird maßgeblich durch die Eigenschaften der Fahrbahnoberfläche bestimmt [3].

4.2 Akustisch relevante Oberflächeneigenschaften

Die Beschreibung der akustischen Eigenschaften einer Fahrbahnoberfläche stellt sich äußerst komplex dar. So spielt neben der Fahrbahnrauigkeit, die Schallabsorption sowie die Nachgiebigkeit der Fahrbahnoberfläche bzw. -decke eine wichtige Rolle. Jede dieser Eigenschaften lässt sich letztlich mit einer Vielzahl an Parametern beschreiben. Im Bild 12 sind die drei akustisch relevanten Oberflächeneigenschaften und die jeweils dazugehörigen Parameter dargestellt.

Der Einfluss, der durch die Veränderung eines oder mehrerer Kennwerte hinsichtlich der Lärmminderung hervorgerufen wird, ist jedoch bisher noch nicht hinreichend bekannt.

Für den Waschbeton, der aus materialtechnischer Sicht eine dichte Fahrbahndecke darstellt, ist insbesondere das Merkmal „Fahrbahnrauigkeit“ (Textur) von Bedeutung. Gemäß dem Bild 12 können zur Beschreibung dieser Eigenschaft die Parameter Rauigkeitstiefe, Rauigkeitswellenlänge, Gestalt, Strömungswiderstand und Reibwert herangezogen werden. Hierbei ist anzumerken, dass derartige Parameter auch als Eingangswerte (z. B. Rauigkeitsprofile, Strömungswiderstand) für Simulationsrechnungen, wie z. B. für das Rechenmodell SPERoN (Statistical Physical Explanation of Rolling Noise) verwendet werden. In Bezug auf die lärmmindernde Wirkung von Fahrbahnoberflächen werden demzufolge einige dieser Parameter im nächsten Abschnitt beleuchtet. Ferner wird aufgezeigt, welche technischen Möglichkeiten zur Ermittlung dieser Kennwerte bestehen.

Bild 12: Parameter zur Beschreibung der akustisch relevanten Eigenschaften von Fahrbahnbelägen [3]

4.3 Sicherheitsrelevante Oberflächeneigenschaften

Die Anforderungen an eine Fahrbahnoberfläche hinsichtlich ihrer sicherheitsrelevanten Oberflächeneigenschaften besitzen einen primären Charakter und werden daher in die allgemeine Betrachtung mit einbezogen. In erster Linie ist hier die Griffigkeit anzusprechen, da der Verkehrssicherungspflichtige (Straßenbaulastträger) dem Verkehrsteilnehmer eine sichere Benutzung der Straße ermöglichen muss, das heißt eine Mindestgriffigkeit der Fahrbahn vorhalten muss. Im Interesse einer dauerhaften Gebrauchstauglichkeit (gute Vorhaltewerte) werden die Griffigkeitsanforderungen für die Abnahme und für die Zeitspanne bis zum Ablauf der Gewährleistungsfrist im Bauvertrag bzw. in den Zusätzlich Technischen Vertragsbedingungen geregelt.

Die durch den Kraftschlussbeiwert beschriebene Griffigkeit der Fahrbahnoberfläche ist eine maßgebende Einflussgröße für den Kraftschluss zwischen Reifen und Fahrbahn; sie wird geprägt durch die Rauheit, das heißt durch die Mikro- und Makrotextur der Straßenoberfläche [5].

Die Griffigkeit wird demnach von der Mikro- als auch Makrorauheit der Fahrbahnoberfläche beeinflusst. Hierbei wirkt sich die Mikrorauheit im Wesentlichen auf die Haftreibung und die Makrorauheit u. a. auf das horizontale Dränagevermögen aus. Letztere ist auch im Kontext mit der Sprühfahnenbildung zu sehen, die als weitere sicherheitsrelevante Eigenschaft aufgeführt werden kann. Im Bild 13 werden das Wellenlängenspektrum der Fahrbahnoberfläche sowie die Auswirkungen auf die Gebrauchseigenschaften dargestellt.

Folglich ist anzunehmen, dass eine indirekte Beschreibung des Griffigkeitsmerkmals über die Texturparameter Rauigkeitstiefe bzw. Rauigkeitswellenlänge möglich ist.

Bild 13: Wellenlängenspektrum der Fahrbahnoberfläche und Auswirkungen auf die Gebrauchseigenschaften [6]

4.4 Parameter zur Beschreibung der Oberflächentextur

Die Texturen von Fahrbahnoberflächen können sich entsprechend des verwendeten Baustoffes (z. B. verschiedene Asphalt- oder Betonarten) und dessen Zusammensetzung (z. B. Größtkorn) sowie der Herstellungstechnologie und der Herstellungsbedingungen stark voneinander unterscheiden. Eine Beschreibung oder Charakterisierung der Textur mit den in der Praxis üblicherweise verwendeten Einzahlwerten, wie z. B. der Mittleren Textur- bzw. Profiltiefe ist dabei als nicht zielführend anzusehen. Aus den bisher gesammelten Erfahrungen lässt sich jedoch grundlegend ableiten, dass eine Optimierung der Texturausbildung im Makrobereich eine Verbesserung der akustischen Eigenschaften von Waschbeton bewirkt. Für eine suffiziente qualitative Beschreibung der Oberfläche bzw. der Textur sind jedoch zusätzliche Kennwerte notwendig. Das Bild 14 zeigt beispielhaft einige wichtige Parameter (Rauigkeitstiefe, Texturwellenlänge und Gestalt) an einem Rauigkeitsprofil für eine Abstreuung 0/8 mm. Die Generierung dieser Parameter erfolgt auf der Grundlage von Rauigkeitsprofilen, die beispielweise mittels Laserprofilometer ermittelt werden.

Bild 14: Akustisch relevante Parameter im Kontext mit dem Rauigkeitsprofil einer Asphaltoberfläche mit Abstreuung 5/8 mm [3]

Ergänzend ist an dieser Stelle zu erwähnen, dass die Gestalt der Textur – trotz gleicher Texturtiefen und gleicher Wellenlängen – grundsätzlich unterschiedlich sein kann. So kann sie zum einen eine tendenziell konkave Gestalt besitzen, wenn es sich um eine mehr oder weniger plateauartige Ausprägung mit Schluchten handelt. Zum anderen kann diese auch eine tendenziell konvexe Gestalt besitzen, wenn es sich um eine vorrangig gebirgsartige Ausprägung mit Tälern handelt. Letztere ist bei Asphaltdecken mit Abstreuungen oder bei Waschbetondecken anzutreffen und besitzt aus Erfahrung schlechtere akustische Eigenschaften. Als Maß für die unterschiedliche Texturgestalt wurde der sogenannte Gestaltfaktor eingeführt. Dieser wird beispielsweise in [3] ausführlich beschrieben.

4.5 Weitere Möglichkeiten der Texturmessung

In Deutschland wird zur Bestimmung der Makrotexturtiefe an Fahrbahnoberflächen im Rahmen von Eigenüberwachungs- als auch Kontrollprüfungen das volumetrische Messverfahren „Sandfleckmethode“ (SFM) verwendet. Da dieses Verfahren nicht die Möglichkeit bietet das Rauigkeitsprofil zu erfassen, um daraus weitere Kennwerte zur Charakterisierung der Oberfläche gewinnen zu können, sind hierfür andere Texturmessverfahren notwendig. Stellvertretend sind hier optische Messverfahren zu nennen, die eine zweidimensionale oder dreidimensionale Erfassung von Oberflächenstrukturen im Bereich der Mikro-, Makro- und Megarauheit ermöglichen. Die entsprechende Auflösung der Messverfahren in den verschiedenen Ebenen (x-, y- und z-Ebene) ist dabei auf den Anwendungsfall abzustimmen. Nachfolgend sind einige Messverfahren bzw. Geräte aufgeführt.

Im Bild 15 sind stellvertretend zwei Textur-Laserprofilometer für die zweidimensionale Messung dargestellt, die derzeit in der Praxis Anwendung finden. Das linke Gerät zeichnet sich dabei durch seine einfache Handhabung aus und ist somit für die schnelle Bestimmung sowie Überprüfung der mittleren Profil- bzw. Texturtiefe geeignet. Zudem ist die Benutzung auf feuchten oder nassen Oberflächen möglich, so dass eine Messung auf der frisch ausgebürsteten Waschbetonoberfläche erfolgen kann.

Die Messung erfolgt bei diesem Gerätetyp, der speziell für den alltäglichen Baustellenbetrieb konzipiert wurde, entlang einer Kreisbahn mit einer Länge von 400 mm. Die horizontale Auflösung beträgt 0,2 mm. Aus der ermittelten Oberflächenkurve wird gemäß DIN EN ISO 13473-1 der MPD-Wert (Mean Profile Depth) und ETD-Wert (Estimated Texture Depht) generiert [10]. Der über Transformationsgleichung generierte ETD-Wert kann dem MTD-Wert der volumetrischen Verfahren, wie z. B. der Sandfleckmethode, gleichgesetzt werden.

Mit dem im Bild 15 (rechts) gezeigten Gerät können hingegen zusammenhängende Linienmessungen von über fünf Metern realisiert werden, um letztlich eine Bewertung im Bereich der Makro- und Megarauheit (Texturwellenlängenbereich: von 0,63 bis 500 mm) vornehmen zu können. Die Abtastrate in Messrichtung beträgt hier ca. 0,13 mm bei einer vertikalen Auflösung von 0,01 mm.

Bild 15: Textur-Laserprofilometer für die zweidimensionale Messung

Mit speziellen schnellfahrenden Messfahrzeugen ist auch die Untersuchung längerer Streckenabschnitte, das heißt über mehrere Kilometer möglich. Derartige kontinuierliche Messungen besitzen gegenüber den stationären Messungen den Vorteil, dass sie beispielsweise eine abgesichertere Beurteilung der Streckenhomogenität im Bereich der Mikro- und Makrotextur gestatten. Zudem lassen sich die Messergebnisse mit anderen Messergebnissen aus kontinuierlichen Messverfahren überlagern (z. B. SKM oder CPX-Messungen). Im Bild 16 sind das Textur-Mess-Fahrzeug (TMF) der BASt sowie ein an einer Waschbetonoberfläche ermittelter Verlauf des MPD-Wertes (gleitender 20-m-Mittelwert) dargestellt. Der Grafik rechts ist zu entnehmen, dass mit einer derartigen Messung die Schwankungsbreite des MPD-Wertes gut abgebildet werden kann. Die abgetastete Fläche besitzt entsprechend eine Größe von ≈ 10.000 cm², das heißt sie beträgt nur nahezu 5 % jener Fläche einer einzelnen Betonplatte (l x b: 5,00 m x 4,25 m).

Bild 16: Textur-Mess-Fahrzeug der BASt (links) sowie Verlauf des MPD-Wertes als gleitender 20-m-Mittelwert einer Waschbetonoberfläche (rechts)

Für labortechnische Untersuchungen kommen im Allgemeinen dreidimensionale Messverfahren zum Einsatz, da sie eine räumliche Abbildung der Oberfläche ermöglichen. Stellvertretend ist an dieser Stelle das optische T3D-Messsystem anzuführen, das nach dem Prinzip der Streifenprojektion arbeitet. Mit diesem System ist je nach Auswahl des Messfeldes (40 mm x 50 mm oder 400 mm x 500 mm) die Messung von Oberflächenstrukturen im Bereich der Mikro- bzw. Makrorauheit möglich. Das Gerät besitzt dabei eine horizontale Auflösung von 0,04 oder 0,4 mm (x und y-Ebene) sowie eine vertikale Auflösung von 0,004 mm oder 0,04 mm (z-Ebene). Im Bild 17 sind zwei Oberflächentexturen mit dem dazugehörigen Rauigkeitsprofil dargestellt. Die mittlere Texturtiefe ermittelt als ETD beträgt bei beiden Oberflächen ca. 1,0 mm und der Gestaltfaktor g = 32,3 (linke Textur) und g = 37,7 (rechte Textur).

Bild 17: Waschbetonoberflächen mit zugehörigem Rauigkeitsprofil ermittelt mit dem T3D-Messsystem der BASt

Eine weitere Möglichkeit stellt die Fotogrammetrie dar, mit der die Topografie einer Oberfläche aufgenommen werden kann. Das Bild 18 zeigt stellvertretend die Oberflächentopografie einer Waschbetonoberfläche, ermittelt an einer Bohrkernscheibe (d = 125 mm).

Aus den Aufnahmen lassen sich allgemeine Angaben zum Höhenniveau der einzelnen Gesteinskörner oder der Mörteloberfläche treffen. So kann sowohl im Schnitt als auch in der Fläche überprüft werden, ob die Profilspitzen der freigelegten Gesteinskörner ein homogenes Höhenniveau zueinander besitzen. In der Zukunft sind Auswertmodule geplant, die auch eine Stoffzuweisung (Gestein, Mörtel) erlauben, so dass beispielsweise die Gesteinskorndichte pro Fläche ermittelt werden kann.

Bild 18: Mittels Photogrammetrie erzeugte Oberflächentopografie einer Waschbetonoberfläche (Bohrkernscheibe d = 125 mm) 

5 Zusammenhänge zwischen Texturparametern und Oberflächeneigenschaften

5.1 Texturtiefe und Griffigkeit

Wie schon im vorangegangenen Abschnitt beschrieben, dient der im Regelwerk verankerte Einzahlwert (MTD) der allgemeinen Bestimmung der mittleren Texturtiefe bzw. der Steuerung der Oberflächenhomogenität hinsichtlich ihrer Rautiefe. Eine Evaluierung der Griffigkeit kann über diesen Wert jedoch nicht erfolgen. Im Bild 19 sind Zusammenhänge zwischen den ermittelten SRT-Werten bzw. Reibbeiwerten μ_SKM und der Texturtiefe dargestellt. Anhand der dargestellten Regressionsgeraden, deren Bestimmtheitsmaß sich bei 0,48 bewegt, ist deutlich zu erkennen, dass zwischen diesen Kenngrößen kein verwertbarer Zusammenhang besteht.

Bild 19: Darstellung der Zusammenhänge zwischen dem Texturparameter mittlere Texturtiefe und dem SRT-Wert (links) sowie dem Reibbeiwert μSKM (rechts

5.2 Rauigkeitsprofil und Griffigkeit

Stellt man hingegen das aus kontinuierlicher Messung ermittelte Rauigkeitsprofil (Mittlere Profiltiefe) dem Griffigkeitsprofil (Seitenkraftbeiwert 20-m-Wert) gegenüber, so ist qualitativ ein konvergierendes Verhalten erkennbar (siehe Bild 20).

Ergänzend zeigt die rechte Grafik im Bild 20 den Zusammenhang zwischen den Mittelwerten über 200 m. Das Bestimmtheitsmaß der linearen Regressionsgeraden beträgt hier 0,92.

Bild 20: Gegenüberstellung der Messergebnisse der Griffigkeitsmessung SKM und der Mittleren Profiltiefe aus Messung mit dem Laserprofilometer (links: Überlagerung der Messprofile, rechts: Gegenüberstellung der 200-m-Mittelwerte)

5.3 Texturtiefe/Profilspitzenanzahl und Lärmpegelminderung

Die Kontaktpunktdichte einer Oberfläche besitzt Einfluss auf deren akustische Eigenschaften. Die Bestimmung der Profilspitzenanzahl stellt somit eine einfache Methode dar, die vorhandenen Stützstellen bezogen auf eine definierte Fläche zu ermitteln. Im Bild 21 (links) ist die Ausbildung der Stützstellen schematisch dargestellt. Durch eine nachträgliche Visualisierung in der Fläche kann die Homogenität der Gesteinskörner hinsichtlich ihrer Verteilung an der Oberfläche beschrieben werden. Wie im Bild 21 (rechts) erkennbar ist, liegt eine eher ungleichmäßige Verteilung und geringere Kontaktpunktdichte vor. Eine Aussage über die Ausbildung der Textur (beispielsweise konkav oder konvex) ist nicht möglich. Zudem geht daraus auch im Kontext mit der ermittelten Texturtiefe nicht hervor, wie das Höhenniveau der einzelnen Profilspitzen zueinander ausgeprägt ist.

Bild 21: Einfluss der Profilspitzenanzahl auf die mechanische Anregung des Reifens (links), Verteilung der Profilspitzen auf der Waschbetonoberfläche (rechts)

Der derzeitige Kenntnisstand zeigt, dass die Profilspitzenanzahl eine Auswirkung auf das Reifen-Fahrbahn-Geräusch besitzt. So wird durch die Kontaktpunktanzahl bzw. -dichte  insbesondere die mechanische Anregung des Reifens beeinflusst. Eine schalltechnisch günstige Oberfläche mit typischer plateauartiger Ausbildung, wie sie z. B. bei gewalzten Asphalten auftritt, kann mit den herkömmlichen Herstellungstechnologien nicht erzielt werden. 

6 Ausblick

Bezogen auf die lärmtechnische Verbesserung der Waschbetonoberfläche erscheinen beispielsweise nachfolgend aufgeführte Oberflächenparameter zielführend, um eine hinlängliche Beschreibung der Oberflächentextur zu erwirken:

– Texturkenngrößen R_max (Wert der Rauigkeitstiefe im Maximum der spektralen Hüllkurve), l_max (Wellenlänge im Maximum der spektralen Hüllkurve), g (Gestaltfaktor),

– Profilspitzenanzahl der Gesteinskörner bezogen auf ein vorgegebenes Höhenniveau (Profilspitzen am Rauheitsprofil),

– Profilspitzenabstand der Gesteinskörner.

Grundlegend sollten derartige Aufnahmeverfahren und Oberflächenparameter nur in weiterführenden Forschungsarbeiten für die Optimierung der Oberflächentextur von Waschbetonfahrbahnen genutzt werden. Für die Praxisanwendung ist aus heutiger Sicht die Ermittlung der Profilspitzenanzahl zu empfehlen. Dabei ist zu beachten, dass für die Beurteilung derzeit kein allgemeingültiger Bewertungshintergrund vorliegt.

Erste systematische Laboruntersuchungen zur Bestimmung des Zusammenhangs zwischen Kornform und Profilspitzenanzahl auf Waschbetonoberflächen wurden im Forschungsvorhaben „Einfluss der Eigenschaften grober Gesteinskörnung auf die Oberflächendauerhaftigkeit von Waschbetonoberflächen“ (FE 08.195/2008/LRB) durchgeführt.

Die Ergebnisse finden Eingang in ein derzeit laufendes Forschungsprojekt (FE 08.201/2010/ LRB) mit dem Ziel, die Optimierung der Textur von Waschbetonoberflächen vorzunehmen, um sowohl die Griffigkeit als auch die lärmmindernden Eigenschaften dieser Bauweise dauerhaft zu gewährleisten. Dazu ist zunächst die Entwicklung eines Texturmess- und Auswerteverfahrens vorgesehen.

In weiterführenden Untersuchungen sollen die Auswirkungen von Mörtel- und Grobkornzusammensetzung auf die Waschbetonoberfläche systematisch untersucht werden. Im Rahmen dieser Untersuchungen wird das Simulationsmodell SPERoN zum Einsatz kommen. Mit Hilfe dieses Rechenmodells, das auf einem Hybridansatz basiert, lassen sich Reifen-Fahrbahn-Geräusche quantitativ berechnen. Hierbei werden folgende Modelle kombiniert:

– physikalisches Modell zur Berechnung der Reifenschwingungen und der Kräfte an der Kontaktstelle zwischen Reifen und Fahrbahn,

– empirisches Modell für die Geräuschemission der im Inneren des Reifentorus entstehenden Hohlraumresonanzen,

– empirisches Modell für die Geräuschentstehung durch aerodynamische Mechanismen,

– statistisches Modell für die Berücksichtigung des frequenzabhängigen Abstrahlmaßes, der Schallübertragung auf dem Ausbreitungsweg und der Kalibrierung zur Vorhersage des tatsächlichen Vorbeifahrtpegels.

Im Bild 22 ist schematisch die Computersimulation dargestellt.

Aus den Ergebnissen sollen Anforderungen abgeleitet werden, in welchem Bereich die mittlere Oberflächentexturtiefe und die flächenbezogene Anzahl der groben Gesteinskörner in Abhängigkeit der Mörtel- und Grobkornkornzusammensetzung zur zielsicheren Herstellung dauerhaft griffiger Oberflächen mit niedriger Lärmemission liegen sollten. Das Forschungsprojekt wird Ende 2012 abgeschlossen.

Bild 22: Geräuschprognose durch das Rechenmodell SPERoN [4] 

7 Zusammenfassung

Seit 2007 werden Betondecken fast ausschließlich mit einer Waschbetonstruktur gebaut. Hinsichtlich der Griffigkeit haben die Erfahrungen der letzten Jahre gezeigt, dass mit der Herstellung von Waschbetonoberflächen im Betonstraßenbau die Griffigkeit zum Zeitpunkt der Abnahme von Neubaustrecken sicher erreicht werden kann. In den letzten Jahren wurde der Bau von Fahrbahndecken aus Waschbeton bundesweit durch die BASt begleitet, um Erfahrungen bei der Herstellung dieser neuen Bauweise zu dokumentieren und Optimierungsvorschläge hinsichtlich der Gebrauchseigenschaften aufzuzeigen. Auf über 32 Strecken wurden nach Fertigstellung der Betondecke Texturtiefen mittels Sandfleckverfahren ermittelt. Gemäß den ZTV Beton-StB 07 soll die Texturtiefe des Waschbetons zwischen 0,6 mm und 1,1 mm liegen. Diese Anforderung wurde bei allen Strecken sicher erreicht, wobei die ermittelten Texturtiefen in der Regel zwischen 0,6 mm und 0,9 mm lagen.

Insgesamt 10 Waschbetonstrecken wurden mittels Statistischer Vorbeifahrt (SPB) hinsichtlich ihrer Geräuschemission durch die BASt untersucht. Als lärmmindernd werden Straßenoberflächen mit einem D_StrO-Wert von -2 dB(A) definiert. Gemäß den RLS-90 weisen Waschbetonoberflächen einen D_StrO-Wert von -2 dB(A) auf und zählen hiermit zu den lärmmindernden Fahrbahndecken. Die Ergebnisse der CPX-Messungen zeigen aber, dass hier noch Optimierungspotenzial hinsichtlich der Geräuschemission besteht.

Untersuchungen im Verbundprojekt „Leiser Straßenverkehr 2“ [5, 16] haben gezeigt, dass bei dieser neuen Bauweise eine Lärmoptimierung allein über die Texturtiefe nicht möglich ist. Diese Aussage konnte in den hier durchgeführten Untersuchungen bestätigt werden. In weiterführenden Forschungsarbeiten ist demnach zu prüfen, inwieweit sich durch Veränderung granulometrischer Kenndaten der Gesteinskörnung und der Texturausbildung die akustischen Eigenschaften von Waschbetonoberflächen verbessern lassen. Insbesondere scheint hier der Einfluss der Kornform von Bedeutung. Erste Laboruntersuchungen zur Bestimmung des Zusammenhangs zwischen Kornform und Profilspitzenanzahl auf Waschbetonoberflächen wurden in dem Forschungsvorhaben „Einfluss der Eigenschaften grober Gesteinskörnung auf die Oberflächendauerhaftigkeit von Waschbetonoberflächen“ (FE 08.195/2008/LRB) durchgeführt. Für diese Aufgabenstellung ist eine dreidimensionale Betrachtung und auch eine genauere Beschreibung der Waschbetonoberfläche erforderlich. Letzteres setzt die Verwendung zielführender waschbetonspezifischer Texturparameter voraus. Aus heutiger Sicht scheinen dafür die drei Texturkenngrößen R_max, l_max, g und die Profilspitzenanzahl der Gesteinskörner bezogen auf ein vorgegebenes Höhenniveau sowie der Profilspitzenabstand geeignet.

Für die Praxis ist zu prüfen, ob ein zusätzlicher Anforderungswert notwendig ist, um eine qualitative Beschreibung der Oberflächengestalt von Waschbeton zu ermöglichen. Eine für die Praxis geeignete Kenngröße stellt hierfür beispielsweise die „Profilspitzenanzahl“ dar. 

Literaturverzeichnis

1 Bartolomaeus, W.: Verkehrslärm – Neue Schutzkonzepte, Vortrag auf dem Deutschen Straßen- und Verkehrskongress 2008 in Düsseldorf, in: Straße und Autobahn 3/2008, S. 140–147

2 Bartolomaeus, W.; Becke r, R.: Messberichte der Statistischen Vorbeifahrt auf Waschbetonoberflächen, Bundesanstalt für Straßenwesen, 2007–2010

3 Beckenbauer, T.: Reifen-Fahrbahn-Geräusche – Minderungspotenziale der Straßenoberfläche, Müller-BBM GmbH, Planegg

4 Beckenbauer, T.; Spiegler, P.; van Blockland, G.; Kuijpers, A.; Reinink, F.; Huschek, S.; Stütze, T.: Einfluss der Fahrbahntextur auf das Reifen-Fahrbahn-Geräusch, Bundesministerium für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen, Forschungsbericht FE 03.293/1995/MRB, Heft 847/2002, München

5 Bundesanstalt für Straßenwesen: Verbundprojekt Leiser Straßenverkehr 2, Heft S. 74, 2012

6 Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung: Statistik des Lärmschutzes 2008, Abteilung Straßenbau, Straßenverkehr, Referat S 13, Druckerei des BMVBS

7 DIN 45642:2004-06: Messung von Verkehrsgeräuschen

8 DIN EN 13036-1: Oberflächeneigenschaften von Straßen und Flugplätzen – Prüfverfahren – Teil 1: Messung der Makrotexturtiefe der Fahrbahnoberfläche mit Hilfe eines volumetrischen Verfahrens, Deutsche Fassung EN 13036-1:2010

9 DIN EN ISO 11819-1: Akustik – Messung des Einflusses von Straßenoberflächen auf Verkehrsgeräusche – Teil 1: Statistisches Vorbeifahrtverfahren (ISO 11819-1:1997), Deutsche Fassung EN ISO 11819-1:2001

10 DIN EN ISO 13473-1:2004-07: Charakterisierung der Textur von Fahrbahnbelägen unter Verwendung von Oberflächenprofilen – Teil 1: Bestimmung der mittleren Profiltiefe (ISO 13473-1:1997), Deutsche Fassung EN ISO 13473-1:2004

11 ISO/CD 11819-2: Akustik – Messung des Einflusses von Straßenoberflächen auf Verkehrsgeräusche – Teil 2: Nahfeldmethode

12 Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Merkblatt für die Herstellung von Oberflächentexturen auf Verkehrsflächen aus Beton (M OB), Ausgabe 2009, Köln, FGSV 829

13 Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Merkblatt zur Bewertung der Straßengriffigkeit bei Nässe (M BGriff), Ausgabe 2003, Köln, FGSV 401

14 Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Richtlinien für den Lärmschutz an Straßen (RLS-90), Ausgabe 1990, Berichtigter Nachdruck Februar 2002, Köln, FGSV 334

15 Richtlinien und Vorschriften für das Straßenwesen RVS 08.17.02 Betondecken – Deckenherstellung FSV Österreich, 2011

16 Schwalbe, G.: Durchführung von Geräuschmessungen an Waschbetonbelägen mit unterschiedlichen Texturtiefen Bundesanstalt für Straßenwesen, März 2010

17 Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Technische Lieferbedingungen für Baustoffe und Baustoffgemische für Tragschichten mit hydraulischen Bindemitteln und Fahrbahndecken aus Beton (TL Beton-StB 07), Ausgabe 2007, Köln, FGSV 891

18 Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Technische Prüfvorschriften für Baustoffe und Baustoffgemische und die fertige Leistung von Tragschichten mit hydraulischen Bindemitteln und Fahrbahndecken aus Beton (TP Beton-StB 07), Ausgabe 2007, Köln, FGSV 892

19 Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Technische Prüfvorschriften für Griffigkeitsmessungen im Straßenbau Teil: Seitenkraftmessverfahren (SKM) TP Griff-StB (SKM), Ausgabe 2007, Köln, FGSV 408/1

20 Wieland, M.: Betondecken mit CEM II / CEM III-Zementen – Zustandsbewertung Betonstraßentagung 2009

21 Wieland, M.; Stöckert, U.; Kley, A.: Waschbeton – lärmtechnische Verbesserung? in: Straße und Autobahn Heft 3/2011 S. 137–145

22 Zöller, M.: CPX-Messungen auf Waschbetonoberflächen – Messberichte Bundesanstalt für Straßenwesen, 2007–2010

23 Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für den Bau von Tragschichten mit hydraulischen Bindemitteln und Fahrbahndecken aus Beton (ZTV Beton-StB 07), Ausgabe 2007, Köln, FGSV 899