Lärmminderungsmaßnahmen, die bei den Wechselwirkungen zwischen Reifen und Fahrbahnoberfläche ansetzen, sind auf schnellbefahrenen Straßen besonders effizient. Rollgeräusche werden erzeugt durch Luftschallanregung im Kontaktbereich Reifen/Fahrbahn, Selbstanregung der Reifen zu Schwingungen, unterstützt durch die Fahrbahntextur, und Schwingungsanregung der Reifenprofilklötze. Über drei aktuelle Untersuchungen wird berichtet:

1. Quantitative Ermittlung optimaler Texturparameter für lärmmindernde Fahrbahnoberflächen im Versuch „Sperenberg“: Hier wurden ca. 45 Testflächen in verschiedenen asphaltgebundenen Ausführungen sowie zahlreiche Modelltexturen angelegt. Die Oberflächen werden eingehend texturanalytisch und akustisch untersucht. Die Auswirkungen unterschiedlicher Oberflächenausprägungen und Imperfektionen auf die Intensität und Lästigkeit des Reifen/Fahrbahngeräusches sind umfassend zu quantifizieren. Über die komplexen Zusammenhänge zwischen der Geometrie der Oberfläche und den Rollgeräuschen ist ein Rechenmodell zu entwickeln. Auch das noch verfügbare Lärmminderungspotential durch rollgeräuschärmere Reifen soll abgeschätzt werden.
2. Ausprägung von Mega- und Makrotextur auf Fahrbahnoberflächen: Ein wesentliches Ziel dieser Untersuchung ist es, Rückschlüsse auf die Ursachen für die derzeit noch sehr breiten Streuungen der Lärmemission einzelner Deckenbauweisen zu ziehen.
3. Optimierung des Glättprozesses bei der Betondeckenfertigung: Der Glättprozess bei der klassischen Betondeckenfertigung beinhaltet insbesondere im Wellenlängenbereich von 2 bis 6 cm „Ribbel“ mit sehr kleinen Höhendifferenzen. Weiterentwicklungen im Fertigungsprozess sollen es ermöglichen, Ribbel in diesem Frequenzbereich zu vermeiden. Dabei wurde ein Straßenfertiger eingesetzt, bei dem die Betondecke ohne einen Querglätter, der Ribbelerscheinungen verursachen kann, hergestellt wird.

Mit dem Abschluß der Untersuchungen zu 1 bis 3 ist in ein bis zwei Jahren zu rechnen. Die bisherigen Ergebnisse zeigen, daß man dann dem Ziel, optimal lärmmindernde Texturen auf Bundesfernstraßen einsetzen zu können, deutlich näher gekommen sein wird.

Vor vier Jahren haben wir auf einem internationalen Symposium in Wien die These vertreten: „Dichte Betondecken können noch leiser werden“. Diese These soll als Einstieg in das diesmal breiter angelegte Thema dienen.
Ausgehend von Fahrbahndecken aus Beton betrachten wir eine Vielzahl dichter Fahrbahnbeläge und es soll vermittelt werden, daß die Möglichkeiten zur Optimierung von Fahrbahntexturen mit dem Ziel der Lärmminderung zunächst unabhängig von der Bauweise sind und die Kenntnisse, die zu entwickeln und vertiefen sind, allgemein für dichte Oberflächen gelten.
Die Umsetzung in unterschiedliche Fertigungstechniken muß natürlich verschiedene Wege gehen.
In Wien wurden Ergebnisse über die Versuchsstrecke A19 bei Wittstock vorgetragen, wo zahlreiche Oberflächenvarianten auf Betondecken mit und ohne Ausbürsten des Oberflächenmörtels hergestellt worden waren. Der Waschbeton war dort aber nicht leiser als Jutelängsstrich, wie ursprünglich erhofft.
Die nach dem Querglätter zur Längsglättung eingesetzte nahezu quadratische Platte (Bild 1) bügelte zunächst nur augenscheinlich die regelmäßigen Wellen weg, die der Querglätter hinterläßt. Das Detailbild, farblich leicht verfremdet, macht es deutlich.

Bild 1: Betondeckenfertigung (A 19, Wittstock) – Längsglättung – Wellen von Querglätter verursacht, links noch sichtbar, rechts scheinbar geglättet, im Bildausschnitt durch farbliche Verfremdung deutlicher

Aber die straff gespannte Nachbehandlungsfolie in Wittstock (Bild 2) bringt es an den Tag. Ribbelartige Querwellen, wenn auch in deutlich verminderter Ausprägung, bleiben zurück!

Bild 2: Querglätterstrukturen (A19, Wittstock), unter der Nachbehandlungsfolie sichtbar

Texturanalysen mit moderner Lasertechnik ermöglichen die genaue Erfassung und Analyse dieser mit dem bloßen Auge normalerweise nicht erkennbaren Effekte. Der Splitthorizont, von der Querbohle in der Frequenz ihrer Hin- und Herbewegung durch elastisch-plastische Wechselwirkungen geformt, ist nicht wirklich plan. Zwischen Wellenberg und Wellental entstanden in Wittstock Differenzen von im Mittel 0,36 mm bei der Waschbetonoberfläche (in Bild 3, linke Darstellung). Auf Abschnitten in Jutelängstexturausführung (in Bild 3, rechte Darstellung) betrugen die Höhendifferenzen im Mittel noch 0,18 mm. Sie sind geringer, da – entgegen dem Ausbürsten beim Waschbeton – hier die Oberfläche nicht entmörtelt wird und der Längsglätter weitgehend den Oberflächenmörtel nivelliert.

Bild 3: Veränderung des Splitthorizontes durch den Querglätter: Auswirkung auf akustisch wirksame „Ribbel“ bei Waschbeton (links) und Jutelängsstrich (rechts)

Die Wellenlänge liegt in Abhängigkeit von der Vortriebsgeschwindigkeit des Fertigers und der Glättfrequenz bei ca. 3 cm. Bei Geschwindigkeiten zwischen 100 und 120 km/h führt das zu Anregungen in der Nähe von etwa 1000 Hertz, einer Frequenz bei der Pkw-Reifen leicht zu hörbaren Schwingungen angeregt werden.
Außerdem wirkt sich dieser Frequenzbereich bei der Berechnung des Vorbeifahrtpegels – logarithmische Summenbildung über die einzelnen Frequenzspektren – im dB(A)-gewichteten Endergebnis besonders aus. So beträgt beispielsweise die Differenz zwischen der Berechnung über das gesamte Spektrum (63 bis 8000 Hz) und nur über den Frequenzbereich zwischen 800 und 1250 Hertz für das hier dargestellte Beispiel – Pkw-Vorbeifahrt auf einem dichten Belag – lediglich 1 dB(A) (Bild 4).

Bild 4: Vorbeifahrtpegel einer Fahrbahnoberfläche, berechnet aus unterschiedlichen Frequenzbereichen

Der Beitrag der Geräuschemissionen mit Frequenzen unter 800 und über 1250 Hz zum dB(A)-gewichteten Endergebnis des Schalldruckpegels, mit dem Fahrbahnen bewertet werden, ist also sehr gering. Verbesserungen bei den hochfrequenten Geräuschanteilen, z. B. Zischgeräusche auf sehr glatten Oberflächen, oder bei den tieffrequenten Anteilen wirken sich demnach nicht so stark auf die ermittelten Vorbeifahrtpegel von Pkw auf dichten Belägen aus, wie die Vermeidung von Unregelmäßigkeiten in der Planität im Wellenlängenbereich von 2 bis 6 cm. Deshalb sollten hier besondere Anstrengungen zur Verbesserung der Lärmminderung dichter Fahrbahntexturen ansetzen.
Auch andere Oberflächen weisen herstellungsbedingt unerwünschte Effekte ähnlich dem Beispiel der Betonoberfläche in Wittstock auf, wie die folgende Aufnahme (Bild 5) der Oberfläche eines Splittmastixasphalts 0/11 auf einer neu gebauten Bundesautobahn zeigt.

Bild 5: Wellen durch Walzen: Splittmastixasphalt 0/11

Die regelmäßigen Wellen sind wohl den indirekten Wirkungen einer Vibrationswalze zuzuschreiben (Wellenlänge zwischen 6 cm im hinteren Teil des Bildes und 12 cm im Bereich des Zollstockes). Sichtbar gemacht wurden diese Wellen durch Streiflicht. Dabei wird mit einem Autoscheinwerfer bei Dunkelheit die Fahrbahn in einem sehr flachen Winkel angestrahlt. Die Methode ist einfach und ohne Einsatz besonderer Geräte anzuwenden. Sie zeigt jede Fehlstelle und Abweichung von der Planität und gibt unmittelbar Anregungen zur Verbesserung der eingesetzten Deckenfertigungsverfahren bzw. -geräte.
Aber welche Oberflächenmerkmale haben im Einzelnen einen maßgebenden Anteil an der Geräuschentwicklung, in welcher Größenordnung liegen die erzielbaren Lärmminderungspotentiale und wie sind sie vom Deckenbauer herzustellen?
Die Fragen waren Anlaß und Ansporn, weitere Untersuchungsansätze in der Bundesanstalt zu entwickeln, um neue Möglichkeiten zur Lärmminderung zu finden.
Wie sehr sich akustisch solche Anstrengungen lohnen könnten, zeigen Ergebnisse von verschiedenen Modelltexturen aus dem Prüfstand Fahrzeug/Fahrbahn der BASt (PFF) (Bild 6).

Bild 6: Lärmminderungspotentiale verschiedener Modelloberflächen, untersucht im PFF der BASt

Sandpapier – Körnung ca. 1,2 mm – appliziert auf einer vorher gespachtelten und dadurch sehr planen Asphaltbetonoberfläche, liegt um 6 dB(A) unter dem Rollgeräuschpegel der Standardkassettenfüllungen mit Asphaltbeton 0/11.

Der Fachbeitrag ist im Volltext als PDF verfügbar. Das PDF enthält alle Bilder und  Tabellen.