Dünne Schichten im Heißeinbau (DSH-V) bestehen aus einem für diesen Verwendungszweck zusammengesetzten Mischgut und einer Versiegelung der Unterlage mit polymermodifizierter Bitumenemulsion, die mit einem Sprühfertiger hergestellt werden. DSH-V sind geeignet zur Beseitigung von Griffigkeitsmängeln und zur Verringerung der Lärmemission. Sie können auf vorhandenen Befestigungen aus Asphalt, Beton und Pflaster hergestellt werden. Das zugehörige Mischgut gibt es mit einem Größtkorn von 5 bzw. 8 mm. Die Vorteile des DSH-V liegen in der Abdichtung der Unterlage durch die Versiegelung, der geringen Einbaustärke, der Verminderung der Reifenrollgeräusche und der guten Griffigkeit, die ohne lange Einfahrzeit bereits erreicht wird. Dem stehen als Nachteil die bei dünnen Schichten typische Temperaturabhängigkeit beim Einbau und die Probleme bei Handeinbau gegenüber. Größere Unebenheiten der Unterlage können mit dieser Bauweise nicht ausgeglichen werden. Für die Lebensdauer von Dünnen Schichten ist insbesondere ein guter Schichtenverbund erforderlich. Ein großer Vorteil des DSH-V ist die geringe Lärmemission. Wichtig für die Zukunft ist, umgehend diese Deckschichtart auch auf älteren Strecken akustisch zu messen und ihr einen d_StrO Wert zuzuordnen.

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

1 Einleitung

Im Zuständigkeitsbereich der Autobahndirektion Südbayern (ABD-S) wurden in den letzten 4 Jahren ca. 1,3 Mio. m² DSH-V (Dünnschichtbelag heiß auf Versiegelung) eingebaut (Bild 1). Zum erstenmal kam diese Belagsart 2005 zum Einsatz. Damals wurde der Belag auf der BAB A 99, dem Autobahnring um München eingebaut.

Bild 1: Einbaumengen im Bereich der Autobahndirektion Südbayern

Dünne Schichten im Heißeinbau bestehen aus einem für diesen Verwendungszweck zusammengesetzten Mischgut und einer Versiegelung der Unterlage mit polymermodifizierter Bitumenemulsion, die mit einem Sprühfertiger (Bild 3) hergestellt werden (siehe auch [1]).

DSH-V sind geeignet zur Beseitigung von Griffigkeitsmängeln und zur Verringerung der Lärmemission. Sie können auf vorhandenen Befestigungen aus Asphalt, Beton und Pflaster hergestellt werden.

Bild 2: Bohrkern und Prinzipskizze DSH-V

Bild 3: Systemskizze Sprühfertiger

2  Mischgutzusammensetzung

Das zugehörige Mischgut gibt es mit einem Größtkorn von 5 bzw. 8 mm. Die Mischgutsorten heißen gemäß dem aktuellen Entwurf der ZTV BEA-StB 09 [2] dann DSH-V 5 und DSH-V 8 (Tabelle 1, Bild 4).

Zum Einsatz kommen Gesteinskörnungen mit einem hohen Anteil an gebrochener Oberfläche, einem niedrigen Schlagzertrümmerungswert und einem hohen PSV-Wert.

Als Bindemittel kommt je nach Bauklasse ein polymermodifiziertes Bitumen (45/80-50 A) oder ein Normalbitumen (70/100) zum Einsatz. Für die Versiegelung wird eine polymermodifizierte Bitumenemulsion (C67BP5-DSH-V) verwendet.

Tabelle 1: Anforderungen an die Zusammensetzung von Asphaltmischgut für Dünne Asphaltdeckschichten in Heißbauweise auf Versiegelung [2]

Bild 4: Sieblinie DSH-V 5 (Quelle: Entwurf der ZTV BEA-StB 09)

3 Herstellung

Bei der Ausführung von Dünnen Asphaltdeckschichten in Heißbauweise auf Versiegelung erfolgt das Aufbringen der Bitumenemulsion und der Einbau des Asphaltmischgutes in einem Arbeitsgang durch einen Straßenfertiger mit einer integrierten Sprüheinrichtung (Bild 5).

Vor dem Einbau Dünner Asphaltdeckschichten in Heißbauweise muss die Unterlage besonders sorgfältig gereinigt werden, da ansonsten der für die Langlebigkeit des Belages erforderliche Schichtenverbund nicht erreicht wird.

Das Ansprühen der Unterlage erfolgt zusammen mit dem Einbau des Mischgutes. Die dazu erforderlichen Spritzrampen sind im Straßenfertiger integriert (Bild 6).

Da Dünne Asphaltdeckschichten in Heißbauweise schnell auskühlen, müssen die Walzen unmittelbar hinter dem Fertiger eingesetzt werden. Vibrationswalzen sind nicht zulässig, da dadurch die Gesteinskörnungen zertrümmert würden. Es können statisch oder oszillierend wirkende Glattmantelwalzen verwendet werden.

Abstumpfungsmaßnahmen zur Erhöhung der Anfangsgriffigkeit sind beim DSH-V nicht erforderlich.

Bild 5: Einbau DSH-V mit Sprühfertiger (Foto: Schäfer Consult)

Bild 6: Sprührampe für die Bitumenemulsion (Foto: Joseph Vögele AG)

4 Vor- und Nachteile

Die Vorteile des DSH-V liegen in der Abdichtung der Unterlage durch die Versiegelung, der geringen Einbaustärke, der Verminderung der Reifenrollgeräusche und der guten Griffigkeit, die ohne lange Einfahrzeit bereits erreicht wird. Die beiden letzten Punkte sind auch die besonderen Stärken dieser Deckschichtart.

Messungen der Anfangsgriffigkeit ergaben auf BAB A 99, Autobahnring München SKM-Werte, die zwischen 0,55 und 0,64 lagen (Bild 7). Die üblichen bauvertraglichen Anforderungen lassen sich damit leicht erfüllen.

Dem stehen als Nachteil die bei dünnen Schichten typische Temperaturabhängigkeit beim Einbau und die Probleme bei Handeinbau gegenüber. Größere Unebenheiten der Unterlage können mit dieser Bauweise nicht ausgeglichen werden.

Dünne Asphaltdeckschichten in Heißbauweise sind wegen des schnellen Auskühlens nur bei günstigen Wetterbedingungen auszuführen und sollten deshalb nur von Anfang April bis Mitte Oktober eingebaut werden. Bei starkem Wind, bei einer Lufttemperatur unter 10 °C und einer Temperatur der Unterlage unter 8 °C sollte der Einbau unterbleiben.

Bild 7: Griffigkeitsmessung (µ_SKM) auf der BAB A 99, Autobahnring München

5 Schichtenverbund

Für die Lebensdauer von Dünnen Schichten ist insbesondere ein guter Schichtenverbund erforderlich. Zur Prüfung ist im Entwurf der ZTV BEA-StB 09 der Haftzugversuch mit einem Anforderungswert von 1,0 N/mm² vorgesehen (Bild 8).

Bild 8: Prüfung des Schichtenverbundes mit dem Haftzugversuch

Bei den bisherigen Baumaßnahmen war die Einhaltung dieser Forderung kein Problem. Der Bruch erfolgte überwiegend im Mischgut.

Tabelle 2: Ergebnisse Haftzugversuche

Um diesen guten Schichtenverbund zu erreichen ist allerdings auch Aufwand erforderlich. Insbesondere die gute Reinigung der Unterlage ist hier ein Muss. Sinnvoll ist die Anwendung von Hochdruckwasserstrahlgeräten mit sofortiger Absaugung des Wasser-Schmutz-Gemisches (Bild 9). Die üblichen Kehrbesen erfüllen die Anforderungen in keinem Fall. Da nach dieser Reinigungsmethode nur noch wenig Feuchtigkeit auf der Oberfläche der Unterlage verbleibt, kann nahezu sofort mit dem Aufsprühen der Bitumenemulsion und dem Einbau des Mischgutes begonnen werden.

Bild 9: Hochdruckwasserstrahlen mit sofortiger Absaugung

6 Schallminderung

Der Hauptgrund, warum dieser Belag in letzter Zeit so häufig im Bereich der Autobahndirektion Südbayern eingebaut wird, ist seine lärmmindernde Wirkung. Diese beruht in erster Linie auf der guten Oberflächentextur. Die Reifen werden dadurch weniger zu Schwingungen angeregt; es entsteht weniger Lärm.

Zur Überprüfung der Schallminderung wurden alle DSH-V-Beläge im Amtsbereich mit Hilfe der Nahfeldmessanhänger-Methode (CPX-Verfahren, Bild 10) befahren. Bei dieser Methode wird ein Messanhänger über die Fahrbahn gezogen. Die Reifen des Anhängers sind genormt. In definierten Abständen zu den Reifen sind Mikrofone montiert, die den entstehenden Schalldruck messen.

Erste Messungen mit dem Nahfeldmessanhänger auf den Strecken der ABD-S lassen für den DSH-V 5 gegenüber dem Referenzbelag der RLS-90 eine um 5 bis 7 dB(A) geringere Lärmemission im Neuzustand erwarten (Quelle: Müller-BBM, Planegg bei München). Diese wird sich voraussichtlich – wie bei allen Belagsarten – im Laufe der Zeit etwas verschlechtern. Bei den Messungen hat sich gezeigt, dass mit dem DSH-V 8 keine so hohe Lärmminderung wie mit dem DSH-V 5 erreicht werden kann. Aufgrund dieses Ergebnisses wird zurzeit ausschließlich DSH-V 5 gebaut.

Mit Hilfe der CPX-Befahrung kann insbesondere die Gleichmäßigkeit der Schallemission beurteilt werden. Das Messprotokoll der BAB A 99 zeigt, dass diese außerordentlich gut ist (Bild 11). Für die absolute Höhe, also einen D_StrO-Wert, liegen für Südbayern noch keine Messergebnisse vor. Um die Abschätzungen durch echte Zahlen zu ersetzen, wurden Messungen nach der Methode der Statistischen Vorbeifahrt (SPB) für 2009 beauftragt.

Bild 10: Nahfeldmessanhänger (Foto: IB Müller-BBM)

Bild 11: Messprotokoll CPX-Befahrung BAB A 99

7 Einbaubeispiele

Der DSH-V lässt sich nahezu überall einbauen, wo auch konventionelle Deckschichtarten eingebaut werden. Da er sehr dünn eingebaut wird, ist er auch innerorts bei vielen Randbedingunen als Instandsetzungsmaßnahme gut geeignet (Bild 12).

Bild 12: Einbau in einer Ortsduchfahrt (Foto: Schäfer Consult)

Auch zur Überbauung von Pflaster und alten Betonfahrbahnen wurde er erfolgreich eingesetzt (Bild 13).

Bild 13: Einbau auf Pflaster und Betondecken (Foto: Schäfer Consult)

8 Ausblick

Wichtig für die Zukunft ist, umgehend diese Deckschichtart auch auf älteren Strecken akustisch zu messen und ihr einen d_StrO Wert zuzuordnen. Denn diese Deckschichtart kann akustisch zwischen Splittmastixasphalt und Offenporigen Asphaltdeckschichten eingeordnet werden ohne die entwässerungstechnischen Probleme der letzteren zu haben. Sie wäre damit insbesondere innerorts eine praktikable Bauweise für lärmmindernde Straßenoberflächen. Im Rahmen der aktuellen Diskussionen über Lärm und hier insbesondere dem Straßenlärm ist ein derartiger Belag für die Verwaltung und die Anlieger sehr interessant. Dass die lärmmindernde Wirkung auch von den Verkehrsteilnehmern wahrgenommen wird, zeigt eine Postkarte, die kurz nach dem Einbau des DSH-V auf der BAB A 95 bei der Autobahndirektion Südbayern eintraf:

Bild 14: Dankeskarte

Die Bauweise DSH-V muss aber nicht in der Schublade „Erhaltungsbauweisen“ versteckt werden. Auch als „Verschleißschicht“ anstelle der üblichen Deckschichtarten kann sie zum Einsatz kommen. Dies gilt auch auf hoch belasteten Strecken, wie z. B. der BAB A 7 bei Friedland, wo dieser Belag seit über 9 Jahren ohne Mängel liegt (Bild15).

Diese Bauweise ist eine Bauweise mit Zukunft. Sie hat das Potenzial, einige Probleme zu lösen. Es bleibt noch etwas abzuwarten, ob man sich dabei keine neuen Probleme einhandelt.

Bild 15: BAB A 7 bei Friedland (Foto: Schäfer Consult)

Literaturverzeichnis

1. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Merkblatt für Dünne Schichten im Heißeinbau auf Versiegelung (M DSH-V), Ausgabe 2003, Köln, FGSV 765
2. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für die Bauliche Erhaltung von Verkehrsflächen – Asphaltbauweisen, Köln, 2009