Die Anforderungen an unsere Straßen sind in den letzten Jahren durch das erhöhte Verkehrsaufkommen gestiegen. Themen wie Lärmminderung und Erhöhung der Dauerhaftigkeit unserer Straßenkonstruktionen stehen dabei im Vordergrund. Aus diesem Grund wurden neue Asphaltbauweisen für Asphaltdeck- und Asphaltbinderschichten entwickelt. Neben der lärmmindernden Straßenoberfläche ist die Dauerhaftigkeit der Asphaltkonstruktion von großer Bedeutung. Aufgrund der höheren Hohlraumgehalte der lärmtechnisch optimierten Asphaltdeckschichten kann Wasser auf die Unterlage der Asphaltdeckschicht gelangen, so dass der Asphaltbinderschicht eine besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden muss. Erfahrungen haben gezeigt, dass eine dichte, aber verformungsbeständige Asphaltbinderschicht benötigt wird. Daraufhin wurden alternative Konzepte für Asphaltbinder entwickelt und bereits erfolgreich angewendet. Der FGSVArbeitskreis 7.3.3 "Innovationen" hat die Erfahrungen bei der Anwendung dieser neuen Asphaltbauweisen in dem im Jahr 2014 veröffentlichten Regelwerk "Empfehlungen für die Planung und Ausführung von lärmtechnisch optimierten Asphaltdeckschichten aus AC D LOA und SMA LA" (E LA D) und in dem 2015 erschienen Wissensdokument "Hinweise für die Planung und Ausführung von alternativen Asphaltbinderschichten“ (H Al ABi) zusammengestellt. Darin sind Informationen für die Planung, Anwendung, die Asphaltmischgutkonzeption, die Herstellung und Ausführung sowie Prüfung enthalten. Darüber hinaus werden Empfehlungen für die vertragliche Abwicklung gegeben. Mit dem Konzept der lärmtechnisch optimierten Asphaltdeckschicht und der alternativen Asphaltbinderschicht kann neben der Lärmminderung auch die Dauerhaftigkeit des Oberbaues erhöht werden.

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1 Einleitung

Die Anforderungen an unsere Straßen sind in den letzten Jahren durch das erhöhte Verkehrsaufkommen gestiegen. Neue Themen wie Lärmminderung, Erhöhung der Dauerhaftigkeit unserer Straßenkonstruktionen, frühere Verkehrsfreigaben und Beläge für Sonderanwendungen stehen dabei im Vordergrund. Nachdem 2005 die EU-Umgebungslärmrichtlinie (Europäisches Parlament 2002) in nationales Recht überführt wurde, sind die Forderungen nach Lärmschutz vor allem in Städten und Ballungszentren lauter geworden, denn Verkehrslärm beeinträchtigt das Leben vieler Menschen. Eine Umfrage im Jahr 2012 mit ca. 2000 Teilnehmern zum „Umweltbewusstsein Deutschland“ zeigte auf, dass sich 54 % der deutschen Bevölkerung vom Straßenverkehrslärm gestört oder belästigt fühlen (Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit und Umweltbundesamt 2013). Die Bedeutung des Lärmschutzes wird besonders durch die Lärmkartierungen deutlich, wie diese nach der EU-Umgebungslärmrichtlinie (Europäisches Parlament 2002) und deren Umsetzung in Deutschland für Großstädte und Ballungsgebiete erstellt werden müssen (Bundesgesetzblatt 2005).

Lärmschutzmaßnahmen sind nicht neu, zumal Asphaltbauweisen mit einer lärmmindernden Straßenoberfläche in den ZTV/TL Asphalt-StB 07/13 (FGSV 2013) enthalten sind. Im Bereich von Bundesautobahnen und Bundesstraßen müssen neben Lärmschutzwänden und –wällen oftmals teure Einhausungen gebaut werden, wenn die Ausführung lärmmindernder Fahrbahnbeläge für die erforderliche Lärmpegelminderung nicht ausreichend ist. Nach den RLS 90 (Bundesminister für Verkehr 1990) wurden dem Splittmastixasphalt 8 oder 11 ohne Absplittung, dem Asphaltbeton < 11 ohne Absplittung und dem Gussasphalt MA 5 oder 8 mit Abstreuung 2/3 oder 2/4 ein D_StrO-Wert von -2 dB(A) und den offenporigen Asphalten PA 11 ein D_StrO-Wert von -4 dB(A) und dem PA 8 ein D_StrO-Wert von -5 dB(A) zugewiesen. Diese Korrekturwerte D_StrO gelten allerdings nur für Außerortsstraßen mit einer Höchstgeschwindigkeit > 60 km/h.

Mit Asphaltdeckschichten aus offenporigen Asphalten lassen sich die höchsten Lärmpegelminderungen erreichen. Allerdings werden diese aufgrund ihrer hohen Anforderungen an die Baustoffe und Mischgutzusammensetzung, die erhöhten Aufwendungen bei der Ausführung und beim Unterhalt sowie der verkürzten Nutzungsdauer nur dann angewendet, wenn eine Lärmpegelminderung von -4 bzw -5 dB(A) gefordert wird.

Bei der Entwicklung der lärmtechnisch optimierten Asphaltbauweisen wurde sich das Ziel gestellt, Asphaltdeckschichten zu konzipieren, die in Anlehnung an die ZTV/TL Asphalt-StB (FGSV 2013) im Vergleich zum offenporigen Asphalt keine erhöhten Anforderungen an die Baustoffe und keine erhöhten Aufwendungen an die Ausführung erfordern und mit einer dauerhaften Lärmpegelminderungen von mindestens -3 dB(A) einen Beitrag zum Lärmschutz auch im kommunalen Straßenbau leisten können. (s. Tabelle 1).

Tabelle 1: Lärmmindernde Straßenoberflächen und die Einordnung der lärmtechnisch optimierten Asphaltbauweisen

2 Empfehlungen für die Planung und Ausführung von lärmtechnisch optimierten Asphaltdeckschichten aus AC D LOA und SMA LA – E LA D, Ausgabe 2014

Die „Empfehlungen für die Planung und Ausführung von lärmtechnisch optimierten Asphaltdeckschichten aus AC D LOA und SMA LA“ (E LA D), die 2014 erschienen sind, geben Hinweise zur Planung und zu Baugrundsätzen, Informationen zur Ausführung, zur Asphaltmischgutkonzeption, zur Prüfung sowie Hinweise zur betrieblichen Erhaltung, da bei deren Einsatz eine Reihe von Rahmenbedingungen berücksichtigt werden müssen (FGSV 2014). Mit den Asphaltdeckschichten aus AC D LOA und aus SMA LA soll die Geräuschemissionen zwischen Reifen und Fahrbahn an der Quelle verringert werden.

2.1 Planung

Um dieses Ziel erreichen zu können, müssen bereits bei der Planung wichtige Hinweise beachtet werden, damit diese Asphaltdeckschichten auch nur dort eingesetzt werden, wo ihre Anwendungen sinnvoll und erfolgversprechend sind. In den E LA D werden die Wirkungsweise der lärmtechnisch optimierten Asphaltdeckschichten beschrieben und daraus resultierend ausführlich Hinweise zur Planung von Baumaßnahmen aufgezeigt (FGSV 2014). Grundsätzlich ist zu beachten, dass aufgrund der Überlagerung von Motorengeräusch und Reifen-Fahrbahn-Geräusch lärmtechnisch optimierte Asphaltdeckschichten erst ab Fahrgeschwindigkeiten von größer 30 km/h lärmtechnisch wirken können. Bei Asphaltdeckschichten aus SMA 8 LA liegen beispielsweise positive lärmtechnische Erfahrungen bei zulässigen Höchstgeschwindigkeiten von mindestens 50 km/h vor. In den E LA D (FGSV 2014) werden deshalb für eine zweckmäßige Auswahl der Asphaltmischgutarten und –sorten die Bereiche der zulässigen Höchstgeschwindigkeiten dargestellt (Tabelle 2).

Tabelle 2: Zweckmäßige Asphaltmischgutarten und –sorten (E LA D, Tabelle 1)

Nach bisherigen Erfahrungen liegen gute lärmreduzierende Wirkungen allerdings nur bei einem geringen Schwerverkehrsanteil vor. Weiterhin muss darauf hingewiesen werden, dass Asphaltdeckschichten aus AC D LOA und SMA LA nicht geeignet sind in Bereichen mit hohen Schub- und Torsionsbeanspruchungen, bei Straßenabschnitten mit engen Radien, in Bereichen mit starkem Abbiege-/Wendeverkehr durch Schwerverkehr, in Busbuchten und in Bereichen mit vielen Einbauten.

2.2 Ausführung

Bei Beachtung der planerischen Grundsätze und Einhaltung der Anforderungen an das Asphaltmischgut und an die fertige Schicht können mit den lärmtechnisch optimierten Asphaltdeckschichten signifikante Lärmpegelminderungen erreicht werden.

2.2.1 Asphaltdeckschichten aus AC D LOA

Für das Asphaltmischgut wurde aufgrund des Zusammenhangs von Größtkorndurchmesser und Lärmemission von PKW-Reifen als Größtkorn 5,6 mm gewählt. Gute lärmmindernde Eigenschaften besitzt der AC 5 D LOA bei Geschwindigkeiten bis 80 km/h, welches Vorteile beim Einsatz im kommunalen Bereich mit sich bringt.

In Tabelle 3 der E LA D wurden die Richtwerte für das Asphaltmischgut AC 5 D LOA zusammengestellt (FGSV 2014). Diese basieren vor allem auf den Erfahrungen beim Bau von Innerortsstraßen. Für die fertige Schicht sollten im Bauvertrag die folgenden Richtwerte vereinbart werden (Tabelle 3).

Tabelle 3: Schichteigenschaften von Asphaltdeckschichten aus AC D LOA (E LA D, Tabelle 4)

2.2.2 Asphaltdeckschichten aus SMA LA

Asphaltdeckschichten aus SMA LA weisen gegenüber Asphaltdeckschichten aus SMA eine veränderte Kornzusammensetzung auf, die zu einem höheren Hohlraumgehalt in der fertigen Schicht führt. Dadurch wird eine Absorption des Schalls ermöglicht, die zusätzlich zur Lärmpegelminderung beiträgt. In Tabelle 5 der E LA D wurden die Richtwerte für das Asphaltmischgut SMA 8 LA und SMA 5 LA zusammengestellt (FGSV 2014). Diese basieren auf den Erfahrungen, die beim Bau von Außerorts- und Innerortsstraßen seit dem Jahr 2005 gemacht wurden. Für die fertige Schicht sollten im Bauvertrag die folgenden Richtwerte vereinbart werden (Tabelle 4).

Tabelle 4: Schichteigenschaften von Asphaltdeckschichten aus SMA LA (E LA D, Tabelle 6)

Für den SMA 8 LA werden Einbaudicken von 2,5 cm und für den SMA 5 LA Einbaudicken von 2,0 cm empfohlen und als lärmtechnisch ausreichend angesehen.

2.3 Unterlage

Für die Dauerhaftigkeit dieser Asphaltdeckschichten sind erfahrungsgemäß Empfehlungen an die Unterlage zwingend notwendig. Als Unterlage für die Asphaltdeckschichten aus AC D LOA und SMA LA werden Asphaltbinderschichten nach den ZTV Asphalt-StB (FGSV 2013) oder Asphaltbinderschichtkonzepte nach den „Hinweisen für die Planung und Ausführung von alternativen Asphaltbinderschichten“ – H Al ABi - (FGSV 2015) empfohlen. Es wird das Ziel verfolgt, eine homogene und geschlossene Oberfläche der Unterlage zu erreichen.

Zur Erzielung des Schichtenverbundes sind die Vorgaben der ZTV Asphalt-StB zu beachten (FGSV 2013). Bei der Ausführung der Asphaltdeckschicht aus SMA LA sollte aufgrund des höheren Hohlraumgehaltes in der fertigen Schicht die Ansprühmenge der polymermodifizierten Bitumenemulsion C60BP1-S gegenüber den Vorgaben der ZTV Asphalt-StB (FGSV 2013) auf 350 bis 450 g/m² erhöht werden, um die Unterlage vor eindringendem Wasser zu schützen. Zusätzlich sollte der Hohlraumgehalt der Asphaltbinderschicht max. 5,5 Vol.-% betragen. Gute Erfahrungen liegen mit dem Asphaltbinder SMA 16 B S vor.

3 Hinweise für die Planung und Ausführung von alternativen Asphaltbinderschichten – H Al ABi, Ausgabe 2015

3.1 Allgemeines

Warum werden alternative Konzepte für Asphaltbinderschichten benötigt?

Vor allem bei Asphaltdeckschichten aus SMA LA kann aufgrund der höheren Hohlraumgehalte Wasser auf die Unterlage aus Asphaltbinder gelangen. Konventionelle Asphaltbinder sind oftmals hohlraumreicher als die darunter liegende Asphalttragschicht (Bild 1).

Bild 1: Offene Asphaltbinderschicht

Bei Asphaltbinderschichten mit Hohlraumgehalten an der oberen Grenze der Anforderungswerte nach ZTV Asphalt-StB (FGSV 2013) bzw. bei einer inhomogenen Oberfläche kann es zu Wassereintritten kommen, so dass diese drainierend wirken können. Folgen sind Wasseraustrittsstellen an der Fahrbahnoberfläche (Bild 2) und Durchbrüche (Bild 3), die auf ein Versagen der Asphaltbinderschicht zurückzuführen sind.

Bild 2: Wasseraustrittsstellen

Bild 3: Durchbrüche an der Fahrbahnoberfläche

Besonders deutlich wird diese Problematik nach dem Fräsen der Asphaltdeckschicht. In entmischten hohlraumreichen Bereichen der Asphaltbinderschicht wird die Feuchtigkeit sichtbar (Bild 4). Diese Feuchtigkeit schädigt die Asphaltbinderschicht und kann letztendlich neben den o.g. Schäden auch zu Blasenbildungen in der Asphaltdeckschicht führen.

Bild 4: Feuchtigkeit in der Asphaltbinderschicht nach dem Fräsen der Asphaltdeckschicht

Zur Vermeidung dieser Schäden und zur Erhöhung der Dauerhaftigkeit ist es erforderlich, eine Asphaltbinderschicht auszuführen, die bei einem höherem Bindemittelanteil (dicke Bindemittelfilme) und geringeren Hohlraumgehalten eine hohe Verformungsbeständigkeit aufweist. Dies führte zur Entwicklung alternativer Asphaltbinderkonzepte, die bereits erfolgreich ausgeführt wurden. Diese Asphaltbinder folgen entweder dem Splittmastix-Prinzip (SMA-Binder) oder dem Asphaltbeton-Prinzip (stetig gestufte Asphaltbinder).

In den Hinweisen für die Planung und Ausführung von alternativen Asphaltbinderschichten, H Al ABi (FGSV 2015) werden Konzepte aufgezeigt, die sich durch einen hohen Verformungswiderstand, eine geringe Entmischungsneigung und eine hohe Beständigkeit gegenüber eindringendem Wasser auszeichnen und somit eine lange Nutzungsdauer erwarten lassen. Die Hinweise sind im Frühjahr 2015 erschienen und geben Informationen zur Planung, zu Baugrundsätzen, zur Ausführung und zur bauvertraglichen Abwicklung zur Herstellung dieser alternativen Asphaltbinderkonzepte.

3.1 Asphaltbinder SMA B S

SMA B S sind Asphaltbinder, die nach dem Splittmastix-Prinzip konzipiert sind und aus einem Gesteinskörnungsgemisch mit einem hohen Grobkornanteil bestehen. Dadurch ergibt sich ein abgestütztes Gesteinskörnungsgemisch, dessen Hohlräume mit einem im Vergleich zu konventionellen Asphaltbindern höheren Mörtelanteil ausgefüllt werden (Abbildung 1). Es wird bis zu 1,0 M-% mehr polymermodifiziertes Bindemittel (z.B. 10/40-65A) verwendet, welches die Zugabe von Faserstoffen erforderlich macht.

Abbildung 1: Sieblinienbereiche AC 16 B S und SMA 16 B S

Die Anforderungen an das Asphaltmischgut SMA 16 B S und SMA 22 B S sind in der Tabelle 1 der H Al ABi als Richtwerte dargestellt (FGSV 2015). Nach bisherigen Erfahrungen haben sich jedoch eingeengte Bereiche der Korngrößenverteilung bei der Herstellung der Asphaltbinder SMA B S bewährt. Diese werden in der Tabelle 2 der H Al ABi aufgezeigt (FGSV 2015).

An die eingebaute Schicht werden die folgenden Anforderungen gestellt (Tabelle 5).

Tabelle 5: Schichteigenschaften von Asphaltbinderschichten aus SMA B S (H Al ABi, Tabelle 3)

Die Erfahrungen zeigen, dass durch relativ geringe Hohlraumgehalte in der eingebauten Schicht das Eindringen von Wasser in die Asphaltbinderschicht verhindert werden kann. Dies hat u.a. auch den Vorteil, dass diese Asphaltbinderschicht temporär, d.h. über eine begrenzte Zeit, direkt befahren werden kann, wenn es der Bauablauf erfordert.

3.2 Asphaltbinder AC B S SG

AC B S SG sind stetig gestufte Asphaltbinder. Diese haben im Vergleich zu den konventionellen Asphaltbindern nach den TL Asphalt-StB (FGSV 2013) eine stetigere Korngrößenverteilung (Abbildung 2) und weisen einen höheren Bindemittelgehalt von ca. 0,5 M.-% auf.

Abbildung 2: Sieblinienbereiche AC 16 B S und AC 16 B S SG

Die Anforderungen an das Asphaltmischgut AC 16 B S SG und AC 22 B S SG sind in der Tabelle 4 der H Al ABi als Richtwerte dargestellt (FGSV 2015).

An die eingebaute Schicht werden die folgenden Anforderungen gestellt (Tabelle 6).

Tabelle 6: Schichteigenschaften von Asphaltbinderschichten aus AC B S SG (H Al ABi, Tab. 5)

3.3 Eigenschaften der alternativen Asphaltbinderschichten

Die alternativen Asphaltbinderschichten aus SMA B S und AC B S SG zeichnen sich durch folgende Eigenschaften aus:

• Hohe Verformungsbeständigkeit trotz dichter Konzeption
• Verbesserte Ermüdungs- und Alterungsbeständigkeit durch dicke Bindemittelfilme
• Hohe Prozesssicherheit durch eine geringe Entmischungsneigung
• Geeignet als Unterlage für alle Asphaltdeckschichten,
• Temporäre Befahrbarkeit

Die alternativen Asphaltbinderschichten können auf Straßen der Belastungsklassen Bk100 bis Bk3,2 gemäß „Richtlinien für die Standardisierung des Oberbaus von Verkehrsflächen“, Ausgabe 2012 (RStO 12) angewendet werden (FGSV 2012). Sie können in Schichtdicken von 5,0 bis 12,0 cm ausgeführt werden, wobei bei Schichtdicken größer 9,5 cm Asphaltbinder mit einem Größtkorn von 22 mm .verwendet werden sollten. Erfahrungen haben gezeigt, dass sich der Asphaltbinder SMA 16 B S aufgrund seiner geringen Hohlraumgehalte besonders als Unterlage für lärmtechnisch optimierte Asphaltdeckschichten eignet, aber ebenso gut auch für Asphaltdeckschichten aus Gussasphalt, um die Blasenbildung zu vermeiden.

4 Zusammenfassung

Seit dem Jahr 2005 werden Erfahrungen bei der Ausführung der lärmtechnisch optimierten Asphaltdeckschichten aus SMA LA und AC D LOA gesammelt, auf deren Basis im Jahr 2014 die vom FGSV Arbeitskreis 7.3.3 „Innovationen“ erarbeiteten E LA D veröffentlicht wurden (FGSV 2014). Nach bisherigem Kenntnisstand besteht die Möglichkeit, mit diesen lärmtechnisch optimierten Asphaltdeckschichten, Lärmpegelreduzierungen von mindestens -3 dB(A) zu erreichen, wobei Anfangspegelminderungen noch höher ausfallen können. Zu beachten ist, dass den Asphaltdeckschichten aus AC D LOA und SMA LA bisher keine Korrekturwerte für die Straßenoberfläche DStrO zugewiesen wurden.

Im Zusammenhang mit der Ausführung der lärmtechnisch optimierten Asphaltdeckschichten wurde festgestellt, dass die Dauerhaftigkeit nicht unerheblich von der Beschaffenheit der Unterlage abhängt. Konventionelle Asphaltbinderschichten nach den TL Asphalt-StB (FGSV 2013) sind aufgrund ihrer Hohlraumgehalte und Entmischungsneigung nur bedingt geeignet, so dass alternative Asphaltbinderkonzepte entwickelt wurden. Die Erfahrungen mit der Ausführung der alternativen Asphaltbinderschichten SMA B S und AC B S SG wurden vom FGSV Arbeitskreis 7.3.3 „Innovationen“ zusammengetragen. Im Frühjahr 2015 wurden die „Hinweise für die Planung und Ausführung von alternativen Asphaltbinderschichten – H Al ABi, Ausgabe 2015“ von der FGSV veröffentlicht (FGSV 2015).

Mit dem Konzept der lärmtechnisch optimierten Asphaltdeckschicht auf einer Unterlage aus einer alternativen Asphaltbinderschicht besteht die Möglichkeit, den Anforderungen an unsere Straßen wie Lärmminderung, Standfestigkeit und Dauerhaftigkeit gerecht zu werden.

Die bauvertraglichen Grundlagen zur Ausführung dieser Asphaltbauweisen wurden mit der Veröffentlichung der beiden technischen Regelwerke gegeben.

Literaturangaben

1. Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit und Umweltbundesamt (2013), Umweltbewusstsein Deutschland 2012
2. Bundesgesetzblatt (2005) Gesetz zur Umsetzung der EG-Richtlinie 2002/49/EG über die Bewertung und Bekämpfung von Umgebungslärm vom 24. Juni 2005
3. Bundesminister für Verkehr, (1990), Richtlinien für den Lärmschutz an Straßen (RLS-90), Ausgabe 1990, Köln (FGSV 334)
4. Europäisches Parlament (2002): Richtlinie 2002/49/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 25. Juni 2002 über die Bewertung und Bekämpfung von Umgebungslärm
5. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (2012): Richtlinien für die Standardisierung des Oberbaues für Verkehrsflächen (RStO 12), Ausgabe 2012. Köln (FGSV 499)
6. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (2013): Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für den Bau von Verkehrsflächenbefestigungen aus Asphalt (ZTV Asphalt-StB 07/13), Ausgabe 2007/Fassung 2013. Köln (FGSV 799)
7. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (2013): Technische Lieferbedingungen für Asphaltmischgut für den Bau von Verkehrsflächenbefestigungen aus Asphalt (TL Asphalt-StB 07/13), Ausgabe 2007/Fassung 2013. Köln (FGSV 797)
8. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (2014): Empfehlungen für die Planung und Ausführung von lärmtechnisch optimierten Asphaltdeckschichten aus AC D LOA und SMA LA (E L AD), Ausgabe 2014. Köln (FGSV 739)
9. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (2015): Hinweise für die Planung und Ausführung von alternativen Asphaltbinderschichten (H Al ABi), Ausgabe 2015. Köln (FGSV 737)