Fachinformationen
Nachhaltigkeitsaspekte
Lärmmindernde Deckschichten
Um Verkehrslärm erfolgreich bekämpfen zu können, muss zunächst die Frage beantwortet werden, wie und vor allem wo Lärm im Straßenverkehr entsteht. Der Lärmpegel aus Straßenverkehr setzt sich aus verschiedenen Komponenten zusammen: Motor- und Reifengeräusche bilden die Hauptursachen. Zu beachten ist dabei, dass bei Pkw die Reifengeräusche den Motor bereits ab einer Geschwindigkeit von 40 km/h übertönen, d.h. das Abrollen des Reifens ist lauter als der laufende Motor – bei normalem Fahrverhalten. Reifen verursachen aus zwei Gründen Geräusche: Eigenschwingung und Luftgeräusche. Luftgeräusche entstehen, wenn beim Abrollen des Reifens die Luft, die zwischen den Vertiefungen des Gummireifens und der Straßenoberfläche eingeschlossen ist, zusammengepresst wird und dann beim weiteren Abrollen mit einem hörbaren Zischen entweicht (air-pumping). Neben den „Standard“-Asphaltdeckschichten, die in der Regel bereits eine gute Lärmminderung sicherstellen, gibt es weitere, speziell auf die Lärmminderung konzipierte Asphaltdeckschichten. Hierbei handelt es sich um hoch spezialisierte Asphalte, die in Planung und Ausführung ein Höchstmaß an Erfahrung und Genauigkeit bedürfen. Nur so kann eine optimale Wirkung erzielt werden. In der nachfolgenden Zusammenstellung werden die Bauweisen kurz vorgestellt und es wird auf die möglichen Lärmreduktionswerte der einzelnen Asphaltdeckschichten eingegangen.
Offenporiger Asphalt (PA)
Eine effektive Maßnahme, um das Reifen-Fahrbahn-Geräusch direkt am Ort der Entstehung zu reduzieren, ist der Bau von offenporigem Asphalt. Er „schluckt“ Luft und Lärm. Dank ihrer speziellen Zusammensetzung aus verhältnismäßig großen Körnern ist die Deckschicht aus OPA sehr porös. Mehr als 20% des Volumens besteht aus Hohlräumen. Die Luft im Reifenprofil wird daher nicht zusammengepresst, sondern in die Straßenoberfläche hineingedrückt, wo sie sich im Hohlraumgeflecht verteilt – ohne Zischen. Zusätzlich nimmt der offenporige Asphalt Schallwellen auf, die der Motor erzeugt. Offenporige Asphalte haben sich vor allem auf Autobahnen und Schnellstraßen etabliert. Denn erst durch das Befahren dieser Beläge mit einer bestimmten Geschwindigkeit tritt ein Selbstreinigungseffekt des Porengeflechtes ein, der ein frühzeitiges Verschließen derselben verhindert.
Lärmoptimierter Asphalt (AC D LOA)
An der Ruhr-Universität Bochum wurde die Asphaltdeckschicht AC D LOA (Lärmoptimierte Asphaltdeckschicht) entwickelt. Der erste Einbau erfolgte 2007 in Düsseldorf im Bereich der kommunalen Straßen. Die konkav ausgebildete Oberflächenstruktur (Plateaus mit Schluchten) des AC D LOA wirkt dabei zweifach: Die sehr eben ausgebildeten Plateaus sorgen für weniger Kontaktdrücke und für niedrigere, den Reifen radial anregende Schlagenergien. Dadurch werden die Reifen weniger zu Schwingungen angeregt, d.h. daraus resultiert weniger Luftschall (Lärm). Zum anderen bilden die sogenannten Schluchten auf der Oberflächenstruktur mit einer
mittleren Makrotexturtiefe von ca. 0,6 bis 0,7 mm, die sich aus dem AC D LOA – Konzept ergeben, über die gesamte Oberfläche ein Geflecht aus kommunizierenden „Kanälen“. Durch diese Kanäle wird der aus dem Reifen-Fahrbahn-Kontakt resultierende „Air-Pumping-Effekt“, deutlich reduziert.
Dünne Schicht im Heißeinbau auf Versiegelung (DSH-V)
Der Einbau der Erhaltungsbauweise Dünne Schicht im Heißeinbau auf Versiegelung erfolgt mit einem Sprühbalkenfertiger, der eine Schicht aus Bitumenemulsion vorlegt, die sofort mit dem Heißmischgut überbaut wird. Messungen belegen ein Lärmminderungspotential von etwa 5 dB(A).
Lärmarmer Gussasphalt
Die Optimierung der akustischen Eigenschaften dieser Deckschicht gelang durch den Einsatz eines Abstreumaterials mit kleinem Größtkorn und dem Verzicht auf das sonst übliche Einwalzen des Abstreumaterials. Hinzu kommt der Einsatz eines Mischguts mit kleinerem Größtkorn.
Splittmastixasphalt lärmarm (SMA LA)
SMA LA ist ein hohlraumreich zusammengesetzter Splittmastixasphalt, der überwiegend auf Schnellstraßen zum Einsatz kommt. Um dessen Dauerhaftigkeit zu gewährleisten, kommen hoch modifizierte Bindemittel und ein hoher Bindemittelgehalt zum Einsatz. Die fertige Deckschicht wird nicht abgestumpft und weist dennoch gute Griffigkeitskennwerte auf. Der Einbau erfolgt auf einer abdichtenden Unterlage. Erste Erprobungsstrecken mit dem Splittmastixasphalt LA wurden im Jahr 2005 gebaut.
Gussasphalt mit offenporiger Oberfläche (PMA)
Ausgehend vom traditionellen Gussasphalt wurde ein Konzept entwickelt, das ein Mischgut mit wesentlich höherem Anteil grober Gesteinskörnung vorsieht. Im Ergebnis entsteht eine Deckschicht, die im unteren Bereich dicht (Gussasphalt) und im oberen Bereich offenporig strukturiert ist. Die akustische Wirksamkeit ergibt sich aus der günstigen Oberflächentextur und dem hohen Hohlraumgehalt.
Photokatalytische Deckschichten
Mittels Photokatalyse können Stickoxide aus der Luft gefiltert werden. Versuche haben gezeigt, dass es möglich ist, zwischen 25 und 30 % der Stickoxide herauszufiltern. Zum Einsatz kommt ein künstliches Gestein auf Betonbasis, dem Titandioxid als Katalysator (TiO2) zugesetzt wird. Das Material wird gebrochen und in verschiedenen Korngrößen abgesiebt. Bei der Photokatalyse wird als Energielieferant für die Reaktion das Sonnenlicht genutzt. Am Ende des Prozesses entstehen kleine Mengen wasserlösliches Nitrat, das herkömmlich über die Kanalisation abgeführt werden kann.
100%ige Wiederverwendung (Ressourcenschonung etc.)
Das Wiederverwenden von Asphalt wird in Deutschland in wirtschaftlich nennenswerten Größenordnungen systematisch seit dem Jahre 1978 betrieben. Quantitativ wurden Fortschritte bei der Erhöhung der Wiederverwendungsanteile in den unterschiedlichen Asphaltarten erzielt, qualitativ wurde Wert auf das höchstwertige Wiederverwenden der rückgewonnenen Ausbauasphalte gelegt. Daneben sind die Emissionen bei der Herstellung eines Asphaltmischgutes mit 25% ausgebautem Asphalt fast 20% niedriger als die von Mischgut, das mit ausschließlich neuen Materialen produziert wird. Wenn zusätzlich berücksichtigt wird, dass dieser Asphalt auch in Zukunft wiederverwendet wird, verringern sich die CO2-Emissionen sogar um bis zu 60%.
Niedrigtemperaturasphalt
Die Produktion und Verarbeitung temperaturabgesenkter Asphalte reduziert maßgeblich den benötigten Energieeinsatz an der Asphaltmischanlage, senkt die Emissionen von Dämpfen und Aerosolen erheblich und trägt somit auch zur Verbesserung des Arbeits- und Gesundheitsschutzes der Beschäftigten bei. Durch eine Reduktion der Mischguttemperatur um 10 Grad Celsius kann beispielsweise der Energieeinsatz bei der Produktion des Asphaltmischguts um ca. 2,5 kWh/t abgesenkt werden, was bei einer Tagesproduktion von 1.000 t Asphaltmischgut einer Einsparung von ca. 2.500 kWh gleichkommt, die wiederum einer Einsparung von ca. 250 l Heizöl entspricht. Darüber hinaus reduzieren sich die Dämpfe und Aerosole bei der Heißverarbeitung von Bitumen bei einer Reduktion der Verarbeitungstemperatur um 10 Grad Celsius um ca. 50 %. Ein weiterer Vorteil temperaturabgesenkter Asphalte besteht in der geringeren thermischen Beanspruchung des Bindemittels bei der Produktion und Verarbeitung des Asphaltmischgutes. Nach den bisher vorliegenden Erfahrungen ist eine Absenkung der Misch- und Einbautemperatur um bis zu 30 Grad Celsius realistisch. Des Weiteren können Strecken, auf denen Niedrigtemperaturasphalt eingebaut wurde, für den Verkehr früher freigegeben werden. Dadurch kommt es zu weniger Staus.
Wasserdurchlässiger Asphalt
Durch das Prinzip der Ausfallkörnung kann ein Wasserdurchlässiger Asphalt (PA WDA) hergestellt werden, der durchlässig und dennoch verformungsbeständig ist. Durch ein Gesteinskörnungsgemisch mit geringem Anteil an Füller und feiner Gesteinskörnung lässt sich ein hohlraumreiches Asphaltmischgut mit zusammenhängenden Hohlräumen erzeugen, das als Wasserdurchlässiger Asphalt der Flächenversiegelung entgegenwirkt. Da durch die Verwendung von Wasserdurchlässigem Asphalt weniger Oberflächenwasser abgeführt werden muss, entstehen für die Gemeinden geringere Kosten für den Bau und Betrieb der Kanalisation. Dies führt zu einer Senkung der Erschließungskosten. Ein weiterer Vorteil des Einsatzes von PA WDA ist, dass Einsparungen bei den Abgaben für Flächenversiegelung erzielt werden können.
Aufgehellter Asphalt (positive Beeinflussung des Stadtklimas)
Straßenbeleuchtung kostet Geld, verbraucht natürliche Ressourcen und ist mit CO2- Emissionen verbunden. Eine sehr wirkungsvolle Methode Kosten, Energieverbrauch und CO2-Emissionen zu senken, ist die Aufhellung der Fahrbahnoberfläche. Durch Verwendung von natürlichen und/oder künstlichen Aufhellungsgesteinen im Mineralstoffgemisch kann der Leuchtdichtekoeffizient q0 von den sonst dunklen Asphaltbefestigungen auf bis zu ca. 0,11 cd/(m2 lx) angehoben werden. Eine noch höhere Aufhellung kann mit hellen Bindemitteln erzielt werden; diese Art der Aufhellung ist jedoch unwirtschaftlich. Studien haben gezeigt, dass durch Aufhellung von Asphaltfahrbahnen eine Reduzierung der Oberflächentemperatur von bis zu 8 °C möglich ist, die auch eine Temperaturabsenkung in tieferen Schichten der Asphaltbefestigung bewirkt. Dadurch sinken die Verformungsgefahr und die Neigung zur Spurrinnenbildung. Bei längeren Hitzeperioden bilden sich insbesondere in Innenstädten sogenannte Hitzeinseln aus, in denen die Lufttemperatur 2 °C bis 10 °C über der der ländlichen Umgebung liegt. Hohe Temperaturen sind gesundheitsschädlich, verringern die Leistungsfähigkeit und erhöhen das Unfallrisiko. Die Aufhellung innerstädtischer Asphaltstraßen ist geeignet, den städtischen Hitzeinseleffekt zu reduzieren. Der Energieaufwand für die Straßenbeleuchtung verhält sich reziprok zur Fahrbahnhelligkeit. Eine Aufhellung des ortsfest beleuchteten Straßennetzes auf q0 = 0,075 bis 0,11 cd/(m2 lx) würde den CO2-Ausstoß um ca. 0,45 Mio. t bis 0,95 Mio. t verringern. Der Energieaufwand für das Brennen von Flint zu künstlichem Aufhellungsgestein wurde dabei schon berücksichtigt. Ein noch höherer Einspareffekt als bei der Straßenbeleuchtung besteht bei der Tunnelbeleuchtung. Selbst bei nachträglicher Aufhellung der Einsichts- und Übergangsstrecke mit natürlichen und künstlichen Aufhellern amortisieren sich die Mehrkosten in wenigen Monaten.
Reduzierung des Rollwiderstands durch ebene Fahrbahn
Ein Forschungsvorhaben des Niederländischen Ministeriums für Infrastruktur und Umwelt zeigte eine eindeutige Abhängigkeit des Rollwiderstandes von der Textur der Fahrbahnoberfläche bzw. der Zusammensetzung verschiedener Asphalte. Die Verringerung des Rollwiderstandes von Pkw um etwa 10 % ist durch Änderung der Rauigkeit bzw. der Korngröße von grob (0/16) zu fein (0/6) möglich. Ein um 10% geringerer Rollwiderstand bedeutet eine Verringerung von Kraftstoffverbrauch und CO2-Emissionen um 2 bis 3 %.
