Offenporiger Beton als lärmreduzierender Fahrbahnbelag

Göppingen/Satteldorf – Mobilität ist eine der großen Errungen­schaften unserer Gesellschaft. Wer verzichtet schon gerne auf sein Auto oder auf frische Lebensmittel im Supermarkt? Gleichzeitig fühlt sich mehr als die Hälfte der deutschen Bevölkerung durch Straßenlärm gestört – bis hin zu gesundheitlichen Beeinträchtigungen. Abhilfe sollen unter anderem moderne Fahrbahnbeläge schaffen, die den Lärm verringern. In Zusammenarbeit mit dem Referat Betonbauweisen der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) sowie der Gütegemeinschaft Verkehrsflächen aus Beton e.V. (GVB) stellte das Bauunternehmen Leonhard Weiss aktuell eine Versuchsstrecke im Rahmen eines Forschungsprojektes her, das unter anderem die Eigenschaften von offenporigem Beton (OPB) untersucht.

Rollt ein Fahrzeug über eine Straße, werden die Reifen durch den Kontakt mit der Fahrbahnoberfläche in hörbare Schwingungen versetzt. Je rauer der Fahrbahnbelag, desto mehr und lauter arbeitet das Reifengummi. Gleichzeitig wird die Luft unter dem Reifen verdichtet und muss seitlich entweichen. Auch dieses Air-Pumping trägt zur Geräuschentwicklung bei. Die feste geschlossene Fahrbahn reflektiert die entstehenden Schallwellen. Der Winkel zwischen Reifen und Fahrbahn wirkt dabei wie ein Horn und verstärkt die Rollgeräusche zusätzlich.

Hier setzen offenporige Fahrbahnbeläge an: Aufgrund der speziellen Materialmischung aus Zuschlägen mit nahezu identischer Korngröße weisen die Beläge zahlreiche Hohlräume auf. So kann die verdichtete Luft teilweise in die Fahrbahndeckschicht entweichen. Parallel werden die Schwingungsgeräusche der Reifen in den offenen Hohlräumen weitgehend absorbiert.
Der bereits regelmäßig eingesetzte offenporige Asphalt (OPA) erreicht eine deutlich wahrnehmbare Geräuschreduzierung um 5 dB(A), weist allerdings nur eine relativ geringe Lebensdauer auf. Ziel der BASt und der GVB ist es daher, einen Betonfahrbahnbelag als Alternative zum OPA zu entwickeln, der eine ähnlich gute Schallabsorption besitzt und gleichzeitig eine hohe Lebensdauer aufweist. Damit könnte zukünftig auch ein derartiger Betonfahrbahnbelag eine wettbewerbsfähige Variante für lärmmindernde Straßen- und Autobahnen werden.

Neuer offenporiger Beton unter realen Verkehrsbedingungen
Eine von der BASt und der GVB neu entwickelte Betonrezeptur für die offenporige Betonbauweise wird nach zahlreichen Laborversuchen seit Herbst 2016 unter realen Straßenverkehrs-Situationen in situ erprobt. In enger Zusammenarbeit mit der BASt und der GVB stellte Leonhard Weiss als federführende Baufirma die Versuchsstrecke auf dem Parkplatz Silberbach an der A6 zwischen Crailsheim und Nürnberg her. Kostenträger für die Versuchsstrecke waren die Autobahndirektion Nordbayern und die BASt.
Gerade die reibungslose Koordination aller Beteiligten und die technische Abstimmung im Detail war für die Verantwortlichen der BASt, M. Eng. Christoph Becker, und der Gütegemeinschaft, Dipl.-Ing. Klaus Böhme, die Grundlage für die erfolgreiche Durchführung einer solchen komplexen Versuchsstrecke.
Dipl.-Ing. Johannes Kruse, Oberbauleiter bei Leonhard Weiss, erklärt: „Die von uns realisierte Versuchsstrecke ist bundesweit die erste, an der dieser innovative offenporige Fahrbahnbelag unter realen Bedingungen getestet wird.“

Der neue offenporige Beton setzt sich hauptsächlich aus einer Mischung weitgehend einkörnigen Gesteins, Zement, Wasser und zugesetzten Kunststofffasern zusammen. Um die nötige Verbindungsstabilität zwischen den einzelnen Splittkörnern zu gewährleisten, wird der Materialmischung auch ein Polymer als Bindemittel zugesetzt.
Der Fahrbahnbau an der Versuchsstrecke erfolgte in zwei Schichten: Als fester Unterbau fungiert ein 22 cm starker Unterbeton mit Querscheinfugen für eine kontrollierte Rissbildung. Die Kerbschnitte der Scheinfugen werden mit Schlammschnüren aufgefüllt. Nach dem Abbinden wird der Unterbeton oberflächlich kugelgestrahlt.

Für die zweite Schicht, die eigentliche offenporige Deckschicht, wird zunächst eine Haftbrücke aufgebracht. Direkt darauf trägt ein Straßenasphaltfertiger mit spezieller Hochverdichtungsbohle den frischen OPB mit einer Schichtdicke von 7 cm auf. Um eine vorschnelle Austrocknung zu verhindern, wird der Beton anschließend mit Vlies abgedeckt und bewässert. Da der offenporige Belag nach der Fertigstellung durch seine Hohlräume Wasser auf der Oberfläche des Unterbetons abführt, verläuft am Rand eine Schlitzrinne mit zusätzlichen seitlich angeordneten Abflusslöchern. Diese spezielle Schlitzrinne gewährleistet die Entwässerung der gesamten Versuchsstrecke.
Projektleiter Dipl.-Ing. Mark Hoffmann von Leonhard Weiss berichtet: „Bei der Herstellung einer offenporigen Deckschicht aus Beton empfehlen sich möglichst kurze Transportwege. Außerdem spielt neben der Außentemperatur eine möglichst gleichbleibende Konsistenz der Betonmischung den entscheidenden Faktor.“

Laufende Tests im realen Betrieb
Bereits im laufenden Bauprozess entnahmen Mitarbeiter der BASt zahlreiche Proben der Betonmischung und prüften in einem mobilen Baustellenlabor den offenporigen Beton. In den nächsten Monaten werden weitere Tests und Messungen die Tauglichkeit des neuen Fahrbahnbelags unter realer Beanspruchung überprüfen.
Mark Hoffmann erläutert: „Dazu zählen einerseits labortechnische Überprüfungen und andererseits, wie effektiv die Geräuschminimierung mit dem offenporigen Beton tatsächlich ist.“
Die Griffigkeit der Fahrbahn, die Tragfähigkeit der gesamten Konstruktion oder die Stabilität des OPB sind wesentliche Kriterien für die Langlebigkeit und Nutzbarkeit eines Fahrbahnbelags. Um die gewünschte Schallabsorption erzielen zu können, müssen zudem Betongefüge, Hohlraumgehalt und Hohlraumverteilung über die gesamte Schichtdicke hinweg bestimmten Kriterien entsprechen. Dies wird auch mit realen Geräuschmessungen vor Ort überprüft.
Fallen die Testergebnisse positiv aus, dann könnte sich der offenporige Beton zukünftig als Alternative zum offenporigen Asphalt etablieren und Bund, Ländern und Kommunen einen Gestaltungsspielraum für lärmreduzierende Straßenbauweisen bieten.

10.02.2017 von Redaktion

Erschienen in Ausgabe: Februar 2017 | Seite 14