Finde den Schmutz in Flüsterbelägen!

Mehr Ruhe in der Schweiz dank über 1000 lärmarmen Belägen 

Lärmarme Beläge (LAB), auch bekannt als «Flüsterbeläge», können Strassenlärm markant reduzieren und leisten dadurch einen wichtigen Beitrag für Mensch und Umwelt. Im Vergleich zu konventionellen Belägen weisen lärmarme Beläge einen höheren Hohlraumgehalt und eine feinere Oberflächentextur auf. Ein lärmarmer Belag ist also kein geschlossener Körper, sondern hat eine poröse Struktur. Diese Porenstruktur absorbiert Schallwellen, entlüftet und verringert so das Abrollgeräusch von Reifen. Bereits über 1000 lärmarme Beläge der neuesten Generation sorgen in den Schweizer Städten und Dörfern für mehr Ruhe. Tendenz stark zunehmend.

Weniger Schmutz bedeutet bessere Lärmminderung

G+P hat über 2500 Messungen auf lärmarmen Strassenbelägen durchgeführt, die zeigen, dass die Beläge wirken. Allerdings nimmt die anfangs sehr eindrückliche Lärmminderung mit zunehmender Lebensdauer ab. Dies ist einerseits darauf zurückzuführen, dass die für die Schallabsorption so wichtigen Poren durch den Eintrag von Schmutz zunehmend verstopfen und andererseits, weil die Oberfläche aufgrund von Kornausbrüchen rauer wird. Beide Entwicklungen verringern die akustische Leistung deutlich. Eine mögliche Massnahme, um diesem Leistungsabfall entgegenzuwirken, stellt die präventive, regelmässige Reinigung der Beläge dar. Die Wirkungsweise und die tatsächlichen Effekte solcher präventiver Reinigungsmassnahmen waren bislang jedoch noch kaum untersucht, weshalb sich die Abteilung Forschung & Entwicklung von G+P dieser Frage annahm.

Wo ist der Schmutz und wie kann er entfernt werden? - eine anspruchsvolle Frage für unsere Forschungs- und Entwicklungsabteilung!

Wenn man den Schmutz effektiv entfernen will, muss man zuallererst wissen, wo genau er sich im Flüsterbelag befindet. Fazit des Teams: Wir brauchen neue Analyse-Tools, um den Schmutz exakt zu lokalisieren und die Effektivität und allfällige negative Auswirkungen der präventiver Reinigungsmassnahmen messen zu können. Folgende Analyse-Tools wurden daraufhin durch unser F+E Team entwickelt:

• In den Belag hineinschauen: Das Team entwickelt das Tool Acoustic Void Content Analysis AVCA, womit sich der Schmutz im 3D-Modell (CT-Scan) des Flüsterbelages genau lokalisieren und seine Auswirkungen auf die wirksame Porenstruktur und die Akustik bestimmen lässt.
• Beschädigung ausschliessen können: Das F+E Team von G+P entwickelt ein 3D-Analyseverfahren zur Inspektion der Oberfläche des Flüsterbelages mit extrem hoher Auflösung. Regelmässige Reinigungsvorgänge könnten den Asphalt beschädigen. Dank der entwickelten 3D-Inspektion können die kleinsten Veränderungen der Oberflächentextur frühzeitig identifiziert werden.
• Zusätzliche Belagsparameter erfassen: Anhand von Wasserdurchlässigkeitsmessungen am Belag kann die Zugänglichkeit der oberflächennahen Poren weiter untersucht werden. Das hierbei angewendete Messverfahren wurde durch G+P speziell für Beläge entwickelt und entsprechend optimiert.
   

G+P mit neuen Erkenntnissen!

Die mehrjährigen CPX-Lärmpegelmessungen weisen an einem Untersuchungsstandort beim gereinigten Abschnitt im Vergleich zum ungereinigten Referenzabschnitt eine Lärmminderung von durchschnittlich 1.7 dB auf. Die Reinigungsmassnahmen wirken sich somit positiv auf die akustische Leistungsfähigkeit und Lebensdauer des Belags aus.

Die durch G+P eigens entwickelte AVCA-Methode zur Auswertung von Bohrkernen zeigt in Abbildung 2 ausserdem anschaulich, weshalb die akustische Leistungsfähigkeit bei gereinigten Strecken im Gegensatz zu ungereinigten Strecken erhalten bleibt: Die Poren sind durch die Reinigung in den ersten 10 bis 20 mm mehrheitlich frei von Schmutz – ganz im Gegensatz zu den Poren der ungereinigten Referenzstrecke, die durch Schmutz verstopft sind. Die durch die Reinigung unverändert vorhandenen Poren resp. Hohlräume können die Rollgeräusche wie gewohnt absorbieren und gewährleisten weiterhin die gewünschte Lärmminderung.

Abbildung:  Querschnittsprofile (CT-Scans) und entsprechende AVCA-Auswertung zweier Bohrkerne eines Untersuchungsstandortes. Beim ungereinigten Abschnitt sind die Hohlräume in den ersten ca. 20 mm stark verschmutzt (braune Linie), folglich sind die Porenvolumen grösstenteils verschlossen. Beim gereinigten Abschnitt ist der Verschmutzungsgrad in der obersten Schicht deutlich tiefer und die vorhandenen Hohlräume sind mehrheitlich miteinander verbunden (grüne Fläche).

Die Ergebnisse der Texturmessungen zeigen zudem, dass eine fachgerechte Reinigung nicht zu mehr Kornausbrüchen führt und die Belagsoberfläche durch die Reinigungsmassnahmen somit keinen zusätzlichen Schaden nimmt.

Fazit: Verlängerte Lebensdauer von Flüsterbelägen dank wissenschaftlich fundierter Untersuchung von Reinigungsmassnahmen

G+P kann aufgrund mehrerer Studie in Zusammenarbeit mit den Kantonen und den Bundesbehörden nun wissenschaftlich nachweisen, dass eine präventive Reinigung von lärmarmen Belägen deren akustische Lebensdauer positiv beeinflussen kann. Darüber hinaus kann mit der von G+P eigens entwickelten AVCA-Methode anschaulich gezeigt werden, dass und in welchem Ausmass die Porenvolumina durch regelmässige Reinigungsmassnahmen freigehalten werden können.

Dank den neuen Analyse-Tools kann der Schmutz in Flüsterbelägen nun erstmals klar identifiziert werden. Diese neuen Erkenntnisse ermöglichen es, die Reinigungsverfahren laufend zu optimieren und effektiv einzusetzen. G+P wird an dieser spannenden Fragestellung über den Schmutz in Flüsterbelägen auch in Zukunft dranbleiben und damit einem wichtigen Beitrag für Mensch und Umwelt leisten.