Entwicklung und Standardisierung in der Schweiz

Bereits seitSeit den 1970er 1970er-Jahren werdenwird in der Schweiz lärmarmeintensiv Beläge zur Reduktionan der LärmemissionenEntwicklung deslärmmindernder Strassenverkehrs verbaut. Parallel dazu wurde in zahlreichen Forschungsprojekten versucht einen optimalen Kompromiss aus Lärmreduktion, sicherheitsrelevanten Eigenschaften und Lebensdauer zu finden. Hierfür wurden verschiedenste Lösungen, von porösem Asphalt bis hin zu Betonbelägen getestet. Mit der Zeit etablierte sich insbesondere innerorts der semi-dichte SDA 4 Belag dank seiner effektiven Lärmminderung bei gleichzeitig vergleichsweise langer Lebensdauer.

Mittlerweile sind semi-dichte Beläge in vielen Kantonen der Schweiz ein häufig verwendetes Mittel, um die Lärmbelastung in einer Vielzahl von Situationen zu vermindern, was durch über 2500 verbaute SDA 4 Beläge eindrucksvoll belegt wird. 

Forschung von den Anfängen bis heute

Schon vor über 50 Jahren wurde nach neuen Lösungen im Bereich der leisen BelägeStrassenbeläge geforscht, um die Lärmemissionenzunehmenden aufBelastungen Strassendurch Strassenverkehrslärm zu reduzieren. SoZiel dieser Forschungsarbeiten war es, eine optimale Balance zwischen akustischer Wirksamkeit, mechanischer Beständigkeit und Verkehrssicherheit zu erreichen. Zu den wichtigsten Ansätzen zählen offenporige Asphalte sowie optimierte Beton- und semidichte Asphaltbeläge.

Ein wesentlicher Meilenstein wurde 1972 dermit erstedem offenporigeerstmaligen PorenasphaltEinsatz dereines Schweizoffenporigen Asphalts auf einer Flughafenpiste getestetin undder fandSchweiz seiterreicht. In den späten 1970er1970er- und frühen 1980er1980er-Jahren Jahrenfand diese Technologie zunehmend auch Anwendung auf normalenregulären Strassen. SchonIm frühJahr wurde1982 erkannt,initiierte dassdie ETH Zürich eine umfassende Studie, in der Hohlraumgehalt eines Belags ein entscheidender Faktor für die Lärmminderung ist. Das erste Forschungsprogramm zur Erforschung von offenporigen Belägen lief ab 1982 an der ETH: An insgesamt 17 Standorten unter normalen Verkehrsbedingungen auf Autobahnen, Überlandstrassen aber auch im urbanen Raum, wurden fortanoffenporige Beläge mit einemHohlraumgehalten Hohlraumgehaltzwischen von14 14-% und 21 % untersucht.untersucht Diewurden untersuchten Beläge wiesen hierbei ein Grösstkorn von 10 und 16 mm auf (Isenring, Köster and& Scazziga, 1990).³ Die Ergebnisse zeigten, dass diese Beläge bei hohen Fahrgeschwindigkeiten eine deutliche Lärmreduktion bewirkten, während ihr Nutzen im innerstädtischen Bereich begrenzt blieb.

Herausforderungen und Grenzen offenporiger Asphalte

Ein gravierendes Problem stellte die begrenzte Haltbarkeit offenporiger Asphalte dar. Der Einsatz von Sand zur Enteisung führte zu einer raschen Verstopfung der Poren, wodurch die akustische Wirksamkeit erheblich beeinträchtigt wurde. Nach einer Nutzungsdauer von fünf bis sechs Jahren mussten viele dieser Beläge ersetzt werden. Diese Erfahrungen machten deutlich, dass neben der akustischen auch die mechanische und witterungsbedingte Beständigkeit stärker berücksichtigt werden musste. Entsprechend verlagerte sich der Fokus der Forschung zunehmend auf Fragen der Langzeitperformance, der Materialzusammensetzung sowie auf den Einfluss klimatischer Bedingungen auf die akustische Dauerhaftigkeit.

SchonZudem damalsrückten wurdenwirtschaftliche unterschiedlicheAspekte Parameterin den Vordergrund. Trotz der hohen Anfangswirkung in der Lärmminderung wurde die Wirtschaftlichkeit offenporiger Asphalte aufgrund ihrer kurzen Lebensdauer kritisch diskutiert. Dies führte zur Suche nach alternativen Konzepten, die eine nachhaltige Lärmminderung mit einer verbesserten Dauerhaftigkeit kombinieren konnten.

Technologische Entwicklungen in den 1980er- und 1990er-Jahren

Die Weiterentwicklung lärmmindernder Beläge in den 1980er- und 1990er-Jahren war eng mit Fortschritten in der Bindemitteltechnologie verbunden. Insbesondere der Einsatz von polymermodifiziertem Bitumen (PmB) eröffnete neue Möglichkeiten, die Widerstandsfähigkeit der Beläge erforscht:gegenüber BeispielsweiseAlterung dasund Verhaltenmechanischer imBeanspruchung Winter,zu erhöhen. Auf dieser Grundlage entstanden die Griffigkeit,sogenannten Durchlässigkeit,semidichten Deformation,Asphalte aber auch Materialeigenschaften wie(SDA), die Alterung des Bindemittels oder die Wirkung des Mischgutes. Neben der Lärmreduktion wurde eine verbesserte Entwässerung und weniger Aquaplaning auf Autobahnen festgestellt. Auch die Griffigkeit erwies sich als positiv.besonders Beigeeignet niedrigerenfür Geschwindigkeitenden warenEinsatz dieim Lärmvorteileinnerstädtischen jedochBereich wenigererwiesen. ausgeprägtSie (sieheverbinden Abbildungeine 2).wirksame Aufgrund von ProblemenLärmminderung mit dereiner akustischendeutlich höheren Lebensdauer im Vergleich zu offenporigen Systemen.

Entwicklung und mechanischenEtablierung Haltbarkeitsemidichter hieltenAsphalte diese Beläge nur 5-6 Jahre, bevor sie ersetzt werden mussten. Ein Hauptproblem war die Verwendung von Sand anstelle von Salz zur Enteisung. (Isenring, Köster and Scazziga, 1990).⁴ 

SDA)

Mittelwerte für das Abrollgeräusch von Reifen (LMA-Anhänger) für ausgewählte Fahrbahnbeläge. Quelle: (Isenring, Köster and Scazziga, 1990).⁵ 

Die Resultate zeigten, dass die offenporigen Beläge auf Autobahnen, wo die Fahrzeuge mit hohen Geschwindigkeiten fahren, eine gute Wirkung zeigen. Bei tieferen Geschwindigkeiten im Innerortsbereich konnten keine zufriedenstellenden Resultate erzielt werden, die Lärmwirkung lag in einem ähnlichen Bereich wie bei konventionellen Belägen. Das Hauptproblem blieb jedoch die mangelhafte Langlebigkeit. Weitere Forschung war deshalb dringend notwendig.

Dabei bestand und besteht die grosse Herausforderung darin, die Beläge trotz feiner Oberflächentextur und verbundenen Hohlräumen ausreichend dauerhaft und griffig zu machen sowie die darunter liegenden Trageschichten hinsichtlich mechanischer Belastung zu schützen. Dies ist umso zentraler, als dass die Dauerhaftigkeit, die Griffigkeit und der Schutz vor mechanischer Belastung Sicherheitsanforderungen darstellen.

Die ersten Tests von leisen Strassenbelägen im Innerortsbereich inIn den 1990er-Jahren 1997 bis 2003 konzentrierten sich nochForschungs- und Entwicklungsarbeiten zunehmend auf dichtelärmarme LösungenBeläge, die auch bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten und innerstädtischen Bedingungen wirksam bleiben. Während frühe Ansätze auf dichten Belägen mit optimierter Oberflächentextur. Die lärmmindernde Wirkung wurde hauptsächlich durch eine lärmoptimierte Oberflächentextur erreicht,beruhten, fielzeigte dadurch jedoch wesentlich geringer aus als diejenige von offenporigen Asphaltbeläge. Im Jahrein 2003 lanciertevom dasBundesamt BAFUfür deshalbUmwelt zusammen(BAFU) mitund dem Bundesamt für Strassen (ASTRA) eininitiiertes Forschungsprojekt, um leise Strassenbeläge spezifisch für den niedrigen Geschwindigkeitsbereich zu entwickeln (Pestalozzi, Grolimund and Angst, 2004). Die Studie zeigte, dass semidichte Asphalte (SDASDA) mit kleinenmittlerem KorngrössenHohlraumgehalt die effektivste Lösung darstellen (Pestalozzi, Grolimund & Angst, 2004). Diese Beläge ermöglichen eine signifikante Lärmminderung und mittleremweisen Hohlraumgehalt)zugleich imeine niedrigenhohe Geschwindigkeitsbereichmechanische amBeständigkeit zielführendstenauf sind (Angstrobuste etLösung al.,zur 2008).Minderung Dievon ForschungVerkehrslärm im Siedlungsraum.

Standardisierung und Praxisanwendung

Zwischen 2011 und 2016 wurden SDA-Beläge im Rahmen eines umfangreichen Forschungsprogramms von BAFU und ASTRA an 15 Standorten in der Schweiz setztesystematisch deshalbuntersucht. fortanAuf imGrundlage Sinnedieser einesErkenntnisse Kompromisseserfolgte zwischen Lärmreduktion und Langlebigkeit auf semidichte Asphalte.

Übersicht der Haupttypen von leisen Strassenbelägen in der Schweiz. (Quelle: Grolimund + Partner AG)

2010 lancierten das BAFU und das ASTRA ein Forschungspaket, in welchem semidichte Asphalte im Innerortsbereich von 2011 bis 2016 ausgiebig getestet wurden. Dies geschah an 15 Teststandorten in der ganzen Schweiz, um2015 die Akzeptanzerstmalige undStandardisierung Verbreitung der Technologie zu fördern. In diesem Zusammenhang wurde ausserdem eine Schweizer Norm verfasst (VSS 40 436 (VSS, 2015)), welche es Bauunternehmungen erlauben soll, lärmmindernde semidichte Asphalte herzustellen und einzubauen. Die Erkenntnisse zur akustischen Wirkung, den bautechnischen Anforderungen und den Langzeiteffekten dieser Testbeläge wurden im Schlussbericht des begleitenden Langzeitmonitorings festgehalten (Bühlmann, Bürgisser, Ziegler, Angst and Beckenbauer Thomas, 2017). Insbesonderedurch die Feststellung, dass sich gleiche Beläge über die Zeit unterschiedlich entwickelten, führte dazu, dass fortan vermehrt nach den Ursachen dieser unterschiedlichen akustischen Langzeitleistung geforscht wurde. Gleichzeitig bauten verschiedene weitere Kantone die Beläge ebenfalls ein und lieferten zusätzliche Testresultate.

Durch Datenanalysen von ca. 150 weiteren Einbauten im Rahmen von durch das BAFU und den Kanton Aargau in Auftrag gegebene Studien (Bühlmann, Hammer, et al., 2017), (Bühlmann and Hammer, 2017) konnten die wichtigsten Material-, Herstellungs- und Einbauparameter identifiziert und durch deren Optimierung die Lärmminderung und die Dauerhaftigkeit von semidichten Asphalten weiter gesteigert werden. Diese Ergebnisse führten unter anderem zur Überarbeitung der VSS VSS-Norm 40 436 «Semidichtes(VSS, Mischgut»2015). (Schweizerischerdefinierte Verbandneue derBemessungskriterien Strassen-zur und Verkehrsfachleute VSS, 2022d), indem zusätzliche Kriterien für die Bemessung von Mischgütern definiert wurden, die auf eine VerbesserungOptimierung des akustischen Langzeitverhaltens abzielen.(VSS, Nicht2022d).