Ein Ansatz – viele Lösungen

„Das deutsche Fernstraßennetz besteht aus rund 13.000 Kilometer Bundesautobahnen und etwa 40.000 Kilometer Bundesstraßen, auf denen zusammen rund 46% der Fahrleistungen in Deutschland abgewickelt werden.“ (Pro Mobilität: „Wegweiser 2017 – 2021). Hinzu kommt das umfängliche Netz kommunaler Straßen-Infrastruktur. Diese für Bürger und Wirtschaft gleichermaßen unverzichtbare Infrastruktur muss vorausschauend erhalten werden. An dieser Stelle entstehen verschiedenste Anforderungen in Bezug auf wirtschaftliche, nachhaltige sowie gesundheits- und umweltverträgliche Baustofflösungen. HeidelbergCement forscht mit seiner Abteilung Engineering & Innovation stetig an der Weiterentwicklung von Zementen, Betonen und Produkten, die diesen Anforderungen gerecht werden. Ein besonderes Augenmerk im Unternehmen gilt hier dem umfänglichen Leistungsspektrum offenporiger Betone, denn der Baustoff verfügt über viele Vorteile und bietet Antworten auf Megatrends wie Klimawandel, Flächenversieglung sowie Lärmexplosion im Straßenverkehr.

Nur ein Korn

Bei offenporigen Betonen oder Flüsterbetonen handelt es sich um sogenannte Einkornbetone, die im Verkehrswegebau vielfach für sehr heterogene Anwendungsbereiche eingesetzt werden. Bei diesem Einkornsystem besteht die Gesteinskörnung im Unterschied zu herkömmlichen Betonrezepturen mit verschieden hinsichtlich einer möglichst dichten Packung optimal zusammengesetzten Korngruppen aus Körnern nur einer Korngruppe, die nur durch ein Zementleimgemisch an den Kontaktstellen miteinander verklebt werden. Die zusätzliche Zugabe einer geringen Menge Sand ist möglich. Somit entsteht ein wasser- und mitunter sandarmer, hohlraumreicher Beton (mit einem Hohlraumgehalt zwischen 15 und 25 Vol.-%), der exzellente lärmmindernde sowie drainage- und versickerungsfähige Eigenschaften aufweist. Vielfach praktisch bewährt hat sich bereits der Einsatz von Dränbetontragschichten (DBT), zum Beispiel zum Einbau unter Pflasterdecken, sowie von Dränbetondeckschichten (DBD) für die Entsieglung kommunaler Flächen. Diesem Verkehrsflächenaufbau liegt ein offenporiges, komplett bis in den Untergrund versickerungsfähiges Betonsystem zugrunde, um Wasser schnell und zielgerichtet von der Oberfläche abzuleiten. Anders verhält sich der Schichtaufbau beim Offenporigen Beton (OPB). Hier wird auf eine dichte Tragschicht, zumeist aus Beton, eine sehr dünne, ca. 7 cm starke, faserverstärkte und polymermodifizierte Schicht aus OPB aufgeklebt, welche entscheidenden Anteil an der Reduktion von Lärmemissionen im Straßenverkehr hat. Weitere Anwendungsbereiche solcher Einkornsysteme sind der von der HeidelbergCement AG seit 2014 vertriebene Bankettbeton für die sichere Befestigung von Straßenbanketten mit offenporigem Beton sowie der Einsatz von offenporigem Beton als hochwirksamer Schallabsorber bei der Deutschen Bahn. Für dieses besondere Einsatzspektrum wurden geeignete Rezepturen für offenporige Betone entwickelt und getestet. Denn ICE-Hochgeschwindigkeitstrassen brauchen statt des klassischen Schotterbetts eine „Feste Fahrbahn“. In der aktuellen Bauweise ist diese allerdings stark schallreflektierend. Eine schallschluckende Bauweise mit offenporigem Beton als Schienenschallabsorber hat HeidelbergCement bereits 2010 mit dem EU-Forschungsprojekt „Urban Track“ vorgestellt und bei einer Straßenbahn-Teststrecke in Brüssel erfolgreich verbaut.

Ruhe bitte

Unsere Gesellschaft wird immer mobiler. Mit 45 Millionen Pkw sowie 5,5 Millionen Lkw und Bussen leider auch immer lauter. Lärmschutzwände und Erdwälle sind aus volkswirtschaftlicher und raumplanerischer Sicht keine geeigneten Antworten auf die kontinuierliche Zunahme von Lärmemissionen im Straßenverkehr. Wesentlich zielführender erscheint der Lösungsansatz, Lärm direkt an der Geräuschquelle einzudämmen.

Rollgeräusche zum Beispiel kann man entweder mit optimierten Reifen oder durch spezielle Fahrbahnoberflächen minimieren. Der Reifenhersteller Continental hat im Forschungsverbund 188 Reifen in elf Profilvarianten untersucht und deutliche Unterschiede in der Lärmwirkung gemessen. HeidelbergCement hat in dem Forschungsprojekt gemeinsam mit anderen Partnern offenporige Fahrbahnbetone entwickelt und den Bau einer Versuchsstrecke unterstützt.

Die Ergebnisse der Lärmmessungen sind eindeutig. Die offenporige Fahrbahnoberfläche aus Einkornbeton, auch Dränbetondecke genannt, reduziert Lärm am effektivsten.

Im Vergleich zu herkömmlichen Deckschichten werden an offenporigen Betondecken deutlich geringere Lärmemissionen gemessen – bei allen Geschwindigkeiten und unabhängig vom Reifentyp. Aufgrund der Schall absorbierenden Wirkung und der engen Kornabstufung des offenporigen Fahrbahnbetons werden sowohl die Entstehung von Reifen-Fahrbahn-Geräuschen als auch die Schallabstrahlung günstig beeinflusst. Das Geräuschminderungspotential offenporiger Fahrbahnbetone kann bis zu sieben Dezibel betragen, was einer Halbierung des Lärms entspricht. Damit ist der offenporige Beton Testsieger.

Offenporiger Beton für lärmmindernde Fahrbahnbeläge (OPB)

Der Einsatz eines Offenporigen Betons (OPB) auf Verkehrsflächen der Belastungsklasse Bk100 nach RStO 12 (Autobahnen, Schnellstraßen) befindet sich derzeit in einer intensiven Forschungs- und Entwicklungsphase. Bei ersten Einbauten Mitte der 90er Jahre des letzten Jahrhunderts auf der BAB A5 bei Bruchsal konnten keine befriedigenden Ergebnisse bezüglich der Dauerhaftigkeit des Belages erzielt werden. Zu positiven Ergebnissen gelangte man jedoch beim Einbau auf untergeordneten Verkehrsflächen wie dem Hockenheim Ring im Jahre 2002.

Die Weiterentwicklung eines lärmmindernden offenporigen Betons (OPB) auch für den Einsatz auf hochbelasteten Verkehrsflächen zielt im Wesentlichen darauf ab, die Betonbauweise dahingehend zu modifizieren, entgegen der derzeit praktizierten zweischichtigen Bauweise „frisch auf frisch“, die Betonage eines Oberbetons mit offenporigem Gefüge (Schichtdicke 5 bis 7 cm) auf einem bereits erhärteten dichten Unterbeton vorzunehmen. Der Verbund zwischen dem Unterbeton und der primär zur Lärmminderung aufgebrachten Funktionsschicht aus offenporigem Beton wird durch eine hochwertige Haftbrücke auf Polymer- / Zementbasis sichergestellt.

Zu diesem Zwecke wurde von der BASt, in Zusammenarbeit mit der Gütegemeinschaft Verkehrsflächen aus Beton e.V. (GVB) und anderen Partnern der Industrie, hierunter auch die HeidelbergCement AG, ein lärmmindernder Betonfahrbahnbelag entwickelt und erprobt. Die wesentlichen Vorteile einer solchen Bauweise liegen darin, dass eine dauerhafte Lärmminderung bei gleichzeitig hohem Dränagevermögen sowie guter Griffigkeit sichergestellt werden kann. Mit der Entwicklung dauerhafter, lärmmindernder offenporiger Betonfahrbahnbeläge kann eine Alternative zu offenporigen Belägen in Asphaltbauweise etabliert werden, um den Straßenbauverwaltungen weiterhin, trotz steigender Anforderungen an die Lärmminderung, einen Gestaltungsspielraum bei der straßenbautechnischen Ausführung zu ermöglichen.

Der nächste Schritt: Versuchsstrecke Silberbach

Die von der BASt und der GVB neu entwickelte Betonrezeptur für die offenporige Betonbauweise wurde nach zahlreichen Laborversuchen im Herbst 2016 unter realen Straßenverkehrssituationen 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. Diese Versuchsstrecke ist bundesweit die erste, an der dieser innovative offenporige Fahrbahnbelag unter realen Bedingungen getestet wird.

Bereits im Bauprozess entnahmen Mitarbeiter der BASt zahlreiche Proben der Betonmischung und prüften in einem mobilen Baustellenlabor den offenporigen Beton. Weitere Tests und Messungen werden regelmäßig die Tauglichkeit des neuen Fahrbahnbelags unter realer Beanspruchung überprüfen. Dazu zählen einerseits labortechnische Überprüfungen und andererseits, wie effektiv die Geräuschminimierung mit dem offenporigen Beton tatsächlich ist. Fallen die Testergebnisse positiv aus, dann könnte sich der offenporige Beton künftig als Alternative zum offenporigen Asphalt etablieren und Bund, Ländern und Kommunen einen Gestaltungsspielraum für lärmreduzierende Straßenbauweisen bieten.

Bankettbeton- Dauerhafte Hilfe für marode Straßenbankette

Bankette bilden bei den meisten außerörtlichen Straßen den seitlichen Abschluss der Fahrbahn und schließen somit direkt an den Rand- bzw. Seitenstreifen an. Bei schmalen Straßen mit Fahrbahnbreiten von 3,00 bis 3,50 m ist sehr oft ein Begegnungsverkehr ohne Befahrung der Bankette nicht möglich.

Solche Straßen – auch oft ÖFW (öffentliche Feldwege) genannt – werden überwiegend im ländlichen Raum vorgefunden. Im deutschen Straßennetz gibt es tausende von Kilometern dieser Straßentypen mit schmalen, befestigten Fahrbahnen. Betrieb und Unterhaltung der ÖFW stellen Kommunen und Straßenbauverwaltungen zunehmend vor größere Probleme, da sie einerseits immer öfter als Ausweichstrecken im überlasteten überregionalen Straßennetz genutzt, andererseits aber auch durch landwirtschaftliche Fahrzeuge mit höheren Achslasten immer stärker beansprucht werden. Für eine verkehrssichere Nutzung und bauliche Erhaltung dieser Straßen müssen die Baulastträger immense finanzielle und materielle Aufwendungen aufbringen. Dieses Thema gewinnt angesichts leerer Kassen zunehmend an Bedeutung. Auch bei Autobahnbaustellen ist das Thema Bankett von Bedeutung, denn bei engen Autobahnbaustellen im 4:0-Verkehr müssen Lkw häufig die Bankette befahren, weshalb die Seitenstreifen für den Schwerlastverkehr mit einem befestigten Bankett gesichert werden müssen. Ein unbefestigtes oder schlecht ausgeführtes Bankett stellt bei einer notgedrungenen Befahrung für die Verkehrsteilnehmer ein erhebliches Unfall- und Sicherheitsrisiko dar. Außerdem wird dadurch auch ein schnelleres Ausbrechen der befestigten Fahrbahnränder verursacht, wodurch die Lebensdauer der Straße verkürzt und der Unterhaltungsaufwand für die Verkehrssicherung zunimmt. Aus diesen genannten Gründen sind neue Lösungen für dauerhafte Bankette gefragt.

Bankettbeton für eine nachhaltige Befestigung

HeidelbergCement hat einen speziellen Dränbeton für eine schnelle, wirtschaftliche und nachhaltige Bankettbefestigung entwickelt. Dieser Bankettbeton wird im Transportbetonwerk hergestellt und mit dem Fahrmischer oder Lkw-Muldenkipper an die Einbaustelle transportiert. Der Bankettbeton ist ein mit Kies oder Splitt hergestellter haufwerksporiger Beton mit einem Hohlraumgehalt von ca. 20 Vol.-%. Mit einem speziellen Additiv wird ein hochwertiger, thixotroper Zementleim hergestellt, der die Gesteinskörner vollflächig umhüllt und dauerhaft miteinander verbindet. Gleichzeitig wird verhindert, dass der Zementleim von den Gesteinskörnern abläuft. Dadurch wird auch ein relativ gleichmäßiger Hohlraumgehalt über die i.d.R. großen Einbaudicken sowie eine hohe Standfestigkeit der Schultern hinter der Gleitschalung gewährleistet. Der Bankettbeton kann mit einem Offset-Gleitschalungsfertiger mit einer hohen Einbauleistung, in variabler Höhe und Breite sowie in sehr gleichmäßiger Qualität eingebaut werden. Ein großer Vorteil gegenüber anderen Bankettbefestigungen ist die durch den Hohlraumgehalt gewährleistete hohe Wasserdurchlässigkeit der tragfähigen Schicht.

Pilotprojekt in Münster im November 2014

Ende November 2014 wurde als richtungsweisendes Pilotprojekt in Deutschland im Aatal in Münster,Westfalen, eine ca. 550 m lange Erprobungsstrecke erfolgreich gebaut. Hier wurde eine schmale Asphaltstraße beiderseits mit Banketten befestigt und kurz darauf als Umleitungsstraße für eine Bundesstraße genutzt. Dabei hat das Bankett höchste Standfestigkeit bewiesen. Dieser Erfolg treibt seitdem die Nachfrage für Bankettbeton an. Seit 2014 wurden viele weitere Projekte zur vollsten Zufriedenheit der Auftraggeber abgeschlossen.

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