Flüsterasphalt gegen den Lärm

Flüsterasphalt gegen den Lärm

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Teaserbild-Quelle: Bernd Sterzl/Pixelio
Flüsterasphalt gegen Lärm

Einer der stärksten Lärmverursacher ist der Strassenverkehr. Doch nicht allein die Fahrzeuge sind schuld, vor allem der Strassenbelag selber ist entscheidend für die Geräuschbelastung. Bis Ende März 2018 müssen Strassenbesitzer die vom Gesetz geforderte Sanierung vorgenommen haben.

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Bernd Sterzl/Pixelio

Vor allem im städtischen Raum werden immer öfter lärmarme Beläge verbaut, um die Bevölkerung zu schützen.

Lärm ist ein Thema, dass jeden betrifft. In der Schweiz waren im Jahr 2012 rund 1,8 Millionen Bürger von übermässigem Lärm betroffen. «Das ist gut jeder fünfte Einwohner des Landes. Diese Zahl ist absolut bedenklich», betonte Erwin Wieland, Vizedirektor des Astra auf der Fachtagung «Lärmarme Strassenbeläge aus Asphalt» in Bern, die von den Bundesämtern für Strassen (Astra) und Umwelt (Bafu) organisiert wurde.

Leidtragende sind rund 1,5 Millionen Menschen, die an Hauptstrassen und innerorts leben oder arbeiten. An den Nationalstrassen sind rund 120 000 Personen direkt betroffen, durch die Eisenbahn und durch Fluglärm werden zudem jeweils rund 80 000 Personen massiv gestört.

Auch der steigende Wohlstand hat in den letzten 20 Jahren zum Verkehrswachstum von gut 30 Prozent beigetragen. Dies zeigt sich vor allem im innerstädtischen Bereich. Die Verkehrspolitik des Bundes zielt darauf ab, die städtischen Gebiete und Agglomerationen zu umfahren.

Ein besonderes Wachstum hat deshalb bei den Nationalstrassen stattgefunden. Während das übrige Strassennetz eine moderate Zunahme verzeichnete, war bei den Nationalstrassen eine Steigerung um 70 Prozent zu beobachten. Auf den Autobahnen fliesst ein Grossteil des nationalen Verkehrs, auch wenn deren Gesamtlägen nur 2,5 Prozent des Gesamtstrassennetzes ausmacht. Über 40 Prozent des Personenverkehrs und 70 Prozent des Güterverkehrs werden hier abgewickelt.

Experten prognostizieren, dass der Verkehr auch in Zukunft zunehmen wird. Dies beruht auf dem Bevölkerungswachstum. So soll bis 2045 die Einwohnerzahl um 30 Prozent auf über 10 Millionen Personen ansteigen. Beim wirtschaftlichen Wachstum wird sogar mit 46 Prozent Steigerung gerechnet. «Dieses Wachstum kann zum Grossteil über den öffentlichen Verkehr abgewickelt werden, aber auch der PKW-Verkehr wird sich voraussichtlich um 18 Prozent, der Güterverkehr auf der Strasse um 33 Prozent erhöhen», so Erwin Wieland.

Die Lebensqualität leidet

Bereits seit den 90er-Jahren werden in der Schweiz lärmarme Strassenbeläge realisiert und erforscht. In den letzten Jahren werden sie immer häufiger eingebaut. Doch weiterhin bestehen besonders hohe Lärmbelastungen entlang des Hauptverkehrsnetzes, vor allem auch an den Autobahnen und in den Städten.

Lärmschutz ist eine staatliche Aufgabe. Dies wurde bereits vor Jahrzehnten im Umweltschutzgesetz festgeschrieben und genau vor 30 Jahren in der Lärmschutzverordnung des Bundes konkretisiert. Laut Artikel 11 des Umweltschutzgesetzes ist die Lärmbekämpfung in erster Linie an der Quelle vorzunehmen.

Neben dem Bau von Lärmschutzwänden kommen dafür vor allem die Verwendung lärmmindernder Beläge sowie die Geschwindigkeitsreduktion in Betracht. Die Lärmschutzverordnung bestimmt nicht nur die Grenzwerte und Berechnungsmethoden, sondern legt auch die Sanierungsfristen fest. Die Autobahnen mussten bereits zum 31. März 2015 saniert sein, für die Gemeinden und Kantone steht diese Frist am 31. März 2018 an.

Das Nationalstrassennetz war mit Stand 31. März 2015 zu 90 Prozent saniert. 2,8 Milliarden Franken wurden dafür investiert. Auch die verbleibenden 220 Kilometer sind inzwischen zu einem Grossteil realisiert. Doch oft behindern Einsprachen den Baufortschritt. Bis 2018 werden aber weitere drei Viertel der verbleibenden Streckenabschnitte  fertiggestellt, versichert Wieland. «Dass weiterer Handlungsbedarf besteht, ist unumstritten.

Um aktiv gegen den Lärm vorzugehen, muss die Ursache an der Quelle bekämpft werden. Wir haben aber leider Probleme wegen Einsprachen, bei denen es oft nur um kleine  Details wie etwa die Farbgebung der Schalschutzwand geht.»

Lärmbekämpfung innerorts

Lärmschutzmassnahmen, die sich auf Nationalstrassen und ausserorts bewährt haben, erweisen sich innerhalb der besiedelten Gebiete oft als total ungeeignet: Meterhohe Lärmschutzwände verstellen die Sicht, stören das Ortsbild und haben bei mehrgeschossiger Bebauung für die Bewohner der oberen Etagen nur geringe Wirkung.

Umso mehr Bedeutung gewinnt hier die Ausführung des Belags. Flüsterasphalt, wie er umgangssprachlich genannt wird, ist allerdings nicht das Allheilmittel. Obwohl anfänglich meistens sehr gute Ergebnisse zu verzeichnen sind, lässt die Wirkung des lärmarmen Asphaltbelags mit den Jahren oft deutlich nach. Hierauf konzentrieren sich Studien und Tests, um neben der Dauerhaftigkeit und Belastbarkeit des Strassenbelags auch eine optimale, anhaltende Lärmreduktion zu erreichen.

«Die Massnahmen zur Lärmreduktion müssen dort ansetzen, wo Menschen besonders betroffen sind, in den Städten und Ortskernen. Lärmsanierung bedeutet allerdings nicht Stadtreparatur. Doch natürlich ist es optimal, wenn die Massnahmen auch gleichzeitig zu einer optischen städtebaulichen Verbesserung beitragen», betont Astra-Vizedirektor Wieland. Man sei auch zu Sonderlösungen bereit, setze dann aber auf die Zusammenarbeit mit den Kommunen.

Besonders bei Autobahnen sei oft im Laufe der Projektphase festgestellt worden, dass der Sanierungsanspruch höher ist, als zuvor angenommen. Der Lärmschutz stelle dabei nur einen Bereich dar, zudem müssen auch Aspekte der Dauerhaftigkeit und Instandhaltung der Beläge berücksichtigt werden.

Die Fahrzeuge selbst beziehungsweise ihre Motorengeräusche sind bedeutend leiser geworden. Dazu tragen verstärkt auch die elektrobetriebenen Fahrzeuge bei. Bestehen bleibt aber weiterhin das Problem der Rollgeräusche, verursacht durch das «Air Pumping» (Luftverdrängung und Ansaugeffekt des Reifens) und den sogenannten Horneffekt (Reifenvibration und Reflexionen zwischen Reifen und Strasse).

Da der Verkehr in Zukunft weiter zunehmen werde, müsse im innerstädtischen Bereich der Fokus auf den Schwerverkehr, vor allem auf die Busse gelegt werden. Hierbei sei die Geschwindigkeit ausschlaggebend, da die lauten Rollgeräusche erst ab einer bestimmten Geschwindigkeit relevant und zum Störfaktor werden, erklärt Wieland.

Dreistufiges Forschungspaket

Astra und Bafu sind die treibenden Kräfte bei der Förderung lärmarmer Strassenbeläge. Sabine Würmli vom Astra berichtet über das gemeinsam durchgeführte und finanzierte Forschungspaket «Lärmarme Beläge innerorts». «Verschiedene Vorstudien im Vorfeld des Forschungspaketes haben klar gezeigt, dass lärmarme Beläge die beste Methode für eine Sanierung innerorts sind. Doch die Akzeptanz der Massnahmen war anfänglich noch sehr gering». Die Bundesämter waren sich dennoch einig, dass Massnahmen ergriffen werden müssen.

Im Jahr 2009 wurde das Forschungspaket mit den Teilgebieten Forschung, Test und Validierung sowie das Langzeit-Monitoring gestartet. Im Vordergrundstand das Ziel, die zu einer Sanierung der Strassenbeläge verpflichteten Gemeinden und Kantone zu unterstützen.

Acht Jahre lang wurden die Forschungsergebnisse zusammengetragen. Für das erste Teilprojekt vergaben die beiden Bundesämter acht Einzelprojekte an verschiedene Forschungsstellen. Die Einzelprojekte widmeten sich unterschiedlichen Themen wie den Rezepten für optimale Asphaltmischungen, der labortechnischen Bestimmung der Dauerhaftigkeit und den akustischen Eigenschaften sowie dem Betrieb und dem Unterhalt lärmarmer Beläge. Auch die Verbesserung der akustischen Messmethoden, die Einflüsse von Reinigungsund Wartungsmassnahmen auf die Beläge sowie die Einflüsse auf die Eigenschaften aufgrund der Herstellungsmethoden wurden untersucht.

Die Einzelprojekte wurden vom Astra in Zusammenarbeit mit der ETH Lausanne und den Firmen IMP Bautest AG, Müller-BBM Schweiz AG und Grolimund + Partner AG realisiert. Die Mischgüter wurden dafür im Labor optimiert. Vier Rezepturen wurden letztendlich entwickelt. «Allerdings konnten keine Methoden zur akustischen Beurteilung festgelegt werden, sodass die Optimierung ausschliesslich im Labor stattfand», so Würmli. In einem Einzelprojekt, bei dem innovative, lärmarme Beläge für den potenziellen Einsatz in der  Schweiz untersucht wurden, kam man zum Ergebnis, dass bereits überdurchschnittlich gute Beläge verbaut worden waren.

Im Verlauf des Forschungsprojektes hat die Verwendung lärmarmer Asphaltbeläge zur Bekämpfung des Strassenlärms stark zugenommen.

Sabine Würmli, Astra, Spezialistin Trassee / Erhaltungsmanagement beim Bundesamt für Strassen

Von der Theorie in die Praxis

Das zweite Teilprojekt sah hingegen die Realisierung lärmarmer, nicht normierter Beläge auf Teststrecken innerorts vor. Nach der abgeschlossenen theoretischen Forschung konnte nun eine Validierung erfolgen. In verschiedenen Kantonen wurden 15 Teststrecken realisiert. Im ditten Teilprojekt wurden diese im vorangegangenen Teilprojekt eingebauten
Deckschichten sowie vier Beläge aus Vorgängerprojekten drei bis fünf Jahre lang messtechnisch überwacht und dokumentiert. Diese Testphase übernahm das Bafu.

Die über einen langen Zeitraum zusammengetragenen Messwerte der akustischen und belagstechnischen Eigenschaften der Beläge zeigen eindeutige Unterschiede zwischen semidichten Belägen mit vier und acht Millimeter Grösstkorn. Als abschliessende Aufgabe des Forschungspaketes war ein Gesamtsynthesebericht zu erstellen, in der alle Ergebnisse zusammenzutragen, zu bewertet und zu analysieren waren.

Generell konnte festgestellt werden, dass im Verlauf des Forschungsprojekts die Verwendung lärmarmer Asphaltbeläge als Massnahme zur Bekämpfung des Strassenlärms in den Kantonen stark zugenommen hat.

Aufgrund der Nachfrage haben auch die Bauunternehmen ihr Angebot an neuen Produkten mit verbesserten akustischen Leistungen erhöht. Viele Unternehmen verfügen inzwischen über die Technik und gute Kenntnisse zur Herstellung lärmarmer Beläge. Zudem wurde in der 2013 von Schweizerischer Verband der Strassen- und Verkehrsfachleute VSS veröffentlichten Regel SNR 640 436 «Semidichtes Mischgut und Deckschichten; Festlegungen, Anforderungen, Konzeption und Ausführung » der Belagstyp (SDA) in seinen mechanischen Eigenschaften normiert. Parallel zu dieser Regel wurden in der SNR 640 425 «Lärmmindernde Decken; Grundlagen» die entsprechenden Kategorien beschrieben.

Gleich und doch verschieden

Warum weisen Beläge unterschiedliche Eigenschaften auf, obwohl das gleiche Material verbaut wurde? Wie ist die Beziehung zwischen akustischen Eigenschaften, beispielsweise semidichter Beläge, und der Bautechnik? Diesen Fragen widmeten sich die Experten von IMP Bautest AG und Grolimund & Partner AG in ihrem Langzeit-Monitoring. Aus Praxiserfahrungen ist bekannt, dass eine Streuung von bis zu fünf Dezibel bei 50 Stundenkilometern innerorts für jeden gängigen Belagstyp möglich ist. «Daskönnte damit zu tun haben, dass unsere bautechnischen Regeln zu viel Spielraum lassen. Allerdings kann es auch darauf basieren, dass beim Einbau noch viele Faktoren dem Zufall unterliegen», erklärt Geophysiker Guido Kneib, Spezialist für technische Akustik bei Müller BBM.

Ziel des Projekts war es deshalb, die Variabilität zu qualifizieren und die Zusammenhänge zwischen verschiedenen Beobachtungsgrössen herauszufinden. Jeweils sechs Teststecken mit einer Asphaltdeckschicht der Sieblinien SDA 4 und SDA 8 wurden realisiert. Elf der Einbauten befinden sich im Kanton Aargau, eine im Kanton Solothurn. Sie wurden in den Jahren 2015 und 20 16 von fünf Baufirmen eingebaut, die mit vier verschiedenen Mischwerken zusammenarbeiten.

Alle Baustofflieferungen wurden systematisch überprüft, um genau dokumentieren zu können, wie die Strassenabschnitte entstanden waren. Dies geschah in drei Schritten: Die Einbauten wurden persönlich vor Ort begleitet, im Baustofflabor die bautechnische Prüfung des Mischguts durchgeführt und nach dem Einbau die lärmtechnische Kontrollprüfung der Asphaltschicht angesetzt. «Als Grundkonzept stand: Wenige Einbauten, aber pro Einbau viele Parameter messen und vergleichen. 56 Werte wurden pro Einbau erhoben», berichtet Kneib. Verglichen wurden die Einbaumethoden, der Maschinenpark, die Lieferung und Zusammensetzung bis hin zur Einbautemperatur des Materials.

Dabei wurde festgestellt, dass leichte Abweichungen der Einbautemperatur keinen wesentlichen Einfluss auf die Qualität haben. Die SDA-8-Beläge erwiesen sich untereinander ähnlicher als die SDA-4-Beläge. Starke Differenzen ergaben sich bei der Beschreibung des Mischguts, vor allem bei den Sieblinien. Ganz klar trat hervor: Umso höher der Anteil grober Körner, desto mehr Hohlräume. Doch der höhere Anteil Grösstkorn hat wiederum den Effekt, dass die Rauigkeit zunimmt und der Reifen lauter abrollt, was ebenfalls nicht optimal ist. Ein hoher Anteil kleinerer Körnung bedeutet weniger Hohlräume, aber akustisch bessere Werte.

Die Sieblinie ist also für die Akustik besonders wichtig. «Vorgeschlagen wird, die Sieblinie für die spezifischen Hohlraumklassen festzulegen, um mehr Auswahl zu haben. Zudem wird vorgeschlagen, die Bemessung immer mit einem einheitlichen Verfahren vorzunehmen», so Kneib.

Probleme der Dauerhaftigkeit

Lärmmindernde Beläge verlieren oft schon nach einigen Jahren ihre guten lärmmindernden Eigenschaften. Der Verlust steht im Zusammenhang mit der Veränderung der Poren- und Oberflächenstruktur des Asphaltbelags. Untersuchungen haben gezeigt, dass die akustische Dauerhaftigkeit eines lärmarmen Belags vor allem von der Verkehrsbelastung abhängt.

Aufgrund des erst kurzen Verwendungszeitraums ist es allerdings noch nicht möglich, Langzeitprognosen zu erstellen. Die ersten Erfahrungen wurden dafür auf 15 Teststecken in 11 Kantonen gesammelt, die zwischen 1661 und 13 875 Quadratmeter gross sind. «Um die Eigenschaften der Beläge möglichst dauerhaft zu erhalten, muss eine gezielte Optimierung des Mischguts erfolgen», betont Christian Angst, Verwaltungsratpräsident bei IMP Bautest AG.

Dafür sind grundlegende Richtlinien zu beachten: Sie umfassen klare Vorgaben des Bauherrn über die gewünschte Zusammensetzung und den normgerechtern Einbau mit präzisen Vorschriften bezüglich Mischung und Einbaumethoden. Besonders gute Ergebnisse seien zu verzeichnen, wenn die Verdichtung des Materials durch schwere statische Walzen ohne Vibration direkt hinter dem Strassenfertiger erfolgt, wo das Mischgut noch sehr heiss ist. «Auch sollte der Einbau auf der gesamten Breite und mit möglichst langen Tagesabschnitten angestrebt werden. Zudem rate ich vom Nachteinbau ab, da die Ebenheit im Dunklen meist nicht eingehalten werden kann», sagt Angst.

Zu empfehlen seien zudem immer ein Probeeinbau und die Kontrollen des Mischguts, um Variationen zwischen den Chargen und dadurch bedingte Qualitätsänderungen zu vermeiden oder möglichst gering zu halten. Auch die Einbautemperatur darf nicht zu gering sein, da sonst keine optimale Verdichtung erfolgen kann.

Als besonders lästige Lärmquellen erweisen sich immer wieder falsch positionierte Schachtdeckel. Hier sei bereits bei der Projektierung darauf zu achten, dass diese nicht direkt unter den Rädern angeordnet werden.

Eine Nachbegehung der 15 Teststrecken nach zwei- bis vierjähriger Nutzung im Jahr 2015 zur qualitativen Bewertung bescheinigte allen einen sehr guten Zustand. An einigen Stellen waren Längs- und Querrisse aufgetreten, die die Nutzungseigenschaften allerdings nicht mindern.

Lärm macht krank

Lärm stresst und schädigt die Gesundheit. Das Bundesamt für Umwelt (Bafu) beteiligt sich deshalb an der Finanzierung des Forschungsprojekts «Lärmarme Beläge innerorts». Seit 2008 sind 250 Millionen Franken an Fördergeldern geflossen. Lärm hat starke Auswirkungen auf die Gesundheit. 800 Millionen Franken betragen die jährlichen Kosten für die gesundheitlichen Folgeerkrankungen von Lärm, der Grossteil wird vom Strassenlärm verursacht. Laut Umfragen fühlen sich 23 Prozent der Schweizer vom Lärm gestört. Auch während der Nacht leidet jede sechste Person (18 Prozent der Bevölkerung) unter Verkehrslärm.

«Bereits seit 1983 besteht der Auftrag zu Lämschutzmassnahmen. Und wir haben immer noch Probleme damit», betont Urs Walker, Leiter der Abteilung Lärm und NIS am Bafu. Hunderte Kilometer an Lärmschutzwänden wurden seitdem errichtet, tausende Kilometer Strassenbelag erneuert. Trotzdem ist die Bevölkerung noch nicht genügend vor Lärm geschützt. Denn die vorgenommenen Lärmschutzmassnahmen können die Lärmzunahme durch das Verkehrswachstum nur teilweise kompensieren. Einer schweizweit  durchgeführten Studie zufolge bringen Massnahmen wie eine Reduzierung der Geschwindigkeit und Fahrzeuge mit E-Motor sehr gute Resultate bei der Lärmminderung. «Der Einbau lärmarmer Beläge bringt nur temporäre Erfolge, schwächt sich dann allerding ab», so Walker.

Auch die Industriesei gefordert, denn zur Senkung des Lärmpegels können auch lärmarme Reifen beitragen. Die mit einer speziellen Mixtur hergestellten Reifen sollten verstärkt im Angebot zu finden sein, fordert Walker.

Mit dem «Nationalen Massnahmenplan zur Verringerung der Lärmbelastung» wird im Bericht des Bundesrats vom 14. September 2015 die Empfehlung für den weiteren Einbau lärmarmer Beläge gegeben. Weitere Subventionen wären dafür nötig und müssten geprüft werden, so Walker. (cb)

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Redaktorin Baublatt

Ihre Spezialgebiete sind Architektur- und Technikthemen.