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Darstellung der absoluten Abriebmassekonzentrationen für die untersuchten Proben
Foto: BASt
Darstellung der absoluten Abriebmassekonzentrationen für die untersuchten Proben

Forschung

Vom Einfluss der Asphaltmischgutsorte auf die Luftqualität

In einem Forschungsvorhaben der BASt wurde das Abriebverhalten verschiedener Fahrbahnoberflächen untersucht und in einem Bericht veröffentlicht.

Denn auch beim Überfahren von Fahrbahndecken kommt es zur Emission von Partikeln aus diesen Strukturen. Insbesondere die Emission von lungengängigen PM10-Partikeln sollte vermieden war. Die Frage ist, ob man beim Neu- und Ausbau oder der Sanierung von Straßen mit der Auswahl der Asphaltmischgutsorte Einfluss auf die Höhe der Emissionen nehmen kann.

Die BASt beauftragte deshalb das Ingenieurbüro Lohmeyer in Dresden mit einer systematischen Untersuchung von Abriebemissionen, die durch die mechanische Beanspruchung unterschiedlicher Fahrbahnoberflächen durch sie überfahrende Fahrzeuge entstehen. Zielstellung war eine Empfehlung für die Berücksichtigung abgeleiteter Emissionsfaktoren in den entsprechenden FGSV-Richtlinien.

Einer umfassenden Literaturrecherche folgend wurden die abriebrelevanten Kenngrößen für 27 in Deutschland am häufigsten eingesetzte Fahrbahnbeläge bestimmt. Dabei handelte es sich um:

  • Asphaltbeton,
  • Offenporiger Asphalt (OPA),
  • Gussasphalt,
  • DSH (Dünne Asphaltdeckschicht in Heißbauweise),
  • Waschbeton und
  • Splittmastixasphalt (SMA).

An 21 dieser Beläge wurden daraufhin Laborversuche zum Abriebverhalten durchgeführt. Diese unterschieden sich nicht nur durchdurch Mischgutsorte sondern auch durch die Art der Gesteinskörnung. Dabei wurden Basalt, Diabas, Granodiorit, Grauwacke, Kalkstein, Kuselit/Andesit, Moräne, Rhyolith und Quarzit verwendet.

Außerdem wurden Emissionsberechnungen mit dem Modell Nortrip (Non-exhaust road traffic induced particle emission modelling) durchgeführt sowie die resultierenden PM10-Emissionsfaktoren des Straßenabriebs ausgewiesen. Die Berechnungsergebnisse wurden darüber hinaus mit Immissionsmessungen an der Frankfurter Allee in Berlin und Am Neckartor in Stuttgart verglichen.

Des Weiteren wurden 4 Modelle diskutiert, die die Veränderungen des Abriebverhaltens für reale Befestigungen diskutiert.

Die Ergebnisse

Neben der Art des Reifens wirkt sich auf die Partikelerzeugung aus dem Abrieb der Fahrbahn ebenso das Fahrverhalten aus. Gesteigerte Beschleunigungsanteile führen wie auch höhere Geschwindigkeit zu höheren Abriebraten.

Als weitere wesentliche Faktoren wurde die Art und Festigkeit sowie die Korngröße des in der Fahrbahn verwendeten Gesteinsmaterials detektiert. Möglicherweise spielt auch die Art des Bindemittels eine Rolle; allem Anschein nach wirkt sich polymermodifiziertes Bindemittel positiv aus. Eventuell bewirkt eine starke Modifizierung des Bindemittels (zum Beispiel Gummimodifizierung) und die sich dadurch einstellenden dickeren Bindemittelfilme eine Verminderung der PM10-Fahrbahnabriebemissionen. Die Höhe der Reduktion hängt hier wahrscheinlich von der Ausbildung der Oberfläche ab.

Die im Rahmen des Projektes durchgeführten Abriebversuche im Labor zeigten, dass die verwendeten Splittmastixasphalte (SMA) unabhängig von der betrachteten Fraktion die niedrigsten Abriebwerte lieferten. Offenbar ist vor allem die Kombination aus Splittmastixasphalt mit einem modifizierten Bindemittel geeignet, die Entstehung von Abrieb und dessen Emission in die Umgebungsluft effektiv zu reduzieren. Der Belag aus Offenporigem Asphalt mit modifiziertem Bindemittel lieferte ähnliche Abriebwerte.

Keine Korrelationen konnten gefunden werden zwischen den Abriebwerten und Kenngrößen der Gesteinskörnungen wie PSV, LA und Nordic Ball Mill (NBM).

Zur Absicherung dieser Ergebnisse sind weitere systematische Untersuchungen des Abriebverhaltens erforderlich. Weiterhin wird empfohlen, die Güte dieses Ansatzes der zweistufigen Klassifizierung des Abriebverhaltens durch Freilandversuche an Autobahnen zu verifizieren.

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Typischer Verlauf der Partikelkonzentration während einer Messung
Foto: BASt
Typischer Verlauf der Partikelkonzentration während einer Messung

Tipp: Der Bericht „Abriebe von Fahrbahnoberflächen“ (Bericht V 352) kann hier heruntergeladen werden.

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