Sonstige
Measuring and characterizing airborne particulate matter (PM) is an important research area because PM can lead to impacts on health and to visibility reduction, material damage and groundwater pollution. In regard to road dust, suspension and re-suspension and the contribution of non-exhaust PM to total traffic emissions are expected to increase as a result of predicted climate scenarios. European environmental regulations have been enforced to reduce exhaust particle emissions from road traffic, but little attention has been paid to reducing non-exhaust coarse particle emissions due to traffic. Therefore, a monitoring program for coarse PM has been initiated in early 2013 to assess the predicted increase in the abundance of non-exhaust particles. Particle sampling was performed with the passive-sampler technique Sigma-2. The subsequent single-particle analysis allows for characterization of individual particles, determination of PM size distribution, and calculation of PM mass concentrations. Two motorways n ear Cologne (Koeln), Germany were selected as sampling sites, and the experimental setup in the field was realized with a so-called twin-site method. The present study reports single-particle analysis data for samples collected between May 31, 2013 and May 30, 2014. Coarse PM, generated through multi-source mechanisms, consists of, e.g., tire-wear, soot aggregates, and mineral dust. The highest mass concentration occurs at both motorways in spring, and the observed PM mainly contains traffic-abrasion particles. The field measurements show that the minimum PM concentration was found in the 5 to 12-°C temperature range, whereas the maximum concentration was observed in both the "5 to 5-°C and the 12 to 24-°C ranges, in agreement with previous laboratory measurements. Correlation between super-coarse (d p 10"80 μm, geometric equivalent diameter) PM concentration and precipitation displays a significant increase in concentration with decreasing number of precipitation events (dry weather periods).
Auf Grund der Eingriffsregelung sind seit 1976 zahlreiche Kompensationsmaßnahmen für Straßenbauprojekte durchgeführt worden. Um aus diesen Maßnahmen Lehren für zukünftige Planungen ziehen zu können, wurde ein Fragenkatalog erarbeitet mit der Zielführung, ob die angestrebten Kompensationsziele bisher erreicht werden konnten. Schon bei der Auswahl von Untersuchungsflächen traten große Defizite zutage. So mussten von 68 recherchierten Maßnahmen 37 mangels konkreter Zielsetzung beziehungsweise grober Umsetzungsfehler verworfen werden. Die übrigen 31 mit insgesamt 126 Teilflächen wurden einem Soll-Ist-Vergleich unterzogen. Dafür mussten die Beschreibungen der Landschaftspflegerischen Begleitpläne zum Teil unter Beachtung des Naturraumpotenzials präzisiert werden. Vegetationskundliche und faunistische Untersuchungsmethoden dienten dazu, den Zielerreichungsgrad der Flächen in eine fünfstufige Skala einzuordnen. In den Ergebnissen zeigten Maßnahmen mit hohem Entwicklungsrisiko besonders häufig Defizite in der Zielerreichung. Deren Ursachen ließen sich in der anschließenden Analyse auf differenzierte Planungs-, Herstellungs- und Pflegefehler zurückführen. Praxisrelevant werden daraus Schlussfolgerungen für die Planung, Ausführung, Pflege- und Funktionskontrollen abgeleitet. Damit soll selbst bei einsetzenden Fehlentwicklungen noch eingegriffen werden können, um die gesetzlich geforderte Kompensation zu erreichen.
Im Erd- und Straßenbau ist es in den letzten Jahren bei bindemittelbehandelten sulfathaltigen Böden wiederholt zu teilweise erheblichen Schäden durch Quellhebungen gekommen, die auf eine Mineralreaktion im Boden zurückzuführen sind. Werden Böden mit natürlichem Sulfatgehalt zu bautechnischen Zwecken mit calciumbasierten Bindemitteln behandelt, so kann das Bindemittel unter bestimmten Randbedingungen mit den im Gips enthaltenen Sulfationen zum Mineral Ettringit reagieren. Infolge der mit dieser Mineralneubildung verbundenen Volumenvergrößerung kann es zu erheblichen Hebungsschäden kommen. Die für die Reaktion des Sulfattreibens im Boden maßgebenden Einflussfaktoren sind zwar grundsätzlich bekannt, quantitative Prüfmethoden und standardisierte Strategien zur Gefahrenabwehr lagen bis dato allerdings noch nicht vor. Das Ziel des Forschungsvorhabens, über das in diesem Beitrag berichtet wird, war die Entwicklung eines praxistauglichen Prüfverfahrens als Grundlage für eine hieraus abzuleitende Prüfvorschrift. Hierfür wurden an Proben aus verschiedenen Boden-Bindemittelgemischen mit definierten Sulfatgehalten Quellhebungsversuche geplant, durchgeführt und ausgewertet. Im Ergebnis wurde ein annähernd linearer Zusammenhangzwischen dem Sulfatgehalt im Boden und den eingetretenen Quellhebungen festgestellt. Die Ergebnisse zeigen ferner, dass eine Behandlung sulfathaltiger Böden mit Weißfeinkalk mit größeren Quellhebungen verbunden ist als eine Behandlung mit Zement.
Für die Herstellung von Betonfahrbahndecken ist für Ober- und Unterbeton ein Zement der gleichen Art und Festigkeitsklasse zu verwenden. Durch eine flexiblere Handhabung von Bindemitteln im Ober- und Unterbeton können sich ökologische und wirtschaftliche Vorteile eröffnen. Ein sinnvoller Ansatz ist die Verwendung von Zementen mit hohem Klinkeranteil für den hochbelasteten, dünnen Oberbeton in Verbindung mit Zementen mit reduziertem Klinkeranteil für den Unterbeton. So kann die Ökobilanz der Betonstraße verbessert und die Gefahr einer schädigenden Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) im Unterbeton vermindert werden. Vorteile können sich ebenfalls aus einem teilweisen Zementersatz durch Steinkohlenflugasche im Ober- sowie Unterbeton ergeben. Da die Anrechnung der Flugasche auf den Wasser/Zement-Wert des Fahrbahndeckenbetons nicht gestattet ist, wird Flugasche in der Regel nicht für den Bau von Verkehrsflächen aus Beton verwendet. Im Rahmen des Forschungsvorhabens sollten die notwendigen betontechnologischen Kenntnisse gewonnen werden, um eine kritische Bewertung der genannten Einschränkungen in der Bindemittelanwendung im Betonstraßenbau vornehmen zu können. Im Ergebnis wurde eine Modifizierung der Einschränkungen angestrebt. Es galt nachzuweisen, dass sich unter den spezifischen Randbedingungen von Fahrbahndecken aus Beton weder für Herstellung, Nutzung sowie Dauerhaftigkeit (insbesondere Frost-Taumitteleinwirkung) Nachteile oder Beeinträchtigungen ergeben. Insbesondere war dabei das Verbund- und Verformungsverhalten von Ober- und Unterbeton zu berücksichtigen. Weiterhin wurde untersucht, inwiefern durch die Verwendung von hüttensandhaltigen Zementen bzw. von Flugasche im Unterbeton das Risiko einer AKR vermindert wird und dadurch die Anzahl an verwendbaren Gesteinskörnungen im Unterbeton vergrößert werden kann. Aus labortechnischer Sicht sowie auf Basis theoretischer Betrachtungen wurden die angestrebten Vorteile der Verwendung unterschiedlicher Bindemittel in Ober- und Unterbeton bei vertretbaren technologischen Risiken erzielt. Insbesondere das AKR-Schadenspotential ausgewählter kritischer Gesteinskörnungen konnte durch Einsatz hüttensandhaltiger Zemente sowie auch durch Steinkohlenflugasche deutlich gesenkt werden. Die Anrechnung von Steinkohlenflugasche auf w/z-Wert und Zementgehalt verursachte in Verbindung mit klinkerreichen Zementen (bis 15 % HÜS) keine nennenswerte Verminderung des Frost-Tausalz-Widerstandes. Auf Grundlage der gewonnenen Erkenntnisse kann die Beachtung der aufgezeigten Ansätze im Regelwerk empfohlen werden. Eine baupraktische Bestätigung dieser Ergebnisse, z. B. in Form einer Probestrecke ist zu empfehlen.
Für das Modellvorhaben Flächenhafte Verkehrsberuhigung wurde unter anderem auch das Modellgebiet Mainz-Bretzenhaim gewählt. Es ist ein Ortsteil der Landeshauptstadt Mainz mit noch weitgehend dörflicher Struktur im Altstadtkern und angrenzenden Neubaugebieten und aufgelockerter Einfamilien- und Reihenhausbebauung. Bereits vor Beginn des Modellvorhabens wurde für das Gebiet ein zweistufiges Verkehrsberuhigungskonzept vorgelegt. Aufbauend auf Vorschlägen der planungsvorbereitenden Studie wurde von der Verwaltung ein Handlungskonzept in drei Stufen erarbeitet, wovon letztendlich zwei Stufen umgesetzt werden konnten. Der Beitrag beschreibt das Modellgebiet Mainz-Bretzenhaim bezüglich seiner Charakteristika und den Bereichen Städtebau, Verkehr und Umwelt. Im zweiten Teil wird eine Dokumentation des Planungsprozesses bahndelt. In der Phase 1 wird die vorbereitende Phase, in der Phase 2 die Planungsphase vor Beginn der Umbaumaßnahmen und in Phase 3 der Verlauf der Umbaumaßnahmen beschrieben. Den 3. Schwerpunkt bildet die Diskussion ausgewählter Problembereiche, insbesondere die Verkehrsberuhigung und der öffentliche Nahverkehr, die Neugestaltung von Bushaltestellten et cetera. Im 4. Schwerpunktbereich ist eine Dokumentation der Einzelmaßnahmen durchgeführt.
Modellvorhaben Flächenhafte Verkehrsberuhigung - Band 6: Maßnahmendokumentation - Teil Esslingen
(1991)
Das Modellvorhaben "Flächenhafte Verkehrsberuhigung" wird in 6 Modellstädten, unter anderem auch in Esslingen durchgeführt. Die zur Wirkungs- und Begleitforschung zählende Maßnahmendokumentation beinhaltet neben der Dokumentation der einzelnen Verkehrsberuhigungsmaßnahmen die Rekonstruktion des Planungsprozesses seit Auswahl der Modellgebiete. Im Beitrag sind die Grundlagen der Dokumentation beinhaltet, so die Auswertung des dokumentarischen Materials, die Ausbaupläne der einzelnen Verkehrsberuhigungsmaßnahmen und eine Fotodokumentation ist nach den einzelnen Planungsphasen untergliedert. Die zusammengestellten Erkenntnisse erstrecken sich unter anderem auf die Bereiche Ausgangslage zu Beginn des Modellvorhabens, Maßnahmenkonzepte, Dokumentation des Planungsprozesses, Darstellung ausgewählter Problembereiche etc.
Ermittlung der Schadstoffbelastung in einem Tunnelbauwerk mit geschlitzter Decke an der EB 42 n
(1987)
Eine Schnellstraße durch einen Tunnel mit einer in der Mitte geschlitzten Decke zu führen, wie an der EB 42n im Bereich Königswinter-Oberdollendorf, ist in der Bundesrepublik Deutschland ohne Vorbild. Zur Klärung, welche Umweltbelastungen von einem derartigen Bauwerk ausgehen können, wurde in einer Messkampagne untersucht, welche Schadstoffbelastungen im Tunnel und außerhalb des Tunnels auftreten. Bei einem Verkehrsstau auf einer Richtungsfahrbahn von mehreren Kilometern Länge im Bereich des Tunnelbauwerkes wurden im Tunnel Kohlenmonoxidkonzentrationen gemessen, die um mehr als den Faktor 5 unter dem Grenzwert aus den Richtlinien für die Ausstattung und den Betrieb von Straßentunneln (RABT) lagen. Die Schadstoffbelastungen am Schlitz des Tunnels sind gering. Sie unterschreiten sowohl die Grenzwerte nach TA Luft, wie auch die Grenzwerte nach der VDI-Richtlinie 2310, die wegen fehlender Grenzwerte für den Straßenbau als Orientierungshilfen herangezogen wurden. Betrachtet wurden die Stoffe Kohlenmonoxid, Stickstoffdioxid und Ozon. Durch die Entwicklung eines physikalischen Modells zur Berechnung der Konzentrationsprofile in den beiden Tunnelröhren könnte das Prinzip der natürlichen Lüftung erklärt und gezeigt werden, dass ca. 75 % bis 78 % der im Tunnel emitierten Schadstoffe über den Schlitz in der Tunneldecke und die restlichen 22 % bis 25 % über die beiden Portale abgeführt werden. Unter dem Aspekt der Luftreinhaltung ist dieses Bauwerk als umweltfreundlich anzusehen.
Umweltgerechte Entwicklung von Verkehr und Infrastruktur - ein verkehrsträgerübergreifender Ansatz
(2016)
Im Expertennetzwerk des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) sind seit 2016 die wissenschaftlichen Fachbehörden und Forschungseinrichtungen der Bundesregierung für den Straßenverkehr, die Binnen- und Seeschifffahrt, den Eisenbahnverkehr, die Luftfahrt und der Deutsche Wetterdienst zusammengeschlossen, um gemeinsam an der Entwicklung sicherer und umweltgerechter Verkehrssysteme zu arbeiten. Für die Zusammenarbeit wurden drei große Bereiche definiert, darunter das Themenfeld "Verkehr und Infrastruktur umweltgerecht gestalten". Hier werden zwischen 2016 und 2019 fünf Forschungsprojekte bearbeitet. Sie sind den Themen (1) Lebensraumvernetzung, (2) Biodiversität und Neobiota, (3) Verkehrslärm sowie (4/5) verkehrs- und infrastrukturbedingte stoffliche Umweltbelastungen gewidmet. Der Beitrag umreisst die mittel- und langfristigen Ziele des Expertennetzwerks im Bereich "Infrastruktur/Umwelt" und die Inhalte und Ziele der fünf Projekte der ersten Etappe der Zusammenarbeit.
Anteile und zeitliche Verteilung von Oberflächenabfluss, Infiltration und Durchsickerung von Böschungen aus teilgesättigten Erddämmen infolge von Niederschlägen und Straßenabfluss sind bisher nur unzureichend bekannt. Für Straßenbauingenieure reicht das vorhandene Wissen über Wasser im Straßen-Erdbauwerk zur Beurteilung der Gebrauchstauglichkeit aus. Für die hydrologische Beurteilung der Durchsickerung im Hinblick auf den Boden- und Grundwasserschutz ist der heutige Wissensstand jedoch nicht ausreichend. Ziel des Projektes ist es, einen dringend benötigten Beitrag zur wirtschaftlichen und umweltverträglichen Verwertung von Ersatzbaustoffen im Erdbau zu leisten und bisher fehlende Beurteilungsmaßstäbe für den Boden- und Grundwasserschutz für die straßenbauspezifischen Gegebenheiten zu liefern. Zur Erreichung des Forschungsziels wurden in der Lysimeteranlage in Augsburg, Derchinger Straße, in acht Becken Böschungen eingebaut, die jeweils einen Ausschnitt aus einer Straßenböschung einschließlich eines Bankettstreifens darstellen. Zur Simulation von belastetem Bodenmaterial wurden dem Böschungsmaterial Schadstoffe zu dotiert. Zusätzlich wurden technische Sicherungsmaßnahmen eingebaut. Ergänzend zu den hydraulischen Größen Niederschlag, Menge von Sickerwasser und Oberflächenabfluss der Lysimeter wurden auch Konzentrationen der zu dotierten Schadstoffe (Cadmium, Kupfer und Cyanid} und weitere Parameter im Sickerwasser der Lysimeter und im Straßenabfluss bestimmt. Das dargestellte Projekt wurde gemeinsam durch die Hochschule Augsburg und die BASt von 2010 bis 2013 durchgeführt. Ein Anschlussprojekt ist derzeit in Bearbeitung.
Bundesfernstraßen stellen als lineare und stark ausgebaute Verkehrsinfrastrukturen, insbesondere wenn sie zweibahnig und viel befahren sind, starke Barrieren in der Landschaft dar. Im Gegensatz zu vielen anderen Wirkungen der Straße können Zerschneidungswirkungen durch bauliche Anlagen in einem gewissen Maß vermieden werden. Um auch im Bestandsnetz Lebensräume wieder zu vernetzen, hat die Bundesregierung das Bundesprogramm Wiedervernetzung beschlossen. An 93 Abschnitten des Bundesfernstraßennetzes sollen im Rahmen der zur Verfügung stehenden Haushaltsmittel Maßnahmen der Wiedervernetzung umgesetzt werden. Querungshilfen dienen neben der Vernetzung von Lebensräumen durch Reduzierung von Wildunfällen auch der Verkehrssicherheit.