DE102005013205A1 - Lärmschutzwand und Verfahren zur Herstellung einer Lärmschutzwand - Google Patents

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DE102005013205A1
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Berthold Lahl
Lothar Kromer
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TerraElast AG
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Abstract

Es wird eine Lärmschutzwand 1 in ein- oder zweischaliger Bauweise angegeben. Zwischen zwei voneinander beabstandeten Pfosten 2 aus einem U-förmigen Stahlträger bildet jeweils ein Wandelement 3 die vordere und die hintere Wandung der Lärmschutzwand 1. Die Pfosten 2 sind jeweils über ein nicht weiter dargestelltes Fundament im Baugrund verankert. Die Wandelemente 3 sind jeweils auf der Innenseite des Steges 5 des Pfostens 2 angebracht. In der von dem Pfosten 2 gebildeten, zu den Wandelementen 3 gerichteten Nut 6 werden die Wandelemente 3 gehalten, die somit dem Druck der Füllung standhalten. In der Nut 6 sind mehrere, jeweils 6 cm starke Wandelemente 3 übereinander eingesetzt und an den Stirnseiten miteinander verklebt. DOLLAR A Die Wandelemente der Lärmschutzwand bestehen aus einer Verbindung aus verdichteten mineralischen Zuschlagstoffen oder Zuschlagstoffen aus Glas und organischen Klebstoff. Aufgrund der hohen Porosität der Wandelemente und der dennoch hohen Dichte des Baustoffes werden hohe Schalldämmwerte erzielt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Lärmschutzwand zur Abschirmung von Verkehrswegen und sonstigen Lärmquellen mit einer Anzahl plattenförmiger Wandelemente, die über und/oder nebeneinander angeordnet sind. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Lärmschutzwand. Derartige Lärmschutzwände sind aus der EP 1 455 018 A1 bekannt.
  • Gesteigertes Umweltbewusstsein und das Wissen um gesundheitsschädigende Auswirkungen durch hohes Lärmaufkommen verlangen heute nach wirksamen Gegenmaßnahmen. Insbesondere entlang von Verkehrstrassen, wie Bahnlinien und Strassen besteht ein steigendes Bedürfnis Lärm mit technischen Maßnahmen von angrenzende Besiedelungen, Wohnbebauungen etc. fern zu halten. Weitere Lärmquellen können Schieß-, Freizeit- und Industrielärm sein.
  • Maßgeblich für die Notwendigkeit bautechnischer Maßnahmen sind die entsprechenden gesetzlichen Vorschriften. Die Berechnung der Emissionspegel und der Immissionspegel erfolgt auf der Grundlage der Richtlinien für den Lärmschutz an Straßen (RLS). Übersteigt der von einer Straße ausgehende, an Gebäuden errechnete Immissionspegel festgesetzte Grenzwerte, sind geeignete Maßnahmen zur Verminderung des Immissionspegels zu treffen und die betroffenen Gebäude zu schützen.
  • In der Regel wird es sich bei den bautechnischen Maßnahmen um Lärmschutzwälle oder -wände handeln. Lärmschutzwände werden dort erstellt, wo aus Platz gründen kein Wall gebaut werden kann, z.B. auf Brücken. Dabei werden meist Beton- oder Kunststofffertigteile verwendet. Besonderes Gewicht ist bei Lärmschutzwänden auf eine optisch befriedigende Gestaltung und auf die Einpassung in das Landschaftsbild zu legen.
  • Bei der aus der EP 1 455 018 A1 bekannten Lärmschutzwand werden kassette nartige Wandteile aus Aluminium kasteförmig zu einer Wand zusammengefügt. Diese werden an voneinander beabstandeten Pfosten angebracht, wobei die Wandelemente in den Nuten H-förmiger Stahlprofile eingesetzt werden. Derartige aus Aluminium gefertigte Wandelemente sind meist sehr aufwändig um eine ausreichende Schallschutzwirkung zu erzielen. Zudem sind Vorkehrungen zu treffen, um die Wände vor erosiven Einwirkungen der Umwelt zu schützen.
    •
  • Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Lärmschutzwand anzugeben, bei eine hohe Lärmschutzwirkung erzielt wird und die Wandelemente einfach und kostengünstig herstellbar sind. Hierzu ist zudem ein Verfahren zur Herstellung einer gattungsgemäßen Lärmschutzwand anzugeben.
  • Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe hinsichtlich der Lärmschutzwand durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung zur Lärmschutzwand ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 14.
  • Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Wandelemente einer Lärmschutzwand aus einer Verbindung aus verdichteten mineralischen Zuschlagstoffen oder Zuschlagstoffen aus Glas und organischem Klebstoff bestehen wird aufgrund der hohen Porosität der Wandelemente und der dennoch hohen Dichte des Baustoffes hohe Schalldämmwerte erzielt. Da Grundsätzlich Schalldämmwerte von der Dichte eines Dämmwerkstoffes abhängen, ist das hohe spezifische Gewicht mineralischer Zuschlagstoffe bzw. von Glas von grundsätzlich hoher Wirkung. Anderer seits sind die Zuschlagstoffe auch deutlich preiswerter als Metalle oder bearbeitetes Holz. Dies ist insbesondere bei der Verwendung von Quarzit, Granit, Basalt und Quarz als Zuschlagstoffe der Fall.
  • Ebenfalls hat die Korngröße der Zuschlagstoffe einen wesentlichen Einfluss auf die Dämmwirkung, wobei einerseits die Dichte des Baustoffes, wie vorstehend erwähnt, hoch sein soll und andererseits die Porosität eine dämpfende Wirkung auf den Schall hat. Bevorzugt sind Zuschlagstoffe, deren Durchschnittsgröße des Koms zwischen 1 und 7 mm liegt. Hinsichtlich des Einflusses der Porosität ergeben sich besonders günstige Werte bei einem Hohlraumanteil von bis zu 45 %.
  • Bewährte Durchschnittskorngrößen dk der Zuschlagstoffe liegen in einem Bereich zwischen bis 3 mm, 2 bis 3 mm, 2 bis 4 mm, 2 bis 5 mm oder 3 bis 7 mm. Generell wird die Korngrößenverteilung nach DIN 66145 definiert. Der Parameter n beträgt mindestens 9 und wird unter Vernachlässigung von je 1 % Überkorn und Unterkorn ermittelt.
  • Doch auch bezüglich der mechanischen Eigenschaften zeigt sich das Wandelement belastbar auch gegenüber Windlasten, Transport und Fremdkörpereinwirkung. Bei einer Elementdicke dE des Wandelements 20 bis 100 mm ist einerseits eine gute Dämpfungswirkung erzielbar und andererseits eine ausreichende mechanische Belastbarkeit gegeben. Das rechteckige Format der Wandelemente ermöglicht eine universelle Verwendung für Lärmschutzwände unterschiedlichster Größe.
  • Bei der Verwendung von Glasperlen oder Glasbruch oder einer Mischung hieraus lassen sich insbesondere in der Verbindung mit eingefärbtem Kunststoff optisch effektvolle Gestaltungen erzielen. Gerade eine optisch ansprechende Gestaltung von erhöht die Akzeptanz von Lärmschutzwänden Wohn- und Stadtgebieten. Durch die Verwendung von coloriertem Quarzsand oder Natursteinen als Zuschlagstoff kann unter über 200 Farbvariationen gewählt werden, so dass der farblichen Gestaltung der Lärmschutzwand praktisch keine Grenzen gesetzt sind. Gerade Architekten wissen diese farblichen Effekte wirkungsvoll einzusetzen.
  • Beim Klebstoff handelt es sich vorzugsweise um einen Zweikomponenten-Polyurethan-Klebstoff. Ebenso verwendbar ist ein Heißschmelzklebstoff, ein Zweikomponenten-Epoxydharz oder ein Einkomponenten-Polyurethan-Klebstoff. Geeignete Klebstoffe werden beispielsweise von der Fa. TerraElast AG angeboten.
  • Ein wesentlicher Vorteil bei der Verwendung von Zweikomponenten-Epoxydharz-Klebstoff wird in seiner Umweltverträglichkeit gesehen. Der Baustoff der Wandelemente hat beispielsweise keinerlei toxische Wirkung auf Schimmelpilze und gilt als microbiell schwer abbaubar. Trotzdem können aus dem Wandelement eluierbare Substanzen gut abgebaut werden, wie Materialversuche gezeigt haben. Wie Waschversuche beweisen, gibt es keine chemische Wechselwirkung zwischen Oberflächenwasser und dem Baustoff, so dass Regenwasser, welches durch die Wandelemente sickert, unbehandelt in die Kanalisation eingeleitet werden kann bzw. unbedenklich in das Grundwasser abfließen kann. Schließlich können Wandelemente nach ihrer Nutzungsphase in einer Erd- oder Schotterwaschanlage ohne negative Umweltauswirkungen entsorgt werden. Alternativ ist nach einer Zerkleinerung auch eine Wiederverwendung als Granulat möglich.
  • Zweckmäßig ist ein Aufbau der Lärmschutzwand indem die Wandelemente zwischen voneinander beabstandete Pfosten angebracht werden, dabei können mehrere Wandelemente übereinander angeordnet werden. Eine Verklebung der Wandelemente miteinander vermeidet Spalte, durch welche die Schalldämmung gestört werden könnte.
  • Eine besonders effektive Verbesserung der Schaldämpfung ergibt sich durch eine Bauweise der Lärmschutzwand wonach die Lärmschutzwand zur Ausbildung von Zwischenräumen zweiwandig ausgeführt ist, wobei zumindest eine Wandung mit den Wandelementen ausgeführt ist. Vorzugsweise ist sowohl die vordere als auch die hintere Wandung mit den Wandelementen aus der Verbindung ausgeführt. Zweckmäßig sind die Zwischenräume mit schalldämmenden Füllmaterial wie beispielsweise Hochofenschlacke oder Reifengranulat verfüllt sind.
  • Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens zur Herstellung einer Lärmschutzwand durch die Merkmale des Patentanspruchs 15 gelöst. Demnach erfolgt die Herstellung nach den folgenden Verfahrensschritten:
    • • Vermischen der Zuschlagstoffe mit einem Heißschmelzkleber,
    • • Einfüllen der Mischung in eine die Lärmschutzwand oder eine Wandung der Lärmschutzwand formende Schalung,
    • • Erhitzen der Mischung,
    • • Abkühlen und Erhärten der Mischung und
    • • Ausschalen der Lärmschutzwand.
  • Um die Fertigungszeit einer Lärmschutzwand zu reduzieren ist es vorteilhaft, dass das Vermischen an einem von der Baustelle entfernten Ort erfolgt und dass anschließend die Mischung in einem Behälter, z.B. Container oder per Silofahrzeug zur Baustelle transportiert und dort verarbeitet wird.
    •
  • Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert. Es zeigt:
  • 1 eine schematische Darstellung einer längs einer Straße angebrachten Lärmschutzwand,
  • 2 einen Horizontalschnitt durch eine Lärmschutzwand in zweischaliger Bauweise,
  • 3 einen Horizontalschnitt durch eine Lärmschutzwand mit mehreren nebeneinander angeordneten Wandelementen und
  • 4 einen Horizontalschnitt durch eine Lärmschutzwand in einschaliger Bauweise.
  • 1 zeigt anschaulich die Anordnung einer Lärmschutzwand 1 längs einer Straße und der notwendigen Überhöhung, die sich auf der Grundlage der Richtlinien für den Lärmschutz an Straßen (RLS) ergibt. Die Lärmschutzwand ist über ein Fundament mit dem Baugrund verbunden.
  • In 2 ist eine Lärmschutzwand 1 in zweischaliger Bauweise gezeigt. Zwischen zwei voneinander beabstandeten Pfosten 2 aus einem U-förmigen Stahlträger bildet jeweils ein Wandelement 3 die vordere und die hintere Wandung der Lärmschutzwand 1. Die Pfosten 2 sind jeweils über ein nicht weiter dargestelltes Fundament im Baugrund verankert. Die beiden Wandelemente 3 sind parallel voneinander beabstandet und bilden dadurch einen Zwischenraum 4, der mit einem schalldämmenden, schüttfähigen Material verfüllt ist.
  • Die Wandelemente 3 sind jeweils auf der Innenseite des Steges 5 des Pfostens 2 angebracht. In der von dem Pfosten 2 gebildeten, zu den Wandelementen 3 gerichteten Nut 6 werden die Wandelemente 3 gehalten, die somit dem Druck der Füllung standhalten. In der Nut 6 sind mehrere, jeweils 6 cm starke Wandelemente 3 übereinander eingesetzt und an den Stirnseiten miteinander verklebt.
  • In der in 3 gezeigten Ausführungsform der Lärmschutzwand 1 sind mehrere kassettenförmige Lärmschutzelemente 7 nebeneinander zur Bildung einer lang gestreckten Lärmschutzwand 1 angeordnet. Die Lärmschutzelemente 7 sind wie in der in 2 gezeigten Ausführungsform zweischalig mit übereinander angeordneten Wandelementen 3 ausgeführt. Am seitlichen Ende einer Lärmschutzwand ist jeweils ein Abschlusspfosten 2' positioniert, der die Wandelemente 3 hält.
  • In Abschnitten, in welchen zwei benachbarte Lärmschutzelemente 7 zusammentreffen ist jeweils ein Mittelpfosten 2'' vorgesehen. Dieser wird von einem H-förmigen Stahlträger gebildet. Die Festlegung der Wandelemente 3 erfolgt wie zu 2 geschildert.
  • Beim Baustoff der Wandelemente 3 handelt es sich um eine Verbindung aus Zuschlagstoffen mit einem Heißschmelzkleber. Als Zuschlagstoffen kommt eine Auswahl aus Quarzit, Granit, Basalt und Quarz in Frage, bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel kommt eingefärbter Granit zur Anwendung. Die Durchschnittsgröße des Granitkorns liegt im Bereich zwischen 2 und 5mm. Die Korngrößenverteilung definiert sich nach DIN 66145, bei einem Parameter von mindestens 9 und unter Vernachlässigung von je 1 % Über- und Unterkorn.
  • Eine Lärmschutzwand 1 in preiswerter einschaliger Bauweise zeigt die Ausführungsform nach 4. Zwischen zwei voneinander beabstandeten Pfosten 2 aus einem U-förmigen Stahlträger sind mehrere Wandelemente 3 in einer Stärke von ca. 10 cm sind übereinander angeordnet. Die Wandelemente 3 sind jeweils in der Nut 6 des Pfostens 2 zwischen den beiden Stegen 5 des Pfostens 2 angebracht.
  • Nachfolgend werden weitere Ausführungsformen beschrieben.
  • Die Lärmschutzwand besteht aus einem U- Profil Träger verschiedene Breiten und Höhen. Die Füllung besteht aus vorgefertigten TerraElast Platten mit Körnungen 1–3 bis 11/16 mm, je nach Bedarf der gewünschten Schallschluckwerte wird diese in einer Dicke von min. 2 cm max. 10 cm an den Trägerprofile innenseitig links und rechts befestigt. Die Größe der Elemente ist je nach Anforderungsprofil und unter Berücksichtigung des Winddrucks mit oder ohne Armierung in verschiedenen Größen herstellbar.
  • Der entstehende Hohlraum zwischen den Elementen, kann je nach den gewünschten Schallschluckwerten mit verschiedenen Materialen vor Ort befüllt werden. Vorzugsweise werden zerkleinerte Altgummireifen oder Hochofenschlacke verklebt oder unverklebt eingefüllt.
  • Als Klebstoffe kommen für diese Erfindung 2K EP, 2 K PU, 1 K PU sowie Heißschmelzkleber in Betracht.
  • Mit dieser Lärmschutzwand, sind nicht nur die hervorragenden Schalschluckwerte, sondern auch die Schnelligkeit der Errichtung der Wand, sowie die Endlose farbliche Gestaltung der Wände hervorzuheben. Die Herstellungskosten der Lärmschutzwand liegt bei rund der Hälfte wie herkömmliche Betonwände.
  • Um noch schneller die Schallschutzwände zu errichten, können die Elemente mit einem zuvor beschichten Zuschlagstoff jeglicher Art und Größe z.B. Granit, Basalt, Glas, Quarzit oder Lioporkörnungen bekannt aus der Patentanmeldung EP 0798273 von Koch Marmorit direkt auf der Baustelle gefertigt werden.
  • Die mit Heißschmelzkleber beschichtete Körnungen, werden in z.B. Containern oder Silofahrzeugen auf die Baustelle befördert. Hier werden sie dann in eine zuvor anbrachte Schalung eingefüllt, und anschließend aufgeheizt. Nach Erkaltung der Elemente, werden diese ausgeschalt und die Lärmschutzwand ist gebrauchsfertig. Die Zeit und Kostenersparnis ist enorm.
  • Die Lärmschutzwand wird aus EP oder PU – Systemen hergestellt. Hier sollte wegen den Schallschutzwerten, (die um das bis zu 10 fache höher liegen als herkömmliche Systeme), mit vorzugsweise 1–3mm bis 3–7 mm, und dann noch grober 7–9 mm 8–11 mm 11/16 mm – 16/22mm liegen. Mit diesen Körnungen wird die Vorsatzschalung vorgefertigt, vor Ort, an der Baustelle eingesetzt und befestigt. Man kann das Element auch komplett in der Wandstärke der Trägerkonstruktion wie bei den Vorsatzschalungen einsetzen. Verwendet werden wieder Granite ect. hinzu kommt noch Glasbruch in verschiedenen Sieblinien die auch in verschieden Farben geliefert werden können. Hier wird bei der Fertigung das Bindemittel mit Pigmenten eingefärbt, auch Phosphorfarben die einen Leuchteffekt haben sind möglich.
  • Die vorgefertigten Elemente werden als Schalung in die Ständer eingesetzt. Je nach Anforderung (Winddruck und Schallschutzwerte), sind die Elemente bis zu 6 cm dick und werden an den Innenkanten der Träger befestigt.
  • Die entstandenen Hohlräume werden mit Füllmaterial hier wegen der Schallschluckwerte vorzugsweise aus z.B. Hochofenschlacke kostengünstig hergestellt werden. Der Vorteil hier liegt in der schnellen Verfüllung der Vorsatzschalungselemente.
  • Die Herstellung der Vorsatzschalung erfolgt mit Körnern, die zuvor mit Heißschmelzkleber beschichtet werden Hier wird außen eine Vorsatzschalung vor Ort angebracht, und anschließend komplett verfüllt. Durch kurzzeitiges Erhitzen der Vorsatzschalung, werden dann die Beschichtung an den Kontaktpunkten verklebt und gibt eine hoch schallabsorbierende Wand. Mit diesem Verfahren ist eine kostengünstige und schnell herstellbare Lärmschutzwand möglich.
    • 1
    Lärmschutzwand
    2
    Pfosten
    2'
    Abschlusspfosten
    2''
    Mittelpfosten
    3
    Wandelement
    4
    Zwischenraum
    5
    Steg
    6
    Nut
    7
    Lärmschutzelement

Claims (16)

  1. Lärmschutzwand zur Abschirmung von Verkehrswegen und sonstigen Lärmquellen mit einer Anzahl plattenförmiger Wandelemente (3), die über und/oder nebeneinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandelemente (3) aus einer Verbindung aus verdichteten mineralischen Zuschlagstoffen oder Zuschlagstoffen aus Glas und organischem Klebstoff bestehen.
  2. Lärmschutzwand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Körnung der Zuschlagstoffe kZ 1 bis 7 mm beträgt
  3. Lärmschutzwand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuschlagstoffe eine enge Korngrößenverteilung aufweisen, wobei die Durchschnittsgröße dK des Korns in einem Bereich zwischen 1 bis 3 mm, 2 bis 3 mm, 2 bis 4 mm, 2 bis 5 mm oder 3 bis 7 mm beträgt.
  4. Lärmschutzwand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elementdicke dE des Wandelements (3) 20 bis 100 mm beträgt.
  5. Lärmschutzwand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandelemente (3) einen rechteckigen Grundriss haben.
  6. Lärmschutzwand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraumanteil in den Wandelementen (3) bis zu 45% beträgt.
  7. Lärmschutzwand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mineralischen Zuschlagstoffe eine Auswahl aus Quarzit, Granit, Basalt und Quarz umfassen.
  8. Lärmschutzwand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuschlagstoffe Glasperlen und/oder Glasbruch umfassen.
  9. Lärmschutzwand nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff eingefärbt ist.
  10. Lärmschutzwand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff ein Heißschmelzkleber, ein Zweikomponenten-Epoxidharz oder ein Einkomponenten-Polyurethan- oder ein Zweikomponenten-Polyurethan-Klebstoff ist.
  11. Lärmschutzwand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anteil der Zuschlagstoffe coloriert sind und der Anteil vorzugsweise aus Quarzsand besteht.
  12. Lärmschutzwand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lärmschutzwand (1) durch Wandelemente (3) voneinander beabstandete Pfosten (2, 2', 2'') aufweist, wobei die Wandelemente (3) zwischen den Pfosten (2, 2', 2'') festgelegt sind.
  13. Lärmschutzwand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lärmschutzwand (1) zur Ausbildung von Zwischenräumen (4) zweiwandig ausgeführt ist, wobei zumindest eine Wandung mit den Wandelementen (3) aus der Verbindung ausgeführt ist.
  14. Lärmschutzwand nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenräume (4) mit schalldämmenden Füllmaterial verfüllt sind.
  15. Verfahren zur Herstellung einer Lärmschutzwand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: • Vermischen der Zuschlagstoffe mit einem Heißschmelzkleber, • Einfüllen der Mischung in eine die Lärmschutzwand oder eine Wandung der Lärmschutzwand formende Schalung, • Erhitzen der Mischung, • Abkühlen und Erhärten der Mischung und • Ausschalen der Lärmschutzwand.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Vermischen an einem von der Baustelle entfernten Ort erfolgt und dass die Mischung in einem Behälter zur Baustelle transportiert wird.
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