Acceptance test of the skid resistance of new surface layers on the basis macrotexture measurements

• Research unit: FEDRO RBT
• Project number: VSS2008/702

Key words (German)

Textur, Makrotextur, Griffigkeit, Anfangsgriffigkeit, Abnahmemessung, Verkehrssicherheit

Key words (English)

Texture, Macrotexture, Skid resistance, Skid value on new layer, Acceptance test, Road safety

Short description (German)

Neu eingebaute Deckschichten weisen oft aufgrund des vorhandenen flächendeckenden Bindemittelfilms weniger hohe Werte der Griffigkeit auf als nach einigen Monaten unter Verkehr. Dies ist besonders bei Belagstypen mit hoch dosiertem PmB-Bindemittel zu beobachten.

Das Ziel des Forschungsvorhabens besteht darin, eine Methodik zur Abnahmemessung und Beurteilung der Anfangsgriffigkeit zu erarbeiten. Dabei sollen Abnahmemessungen mittels Texturmessung anstatt mit dynamischen Messgeräten angewendet werden. Die Anwendbarkeit der französischen und englischen Ansätze soll überprüft und nötigenfalls für die Schweiz angepasst und weiterentwickelt werden. Die Ergebnisse der Forschungsarbeit bilden eine Grundlage für den entsprechenden Teil der neuen Norm SN 640’920 „Eigenschaften der Fahrbahnoberfläche, Anforderungen für Textur, Griffigkeit, Ebenheit und Verkehrsgeräusche“.

Die vorhandenen ausländischen Ansätze müssen zuerst vertieft analysiert und beurteilt werden. Dafür sind Kontakte mit den „Entwicklern“ in den entsprechenden Administrationen vorgesehen. Dabei sollen Qualität und Umfang der Basisdaten und der angewendeten wissenschaftlichen Grundlagen überprüft und beurteilt werden. Die vorgeschlagenen Methoden und Beurteilungswerte sind für eine Normanwendung zu beschreiben und die Empfehlungen zu begründen.

Short description (English)

The initial skid resistance of new surface layers is often smaller than after some months under traffic. This is mainly due to the bituminous film covering all aggregates surfaces. This phenomenon is particularly observed by layers with highly proportioned polymer modified bitumen. According to this problem, one of the conclusions of the VSS research work 1999/298 was the following: "In order to work against uncertainty concerning initial skid resistance of new surface layers, an acceptance test on basis of texture measurement is to be preferred to dynamic measured skid values”.

The goal of the research project consists of developing a methodology for the acceptance test and evaluation of the skid resistance of new surface layers. Acceptance tests should be done on the basis of macro texture values. The applicability of the existing methods in France and England is to be examined and if necessary developed further for the Swiss environment. The results of the research work form the basis for the appropriate part of the new Swiss standards "Characteristics of the road surface - Requirements".

The existing approaches and measurement methods used in England and France must be first analyzed and judged upon their usability for Switzerland. For this part of the study, contacts with the "developers" of the acceptance tests are intended in the appropriate foreign administrations (LCPC & TRRL). Quality and range of the data as well of the applied scientific bases are to be critically examined. The suggested methods and evaluation values for Switzerland are to be described and justified for an application in the Swiss standards.

Project description (German)

Die schlechte Anfangsgriffigkeit von neu eingebauten Deckschichten kann in gewissen Fällen die Verkehrssicherheit gefährden. Dieses Phänomen hängt meistens mit dem flächendeckenden Bindemittelfilm zusammen, welcher die Mikrotextur der Aggregate überdeckt. Die nötige Zeit für das Abtragen dieses Bitumenfilms ist je nach Belagstyp unterschiedlich und kann wenige Wochen bis mehrere Monate bei hoch dosiertem PmB-Bindemittel betragen. Somit werden Sinn und Aussagekraft von dynamischen Abnahmemessungen der Griffigkeit immer wieder in Frage gestellt. Die Verkehrs-sicherheit, und somit ein für die lokalen Verhältnisse passendes Angebot der Griffigkeit, muss aber vom ersten Tag nach Verkehrsfreigabe gewährleistet sein.

Das Forschungsvorhaben soll die Grundlagen liefern, um eine Methodik zur Beurteilung der Anfangsgriffigkeit zu erarbeiten. Die entsprechenden Ergebnisse und Beurteilungswerte bilden die Grundlage für den entsprechenden Teil der neuen Norm SN 640’920 „Eigenschaften der Fahrbahnoberfläche, Anforderungen für Textur, Griffigkeit, Ebenheit und Verkehrsgeräusche“. Die entsprechenden Grundlagen der EN- und ISO-Normen werden berücksichtigt.

Die vorhandenen Methoden aus England und Frankreich (siehe unter „Stand der Forschung“) haben gezeigt, dass die Beurteilung der Anfangsgriffigkeit anhand der Makrotextur grundsätzlich anwendbar ist. Da die dynamischen Griffigkeitswerte sowohl von der Makrotextur als auch von der später vorhandenen Mikrotextur beeinflusst sind, müssen die angewendeten Ansätze zuerst vertieft analysiert und beurteilt werden (insbesondere Geschwindigkeitsbereiche). Dabei sollen Qualität und Umfang der Basisdaten und der angewendeten wissenschaftlichen Grundlagen überprüft und beurteil werden.

Die somit eingeschätzten Griffigkeitsverhältnisse bei Nässe müssen in Bezug auf ihre Aussagekraft über die effektive Verkehrssicherheit kritisch beurteilt werden. Die Anwendbarkeit der Beurteilungswerte für die in der Schweiz vorhandenen Beläge wird ebenfalls überprüft. Die für die Schweiz abgeleiteten Abnahmemethoden und die empfohlenen Beurteilungswerte der Makrotextur werden für eine Normanwendung beschrieben und begründet. Dieser Schlussprozess wird durch die Begleitkommission (Expertenkommission 7.11) begutachtet und validiert.

Expected findings/ usefulness, beneficiaries (German)

- Formulierung von Regeln und Empfehlungen für eine mögliche Anwendung von Abnahmemessungen anhand von Texturmessungen in der CH-Normierung

- Bessere Erfassung und Beurteilung der Anfangsgriffigkeit von neuen Deckschichten und somit Erhöhung der Verkehrssicherheit während dieser (für die Griffigkeit) kritischen Phase.

Direkte Nutzniesser von klarer definierten Zuständen der Verkehrssicherheit im Bereich der Makrotextur sind in erster Linie alle Verkehrsteilnehmer. Andererseits werden genauere Abnahmebedingungen der Deckschichten sowohl für die Bauherrschaft wie auch für die Bauunternehmungen eine heute fehlende „Normsicherheit“ herstellen.

Methods (German)

- Literaturauswertung, Sammeln der vorhandenen Unterlagen und Kontakte mit den „Entwicklern“ der angewendeten Methoden in Frankreich (LCPC: Michel Boulet, Michel Gothier, Minh Tan Do) und in England (TRRL: Ramesh Sinhal, Helen Viner, Peter Roe)

- Auswertung und Zusammenfassung der gesammelten Informationen sowie Beurteilung der angewendeten Datengrundlagen und der gewählten Bewertungsskalen

- Überprüfung der Grundlagen und Methoden in Bezug auf ihre Anwendung in der Schweiz

- Formulierung von Regeln und Empfehlungen für eine mögliche Anwendung von Abnahmemessungen anhand von Texturmessungen in der CH-Normierung.

Special tools and infrastructure (German)

Keine.

Overview of research activities (German)

Die Erkenntnisse aus verschiedenen Forschungsarbeiten wurden in Frankreich als Grundlage für die im 2002 publizierte Weisung „Circulaire n° 2002-39 de la direction des routes relative à l’adhérence des couches de roulement neuves et au contrôle de la macrotexture“ verwendet. Diese vertragliche Grundlage definiert, unter anderem, Abnahmewerte der Makrotextur für verschiedene Strassentypen und Strassenlagen.

In England wurde am TRRL unter anderen von Ramesh Sinhal, Helen Viner und Peter Roe eine sehr interessante Methodik zur parallelen Beurteilung der Griffigkeitszustände anhand von dynamischen Messungen und Makrotexturaufnahmen entwickelt und in die Normung übernommen. Dabei wird die Übereinstimmung zwischen Angebot und Nachfrage für verschiedene Strassenlagen und Verkehrs-situationen ins Zentrum gestellt.

VSS 1999/298 - Grundlagen zur Revision der Griffigkeitsnormen (Projektleitung SACR). Diese Forschungsarbeit stellt die Messmethoden und Messgeräte zur Erhebung der Griffigkeitszustände zusammen und präsentiert verschiedene Bewertungsmethoden. Die bekannten Schwierigkeiten für eine korrekte Beurteilung der Anfangsgriffigkeit wurden in den Schlussfolgerung mit folgender Empfehlung wiedergegeben: „Um dem Unsicherheitsfaktor bezüglich Anfangsgriffigkeit der Beläge entgegenzuwirken, ist eine Abnahmemessung mittels Texturmessung gegenüber der dynamischen Griffigkeitserfassung vorzuziehen“.

VSS 2005/702 - Überprüfung des Bewertungshintergrundes zur Beurteilung der Strassengriffigkeit (Teilnahme SACR, Projektleitung: IVT_ETHZ). Bei dieser laufenden Forschung werden die statistischen Grundlagen für die abgestufte Beurteilung der dynamischen Griffigkeitsaufnahmen aktualisiert und die Werte der „modernen“ Beläge (PA, MR, …) ebenfalls berücksichtigt.

Beim französischen LCPC (Laboratoire Central des Ponts et Chaussées) in Nantes läuft im Moment ein 3-jähriges Forschungsprogramm über „Nachfrage und Angebot im Bereich der Griffigkeit“. Dabei wird die Problematik der Makro- und Mikrotextur ausführlich behandelt. Erste Zwischenergebnisse sind im Rahmen einer Tagung am 14.02.2008 in Nantes präsentiert worden. Weitere Kontakte mit dem Forschungsteam sind im Rahmen dieses Forschungsauftrages geplant.

Project aims (German)

Das Ziel des Forschungsvorhabens besteht darin, eine Methodik zur Abnahmemessung und Beurteilung der Griffigkeit von neu eingebauten Deckschichten anhand einer Erhebung der Makrotextur zu erarbeiten. Die Anwendbarkeit von vorhandenen ausländischen Ansätzen soll überprüft werden und nötigenfalls für die Schweiz angepasst und weiterentwickelt werden. Die Ergebnisse der Forschungsarbeit bilden die Grundlage für den entsprechenden Teil der neuen Normen SN 640'920 „Eigenschaften der Fahrbahnoberfläche - Anforderungen“.

Project aims (English)

The goal of the research project consists of developing a methodology for the acceptance test and evaluation of the skid resistance of new surface layers. Acceptance tests should be done on the basis of macro texture values. The applicability of existing foreign methods is to be examined and if necessary developed further for the Swiss environment. The results of the research work form the basis for the appropriate part of the new Swiss standards SN 640'920 "Characteristics of the road surface - Requirements".

Research agenda (German)

0. – 7. Monate Datensammlung und Datenanalyse (inkl. Literaturrecherche)

8. – 10. Monate Synthese, Folgerungen, Empfehlungen und Berichtsentwurf

11. – 12. Monate Schlussbericht und Projektabschluss

Transfer and application (German)

Die Ergebnisse der Forschungsarbeit bilden die Grundlage für den entsprechenden Teil (Abnahmemessungen der Griffigkeit) der neuen Norm SN 640’920 „Eigenschaften der Fahrbahnoberfläche, Anforderungen für Textur, Griffigkeit, Ebenheit und Verkehrsgeräusche“.

Berichtsnummer (German)

1553

Berichtsnummer (English)

1553

Literature (German)

- Circulaire n° 2002-39 de la direction des routes relative à l’adhérence des couches de roulement neuves et au contrôle de la macrotexture. Ministère de l’équipement (2002)

- EN 13036-1: Oberflächeneigenschaften von Strassen und Flugplätzen. Prüfverfahren – Teil 1: Messung der Makrotexturtiefe der Fahrbahnoberfläche mit Hilfe eines volumetrischen Verfahrens

- ISO 13473-1: Charakterisierung der Textur von Fahrbahnbelägen unter Verwendung von Oberflächenprofilen – Teil 1: Bestimmung der mittleren Profiltiefe

- Apport à la sécurité routière des caractéristiques de surface des chaussées. Bulletin de liaison des laboratoires des Ponts et Chaussées n° 224 (2000). Michel Gothié

- Implementation of a skid policy to provide the required friction demand on the main road network in the United Kingdom, R. Sinhal

- Linking road traffic accidents with skid resistance – recent UK developments. H. Viner, A. Parry and R. Sinhal. International Conference on Surface Friction of Roads and Runways, New Zealand 2005.

- Classification et inventaire des indicateurs de la texture superficielle des revêtements des chaussées. G. Boscaiino & F.G. Pratico. Bulletin des laboratoires des ponts et chaussées n°234 (2001).

- Adhérence des pneumatiques, adhérence conventionnelle, comparaison et liaison avec la texture. Y. Delanne. Bulletin des laboratoires des ponts et chaussées n°255 (2005).

- Les mesures d’adhérence des chaussées en France et leur interprétation. Michel Gothié. Bulletin des laboratoires des ponts et chaussées n°255 (2005).

- Relation entre l’adhérence et la microtexture. Minh Tan Do. Bulletin des laboratoires des ponts et chaussées n°255 (2005).

Expérience internationale de comparaison et d'harmonisation des mesures de glissance et de texture. AIPCR / PIARC – Paris 1995.