Dem Lärm auf der Spur – Lärmquellen und Möglichkeiten der Lärmminderung im Betonwerk

Teil 1: Zusammenfassung eines Forschungsprojektes des IFF Weimar e.V.

Vorgefertigte Betonprodukte werden in vielfältigen Formen und Farben eingesetzt. Die Herstellung erfolgt in Betonwerken mit Maschinen, die verfahrensbedingt zum Teil lärmintensiv arbeiten. Außer den Stein- und Rohrfertigern sowie den Schwingtischen in den Fertigteilwerken gibt es aber noch eine Reihe weiterer Anlagenteile mit hoher Schallemission. Dazu zählen beispielsweise Pumpenaggregate sowie Transport- und Verpackungseinrichtungen.

Je nach Fertigungsschritt und eingesetztem Arbeitsmittel kommt es an den Arbeitsplätzen der Beschäftigten zu unterschiedlich hohen Schalldruckpegeln. Lärm belastet den Menschen am Arbeitsplatz. Andauernde, aber auch kurzzeitige Lärmexpositionen haben negative Auswirkungen, die von dem Gefühl, belästigt zu werden bis zu einer akuten oder chronischen Schädigung der Gesundheit reichen.

Dies war der Grund für die Steinbruchs-Berufsgenossenschaft, eine Untersuchung in Auftrag zu geben, die sich mit Lärmquellen und Möglichkeiten der Lärmminderung im Betonwerk auseinandersetzt. Die Bearbeitung erfolgte in drei Projekt-Phasen (siehe Abbildung 1).

Die Hersteller von Betonwaren und -fertigteilen, die Betreiber von Betonwerken und die Maschinenhersteller sind bestrebt, die gesetzlichen Vorschriften zum Schutz gegen Lärm am Arbeitsplatz einzuhalten und zu unterschreiten.

Trotzdem sind in vielen Werken der Betonwaren- und Betonfertigteilproduktion technologiebedingt die Schalldruckpegel an den Arbeitsplätzen der Beschäftigten sehr hoch. An den Lärmquellen sind Schalldruckpegel von bis zu 120 dB(A) immer noch anzutreffen. Die Folge ist, dass in jedem Fall an den gefährdeten Arbeitsplätzen mit persönlichem Gehörschutz gearbeitet werden muss.

Insbesondere durch erhöhte Anforderungen nach aktuellen Richtlinien und Verordnungen werden neue Anstrengungen des Lärmschutzes notwendig.

Nach einer Statistik der Steinbruchs-Berufsgenossenschaft (StBG) aus dem Jahr 2005 zeigt Abbildung 2 eine Verteilung der Produktionsschwerpunkte in den Unternehmen der Beton- und Fertigteilindustrie.

Zur Erfassung und Auswertung der in den vergangenen Jahren in den einzelnen Präventionsbereichen der StBG durchgeführten Arbeitsplatzlärmanalysen (ALA) wurde eine Datenbank erstellt. Erfasst und ausgewertet wurden 168 Arbeitsplatzlärmanalysen, die im Zeitraum vom 01.01.2000 bis zum 31.05.2006 in Deutschland für Betonwerke durchgeführt wurden.

Für diese Auswertung wurden die unter der Lärmanamnese erfassten Angaben zur Berücksichtigung verschiedener Aspekte herangezogen.

Mit der Aufnahme der Lärmanamnese wurden im Rahmen der 168 Arbeitsplatzanalysen 277 berufliche Tätigkeiten erfasst. 251 dieser Tätigkeiten konnten der Betonindustrie zugeordnet werden. Tätigkeitsgruppen mit einer besonders hohen Lärmexposition sind Schalungsbau, Formgebung und Verdichtung, Nach- und Weiterbearbeitung sowie die Wartung.

Es erfolgte eine Auswertung der unter „Tätigkeit“ enthaltenen Informationen nach Belastungssituationen, die an bestimmte Vorgänge gebunden sind. Zu diesen gehören sowohl Belastungen bei bestimmten Tätigkeiten als auch Belastungen bei bestimmten Betriebsweisen bzw. Betriebszuständen von Fertigungseinrichtungen.

Arbeitsplatzbezogene Tätigkeitsangaben erfolgten im Zusammenhang mit 145 der 168 Arbeitsplatzanalysen. Dabei wurden 291 verschiedene Belastungssituationen erfasst.

Abbildung 3 zeigt die Mittelungspegel des Lärms nach Belastungssituationen/Vorgängen. Sehr hohe Mittelungspegel über 100 dB(A) treten bei der Formgebung und Verdichtung, der Wartung, sonstigen Vorgängen, Schalungsbau und Nach- und Weiterbearbeitung auf.

Arbeitsbereichsbezogene Daten wurden im Zusammenhang mit 77 Arbeitsplatzlärmanalysen erfasst. Das entspricht 46 Prozent aller durchgeführten Arbeitsplatzlärmanalysen. Dabei wurden 110 Arbeitsbereiche erfasst.

In allen definierten Arbeitsbereichsgruppen liegt der Beurteilungspegel bei der Mehrzahl der Arbeitsbereiche über 85 dB(A). Ein hoher Anteil mit Arbeitsbereichen mit über 90 dB(A) besteht in den Arbeitsbereichsgruppen Schalungsbau, Formgebung/Steinwerk, Formgebung/Fertigteilwerk, Formgebung/Rohrwerk und Weiterbearbeitung.

Die Mittelungspegel für Arbeitsmittel sind im Zusammenhang mit 28 Arbeitsplatzanalysen entnommen worden. Dabei wurden insgesamt 50 Arbeitsmittel einbezogen. Für Zwecke der Auswertung erfolgte eine Einteilung der Arbeitsmittel nach Arbeitsmittelarten. Gruppen mit besonders hohem Mittelungspegel sind Arbeitsmittel zum Trennen von Beton, zur Metallbearbeitung sowie Steinfertiger.

Den hohen Expositionen gegenüber stehen die Anforderungen aus Richtlinien und Verordnungen. Einen besonderen Stellenwert nimmt die Richtlinie 2003/10/EG zum Schutz von Sicherheit und Gesundheit der Arbeitnehmer vor der Gefährdung durch Lärm ein. Hier werden europaweit geltende Mindestvorschriften definiert. Am 8. März 2007 wurde durch Anzeige im Bundesgesetzblatt die EG-Richtlinie 2003/10/EG [1] „Physikalische Agenzien, Lärm“ und die EG-Richtlinie zu den Vibrationen 2002/44/EG [2] durch die „Lärm- und Vibrations-Arbeitsschutzverordnung“ [3] vom 06. März 2007 in deutsches Recht umgesetzt. Die bisher die Präventionsmaßnahmen zum Lärm am Arbeitsplatz regelnde Unfallverhütungsvorschrift (UVV) „Lärm“ verlor damit gleichzeitig ihre Gültigkeit.

Als Aktionswerte sind dadurch Tages-Lärmexpositionspegel bzw. Spitzenschalldruckpegel nach Tabelle 1 definiert.

Entsprechend dem Ergebnis der Gefährdungsbeurteilung hat der Arbeitgeber Schutzmaßnahmen nach dem Stand der Technik festzulegen.

Nach der Verordnung gelten folgende Forderungen:

• Die Lärmemission muss am Entstehungsort verhindert oder so weit wie möglich verringert werden.
• Technische Maßnahmen haben Vorrang vor organisatorischen Maßnahmen.
• Die technischen und organisatorischen Maßnahmen haben Vorrang vor der Verwendung von Gehörschutz.
• Zu den Maßnahmen gehören:
• alternative Arbeitsverfahren, welche die Exposition der Beschäftigten durch Lärm verringern,
• Auswahl und Einsatz neuer oder bereits vorhandener Arbeitsmittel unter dem vorrangigen Gesichtspunkt der Lärmminderung,
• die lärmmindernde Gestaltung und Einrichtung der Arbeitsstätten und Arbeitsplätze,
• technische Maßnahmen zur Luftschallminderung, beispielsweise durch Abschirmungen oder Kapselungen, und zur Körperschallminderung, beispielsweise durch Körperschalldämpfung oder -dämmung oder durch Körperschallisolierung,
• Wartungsprogramme für Arbeitsmittel, Arbeitsplätze und Anlagen,
• arbeitsorganisatorische Maßnahmen zur Lärmminderung durch Begrenzung von Dauer und Ausmaß der Exposition und Arbeitszeitpläne mit ausreichenden Zeiten ohne belastende Exposition.

Lärmbereiche sind zu kennzeichnen.

Besonders für die Maschinenhersteller bedeutsam ist die Maschinenrichtlinie. Noch gültig ist die 98/37/EG [4]. Ab 29.12.2009 wird die neue Maschinenrichtlinie 2006/42/EG [5] Gesetz und löst die 98/37/EG ab.

Die beste Lärmminderungsmaßnahme ist immer die Vermeidung der Entstehung. Deshalb werden Schallschutzmaßnahmen, die der Schallentstehung entgegenwirken, als primärer Schallschutz bezeichnet. Maßnahmen, welche die Schallübertragung und Weiterleitung vermindern, sind sekundäre Maßnahmen.

Lärmminderungsmaßnahmen müssen zuerst bei den lautesten bzw. schallleistungsstärksten Einzelschallquellen einer Maschine einsetzen, denn die Maßnahmen an untergeordneten Einzelschallquellen bleiben so lange ohne nennenswerten Einfluss auf den Gesamtschallpegel, wie die pegel-bestimmenden Einzelschallquellen unverändert bleiben. Diese Maßnahmen können jedoch das Schallspektrum und damit den Geräuschcharakter der Maschine beeinflussen.

Zur Anwendung kommen verfahrenstechnische, technische und arbeitsorganisatorische Maßnahmen. Nachfolgend werden Beispiele  aufgezeigt.

I) Technische Maßnahmen an der Schallquelle

Beispiele zur Änderung des Arbeitsverfahrens

• Drücken statt Schlagen
• hydraulische statt mechanische Kraftübertragung
• rotierende statt oszillierende Massen
• Riementrieb statt Kettentrieb
• Absenken statt freiem Fallen
• Mehrstufenentspannung statt Einstufenentspannung

Minderung durch Änderung des Schallanregungsverhaltens der Maschine

• Drehzahlen so niedrig wie möglich
• Strömungsgeschwindigkeiten so gering wie möglich
• Beschleunigungen und Verzögerungen so klein wie möglich
• ruckartige Bewegungen vermeiden
• bewegte Massen so klein wie möglich
• Auftreffgeschwindigkeiten so niedrig wie möglich
• Kraftspitzen strecken
• Massenausgleich
• ungewollte Unwuchten vermeiden
• gute Schmierung bei reibenden Flächen
• glatte Oberflächen bei reibenden Flächen
• glatte Oberflächen bei abrollenden Teilen
• Verwendung von Materialien mit großer innerer Dämpfung
• geringe Spiele
• günstige Strömungsführung (besonders in Krümmern, Abzweigungen bei Hindernissen)
• Kavitation vermeiden
• Druck- und Geschwindigkeitsänderungen reduzieren
• Zahnräder aus Kunststoff und Schrägverzahnung
• Unstetigkeitsstellen beim Bewegungsablauf vermeiden
• Luft- und Magnetlager
• Frequenzverlagerung in den Infra- und Ultraschallbereich

II) Technische Maßnahmen auf dem Übertragungsweg

Als Hindernisse bei der Schallweiterleitung kommen in Frage:

• Kapselung
• schallschluckende Decken und Wände
• Absorptions- und Reflexionstrennwände
• Verwendung von Materialien mit großer innerer Dämpfung
• Aufspritzen/Aufkleben von Entdröhnungsmaterial
• Schalldämpfer
• große Abstrahlflächen vermeiden
• uneinheitlich große Abstrahlflächen schaffen
• mechanische Trennung bei Maschinen und Bauteilen
• elastische Zwischenglieder bei Maschinen und Bauteilen
• Schwingungsisolation von Maschinen und Leitungen
• Antischall

Raumakustische Maßnahmen sind in ihrer Wirkung von den örtlichen Gegebenheiten abhängig, so dass für eine Abschätzung ihres Einflusses eine Einzelbetrachtung erforderlich ist.

III) Arbeitsorganisatorische Lärmschutzmaßnahmen

In Bezug auf arbeitsorganisatorische Lärmschutzmaßnahmen bestehen folgende Möglichkeiten:

• Maschinen- und Geräteauswahl hinsichtlich lärmarmer Fertigungsverfahren
• Maschinen- und Geräteauswahl in Bezug auf ihr Schallanregungsfrequenzband
• Expositionszeiten
• Arbeitspersonenwechsel an lauten Arbeitsplätzen
• laute Maschinen in separate Räume
• laute Maschinen möglichst weit von leiseren Arbeitsplätzen entfernen
• geräuschvolle Arbeitsgänge in Zeiten legen, in denen wenige Personen am Arbeitsplatz sind
• Ausbildung und Einweisung in die Handhabung der Maschinen und Geräte für einen geräuscharmen Betrieb

Um Aussagen zu typischen Lärmquellen und Lärmpegeln in Betonwerken zu erhalten, wurden exemplarisch Messungen in typischen Werken vorgenommen. Ausgewählt wurden:

1. Betonsteinherstellung: jeweils ein Werk mit Betonsteinfertiger und mit Plattenpresse
2. Fertigteilherstellung: jeweils ein Werk mit stationären Hochfrequenz-Vibratoren und mit einer Palettenumlaufanlage (Rütteln und Schütteln)
3. Rohrherstellung: jeweils ein Werk mit Vibrationsverfahren mit stehendem Kern und Rollenkopfverfahren

Zielstellung waren die Erfassung des Iststandes der Lärmexpositionen und der technischen Einrichtungen, das Aufzeigen von Differenzen zum Stand der Technik und Empfehlungen für eine Verbesserung der Gesamtsituation.

Zusammenfassend werden in nebenstehender Tabelle ausgewählte Messwerte an Arbeitsplätzen der verschiedenen Betonwerke mit Dauerpegel, Messwert während des lautesten Maschinentaktes und errechneter Tagesexposition gegenübergestellt.

Nachfolgend werden allgemeine Hinweise aufgeführt, die zur Reduzierung der Lärmbelastung für das Personal in Betonwerken beitragen.

a) primäre technische Lösungen

• bei der Neuanschaffung von Maschinen und Anlagen auf Lärmbelastung achten
• bei Eignung ist lärmarmen Fertigungsverfahren der Vorzug zu geben
• Optimierung der Maschinenparameter: Nicht so viel wie möglich, sondern so viel wie nötig!
  Gemengeangepasste Vibration kann nicht nur den Lärm, sondern auch Energiebedarf, Wartungsintervalle und Maschinenverschleiß reduzieren

b) sekundäre technische Lösungen

• bei Neubau lärmoptimierte Konstruktion und Planung von Fertigungshallen raumakustische Berücksichtigungen (Computersimulationen)
• zu Verdichtungsanlagen und lärmintensiven Bereichen angrenzende Räume und Hallenbereiche durch Trennwände, Türen und Tore akustisch abschirmen
• schallabsorbierende Wandbeläge/-beschichtungen nutzen
• Deckenabsorber einsetzen
• schnell zugängliche Schutzkabinen für Bediener einrichten
• lärmintensive Zusatzaggregate auslagern, dämmen oder abschirmen, möglichst niedrig aufstellen
• Entkopplung des Körperschalls, um Weiterleitung und Abstrahlung von Luftschall an anderen Stellen zu reduzieren – Optimierung der Maschinenfundamentierung

c) Organisatorische Maßnahmen zum Lärmschutz

• bei Neuanlagen auf Lärmminderung optimierte Planung der Fertigungsbereiche
• Nutzung moderner, verdichtungswilliger Rezepturen (LVB, SVB)
• Arbeitsaufgaben so verteilen, dass keine einseitige Lärmbelastung einzelner Kollegen auftritt
• Lärmbereiche richtig kennzeichnen
• Maschinenhersteller sollten Lärmkennwerte ihrer Anlagenkomponenten angeben, um die Anlagenplanung zu erleichtern
• regelmäßige Wartung von Werkzeugen und Anlagenteilen (Druckluftleckagen, verschlissene Spannelemente usw.)
• Ausschalten von Lärmquellen, die zwischendurch nicht benötigt werden (Gabelstapler, Pumpenaggregate)
• lose Teile befestigen, unnötige Teile und Werkzeuge von schwingenden Baugruppen entfernen

d) Persönlicher Lärmschutz

• ausreichende und wirksame Lärm–Schutzausrüstung zur Verfügung stellen, bzw. vorhandene auch benutzen
• angepasste Auswahl der persönlichen Schutzausrüstung (Frequenzbereich (Geräuschklassen), Intensität (Pegelkassen), Tragedauer)

Anmerkung: Hilfestellung bei der Auswahl geben die Steinbruchs-Berufsgenossenschaft und die über das Internet verfügbare ausführliche Informationsschrift „Einsatz von Gehörschützern“

e) Aktionen zum Lärmschutz

• Mitarbeiter über die Wirkungen und Folgen der Lärmbelastung aufklären oder aufklären lassen
• Problembewusstsein stärken
• Unterweisungen/Schulungen zum Vermeiden unnötigen Lärms durchführen
• prämierte Wettbewerbssysteme/Vorschlagswesen einführen
• Vorbildfunktion leitender Angestellter herausstellen
• das Tragen der persönlichen Schutzausrüstung regelmäßig kontrollieren
• die Nutzung vorhandener Schallschutzeinrichtungen regelmäßig kontrollieren (geschlossene Tore/Türen/Vorhänge und Aufstellung mobiler Abschirmungen)
• Schallpegelmessungen vornehmen, Lärmkartierung durchführen und aushängen

In den nächsten drei Ausgaben der „Industrie der Steine+Erden“ werden jeweils die Ergebnisse und Schlussfolgerungen für Pflastersteinwerke, Rohrwerke und Fertigteilwerke zusammengefasst.

Dipl.-Ing. Markus Walter, IFF Weimar

Literaturverweise

[1] Richtlinie 2003/10/EG des Europäischen Parlaments vom 6. Februar 2003 über Mindestvorschriften zum Schutz von Sicherheit und Gesundheit der Arbeitnehmer vor der Gefährdung durch physikalische Einwirkungen (Lärm)

[2] Richtlinie 2002/44/EG des Europäischen Parlaments vom 25. Juni 2002 über Mindestvorschriften zum Schutz von Sicherheit und Gesundheit der Arbeitnehmer vor der Gefährdung durch physikalische Einwirkungen (Vibrationen)

[3] Verordnung zum Schutz der Beschäftigten vor Gefährdungen durch Lärm und Vibrationen (Lärm- und Vibrations-Arbeitsschutzverordnung - LärmVibrationsArbSchV) vom 6. März 2007

[4] Richtlinie 98/37/EG des Europäischen Parlaments vom 22. Juni 1998 zur Angleichung der Rechts- und Verwaltungsvorschriften der Mitgliedstaaten für Maschinen (Maschinen-Richtlinie)

[5] Richtlinie 2006/42/EG des Europäischen Parlaments vom 17. Mai 2006 über Maschinen und zur Änderung der Richtlinie 95/16/EG (Neufassung)