MPVA-Spektrum Betonwaren - Materialprüfungs- und ...

MPVA-Spektrum Betonwaren
Schäden an Flächenbefestigungen aus Beton (Teil 2)
Fugenfüllung
Die vollständige Füllung der Fuge mit Sand
dient dazu, eine möglichst gleichmäßige Kraftübertragung
von Stein zu Stein sicher zu
stellen.
Kraftübertragung über die Fuge
Sind die Fugen nur zum Teil gefüllt, so ist die
gleichmäßige Kraftübertragung nicht sicher
gestellt und die Steine „kippeln“.
Nicht ausreichend mit Sand gefüllte Fugen
Dem Stand der Technik entsprechend sind die
Fugen kontinuierlich mit der Fortschreiten der
Verlegearbeiten und nach dem Abrütteln erneut
zu füllen. Abschließend ist das Fugenmaterial
einzuschlämmen. Die Verkehrsfreigabe
sollte erst nach dem vollständigen Einschlämmen
des Fugensandes erfolgen.
Probleme ergeben sich auch häufig aufgrund
der Verwendung von Reinigungsmaschinen,
die mit Unterdruck arbeiten und den Fugensand
aus der Fuge heraus saugen. Hierbei ist
anzumerken, dass die dauerhafte Sicherstellung
einer ausreichenden Fugenfüllung im Aufgabenbereich
des Bauherrn liegt.
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Bettungsdicke
Die Dicke der Pflasterbettung soll gemäß den
einschlägigen Technischen Regelwerken im
verdichteten Zustand üblicherweise zwischen
3 cm – 5 cm betragen.
Die Einhaltung der Mindestdicke der Bettung
ist erforderlich, um Unebenheiten der Tragschicht
auszugleichen. Eine Überschreitung
der Maximaldicke der Bettung erhöht deren
Verformbarkeit und reduziert somit die Tragfähigkeit
der Pflasterfläche.
In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen,
dass die Bettung nicht in der Lage ist,
massive Unebenheiten der Tragschicht auszugleichen.
Verformungen der Flächenbefestigung
sind die Folge.
Unebenheit der Tragschicht
Frost-Tausalz-Beständigkeit
Gerade in der jüngeren Vergangenheit häufen
sich augenscheinlich die Fälle von Frost-Tausalz-Schäden
an Flächenbefestigungen aus
Beton. Die möglichen Ursachen hierfür liegen
1) in der Optimierung der Spaltzugfestigkeit
der Pflastersteine;
2) in der Herstellung nicht ausreichend
wasserdurchlässiger Tragschichten;
3) in der Verwendung besonders „aggressiver“
Taumittel.
Tel.: 02631 / 39 93-0 • Fax: 02631 / 39 93-40 • e-Mail: info@mpva.de • Internet: www.mpva.de

Schäden an Flächenbefestigungen aus Beton (Teil 2) Seite 2
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Zu 1)
Mit Einführung der neuen Pflastersteinnormen
wurde die Spaltzugfestigkeit als neue Festigkeitseigenschaft
deklariert. Während gemäß
der DIN 18500 bisher die Druckfestigkeit nachzuweisen
war, wurde mit Einführung der neuen
DIN EN 1338 die Prüfung der Spaltzugfestigkeit
als Qualitätskriterium festgeschrieben.
Auf Basis jahrzehntelanger Erfahrungen ist bekannt,
dass Betonpflastersteine eine ausreichende
Widerstandsfähigkeit gegenüber Frost-
Tausalz-Angriffen aufweisen, wenn diese eine
Druckfestigkeit von > 60 N/mm 2 aufweisen. Ein
derartiger Zusammenhang ist bei der Spaltzugfestigkeit
nicht bekannt. Dies hat zur Folge,
dass sich die Beständigkeit der Pflastersteine
gegenüber Frost-Tausalz-Angriffen nur anhand
der Einhaltung der Normanforderungen an die
Spaltzugfestigkeit nicht ableiten lässt.
Eine sehr einfache (grobe) Vorbewertung der
Steinqualität besteht in der Beurteilung des Abtrocknungsverhaltens
der Steine. So trocknen
Steine mit einer deutlich erhöhter Saugfähigkeit
des Vorsatzes deutlich langsamer ab als
Steine mit „normaler“ Saugfähigkeit.
Abtrocknungsverhalten von Pflastersteinen
Hohe Saugfähigkeiten von Vorsätzen führen
dazu, dass sich die vorhandenen Porenräume
bei Regen schnell und mit sehr viel Wasser
füllen.
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Saugfähigkeit des Vorsatzes
Wasseraufnahmen von > 90 Vol.-% des
Gesamtporenraumes sind in diesem Zusammenhang
als kritisch zu beurteilen, da dem
Wasser beim Gefrieren dann nicht genug Expansionsraum
zur Verfügung steht, was zu
Betonabplatzungen führen kann.
Frostschäden an Pflastersteinen
Steine mit hoher Saugfähigkeit waren früher
unter dem Begriff „Wassersäufer“ bekannt.
Derartige Wassersäufer entstehen i. d. R.,
wenn der Vorsatzbeton zu trocken hergestellt
wird. In diesem Falle ist eine sachgerechte
Verdichtung der Steine nicht möglich und es
kommt zu einer Reduzierung des Witterungswiderstandes
der Betonwaren.
Zu 2)
Die Ausführung nicht ausreichend wasserdurchlässiger
Schichten (sowohl Tragschicht
als auch Bettung) erhöht das Risiko zur Entstehung
von Frost- und Frost-Tausalz-Schäden
massiv. Wird das in die Konstruktion eingedrungene
Wasser nicht in den Unterbau abgeleitet,
kann sich der Beton der Betonwaren
mit Wasser sättigen und der Verwitterungswiderstand
der Steine wird negativ beeinflusst.
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Schäden an Flächenbefestigungen aus Beton (Teil 2) Seite 3
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Zu 3)
Gerade bei häufig begangenen Flächen, wie
z. B. Bahnhöfen, Parkflächen von Lebensmittelmärkten
oder in Fußgängerzonen, werden
althergebrachte Tausalze heute häufig durch
neu entwickelte Taumittel ersetzt. Nach wenigen
Jahren treten hier häufig Schäden auf,
obwohl es sich bei den eingesetzten Produkten
aus Beton oder Naturstein gemäß den vorliegenden
Prüfzeugnissen um Frost-Taumittelbeständige
Produkte handelt. Optisch sind
diese Schäden nicht von denen „typischer“
Frost-Tausalz-Schäden zu unterscheiden, so
dass den Baustoffproduzenten i. d. R. die
Verantwortung für die vorgefundenen Schäden
zugeordnet wird, obwohl die Schäden auf den
Einsatz besonders aggressiver Taumittel
zurück zu führen sind.
Anwendung des CDF-Verfahrens zum
Nachweis der Frost-Tausalz-Beständigkeit
Gemäß der europäischen Norm für Betonpflastersteine,
Betonplatten oder auch Bordsteine
aus Beton ist der Widerstand gegenüber
Frost- und Tausalzangriffe mittels des sog.
Slab-Test nachzuweisen.
Sofern im Leistungsverzeichnis nicht ein gesonderter
Nachweis des Frost-Tausalz-Widerstandes
z. B. mittels des CDF-Test`s gefordert
wird, gelten die Anforderungen der europäisch
harmonisierten Normen. Der Bauherr hat bei
Lieferung von Betonpflastersteinen z. B. nach
DIN EN 1338 somit keinen Anspruch auf einen
Frost-Tausalz-Widerstand gemäß dem CDF-
Verfahren. Der Nachweis des Frost-Tausalz-
Widerstandes mittels des CDF-Verfahrens ist
gesondert zu bestellen und auch gesondert zu
vergüten.
Frost-Tausalz-Beständigkeit wasserdurchlässiger
Pflastersteine (WD-Steine)
Die Verwendung von wasserdurchlässigen
Pflastersteinen hat aufgrund der Anforderungen
an die Entsiegelung von Flächenbefestigungen
deutlich zugenommen. Da diese sog.
WD-Steine auch im Bereich von Parkflächen
zum Einsatz kommen, werden diese im Rahmen
der Nutzung der Flächenbefestigung häufig
direkt oder indirekt mit Tausalzen beaufschlagt.
In der Folge treten vereinzelte Abwitterungen
auf, die mit zunehmender Zeit immer
weiter über die Steinoberfläche fortschreiten.
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Frostschäden an WD-Steinen
Als Ergebnis kommt es zu Beanstandungen,
bei denen die Qualität der WD-Steine in Frage
gestellt wird. Bei entsprechenden Laboruntersuchungen
zeigt sich häufig, dass die verlegten
Steine die Anforderungen des BDB-Merkblattes
für wasserdurchlässige Steine inkl. des
Frostwiderstandes sicher erfüllen.
Vor diesem Hintergrund stellt sich dann die
Frage, ob WD-Steine widerstandsfähig gegenüber
Frost-Tausalz-Angriffen sein müssen.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass
WD-Steine aus wasserschutzrechtlichen Gründen
nicht mit Tausalzen beaufschlagt werden
dürfen. Hieraus resultieren u. a. die nachfolgend
aufgeführten Formulierungen in den
einschlägigen Technischen Regeln:
„Darüber hinaus dürfen versickerungsfähige
Verkehrsflächen nur dort eingesetzt werden,
wo kein Umgang mit wassergefährdenden
Stoffen erfolgt und auf den Einsatz
von Streusalzen im Winterdienst verzichtet
wird“.
oder
„Es ist sicherzustellen, dass auf wasserdurchlässigen
Belägen kein Streusalz eingesetzt
wird“.
Da das „Streuen“ wasserdurchlässiger Steine
aus Umweltschutzgründen nicht zulässig ist,
müssen wasserdurchlässige Steine mit haufwerksporigem
Gefüge demnach keinen erhöhten
Frost-Tausalz-Widerstand aufweisen.
Dementsprechend bedarf es auch keiner
derartigen Prüfung.
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Erfahrungsgemäß weisen wasserdurchlässige
Pflastersteine mit haufwerksporigem Gefüge
aufgrund der Bindungsart (punktförmige Verkittung
der Gesteinskörnungen durch den Zement)
üblicherweise keine ausreichende Frost-
Tausalz-Beständigkeit auf. Dies spiegelt sich
auch in der Kommentierung zum FGSV-Merkblatt
für wasserdurchlässige Befestigungen
von Verkehrsflächen wieder:
„Hinsichtlich des Einsatzes [von Pflastersteinen
mit haufwerksporigem Gefüge] ist
also die gegenüber gefügedichten Betonpflastersteinen
verringerte Belastbarkeit
und der meist unzureichende Widerstand
gegen Frost-Tausalz-Beanspruchung zu
berücksichtigen“.
Andere Flächenbefestigungen mit hoher
Versickerungsleistung
Neben den WD-Steinen sind auch Pflastersysteme
entwickelt worden, die eine Entwässerung
über die Fuge ermöglichen. Hierbei
sind Fugenbreiten bis ca. 35 mm am Markt
erhältlich. Diese Systeme stellen durch die
Ausführung von entsprechend dimensionierten
Abstandshaltern sicher, dass die zur Erreichung
der gewünschten Versickerungsleistung
notwendigen Fugenbreiten bei der Pflasterverlegung
eingehalten werden. Diese Abstandhalter
sind meist so an die Steine angeformt,
dass sie im Einbauzustand nicht sichtbar sind.
Aufgrund der breiteren Fugenausführung ergibt
sich bei diesen Systemen gegenüber Flächen
aus WD-Steinen eine geringfügige Einschränkung
in der Begeh- und Befahrbarkeit.
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Die gefügedichte Ausführung der Betonpflastersteine
bietet gegenüber der Ausführung
mit WD-Steinen aber eine höhere Belastbarkeit
und einen ausreichenden Widerstand gegen
Frost-Tausalz-Belastung. Generell ist auch auf
solchen Flächen aus Umweltschutzgründen
der Einsatz von Tausalzen unzulässig. Die
Praxis zeigt jedoch, dass im Rahmen der Nutzung
häufig eine direkte oder indirekte Beaufschlagung
mit Tausalzen erfolgt.
Allen Ausführungsvarianten gemein sind die
Anforderungen an die Versickerungsfähigkeit
des Untergrundes, sowie an die Ausführung
des Oberbaus. Dieser hat die Aufgabe, das
Regenwasser aufzunehmen und an den
Untergrund weiterzuleiten. Bei der Festlegung
der Dicke des Oberbaus ist darüber hinaus
auch eine eventuell notwendige Wasserspeicherung
dieser Schicht zu berücksichtigen,
wenn der Untergrund einen langsameren
Abfluss des Regenwassers gegenüber dem
Oberbau zulässt.
Im Rahmen von Versuchsreihen wurde die
Funktionsfähigkeit dieser Systeme in der
MPVA Neuwied bereits mehrfach untersucht
und nachgewiesen.
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Versuchsanstalt Neuwied GmbH
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