Anforderungen, Möglichkeiten und Grenzen
Naturstein im GaLaBau
von: Dipl.-Ing. Reiner KrugNaturstein ist ein im Laufe von Jahrmillionen gewachsenes Material und findet sich als Baustoff nahezu fertig in der Natur. Für seine Herstellung ist keine Energie notwendig. Lediglich bei der Gewinnung und Bearbeitung wird Energie verbraucht; der Anteil ist jedoch im Vergleich mit anderen Baustoffen gering.
Aufgrund seiner hervorragenden technischen Eigenschaften und den vielfältigen Gestaltungsmöglichkeiten wird der bearbeitete Naturstein, der Naturwerkstein für zahlreiche Anwendungen wie Mauerwerk, Treppenstufen, Bodenplatten, Pflasterungen, Brunnen oder Skulpturen verwendet.
Während viele Baustoffe im Laufe der Jahre unansehnlich werden, erhält Naturstein mit den Jahren eine natürliche Patina. Der Aufwand für Reinigungs- und Wartungskosten ist gering. Für eine schadensfreie Verwendung von Naturstein im GaLaBau sind tragfähige Untergründe, funktionierende Entwässerungen und die Auswahl geeigneter Natursteine von Bedeutung.
Naturwerksteine werden vielfach wegen ihrer hohen optischen und technischen Qualitäten ausgewählt. Die optische Qualität lässt sich mit einer umfassenden und aktuellen Bemusterung oder an Referenzbauten, die die ganze Bandbreite der Gesteinsvarietäten zeigen, darstellen. Einzelne Musterplatten dienen lediglich der Orientierung, können jedoch nicht als Anforderung für die gesamte Natursteinlieferung gelten.
Naturwerkstein kann nicht wie ein industriell gefertigtes Produkt ausgewählt und beurteilt werden. Farbvarietäten im Naturstein sind natürlich und unvermeidlich. Gemäß DIN 18 332 - Naturwerksteinarbeiten, Abs. 2.1.4, sind Farb-, Struktur- und Texturschwankungen innerhalb desselben Vorkommens ausdrücklich zulässig. Diese Schwankungen stellen die Einmaligkeit der Naturwerksteine dar. Werden besondere Anforderungen an das Aussehen der Natursteine gestellt, so bedarf dies einer schriftlichen Vereinbarung. Die Möglichkeit einer Einschränkung der Bandbreite des natürlichen Vorkommens ist material- und mengenabhängig und wird durch Lieferung von einzelnen charakteristischen Extremwertplatten und Ausgrenzen von eventuell möglichen natürlichen Erscheinungsbildern diskutiert.
NL-Stellenmarkt
Für die Auswahl geeigneter Naturstein sind umfangreiche Kenntnisse über deren technischen Eigenschaften erforderlich. Die Tragfähigkeit und die Dauerhaftigkeit der Natursteine werden wesentlich von den jeweiligen Unterkonstruktionen bestimmt.
Lösungsansätze und Empfehlungen
Naturstein
In der Gesteinskunde werden die Naturwerksteine entsprechend ihrer Entstehung, die einen wesentlichen Einfluss auf die Gesteinseigenschaft hat, in drei Gruppen unterteilt:
- Erstarrungsgesteine (Magmatite) Granit, Syenit, Gabbro, Rhyolit, Basalt(-lava)
- Ablagerungsgesteine (Sedimentite) Sandstein, Kalkstein (Travertin, Muschelkalk)
- Umwandlungsgesteine (Metamorphite) Gneis, Quarzit, Marmor, Schiefer
Für die Praxis ist die möglichst genaue Benennung eines Gesteins von Bedeutung, da sich aus dem wissenschaftlich exakten Namen bereits Hinweise auf die technischen Eigenschaften ergeben. Da die Gesteine auch gehandelt wurden, lag es nahe, dass sich daneben Handelsnamen eingeführt haben. Diese enthalten oft nicht ganz zutreffende Gesteinsbezeichnungen. Um Missverständnisse zu vermeiden, ist deshalb im Handel ein Gestein unter anderem mindestens mit dem Handelsnamen, dem petrographischen Namen (Gesteinsfamilie), der typischen Gesteinsfarbe sowie mit dem Bruchort zu bezeichnen.Mauerwerk
Natursteine für Mauerwerk dürfen nur aus gesundem Gestein gewonnen werden. Dies bedeutet, dass der Mauerstein keine Gefügestörungen wie zum Beispiel großflächige organische Einschlüsse oder Tonadern enthalten darf, die die Gebrauchstauglichkeit, insbesondere die Witterungsbeständigkeit, erheblich beeinflussen. Aderungen, feine Risse, Poren und Einschlüsse im Gefüge sowie Mineralanreicherungen mit geringer Festigkeit auf Spaltflächen sind in der Regel unerheblich und haben keinen nennenswerten Einfluss auf die Gebrauchstauglichkeit der Natursteine.
Aufgrund der hohen Druckfestigkeiten sind alle bearbeitungsfähigen Natursteine, die sogenannten Naturwerksteine, als Mauersteine geeignet. Für Steinarten, für die keine ausreichenden Erfahrungen hinsichtlich der Widerstandsfähigkeit gegen Witterungseinflüsse vorliegen, ist ein Nachweis der Frostwiderstandsfähigkeit nach DIN 52008 Anhang C bei geringer Wasserbeanspruchung bzw. D bei hoher Wasserbeanspruchung (Staunässe) erforderlich. Obwohl die meisten Natursteine tausalzbeständig sind, sollte - auch aus Umweltschutzgründen - auf den Einsatz von Tausalzen verzichtet werden.
DIN EN 771-6 legt die Eigenschaften und Leistungsanforderungen an Mauersteine fest, die aus Naturstein mit einer Breite ? 80 mm hergestellt und vorwiegend als Normalmauersteine sowie Sicht- und Vormauersteine in tragenden oder nichttragenden Mauerwerksbauten verwendet werden. In dieser europäischen Norm werden insbesondere Anforderungen an die Grenzabmaße von maßhaltigen Quadermauersteinen mit gesägten oder behauenen Oberflächen gestellt. Für Bruchsteine, die überwiegend für Trockenmauern verwendet werden, sind keine Anforderungen enthalten. Es ist daher nicht zweckmäßig, Mauersteine für den GaLaBau auf Grundlage der DIN EN 771-6 zu beziehen.
Bodenbeläge
Für Bodenbeläge aus Naturwerksteinplatten im Außenbereich sind im Rahmen der harmonisierten Europäischen Normung zwei unterschiedliche Produktnormen erschienen, die je nach Nutzung der Bodenplatten Anwendung finden.
Anforderungen an Platten aus Naturstein für Verkehrswege (Straßen, Wege und Plätze mit Fahrzeugverkehr) nach DIN 18318 sind in DIN EN 1341, für Pflaster in DIN EN 1342 sowie für Bordsteine in DIN EN 1343 enthalten. Weitere Anforderungen für Verkehrswege enthält die TL Pflaster-StB 96, die derzeit in Überarbeitung ist sowie das die ZTV-Wegebau der FLL.
Anforderungen an Platten aus Naturstein für Naturwerksteinarbeiten nach DIN 18332, beispielsweise PKW-Hauszufahrten, Zugangswege, Terrassen und Balkone, enthält DIN EN 12058. Anforderungen an Fliesen aus Naturstein (Dicke ? 12 mm) enthält DIN EN 12057.
Treppenbeläge und Massivbauteile
Anforderungen an Natursteinplatten für Treppenbeläge enthält DIN EN 12058. Massivstufen können auch nach den Anforderungen der DIN EN 12059 für Massivbauteile hergestellt werden.
Farbe und Gefüge eines Gesteins werden von den unterschiedlichen Mineralien und deren räumliche Verteilung bestimmt, aus denen das Gestein zusammengesetzt ist. Da die Zusammensetzung und Verteilung einzelner Mineralien im Gestein durch den natürlichen Entstehungsprozess sehr unterschiedlich sein kann, sind Farb- und Gefügeunterschiede im Naturstein selbstverständlich. Gerade dies macht die Faszination des Natursteins aus, da somit jeder Naturwerkstein ein Unikat ist.
Die Farbe, Textur, Struktur sowie Oberflächenbearbeitung der Natursteine sind visuell zu bestimmen, üblicherweise mit Hilfe einer Bezugsprobe desselben Steins, die geeignet ist, das Erscheinungsbild allgemein zu beschreiben. Eine Bezugsprobe sollte aus einer ausreichenden Anzahl von Musterstücken mit üblichen Abmessungen bestehen, die die natürliche Charakteristik wiedergeben und spezifische Merkmale des Gesteins, wie zum Beispiel typische Poren und Löcher, Aderungen, Korrosionsspuren, Risse, Flecken etc., aufzeigen. Die Bezugsprobe fordert nicht die strenge Gleichförmigkeit zwischen der Probe selbst und der tatsächlichen Lieferung; natürliche Schwankungen dürfen immer auftreten. Alle durch die Bezugsprobe dargestellten Merkmale müssen für das jeweilige Gestein typisch sein und dürfen nicht als Mangel angesehen werden.
Naturwerksteine unterliegen in unseren Breitengraden insbesondere einer Beanspruchung aus Frost-Tau-Wechseln. Allgemein kann ein Gestein bei der Beurteilung der Frost- und Verwitterungsbeständigkeit als brauchbar angesehen werden, wenn es sich bereits unter mindestens ebenso ungünstigen Klima- und Einbaubedingungen bewährt hat, wie sie bei der vorgesehenen Verwendung zu erwarten sind. Naturwerksteine nach DIN EN 12058 oder nach DIN EN 12059 müssen einer Prüfung mit 56 Frost-Tauwechseln nach DIN EN 12371 unterzogen werden.
Die nationale Norm 52008, Prüfverfahren für Naturstein, Beurteilung der Verwitterungsbeständigkeit, beschreibt in Anhang D ein Verfahren zur Beurteilung der Frost- und Verwitterungsbeständigkeit, das Werte liefert, die Grundlage der bislang üblichen Beurteilung der Frost- und Verwitterungsbeständigkeit waren. Eine zusätzliche Prüfung nach DIN 52008 Anhang D ist zum Nachweis der praktischen Tauglichkeit möglich.
Die Verwendung von Tausalzen stellt eine hohe Beanspruchung der Beläge und der Verlegemörtel dar und sollte, auch aus Umweltschutzgründen, vermieden werden. Viele Natursteine sind unempfindlich gegen Tausalze, nicht jedoch der Verlegemörtel. Falls für das betreffende Gestein keine Erfahrungen vorliegen, kann der verwendete Naturstein nach DIN 52008, Anhang E einer Frost-Tausalzprüfung unterzogen werden. Für Verkehrsbereiche, die einer höheren Salzbelastung unterliegen, sieht die TL Pflaster eine Frost-Tausalz-Prüfung nach DIN 1367-6 vor.
Bodenbeläge im Außenbereich sind den höchsten Belastungen ausgesetzt, die auf einen Naturwerkstein einwirken können. Sie sind unter anderem witterungsbedingt starken Feuchtigkeitsbelastungen ausgesetzt. Die Frostbeständigkeit von Natursteinen ist abhängig von der Wasseraufnahme und der Wassersättigung. Naturwerksteine, die über Kapillaren viel Wasser aufnehmen und speichern, können durch Frosteinwirkung geschädigt werden. Es ist deshalb erforderlich, auf eine kontrollierte Entwässerung der Belagsoberfläche und der Bettung zu achten. Bodenbeläge im Außenbereich sind mit einem Gefälle zu verlegen, welches eine rasche und gezielte Ableitung von Oberflächenwasser ermöglicht. Ebenso muss der Verlegeuntergrund ein Gefälle aufweisen, um eine rasche Ableitung von eingedrungenem Wasser in eine Drainageleitung oder Ablauf zu ermöglichen. Pfützenbildungen im Verlegeuntergrund sind zu vermeiden. Durch den Einbau einer kapillarbrechenden Drainmatte kann die horizontale Wasserableitung im Untergrund wesentlich verbessert werden. Mit zunehmender Rauigkeit der Oberflächen ist ein stärkeres Gefälle vorzusehen. Das Gefälle zur Wasserableitung sollte mind. 1,5 Prozent, bei rauen Oberflächenbearbeitungen mindestens 2 bis 3 Prozent, betragen.
Hochbelastete Natursteinbeläge, insbesondere mit LKW befahrene Beläge, sind ingenieurmäßig zu planen. Die Tragfähigkeit der Naturwerksteinplatten wird wesentlich von der Dimensionierung der Tragschicht beeinflusst. Ein geeigneter Unterbau und Tragschichten, entsprechend dem jeweiligen Verwendungszweck, sind Voraussetzungen für dauerhafte, ebene Plattenbeläge. Hinweise hierzu sind den Richtlinien für den Straßenbau, Tragschichten und Erdarbeiten und (RStO, ZTV und TL) zu entnehmen. Pflasterungen aus bearbeitetem oder unbearbeitetem Naturstein sind die ältesten Bauweisen zur Befestigung von Straßen und Plätzen. Natursteine sind das widerstandsfähigste und dauerhafteste Material für Straßenbefestigungen. Für Pflastersteine im Außenbereich sind verwitterungsbeständige Natursteine zu verwenden.
Literatur
Normen
DIN EN 771-6, Ausgabe: 2011-07, Festlegungen für Mauersteine - Teil 6: Natursteine
DIN EN 1341, Ausgabe: 2013-03, Platten aus Naturstein für Außenbereiche - Anforderungen und Prüfverfahren
DIN EN 1342, Ausgabe: 2013-03, Pflastersteine aus Naturstein für Außenbereiche - Anforderungen und Prüfverfahren
DIN EN 1343, Ausgabe: 2013-03, Bordsteine aus Naturstein für Außenbereiche - Anforderungen und Prüfverfahren
DIN EN 12057, Ausgabe: 2005-01, Naturstein - Fertigerzeugnisse, Fliesen - Spezifikationen
DIN EN 12058, Ausgabe: 2005-01, Naturstein - Fertigerzeugnisse, Bodenplatten und Stufenbeläge - Spezifikationen
DIN EN 12059, Ausgabe: 2012-03, Natursteinprodukte - Steine für Massivarbeiten - Anforderungen
DIN 18318, Ausgabe: 2012-09
VOB Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen - Teil C: Allgemeine Technische Vertragsbedingungen für Bauleistungen (ATV) - Verkehrswegebauarbeiten - Pflasterdecken und Plattenbeläge in ungebundener Ausführung, Einfassungen
DIN 18332, Ausgabe: 2012-03
VOB Verdingungsordnung für Bauleistungen - Teil C: Allgemeine Technische Vertragsbedingungen für Bauleistungen (ATV), Natursteinarbeiten
Bautechnische Informationen des DNV
BTI 1.1. Massiv- und Verblendungsmauerwerk, Ausgabe 1996
BTI 1.3. Massivstufen und Treppenbeläge, Ausgabe 2013
BTI 1.4. Bodenbeläge, außen, Ausgabe 2008
BTI 1.6. Mörtel für Außenarbeiten, 1996
BTI 1.7. Bauchemische und bauphysikalische Einflüsse, außen, 1995
BTI 3.2. Reinigung und Pflege, 1997
BTI 4.1. Wissenswertes über Naturstein, 2011
Richtlinie Pflaster- und Plattendecken, Neuerscheinung Januar 2014
Regelwerke der FLL
Empfehlungen für Planung, Bau und Instandhaltung von Trockenmauerwerk aus Naturstein, Ausgabe 2012
ZTV-Wegebau - Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für den Bau von Wegen und Plätzen, Ausgabe 2013
Merkblätter des FGSV
Flächenbefestigung mit Pflaster und Plattenbelägen
Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Tragschichten im Straßenbau (ZTVE-StB)
Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Erdarbeiten im Straßenbau (ZTVE-StB)
Richtlinien für die Standardisierung des Oberbaues von Verkehrsflächen (RStO)
Technische Lieferbedingungen für Bauprodukte zur Herstellung von Pflasterdecken, Plattenbelägen und Einfassungen (TL Pflaster-StB 2006)
Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien zur Herstellung von Pflasterdecken, Plattenbelägen und Einfassungen (ZTV Pflaster-StB 2006)