Kantenabplatzungen an Betonpflastersteinen

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Kantenschäden an Flächenbefestigungen aus Betonpflastersteinen stellen eine häufige Reklamationsursache dar, unter anderem da Kunden im Regelfall davon ausgehen, dass die Pflastersteine in Pflasterdecken nahezu frei von Kantenabplatzungen zu sein haben.

Gerade repräsentative Pflasterdecken von Gewerbebetrieben stellen hier besonders problematische Flächenbefestigungen dar (s. Bild 1), da die Optik des Gebäudes für diese Bauherrn durchaus eine hohe Bedeutung hat (repräsentatives Objekt). Gleichzeitig werden diese Flächen aber oft hohen Beanspruchungen durch den Be- und Entladeverkehr oder die Zwischenlagerung von Behältern (z. B. auch mit stahlrollenbereiften Containern) oder Bauteilen ausgesetzt.

1. Einfluss der Planung

Treten Kantenabplatzungen an Pflastersteinen von Pflasterdecken auf, so gehen die Endkunden im Regelfall davon aus, dass diese Kantenabplatzungen auf eine reduzierte Steinqualität oder eine nicht sach- und fachgerechte Herstellung der Pflasterdecke zurück zu führen sind. Diesbezüglich ist zum einen festzustellen, dass diesen Kunden häufig nicht bewusst ist, dass Kantenabplatzungen selbst bei üblicher Nutzung nicht völlig vermeidbar sind und zum anderen, dass auch die Planung und Nutzung der Pflasterdecke einen erheblichen Einfluss auf das Risiko für die Entstehung von Kantenabplatzungen an Pflastersteinen hat.

Dabei ist gerade die Art und Intensität der Nutzung der Flächenbefestigung nicht selten ursächlich für die Entstehung von Kantenschäden. Diesbezüglich wird das Gewicht der Fahrzeuge häufig überschätzt, während die Art der Räder/Rollen der Fahrzeuge fälschlicherweise völlig außer Acht gelassen wird. Sehr schwere, dafür aber luftbereifte Lkw sind hinsichtlich der Entstehung von Kantenschäden üblicherweise (sofern keine großen Verformungen der Pflasterdecke entstehen) eher unkritisch. Ein viel größeres Risiko für die Entstehung von Kantenschäden stellt die Nutzung der Pflasterdecken mit Fahrzeugen dar, die im Normalfall zwar nur ein vergleichsweise geringes Gesamtgewicht aufweisen, die dafür aber Hartgummirollen oder im Extrem sogar eine Stahlbereifung besitzen. Derartige Räder bzw. Rollen erzeugen hohe Pressungen an den Pflastersteinkanten, die zu massiven Ausbrüchen führen können 18.

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Ist bei optisch hochwertigen, repräsentativen Pflasterdecken mit derartigen Beanspruchungen zu rechnen (z. B. bei Gewerbebetrieben mit Lieferverkehr Bild 2) und möchte der Bauherr die Menge dieser Schäden reduzieren, dann müssen planerische Maßnahmen zur Minimierung dieser Schäden ergriffen werden. Hierzu zählen unter anderem folgende Maßnahmen (siehe Abschnitt 5.2.1 aus "Schäden an Flächenbefestigungen aus Betonpflaster" ²³):

  • Schaffung gesonderter Lagerbereiche, bei denen eine andere Oberflächengestaltung gewählt wird;
  • Verwendung von speziellen Verbundpflastersteinen mit erhöhtem Verschubwiderstand;
  • Verwendung von Pflastersteinen mit breiter Fase;
  • Wahl eines anderen und hinsichtlich des Tragverhaltens günstigen Verlegeverbandes (z. B. Ellbogen oder Fischgrätverband);
  • Vorgabe einer diagonalen Verlegerichtung.

2. Einfluss der Verlegung

Detaillierte Ausführungen zu den Einflüssen aus der Verlegung auf die Entstehung von Kantenabplatzungen sind Abschnitt 5.2.2 aus "Schäden an Flächenbefestigungen aus Betonpflaster" ²³ zu entnehmen. Nachfolgend soll nur auf einige wenige, besonders kritische Einzelpunkte eingegangen werden, auf die im Rahmen der Verlegung geachtet werden muss, um die Gefahr für die Entstehung von Kantenschäden zu reduzieren:

  • Ausreichende Wasserdurchlässigkeit der Unterlage;
  • Art der Verdichtung der Pflasterdecke;
  • Vermeidung von Überzähnen in der Pflasterdecke;
  • Angepasste Nutzung der Pflasterdecke in der Bauphase.

2.1 Wasserdurchlässigkeit der Unterlage

Eine nicht ausreichende Wasserdurchlässigkeit der Unterlage hat einen großen Einfluss auf die Dauerhaftigkeit von befahrenen Flächenbefestigungen, weshalb die Unterlage in jedem Fall ausreichend wasserdurchlässig sein muss. In die Konstruktion eindringendes Wasser sammelt sich bei einer nicht ausreichenden Wasserdurchlässigkeit auf der wasserundurchlässigen Schicht (in Bild 3 auf der Bettung) an.

Aufgrund des Wasserstaus zum Beispiel auf der Bettung bewegen sich die Pflastersteine bei der Befahrung der Pflasterdecke (sie beginnen zu "schwimmen"), wodurch unter anderem hohe mechanische Beanspruchungen der Steinkanten und in der Folge Kantenschäden entstehen (s. Bild 4).

In der Bauzeit können bereits einfachste Maßnahmen die Gefahr für die Entstehung wasserundurchlässiger Schichten reduzieren. So sollte der Unternehmer die Flächen kurz nach Regenereignissen in Augenschein nehmen. Zeigen sich hierbei Pfützen auf dem Planum oder der Tragschicht (s. Bild 6), dann ist davon auszugehen, dass die Wasserdurchlässigkeit der betreffenden Schicht nicht in ausreichendem Umfang gegeben ist.

Nicht ausreichend wasserdurchlässige Schichten sind zu diesem Zeitpunkt (häufig nur in der Oberfläche dieser Schichten) noch ohne großen Aufwand zu erneuern. Ein derartiger Austausch stellt zwar einen gewissen Zusatzaufwand dar, dafür wird aber sowohl der Aufwand für die Reklamationsbearbeitung als auch das Risiko für spätere Schäden in erheblichem Umfang reduziert.

Weiterhin sollte der Unternehmer die ausgeführte Tragschicht nicht als "Lagerplatz" für die Zwischenlagerung von Materialien nutzen. So dürfen weder Füllsande noch seitlich anstehender Boden (auch nicht für kurze Zeit) auf der Tragschicht zwischengelagert werden. Geschieht dies dennoch, dann ist nicht auszuschließen, dass in diesen Teilflächen nicht ausreichend wasserdurchlässige Bereiche entstehen. Auch der Einfluss intensiver Befahrung der Tragschicht in der Bauzeit ist zu hinterfragen. Wird die ausgeführte Tragschicht über längere Zeit als "Baustraße" verwendet, so lässt sich zum einen der Schmutzeintrag in die Tragschicht und zum anderen die mechanische Zerstörung der Gesteinskörnung nicht vollständig vermeiden.

Beides führt üblicherweise zur Reduzierung der Wasserdurchlässigkeit der Tragschicht, weshalb in diesen Teilflächen die oberste Lage der Tragschicht vor der Aufbringung des Bettungsmaterials wieder abzutragen und durch neues Tragschichtmaterial zu ersetzen ist. Eine andere Maßnahme zur Reduzierung der Gefahr zur Bildung wasserundurchlässiger Schichten im Konstruktionsaufbau von Pflasterdecken besteht in der Auswahl geeigneter Bettungs- und Fugenmaterialien. Gerade auf die Auswahl dieser Materialien wird häufig viel zu wenig Zeit verwendet und dass, obwohl es sich hierbei (neben den Pflastersteinen selber) um die am stärksten durch den Verkehr beanspruchten Materialien handelt. Gerade bei höher beanspruchten Pflasterdecken sollte der Unternehmer beachten, dass die verwendeten Materialien eine ausreichende Festigkeit aufweisen. Gesteinskörnungen mit zu geringer Festigkeit neigen bei hohen dynamischen Beanspruchungen (z. B. durch Fahrverkehr) zum Zermürben (s. Bild 6) und führen im Ergebnis zu einer massiven Reduzierung der Wasserdurchlässigkeit der Bettung.

Tatsächlich ist aber häufig das verwendete Fugenmaterial ursächlich für derartige Verfestigungen. Dies ist bei der detaillierten Betrachtung sehr gut daran erkennbar, dass die Verfestigung im Bereich der Fuge beginnt und von hier aus in Richtung Steinmitte fortschreitet. Das Fugenmaterial wurde in diesem Beispiel durch die dynamische Beanspruchung der Pflasterdecke zermübt, ist in der Fuge nach unten abgewandert und hat sich in beziehungsweise auf der Bettung verteilt und deren Wasserdurchlässigkeit begrenzt. Ein extremes Beispiel ist in Bild 7 dargestellt, bei dem das ehemalige Fugenmaterial bereits in der Fuge massiv verfestigt war und eine Art "Mörtel" aus dem Fugenmaterial entstanden ist.

Häufig ist eine mangelhafte Wasserdurchlässigkeit der Unterlage im Rahmen von gutachterlichen Inaugenscheinnahmen von Pflasterdecken bereits ohne Erstellung einer Öffnung der Pflasterdecke an der Ablagerung von Feinteilen der (zermürbten) Fugen- beziehungsweise Bettungsmaterialien auf der Pflasterdecke (Bild 8) erkennbar. Bei dem nachfolgend dargestellten Objekt wurde die Flächenbefestigung auf der Decke einer Tiefgarage ausgeführt, ohne dass planerische Maßnahmen zur Sicherstellung einer ausreichenden Entwässerungsfähigkeit der Pflasterdecke ergriffen wurden. In der Folge entstanden erhebliche Verschiebungen sowie Kantenabplatzungen an den Betonpflastersteinen.

2.2 Verdichtung der Pflasterdecke

Üblicherweise stellen Sachverständige bei der Begutachtung von Pflasterdecken mit Kantenschäden als erstes die Frage, ob die Pflasterdecke unter Verwendung einer Plattengleitvorrichtung abgerüttelt wurde. So ist seit langem bekannt, dass erhebliche Kantenschäden an Pflastersteinen auftreten, wenn die Steinkanten durch die direkte Einwirkung der Stahlplatte des Verdichtungsgerätes überfahren werden.

Allerdings kann die fehlende Plattengleitvorrichtung auch nicht für jede Kantenabplatzung an Pflastersteinen verantwortlich gemacht werden. Wird eine Pflasterdecke tatsächlich ohne Plattengleitvorrichtung abgerüttelt, so ist in der Regel ein Großteil der Steinkanten gebrochen. Treten jedoch nur "einzelne, lokal begrenzte" Ausbrüche an den Steinkanten auf, so kann die fehlende Plattengleitvorrichtung hierfür im Normalfall nicht verantwortlich gemacht werden. Bild 9 zeigt ein Schadensbeispiel, bei dem eine massive Überlastung der Stein- beziehungsweise Plattenkanten (nicht angepasste Nutzung der Pflasterdecke) und nicht eine fehlende Plattengleitvorrichtung ursächlich für die Schäden war.

2.3 Überzähne

Bei der gutachterlichen Bewertung von Kantenabplatzungen an Pflasterdecken zeigt sich nicht selten, dass die Kantenschäden mit Überzähnen (Höhenversätze zwischen benachbarten Pflastersteinen) in Verbindung stehen. Bei der Herstellung von Pflasterdecken ist zu beachten, dass der zulässige Höhenversatz zwischen Nachbarsteinen gemäß DIN 18 318 einen Wert von 2 mm nicht überschreiten darf. Ist dieser Versatz zu groß, so stehen einzelne Pflastersteine aus der Oberfläche der Pflasterdecke heraus, wodurch die Gefahr für die Entstehung von Kantenschäden bei befahrenen Pflasterdecken deutlich anwächst. In diesen Bereichen finden sich nicht selten massive Zermürbungen der Steinkanten (Bild 10). Besonders häufig werden diese Schäden vorgefunden, wenn derartige Flächen im Winter mit schweren Schneeräumfahrzeugen geräumt werden.

Je größer die Beanspruchung der Pflasterdecke ist, umso wichtiger ist die Vermeidung von größeren Überzähnen. Hierbei ist zu beachten, dass gerade bei der Entstehung von Kantenschäden nicht das Gewicht der Fahrzeuge, sondern die Art der Räder oder Rollen entscheidend ist. Demnach ist der oben verwendete Begriff "Beanspruchung" nicht als Flächenbeanspruchung (z. B. durch einen Gigaliner mit Luftbereifung) sondern als Punktlast (z. B. durch die Rollen von Hubfahrzeugen) zu verstehen. Selbst eine stark mit Lkw frequentierte Straße ist vor dem Hintergrund der Entstehung von Kantenschäden deutlich unkritischer als eine kaum befahrene Pflasterdecke in einer Innenstadt mit Lieferverkehr, bei dem die Lkw unter Verwendung von Hubfahrzeugen entladen werden.

2.4 Nutzung in der Bauphase

Nicht selten wird seitens der beteiligten Parteien im Schadensfall darauf verwiesen, dass die "geschädigte" Pflasterdecke im Rahmen der Nutzung nur geringen Belastungen durch Pkw ausgesetzt wird und die Schäden demnach nicht auf eine zu hohe Beanspruchung der Pflasterdecke zurückzuführen sein können. Hierbei wird vergessen, dass Pflasterdecken gerade in der Bauphase gegebenenfalls erheblichen Beanspruchungen ausgesetzt werden, die deutlich höher als in der späteren Nutzungszeit sind. Die Befahrung mit Baggern, die Zwischenlagerung von Schuttcontainern bis hin zur Befahrung mit Straßenwalzen stellen in der Bauphase keine Seltenheit dar. Für derartige Beanspruchungen sind Pflasterdecken üblicherweise nicht ausgelegt. Die Entstehung von Kratzern an den Steinoberflächen, sowie von Ausbrüchen an den Steinkanten sind die logische Folge.

2.5 Aussortieren

Eine ansprechende Optik von Pflasterdecken kann nur dann sichergestellt werden, wenn auch optisch einwandfreie Produkte zum Einsatz kommen. Genau aus diesem Grunde haben qualitätsbewusste Unternehmer die Aufgabe, die zur Baustelle gelieferten Produkte vor der Verlegung unter anderem auch hinsichtlich ihres optischen Erscheinungsbildes zu prüfen. Weisen die Pflastersteine bereits im Anlieferungszustand Schäden in Form von Löchern, Kantenausbrüchen oder auch Ausblühungen oder Verfärbungen auf, so ist er verantwortlich dafür, diese auszusortieren und den Steinproduzenten zu informieren. Zur augenscheinlichen Prüfung der Pflastersteine vor der Verlegung gehört auch die Prüfung der Steindicke. Gerade bei Pflasterdecken, die unter Verwendung von Pflastersteinen mit unterschiedlichen Formaten hergestellt werden, weisen die einzelnen Pflastersteine nicht selten zwar regelwerkskonforme, aber dennoch deutliche Unterschiede in der Steindicke auf. Werden diese vor der Verlegung nicht aussortiert, so können erhebliche Überzähne entstehen (siehe Abschnitt 2.3). Hierbei ist zu beachten, dass Pflastersteine mit einer Steindicke von bis zu 100 mm regelwerkskonform eine Dickenabweichung von ± 3 mm und Stein mit einer Steindicke ab 100 mm regelwerkskonform eine Dickenabweichung von ± 4 mm aufweisen dürfen (Bild 12).

3. Einfluss der Nutzung

Neben der Planung und der Herstellung der Pflasterdecke wirkt sich auch eine nicht angepasste Nutzung der Pflasterdecke auf die Entstehung von Kantenabplatzungen an Betonpflastersteinen aus (siehe ausführliche Ausführungen in "Schäden an Flächenbefestigungen aus Betonpflaster" ²³). So bleiben Pflasterdecken aus Betonpflastersteinen im Regelfall erwartungsgemäß nicht vollständig frei von Kantenabplatzungen, wenn auf diesen Schutt- oder Abfallcontainer gelagert, oder diese mit Hubwagen (sog. Ameisen) oder Straßenwalzen befahren werden (siehe auch Abschnitt 2.4). Auch der Winterdienst kann zur Entstehung von Kantenabplatzungen an den Betonpflastersteinen führen. Besonders kritisch sind nachträgliche Aufgrabungen an Pflasterdecken, die im Regelfall ohne jegliche Schutzmaßnahmen ausgeführt werden.

Erfahrene Sachverständige können zum Teil bereits bei der Inaugenscheinnahme der Schäden in gewissen Grenzen erkennen, ob die Flächenbefestigung einer nicht angemessenen Nutzung ausgesetzt war. So lassen massive Zermürbungen der Pflastersteinkanten (Bild 13) vermuten, dass die betroffenen Steine einer nicht angemessenen Beanspruchung ausgesetzt waren.

4. Einfluss der Materialqualität

Neben den in den Abschnitten 1 bis 3 genannten möglichen Ursachen für die Entstehung von Kantenschäden kommt natürlich auch die Möglichkeit in Betracht, dass die Pflastersteine keine sachgerechte Qualität beziehungsweise auch im Besonderen Kantenstabilität aufweisen ²³. Das Problem besteht darin, dass der Nachweis, ob eine Minderqualität der Pflastersteine ursächlich für eine baustoffuntypisch hohe Tendenz zur Bildung von Kantenschäden ist, nicht einfach zu bewerkstelligen ist. So fehlen normative Prüfverfahren ebenso wie normative Verfahren zur Bewertung der Kantenstabilität der Pflastersteine. Darüber hinaus sind die normativen Prüfungen (Spaltzugfestigkeit oder Frost-Tausalz-Widerstand) nicht geeignet für eine sachgerechte Bewertung der Kantenstabilität der Produkte.

Um eine Möglichkeit zu schaffen, die Kantenstabilität von Pflastersteinen zu prüfen und damit auch bewertbar zu machen, wurde seitens der MPVA Neuwied GmbH ein Forschungsvorhaben durchgeführt. Dabei wurde ein Verfahren entwickelt (s. Bild 14), auf dessen Grundlage und unter Berücksichtigung weiterer Prüfungen (Bestimmung des Saug- und Abtrocknungsverhaltens sowie der Druckfestigkeit und der Wasseraufnahme des Vorsatzbetons) eine Bewertung der Kantenstabilität von Betonpflastersteinen ermöglicht wird. Auf Basis der Ergebnisse dieser Laboruntersuchungen besteht nun die Möglichkeit, eine konkrete Aussage zur Kantenstabilität der Pflastersteine zu erhalten und somit die Frage zu beantworten, ob die Minderqualität der Pflastersteine ursächlich für die aufgetretenen Kantenabplatzungen ist.

5. Zusammenfassung

Die Reklamationshäufigkeit von Kantenabplatzungen an Pflastersteinen hat in den letzten Jahren permanent zugenommen. Ursächlich können diese Schäden auf Planungs- und Ausführungsfehler, eine nicht angepasste Nutzung der Pflasterdecke oder auf Minderqualitäten an den Betonpflastersteinen zurückzuführen sein. Im vorliegenden Artikel wurden die wichtigsten Maßnahmen der Ausführenden zur Reduzierung der Gefahr für die Entstehung von Kantenabplatzungen vorgestellt, weitere Einflussfaktoren sind der Veröffentlichung "Schäden an Flächenbefestigungen aus Betonpflaster"²³ zu entnehmen.

Eine der wichtigsten Maßnahmen zur Reduzierung der Reklamationshäufigkeit besteht aber darin, dem Endkunden klar zu machen, dass sich eine gewisse Menge an Kantenabplatzungen auch bei absolut sachgerecht hergestellten Flächenbefestigungen aus technischer Sicht nicht vollständig vermeiden lassen. Darüber hinaus müssen die Endkunden dahingehend sensibilisiert werden, dass sie mit der Auswahl der Produkte (Verwendung scharfkantiger Pflastersteine), der Art der Verlegung (Diagonalverlegung, Fischgrät- oder Ellbogenverband) und der Art der Nutzung einen wesentlichen Einfluss auf die Entstehung von Kantenabplatzungen haben. Abschließend ist selbstverständlich festzustellen, dass eine sach- und fachgerechte Ausführung der Arbeiten den letzten entscheidenden Baustein darstellt, um eine optisch hochwertige, funktionsfähige und dauerhafte Flächenbefestigung zu erhalten.

Literatur

¹ DIN EN 1338: 2003-08. Pflastersteine aus Beton - Anforderungen und Prüfverfahren;

² E DIN EN 1338: 2010-08. Pflastersteine aus Beton - Anforderungen und Prüfverfahren;

³ DIN EN 1339: 2003-08. Platten aus Beton - Anforderungen und Prüfverfahren;

4 E DIN EN 1339: 2010-08. Platten aus Beton - Anforderungen und Prüfverfahren;

5 ATV DIN 18 318: 2012-09. Verkehrswegebauarbeiten - Pflasterdecken Plattenbeläge in ungebundener Ausführung, Einfassungen;

6 ATV DIN 18 318: 2016-09. Verkehrswegebauarbeiten - Pflasterdecken Plattenbeläge in ungebundener Ausführung, Einfassungen;

7 BDB-Merkblatt: 1997. Dauerhafte Verkehrsflächen mit Betonpflastersteinen -Richtig planen und ausführen;

8 BDB-Report: 2000-02. Planung und Ausführung dauerhafter Betonpflasterbauweisen;

9 FGSV-Merkblatt M BEP: 2016. Merkblatt für die bauliche Erhaltung von Verkehrsflächen mit Pflasterdecken oder Plattenbelägen in ungebundener Ausführung sowie von Einfassungen;

10 FGSV-Merkblatt M FP 1: 2003. Flächenbefestigungen mit Pflasterdecken und Plattenbelägen - Regelbauweise (Ungebundene Ausführung);

¹¹ FGSV-Merkblatt M FP-2: 2015. Merkblatt für Flächenbefestigungen mit Pflasterdecken und Plattenbelägen in ungebundener Ausführung sowie für Einfassungen;

¹² RStO 12: 2012. Richtlinien für die Standardisierung des Oberbaus von Verkehrsflächen;

¹³ SLG-Merkblatt: 2004. Planung und Ausführung dauerhafter Betonpflasterbauweisen;

14 SLG-Merkblatt: 2009-04. Planung und Ausführung dauerhafter Betonpflasterbauweisen;

15 SLG-Merkblatt: 2014. Dauerhafte Verkehrsflächen mit Betonpflastersteinen - Richtig planen und ausführen;

16 TL Pflaster-StB 06: 2006. Technische Lieferbedingungen für Bauprodukte zur Herstellung von Pflasterdecken, Plattenbelägen und Einfassungen;

17 TL Pflaster-StB 06/15: 2015. Technische Lieferbedingungen für Bauprodukte zur Herstellung von Pflasterdecken, Plattenbelägen und Einfassungen;

18 ZDB-Merkblatt: 2002-06. Hoch belastete Beläge - Mechanisch hoch belastbare keramische Bodenbeläge;

19 ZTV Pflaster-StB 06: 2006. Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für den Bau von Pflasterdecken, Plattenbelägen und Einfassungen;

20 ZTV Wegebau: 2013. Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen für den Bau von Wegen und Plätzen außerhalb von Flächen des Straßenverkehrs;

²¹ Dr. Voß, Karl-Uwe: Kantenausbrüche und Ausblühungen - Praxistipps zur optimierten Herstellung und Schadensbewertung. In: Betonwerk + Fertigteil-Technik BFT International (Februar 2012);

²² Dr. Voß, Karl-Uwe: Sachverständige Bewertung von Kantenschäden an Betonpflastersteinen - Planung, Ausführung & Nutzung. In: BWI Beton-Werk International (Mai 2016);

²³ Dr. Voß, Karl-Uwe: Schäden an Flächenbefestigungen aus Betonpflaster - Teil 1.1. Auflage. Stuttgart: Fraunhofer IRB Verlag, 2017.

Dr. rer. Karl-Uwe Voß
Autor

Geschäftsführer und Institutsleiter Materialprüfungs- und Versuchsanstalt Neuwied

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