Schadanfälligkeit bei ungebundener Bauweise mit gebundener Fuge

Ungünstige Lagestabilität von Verbund- und Keramikplatten

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Fugen Wegebau
Abb. 1: Die Grafik zeigt die ungünstige Lagestabilität von dünnschichtigen Belägen. Die Haltekraft allein durch die Fuge reicht nicht aus! Abb.: Michael Twyhues

Seit einigen Jahren schon wird der Garten- und Landschaftsbau neben klassischen Beton- und Natursteinplatten mit Feinsteinzeugplatten konfrontiert, auch bekannt unter dem Begriff Outdoor-Keramik.

Zwischenzeitlich hat sich für keramische Beläge, die mit 2 cm Stärke sehr dünn sind, die gebundene Bauweise als ideales Verlegesystem etabliert, da solche dünnen Platten aufgrund ihres geringen Eigengewichts auf ungebundener Bettung eine oftmals unzureichende Lagestabilität erzielen (siehe dazu Neue Landschaft 7/2016, Jörn Buchholz: Auf die Bettung kommt es an). Dieses Jahr sind nun verstärkt keramische Beläge mit einer schweren Trägerplatte kombiniert, in der Regel Beton, auf den Markt gekommen. Eine solche Verbundplatte hat ein deutlich höheres Eigengewicht, als eine 2 cm dünne Keramikplatte. Als Alternative dazu werden auch Outdoor-Keramikplatten angeboten, die keinen Betonträger haben, allerdings eine Dicke von 3 cm aufweisen. Beide Befestigungselemente eignen sich nach Angaben einiger Hersteller für die Verlegung in ungebundener Bauweise. Doch gerade bei derart hochwertigen Belägen wünscht der Kunde sich in der Regel eine möglichst wartungsarme und optisch attraktive Fuge. Kann die Verlegung solcher Befestigungselemente in Mischbauweise mit ungebundener Bettung und gebundener Fuge überhaupt von Dauer sein?

Was sagen ausgewählte Regelwerke zur Verlegung von Platten mit geringen Dicken?

Es kommen neben der 3 cm starken Keramikplatte Verbundplatten zum Einsatz, die beispielsweise eine 1 cm dünne Keramikoberfläche und einen 3 cm starken Betonträgerkern haben. Es gibt sogar Verbundplatten in einer Gesamtstärke von bis zu 8 cm, die von den Herstellern für PKkw-Befahrung frei gegeben werden. Wie gehen die einschlägigen Merkblätter und ZTVen damit um?

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Abb. 2: Probekörper Keramik auf Dränbettungsmörtel verlegt, u. a. zur Ermittlung der Haftzugwerte des einkomponentigen Pflasterfugenmörtels. Die feuchte Stelle an der Frontseite der Platte im Fugenbereich stammt vom Nassschnitt, um den Probekörper zu gewinnen. Abb.: Michael Twyhues

ZTV-Wegebau

Wie bekannt, geht die 2013 erschienene ZTV-Wegebau auf keramische Beläge konkret nicht ein. Wendet man jedoch sinngemäß die Anforderungen an, die sich auf die Dicke und Kantenlänge von Plattenbelägen beziehen, sind hier die Aussagen sehr klar. Zur Herstellung einer Fläche für die Nutzungskategorie 1 mit ungebundener Bettung und gebundener Fuge sollen die Platten laut Abschnitt 3.5. an der längsten Seite eine maximale Kantenlänge von 600 mm und eine Mindestdicke von 5 cm aufweisen. Somit erfüllen die meisten Verbundplatten und Keramikbeläge mit 3 cm Dicke diese Anforderungen nicht.

Eine Ausnahme wäre beispielsweise eine Verbundplatte 2+4 cm, die, solange sie keine Kantenlänge über 600 mm an der längsten Seite aufweist, die Forderung der ZTV-Wegebau für eine gebundene Verfugung in Mischbauweise erfüllen würde. Aber auch hier gilt, dass lediglich die Nutzungskategorie N1 zulässig ist, die grundsätzlich eine Befahrung ausschließt.

Weitere Regelwerke

Inzwischen beschäftigen sich einige Regelwerke mit der Verlegung von großformatigen Platten im Außenbereich. Das betrifft jedoch in erster Linie befahrene Flächen. Hier sei zum Beispiel das Merkblatt für Flächenbefestigungen mit Pflasterdecken und Plattenbelägen in ungebundener Ausführung sowie für Einfassungen (MFP 15) der FGSV genannt. Im Abschnitt 5.4 findet sich folgende Formulierung: "In Ausnahmefällen befahrene Plattenbeläge sollten mit Platten mit einer Nenndicke von mindestens 80 mm ausgeführt (...) werden." Im 2013 von der FGSV veröffentlichten Merkblatt für die "Flächenbefestigungen mit Großformaten" sind die Anforderungen noch höher. So wird für die geringste Belastungsklasse nach RStO 12 Bk 0,3 bei einer Mindestnenndicke von ? 14 Zentimetern eine Abmessung ? 400 Millimeter und <_ 600 mm definiert (Tabelle 1). Dagegen wird in der Tafel 6 der RStO 12 (Bauweise für Rad- und Gehwege) für Pflaster- und Plattenbeläge eine Mindestdicke von 8 cm genannt, geringere Dicken sind erlaubt. In Abschnitt 5.2. wird erwähnt, dass auch die gelegentliche Befahrung durch Fahrzeuge bei der Dimensionierung nicht berücksichtigt wurde, lediglich Fahrzeuge des Unterhaltungsdienstes werden genannt. Aber auch hier ist keine Mischbauweise mit ungebundener Bettung und gebundener Fuge definiert.

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Abb. 3: Verbundplatte verlegt in Mischbauweise auf ungebundener Bettung mit gebundener einkomponentiger Kunstharzfuge. Abb.: Michael Twyhues
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Abb. 4: Detailaufnahme Fuge Verbundplatte (ca.4,8 cm) verlegt in Mischbauweise auf ungebundener Bettung mit gebundener einkomponentiger Kunstharzfuge. Abb.: Michael Twyhues

Reicht die Lagestabilität für die gebundene Verfugung aus?

Zweifellos stellt die ungebundene Verlegung von dünnschichtigen Belägen - Keramik - den GaLaBau vor große Herausforderungen, denn die Grundsätze der Bauphysik können selbst bei gewissenhaftester Verlegung solcher Beläge auf ungebundenen Bettungsschichten nicht außer Kraft gesetzt werden. Diese besagt, dass lose aufliegende Körper sich bei mechanischer Einwirkung bewegen können. (Abb. 1) Es liegt zwar auf der Hand, dass, je höher das Eigengewicht des Befestigungselements, desto besser ist seine Lagestabilität. Eine Garantie dafür, dass eine Platte sich nicht bewegt, ist das aber nicht. Eine Verbundplatte 2+2 cm hat beispielsweise ein Eigengewicht von annähernd 100 kg/m² Das Gewicht kann schon mal variieren, je nachdem, welcher Beton als Trägerelement eingesetzt wird. So weist ein gefügedichter Beton ein höheres Gewicht auf, als beispielsweise ein Dränbetonkern, der eine offenere Struktur hat. Bei einer drei Zentimeter dicken Outdoor-Keramikplatte dürfte das Gewicht circa 70 kg/m² betragen. Die Frage stellt sich nun, ob die Bewegungsdynamik einer solchen Platte so gering ist, dass eine gebundene Fuge keinen Schaden nimmt beziehungsweise das Schadensbild äußerst gering ist.

Verhalten des Pflasterfugenmörtels

Zementäre Pflasterfugenmörtel

Wie bereits erläutert, sind zementäre Pflasterfugenmörtel bei ungebunden verlegten Befestigungselementen grundsätzlich ausgeschlossen. Zementäre Pflasterfugenmörtel weisen eine sehr geringe Elastizität auf, Risse entstehen schon bei minimalster Bewegung der Befestigungselemente. Daher sind zementäre Pflasterfugenmörtel nicht Gegenstand einer weiteren Betrachtung dieses Artikels. Bei in gebundener Bauweise mit gebundener Bettung hergestellten Pflaster- und Plattenbelägen - eine Berücksichtigung ausreichend dimensionierter Bewegungsfugen vorausgesetzt - sind original trassvergütete, zementäre Pflasterfugenmörtel eine sehr gute Alternative zu Kunstharzpflasterfugenmörteln.

Pflasterfugenmörtel auf Kunstharzbasis

Pflasterfugenmörtel auf Kunstharzbasis sind heute im GaLaBau stark verbreitet. Denn in der täglichen Praxis werden zahlreiche auf ungebundener Bettung verlegte Befestigungselemente mit Kunstharzfugenmörtel verfugt. Das hängt auch mit der höheren Toleranz dieser Mörtel bei Belägen zusammen, die sich auf der ungebundenen Bettung bewegen. Sicherlich aber auch mit der vergleichsweise unkomplizierten Handhabung moderner Kunstharzfugenmörtel. Diese können mit viel Wasser eingeschlämmt und von der Oberfläche abgefegt oder abgespült werden. Was genau ist nun das Besondere an keramischen Befestigungselementen? Es handelt es sich bei keramischen Belägen um extrem dichte Materialien, welche für Kunstharzfugenmörtel suboptimale Haftzugbedingen bieten. Wie äußert sich das in der Theorie und in der Praxis?

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Abb. 5: Keramikplatte verlegt in Mischbauweise auf ungebundener Bettung mit gebundener einkomponentiger Kunstharzfuge. Abb.: Michael Twyhues
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Abb. 6: Detailaufnahme Fuge Keramikplatte (3cm) verlegt in Mischbauweise auf ungebundener Bettung mit gebundener einkomponentiger Kunstharzfuge. Abb.: Michael Twyhues

ZTV-Wegebau gibt Auskunft über Haftzugfestigkeitswerte

Wie anfangs erläutert, sind tatsächlich in der Nutzungskategorie 1 (N1) der ZTV-Wegebau Befestigungselemente in der Mischbauweise mit ungebundener Bettung gestattet, die eine Kantenlänge (längste Seite) von 600 mm nicht über- und eine Dicke von 50 mm nicht unterschreiten. Ebenfalls beschrieben wurde, dass das mechanische Verhalten solcher Beläge unvorteilhaft ist. Von Vorteil ist jedoch, obwohl Keramik nicht in der aktuell gültigen Fassung der ZTV-Wegebau behandelt wird, der in der ZTV-Wegebau in der Tabelle 15 (N1) geforderte Haftzugwert. Hier wird lediglich eine Haftung "ohne Verbundverlust" gefordert, ein durchaus auslegbarer Begriff. Ein konkreter Wert, wie in N2 (? 0,4 N/mm²) oder N3 (? 0,5 N/mm²) ist nicht gefordert.

Eigene Untersuchungen (Abb. 2) von Haftzugwerten ein- und mehrkomponentiger Kunstharzpflasterfugenmörtel an keramischen Belägen bewegen sich im von der ZTV-Wegebau für die dort definierten Befestigungselemente (Beton, Naturstein, Klinker etc.) festgelegten Rahmen für die Nutzungskategorie 1. In der Tat weisen mehrkomponentige Kunstharzpflasterfugenmörtel - in der Regel epoxidharzgebundene Systeme - etwas bessere Haftzugwerte auf, als einkomponentige Systeme. Da aber Pflasterfugenmörtel ein Befestigungselement nicht stabilisieren kann, da das Aufgabe der Bettung ist, spielt der etwas bessere Haftzugwert von mehrkomponentigen Pflasterfugenmörtelsystemen nach Auffassung des Autors keine nennenswerte Rolle.

Wie sehen die typischen Schadensbilder aus?

Aufgrund der niemals auszuschließenden Bewegungen der in Mischbauweise auf ungebundener Bettung verlegten Befestigungselemente kommt es immer wieder zu typischen Schadensbildern. Interessant ist die Feststellung, dass es in der Regel nicht zu Rissbildungen im Pflasterfugenmörtel selbst kommt. Die Abbildungen 3 bis 6 zeigen eine circa 4,8 cm dicke Verbundplatte 60 x 60 cm Beton/Keramik, weiterhin eine rein keramische Platte mit 3 cm Dicke und ebenfalls Abmessung 60 x 60 Zentimeter. Beide Platten wurden auf einer im Falle einer ungebundenen Verlegung auf Bettung mit Körnung 0/5 verlegt. Die Schadensbilder müssen nicht zwangsläufig auftreten, sind jedoch relativ häufig in der Praxis anzutreffen. So kann der Pflasterfugenmörtel von der Flanke des Befestigungselements abscheren. Zu Rissen im Pflasterfugenmörtel selbst kommt es in der Regel nicht. Das spricht einerseits für die sehr gute Qualität moderner Kunstharzpflasterfugenmörtel, jedoch gegen die immer noch weit verbreitete Meinung, Pflasterfugenmörtel allein könnten für eine ausreichende Stabilisierung ungebunden verlegter Befestigungselemente mit ungünstigen Dicken und Formaten sorgen. Ein System mit gebundener Bettung, Haftschlämme und gebundener Fuge gibt deutlich mehr Sicherheit. Dennoch hört man immer wieder von zahlreichen Beispielen, dass es bei der Mischbauweise mit ungebundener Bettung und gebundener Fuge zu keinen Schäden gekommen ist und die Flächen beziehungsweise Fugen dauerhaft funktionieren. Auch hört man, dass schon vor der Einführung der ZTV-Wegebau im Jahre 2013 dünnschichtige Platten in ungebundener Bettung mit Kunstharzfugenmörteln verfugt wurden und das zu keinen größeren Problemen geführt hat. Aber dennoch taucht das Thema Mischbauweise mit ungebundener Bettung und gebundener Fuge immer wieder bei Rechtsstreitigkeiten im Garten- und Landschaftsbau auf. Nimmt dann ein Auftraggeber das zum Anlass, die in Mischbauweise mit ungebundener Bettung und gebundener Fuge erstellten Flächen zu reklamieren, kann dies zum Problem werden, denn die ZTV-Wegebau wird nach der Meinung des Autors immer mehr von Sachverständigen und somit von Gerichten zitiert beziehungsweise von letzteren auch zur Grundlage von Urteilen erhoben. Und auch wenn dünnschichtige Keramik als Baustoff nicht im Regelwerk behandelt wird, so steht hier doch die ungünstige Lagestabilität solcher Beläge in der Kritik des Experten.

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Abb. 7: Keramikplatte in gebundener Bauweise auf gebundener Bettung mit Haftschlämme, frisch in frisch verlegt mit gebundener einkomponentiger Kunstharzfuge Abb.: Michael Twyhues
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Abb. 8: Detailaufnahme Keramikplatte (2 cm) verlegt auf gebundener Bettung frisch in frisch mit Haftschlämme und gebundener einkomponentiger Kunstharzfuge. Zu beachten ist die konisch nach unten zulaufende Fuge, die die Lagestabilität der Beläge noch bedeutender macht. Abb.: Michael Twyhues

Als Kontrapunkt dazu gelten die Abbildungen 7 und 8. Es wurde eine 2 cm dünne Keramik verwendet, die im Stoßbereich der Fuge konisch nach unten zuläuft. Die Beläge wurden im frisch in frisch Verfahren mit einer mit natürlichem Trass vergüteten weißen Haftschlämme verlegt. Natürlich ist auch hier der Haftverbund zwischen dem keramischen Element und dem Kunstharzpflasterfugenmörtel nicht besser, als bei den beiden ersten Beispielen, doch kommt hier der alles entscheidende Faktor ins Spiel: Die Fixierung der Befestigungselemente durch eine Haftschlämme auf einem drainagefähigen Bettungsmörtel. Hier kommt dann aber die Notwendigkeit hinzu, thermisch bedingte Spannungen in der Oberfläche abzubauen. Dies geschieht durch die Ausbildung von Bewegungsfugen zu angrenzenden Fassaden, aufgehenden starren Bauteilen in der Fläche und in der Fläche selbst. Die aktuelle Ausgabe der ZTV-Wegebau äußert sich hierzu nicht, hier kann aber ein Blick in das neue Regelwerk der FGSV (Merkblatt für die Herstellung von Pflasterdecken und Plattenbelägen in gebundener Bauweise M FPgeb) helfen. In diesem Regelwerk gibt es Hinweise zum Thema Ausbildung von Bewegungsfugen. Der Autor weist empfehlend darauf hin.

Warum ist die Mischbauweise mit ungebundener Bettung und gebundener Fuge trotz der höheren Schadensanfälligkeit so beliebt?

Die Antwort liegt auf der Hand, denn bis heute ist die ungebundene Bauweise als Regelbauweise die beliebteste Verlegetechnik und hieran wird sich wohl auch so schnell noch nichts ändern. Kritisch sollte man aber immer dann sein, wenn Produkte oder Systeme suggerieren, man könne die Gesetze der Bauphysik relativieren. Die Verlockung dazu ist groß, denn es ist davon auszugehen, dass der weitaus größte Teil an Kunstharzpflasterfugenmörtel für die Nutzungskategorie 1 in Mischbauweise mit ungebundener Bettung und gebundener Fuge verwendet wird. Dagegen spricht im Prinzip auch nichts, jedoch sollte eben bei dünnen und großformatigen Belägen verstärkt an die sehr ungünstige Lagestabilität auch bei optimal hergestellter ungebundener Bettung gedacht werden.

Fazit und Ausblick

Bei einer durchschnittlichen Nutzungsdauer eine Terrasse von circa 20 Jahren sollte die nachhaltige Befriedigung des ästhetischen Anspruchs des Kunden im Vordergrund stehen. Dabei ist verstärkt zu berücksichtigen, dass die Baustoffe, die man nicht sieht, eine wichtige technische Funktion erfüllen. So unterscheiden sich zwar auf den ersten Blick Flächen, die in Mischbauweise mit ungebundener Bettung und gebundener Fuge hergestellt wurden nicht von denen, die gleich in gebundener Bettung verlegt wurden. Doch die qualitativen Unterschiede stellen sich früher oder später, in der Regel früher, deutlich sichtbar ein. Der Trend zur gebundenen und damit weitestgehend wartungsfreien Pflasterfuge wird sich weiter fortsetzen. Daher ist es empfehlenswert, sich auch mit den klassischen Belägen (z. B. Beton- und Naturstein) mit größeren Nenndicken zu befassen und diese für den Fall, die Konstruktion für die Nutzungskategorie 1 mit ungebundener Bettung und gebundener Fuge herzustellen, zu verwenden.

Der Herausgeber der ZTV Wegebau, die Forschungsgesellschaft für Landschaftsentwicklung Landschaftsbau (FLL), hat die Bearbeitung der ZTV im Frühjahr 2018 begonnen. Neben der Aufnahme der Keramik als Baustoff dürfte auch die Ausbildung von Bewegungsfugen thematisiert werden, da dies immer wieder zu Verunsicherungen bei Planern und Ausführenden führt. Abzuwarten bleibt die Abgrenzung zwischen der Verlegetechnik, die das Fliesenlegergewerk favorisiert und derjenigen, die im Garten- und Landschaftsbau praktiziert wird. Beide Gewerke sind durch entsprechendes Expertenwissen bei der Integration der Keramik in das Regelwerk beteiligt.

Literatur

FLL (Hrsg.) 2013: ZTV-Wegebau, Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen für den Bau von Wegen und Plätzen außerhalb von Flächen des Straßenverkehrs.

FGSV (Hrsg.): RStO 12, Richtlinien für die Standardisierung des Oberbaus von Verkehrsflächen.

FGSV (Hrsg.): MF P 15, Merkblatt für Flächenbefestigungen mit Pflasterdecken und Plattenbelägen in ungebundener Ausführung sowie für Einfassungen.

FGSV (Hrsg.): MF G (2013), Merkblatt für Flächenbefestigungen mit Großformaten.

FGSV (Hrsg.): M FPgeb. (2018), Merkblatt für Flächenbefestigungen mit Pflasterdecken und Plattenbelägen in gebundener Ausführung.

Neue Landschaft (Ausgabe 7/2016): Dr.-Ing. Jörn Buchholz: "Auf die Bettung kommt es an".

 Michael Twyhues
Autor

Betriebswirt / Produktmanager bei der Quick-mix Gruppe GmbH

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