Häufig gestellte Fragen zur gebundenen Bauweise von Pflasterflächen - 1 -

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1 - 1 - Die gebundene Bauweise von Pflasterdecken und Plattenbelägen Schon vor über 2000 Jahren bauten die Römer einige Pflasterstraßen in gebundener Bauweise unter Verwendung von Beton und Mörtel für Tragschicht, Bettung und Fuge. Im Gegensatz zu einzelnen europäischen Ländern gilt die gebundene Bauweise in Deutschland nach wie vor als Sonderbauweise. Nachdem jahrzehntelang nur unzureichende technische Vorschriften für die gebundene Bauweise vorlagen, ist diese mit Erscheinen der neuen DIN 18318:2006 nicht mehr in den allgemeinen technischen Vorschriften geregelt. Die Vorgaben der alten DIN führten zu erheblichen Schäden: -> Bettungsmörtel im Mischungsverhältnis 1 : 4 (Zement : Sand) oder ein Mörtel der Mörtelgruppe III nach DIN Hierbei handelt es sich um einen Putz- und Mauermörtel mit einer Druckfestigkeit von 10 N/mm² der nicht ausreichend frostbeständig ist. -> die Mörtelverfugung mit einer Fugentiefe von min. 30 mm mit einem nicht definierten Fugenmörtel, die Anforderung war hier 600 kg Zement pro m³ - daraus ergeben sich aber keine definierten Materialeigenschaften Bei einer Verfugung mit Mörtel der oberen 3 cm der Fuge spricht man heute von einer gebundenen Fugenfüllung. Diese Bauweise eignet sich nur für gering belastet Flächen und stellt keine dauerhafte Lösung dar. Die wesentlichen Funktionen der gebundenen Bauweise sind der horizontale Schichtenverbund und die großflächige Lastabtragung. Es handelt sich bei der gebundenen Bauweise nicht um eine Pflasterdecke bei der ungebundene Materialien für Tragschicht, Bettung und Fuge durch gebundene Materialien ersetzt werden. Die gebundene Bauweise ist eine eigenständige Bauweise, bei der sowohl die Grundsätze des Pflasterstraßenbaus wie auch betontechnologische Grundsätze anzuwenden sind. Nach dem Stand der Technik versteht man unter einer gebundenen Bauweise für belastete Flächen einen gebundener Aufbau aus: -> Drainbeton oder Drainasphalt mit definierten Eigenschaften -> drainfähigem Bettungsmörtel mit definierten Eigenschaften -> wasserundurchlässigem Pflasterfugenmörtel mit definierten Eigenschaften Die verwendeten Beton- / Mörtelprodukte sind starr und daher nicht in der Lage auftretende Spannungen abzubauen. Über den Verbund der einzelnen Schichten sowie zwischen Stein und Fugenmörtel können die Spannungen jedoch aufgenommen werden, wenn die Gebrauchsfestigkeit der Pflasterdecke höher ist als die Summe der auftretenden Lasten aus Spannung und Verkehrslast. Die Pflasterdecke ist durch geeignete Dehnungsfugen so zu unterteilen, dass Schäden in Folge von Spannungen vermeiden werden. Eine Rissbildung ist dennoch nicht auszuschließen. Die Lasten aus Eigenspannung, Temperaturlängenänderung und Verkehrslast addieren sich. Übersteigt die Lastsumme die Festigkeit der Konstruktion entstehen an den Schwachstellen der Pflasterdecke Schäden durch Risse, Kantenabplatzungen, lose Steine, zerstörte Fugen oder zerstörte Bettung. Im Vergleich der auftretenden Kräfte stellt die Verkehrsbelastung gegenüber der thermischen Belastung eine relativ geringe Beanspruchung dar. Die durch Fahrzeuge aufgebrachten dynamischen Einzellasten liegen im Bereich von max. 2 N/mm², z.b. bei der Vollbremsung eines Lkw. Aufgrund des hohen Verkehrsaufkommens erfolgen diese Belastungen jedoch mit einer hohen Frequenz und tragen somit erheblich zur Beanspruchung der Pflasterkonstruktion bei.

2 - 2 - Die auftretenden Spannungen aus thermischer Beanspruchung sind um einiges höher. Hier wirken bis zu 20 N/mm² Druckspannungen aus positiver thermischer Längenänderung sowie daraus resultierende Zugspannungen von bis zu 2 / N mm². Durch Frosteinwirkung können im ungünstigsten Fall Druckspannungen von über 100 N/mm² im Mörtelgefüge auftreten. Jede Druckspannung erzeugt Querzugspannungen die zu Schäden am Pflasterbelag führen können. Die Materialeigenschaften und der Verbund der Baustoffe sind also wichtige Punkte im Bezug auf die Dauerhaftigkeit einer Pflasterfläche in gebundener Bauweise. Nach dem aktuellen Stand der Technik sind Pflasterflächen und Plattenbeläge in gebundener Bauweise auf einer gebundenen drainfähigen Tragschicht (Drainbeton oder Drainasphalt) sowie unter Verwendung eines drainfähigen Bettungsmörtels (Drainfeinbetons) in Verbindung mit einem speziellen wasserundurchlässigen Pflasterfugenmörtel auszuführen. Produkte mit Druckfestigkeiten unter 45 N/mm 2 sind nur für geringe Verkehrsbelastungen geeignet. Da sich die gebundene Bauweise von Pflasterdecken und Plattenbelägen vergleichbar wie eine starrer Belag einer Betonfahrbahn verhalt, muss dies bei der Planung berücksichtigt werden. Bei gebundenen Pflasterdecken und Plattenbelägen sind Risse infolge von thermischen Längenänderungen oder Verkehrsbelastungen nicht auszuschließen. Daher ist eine ausreichende Drainfähigkeit von Bettung und Tragschicht erforderlich. Weitere Informationen finden Sie auf unserer Internetseite : Produktinformationen, Technik-Info s, Muster-Leistungsverzeichnisse, Referenzen, Prüfberichte, Verarbeitungshinweise usw.

3 Welche Langzeiterfahrungen liegen mit der gebundenen Bauweise vor? Die gebundene Bauweise, also ein Straßenaufbau mit gebundener Tragschicht, gebundener Bettung und Fuge wurde bereits von den Römern dauerhaft haltbar ausgeführt. Die Erfahrungen der letzten Jahrzehnte in Deutschland waren oft negativ, da sowohl die technischen Regelwerke als auch die Planung und Ausführung die Besonderheiten der gebundenen Bauweise häufig nicht ausreichend berücksichtigt haben. In der bis 2006 gültigen Fassung der DIN Flächenbefestigungen mit Pflaster- und Plattenbelägen wurde beispielsweise die Verfugung mit einer Fugentiefe von 30 mm mit einem zementgebundenen Mörtel ohne weitere Spezifikation vorgegeben. Andererseits liegen positive Langzeiterfahrungen mit hoch belasteten Pflasterflächen in gebundener Bauweise vor und das, obwohl Flächen vor 10 oder 20 Jahren noch weit vom heutigen Stand der Technik entfernt geplant und ausgeführt wurden. 2. Wie funktioniert eine gebundene Bauweise? Allgemein formuliert: über die flächige Lastabtragung von horizontalen und vertikalen Lasten. Ein starrer Aufbau, welcher sich unter Last nur im Bereich der Dauerfestigkeit verformt, vergleichbar mit einer Betonfahrbahn. Ein wichtiger Aspekt dabei ist die kraftschlüssige Verbindung der einzelnen Schichten (Schichtenverbund) sowie zwischen Pflasterstein und Fuge. 3. Was ist mit Schichtenverbund gemeint und warum ist dieser von besonderer Bedeutung? Der horizontale Verbund von Drainbetontragschicht, Bettungsmörtel, Stein und Fuge. Dieser ist von besonderer Bedeutung für die Dauerhaftigkeit der Pflasterdecke. Nur wenn die auftretenden Spannungen und Lasten über den gesamten Querschnitt ertragen werden können, ist gewährleistet, dass diese im Bereich der Gebrauchsfestigkeit liegen und keine Schäden verursachen. 4. Welche Regelwerke / Merkblätter sind bei Planung und Ausführung zu berücksichtigen? ATV DIN Pflasterdecken und Plattenbeläge in ungebundener Ausführung, Einfassungen, Ausgabe 2006 ATV DIN Verkehrswegebauarbeiten - Oberbauschichten mit hydraulischen Bindemitteln, Ausgabe 10/2006 ZTV Pflaster-StB 06 Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien zur Herstellung von Pflasterdecken, Plattenbelägen und Einfassungen, Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen, Köln, Ausgabe 2006 TL Pflaster-StB 06 Technische Lieferbedingungen für Bauprodukte zur Herstellung von Pflasterdecken, Plattenbelägen und Einfassungen RStO 01 Richtlinien für die Standardisierung des Oberbaus von Verkehrsflächen, FGSV, Köln, Ausgabe 2001

4 - 4 - DIN EN Beton; Festlegung, Eigenschaften, Herstellung, Konformität (Ausgabe ) Wichtiger Hinweis: gilt nicht für Tragschichten! DIN EN 1338 Pflastersteine aus Beton - Anforderungen und Prüfverfahren DIN EN 1339 Platten aus Beton - Anforderungen und Prüfverfahren DIN EN 1341 Platten aus Naturstein für Außenbereiche - Anforderungen und Prüfverfahren DIN EN 1342 Pflastersteine aus Naturstein für Außenbereiche - Anforderungen und Prüfverfahren DIN EN 1344 Pflasterziegel - Anforderungen und Prüfverfahren Merkblatt für Flächenbefestigung mit Pflasterdecken und Plattenbelägen, Teil 1: Regelbauweise (Ungebundene Ausführung) MFP 1, FGSV, Köln, Ausgabe 2003 Merkblatt für wasserdurchlässige Befestigungen von Verkehrsflächen Merkblatt für Dränbetontragschichten (DBT), FGSV, Köln, Ausgabe 1996 ZTV Fug-StB 01, Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Fugen in Verkehrsflächen, FGSV, Köln, Ausgabe 2001 Arbeitspapier Flächenbefestigungen mit Pflasterdecken und Plattenbelägen in gebundener Ausführung, Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) Köln, Ausgabe 2007 WTA-Merkblatt 5-21 Historische Pflaster gebundene Bauweise, WTA München Für welche Flächen eignet sich die gebundene Bauweise? Flächen mit hoher Verkehrsbelastung, wie z.b. Busspuren oder Kreisverkehrs-Plätze, Fußgängerzonen und repräsentative Flächen im Innenstadtbereich die maschinell gereinigt werden Flächen mit geringer Aufbauhöhe, z.b. bei befahrbaren Dachflächen Flächen die wasserundurchlässig ausgeführt werden sollen oder für Flächen mit starkem Gefälle Rinnen und andere Wasserführende Bauteile, wie z.b. Brunnenanlagen sind Anwendungsgebiete der gebundenen Bauweise. 6. Welche Probleme treten bei Baustellenmischungen von Bettungs- bzw. Fugenmörtel auf? Baustellenmischungen, das heißt vor Ort aus Sand und Zement hergestellte Mörtelmischungen haben sich nicht bewährt, da diese häufig starke Schwankungen der Materialeigenschaften aufweisen und dadurch die Dauerhaftigkeit nicht gewährleistet ist. Die heute geforderten Eigenschaften müssen durch Prüfzeugnisse nachgewiesen werden.

5 Welche Vorteile bieten abgestimmte Systeme aus Drainbetontragschicht, Bettungsund Fugenmörtel? Durch abgestimmte Eigenschaften, z.b. Körnung und Hohlraumgehalt wird ein optimaler Verbund der einzelnen Schichten untereinander erreicht. Eine dauerhafte Pflasterfläche in gebundener Bauweise erfordert neben einer sach- und fachgerechten Planung und handwerklich korrekten Ausführung Produkte von gleichbleibend hoher Qualität mit optimalen Verarbeitungseigenschaften. Für Drainbetontragschichten liegen bewährte Rezepturen vor, hier stellt Transportbeton wirtschaftlich und technisch die beste Lösung dar. Der Drainfeinbeton als Bettungsmörtel und der Pflasterfugenmörtel sind so aufeinander abzustimmen, dass ein optimaler Verbund der Mörtelschichten untereinander gewährleistet ist. Die Hohlräume im teilweise unverdichteten Bettungsmörtel zwischen den Steinen werden dann vom Pflasterfugenmörtel aufgefüllt. 8. Was ist mit Fugenfüllung von unten nach oben gemeint? Die hohlraumfreie Verfüllung der Fuge mit einem hoch-fließfähigen Pflasterfugenmörtel und die Verfestigung des Bettungsmörtels im Fugenbereich. Dadurch ist gewährleistet, dass keine Fehlstellen im Fugenquerschnitt entstehen. 9. Was versteht man unter Gebrauchsfestigkeit? auch: Gebrauchstauglichkeit Die dauerhafte Belastbarkeit einer Konstruktion bei der keine Schäden entstehen. 10. Was ist eine gebundene Fugenfüllung? Bei einer Verfugung mit Mörtel der oberen 3 cm der Fuge spricht man von einer gebundenen Fugenfüllung. Diese Bauweise eignet sich nur für gering belastete Flächen und stellt meistens keine dauerhafte Lösung dar. 11. Was sind Bewegungsfugen, was sind Dehnungsfugen? Eigentlich ist damit das Gleiche gemeint, jedoch halten wir die Bezeichnung Dehnungsfugen für richtiger da die Pflasterdecke sich ja nicht bewegen soll. Da Dehnungen sowohl positiv wie negativ zur Ausgangsgröße erfolgen können trifft der Begriff Dehnungsfuge eher zu.

6 Was versteht man unter der sogenannten Schweizer Bauweise bei Pflasterflächen in gebundener Bauweise? Bei der Schweizer Bauweise werden keine Dehnungsfugen im Pflasterbelag geplant, sondern entstehende Risse aufgeschnitten und dauerelastisch verfugt. 13. Warum sind wasserdurchlässige Bettungsmörtel in den Merkblättern vorgeschrieben? 1. Eine Pflasterdecke in gebundener Bauweise ist nie dauerhaft vollständig dicht. Damit durch schadhafte Dehnungsfugen oder Risse eindringendes Oberflächenwasser keine Schäden verursacht, muss dieses sicher abgeleitet werden. 2. Ein geeigneter drainfähiger Bettungsmörtel weist nur eine sehr geringe kapillare Saugfähigkeit und damit eine geringe Wasseraufnahme auf. Die Hohlräume im Gefüge bieten genug Platz, damit gefrierendes Wasser keinen Druck aufbauen kann. 3. Es kommt nicht zu Staunässe in der Bettung, z.b. an Gefälletiefpunkten. 4. Ein drainfähiger Bettungsmörtel mit runden Gesteinskörnern ist im erdfeuchten Zustand wesentlich besser zu verarbeiten und zu verdichten als ein herkömmlicher Mörtel gleicher Konsistenz. 5. Für die anschließende Verfugung der Pflasterfläche muss diese mit Wasser gereinigt und vorgenässt werden. Bleibt dabei Wasser in den Fugen stehen, beeinflusst das die Materialqualität des Fugenmörtels negativ. 6. Ein drainfähiger Bettungsmörtel ermöglicht eine Verzahnung von Bettungsmörtel und Pflasterfugenmörtel insbesonders im Fugenbereich zwischen den Steinen. Der daraus resultierende Verbund ist in jedem Fall besser als bei einem dichten Bettungsmörtel. 7. Der Verbund zur Steinunterseite ist mindestens gleichwertig zu bei einem herkömmlichen Bettungsmörtel mit gleichem Bindemittelgehalt. 14. Warum sollten die Pflastersteine vor dem Versetzen vorgenässt werden? Damit der Verbund zum Bettungsmörtel verbessert wird. Staub und die trockene Oberfläche des Steins reduzieren die Haftung des Bettungsmörtels. 15. Welche Vorteile hat ein drainfähiger Bettungsmörtel? Eine der Hauptursachen für Schäden an Pflasterflächen in gebundener Bauweise wird ausgeschlossen: der Bettungsmörtel wird beim Setzen der Pflastersteine unterschiedlich stark verdichtet und weist somit unterschiedliche Materialeigenschaften auf, wobei die Druckfestigkeit und die kapillare Wasseraufnahme von besonderer Bedeutung sind. Geeignete, drainfähige Bettungsmörtel (Sieblinie 1-5 mm Rundkorn) weisen praktisch keine kapillare Wasseraufnahme auf, das Setzen der Pflastersteine und die Verdichtung des erdfeuchten Mörtels kann erheblich einfacher erfolgen.

7 Welche Vorteile bietet die Silotechnik für drainfähigen Bettungsmörtel? Ein geeigneter, als Silomörtel lieferbarer Drainfeinbeton mit haufwerksporigem Gefüge ist so zusammengesetzt, dass sowohl eine Druckfestigkeit von min. 30 N/mm², eine Wasserdurchlässigkeit von min. 10 x 10-5 m/s sowie ein hoher Widerstand gegen Frost und Frost-Tausalz gewährleistet sind. Die spezielle Sieblinie verhindert die Entmischung von Zuschlägen und Bindemittel bei Transport und Lagerung im Silo. Die minimale kapillare Wasseraufnahme verhindert Frostschäden oder den Transport von Feuchtigkeit von unten nach oben, und damit z.b. Schäden durch Ausblühungen. Die hohe Wasserdurchlässigkeit dieses Drainfeinbetons ist auch bei maximaler Verdichtung gewährleistet. Der Hohlraumgehalt beträgt ca. 15 Vol.-%. Die erforderlichen Druckfestigkeiten werden durch optimalen Wasser-Zement-Wert (w/z Wert) erreicht. Das Rundkorn des Zuschlags ermöglicht, im Gegensatz zu gebrochenen Gesteinskörnungen, eine einfache und optimale Verdichtung des Bettungsmörtels und somit den vollflächigen Verbund auch bei unregelmäßigen Stein- bzw. Plattenunterseiten. Die Lieferung als Siloware mit passender Mischtechnik stellt eine optimale Lösung dar: das Mörtelwerk steht direkt auf der Baustelle immer frisches, optimal gemischtes Material gleich bleibende, garantierte Materialqualität keine Wartezeiten auf Materiallieferung keine Entsorgung von unbrauchbarem oder überschüssigem Material Arbeiten der Pflasterkolonne können unabhängig von Baustellenbesetzung Lieferzeiten täglichen Bestellvorgängen außerhalb der regulären Arbeitszeit, z.b. am Wochenende ausgeführt werden. 17. Gilt die EN auch für Tragschichten unter Pflasterflächen? Nein. Die EN mit den Anforderungen aus den Expositionsklassen gilt nur für Straßendecken aus Beton aber nicht für Tragschichten im Straßenbau. Quelle: ZTV Beton StB 07, Straße und Autobahn Ausgabe 6/2008 und vdz-online.de Das erklärt sich daraus, dass die betreffende Exposition unmittelbar gegeben sein muss, sonst müsste ja jedes Betonbauteil, welches indirekt betroffen sein könnte der höchsten Expositionsklasse entsprechen. 18. Welche Expositionsklassen der EN sind für hydraulisch gebundene Tragschichten und Betontragschichten unter Pflasterflächen zu berücksichtigen? Keine. Die ZTV Beton StB 07 stellt keine besonderen Anforderungen an hydraulisch gebundene Tragschichten und Betontragschichten. Eine Expositionsklasse ist hier nicht vorgesehen. Für Betontragschichten gilt eine Festigkeit von C12/15 bis C20/25. Auch die ATV DIN /06 stellt keine Anforderungen. Beide Regelwerke verweisen auf die EN und die DIN 1045 als Material- bzw. Ausführungsnorm. Anforderungen an die Expositionsklassen lassen sich daraus aber nicht ableiten.

8 Welche Vor- und Nachteile hat eine zweischichtige Fugenfüllung nach WTA Merkblatt? Info: Eine zweischichtige Fugenfüllung besteht aus einem hochfesten, zementgebundenem Fugenmörtel zur Übertragung der Schub- und Scherkräfte im unteren Fugenbreich und einer ca. 3 cm starken Fuge, die mit einem Epoxidharzmörtel verfugt wird. Vorteile: Natursteinmaterial mit geringer Festigkeit oder Betonsteinpflaster ohne Fase wird vor Schäden durch Spannungen oder Schubkräfte besser geschützt. Die obere Fugenfüllung aus einem Epoxidharzmörtel überträgt weniger Kräfte auf die Steinflanke und ist weicher als der Stein. Nachteile: Diese Fuge wird auch als Verschleissfuge bezeichnet, die im Fall einer Beschädigung leicht auszutauschen ist. Der Aufwand beim Einbau dieser Fuge ist um ein vielfaches höher als bei der einschichtigen Fugenfüllung mit einem geeigneten zementgebundenen Pflasterfugenmörtel. Die Kosten für Material und Arbeitszeit pro qm sind um etwa 100 % höher. Fazit: Für die gebundene Bauweise geeignetes Steinmaterial vorausgesetzt, spricht alles für eine einschichtige Verfugung mit einem geeigneten zementgebundenen Pflasterfugenmörtel. 20. Wie sieht der Aufbau einer gebundenen Bauweise aus? Die RStO 2001 sieht Pflasterbeläge nur bis Bauklasse II vor. Die dort angegebenen Aufbauten lassen sich jedoch nicht immer direkt auf die gebundene Bauweise übertragen. Oberhalb der Bauklasse III gibt es keinen Regelaufbau für Pflasterdecken. Der Aufbau einer gebundenen Bauweise sollte daher Projektbezogen geplant werden. Grundsätzlich gilt jedoch: Frostschutzschicht bzw. Schottertragschicht, gebundene Tragschicht und Bettung müssen wasserdurchlässig sein. Die Verfugung sollte wasserundurchlässig ausgeführt werden.

9 Welche Aufbauvarianten sind möglich? Das wesentliche Kriterium für die Ausführung der Pflasterdecke und der Tragschicht ist die spätere Nutzung / Belastung der Pflasterfläche. Eine hoch belastete Fläche sollte mit Großpflaster bzw. einer Steinhöhe von min cm auf einer Drainbetontragschicht ausgeführt werden. Flächen mit mittleren oder leichten Belastungen können mit Kleinpflaster auch auf einer Drainasphalttragschicht ausgeführt werden. Mosaikpflaster sollte für befahrene Flächen nicht verwendet werden, da die Einbindetiefe der Steine gering ist. Plattenbeläge mit Großformatigen Platten stellen besondere Anforderungen an den Schichtenverbund zum Bettungsmörtel und zur Tragschicht. 22. Welche Forschungsergebnisse gibt es zur gebundenen Bauweise? In Deutschland praktisch keine. In Diplomarbeiten werden Teilbereiche der gebundenen Bauweise behandelt oder Hersteller lassen Untersuchungen zur gebundenen Bauweise im Hinblick auf bestimmte Materialeigenschaften durchführen. Eine grundlegende Untersuchung der gebundenen Bauweise im Hinblick auf Belastbarkeit (z.b. in Bauklassen höher III) oder Dauerhaftigkeit erfolgte nach unserem Kenntnisstand bisher nicht. 23. Kann eine gebundene Pflasterdecke rissfrei hergestellt werden? Das Auftreten von Rissen lässt sich nicht vermeiden. Entscheidend ist, dass die Rissbreite und der Verlauf den Verbund bzw. die Einspannung der Pflasterdecke nicht nachteilig beeinflusst. 24. Stellen Risse einen Mangel dar? Risse, wie z.b. Haarrisse, schmale Spannungsrisse usw., stellen keinen Mangel dar. Treten jedoch breitere Risse auf, welche durch große Rissbreitenänderungen den Verbund bzw. die Einspannung der Pflasterdecke nachteilig beeinflussen, ist davon auszugehen, dass dies zu größeren Schäden am Pflasterbelag führen kann. Hier ist dann die Ursache zu prüfen (z.b. kein Verbund zum Bettungsmaterial) um weitere Maßnahmen planen zu können. 25. Können Risse durch Dehnungsfugen (Bewegungsfugen) vermieden werden? Nein. Dehnfugen können aber zur Reduzierung von Risshäufigkeit und Rissbreite beitragen. Es besteht andererseits das Problem, dass Dehnungsfugen immer eine Schwachstelle in der gebundenen Pflasterdecke darstellen. Falsch ausgeführte Dehnfugen führen z.b. durch Druckspannungskonzentration zu erheblichen Schäden. 26. Wie wird eine gebundene Bauweise z.b. auf einer Tiefgarage ausgeführt? Siehe hierzu: Technik-Info auf

10 Warum ist Frost- und Frost-Tausalz-Widerstand so wichtig? Wenn Wasser gefriert vergrößert sich sein Volumen um 9%. Eis weist eine um etwa das fünffache größere Temperaturdehnung auf als Zementstein. Weiter sinkende Temperaturen bewirken ein stärkeres zusammenziehen des Eises, was zur Diffusion von Porenflüssigkeit führt. Steigen die Temperaturen über den Gefrierpunkt, entsteht ein höherer Druck, was zu Gefügeschäden führen kann. Stichwort: kritische Sättigung Je nach Größe der mit Wasser gefüllten Poren und des Salzgehalts friert dieses erst bei Temperaturen von mehr als -20 C ein, wobei ein Druck von bis zu 100 N/mm² entstehen kann. Das führt zu Mikrorissen, die durch weitere Frosteinwirkung größer werden und zu Schäden führen können. Die Verwendung von Frost-Tausalz führt zu einem Temperatur-Schock durch Wärmeentzug und zum schichtweisen gefrieren sowie einer Reduzierung des Gefrierpunkt auf circa -20 Celsius. Die Poren des Mörtels füllen sich durch die Saugwirkung mit salzhaltigem Wasser welches dann beim einfrieren hohen hydraulischen Druck erzeugt. Dies kann bei nicht ausreichendem Frost beziehungsweise Frost-Tausalz Widerstand zu Schäden an der Oberfläche sowie zur inneren Gefügeschädigungen führen. Das Fugenmaterial sendet ab und weist eine geringe Festigkeit auf, die entstandenen Risse schädigen Fuge und Bettungsmörtel. 28. Warum muss die Tragschicht / Bettung / Verfugung nachbehandelt werden? Die Nachbehandlung, also der Schutz vor Witterungseinflüssen und gegen das Verdunsten des Anmachwassers ist eine der wichtigsten Qualitätssicherungs-Maßnahmen. Zement benötigt ca. 35 % seines Gewichts an Anmachwasser um vollständig zu hydratisieren und somit die gewünschte Festigkeit und Widerstandsfähigkeit zu erreichen. Ca. 25 % des Anmachwassers wird chemisch eingebunden, ca % wird physikalisch in sog. Gelporen gebunden. Fehlt nun die entsprechende Nachbehandlung des Frischbetons / Frischmörtels, verdunstet dieses Wasser je nach Witterung sehr schnell (bis zu 1 Liter / qm / Stunde). Die Hydratation wird unterbrochen und der Zement bindet nicht vollständig ab. Das führt dann zu Rissen und erhöhtem Schwinden sowie geringerer Festigkeit und Dauerhaftigkeit. 29. Welche betontechnologischen Grundsätze sind bei der gebundenen Bauweise zu beachten? Die Grundsätze der Betontechnologie gelten hier für zementgebundene Produkte genauso wie im allgemeinen Betonbau. Die Qualität von Beton oder Mörtel und damit z.b. die Druckfestigkeit oder der Frost-Tausalz- Widerstand wird im Wesentlichen vom W/Z-Wert und der korrekten Verarbeitung bestimmt. Durch spezielle Bindemittel oder Zusatzmittel und über die Gesteinskörnungen lassen sich die Materialeigenschaften in der gewünschten Form beeinflussen. Der chemische Vorgang der Zementsteinbildung ist jedoch der gleiche ist wie bei Normalbeton.

11 Wie lassen sich verschiedene Produkte (Bettungsmörtel, Fugenmörtel) miteinander vergleichen? Viele Produkte mit gleicher oder ähnlicher Bezeichnung werden für denselben Anwendungsbereich angeboten. Beim Vergleich der technischen Daten treten da schon eher Unterschiede auf. Letztendlich vergleichbar sind aber nur Laborprüfungen, die unter genormten Bedingungen und nach denselben Prüfnormen durchgeführt worden sind. Hier sollte auch darauf geachtet werden, in wie weit die Verarbeitungsvorschriften des Hersteller bei der Prüfung berücksichtigt wurden oder ob mit spezieller Vorbehandlung oder Lagerung der Probekörper die Ergebnisse im Vergleich zur Praxis auf der Baustelle verändert werden. 31. Druckfestigkeit, was ist das eigentlich? Das Versagen von Beton unter ein-axialer Druckbeanspruchung wird durch Zugspannungen zwischen Gesteinskörnung und Zementmatrix verursacht. D.h. bei der Prüfung der Druckfestigkeit wird der Probekörper so lange mit Druck belastet, bis die daraus resultierende Querzugspannung die Haftung zwischen Zementstein (Kleber) und Gesteinskörnung (Füllstoff) übersteigt und der Probekörper zerstört wird. Die Druckfestigkeit bei 3-axialer Prüfung ist etwa drei mal so hoch, da der allseits eingespannte Probekörper etwa 3 mal mehr Zugspannungen aufnehmen kann. D.h. ein eingespanntes Bauteil erträgt deutlich höhere Druck und Zugspannungen als ein freier Probekörper. Die Druckfestigkeit nimmt durch Querzugspannung ab. D.h. tritt in einem Bauteil eine Querzugspannung auf, reduziert diese die Druckfestigkeit etwa um 50 %. 32. Wie entsteht Querzugspannung und wie wirk sie sich aus? Durch Druckbelastung. Die Energie einer Druckspannung wird im Bauteil nicht abgebaut, was dazu führen würde, das die Spannung immer geringer würde, sondern sie wird ertragen. Dabei resultiert dann aus der Druckspannung eine Querzugspannung. Übersteigt diese die Festigkeit des Baustoffs entstehen Risse oder das Gefüge wird komplett zerstört. Querzugspannungen verlaufen, wie der Name schon sagt quer zur Druckrichtung und zwar in einem Bereich von etwa 30 bis 50 cm vom Bauteilende. Daher sieht man oft Risse oder Schäden an Flächen die im Bereich 30 bis 50 cm vor z.b. einer Dehnungsfuge liegen. 33. Was sind Ausblühungen? Je nach Witterungsbedingungen und Verarbeitungsablauf kann es bei zementgebundenen Pflasterfugenmörteln zu unterschiedlich starken weißen Kalkablagerungen auf der Fugenbzw. Steinoberfläche kommen, den so genannten Ausblühungen. Diese Ausblühungen entstehen durch freien Kalk (Kalkhydrat) aus dem Zement des Mörtels. Der genaue Ablauf stellt sich wir folgt dar: Beim Reinigen der Pflasterfläche nach dem Verfugen mit Wasser bleibt auf den noch frischen Fugen, in Vertiefungen der Pflastersteine und in Bereichen mit geringem Gefälle ein Wasserfilm stehen. In diesem Wasser ist freier Kalk gelöst. Trocknet die Fläche nun ab, bleibt dieser freie Kalk zurück. Zusätzlich wird beim Verdunsten eines Teils des Anmachwassers an der Fugenoberfläche freier Kalk nach oben transportiert und abgelagert. Der freie Kalk reagiert mit der Kohlensäure der Luft zu Kalziumkarbonat.

12 Chemischer Ablauf: Kalkhydrat + Kohlendioxid = Kalziumkarbonat Die Chemische Formel dazu lautet: Ca(OH)2 +CO2 +H2O = CaCO3 +H2O Durch diese Karbonatisierung erfolgt eine Festigkeitssteigerung des zementgebundenen Mörtels. Kalziumkarbonat ist nicht wasserlöslich. Durch weiteres Einwirken von Kohlendioxid über einen längeren Zeitraum ( je nach Witterung kann dies mehrere Wochen dauern ) wird das Kalziumkarbonat in das leicht lösliche Kalziumhydrogenkarbonat umgewandelt. Chemischer Ablauf: Kalziumkarbonat + Kohlendioxid + Wasser = Kalziumhydrogenkarbonat CaCO3 + CO2 +H2O = Ca(HCO3)2 Kalziumhydrogenkarbonat ist wasserlöslich. Diese Ausblühungen verschwinden dann durch Bewitterung ( saurer Regen ) nach einiger Zeit von selbst. Wenn die Ausblühungen vorher beseitigt werden müssen; kann dies mit einem kräftigen Hochdruckreiniger oder durch absäuern der Fläche, z.b. mit Zitronensäure erfolgen. Hierbei ist jedoch darauf zu achten, dass weder der Natursteinbelag noch die Fuge angegriffen werden. 34. Warum ist eine Verfugung frisch verlegter Pflastersteine nicht möglich? Der Bettungsmörtel muss zunächst ca. 24 Std. abbinden, bevor die Fläche verfugt werden kann. Dafür gibt es mehrere Gründe: die Fläche muss begehbar sein ohne das sich Steine lösen die Fläche wird vorgenässt und das dabei anfallende Wasser würde zu einem Zusammensacken der Pflasterung führen das einbringen des Fugenmörtels darf ebenfalls nicht dazu führen, dass sich Steine lösen durch die offenporige Struktur des drainfähigen Bettungsmörtels ist eine optimale Verzahnung von Bettung und Fuge gegeben 35. Was bewirkt eine Haftbrücke (Kontaktschlämme) an der Steinunterseite? Die Haftbrücke füllt die Hohlräume zwischen Steinunterseite und Mörteloberfläche auf und vergrößert dadurch die Haftfläche. Durch bessere Haftung (Adhäsion) am Stein und die Festigkeit der Verklebung (Kohäsion) wird ein optimaler Verbund zwischen Bettungsmörtel und Stein erreicht. Daher sollte bei glatten Steinunterseiten (z.b. gesägtes Material, Betonstein) oder auch bei hoch belasteten Flächen mit rauher Steinunterseite eine Kontaktschlämme eingesetzt werden. 36. Welchen Einfluss haben Zugspannungen auf die Festigkeit von Bettung und Fuge? Zugspannungen in Beton oder Mörtel führen zu einer Reduzierung der Druckfestigkeit. Mit zunehmender Zugbeanspruchung bis zum erreichen der Zugfestigkeit wird die Druckfestigkeit gleichzeitig um bis zu 25% reduziert. Die Zugfestigkeit von Beton beziehungsweise Mörtel liegt normalerweise bei 5 bis 10% der Druckfestigkeit oder bei etwa der Hälfte der Biegezugfestigkeit.

13 Welchen Einfluss hat der E-Modul des Bettungs- oder Fugenmörtels auf die Funktion einer gebundenen Pflasterdecke? Jetzt wird es kompliziert. Dazu zunächst ein Link zu: Ein Versuch, den Sachverhalt etwas zu erhellen könnte so aussehen: Eine Pflasterfläche in gebundener Bauweise stellt eine dreidimensionale Konstruktion in mehreren Schichten, bestehend aus unterschiedlichen Materialien dar, die möglichst im Verbund zueinander hergestellt wird. Aus den unterschiedlichen Bauteildicken, den Materialeigenschaften, der Geometrie der Bauteile und den Temperaturen beim Einbau ergeben sich jeweils unterschiedliche Festigkeiten, Spannungszustände und damit auch E-Moduln. Ein Granit hat üblicherweise einen E-Modul von > N/mm², macht aber in der Pflasterdecke ca. 90 % des verwendeten Materials aus. Durch den Verbund zum Bettungsmörtel, der wiederum Verbund zur Tragschicht hat ergibt sich im Querschnitt zusammen mit dem Pflasterfugenmörtel eine Konstruktion aus vier unterschiedlichen Materialien. Nun trifft diese komplizierte Konstruktion, deren Spannungsverläufe niemand beurteilen kann, auf die Forderung, das der verwendete Pflasterfugenmörtel einen E-Modul von unter N/mm² haben soll, weil das Schäden vermeidet obwohl niemand weis, ob das überhaupt eine Rolle spielt. Diese Vorgabe macht aus meiner Sicht etwa so viel Sinn, wie die Farbe des Mörtels vorzugeben, weil das besser aussieht. 38. Wie wirken sich Verkehrsbelastungen auf die Pflasterdecke aus? Die Lasten aus Verkehr sind als Einzelwert mit maximal 2 N/mm² aus Schub- und Scherkräften eher gering. Beim Überfahren der Pflasterdecke entstehen gleichzeitig vertikale Druck- und Biegezugbelastungen sowie horizontale Schubkräfte und Schwingungen in der Pflasterdecke. Durch die hohe Frequenz der Lasten bei stark befahrenen Flächen ist jedoch schon von einer permanenten zusätzlichen Last auszugehen. 39. Wie entstehen Spannungen in gebundenen Pflasterdecken und wie wirken diese sich aus? Eine gebundene Bauweise wird bereits mit Spannungen hergestellt. Zunächst bewirken die unterschiedlichen Bauteildicken und Festigkeiten, die Herstellungstemperaturen und die weiteren Temperaturverläufe Eigenspannungen in gesamten Querschnitt welche je nach aktueller Situation und Last in unterschiedliche Richtungen wirken können. Wirken alle auftretenden Lasten (Spannungen) in die gleiche Richtung (z.b. bei sinkenden Temperaturen) dann addieren sich diese Spannungen im Bauteil. Dadurch kann bereits eine erhebliche (Biege) Zugspannung entstehen. Kommt dann noch eine Querzugspannung und / oder eine Biegespannung aus Verkehrslast dazu kann die Gebrauchsfestigkeit der Konstruktion überschritten werden und es kommt zu einem Schaden, z.b. in Form eines Risses.

14 Was passiert eigentlich, wenn Wasser (in einer gebundenen Pflasterfläche) gefriert? Wenn Tragschichten und Bettungsmaterial drainfähig sind: nichts. Da eindringendes Wasser ja nicht im Querschnitt stehen bleibt und die Materialien nur eine geringe kapillare Saugfähigkeit aufweisen entsteht keine geschlossene Eisschicht. Werden wasserundurchlässige Tragschichten oder Bettungsmörtel durchnässt kann eine horizontale Eisschicht (Eislinse) entstehen. Durch die kapillare Saugwirkung und die unterschiedliche thermische Dehnung von Eis und Zementstein wird immer mehr Feuchtigkeit angesaugt. 41. Was sind die häufigsten Schadenursachen bei der gebundenen Bauweise? kein Schichtenverbund von Tragschicht zu Bettung - die Bettung "klappert" auf der Tragschicht - Lasten werden nicht abgetragen kein Verbund von Stein zu Bettung - die Steine lösen sich bei Last aus dem Verbund - es entstehen Risse kein Verbund Stein <-> Fuge <-> Stein - keine Lastabtragung horizontal und vertikal möglich - die Fuge reisst und bricht Eigenspannungen im Aufbau durch z.b. unzureichende Nachbehandlung zu geringe Steinhöhen und damit keine ausreichende Verbundfläche zwischen Stein und Fuge keine vollfugige - also auf ganzer Steinhöhe ausgeführte Verfugung - zu geringe Festigkeit von Tragschicht, Bettungsmörtel oder Fugenmörtel - die Gebrauchsfestigkeit wird unter bestimmten Bedingungen überschritten - Schäden entstehen durch Risse oder lose Steine zu frühe Verkehrsfreigabe insbesondere bei niedrigen Temperaturen verlangsamt sich die Festigkeitsentwicklung erheblich falsch ausgeführte Dehnungsfugen führen zu Spannungsspitzen und verursachen Risse 42. Wo sollten Dehnungsfugen angelegt werden? An Gebäudeanschlüssen, Einbauten, deckungsgleich über Fugen in der Tragschicht in der Pflasterfläche sollten Dehnfugen gemäß dem Stand der Technik im Abstand von 5 bis 8 m angeordnet werden in Rinnen etwa im Abstand von 5 m Im Betonstraßenmbau gibt es die Faustregel, dass die Dehnungsfugen in einem Abstand von etwas 30 x Dicke der Decke angeordnet werden sollten. D.h. bei einer Großpflasterdecke mit insgesamt 40 cm gebundenem Aufbau entspricht das einem Fugenabstand von 12 m Bei Kleinpflaster ergibt sich bei einer Gesamthöhe des gebundenen Aufbaus von 27 cm ein Abstand von etwa 8 m

15 Was ist bei der gebundenen Bauweise mit Betonsteinpflaster / -platten zu beachten? Betonstein eignet sich nicht uneingeschränkt für die gebundene Bauweise - das gilt aber auch für bestimmte Natursteine. Wichtig ist, dass ein Stein mit Fase und ohne so genannte Abstandhalter verwendet wird und dass die Steine / Platten mit einer Kontaktschlämme verlegt werden. Die Verfugung darf nur bis an die Unterkante der Fase ausgeführt werden - bei einer bündigen Verfugung besteht das Risiko, dass Kantenabplatzungen auftreten. Durch optimalen Verbund zum Bettungsmörtel und ausreichende Nachbehandlung der Bettung und Verfugung wird das Auftreten von Rissen erheblich reduziert. 44. Was ist bei Plattenbelägen zu beachten? Platten sollten immer mit einer Kontaktschlämme verlegt werden. Da der Fugenanteil im Verhältnis zu Pflastersteinen relativ gering ist, treten hier höhere Spannungen auf. Bei großformatigen Platten ist auf eine ausreichende Plattendicke zu achten um einen möglichst großen Fugenquerschnitt zu erreichen. 45. Was es bei der Verwendung von Natursteinpflaster zu beachten? Nicht jedes Natursteinpflaster eignet sich für die gebundene Bauweise. Neben den Materialeigenschaften des Natursteins, wie Druckfestigkeit und Wasseraufnahme spielt auch die Bearbeitung eine wichtige Rolle. Gesägte Steine weisen i.d.r. sehr glatte mit feinstem Steinmehl verschmutze Seitenflächen und Unterseiten auf. Hier ist die Haftung des Fugenmörtels bzw. der Kontaktschlämme stark reduziert. Daher sind aufgerauhte Flächen (sandstrahlen, stocken usw.) oder bruchrauhe Steine zu empfehlen. Durch das Flammstrahlen der Steinoberfläche wird der Stein kurzfristig so stark erhitzt, dass das im Gefüge chemisch eingebundene Kristallwasser verdunstet - der dabei entstehende Gasdruck verursacht Abplatzungen an der Oberfläche. Die Temperatureinwirkung beträgt jedoch bis zu 2 cm, was zu Mikrorissen führt, die sich dann im laufe der Zeit als Schäden am Stein zeigen können. 46. Gibt es Richtwerte für den Abstand der Dehnungsfugen? Dehnungsfugen sind je nach Belag und Belastung unterschiedlich auszubilden: Je geringer die Stärke des gebundenen Aufbaus, um so geringer der Abstand der Dehnungsfugen Faustregel: maximal 30 x die Stärke des gebundenen Aufbaus = Abstand der Dehnungsfugen Mosaikpflaster 5 cm, Bettungsmörtel 4 cm, Tragschicht 15 cm = 24 x 30 = 7,20 m Kleinpflaster 10, Bettungsmörtel 4 cm, Tragschicht 20 cm = 34 cm x 30 = 10,20 m Großpflaster 15, Bettungsmörtel 5, Tragschicht 20 cm = 40 cm x 30 = 12,00 m Diese Werte können nach den vorliegenden Erfahrungen nur für Natursteinpflaster mit einer Druckfestigkeit von über 100 N/mm² und einem Fugenmörtel mit einer Festigkeit von min. 50 N/mm² gelten. Bei Betonsteinpflaster sind die Abstände in etwa zu halbieren.

16 Wie sind Dehnungsfugen auszuführen? Dehnungsfugen sind so auszuführen, dass die Pflasterdecke (Bettung, Stein und Fuge) in einzelne Flächen unterteilt wird und keine Zugspannungen übertragen werden. Dazu wird bei der Herstellung der Pflasterung ein Fugenband (z.b. aus Gummimaterial) in die Dehnungsfuge eingestellt welches über die gesamte Steinhöhe und die Bettungshöhe eingebaut wird. Nach der Verfugung der Pflasterfläche mit Mörtel wird der obere Teil des Dehnfugenstreifens entfernt, eine geschlossenzellige Rundschnur eingelegt und die Fuge mit einem dauerelastischen Dichtstoff verschlossen. Bei stark befahrenen Flächen kann eine Fugenkonstruktion mit aufgedübelten Stützwinkeln gem. FGSV Merkblatt ausgeführt werden. Diese Art der Fugenausbildung setzt jedoch voraus, das die Stützwinkel dauerhaft auf dem Dräinbeton verdübelt werden können. 48. Wie sollte die Reinigung der Steinoberfläche nach der Verfugung erfolgen? Unter Verwendung eines Oberflächenverzögerers (Nachbehandlungsmittels). Dieses ermöglicht die Reinigung der Steinoberfläche nach dem Abbinden des Fugenmörtels ohne dass die Fuge negativ beeinträchtigt wird. Mit einer sogenannten Schwammputzmaschine. Diese eignet sich besonders für Platten und glatte Steinoberflächen. Bei sehr rauer Steinoberfläche ist die Reinigung jedoch sehr aufwändig. Bei kleinen Flächen auch durch Abspülen mittels Wasserstrahl. Dies setzt voraus, dass die Fläche zu einem Zeitpunkt gereinigt wird, an dem die Fuge bereits leicht angezogen hat.

17 Warum ist die Reinigung der Steinoberfläche mit viel Wasser, Sand oder Sägespänen nicht zulässig? Alle diese Reinigungsmethoden führen zu einer erheblichen Verschlechterung der Mörtelqualität an der Fugenoberfläche. Zu viel Wasser erhöht den w/z Wert, Sand oder Sägespäne entziehen dem Mörtel Wasser - beides führt zu Schäden durch Frost- bzw. Frost- Tausalz-Einwirkung. 50. Wann kann eine gebundene Pflasterfläche für den Verkehr freigegeben werden? Das hängt von den Faktoren der Festigkeitsentwicklung der verwendeten Mörtel und von den vorherrschenden Temperaturen ab. Die Festigkeitsentwicklung wird im Labor bei 20 C geprüft. Liegt die durschnittliche Temperatur auf der Baustelle z.b. bei 10 C verdoppelt sich die benötigte Zeit um die gleiche Festigkeit zu erreichen. Bei durchschnittlich 5 C wird die vierfache Zeit benötigt. Die Festigkeitsentwicklung des Fugenmörtels läuft i.d.r. erheblich schneller ab als die des Bettungsmörtels, so dass besonders auf die Festigkeitsentwicklung des Bettungsmörtels zu achten ist. Ist eine Verkehrsfreigabe innerhalb eines kurzen Zeitraums nach Herstellung der Pflasterdecke erforderlich, ist es angebracht Probekörper unter Baustellenbedingungen herzustellen und zu lagern, um die erreichte Druckfestigkeit zum Zeitpunkt der geplanten Verkehrsfreigabe prüfen zu können. Je nach zu erwartender Belastung kann als Richtwert angesetzt werden (bei 20 C) Fussgänger: Freigabe 1 Tag nach der Verfugung Radlader: 1-2 Tage nach der Verfugung PKW 3-5 Tage nach der Verfugung LkW/Busse: 7-14 Tage nach der Verfugung Zu beachten ist jedoch, dass die erforderliche Nachbehandlung abgeschlossen sein muss. Siehe dazu: Nachbehandlungsdauer 51. Welche Nachbehandlung ist erforderlich? Drainbetontragschicht: Abdecken mit Folie bis zur Ausführung der Pflasterung Bettungsmörtel mit darin versetzten Steinen: Abdecken mit Folie bis zur Ausführung der Verfugung Verfugte Fläche: Abdecken mit Folie für min. 1-2 Tage Die Folie muss so gesichert werden, das Niederschlag nicht zu Auswaschungen am noch nicht abgebundenen Mörtel führt oder das dem Mörtel durch Luftzirkulation Wasser entzogen wird. Das Aufsprühen von Wasser auf eine durch die Sonne aufgeheizte Fläche führt zu Rissen durch Temperaturschock.