Bundesverband unabhängiger Institute für bautechnische Prüfungen e.v. Vortragsveranstaltung am in Linstow. Qualitätssicherung im Straßenbau

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1 Bundesverband unabhängiger Institute für bautechnische Prüfungen e.v. Vortragsveranstaltung am in Linstow Qualitätssicherung im Straßenbau Pflasterbauweisen - Schadensbeispiele und Ursachen Dipl.-Ing. H. Langkamp Heiden Labor für Baustoff- und Umweltprüfung GmbH, Roggentin Pflasterstraßen im alten Rom Via Appia bei Rom Römerstraße aus Pompeji Quelle: Pflaster Atlas Dipl.-Ing. H. Langkamp Heiden Labor GmbH Seite 2 1

2 Pflasterbauweisen: Grundsätze Voraussetzung für die Herstellung von dauerhaften Pflasterflächen Anwendungsgerechter Aufbau Verwendung geeigneter Materialien sorgfältige Ausführung Dipl.-Ing. H. Langkamp Heiden Labor GmbH Seite 3 Pflasterbauweisen: Grundsätze Voraussetzung für die Herstellung von dauerhaften Pflasterflächen Wenn alle vorgenannten Punkte erfüllt werden, dann sind unter Berücksichtigung: der örtlichen Gegebenheiten, der zu erwartenden Verkehrsbeanspruchung und der vorgesehenen Nutzungsdauer in der Regel 30 Jahre keine Schäden zu erwarten!! Dipl.-Ing. H. Langkamp Heiden Labor GmbH Seite 4 2

3 Pflasterbauweisen: Praxis Viele Schadensfälle mit großen Schadenssummen in den letzten Jahren Folge: Änderungen bestehender sowie der Erarbeitung neuer Vorschriften und Richtlinien Ergebnis: Vielzahl technischer Regelwerke sowie Richtlinien und Empfehlungen, die zum Teil auch sich widersprechende Regelungen enthalten Dipl.-Ing. H. Langkamp Heiden Labor GmbH Seite 5 Pflasterbauweisen: Praxis Die zahlreichen Möglichkeiten bei Pflastersteinen und Platten, Fugen- und Bettungsmaterial sowie Tragschichten erlauben eine große Anzahl unterschiedlicher Konstruktionen. Die Vermischung verschiedener Bauarten oder die Verwendung ungeeigneter Materialien führt aber in vielen Fällen zu Problemen oder Schäden. Teure Reparaturen sind die Folge. Fazit: Die Herstellung dauerhafter und anforderungsgerechter Pflasterflächen ist eine anspruchsvolle Aufgabe für Planer und Ausführende Dipl.-Ing. H. Langkamp Heiden Labor GmbH Seite 6 3

4 Pflasterbauweisen Pflaster in ungebundener Bauweise Pflaster in gebundener Bauweise Pflaster mit verfestigten Fugen Bordsteine, Einfassungen und Ränder Dipl.-Ing. H. Langkamp Heiden Labor GmbH Seite 7 Pflaster in ungebundener Bauweise Typischer Aufbau einer Pflasterbefestigung und zugehörige wesentliche Vorschriften Quelle: Ulonska Dipl.-Ing. H. Langkamp Heiden Labor GmbH Seite 8 4

5 Pflaster in ungebundener Bauweise Regelwerke: VOB Teil C : ATV DIN Verkehrswegebauarbeiten Pflasterdecken und Plattenbeläge in ungebundener Ausführung, Einfassungen RSTO 12 - Richtlinien für die Standardisierung des Oberbaus von Verkehrsflächen TL Pflaster StB 06 ZTV Pflaster-StB 06 Merkblatt für Flächenbefestigungen mit Pflasterdecken und Plattenbelägen in ungebundener Ausführung sowie für Einfassungen, M FP, Ausgabe 2015 ZTV SoB ZTV E Dipl.-Ing. H. Langkamp Heiden Labor GmbH Seite 9 Pflaster in ungebundener Bauweise nach RSTO 12 Dipl.-Ing. H. Langkamp Heiden Labor GmbH Seite 10 5

6 Beispiel 1: Schäden an Betonwaren Randeinfassung Dipl.-Ing. H. Langkamp Heiden Labor GmbH Seite 11 Europäische Normung von Betonwaren DIN EN 1338 Pflastersteine aus Beton- Anforderungen und Prüfverfahren DIN EN 1339 Platten aus Beton- Anforderungen und Prüfverfahren DIN EN 1340 Bordsteine aus Beton- Anforderungen und Prüfverfahren sowie DIN EN 1341 bis 1344 (Natursteinplatten, -Pflastersteine und Bordsteine sowie Pflasterziegel) Umsetzung durch die TL-Pflaster-STB Technische Lieferbedingungen für Bauprodukte zur Herstellung von Pflasterdecken, Plattenbelägen und Einfassungen Forschungsges. für Straßen- und Verkehrswesen ZTV-Pflaster-StB Dipl.-Ing. H. Langkamp Heiden Labor GmbH Seite 12 6

7 Europäische Normung von Betonwaren Anforderungen an die Produkte: Form und Maße Physikalische und mechanische Eigenschaften Äußere Beschaffenheit Dipl.-Ing. H. Langkamp Heiden Labor GmbH Seite 13 Bordsteine, Einfassungen und Ränder Beispiele Randeinfassung für eine untergeordnete Verkehrsfläche nach DIN Qualität Rückenstützenbeton Randeinfassung für eine übergeordnete Verkehrsfläche nach DIN 18318, Ausgabe April 2010 Quelle: Ulonska Dipl.-Ing. H. Langkamp Heiden Labor GmbH Seite 14 7

8 Schäden an Pflasterflächen Dipl.-Ing. H. Langkamp Heiden Labor GmbH Seite 15 Schäden an Pflastersteinen Dipl.-Ing. H. Langkamp Heiden Labor GmbH Seite 16 8

9 Schäden an Pflasterflächen Dipl.-Ing. H. Langkamp Heiden Labor GmbH Seite 17 Schäden an Pflasterflächen Dipl.-Ing. H. Langkamp Heiden Labor GmbH Seite 18 9

10 Schäden an Pflasterflächen Nicht frostbeständige Partikel im Kernbeton Abplatzen des Vorsatzbetons Dipl.-Ing. H. Langkamp Heiden Labor GmbH Seite 19 Beispiel 1 : Schäden an Bordsteinen Bordstein DIN EN 1340 Typ DIT DIN 483 HB 150x 300x1000mm Dipl.-Ing. H. Langkamp Heiden Labor GmbH Seite 20 10

11 Bordstein DIN EN 1340 Typ DIT DIN 483 HB 150x 300x1000mm Dipl.-Ing. H. Langkamp Heiden Labor GmbH Seite 21 Betonwaren Klassen und Kennzeichnungen Klasse DIN EN 1339 Platten Rote Zahlen: Mindestanforderung nach TL Pflaster Klasse- DIN EN 1340 Bordsteine Eigenschaft DIN EN 1338 Pflastersteine Klasse Kennzeichnung Kennzeichnung Kennzeichnung Witterungswiderstand Wasseraufnahme 1 2 A B 1 2 A B 1 2 A B Frost-Tausalz-Widerstand 3 D 3 D 3 D Abriebwiderstand F - H I F G H I F - H I Zulässige Abweichungen Abmessungen( L/B/H) N P R s. DIN 483 Ausg. 10/2005 Diagonale 1 2 J K J K L Spaltzugfestigkeit Keine Keine Biegezugfestigkeiten S T U S T U Bruchlast 30 bis bis 30 - Dipl.-Ing. H. Langkamp Heiden Labor GmbH Seite 22 11

12 Schäden an Bordsteinen Bordstein DIN EN 1340 Typ DIT DIN 483 HB 150x 300x1000mm Überprüfung der Bordsteineigenschaften: Biegezugfestigkeit Dipl.-Ing. H. Langkamp Heiden Labor GmbH Seite 23 Schäden an Bordsteinen Bordstein DIN EN 1340 Typ DIT DIN 483 HB 150x 300x1000mm Überprüfung der Bordsteineigenschaften: Frost-Tausalz-Widerstand (28 Frost-Tauwechsel) Verfahren Nach Anhand D der DIN EN 1340 : Untersuchungsergebnisse: Abwitterung im Anforderung Versuch kg/m² kg/m² Mittelwert 8,85 <1,0 Einzelwert (max) 22,3 <1,5 Beurteilung: Die Widerstandsfähigkeit der geprüften Bordsteinoberflächen gegen Frost-Tauwechsel mit Tausalz entspricht nicht den Anforderungen Dipl.-Ing. H. Langkamp Heiden Labor GmbH Seite 24 12

13 Frost-Tausalz-Widerstand von Beton Verfahren Nach Anhand D der DIN EN 1338 : Probenvorbereitung Lagerung bei 20 C/65% r.f. über 7 Tage (gefrierbares Wasser wird entzogen) Danach definierte Aufnahme von Trinkwasser durch kapillares Saugen (Dauer:72h, h=5 ± 2 mm) Minuten vor Einlagerung in Kälteschrank: Trinkwasser auf Prüffläche wird durch 3%- NaCl-Lösung ersetzt Legende 1 Prüffläche 5 Gummischicht 2 Polyethylenfolie 6 Wärmedämmung 3 Tausalzlösung 7 Temperaturmessgerät 4 Probekörper 8 Dichtungsmasse Dann : 28 Frost-Tauwechsel Dipl.-Ing. H. Langkamp Heiden Labor GmbH Seite Beispiel 2 Schadensbeispiel Ausführung Dipl.-Ing. H. Langkamp Heiden Labor GmbH Seite 26 13

14 Ungebundene Bauweise: Fugenbreiten Maschinell verlegte Steine nur ausrichten, nicht press zusammentreiben Fachgerechte Fugenausbildung bei Betonpflastersteinen mit Abstandhaltern Quelle: Ulonska Dipl.-Ing. H. Langkamp Heiden Labor GmbH Seite 27 Beispiel 2 : Ausführung Bau: Abschnitt1 im Oktober 2009 Länge: ca. 600 m Abschnitt 2 im November 2009 Schadensfeststellung: April 2010 Zustandserfassung im Juni 2010 Dipl.-Ing. H. Langkamp Heiden Labor GmbH Seite 28 14

15 Beispiel 2 : Schadenserfassung Schadensbild am Dipl.-Ing. H. Langkamp Heiden Labor GmbH Seite 29 Schadensbeispiel Geschädigter Pflasterstein in eingebautem Zustand Geschädigter Pflasterstein nach Ausbau Erkenntnis: Bei dem Riss handelt es sich um einen Trennriss über die gesamte Steinhöhe Dipl.-Ing. H. Langkamp Heiden Labor GmbH Seite 30 15

16 Beispiel 2: Baustoffuntersuchungen Untersuchung Bettungssand Für FSS und STS lagen Kontrollprüfungen vor : Korngrößenverteilung und Plattendruckversuche erfüllen die Anforderungen Ergebnis: Bettungssand erfüllt die Anforderungen nach TL-Pflaster Dipl.-Ing. H. Langkamp Heiden Labor GmbH Seite 31 Beispiel 2: Baustoffuntersuchungen Untersuchung Pflastersteine Vorsatzschicht 4mm Charakteristische Spaltzugfestigkeit * MPa 3,6 (als 5%-Quantil) Mindestspaltzugfestigkeit MPa 2,9 Bruchlast N/mm 250 Ergebnis: Pflastersteine erfüllen die Anforderungen nach DIN EN 1338 hinsichtlich Abmessungen und Spaltzugfestigkeit Pflasterstein nach der Spaltzugfestigkeitsprüfung Dipl.-Ing. H. Langkamp Heiden Labor GmbH Seite 32 16

17 Beispiel 2: Zunahme der Schädigung Schadensbild am Schadensbild am Dipl.-Ing. H. Langkamp Heiden Labor GmbH Seite 33 Fugen Baugrundsätze Wirkungsweise: Übertragen horizontale und vertikale Kräfte Fugen müssen deshalb vollständig mit Fugenmaterial gefüllt sein. Damit die Fugen gefüllt werden können, müssen sie ausreichend breit sein. Nicht verfüllte Fugen führen zu Verschiebungen der Pflastersteine. Spannungsspitzen verursachen Abplatzungen an Pflastersteinen Dipl.-Ing. H. Langkamp Heiden Labor GmbH Seite 34 17

18 Beispiel 3: Stellplätze Baujahr: 2006 Problembereich: 76 Stellplätze Höhenversätze in Befestigung der Stellflächen stellen Unfallgefahr für Kunden dar!! (Stolper- und Sturzgefahr) Dipl.-Ing. H. Langkamp Heiden Labor GmbH Seite 35 Beispiel 3: Stellplätze Pflasterdecke in ungebundener Bauweise Stellplätze: Breite 2,0 m Länge ca. 4,0 m rotes Öko-Drän-Pflaster mit einem Fugenanteil von 27 % Zwischen den einzelnen Stellplatzflächen sind 0,50 m breite Streifen aus grauem Betonpflaster (Rechteckpflaster 200x100mm) vorhanden Der Bereich der Stellplätze mit dem Öko-Drän-Pflaster zeigt Schäden in Form von Unebenheit, Höhenversatz und Verkantung von einzelnen Pflastersteinen. Die Fugenverfüllung im Bereich der versickerungsfähigen Pflasterdecke ist teilweise nicht vorhanden beziehungsweise teilweise geschlossen und mit Bewuchs versehen Schäden an den Pflastersteinen selbst sind nicht erkennbar. Dipl.-Ing. H. Langkamp Heiden Labor GmbH Seite 36 18

19 Beispiel 3: Stellplätze Höhenversatz beim Übergang von der Fahrfläche mit Normalpflasterung zur Stellfläche mit dem Öko-Pflaster Die Fugenverfüllung im Bereich der versickerungsfähigen Pflasterdecke ist teilweise nicht vorhanden Dipl.-Ing. H. Langkamp Heiden Labor GmbH Seite 37 Beispiel 3: Stellplätze Schichtenverzeichnis Flächenaufbau Schichtdicke in cm Pflasterstein Ökö-Drän, rot 8,0 (200x200x80mm) Bettung, Sand 0/8 mm 2-3 Kies-Sand-Gemisch RC Schottertragschicht >50 0/45 Festgestellter Aufbau im Bereich der Aufgrabungsstellen: Dipl.-Ing. H. Langkamp Heiden Labor GmbH Seite 38 19

20 Beispiel 3: Stellplätze Korngrößenverteilung Bettungssand 0/8 mm/ D=3cm Sand/Kies 0/45 mm / D=10-12 cm RC-Schottertragschicht 0/45/ d= 52 cm Das Bettungsmaterial aus beiden Aufgrabungsstellen weist einen sehr hohen Kornanteil <0,063 mm auf, der deutlich über den Grenzwerten nach ZTV-Pflaster StB liegt. Dipl.-Ing. H. Langkamp Heiden Labor GmbH Seite 39 Beispiel 3: Stellplätze Bestimmung der Wasserdurchlässigkeit von Tragschichten mit dem Standrohr-Infiltrometer nach TP Gestein Teil /insitu (2012) Versuch vor Ort auf Ok Bettungsmörtel Ergebnis: kf = 8,3 x 10-7 m/s Folge: Stauwasserbildung auf der Bettung Für versickerungsfähiges Pflaster sind üblicherweise Wasserinfiltrationskoeffizienten von k i >5x10-4 m/s in der Bettungsschicht bzw. von k i > 5 x 10-5 m/s in der oberen Tragschicht erforderlich (s. Pflasteratlas, 4. Auflage, S.175),. Wasserstand nach 12 min Wasserstand nach 60 min Dipl.-Ing. H. Langkamp Heiden Labor GmbH Seite 40 20

21 Beispiel 3: Stellplätze Zusammenfassung Nicht verfüllte Fugen führen zu Verschiebungen der Pflastersteine, Übertragung horizontaler und vertikaler Kräfte nicht gegeben Wasserdurchlässigkeit der vorhandenen ungebundenen Schichten unter dem Ökö- Drän-Pflaster ist so gering, dass eine Entwässerung durch die Schichten nicht erfolgen kann. Es kommt zu Stauwasserbildung im Bereich der Stellflächen Eine ordnungsgemäße Funktion der versickerungsfähigen Verkehrsflächen ist im vorliegenden Fall nicht gegeben. Das zu versickernde Niederschlagswasser wird nicht durch alle Schichten in den Unterbau bzw. Untergrund abgeleitet. Dipl.-Ing. H. Langkamp Heiden Labor GmbH Seite 41 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit Dipl.-Ing. H. Langkamp Heiden Labor GmbH Seite 42 21