Planung und Ausführung von Betonpflasterbauweisen. Dipl.-Ing. Dietmar Ulonska

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1 Planung und Ausführung von Betonpflasterbauweisen April 2013

2 Einführung Die Vorteile der Pflastersteine aus Beton wurden schnell erkannt und eröffneten dem Produkt einen großen Marktbereich Vielfältige Anwendung in öffentlichen Straßen und Plätzen, Gehwegen gewerblich und industriell genutzten Flächen im private Wohnumfeld Die Vorzüge des Betonpflasters sind große Verfügbarkeit durch regionale Hersteller Einbau durch die örtlichen Bauunternehmen Wiederverwendbarkeit bei Aufgrabungen/Reparaturen ebene und komfortable Oberfläche Gestaltungsvielfalt außerordentlich gutes Preis-/Leistungsverhältnis lange Lebensdauer 2

3 Einführung Der aus technischer Sicht (wohl) bedeutendste Vorteil Das flexible Tragverhalten Die aus starren Monolithen und gefüllten Zwischenräumen zusammengesetzten Decke ist bei vergleichbarer Verkehrsbelastung anderen Bauweisen weit überlegen, weil sie ein gutes Tragverhalten aufweist und trotzdem keine temperaturbedingten Verformungen erfährt und gleichzeitig ein leichtes Öffnen der Befestigung ermöglicht. 3

4 Einführung Die schnelle und großflächige Verbreitung von Betonpflastersteinen erforderte die Festsetzung von Qualitätsanforderungen 1954 Beschluss zur Aufstellung einer vorläufigen Güte- und Prüfungsunterlage für Pflastersteine aus Beton 1958 Herausgabe der Güte- und Prüfungsunterlage für Pflastersteine aus Beton (BGB) 1961 Richtlinien für die Herstellung und Verwendung von Betonpflastersteinen im Straßenbau (FGSV, Köln) 1964 DIN Pflastersteine aus Beton (Änderungen in den Jahren 1978 und 1982) 2005 DIN EN Pflastersteine aus Beton (derzeit in Überarbeitung) 4

5 Einführung Entwicklung der Regelwerke für die Ausführung 1940 Merkblatt für den Bau von Fahrbahndecken aus Steinpflaster 1973 ATV DIN Straßenbauarbeiten - Steinpflaster 1980 Merkblatt für die Herstellung von Betonsteinpflaster 1983 Merkblatt für Flächenbefestigungen mit Pflaster- und Plattenbelägen (Überarbeitungen 1989, 1994, 2003 und 2011/2012) 5

6 Technische Grundlagen Verkehrswegebefestigungen in Pflasterbauweise sind dem Fachgebiet des Straßenbaues zuzuordnen. Der Straßenbau beinhaltet die Bemessung, die Herstellung und die Erhaltung des Verkehrswegenetzes für Kraftfahrzeuge, Radfahrer und Fußgänger. 6

7 Technische Grundlagen Die Bedürfnisse der Nutzer von Verkehrswegebefestigungen sind Sicherheit und Nutzungskomfort. Der Straßenbauingenieur hat die Aufgabe, dem entsprechende Verkehrswegebefestigungen zu schaffen und zu erhalten. 7

8 Technische Grundlagen Verkehrswegebefestigungen müssen demnach folgende Eigenschaften erfüllen Standfestigkeit, Tragfähigkeit, Frostsicherheit, Ebenheit und Griffigkeit. und zwar unter Berücksichtigung der zu erwartenden Belastungen und des vorgesehenen Nutzungszeitraums (bei Fahrbahnen z. B. 30 Jahre). 8

9 Technische Grundlagen Bei der Anordnung der einzelnen Schichten des Oberbaues wird eine kontinuierliche Steigerung der Steifigkeiten von unten nach oben erzielt. Die an der Oberfläche der Verkehrsfläche eingetragenen Lasten werden mit zunehmender Tiefe auf eine größere Fläche verteilt, die auftretenden Spannungen an jeder Schichtoberfläche reduziert. Auf dem Boden des Straßenkörpers angekommen, sind die Spannungen dann soweit reduziert, dass sie über lange Zeit von diesem ohne Schädigungen, z. B. Verformungen, aufgenommen werden können. 9

10 Technische Grundlagen Besonderheit bei Pflasterbauweisen die es bautechnisch zu berücksichtigen gilt, damit die vorgenannten Eigenschaften erreicht werden können. Das Pflaster besteht aus Pflastersteinen und Fugen (so genannte Elementbauweise) und ist daher nicht wasserdicht, wovon z. B. bei Asphalt- und Betondecken ausgegangen werden kann. Oberflächlich anfallendes Wasser dringt wenn auch nur zu einem geringen Teil - in die Befestigung ein. Es muss zügig bis in den Untergrund abgeführt werden, damit es keine Schäden innerhalb der Befestigung verursacht. Die ungebundenen Baustoffe von aneinander grenzenden Schichten (einschließlich dem Fugenmaterial) müssen filterstabil aufeinander abgestimmt sein. 10

11 Technische Grundlagen Aufbau von Pflasterbefestigungen und zugehörige Regelwerke Pflasterstein Fugenfüllung Bettung Decke ZTV Pflaster-StB DIN 18318, M FP 1 Oberbau Tragschicht(en) ZTV SoB-StB *) RStO ggf. Unterbau ZTV E-StB Untergrund *) ggf. Technische Regeln für gebundene Tragschichten. 11

12 Technische Grundlagen Pflasterbauweisen - Baugrundsätze Bei der Entscheidung für eine Pflasterbauweise dürfen nicht nur gestalterische Gründe maßgebend sein. Was aus Gestaltungsgründen gewünscht wird, muss technisch machbar sein und seine Funktion langfristig erfüllen. 12

13 Technische Grundlagen - Baugrundsatz Die Pflasterdecke kann ungebunden oder gebunden ausgeführt werden. Die ungebundene Ausführung ist die Regelbauweise; gebundene Pflasterdecken werden nur in Ausnahmefällen ausgeführt. 13

14 Technische Grundlagen - Baugrundsatz Auf Tragschichten ohne Bindemittel (z. B. Kies- oder Schottertragschichten) ist die Pflasterdecke immer ungebunden auszuführen. Auf Tragschichten mit Bindemittel (z. B. wasserdurchlässige Asphalttragschicht oder Dränbetontragschicht) kann die Pflasterdecke ungebunden oder gebunden ausgeführt werden. ToB TmB TmB 14

15 Dimensionierung Die Dimensionierung erfolgt auf der Grundlage der Richtlinien für die Standardisierung des Oberbaus von Verkehrsflächen (RStO). Die RStO beschreiben technisch geeignete und wirtschaftliche Bauweisen unter Berücksichtigung der zu erwartenden Belastung und des vorgesehenen Nutzungszeitraumes. 15

16 Dimensionierung Die RStO berücksichtigen zudem Funktion der Verkehrsfläche, Verkehrsbelastung, Lage der Verkehrsfläche, Bodenverhältnisse und örtliche Bedingungen. Pflasterbauweisen sind nur für die Belastungsklassen Bk0,3 bis Bk3,2 sowie für Geh- und Radwege standardisiert. 16

17 Oberflächenentwässerung Auf Verkehrswegebefestigungen muss oberflächlich anfallendes Wasser zügig abgeleitet werden. Betonpflasterdecken sind mit einer Neigung von in der Regel 2,5 % herzustellen. Dies kann durch Querneigung oder durch kombinierte Quer- und Längsneigung (auch resultierende Neigung oder Schrägneigung genannt) erfolgen. Verwindungsbereiche sind möglichst kurz zu halten. Hier sollte die Schrägneigung nicht unter 0,5 % ausgeführt werden. 17

18 Untergrund / Unterbau Der anstehende Boden (Untergrund) muss für die Herstellung der Pflasterbauweise geeignet sein. Die Eignung von Böden wird in der Regel durch geotechnische Untersuchungen festgestellt. Böden für bautechnische Zwecke sind in der DIN klassifiziert und in Bodengruppen unterteilt. Die Bodengruppen werden nach den ZTV E-StB hinsichtlich ihrer Frostempfindlichkeit in Klassen eingeteilt: F1-Böden = nicht frostempfindlich, F2-Böden = gering bis mittel frostempfindlich, F3-Böden = sehr frostempfindlich. 18

19 Untergrund / Unterbau Untergrund bzw. Unterbau sind so zu verdichten, dass sie für den Bau von Verkehrswegebefestigungen geeignet sind. Die Anforderungen an die Verdichtung sind in den ZTV E-StB beschrieben. Die technisch bearbeitete Oberfläche des Untergrundes / Unterbaues mit festgelegten geometrischen Merkmalen wie Ebenheit und Querneigung nennt man Planum. Der Untergrund/Unterbau muss ausreichend wasserdurchlässig sein. Die Infiltrationsrate der Schicht sollte größer sein als k* = 10-5 m/s. Andernfalls sollte eine Planumsentwässerung angeordnet werden. Eine Planumsentwässerung sollte auch angeordnet werden bei aufsteigendem oder seitlich in den Oberbau eindringendem Wasser und/oder bei verfestigtem Untergrund/Unterbau. 19

20 Untergrund / Unterbau m/s Abhaltswerte für die Infiltrationsrate k* in m/s in Abhängigkeit von der Versickerungsdauer 1,2E-03 1,0E-03 1,0E-03 Prüfmenge 2 Liter Ringdurchmesser 290 mm 8,0E-04 6,0E-04 5,0E-04 4,0E-04 2,0E-04 1,0E-04 5,0E-05 1,0E-05 0,0E+00 0, ,5 Versickerungsdauer in Minuten 20

21 Tragschichten Sofern frostempfindliche Böden anstehen, ist als 1. Tragschicht eine Frostschutzschicht (FSS) oder eine Schicht aus frostunempfindlichem Material (SfM) anzuordnen. Baustoffgemische und Böden sind den TL SoB-StB geregelt. Für die Ausführung gelten die ZTV SoB-StB. Die Dicke der FSS ergibt sich aus den Vorgaben der RStO; die Mindestdicke ist abhängig vom Größtkorn des verwendeten Bodens/Baustoffgemisches. Die Frostschutzschicht oder die Schicht aus frostunempfindlichem Material ist profilgerecht, eben, tragfähig und standfest herzustellen. 21

22 Tragschichten Als Tragschicht (oberhalb der Frostschutzschicht) kann verwendet werden: Kiestragschicht, Schottertragschicht, wasserdurchlässige Asphalttragschicht und/oder Dränbetontragschicht. In der Regel werden Tragschichten ohne Bindemittel (Kies- oder Schottertragschichten) in Pflasterbauweisen verwendet. 22

23 Tragschichten Kies- und Schottertragschichten Die Baustoffgemische für KTS und STS sind in den TL SoB-StB geregelt. Für die Ausführung gelten die ZTV SoB-StB. Die Dicke der Tragschicht ergibt sich aus den Vorgaben der RStO; die Mindestdicke ist abhängig vom Größtkorn des verwendeten Baustoffgemisches. Zur Vermeidung von Entmischungen während des Einbaues sollte das Größtkorn des Baustoffgemisches 45 mm nicht überschreiten. Zur Sicherstellung einer ausreichenden Wasserdurchlässigkeit ist der Feinanteil (< 0,063 mm) des Baustoffgemisches zu begrenzen (bei Anlieferung: max. 3 Masse-%; eingebaut: max. 5 Masse-%;). 23

24 Tragschichten Kies- und Schottertragschichten Tragschichten sind profilgerecht, eben, tragfähig und standfest herzustellen. Foto Borgwardt 24

25 Tragschichten Anforderungen an die Tragschicht Eine ausreichende Wasserdurchlässigkeit muss gegeben sein, damit durch die Fugen in den Oberbau eindringendes Wasser zügig nach unten abgeleitet wird und es nicht zu einem Aufschwimmen der Steine in der Bettung kommt. Dies ist in der Regel erreicht, wenn die Infiltrationsrate der Schicht größer als k* = 10-5 m/s ist. Wichtig: Mit zunehmender Verdichtung von ungebundenen Tragschichten werden diese an der Oberfläche infolge Kornzertrümmerung und Abnahme des Porenvolumens dichter. Die Wasserdurchlässigkeit der Tragschicht nimmt daher mit zunehmender Verdichtung ab. Ungebundene Tragschichten sollten daher nur soweit verdichtet werden, wie es die Anforderung an den Verformungsmodul gerade erfordert. 25

26 Tragschichten Baugrundsätze Richtige Dimensionierung und wasserdurchlässig ausbilden VORSICHT 26 Foto Ulonska

27 Tragschichten Baugrundsatz Werden Tragschichten vorübergehend befahren, sind vor dem Pflastern Maßnahmen zur Sicherstellung einer ausreichenden Wasserdurchlässig zu treffen. VORSICHT Foto Ulonska 27

28 Tragschichten Anforderungen an die Tragschicht Tragschichten unter Pflaster müssen wasserdurchlässig sein Foto Wellner 28

29 Einfassungen Pflasterdecken benötigen eine stabile und dem Verwendungszweck angepasste Randeinfassung. Foto Wichter 29

30 Einfassungen Einfassungen sind auf ein Fundament aus Beton zu setzen und mit einer Rückenstütze aus Beton zu versehen. 30

31 Einfassungen Einfassungen sind auf ein Fundament aus Beton zu setzen und mit einer Rückenstütze aus Beton zu versehen. 31

32 Einfassungen Einfassungen können ohne Bewegungsfugen hergestellt werden. Sie sind jedoch mit Bewegungsfugen im Abstand von max. 12 m herzustellen, wenn sie mit einer Entwässerungsrinne kombiniert sind. Fundament und Rückenstütze der Einfassung haben definierte Festigkeitsanforderungen im eingebauten Zustand zu erfüllen. Einfassungen sind vor der Herstellung der Flächenbefestigungen auszuführen. 32

33 Entwässerungsrinnen Entwässerungsrinnen sind auf ein Fundament aus Beton zu setzen. 33

34 Entwässerungsrinnen Entwässerungsrinnen sind sofern sie auch als Randeinfassung dienen - mit Rückenstütze auszuführen. 34

35 Entwässerungsrinnen Fundament und ggf. Rückenstütze der Entwässerungsrinne haben definierte Festigkeitsanforderungen im eingebauten Zustand zu erfüllen. Entwässerungsrinnen sind vor der Herstellung der Flächenbefestigungen auszuführen. Foto Ulonska 35

36 Entwässerungsrinnen Entwässerungsrinnen sind mit Bewegungsfugen im Abstand von max. 12 m herzustellen (bei befahrbaren Rinnen 4 bis 6 m). Ist die Entwässerungsrinne Teil einer Randeinfassung, sind die Bewegungsfugen durchgehend durch die Randeinfassung anzuordnen. Entwässerungsrinnen sind mit einer Längsneigung von mindestens 0,5 % auszuführen. 36

37 Entwässerungsrinnen Bei Entwässerungsrinnen, die regelmäßig von Schwerfahrzeugen überfahren werden, sind ggf. besondere Lösungen bei der Ausbildung des Fundamentes erforderlich. 37

38 Betonpflasterdecke Bettung Die Bettung ist das Auflager für die Pflastersteine. Sie dient als Ausgleichsschicht zwischen Oberkante Tragschicht und Oberkante Pflaster. Insofern besteht ihre Aufgabe darin, die Dickentoleranzen der Steine auszugleichen. Die Bettung sollte im verdichteten Zustand durchgängig eine gleichmäßige Dicke aufweisen. Sie sollte mindestens 3 cm betragen, höchstens aber 5 cm. Die Bettungsdicke darf dort, wo sich Unebenheiten der Tragschicht und der Pflasterdecke ungünstig überlagern geringer als 3 cm sein, den Wert von 2 cm aber nicht unterschreiten. 38

39 Betonpflasterdecke Bettung Eine gleichmäßige Bettung ist Voraussetzung für eine dauerhaftes Pflaster. 39

40 Betonpflasterdecke Einfluss der Dicke der Bettung auf das Verformungsverhalten der Pflasterdecke 40 Shackel 1980; SLG-Broschüre

41 Betonpflasterdecke Anforderungen an das Bettungsmaterial Als Bettungsmaterial sind Baustoffgemische 0/4, 0/5 oder 0/8 zu verwenden. Die Anforderungen an die Baustoffgemische sind in den TL Pflaster-StB beschrieben. Die Anforderungen an die Gesteinskörnungen für die zu verwendenden Baustoffgemische sind in den TL Gestein-StB beschrieben. Das Bettungsmaterial muss so beschaffen sein, dass es im eingebauten Zustand dauerhaft ausreichend wasserdurchlässig ist. Das Bettungsmaterial muss so beschaffen sein, dass es nicht in die Tragschicht abwandern kann (filterstabil zum Tragschichtmaterial). Die Art des Bettungsmaterials ist auf die geplante Verkehrsbelastung abzustimmen. 41

42 Betonpflasterdecke Anforderungen an das Bettungsmaterial bei Verkehrsbelastung bis einschl. Belastungsklasse Bk0,3 (RStO) Feinanteil (< 0,063 mm) max. 5 M.-% Widerstand gegen Zertrümmerung mind. LA 30 bzw. SZ 26 Fließkoeffizient < 30, d. h. es können gebrochene und/oder ungebrochene Gesteinskörnungen verwendet werden. 42

43 Siebdurchgang in M.-% Betonpflasterdecke Anforderungen an das Bettungsmaterial bei Verkehrsbelastung bis einschl. Belastungsklasse Bk0,3 (RStO) Kornzusammensetzung für Bettungsmaterial 0/ Siebdurchgänge mit Wertangabe sind Anforderungen gemäß den TL Pflaster-StB 06, 3.2.2, und 3.2.4, Tab. 4, Zeile 1, Kategorie G U,B Siebdurchgänge ohne Wertangabe sind Empfehlungen des Betonverbandes SLG ,063 0,125 0,25 0, ,6 8 11,2 16 Sieböffnungsweite in mm

44 Betonpflasterdecke Anforderungen an das Bettungsmaterial bei Verkehrsbelastung bis einschl. Belastungsklasse Bk3,2 (RStO) Feinanteil (< 0,063 mm) max. 5 M.-% Widerstand gegen Zertrümmerung mind. LA 30 bzw. SZ 26 (Empfehlung: bei Belastungsklassen Bk1,0 und Bk1,8 mind. LA 25 bzw. SZ 22, bei Belastungsklasse Bk3,2 mind. LA 20 bzw. SZ 18 ) Fließkoeffizient > 35 und Anteil gebrochener Oberflächen entsprechend der Kategorie C 90/3, d. h. es kommen in der Regel nur gebrochene Gesteinskörnungen in Frage. 44

45 Siebdurchgang in M.-% Betonpflasterdecke Anforderungen an das Bettungsmaterial bei Verkehrsbelastung bis einschl. Belastungsklasse Bk3,2 (RStO) Kornzusammensetzung für Bettungsmaterial 0/5G (aus gebrochenen Gesteinskörnungen) Siebdurchgänge mit Wertangabe sind Anforderungen gemäß den TL Pflaster-StB 06, 3.2.2, und 3.2.4, Tab. 4, Zeile 1, Kategorie G U,B Siebdurchgänge ohne Wertangabe sind Empfehlungen des Betonverbandes SLG ,063 0,125 0,25 0, ,6 8 11,2 16 Sieböffnungsweite in mm

46 Betonpflasterdecke Einbau des Bettungsmaterials Das Bettungsmaterial ist gleichmäßig gemischt und gleichmäßig durchfeuchtet anzuliefern und zügig, möglichst ohne Zwischenlagerung einzubauen. Es ist gleichmäßig auf der Tragschichtoberfläche zu verteilen und mit Lehren auf die geplante Höhe abzuziehen. Dabei ist ein Vorhaltemaß für die spätere Verdichtung durch das Abrütteln von etwa 0,5 bis 1 cm zu hinzuzurechnen. Ist Handverlegung der Steine vorgesehen, sollte das Bettungsmaterial nicht vorverdichtet werden. Ist maschinelle Verlegung der Steine vorgesehen, ist ein Vorverdichten des Bettungsmaterials zweckmäßig, insbesondere wenn sandreiche Baustoffgemische verwendet werden. 46

47 Betonpflasterdecke Pflastersteine Pflastersteine aus Beton müssen den TL Pflaster-StB entsprechen. Das heißt sie müssen der DIN EN 1338 entsprechen und bezüglich der Eigenschaften, bei denen aus der DIN EN eine Klasse ausgewählt werden kann, derjenigen Klasse entsprechen, welche in den TL Pflaster-StB festgelegt ist. Im Einzelnen sind dies: Maximale Differenz der beiden Diagonalen: Klasse 2, Kennzeichnung K (gilt nur für rechtwinklige Steine mit Diagonale > 300 mm) Witterungswiderstand: Klasse 3, Kennzeichnung D Abriebwiderstand: Klasse 4, Kennzeichnung I 47

48 Betonpflasterdecke Pflastersteine Form und Dicke der Betonpflastersteine haben erheblichen Einfluss auf die Standfestigkeit der Pflasterdecke. Sie sind insofern auf die zu erwartende Verkehrsbeanspruchung abzustimmen. Für Verkehrsflächen gemäß den Belastungsklassen Bk0,3 und Bk1,0 (RStO): Stein-Nenndicke mind. 80 mm. Für Verkehrsflächen gemäß den Belastungsklassen Bk1,8 und Bk3,2 (RStO): Stein-Nenndicke mind. 100 mm. Für Verkehrsflächen, die nicht von Kraftfahrzeugen befahren werden: Stein-Nenndicke mind. 60 mm. Für Verkehrsflächen mit hohen Schubbeanspruchungen (z. B. Bushaltestellen, Bereiche mit häufigen Brems- und/oder Beschleunigungsvorgängen, Bereiche mit Längsneigung ab 6 %, Wendestellen) sollten Verbundsteine mit Nenndicke mind. 100 mm verwendet werden. 48

49 Betonpflasterdecke Verbände (Verlegemuster) Für Verkehrsflächen, die von Kraftfahrzeugen befahren werden, sind grundsätzlich Verbände mit (in Fahrtrichtung) versetzten Fugen vorzusehen, z. B. Läufer- oder Reihenverband. Eine besonders gute Lastverteilung haben diagonal zur Fahrtrichtung angeordnete Verbände, z. B. Fischgrät- und Diagonalverband. Diese Verbände sind deshalb auch für Flächen gut geeignet, bei denen wechselnde Fahrtrichtungen vorliegen können, z. B. Lagerflächen, Anlieferungszonen. Bei Verbänden mit versetzten Fugen sind die Steine bzw. Steinreihen um mindestens 1/3 (besser um 1/2) der Steinlänge gegeneinander zu versetzen. 49

50 Betonpflasterdecke Einfluss des Verbandes auf das Verformungsverhalten bei Vertikalbelastung 50 Gleitz, Roßberg, Wellner 1995; SLG-Broschüre

51 Betonpflasterdecke + 15 % 51

52 Betonpflasterdecke Verbände (Verlegemuster) Verbände mit Kreuzfugen oder in Fahrtrichtung durchgehenden Fugen sind grundsätzlich nur für Flächen ohne Kfz-Verkehr geeignet. Die Eignung derartiger Verbände für Kfz-Verkehr kann sich durch konstruktive Besonderheiten der zu verwendenden Betonsteine ergeben, z. B. besondere Verzahnung. Der Verwendung sollte der Nachweis der Eignung vorausgehen. Jeder Pflasterverband ist nur so gut wie seine Fugenfüllung. 52

53 Fahrtrichtung Betonpflasterdecke Verbände (Verlegemuster) Läufer- oder Reihenverband; für befahrene Flächen geeignet Ellenbogenverband; für befahrene Flächen geeignet 53

54 Fahrtrichtung Betonpflasterdecke Verbände (Verlegemuster) Fischgrätverband; für befahrene Flächen gut geeignet Läufer- oder Reihenverband als Diagonalverband; für befahrene Flächen gut geeignet 54

55 Fahrtrichtung Betonpflasterdecke Verbände (Verlegemuster) Parkettverband; für befahrene Flächen grundsätzlich nicht geeignet (durchgehende Fugen) Kreuzfugenverband quer oder diagonal; für befahrene Flächen grundsätzlich nicht geeignet (durchgehende Fugen) 55

56 Betonpflasterdecke Verbände (Verlegemuster) Foto Borgwardt Foto Ulonska 56

57 Betonpflasterdecke Verlegung Das vorbereitete Pflasterbett darf weder betreten noch befahren werden. Betonpflastersteine werden von der verlegten Fläche aus - unter Einhaltung der vorgeschriebenen Fugenbreiten - auf das vorbereitete Pflasterbett verlegt. Auf gleichmäßige Fugenbreiten, je nach Steindicke min. 3 mm bis max. 5 mm oder min. 5 bis max. 8 mm, ist zu achten. Ein gleichmäßiger Fugenverlauf ist durch ausreichendes Schnüren in Längs- und Querrichtung sicherzustellen. Gegebenenfalls vorhandene Abstandhalter an den Steinen ersetzen nicht die Einhaltung der vorgeschriebenen Fugenbreiten. 57

58 Betonpflasterdecke Verlegung Die Press- oder Knirschverlegung ist unzulässig. Sie verhindert das flexible Tragverhalten der Pflasterdecke und kann zu Kantenabplatzungen an den Steinen führen. Maschinell verlegte Steinlagen sollten bei Bedarf ausgerichtet, dabei aber nicht press zusammengetrieben werden (Verwendung von Richteisen anstelle von Kantholz und Vorschlaghammer). Foto Ulonska NEIN! 58

59 Betonpflasterdecke Verlegung Die Steine sind fluchtgerecht, höhengleich und im vereinbarten Verband zu verlegen. Der vereinbarte Verband ist über die gesamte Fläche gleichmäßig auszuführen. Dies gilt auch bei maschineller Verlegung. Vom vereinbarten Verband darf nur in Anschlussbereichen abgewichen werden zum Erreichen handwerklich einwandfreier Anschlüsse, z. B. an Schrägen oder Rundungen. In Gefällestrecken ist grundsätzlich von unten nach oben zu pflastern. 59

60 Betonpflasterdecke Verlegung Das Rastermaß der Steine/des Steinsystems und die Verlegebreiten sind aufeinander abzustimmen, um unnötige Schneidearbeiten an den Rändern zu vermeiden. Wenn möglich, ist der genaue Abstand der Randeinfassungen durch Auslegen einzelner Steinreihen vor Beginn der eigentlichen Verlegearbeiten zu ermitteln. Müssen Pass-Steine hergestellt werden, dürfen diese nicht zu klein und nicht zu spitzwinklig sein. Faustformel: Kein Pass-Stein ist kleiner als der halbe Normalstein; kein Winkel des Steines ist kleiner als 45 Grad. 60

61 Betonpflasterdecke Verlegung; handwerklich richtige Anschlüsse Foto WEKA Verlag Foto WEKA Verlag Foto WEKA Verlag Foto Ulonska Fotos Ulonska 61

62 Betonpflasterdecke Verlegung; handwerklich falsche Anschlüsse Foto Wellner Foto Ulonska Foto Ulonska 62 Foto Ulonska

63 Betonpflasterdecke Das wahr gewordene völlige Versagen handwerklichen Pflasterns Foto Braun, Amstetten 63

64 Betonpflasterdecke Nicht so Fugen Die Einhaltung geeigneter Fugenbreiten und eine dauerhaft vollständige Fugenfüllung sind die wichtigsten Voraussetzungen für eine tragfähige und standfeste Pflasterdecke. sondern so! 64

65 Betonpflasterdecke Fugen Fugenbreiten bei Betonpflastersteinen mit Nenndicke < 120 mm: mindestens 3 mm, maximal 5 mm. Fugenbreiten bei Betonpflastersteinen mit Nenndicke > 120 mm: mindestens 5 mm, maximal 8 mm. Die Untergrenze stellt sicher, dass sich die Fugen gut (vollständig) füllen lassen. Die Obergrenze stellt sicher, dass die Abstützung der Steine untereinander und die Übertragung von Querkräften in noch ausreichendem Maße erfolgen können. 65

66 Betonpflasterdecke Anforderungen an das Fugenmaterial unabhängig von der Verkehrsbelastung Als Fugenmaterial sind Baustoffgemische 0/2, 0/4 oder 0/5 zu verwenden. Die Anforderungen an die Baustoffgemische sind in den TL Pflaster-StB beschrieben. Die Anforderungen an die Gesteinskörnungen für die zu verwendenden Fugenmaterialien sind in den TL Gestein-StB beschrieben. Das Fugenmaterial muss so beschaffen sein, dass es sich möglichst vollständig in die Fugen einarbeiten lässt. Das Fugenmaterial muss so beschaffen sein, dass es dem Aussaugen möglichst großen Widerstand entgegensetzt. Das Größtkorn des Fugenmaterials ist einerseits auf die Fugenbreite und andererseits auf das Größtkorn des Bettungsmaterials abzustimmen. Das Fugenmaterial muss so beschaffen sein, dass es nicht in die Bettung abwandern kann (Filterstabilität). 66

67 Betonpflasterdecke Anforderungen an das Fugenmaterial bei untergeordneter Verkehrsbelastung (geringer als Belastungsklasse Bk0,3 RStO) Minimaler Feinanteil (< 0,063 mm): 2 M.-% Maximaler Feinanteil (< 0,063 mm): 9 M.-%. Widerstand gegen Zertrümmerung mind. LA 30 bzw. SZ 26 (SLG-Empfehlung: bei Belastungsklassen Bk1,0 und Bk1,8 mind. LA 25 bzw. SZ 22, bei Belastungsklasse Bk3,2 mind. LA 20 bzw. SZ 18 ) Keine Anforderung an einen bestimmten Fließkoeffizienten, d. h. es können gebrochene und/oder ungebrochene Gesteinskörnungen verwendet werden. Bei Baustoffgemischen 0/4 und 0/5 (nicht bei 0/2) ist jedoch der Fließkoeffizient vom Lieferanten anzugeben. 67

68 Siebdurchgang in M.-% Betonpflasterdecke Anforderungen an das Fugenmaterial bei untergeordneter Verkehrsbelastung (geringer als Belastungsklasse Bk0,3 RStO) Kornzusammensetzung für Fugenmaterial 0/ Siebdurchgänge mit Wertangabe sind Anforderungen gemäß den TL Gestein-StB 04 bzw. den ZTV Pflaster-StB 06, Siebdurchgänge ohne Wertangabe sind Empfehlungen des Betonverbandes SLG ,063 0,125 0,25 0, ,8 4 5,6 8 11,2 16 Sieböffnungsweite in mm

69 Siebdurchgang in M.-% Betonpflasterdecke Anforderungen an das Fugenmaterial bei untergeordneter Verkehrsbelastung (geringer als Belastungsklasse Bk0,3 RStO) Kornzusammensetzung für Fugenmaterial 0/ Siebdurchgänge mit Wertangabe sind Anforderungen gemäß den TL Pflaster-StB 06, 3.3.2, und 3.3.4, Tab. 11, Zeile 2, Kategorie G N,F Siebdurchgänge ohne Wertangabe sind Empfehlungen des Betonverbandes SLG ,063 0,125 0,25 0, ,6 8 11,2 16 Sieböffnungsweite in mm

70 Betonpflasterdecke Anforderungen an das Fugenmaterial bei Verkehrsbelastung bis einschl. Belastungsklasse Bk3,2 (RStO) Minimaler Feinanteil (< 0,063 mm): 2 M.-% Maximaler Feinanteil (< 0,063 mm): 9 M.-%. Widerstand gegen Zertrümmerung mind. LA 30 bzw. SZ 26 (SLG-Empfehlung: bei Belastungsklassen Bk1,0 und Bk1,8 mind. LA 25 bzw. SZ 22, bei Belastungsklasse Bk3,2 mind. LA 20 bzw. SZ 18 ) Fließkoeffizient > 35 und Anteil gebrochener Oberflächen entsprechend der Kategorie C 90/3, d. h. es kommen in der Regel nur gebrochene Gesteinskörnungen in Frage. 70

71 Siebdurchgang in M.-% Betonpflasterdecke Anforderungen an das Fugenmaterial bei Verkehrsbelastung bis einschl. Belastungsklasse Bk3,2 (RStO) Kornzusammensetzung für Fugenmaterial 0/2G (aus gebrochenen Gesteinskörnungen) Siebdurchgänge mit Wertangabe sind Anforderungen gemäß den TL Gestein-StB 04, Tabelle 2, Zeile 2, und den ZTV Pflaster-StB 06, Siebdurchgänge ohne Wertangabe sind Empfehlungen des Betonverbandes SLG ,063 0,125 0,25 0, ,8 4 5,6 8 11,2 16 Sieböffnungsweite in mm

72 Siebdurchgang in M.-% Betonpflasterdecke Anforderungen an das Fugenmaterial bei Verkehrsbelastung bis einschl. Belastungsklasse Bk3,2 (RStO) Kornzusammensetzung für Fugenmaterial 0/5G (aus gebrochenen Gesteinskörnungen) Siebdurchgänge mit Wertangabe sind Anforderungen gemäß den TL Pflaster-StB 06, 3.3.2, und 3.3.4, Tab. 11 Zeile 1, Kategorie G U,F Siebdurchgänge ohne Wertangabe sind Empfehlungen des Betonverbandes SLG ,063 0,125 0,25 0, ,6 8 11,2 16 Sieböffnungsweite in mm

73 Betonpflasterdecke Ausführung der Fugen Das Verfüllen der Fugen erfolgt kontinuierlich mit dem Fortschreiten der Verlegearbeiten, um die verlegten Steine in ihrer Lage zu stabilisieren. Dazu wird Fugenmaterial auf das Pflaster aufgebracht, gleichmäßig verteilt und in die Fugen eingefegt. Um eine vollständige Fugenfüllung zu erreichen, wird das Fugenmaterial unter begrenzter Wasserzugabe eingeschlämmt. Das Einschlämmen kann von Hand oder maschinell erfolgen. Nach dem Abrütteln sind die Fugen bei Bedarf erneut zu füllen. 73

74 Fotos (außer u. r.): Der richtige Aufbau von Pflasterflächen, Readymix Betonbauteile GmbH, Ratingen (1996) Betonpflasterdecke Einfegen, Abkehren Einschlämmen Abrütteln 74 Foto Ulonska

75 Betonpflasterdecke Ausführung der Fugen Ohne vollständige Fugenfüllung keine ausreichende Verbundwirkung der Pflastersteine untereinander und kein ausreichendes Tragverhalten der Pflasterdecke. 75

76 Betonpflasterdecke Ausführung der Fugen Bei gefüllten Fugen ist R = N 2 x Q d. h. die Reaktionskraft ist kleiner als eingetragene Normalkraft. Bei nicht gefüllten Fugen ist R = N (weil Q = 0) d. h. die Reaktionskraft ist so groß wie die eingetragene Normalkraft. Die Querkraft Q steigt an mit der Eignung des Fugenmaterials, mit dem Grad der Fugenfüllung und mit der Kompaktheit der Fugenfüllung. Damit wird die Bettung mit schlechter werdender Qualität der Fugenfüllung mehr und mehr belastet. 76

77 Einsenkung [mm] Betonpflasterdecke Ausführung der Fugen 0,4 0,3 0,2 0,1 Leere Fugen gefüllte Fugen 77 Wellner, TU Dresden Einzellast [t]

78 Betonpflasterdecke Ausführung der Fugen Fugenachsen müssen einen gleichmäßigen Verlauf aufweisen. Zulässige Abweichungen werden im Regelwerk derzeit nicht genannt. Sie sind ggf. gesondert bauvertraglich festzulegen. Beispiel: Zulässige Abweichung von den Fugenachsen max. + 5 mm bezogen auf eine 4 m lange Messstrecke. Die vollständig gefüllten Fugen sollten als Abschluss der Pflasterarbeiten zusätzlich einen Fugenschluss erhalten. Dazu wird eine feinkornreiche Gesteinskörnung 0/2 auf das Pflaster gleichmäßig aufgebracht und eingeschlämmt. Der Eintrag von feinen, z. T. bindigen Partikeln in die verbliebenen Hohlräume der Fugenfüllung stabilisiert diese und erhöht ihre Widerstandsfähigkeit gegen Aussaugen. 78

79 Foto Pietsch Betonpflasterdecke Baugrundsatz Gleichmäßige Fugenachsen Foto Ulonska nicht so sondern so 79

80 Betonpflasterdecke Verdichten der Betonpflasterdecke (Abrütteln) Unverfugte Pflasterflächen dürfen nicht abgerüttelt werden. Das Abrütteln kann vor oder nach dem Einschlämmen des Fugenmaterials erfolgen. Erfolgt es vorher, müssen die Fugen mit Fugenmaterial soweit gefüllt sein, dass sich die Steine durch den Rüttelvorgang nicht verschieben können. Erfolgt es nachher, müssen die Bettung und deren Unterlage zunächst ausreichend abgetrocknet sein. Kein Abrütteln bei durchnässter Bettung und/oder Tragschicht. In jedem Fall ist die Fläche vor dem Abrütteln sauber abzukehren und sollte möglichst trocken sein (Vermeidung von Rüttelflecken). Insbesondere farbiges Pflaster und solches mit besonderer Oberflächenbehandlung darf nur im trockenen Zustand und unter Verwendung einer Kunststoffschürze abgerüttelt werden. 80

81 Betonpflasterdecke Verdichten der Betonpflasterdecke (Abrütteln) Die Flächenrüttler sind auf die Art der Unterlage ( starr oder flexibel) abzustimmen. Beispiel: Bei Stein-Nenndicken von über 100 mm und vorhandener gebundener Tragschicht ( starre Unterlage) sollte das Betriebsgewicht 200 kg nicht überschreiten. Für Pflaster auf vorverdichteter Bettung sollten grundsätzlich schwerere Rüttler eingesetzt werden als für Pflaster auf nicht vorverdichteter Bettung. Für eine gute Standfestigkeit der Pflasterdecke ist mehr die Frequenz des Rüttlers maßgebend, als sein Betriebsgewicht. Vibrationswalzen dürfen zum Verdichten von Betonpflasterdecken nicht eingesetzt werden. 81

82 Erhaltung / Pflege Betonpflasterdecken erreichen bei fachgerechter Planung und Ausführung, bei sorgfältiger Auswahl der Baustoffe und Bauprodukte sowie bei Einhaltung notwendiger Erhaltungsmaßnahmen problemlos die bestimmungsgemäße Nutzungsdauer. Schäden an Betonpflasterdecken treten häufig im jungen Alter auf, etwa in den ersten ein bis zwei Jahren nach der Verkehrsfreigabe. Eine häufige Ursache dafür besteht in der mangelhaften Fugenfüllung, ausgelöst dadurch, dass entweder von vorn herein ungenügend eingesandet/eingeschlämmt wurde oder das Fugenmaterial ausgetragen wurde. Eine Zustandserfassung der Betonpflasterdecke sollte, wie bei anderen Bauwerken auch, regelmäßig durchgeführt werden und zwar insbesondere in den ersten zwei bis drei Jahren nach der Verkehrsfreigabe. Das Augenmerk ist dabei auf den Zustand der Fugenfüllung zu legen. 82

83 Erhaltung / Pflege Fugen, die nicht mehr vollständig gefüllt sind, sollten umgehend nachgefugt werden. Betonpflasterdecken sind schonend zu reinigen. Sie sollten mindestens im ersten Jahr der Nutzung nicht durch Kehrsaugmaschinen sondern von Hand gereinigt werden. Mit zunehmender Nutzungsdauer verfestigt sich das Fugenmaterial durch Aufnahme von z. B. Staub und Schmutzteilchen und baut so einen ausreichenden Widerstand gegen Fugenaustrag auf. Kehrsaugmaschinen sollten daher erst eingesetzt werden, wenn dadurch nicht mehr die Gefahr des Austragens von Fugenmaterial besteht. Kehrsaugmaschinen werden mit sehr unterschiedlichen Funktionsweisen angeboten, die auch im Hinblick auf den Austrag von Fugenmaterial unterschiedlich kritisch sind. Aufgrabungen sind nach den ZTV A-StB vorzunehmen. 83

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