Was ist das Problem in Deutschland bei ungebundenen Pflasterdecken und Plattenbelägen?

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1 Was ist das Problem in Deutschland bei ungebundenen Pflasterdecken und n? 1

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3 Die Probleme sind: Leere oder nicht vollständig gefüllte Fugen und daraus resultierende wackelnde Steine oder Platten Hohlräum e 18cm dicker Stein, Fugen 12 cm geleert Beispiel 1: Oberflächlich sichtbar gefüllte Fugen, tatsächlich Hohlräume Querschnitt Beispiel 2: 12 cm geleerte Fugen bei einem 18 cm dicken Stein 3

4 Verformungen aufgrund unsachgemäßer Fugenfüllung Beispiel 3: Verformungen sind nachweislich durch nicht sachgerecht verfüllte Fugen und daraus resultierend einem erhöhten Wassereintrag entstanden 4

5 Die Fuge Wichtiges Element der ungebundenen Pflasterdecke und des ungebundenen Plattenbelages Nur vollständig gefüllte Fugen gewährleisten die Gebrauchstauglichkeit und Dauerhaftigkeit im Betrieb: 1. Sichere Lastabtragung 2. Geringer Wassereintrag in die Konstruktion 3. Möglichst hoher Widerstand gegen das Aussaugen durch Reinigungsgeräte, hohen Widerstand gegen die Pump- und Sogwirkung der Reifen und hohen Widerstand gegen das Ausspülen von Oberflächenwasser Fließrichtung des Wassers Fugenvertiefung 3 cm Beispiel 4: Aufgrund der Fugenvertiefung können die Lasten nicht mehr sicher aufgenommen werden; aufgrund des langen Fließweges zur EW-Rinne kommt es zum Aufweichen der Gesamtkonstruktion 5

6 Keine Steinbewegun g erkennbar Steinbewegun g und Flankenabriss erkennbar bei Betätigung der Lenkung Beispiel 5: Aufgrund nicht hinreichender Lagerungsdichte des Fugenmaterials Steinbewegungen und Flankenabriss möglich 6

7 Verdunkelte Bettungsoberschicht Nicht verdunkelte Bettungsoberschicht Verfestigung im Kontaktzonenbereich Fuge/Bettung/Stein Beispiel 6: Feinanteile wandern durch die Fuge bei hohlraumreicher Fuge bzw. ungenügender Lagerungsdichte des Fugenmaterials 7

8 Beispiel 7: Feinanteile aus Fugenmaterial wandern bei lockerer Lagerungsdichte direkt unter den Klinkerstein 8

9 Ungebundene Natursteinpflasterdecke aus 1938 Ziel sollte bei jeder ungebundenen Pflasterdecke und jedem umgebundenem Plattenbelag sein, den Wassereintrag in die Konstruktion zu vermeiden bzw. zu verhindern. Die Fugen der hier hergestellten Pflasterdecke aus 1938 zeigen bei der Öffnung nur in den oberen 10 mm Feuchtigkeit, obwohl zum Zeitpunkt der Öffnung bereits ca. 2 Wochen intensives Regenwetter herrschte. Der Wassereintrag kann grundsätzlich nur bei optimaler Lagerungsdichte des Fugenmaterials deutlich reduziert bis ganz verhindert werden. 9

10 Die Lösung sind Fugensondierungen, aber warum Fugensondierungen? 10

11 Im Straßenbau werden sämtliche technische Parameter Details überprüft. Rammsonde Tragfähigkeit mit Plattendruckversuch Korngrößenverteilung Asphaltuntersuchungen Pflasterstein- und Plattenprüfungen Ggf. Prüfungen an weiteren Baustoffen oder eingebauten Schichten Entscheidend, ob eine ungebundene Pflasterdecke oder ein ungebundener Plattenbelag im Betrieb dauerhaft gebrauchstauglich ist, ist jedoch in erster Linie die Fugenfüllung! Bei nicht gefüllten und nicht standfesten Fugen werden selbst alle nach den anerkannten Regeln der Technik entsprechenden Materialien dauerhaft versagen! 11

12 Vorteile der Fugensondierung Abnahme Einsatzbereiche für Auftraggeber der Öffentlichen Hand, der Industrie oder Baukonzerne, Sachverständige Sind die Fugen vollständig gefüllt? Sind Hohlräume in den Fugen vorhanden? Ist mit sich bewegenden oder wackelnden Steinen zu rechnen? Sind Absackungen der Fugenfüllung im Betrieb zu erwarten? Ist ein erhöhter Wassereintrag in die Konstruktion zu verzeichnen? Hat der AN seine Leistung (vollständig gefüllte Fugen) erfüllt? Kann die Abnahme erteilt werden? Ideales Prüfverfahren für Sub-Unternehmerleistungen Bestandsflächen Einsatzbereiche für Auftraggeber der Öffentlichen Hand, der Industrie und Sachverständige Sind die Fugen ausreichend standfest? Muss eine Fugensanierung durchgeführt werden? Bei Schäden: Ideales Prüfverfahren zur Feststellung der Schadensursache 12

13 Wichtig für Auftraggeber, Ausführende und Planer Herstellungsart und notwendige Unterhaltungsmaßnahmen Gemäß MFP R2 (Merkblatt für Flächenbefestigungen mit Pflasterdecken und n in ungebundener Ausführung sowie Einfassungen), Ziffer 7.5 Verfugen, Verdichten, gilt: Die Fugen sind zunächst kontinuierlich mit dem Fortschreiten des Verlegens bzw. des Versetzens zu verfüllen. Hierzu ist das Fugenmaterial auf die Pflasterdecke bzw. den Plattenbelag aufzubringen und in die Fugen einzufegen, so dass diese weitgehend gefüllt sind. Überschüssiges Fugenmaterial ist zu beseitigen. Im Anschluss sollte mit einer leichten Vibrationsplatte verdichtet werden. Pflasterdecken aus Naturstein mit gespaltenen Großpflastersteinen sind stattdessen durch Rammen zu verdichten. Anschließend sollte erneut Fugenmaterial aufgebracht und unter begrenzter Wasserzugabe eingeschlämmt werden. Die Oberfläche der Decke bzw. des Belages ist besenrein zu säubern. Nach hinreichender Trocknung erfolgt die Verdichtung der Pflasterdecke/des Plattenbelages mit einer sowohl auf die Dicke der Pflastersteine bzw. Platten als auch auf die Beschaffenheit der Unterlage abgestimmten Vibrationsplatte bis zum Erreichen der Standfestigkeit. Nach dem zweiten Verdichten sollten die Fugen abschließend mit einem Fugenschlussmaterial durch Einschlämmen vollständig gefüllt werden (siehe auch Bild 4). Das Fugenschlussmaterial sollte dabei maximal die oberen etwa 10 mm der Fuge ausfüllen. Bei dieser Herstellungsart wird keine optimale Anfangsstabilität der ungebundenen Fuge erreicht. 13

14 Wichtig für Auftraggeber, Ausführende und Planer Notwendige Unterhaltungsmaßnahmen Gemäß ZTV Pflaster-StB 06, Ziffer 2.6 Verkehrsfreigabe gilt: Sofern bei der Pflasterdecke oder dem Plattenbelag nach der Verkehrsfreigabe fehlendes Fugenmaterial ersetzt werden soll, sind die erforderlichen Angaben in der Leistungsbeschreibung aufzunehmen. In der Praxis gibt es immer wieder Streit darüber, wer für die Fugenentleerung im Betrieb verantwortlich ist. In der Zeit der Verjährungsfrist für Mängelansprüche treten dort immer Diskussionen zwischen Auftraggeber und Auftragnehmer auf. Die ZTV Pflaster sagt eindeutig, dass die in der Praxis so bezeichnete Fugenpflege vergütet werden muss. Dieser Streitpunkt kann durch den Einsatz der Fugensondierung nahezu ausgeschlossen werden, da zur Abnahme festgestellt wird, ob die Fugen richtig gefüllt sind. Eine etwaige Fugenentleerung im Betrieb (unsachgemäße Ausführung oder mangelnde Unterhaltungsmaßnahmen) kann eindeutig zugeordnet werden. Schäden aufgrund entleerender Fugen werden also vermieden bevor sie entstehen. 14

15 Weiterer Vorteil der Fugensondierung Anfangsstabilität bei Neu-Herstellung Hinsichtlich der Verwertbarkeit der Fugensondierungen gibt es zwei Möglichkeiten: 1. Sofern Anforderungswerte im Leistungsverzeichnis bzw. Bauvertrag vorhanden sind, können diese als Beurteilungsgrundlage verwendet werden. 2. Sind keine Anforderungswerte im Leistungsverzeichnis bzw. Bauvertrag vorhanden, so kann über die Fugensondierung ausgesagt werden, ob die Fugenfüllung vorhanden ist und ob diese hinreichend ist. Der Unternehmer hat für die Ausführung derartiger Arbeiten einen Werkvertrag. Der Unternehmer schuldet den Erfolg. Der Erfolg ist erst dann eingetreten, wenn eine ungebunden hergestellte Pflasterdecke oder ein ungebunden hergestellter Plattenbelag eine vollständige Fugenfüllung besitzt. Ist dies nicht der Fall, ist der Erfolg nicht vorhanden. Bei hohen Sondierungswerten (große Eindringtiefe der Sondiernadel) kann eindeutig gesagt werden, dass keine hinreichende Anfangsstabilität der ungebundenen Pflasterdecke und des ungebundenen Plattenbelages vorhanden ist. Grundsätzlich muss festgehalten werden, dass es nach der Abnahme zwei grundsätzlich unterschiedliche Fugenentleerungsarten gibt, nämlich: 1. Oberflächennahe Entleerung durch die Nutzung. 2. Systembedingte Fugenentleerung entweder durch nicht sachgerecht hergestellte Fugen oder aber ein etwaiges Abwandern von Fugenmaterial in eine nicht filterstabile Bettung. Die ZTV Pflaster StB 06 sagt eindeutig, dass nach der Verkehrsfreigabe fehlendes Fugenmaterial ersetzt werden soll und die erforderlichen Angaben in der Leistungsbeschreibung aufzunehmen sind. Diese Aussage ist zu unterteilen in: 1. Sofern eine Fugenentleerung systembedingt ist, hat der Unternehmer im Rahmen der Verjährungsfrist für Mängelansprüche diese Fugen auf seine Kosten zu füllen. 2. Sofern eine Fugenentleerung nutzungsbedingt ist, handelt es sich um eine vergütungspflichtige Leistung nach der Verkehrsfreigabe. Die Fugensondierung sollte auch eingesetzt werden, auch wenn sie nicht Bestandteil des Bauvertrages ist. Es kann gesagt werden, ob die Fugen sachgerecht hergestellt worden sind oder nicht. Eine nicht hinreichende Lagerungsdichte liegt auf jeden Fall vor, wenn die Fugen nur eingefegt oder eingeschlämmt werden. Durch den reinen Einfege- oder Einschlämmvorgang findet keine Verdichtung des ungebundenen Fugenmaterials statt. 15

16 Weiterer Vorteil der Fugensondierung Anfangsstabilität bei Bestandsflächen Hinsichtlich der Verwertbarkeit der Fugensondierungen bei Bestandsflächen gilt: Durch die Fugensondierungen bei Bestandsfläche kann ausgesagt werden, ob die Fugen für den Betrieb eine hinreichende Stabilität besitzen und ob entweder eine klassische ungebundene Fugenfüllung vorgenommen werden kann oder ob ggf. eine gebundene Verfugung zur Reduzierung der oberflächennahe Entleerung mit den entsprechenden Vor- und Nachteilen vorgenommen werden kann. Eine gebundene Fugenfüllung macht aus technischer Sicht nur bei einer hinreichenden Stabilität des unteren Bereiches der ungebundenen Fuge Sinn. 16

17 Die Idee Die Idee der Entwicklung der Fugensonde entstand aus jahrelanger Erfahrung, aus der Planung und Betreuung von unzähligen Projekten, diversen Gutachten bei Schadensfällen im Bereich Pflasterdecken und. Fallhöhe 30 cm Fallgewich t Grundplatte 17

18 Technische Erläuterungen Druckspannungen in der Fuge Druckspannungen bei Vollfüllung der Fugen und optimaler Lagerungsdichte [nach Metzing/Saathoff in Anlehnung an Pflaster Atlas] Druckspannungen bei Teilfüllung der Fugen und optimaler Lagerungsdichte [nach Metzing/Saathoff in Anlehnung an Pflaster Atlas] 18

19 Technische Erläuterungen Warum ist die Fugenfüllung so wichtig? Idealisierte Berechnung der horizontalen Belastung in Abhängigkeit bei verschiedenen Steinabmessungen und Fugenfüllungen im Betrieb bei einer Radlast von 50 KN mit Berücksichtigung Kraftaufnahme Reibungswiderstand Bettung/Stein Steinabmessungen [mm] Fugenfüllung [mm] Statischer Horizontaldruck [N/mm²] Verdopplung Horizontaldruck bei Vollbremsung [N/mm²] 300/150/ (üblicher Betriebszustand) 1,78 3,56 300/150/ (40 mm Fugenentleerung im Betrieb) 2,67 5,34 300/150/ (üblicher Betriebszustand) 1,45 2,90 300/150/ (40 mm Fugenentleerung im Betrieb) 2,00 4,00 300/150/ (üblicher Betriebszustand) 1,07 2,14 300/150/ (40 mm Fugenentleerung im Betrieb) 1,33 2,66 Antwort: Weil die Lasten nur bei sachgerechter Fugenfüllung abgetragen werden können. 19

20 Technische Erläuterungen Verschiedene Arten der Fugenentleerung Fugenentleerung Typ 1 [nach Metzing/Saathoff] Seit dem Jahr 2000 darf Splitt nicht mehr eingesetzt werden, seit 2014 mit Ausnahme wieder Fugenentleerung Typ 2 [nach Metzing/Saathoff] Häufiger Fall in der Praxis! 20

21 Fugenentleerung Typ 3 [nach Metzing/Saathoff] Häufiger Fall in der Praxis! Fugenentleerung Typ 4 [nach Metzing/Saathoff] Normale Belastung im Betrieb 21

22 Standard-Fugenmaterial gemäß ZTV Pflaster-StB 06 bzw. TL Pflaster-StB 06/2015 Fugenmaterial 0/2 mm Siebdurchga ng 1 mm 40 bis 70 M.- % Fugenmaterial 0/4 und 0/5 mm Fugenmaterial 0/8 mm Feinanteile im Anlieferzustand bis 9 M.-% zulässig Siebdurchga ng 2 mm 30 bis 75 M.- % Siebdurchga ng 1 mm 40 bis 70 M.- % Feinanteile im Anlieferzustand bis 9 M.-% zulässig Siebdurchga ng 2 mm 30 bis 75 M.- % 22

23 Oberflächliche Fugenbreite und Fugenbreite im Bereich s.g. Fugentaschen 23

24 Erläuterung der Belastung Kontaktzonenbereich Bettung/Fuge/Stein im Gebrauchszustand unter Berücksichtigung der Horizontal- und Vertikallasten Erläuterung der Belastung Kontaktzonenbereich Bettung/Fuge/Stein im Gebrauchszustand 1. Eindringendes Wasser kann Feinanteile in die Bettung transportieren. 2. Dynamische Beanspruchungen können Feinanteile in noch vorhandene Hohlräume der Bettung transportieren. 3. Auftretende Anfahr- und Bremskräfte belasten Fugen- und Bettungsmaterial. Ein Abrieb bzw. ein Zermahlen der Gesteinskörnungen kann die Folge sein. 4. Die unter Ziffer 1. bis 3. dargestellten Belastungen können das Bettungsmaterial im Kontaktzonenbereich verschlämmen bzw. zermahlen, so dass die zeichnerisch dargestellte Trapezform entsteht. Folge kann eine ungenügende Wasserdurchlässigkeit im Gebrauchszustand sein, so das sich Steine lösen. Verschlämmter bzw. verfestigter Kontaktzonenbereich Bettung/Fuge/Stein 5. Aus den unter Ziffern 1. bis 4. Beschriebenen Belastungen empfiehlt es sich eine zweistufige Fugenfüllung auszubilden, 1. Fugenfüllung mit geringem Feinanteil (<0,063 mm) und zweite Fugenfüllung mit hohem Feinanteil. Fazit: bei nicht sachgerechter Fugenfüllung beschleunigt sich der Effekt der Verschlämmung bzw. Verfestigung des Kontaktzonenbereiches Fuge/Bettung/Stein und reduziert die Nutzungsdauer 24

25 Der beginnende Schaden Verschlämmter Kontaktzonenbereich Bettung/Fuge/Stein 25

26 Ergebnisse der Fugensondierung verschiedener Verdichtungsversuche an der Universität Rostock Prüffläche : Fugenbreite 4 mm, Fugenmaterial 0/2 mm mit wenig Feinanteilen, Wassergehalt ca. 10 M.-%, schwarze Linie mittlere Eindringtiefe der Sondiernadel Verdichtung kleine Rüttelplatte DPS

27 Ergebnisse der Fugensondierung verschiedener Verdichtungsversuche Prüffläche : Fugenbreite 4 mm, Fugenmaterial 0/2 mm mit wenig Feinanteilen, Wassergehalt ca. 7,5 M.-%, schwarze Linie mittlere Eindringtiefe der Sondiernadel Verdichtung große Rüttelplatte DPU

28 Ergebnisse der Fugensondierung verschiedener Verdichtungsversuche Prüffläche : Fugenbreite 4 mm, Fugenmaterial 0/2 mm mit wenig Feinanteilen, Wassergehalt ca. 20 M.-%, schwarze Linie mittlere Eindringtiefe der Sondiernadel Verdichtung kleine Rüttelplatte DPS

29 Ergebnisse der Fugensondierung verschiedener Verdichtungsversuche Prüffläche : Fugenbreite 4 mm, Fugenmaterial 0/2 mm mit wenig Feinanteilen, Wassergehalt ca. 20 M.-%, schwarze Linie mittlere Eindringtiefe der Sondiernadel Verdichtung große Rüttelplatte DPU

30 Anwendungsfall Fugensondierung baubegleitend Beispielhafter Auszug aus dem Prüfbericht Beispiel Fugensondierungen baubegleitend 30

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32 Beispielhafter Auszug aus dem Prüfbericht Grafische Übersicht aller Messstellen 32

33 Beispielhafter Auszug aus dem Prüfbericht Grafiken für jede Messstelle S01 sehr gute Anfangsstabilität S17 Fuge bis ca. 10 cm unter GOK keine Anfangsstabilität 33

34 Anwendungsfall Fugensondierung Schaden 2 Wochen nach Verkehrsfreigabe 34

35 Anwendungsfall Fugensondierung Schaden 2 Wochen nach Verkehrsfreigabe 35

36 Anwendungsfall Fugensondierung Auszug aus Prüfbericht 36

37 Anwendungsfall der Fugensonde im Bestand Beispiel der Lagerungsdichte eines länger als 10 Jahre liegenden Plattenbelages aus Betonsteinen Augenscheinli ch gefüllte Fugen sichtbar 37

38 Durchgeführte Fugensondierung im Bestand an dem länger als 10 Jahre liegenden Plattenbelag aus Betonsteinen Lagerungsdichte im Bestand (vor Fugensanierung ) Sondierungsstelle 4, derzeitige Lagerungsdichte des Fugenmaterials Addierte Eindringtiefe [mm] 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 Diagramm 5 - Addierte Eindringtiefe Messstelle/Sondierung Addierte Eindringtiefe Fugenvertiefung 38

39 Nachverdichtung des länger als 10 Jahre liegenden Plattenbelages aus Betonsteinen Fugenfüllung nach durchgeführt er Fugensanier ung Feinanteile an der Oberfläche nach dem Verdichtungsvorgang 39

40 Durchgeführte Fugensondierung im Bestand an dem länger als 10 Jahre liegenden Plattenbelag aus Betonsteinen Lagerungsdichte im Bestand (nach Fugensanierung ) Sondierungsstelle 4, Lagerungsdichte des Diagramm 5 - Addierte Eindringtiefe Fugenmaterials nach Verdichtung mit Wasser Messstelle/Sondierung ,00 Addierte Eindringtiefe [mm] 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 Addierte Eindringtiefe Fugenvertiefung Ergebnis: Die Fugensondierung hat eine ungenügende Stabilität der Fuge zum Vorschein gebracht, der Grund für das Lösen von Platten; eine Fugensanierung kann hier den Plattenbelag stabilisieren. 40

41 Anwendungsfall der Fugensonde bei Abnahme Beispiel Fugenentleerung von 6 cm zwei Wochen nach Inbetriebnahme Durchführung einer Fugenverdichtung als Notwendigkeit der Fugenstabilisierung 41

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44 Unser Vertragspartner für den südwestdeutschen Raum 44

45 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. 45