Pflasterdecken und Plattenbeläge können ungebunden oder gebunden ausgeführt werden. Die aktuellen Entwicklungen der Bauweisen werden vorgestellt. Für die ungebundene Bauweise sind die Änderungen der aktuell diskutierten Entwurfsfassung der neuen ZTV Pflaster-StB von Bedeutung. Wichtig sind dabei die Unterschiede und Ergänzungen zur ATV DIN 18318. Für die ungebunden ausgeführten Befestigungen wurde ein Merkblatt zur systematischen Zustandserfassung und Erhaltung veröffentlicht. Neben den besonderen Zustandsmerkmalen der Pflasterdecken und Plattenbeläge werden Schäden, ihre Ursachen und die entsprechenden Möglichkeiten der baulichen Erhaltung vorgestellt. Pflasterdecken können mit unterschiedlichsten Pflastersteinen ausgeführt werden. Zurzeit wird ein Merkblatt erarbeitet, welches eine Bauweise definiert, mit der eine besonders lärmarme Verkehrsfläche hergestellt werden kann. Ziel ist es, eine Grundlage für eine Änderung bzw. Erweiterung der aktuellen Regelungen der Lärmschutzrichtlinie zu definieren. Für die gebundene Ausführung von Pflasterdecken und Plattenbelägen bestehen insoweit positive Erfahrungen, dass das bestehende Arbeitspapier zu einem Merkblatt aufgewertet werden konnte. Damit verbunden sind neue Arbeitsanleitungen für Prüfverfahren zu dieser Bauweise erforderlich, die gemeinsam mit dem Merkblatt in diesem Jahr veröffentlicht wurden.

Der Fachvortrag zur Veranstaltung ist im Volltext verfügbar. Das PDF enthält alle Bilder und Formeln.

1 Allgemeines

Die Pflasterbauweise, wie sie im Folgenden zusammenfassend für die Bauweisen zur Herstellung von Befestigungen mit Pflasterdecken oder Plattenbelägen genannt wird, kann auf grundlegend unterschiedliche Arten hergestellt werden. Die Regelbauweise ist weiterhin die ungebundene Bauweise mit Pflastersteinen und Platten in einem Brechsand-Splittgemisch als Bettungs- und Fugenmaterial auf einer ungebundenen oder gebundenen wasserdurchlässigen Tragschicht. Neben dieser Standardbauweise besteht die Möglichkeit, größere Formate, sogenannte Großformate, ungebunden zu verlegen oder die gebundene Bauweise einzusetzen. Bei der gebundenen Bauweise werden die Pflastersteine oder Platten zumeist in hydraulisch gebundenem oder ggf. kunstharzmodifiziertem, hydraulisch gebundenem Mörtel von Hand auf eine gebundene wasserdurchlässige Tragschicht gesetzt. Diese Bauweise unterscheidet sich grundlegend von der ungebundenen Bauweise, da hier neben den Spannungen aus der Verkehrsbelastung sowie Frost-Tau-Beanspruchungen auch die weiteren Temperaturbeanspruchungen die Befestigung maßgeblich fordern. Die große Bandbreite der Themen wird im Arbeitsausschuss 6.6 „Pflasterdecken und Plattenbeläge“ der FGSV durch die verschiedenen Arbeitskreise aufgeteilt. Zurzeit werden die im Bild 1 dargestellten Arbeitsfelder prioritär bearbeitet. 

Bild 1: Überblick über die aktuellen Arbeitsfelder des AA 6.6 

Im Rahmen eines Bauvertrages gemäß der VOB Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen gelten automatisch die Allgemeinen Technischen Vertragsbedingungen ATV DIN 18318 „Verkehrswegebauarbeiten, Pflasterdecken und Plattenbeläge in ungebundener Ausführung, Einfassungen“ [ATV DIN 18318] als Bestandteil der VOB Teil C. Diese Allgemeinen Technischen Vertragsbedingungen wurden neu überarbeitet, so dass eine Neufassung mit der kommenden Neuausgabe der VOB in Kürze herausgegeben wird. Die neue Fassung enthält nun auch neben der ungebundenen Bauweise die gebundene Ausführung. Weiterhin wurde der Inhalt der neuen ATV DIN 18318 deutlich in Richtung des Anwendungsbereiches des Garten- und Landschaftsbaus erweitert. Da dies eine Erweiterung in Richtung deutlich geringer belasteter Flächen bedeutet, wurden verschiedene Anforderungen gegenüber der bisher gültigen Fassung so stark reduziert, dass Konkretisierungen für den Bereich des Straßenbaus erforderlich wurden. Diese Konkretisierungen werden nun in Abstimmung mit der TL Pflaster-StB, Fassung 2015, in die ZTV Pflaster-StB eingearbeitet.

Der Wissensstand zur Zustandserfassung und -bewertung sowie zur baulichen Erhaltung von ungebundenen Pflasterdecken und Plattenbelägen wurden in einem Merkblatt zusammengefasst. Dagegen laufen noch die Arbeiten an einem Merkblatt für lärmarme Pflasterbefestigungen. Für die gebundene Ausführung von Pflasterdecken und Plattenbelägen wurde 2018 ein Merkblatt veröffentlicht, mit welchem das entsprechende Arbeitspapier zurückgezogen wurde. In Ergänzung zu diesem Merkblatt war es erforderlich, die notwendigen Prüfanweisungen in einer Arbeitsanleitung zu definieren. Auch diese wurde vor Kurzem veröffentlicht. Diese Arbeitsanleitung zur Prüfung der gebundenen Pflasterbauweise ist jedoch auf lange Sicht nicht ausreichend genau. Daher wird verstärkt seit diesem Jahr an Technischen Prüfvorschriften für die gebundene, aber später auch für die ungebundene Bauweise gearbeitet. Zur Ergänzung der ZTV Pflaster-StB wird ebenfalls zurzeit ein Merkblatt zur Herstellung von Randeinfassungen und Entwässerungsrinnen erarbeitet. Und mit der Überarbeitung des schon etablierten Merkblattes zur Herstellung von Verkehrsflächen mit Großformaten wurde in diesem Jahr begonnen. 

2 Entwurf der ZTV Pflaster-StB

Zurzeit befindet sich die Neufassung der „Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien zur Herstellung von Pflasterdecken, Plattenbelägen und Einfassungen“ (ZTV Pflaster-StB), Ausgabe 2018 [ZTV Pflaster-StB Entwurf] in der Endabstimmung innerhalb der Gremien der FGSV. Daher ist es möglich, schon jetzt gewisse Änderungen im Rahmen dieser Tagung darzustellen, allerdings ohne die Sicherheit, dass sich alle Anmerkungen wirklich in der finalen Fassung wiederfinden werden. Im Folgenden werden einige (wenige) Änderungen vorgestellt:

Abgestimmt innerhalb des Pflasterregelwerkes ist die Änderung der Begriffsdefinitionen von Pflastersteinen und Platten. Die Begrenzung der maximalen Gesamtlänge von Pflastersteinen wurde von 320 mm auf 400 mm des umhüllenden Rechteckes aufgrund des Trends immer größer werdender Elemente angehoben. Damit dies auch technisch passt, wurde die maximale Gesamtfläche der Pflastersteine auf 1024 cm^² begrenzt, welche sich aus den bisherigen Maximalabmessungen von 320 x 320 mm ergeben. Das Verhältnis von Gesamtlänge zur Dicke der Elemente wurde nicht verändert.

Die schon in der Ausgabe 2006 erwähnte Möglichkeit des Schließens der Fugen mit einem feinkornreichen Fugenschlussmaterial wurde systematischer in die TL Pflaster-StB und die ZTV Pflaster-StB aufgenommen. Bei dem Einsatz eines solchen Materials ist darauf zu achten, dass an den Befestigungselementen keine Verfärbungen entstehen.

Schichtdicken und damit auch die Nenndicken der Befestigungselemente werden in der Regel in den „Richtlinien für die Standardisierung des Oberbaus von Verkehrsflächen“ (RStO) der FGSV geregelt. Allerdings gilt dies nicht für die Nenndicken von Natursteinen mit gespaltenen Seitenflächen und gespaltenen Unterseiten. Die hierbei erforderlichen größeren Mindestdicken enthalten die ZTV Pflaster-StB wie folgt:

Belastungsklasse:                       Mindestnenndicke der Pflastersteine:

Bk0,3:                                                       80 mm

Bk1,0:                                                      100 mm

Bk1,8:                                                      120 mm

Bk3,2:                                                      150 mm

Hinsichtlich der Anforderungen an die Unterlage wird von den „Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien für den Bau von Schichten ohne Bindemittel im Straßenbau“ (ZTV SoB-StB) und den ZTV Pflaster-StB eine wörtlich „ausreichende Wasserdurchlässigkeit“ gefordert. Der vorliegende Entwurf konkretisiert diese Forderung nun mit einem Erfahrungswert im Richtlinientext wie folgt: „Nach bisherigem Kenntnisstand kann dies (die ausreichende Wasserdurchlässigkeit) angenommen werden, wenn die Unterlage einen Infiltrationsbeiwert von k_i ≥ 1 × 10^-5 m/s aufweist.“ Die Prüfung kann mit dem Schnelltest nach dem Merkblatt für Versickerungsfähige Verkehrsflächen [M VV] oder mit einem Infiltrationsverfahren gemäß den Technischen Prüfverfahren für Gesteinskörnungen – Teile 8.3.2 bis 8.3.4 [TP Gestein-StB] der FGSV durchgeführt werden. Es wird empfohlen, dass Auftraggeber und Auftragnehmer gemeinsam die Eignung der Unterlage prüfen, bevor die Arbeiten an der Decke beginnen.

In den ATV DIN 18318 wird die Anforderung an die Dicke der Bettung in der Einheit [mm] angegeben. Da dies aufgrund der Rundungskonventionen aus Sicht des Arbeitsausschusses eine deutliche Verschärfung der Ausführung ist, werden in den ZTV Pflaster-StB die Anforderungen an die Bettungsdicke weiterhin in der Einheit [cm] formuliert.

Hinsichtlich der zulässigen Toleranzen der Fugenbreite wird in den ATV DIN 18318 dagegen die Herstellung vereinfacht, da – statt bisher eine Breite von 3 bis 5 mm zu fordern – hier nun eine Sollbreite von 4 mm und eine zulässige Toleranz von ± 2 mm gefordert wird. Damit werden für Flächen mit Pflastersteinen, deren Nenndicke maximal 100 mm beträgt, Fugenbreiten von 2 bis 6 mm ermöglicht. Bei größeren Steinen beträgt dies sogar 3 bis 9 mm. Aus Sicht des Arbeitsausschusses wird hiermit die Begehbarkeit und Belastbarkeit der Flächen zu stark eingeschränkt, sodass die ZTV Pflaster-StB dies auf 4 mm ± 1 mm bzw. 6 mm ± 2 mm reduziert. Bei Natursteinpflaster mit gespaltenen Seitenflächen wurden die Anforderungen der ATV DIN 18318 ebenfalls deutlich erhöht, um eine ausreichende Begehbarkeit und Dauerhaftigkeit zu gewährleisten.

Im Rahmen der Anstrengungen zur Ermöglichung einer inklusiven Gesellschaft wird allgemein versucht, die Oberflächen aller Verkehrsbefestigungen mit einer geringeren Neigung auszuführen. Hierbei muss natürlich immer beachtet werden, dass die Flächen weiterhin ausreichend entwässern sollen. Die damit erforderliche größere Ebenheit und die einhergehenden größeren Aufwendungen der Herstellung müssen beachtet werden. Für die Pflasterbauweise enthalten nun die ZTV Pflaster-StB die in Tabelle 1 dargestellte Lösung. Zur Ermöglichung von resultierenden Neigungen kleiner 2,5 % wurden die Ebenheitsanforderungen unter der 4-m-Latte angepasst. Zudem wurde eine 2-m-Latte als halbe 4-m-Latte definiert und unter dieser ebenfalls entsprechende Anforderungen definiert, um kleinere Welligkeiten usw., die den Abfluss beeinträchtigen, erfassen zu können.

Tabelle 1: Zulässige resultierende Neigungen und Anforderungen an die Ebenheit gemäß Entwurf der ZTV Pflaster-StB 

Weiterhin mussten Änderungen des Anforderungsniveaus von Fundament und Rückenstütze der Randeinfassungen und Rinnen in der Neufassung der DIN 18318 für öffentliche Verkehrsflächen relativiert werden. So wurde in den ZTV Pflaster-StB das Herstellungsverfahren konkretisiert und eine Anforderung an die Druckfestigkeit des Fundament- und Rückenstützbetons formuliert.

Abschließend ist natürlich zu erwähnen, dass verschiedenste Aktualisierungen zu den Baustoffen und zur Ausführung der ungebundenen Bauweise in der Neufassung der ZTV Pflaster-StB erfolgten.

3 Regelwerk zur Erhaltung von Pflasterdecken und Plattenbelägen

Mit dem „Merkblatt für die Bauliche Erhaltung von Verkehrsflächen mit Pflasterdecken oder Plattenbelägen in ungebundener Ausführung sowie von Einfassungen“ [M BEP] liegt für den Bereich der Pflasterdecken und Plattenbeläge nun erstmals ein Regelwerk vor, welches die Zustandserfassung, Schadensanalyse und die bauliche Erhaltung dieser Flächen zum Inhalt hat.

Zur Erfassung des Zustandes dieser Flächen wurden in Abstimmung mit der AP 9 K – Reihe der FGSV [AP 9 K] und auf Basis der „Empfehlungen für das Erhaltungsmanagement von Innerortsstraßen“ [E EMI] Zustandsmerkmale für die messtechnische und visuelle Zustandserfassung definiert. Dabei wurden die Merkmale anhand typischer Schadensbilder unter Berücksichtigung ihrer technischen Erfassbarkeit abgeleitet. Im Bild 2 sind die beschriebenen Zustandsmerkmale für die ungebundene Ausführung aufgeführt. 

Bild 2: Zustandsmerkmale für Pflasterdecken und Plattenbeläge 

Beispielhaft ist im Bild 3 das Merkmal „offene Pflasterfugen“ dargestellt. Die Bewertung erfolgt über Schätzung des betroffenen Flächenanteils mit teilweise oder vollständig entleerten Fugen. Dabei müssen die Fugen mindestens 2 cm tief, bei bekannter Pflasterdicke mindestens 20 % ihrer Dicke, entleert sein. 

Bild 3: Beispiel für entleerte Fugen

Im Merkblatt werden zudem die Schadensursachen analysiert und Maßnahmen zur Erhaltung vorgestellt. Bei den baulichen Erhaltungsmaßnahmen wird unterschieden zwischen

– Instandhaltungsmaßnahmen

– Instandsetzungsmaßnahmen

– Erneuerungsmaßnahmen.

Instandhaltungsmaßnahmen sind bauliche Maßnahmen kleineren Umfangs zur Substanzerhaltung, die in der Regel mit geringem Aufwand kurzfristig nach dem Auftreten eines örtlich begrenzten Schadens ausgeführt werden. Dies können sein:

– Nachfüllen von Fugenmaterial

– Richten und/oder Anheben von Pflastersteinen oder Platten

– Austauschen von Pflastersteinen oder Platten

– Vorübergehender Ersatz zur kurzfristigen Wiederherstellung der Verkehrssicherheit.

Instandsetzungsmaßnahmen sind bauliche Maßnahmen zur Substanzerhaltung oder zur Verbesserung der Oberflächeneigenschaften von Verkehrsflächen, die auf zusammenhängenden Flächen, auf Straßen in der Regel zumindest über eine Fahrstreifenbreite, ausgeführt werden. Diese sind:

– Aufrauen (mechanisch, thermisch oder durch Beschichtung)

– Nachfüllen von Fugenmaterial

– Fugenverguss.

Erneuerungsmaßnahmen sind bauliche Maßnahmen zur vollständigen Wiederherstellung der Verkehrsflächenbefestigung oder von Teilen davon:

Erneuerung der Decke:

– Austausch einer geschädigten Decke,

– Herstellung einer anforderungsgerechten Fugenbreite,

– Herstellung einer anforderungsgerechten Bettung,

– Wahl einer belastungsgerechten Pflastersteinform und eines entsprechenden Verbandes,

– Verwendung eines verformungsbeständigeren, ggf. wasserdichten Bettungsmaterials.

Erneuerung der Decke und der Tragschicht(en):

– Herstellung der Wasserdurchlässigkeit der Tragschicht(en),

– Verbesserung der Tragfähigkeit und/oder der Verformungsbeständigkeit oder Frostbeständigkeit der Tragschicht(en).

4 Lärmarme Pflasterbauweisen

Fahrbahnen mit Pflasterbefestigungen weisen, begründet in den unterschiedlichen Bauweisen mit Pflastersteinen aus Beton, Klinker und Naturstein, die unterschiedlichsten Oberflächen auf. Resultierend daraus ergeben sich unterschiedliche Reifen-Fahrbahn-Geräusche, die zur Lärmentwicklung dieser Fahrbahnbeläge führen. Das Bild 4 stellt die einzelnen Einflussparameter auf das Reifen-Fahrbahn-Geräusch zusammen. 

Bild 4: Einflussparameter auf das Reifen-Fahrbahn-Geräusch 

Die rechnerische Beurteilung des Lärmpegels von Fahrbahnen erfolgt nach dem Prognoseverfahren der „Richtlinien für den Lärmschutz an Straßen“ [RLS-90] aus dem Jahr 1990. Zur Bewertung der unterschiedlichen Oberflächeneigenschaften von Fahrbahnen auf die Lärmentwicklung wurde hierbei ein Korrekturwert D_Stro eingeführt. Bei Pflasterbefestigungen wird dabei zwischen Pflaster mit ebener Oberfläche und solchem mit sonstiger Oberfläche unterschieden. Diese Unterscheidung erfolgt gemäß Bild 5. Pflasterbefestigungen mit unebener gespaltener Oberfläche und solche mit Fugenbreiten einschließlich Fase von mehr als 5 mm fallen unter die Kategorie „Pflaster mit sonstiger Oberfläche“. Pflaster mit ebener Oberfläche wird dabei je Geschwindigkeit (30 – 50 km/h) ein D_Stro-Wert zwischen 2,0 und 3,0 dB(A) und Pflaster mit sonstiger Oberfläche ein D_Stro-Wert zwischen 3,0 und 6,0 dB(A) zugewiesen, bezogen auf einen nicht geriffelten Gussasphalt oder Asphaltbeton. Da aus Gründen der Dauerhaftigkeit jedoch die meisten Betonsteine und Klinker zumeist eine Fase aufweisen, ist ein Großteil regelkonform hergestellter Pflasterbefestigungen als solches mit sonstiger Oberfläche einzustufen.

Schon die Untersuchungen des FIGE-Institutes aus dem Jahr 1992 [FIGE] zeigten jedoch, dass eine solch pauschale Einteilung der Pflasterbefestigungen nicht die realen Verhältnisse widerspiegelt. So wurde bei den Versuchen festgestellt, dass Pflasterbefestigungen sowohl geringere als auch höhere Lärmemissionen aufweisen können als die der verschiedenen Asphaltbefestigungen. Im Ergebnis war festzustellen, dass sich Pflasterbefestigungen mit

– Diagonalverlegung

– engen Fugen + Fasen-Breiten (scharfkantig)

– Fugenabstand > 150 mm

– großen Steinen

– ebener Verlegung

– Oberflächentextur mit fein aufgerauter Oberfläche

positiv auf die Lärmemissionen auswirken. Schon 1992 folgte daraus, dass eine Überarbeitung der RLS-90 hinsichtlich einer Änderung der D_stro-Werte erforderlich gewesen wäre. 

Bild 5: Unterscheidung zwischen Pflaster mit ebener und solchem mit sonstiger Oberfläche gemäß (RLS-90)

Im Arbeitskreis AK 6.6.7 wird nun ein Merkblatt erarbeitet, welches die baulichen Maßnahmen zur Herstellung einer lärmarmen Bauweise für ungebundene Pflasterdecken und ihre Eigenschaften genau definiert. Basis der Arbeiten sind unter anderem Lärmmessungen an bestehenden Straßen, die vom Betonverband Straße, Landschaft, Garten e. V. (SLG) beauftragt wurden.

Zur versuchstechnischen Bestimmung der Lärmemissionen bestehender Verkehrsflächen werden verschiedene Nah- oder Fernfeldmessmethoden angewendet. Eine Nahfeldmethode ist das CPX-Verfahren (Close Proximity) gemäß EN ISO/CD 11819 Teil 2. Hierbei wird das Reifen-Fahrbahn-Geräusch unabhängig von Umgebungsbedingungen, Antriebs- und aerodynamischen Geräuschen mittels eines Messanhängers mit einem Mikrofon nahe der Belagsoberfläche ermittelt. Umgebungslärm und Reflexionen werden unterdrückt. Die Messung erfolgt mit vorgegebenem Reifen und konstanter Geschwindigkeit. Ziel der Methode ist nicht die Prognose des Beurteilungspegels gemäß RLS-90, sondern häufig die Optimierung der Fahrbahnoberfläche. Solche Messungen wurden nun von der SLG an 24 unterschiedlichen bestehenden Fahrbahnoberflächen durchgeführt. An fünf dieser Strecken erfolgten anschließend Messungen mittels der statistischen Vorbeifahrtmethode SPB, der Fernfeldmethode, die zur Prognose des Beurteilungspegels der RLS-90 herangezogen wird. Hierbei erfolgt – vereinfacht ausgedrückt – unter definierten Randbedingungen eine Lärmmessung an einem lokalen Standort seitlich der Straße während der Vorbeifahrten des Kfz-Verkehrs. Zudem wurden Texturmessungen gemäß DIN EN ISO 13473, Teile 1 bis 3 und Simulationsberechnungen mittels des Rechenmodells SPERoN durchgeführt. Die Ergebnisse der fünf Strecken mit SPB-Messung sind zusammen mit dem Vergleichswert zum D_Stro-Wert der RLS-90 in der Tabelle 2 aufgeführt. Es ist zu erkennen, dass deutlich geringere D_Stro-Werte erreicht werden, als in den RLS-90 vorgegeben.

Tabelle 2: Ergebnisse der Rollgeräuscheuntersuchung der SLG (2012/2013)

Basis dieser positiven Ergebnisse sind besondere Randbedingungen der Pflasterkonstruktion, wie z. B. nicht zu kleine Formate, geringe Fugenbreiten, mikrogefaste Steine und ein geeigneter Verband. Weitere Einflüsse sind:

– Ausreichende Steifigkeit der Oberbaukonstruktion (mind. gemäß Bk1,8)

– Fugenbreiten unter Berücksichtigung der Kantenausbildung der Steine

– Fugenausrichtung zur Fahrtrichtung

– Fugenanteil

– Ausbildung der Oberflächentextur (mittlere Profiltiefe) der Steine

– besondere Ebenheitsanforderungen

– Zustand der Fugen (Unterhaltung).

Empfehlungen zur Fugenbreite sind im Bild 6 dargestellt, geeignete Verbände und Verlegerichtungen des lärmarmen Pflasters im Bild 7. 

Bild 6: Empfehlungen zur Fugenausbildung von lärmarmem Pflaster 

Bild 7: Empfehlungen zum Verband und zur Verlegerichtung von lärmarmem Pflaster

Unter Festlegung der bautechnischen Bedingungen dieser lärmarmen Bauweise in einem R 2-Regelwerk der FGSV (Merkblatt) ist es möglich, einen Korrekturwert D_Stro bzw. DSD seitens der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) festzulegen. Hierbei sind dann wiederum CPX- und SPB-Messungen an mindestens fünf Strecken gleicher Bauweise – nun jedoch von der BASt – durchzuführen, die wenigstens 6 Jahre unter Verkehr liegen. Dieser Korrekturwert würde dann in eine zukünftige RLS einfließen. Eine denkbare Neubewertung der Pflasterbauweise kann dabei gemäß Tabelle 3 erfolgen.

Tabelle 3: Denkbare Neubewertung der Pflasterbauweise in den RLS 

5 Gebundene Pflasterbauweise

Die gebundene Pflasterbauweise hat sich in den letzten Jahren insoweit etabliert, dass ein Stand der Technik formuliert werden konnte. Im Sinne des Regelwerkes der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) versteht man unter dieser Bauweise die Ausführung von Pflasterdecken und Plattenbelägen mit Bettungs- und Fugenmaterialien aus hydraulisch gebundenem oder kunststoffmodifiziertem hydraulisch gebundenem Mörtel auf einer gebundenen und durchlässigen Tragschicht. Die Ausführung der Decke mit reinem kunstharzgebundenem Mörtel ist nicht Bestandteil des FGSV-Regelwerkes.

Die vorgesehene Neufassung der ATV DIN 18318 wird neuerdings auch die gebundene Bauweise enthalten einschließlich kunstharzgebundener Fugenfüllungen. Leider enthält diese allgemeine technische Vertragsbedingung u. a. Baustoffanforderungen, die auf Grundlage von Prüfnormen und Prüfanweisungen bestimmt werden sollen, die nicht auf die Eigenschaften der gebundenen Bauweise abgestimmt sind. Beispielhaft ist dies an der Druckfestigkeitsanforderung von Bettungsmörtel zu erkennen. Gemäß ATV DIN 18318 ist die Druckfestigkeit anhand der Norm zur Prüfung von Festbeton (DIN EN 12390-3) zu bestimmen. Der vorliegende Mörtel ist jedoch offenporig aufgebaut, was in der Prüfnorm nicht vorgesehen ist, sodass die normgerechte Verdichtung des Probekörpers nicht realistisch ist. Der hergestellte Probekörper weist damit in der Regel eine unzureichende Wasserdurchlässigkeit auf. Prüfstellen berücksichtigen dies zurzeit mit der Konsequenz, dass eigene, unterschiedliche Verdichtungsmethoden entwickelt wurden. Damit sind Prüfzeugnisse verschiedener Prüfstellen nur noch bedingt miteinander vergleichbar.

Da diese und andere Grundbedingungen aus Sicht der FGSV für die Bauweise nicht sinnvoll sind, wurde entschieden, ein Merkblatt für öffentliche Verkehrsflächen zu erstellen, welches nicht auf die ATV DIN 18318 verweist. Gleichzeitig sollten einheitliche und anwendbare Prüfvorschriften entwickelt werden.

Das bisher gültige FGSV-Arbeitspapier Nr. 618/2 „Flächenbefestigungen mit Pflasterdecken und Plattenbelägen in gebundener Ausführung“ [FGSV AP 618/2, 2007] wurde ab dem Jahr 2014 im Arbeitskreis 6.6.5 der FGSV überarbeitet, da mit der bisherigen Baupraxis und der Anwendung des Arbeitspapieres seit 2007 ausreichend Erfahrungen zur gebundenen Pflasterbauweise gesammelt werden konnten, um den nächsten Schritt in der Regelwerkshierarchie gehen zu können. Ziel der Überarbeitung war es, das nun vorhandene Wissen in Form eines Merkblattes zu veröffentlichen.

Seit März dieses Jahres ist nun das Ergebnis mit dem Titel „Merkblatt für Flächenbefestigungen mit Pflasterdecken und Plattenbelägen in gebundener Ausführung“ [M FPgeb] über den FGSV Verlag verfügbar. Das bisherige Arbeitspapier zur Bauweise wurde damit zurückgezogen. Gemäß der Systematik des FGSV-Regelwerkes und entsprechend dem Verständnis des bisherigen Arbeitspapiers, welches als Wissensdokument nur Empfehlungen auf der Basis des damaligen Erfahrungsstandes geben konnte, ist damit erstmals für diese Bauweise ein Stand der Technik von der FGSV niedergeschrieben worden.

Es stellte sich bei der Bearbeitung des Merkblattes schnell heraus, dass neben den Empfehlungen und Anforderungen an die Baustoffe und an die Ausführung der Decke auch die erforderlichen Prüfverfahren zu konkretisieren waren. Hierzu wurde eine „Arbeitsanleitung zur Durchführung von Prüfungen für Pflasterdecken und Plattenbeläge in gebundener Ausführung“ [ALP Pgeb] parallel im gleichen Arbeitskreis der FGSV neu erarbeitet und nun gemeinsam mit dem Merkblatt veröffentlicht. In dieser Arbeitsanleitung wird z. B. erstmals Genaueres zur Herstellung und Lagerung von Probekörpern aus Bettungs- und Fugenmörtel festgelegt. Dies ist insbesondere für die haufwerksporigen Bettungsmörtel von Bedeutung, da die konventionelle Herstellung von Mörtelprismen aufgrund der Konsistenz dieser Mörtel nicht problemlos möglich ist und daher einzelne Prüfinstitute unterschiedliche Herstellungsmethoden in der Vergangenheit wählten (s. o.). Weiterhin beinhaltet die Arbeitsanleitung Prüfanweisungen und Verweise auf Prüfnormen sowie deren Konkretisierung für den Anwendungsfall der gebundenen Bauweise

Das Merkblatt gilt für Verkehrsflächen bis zur Belastungsklasse Bk3,2 gemäß den „Richtlinien für die Standardisierung des Oberbaus von Verkehrsflächen“ [RStO] und umfasst nun u. a. neue Empfehlungen und Anforderungen zur Unterlage, zur Dicke der Befestigungselemente, zur Entwässerung der Verkehrsfläche und zu der Ausführung von Bewegungsfugen. Weiterhin wurden gegenüber dem Stand des Arbeitspapiers einige Anforderungen an Bettungs- und Fugenmörtel überarbeitet. So wurde die Biegezugfestigkeit der Mörtel neu in den Katalog der Baustoffeigenschaften aufgenommen, genauso wie die Anforderung an den E-Modul des Fugenmörtels. Hierbei wurden Fugenmörtel aufgeteilt in zwei verschiedene Typen: Weichere Fugenmörtel mit geringeren Anforderungen an die Druckfestigkeit und härtere Mörtel mit einer höheren Druckfestigkeit. Mit dieser Unterscheidung kann auf die Festigkeitseigenschaft der eingesetzten Befestigungselemente eingegangen werden, sodass harte Fugenmörtel bei weicheren Befestigungselementen (z. B. Pflastersteine aus Beton) nicht zu Rissen in diesen Befestigungselementen führen.

Das Grundprinzip der gebundenen Pflasterbauweise sieht folgendermaßen aus:

– Die starre Decke erfordert eine ausreichend starre/steife Unterlage.

– Stehendes Wasser in der Befestigung führt bei Frost zu Schäden.

– Fugen sollten daher möglichst wasserundurchlässig ausgeführt werden.

– Durch Haarrisse im Fugenmörtel tritt Wasser in die Befestigung ein.

– Daher sind eine wasserdurchlässige Bettung und durchlässige Tragschichten erforderlich.

– Durch Beanspruchungen aus Verkehr und Witterung wird das Pflaster Biegezug- und Zugspannungen ausgesetzt.

– Bettung, Fugen und Pflastersteine müssen einen ausreichenden Verbund aufweisen, um ein ausreichendes Trägheitsmoment aufzubauen.

– Ausreichende Biegezugfestigkeiten aller Komponenten sind dazu erforderlich sowie

– Ausreichende Haftzugfestigkeit erforderlich zwischen

   ● Fugenmörtel und Pflasterstein sowie

   ● Bettungsmörtel und Pflasterstein.

Zu den Baustoffen und zur Ausführung der Bauweise werden im Merkblatt detaillierte Empfehlungen gegeben. Aufgrund der größeren Witterungsempfindlichkeit der gebundenen Ausführung gegenüber der ungebundenen Bauweise werden genaue Vorgaben zur Einbautemperatur gegeben sowie Schutzmaßnahmen vorgeschlagen, falls die Witterung nicht den geeigneten Bedingungen entspricht. Gleiches gilt für die Nachbehandlung, die existenziell für den Erfolg der Baumaßnahme ist.

Beispielhaft sind in Bild 8 überschläglich die auftretenden Zugspannungen in der Decke ermittelt worden, die entstehen, wenn die Befestigung z. B. im Sommer bei + 30 °C eingebaut wurde und im Winter Temperaturen von - 10 °C auftreten. Die entstehende Temperaturdifferenz von 40 °C führt zu Zug- und Haftzugspannungen, welche von dem Fugenmörtel nicht schadensfrei aufgenommen werden können. Daher ist es unumgänglich, dass zwischen den Pflastersteinen und der Bettung ein ausreichend hoher Haftverbund vorhanden bleibt. Um dies zu erreichen, ist in der Regel der Einsatz eines Haftvermittlers erforderlich. Weiterhin sollten die E-Moduli der eingesetzten Baustoffe gering gehalten werden. Weiterhin sollten die Temperaturspannungen möglichst nicht durch weitere Spannungen insbesondere in der Erhärtungsphase überlagert werden. Daher ist eine umfangreiche Nachbehandlung u. a. zur Reduktion der Schwindspannungen erforderlich. 

Bild 8: Beispielhafte Berechnung der Temperaturspannungen einer gebundenen Pflasterdecke bei ΔT = 40 °C 

Die Nachbehandlung durch Auflage eines hellen Vlieses, welches nass gehalten wird, führt gleichzeitig zur Kühlung der Schicht bei höheren Temperaturen. Grundsätzlich sollte beim Einbau auf moderate Temperaturen geachtet werden. Hierzu gibt das Merkblatt Empfehlungen.

Um wilde Risse zu vermeiden, müssen Bewegungen mittels Bewegungsfugen ermöglicht werden. Die Ausbildung von Bewegungsfugen für Flächen bis zur Belastungsklasse Bk0,3 ist im Bild 9 dargestellt. Bei höherer Verkehrsbelastung besteht jedoch die Gefahr, dass parallel zur Bewegungsfuge ein wilder Riss entsteht, wodurch sich der Erhaltungsaufwand erhöht. Als Alternative werden öfter keine Bewegungsfugen vorgesehen und die dann auftretenden Risse später aufgeschnitten und abgedichtet. Dies kann jedoch zu optischen und technischen Beeinträchtigungen führen.

Eine prüftechnische Neuerung des Merkblattes ist, dass alle Mörtelprobekörper eines Produktes mit möglichst gleicher Festmörtelrohdichte herzustellen sind. Hierzu sind die Festmörtelrohdichten aller Probekörper zu bestimmen. Im Merkblatt wird dazu gefordert, dass die Abweichung aller Einzelwerte zum arithmetischen Mittelwert ± 3 % nicht überschreiten darf. Hiermit wird sichergestellt, dass die Probekörper zur Bestimmung der Festigkeitseigenschaften und solche zur Bestimmung der Wasserdurchlässigkeit (der Bettungsmörtel) miteinander vergleichbar sind, also mit der gleichen Verdichtungsenergie hergestellt worden sind, und damit ein zuvor dargestelltes Manko der ATV DIN 18318 gelöst wurde. 

Bild 9: Ausbildung von Bewegungsfugen

Neben vielen anderen Planungshinweisen werden Empfehlungen zu den Mindestdicken der Befestigungselemente der gebundenen Bauweise gegeben. Sie sind in der Tabelle 4 aufgeführt.

Tabelle 4: Empfohlene Mindestdicken der Befestigungselemente der gebundenen Bauweise gemäß M FPgeb

Pflastersteine mit kleineren Dicken, jedoch nicht unter 70 mm, können verwendet werden unter der Voraussetzung, dass ausreichende Erfahrungen mit bewährten regionalen Bauweisen vorliegen.

Literaturverzeichnis

1. [ATV DIN 18318]: Hauptausschusses Tiefbau des DVA: ATV DIN 18318, Verkehrswegebauarbeiten – Pflasterdecken und Plattenbeläge in ungebundener Ausführung, Einfassungen. Entwurfsfassung 2016-11-14
2. [TL Pflaster-StB]: Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Technische Lieferbedingungen für Bauprodukte zur Herstellung von Pflasterdecken, Plattenbelägen und Einfassungen (TL Pflaster-StB 06/15), Ausgabe 2006/Fassung 2015, Köln (FGSV 643)
3. [ZTV Pflaster – Entwurf]: Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien zur Herstellung von Pflasterdecken, Plattenbelägen und Einfassungen (Entwurf 2018, unveröffentlicht)
4. [RStO]: Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Richtlinien für die Standardisierung des Oberbaus von Verkehrsflächen (RStO 12), Ausgabe 2012, Köln (FGSV 499)
5. [ZTV SoB-StB]: Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für den Bau von Schichten ohne Bindemittel im Straßenbau (ZTV SoB-StB 04/07 ), Ausgabe 2004/Fassung 2007, Köln (FGSV 698)
6. [MVV]: Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Merkblatt für Versickerungsfähige Verkehrsflächen (M VV), Ausgabe 2013, Köln (FGSV 947)
7. [TP Gestein-StB]: Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Technische Prüfvorschriften für Gesteinskörnungen im Straßenbau (TP Gestein-StB), Ausgabe 2008, Stand 2018, Köln (FGSV 610)
8. [M BEP]: Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Merkblatt für die Bauliche Erhaltung von Verkehrsflächen mit Pflasterdecken oder Plattenbelägen in ungebundener Ausführung sowie von Einfassungen (M BEP), Ausgabe 2016, Köln (FGSV 620)
9. [AP 9 K]: Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Systematik der Straßenerhaltung – Reihe K: Kommunale Straßen, Ausgabe 2015, Köln (FGSV AP 9 K)
10. [E EMI]: Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Empfehlungen für das Erhaltungsmanagement von Innerortsstraßen (E EMI), Ausgabe 2012, Köln (FGSV 487)
11. [RLS-90]: Bundesministerium für Verkehr/Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Richtlinien für den Lärmschutz an Straßen (RLS-90), Ausgabe 1990/1992, Köln (FGSV 334)
12. [FIGE]: S t e v e n, Heinrich: Geräuschemissionen auf Betonsteinpflaster; Forschungsinstitut Geräusch und Erschütterungen – FiGE, Herzogenrath, 1992
13. [FGSV 618/2 2007]: Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Arbeitspapier Flächenbefestigungen mit Pflasterdecken und Plattenbelägen in gebundener Ausführung, Ausgabe 2007 (FGSV AP 618/2, zurückgezogen), Köln
14. [M FPgeb]: Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Merkblatt für Flächenbefestigungen mit Pflasterdecken und Plattenbelägen in gebundener Ausführung (M FPgeb), Ausgabe 2018, Köln (FGSV 618/2)
15. [ALP Pgeb]: Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Arbeitsanleitung zur Durchführung von Prüfungen für Pflasterdecken und Plattenbeläge in gebundener Ausführung (ALP Pgeb), Ausgabe 2018, Köln (FGSV 618/3)