Ungebundene Pflasterdecken und Plattenbeläge – Teil 2

Grundsätzlich sind im Wesentlichen zwei unterschiedliche Fugenbreiten vorhanden, nämlich

• die sichtbare Fugenbreite, gemessen an der Oberfläche zwischen zwei Steinkanten (vgl. Abbildung 1) und

• die nicht sichtbare Fugenbreite gemessen im Fugenquerschnitt (vgl. Abbildung 2).

Abbildung 1: Hier ist schematisch die sichtbare Fugenbreite an der Oberfläche (Fb_O) und die nicht sichtbare Fugenbreite im Fugenquerschnitt (Fb_q) zwischen Abstandshilfe und Steinseitenfläche bei Betonsteinen dargestellt.
© Dr.-Ing. Andreas Heiko Metzing

Abbildung 2: Hier ist beispielhaft die nicht sichtbare Fugenbreite im Fugenquerschnitt von oben zu sehen, damit das Fugenmaterial in die Fugen auch im Bereich der s.g. Fugentaschen eingebracht werden kann. Die sichtbare Fugenbreite an der Belagsoberfläche und im Bereich nicht vorhandener Abstandshilfen hat ca. 10 mm zu betragen, um eine sachgerechte Verfüllung zu ermöglichen.
© Dr.-Ing. Andreas Heiko Metzing

Abbildung 2: Hier ist beispielhaft die nicht sichtbare Fugenbreite im Fugenquerschnitt von oben zu sehen, damit das Fugenmaterial in die Fugen auch im Bereich der s.g. Fugentaschen eingebracht werden kann. Die sichtbare Fugenbreite an der Belagsoberfläche und im Bereich nicht vorhandener Abstandshilfen hat ca. 10 mm zu betragen, um eine sachgerechte Verfüllung zu ermöglichen.

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Sind an Pflastersteinen oder Platten keine Abstandshilfen vorhanden, so entspricht die sichtbare Fugenbreite an der Oberfläche Fb_O ungefähr der nicht sichtbaren Fugenbreite im Fugenquerschnitt Fb_q; leicht variierende Fugenbreiten können auftreten bzw. sich einstellen, wenn beispielsweise Gefällewechsel und damit verbunden Ausrundungen an Hoch- oder Tiefpunkten vorhanden sind.

In der nachfolgenden Tabelle 1 sind die Fugenbreiten gemäß DIN 18318 [1] und ZTV Pflaster-StB [2] mit den zulässigen Abweichungen für quaderförmige Steine und Platten (d.h. strukturierte und gesägte Seitenflächen) dargestellt.

Tabelle 1: Darstellung der Fugenbreite gemäß DIN 18318 [1] und ZTV Pflaster-StB [2] für strukturierte und gesägte Seitenflächen
© Dr.-Ing. Andreas Heiko Metzing

In der nachfolgenden Tabelle 2 sind die Fugenbreiten gemäß DIN 18318 [1] und ZTV Pflaster-StB [2] mit den zulässigen Abweichungen Steine und Platten mit gespaltenen Seitenflächen aufgeführt.

Tabelle 2: Darstellung der Fugenbreite gemäß DIN 18318 [1] und ZTV Pflaster-StB [2] für Natursteine mit gespaltenen Seitenflächen
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Gemäß ZTV Pflaster-StB 20 [2], Kapitel 2.3.2 Fugenmaterial und Fugenschlussmaterial, gilt: Es sind Baustoffgemische vorzugsweise 0/4 oder 0/5 gegebenenfalls auch 0/8 mm als Fugenmaterial zu verwenden. Das Nenn-Größtkorn des Baustoffgemisches sollte mindestens 2/3 der vorgesehenen Soll-Fugenbreite entsprechen. Diese Vorgabe bedeutet, dass bei Realisierung einer Fugenbreite von 4 mm (4 mm x 2/3 = 2,67 mm) das Fugenmaterial mindestens ein Größtkorn von 3 mm und bei Herstellung einer Fugenbreite von 6 mm (6 mm x 2/3 = 4 mm) das Fugenmaterial mindestens ein Größtkorn von 4 mm  zu besitzen hat. Weiter wird in der ZTV Pflaster StB 20 [2] darauf hingewiesen, dass die Fugen unter anderem die Aufgabe haben, die zulässigen Maßabweichungen der Befestigungselemente auszugleichen und über das Fugenmaterial die Lastabtragung zu gewährleisten.

Zudem gilt gemäß ZTV Pflaster-StB 20 [2], Ziffer 3.3 Fugen, letzter Absatz: An den Pflastersteinen angeformte Abstandshilfen oder angeformte Profile geben nicht das Maß der Fugenbreite vor.
Angeformte Abstandshilfen oder sonstige angeformte Profile können die Mindestfugenbreite und die Kraftübertragung durch die gefüllte Fuge nicht ersetzen. Bei der Verwendung von Befestigungselementen mit abgeformten Abstandshilfen oder sonstigen angeformten Profilen, ist darauf zu achten, dass zwischen den Befestigungselementen ausreichend Raum für das Verfüllen mit einem geeigneten Fugenmaterial zur Verfügung steht. Diese Ausführungen sagen aus, dass sich die Steine im Fugenquerschnitt nicht zu berühren haben. Wie groß der ausreichende Raum für das Verfüllen mit geeignetem Fugenmaterial bei Vorhandensein von Abstandshilfen sein soll bzw. zu betragen hat, wird in der ZTV Pflaster-StB 20 [2] nicht erwähnt. Es werden von den Herstellern von Betonsteinen und Pflasterklinkersteinen unzählige Produkte mit verschiedenen Abmessungen und Anordnungen von Abstandshilfen angeboten. In der Praxis stehen die Abstandshilfen aufgrund der Reduzierung eines zusammenhängenden Fugenquerschnitts einer sachgerechten Fugenverfüllung oft entgegen; auch deshalb, weil im unmittelbaren Umfeld der Abstandshilfen ständig zu geringe Fugenbreiten vorhanden sind.  
 
Zur Veranschaulichung zeigt Abbildung 3 angeformte Abstandshilfen an Betonpflastersteinen mit einer Dicke von ca. 4 mm; um die Dicke der Abstandshilfen sollte die Fugenbreite erhöht werden (vgl. Abbildung 2).

Abbildung 3: Hier sind Abstandshilfen an den Seitenflächen der Betonpflastersteine zu sehen. Die Dicke der Abstandshilfen beträgt ca. 4 mm. Die Breite des Zwischenraumes zwischen zwei hier sichtbaren Abstandshilfen beträgt ca. 20 mm.
© Dr.-Ing. Andreas Heiko Metzing

Zur weiteren Verdeutlichung ist in Abbildung 4 ein zusätzlicher Betonstein mit angeformten Abstandshilfen an Betonpflastersteinen mit einer Dicke von ca. 4 mm dargestellt. Abbildung 5 zeigt beispielhaft die engen/schmalen Fugenräume im Bereich der Abstandshilfen bei Realisierung einer üblichen Fugenbreite - bei einem 10 cm dicken Stein gemäß DIN 18318 [ 1] und ZTV Pflaster-StB [2] - von ca. 5 mm und Verwendung eines Betonpflastersteines der Abbildung 4.

Abbildung 4: Hier sind Abstandshilfen an den Seitenflächen der Betonpflastersteine zu sehen. Die Dicke der Abstandshilfen beträgt hier auch ca. 4 mm. Die Breite des Zwischenraumes zwischen zwei hier sichtbaren Abstandshilfen ist V-förmig ausgebildet und beläuft sich an der breitesten Stelle auf ca. 10 mm.
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Abbildung 5: Es handelt sich um Betonpflastersteine mit Abstandshilfen der Abbildung 4. Hier ist beispielhaft eine sichtbare Fugenbreite an der Oberfläche mit einer Breite von ca. 5 mm dargestellt. Die schmale Fugenbreite zwischen Abstandshilfe und Steinseitenfläche des angrenzenden Steines beträgt ca. 1 mm. In Bereichen, wo keine Abstandshilfen vorhanden sind, liegen vereinzelt kleine verfüllbare Fugenräume vor.
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Zur Bewertung der Verfüllbarkeit ungebundener Fugen wurden rechteckige Steine aus Plexiglas konstruiert, um in Verbindung mit einem zusammenhängenden Fugenraum das Einrieseln von Fugenmaterial zu untersuchen. Zu bemerken ist, dass die Fugen des Plexiglas-Modelles einfacher zu füllen sind als bei üblichen Steinen, da aufgrund der fehlenden Rauigkeit der Plexiglas-Oberflächen kein Reibungswiderstand zwischen einzubringender Fugenfüllung und Steinseitenfläche entsteht. In der Abbildung 6 ist beispielhaft die hergestellte Fugenfüllung bei Verwendung von Splitt 1/2 und 2/5 mm zu sehen; die Fugenbreite beträgt hier 4 mm. Das Fugenmaterial wurde auf die Steine aufgebracht und ausschließlich durch geringfügige Bewegungen eingebracht. Abbildung 7 zeigt die Oberfläche der Plexiglas-Steine nach der Durchführung des Verfugungsvorganges.

Abbildung 6: Zwei Plexiglas-Modelle direkt hintereinander. Die Fugenbreite wurde mit 4 mm ausgebildet. Auf der rechten Seite ist auf nahezu gesamter Fugenhöhe eine vollständige Fugenfüllhöhe mit einem Fugenmaterial 1/2 mm zu sehen, wohingegen auf der linken Seite ausschließlich im unteren Fugenbereich eine verfüllte Fuge aus Splitt 2/5 mm zu erkennen ist. An der Oberfläche haben sich auf der linken Seite grober Gesteinskörner verkeilt.
© Dr.-Ing. Andreas Heiko Metzing

Abbildung 7: Hintereinander angeordnete Plexiglas-Steine. Splitt 1/2 mm konnte problemlos in die Fugen eingebracht werden. Splitt 2/5 mm liegt hingegen im oberflächennahen Bereich auf, da die groben Gesteinskörner sich nicht in die Fuge einbringen lassen.
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Die in Abbildung 6 und Abbildung 7 sichtbaren Versuche der Verfugungsvorgänge mit einer Fugenbreite von 4 mm wurden mit Fugenmaterialien der Körnungen 0/2, 0/4, 0/5, 0,5/2, 1/2,1/3 und 2/5 mm durchgeführt. Es hat sich bestätigt, dass ein einfaches Einbringen der Fugenmaterialien primär bei folgendem Verhältnis nach Metzing, A. & Saathoff, F. [3] möglich ist:
 
§Fugenbreite / 2 = Größtkorn Fugenmaterial
 
Die Verwendung eines Fugenmaterials der Körnung 0/5 mm bei einer Fugenbreite von 4 mm ist als ungeeignet einzustufen, da eine Gewölbewirkung und das Entstehen von Hohlräumen mit dem Ergebnis keiner vollständigen Fugenfüllung die Folge ist. Bei Fugenmaterialien mit Anteilen < 0,5 mm bzw. bei Fugenmaterialien mit unterschiedlichen großen Gesteinskörnungen kann es durch den Verfugungsvorgang zu Entmischungsvorgängen kommen, so dass ein unheitlicher Fugenquerschnitt vorliegt. Selbst wenn etwaige Hohlräume mit feinen Gesteinskörnern gefüllt werden, ist kein hinreichendes Stützkorn zur Lastabtragung im Fugenquerschnitt vorhanden.
 
Zur Veranschaulichung differierender Fugenbreiten bei Pflasterklinkersteinen dient Abbildung 8. Abbildung 9 zeigt eine ungebundene Natursteinpflasterdecke, bestehend aus Natursteinen mit gespaltenen Seitenflächen; die variierenden Fugenbreiten sind hier ersichtlich.

Abbildung 8: Oberfläche einer ungebundenen Pflasterklinkerdecke bei hochkante verlegten Steinen zu sehen. Die Abbildung zeigt die in der Praxis variierenden Fugenbreiten bei einem derartigen Belag. Aufgrund der hohen Maßabweichungen bei Pflasterklinkersteinen im Vergleich zu Betonsteinen können einheitliche Fugenbreiten nicht ausgebildet werden. Bei Herstellung der Fugenbreiten gemäß DIN 18318 [1] und ZTV Pflaster-StB [2] sind sehr enge Fugen in der Praxis unvermeidbar. Derartige Fugen lassen sich mit sachgerechtem Fugenmaterial kaum füllen. Sollen sämtliche Fugen bei einem derartigen Belag verfugbar sein, so sind deutlich größere Fugenbreiten bei der Verlegung auszubilden. Verfüllbare Fugenbreiten sind ersichtlich. Sehr enge, kaum verfüllbare Fugenbreite sind auch zu erkennen.
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Abbildung 9: Darstellung einer ungebundenen Natursteinpflasterdecke, bestehend aus Natursteinen mit gespaltenen Seitenflächen. Hier sind übliche differierende Fugenbreiten vorhanden. Das Problem der Verfüllung enger Fugen ist auch hier zu sehen.
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Fazit

Fugen können nur verfüllt werden, wenn eine hinreichende und verfüllbare Fugenbreite über den gesamten Fugenquerschnitt vorliegt bzw. hergestellt wird.

Bei Verwendung von Steinen oder Platten mit Abstandshilfen (vgl. Abbildung 2 und Abbildung 4) ist für die Verfüllung der Fugen die nicht sichtbare Fugenbreite im Fugenquerschnitt Fb_q (vgl. Abb. 1) maßgebend, so dass sich die sichtbare Fugenbreite an der Oberfläche Fb_O (vgl. Abb. 1) um die Dicke der Abstandshalter erhöht.

Die in DIN 18318 [1] und ZTV Pflaster-StB 20 [2] vorgegebenen Fugenbreiten und -materialien ermöglichen in der Praxis häufig nicht die Herstellung einer vollständigen Fugenfüllung, da einerseits der verfüllbare Fugenquerschnitt zu schmal und/oder andererseits das vorgeschriebene Fugenmaterial zu grob für die Fugenbreite ist. Zu enge/zu schmale Fugen liegen auch vor, wenn Abstandshilfen einer sachgerechten Verfugung entgegenstehen.

Bei Herstellung der Fugenbreiten gemäß DIN 18318 [1] und ZTV Pflaster-StB 20 [2] bei Verwendung von Steinen mit Abstandshilfen besteht in der Praxis oft das Problem, dass zwischen Abstandshilfe und angrenzender Steinseitenfläche ein schmaler Fugenraum von ca. 1 bis 2 mm Breite (vgl. Abbildung 5), der selbst mit feinem Fugenmaterial (z.B. Brechsand 0/2 mm) nicht geschlossen werden kann, vorhanden ist.

Bei Steinen mit hohen Maßabweichungen, z.B. Pflasterklinkersteinen, kann es bei der Realisierung einer zu engen Soll-Fugenbreite zu schmalen Fugenbereichen kommen, die nicht vollständig gefüllt werden können, so dass sich im Betrieb Fugenentleerungen einstellen können. Zudem begünstigen zu schmale – nicht sachgerecht verfüllbare Fugen – Steinbewegungen und Wasserzutritte im Betrieb.

Bei der Festlegung der Fugenbreite in der Planung und bei der Ausführung sind die Maßabweichungen der Steine bzw. Platten zu beachten, da in der Fuge vorhandene Unregelmäßigkeiten zur Erzielung eines optisch einheitlichen Gesamteindruckes auszugleichen sind (z.B. Herstellung eines einheitlichen Fugenverlaufes beim Reihenverband).

Die Fugenbreite ist maßgebend für eine sich im Betrieb übliche Fugenentleerung; als praktische Faustformel der sich einstellenden Fugenvertiefung kann das ein- bis zweifache der Fugenbreite angenommenen werden.

Bei Planung und Ausführung ist je nach Stein-/Plattensystem auf die richtige Fugenbreite und das richtige Fugenmaterial zu achten; als praktische Faustformel hat sich bewährt: Fugenbreite/2 = Größtkorn Fugenmaterial.

Dr.-Ing. Andreas Heiko Metzing

www.pflasterdecke.com | www.fugensonde.de

von der IHK Braunschweig ö.b.u.v. Sachverständiger für Pflasterdecken und Plattenbeläge

Literaturverzeichnis

[1] DIN 18318, VOB Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen, Teil C, Allgemeine Technische Vertragsbedingungen für Bauleistungen (ATV), Pflasterdecken und Plattenbeläge, Einfassungen, Ausgabe September 2019, Herausgeber: Deutsches Institut für Normung e.V., Berlin

[2] ZTV Pflaster-StB 20, Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien zur Herstellung von Verkehrsflächen mit Pflasterdecken, Plattenbelägen sowie von Einfassungen, Ausgabe 2020 Herausgeber: Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen e.V., Köln

[3] Metzing, A. & Saathoff, F.: Funktion der ungebundenen Fuge bei Pflasterdecken und Plattenbelägen, Ausgabe 01/2018, Zeitschrift Tiefbau, Hochbau, Ingenieurbau, Straßenbau Bauverlag BV GmbH, Gütersloh