Bewertung von Frost- und Frost-Tausalz- Schäden an Betonpflastersteinen (Teil 2)

Im ersten Teil des Fachbeitrages wurde auf die unterschiedlichen Schadensbilder von Frost-Tausalz-Schäden, den Einfluss von Rissen in den Produkten und die Einflüsse der Verlegung und Nutzung auf die Entstehung der Schäden eingegangen. Dieser zweite Teil des Artikels beschäftigt sich mit der gutachterlichen Bewertung von Frost-Tausalz-Schäden an Pflastersteinen in Objekten.

Im ersten Teil der Artikelserie wurde auf die unterschiedlichen Schadensbilder von Frost-Tausalz-Schäden, den Einfluss von Rissen in den Produkten und die Einflüsse der Verlegung und Nutzung auf die Entstehung der Schäden eingegangen.

Der zweite Teil des Artikels beschäftigt sich mit der gutachterlichen Bewertung von Frost-Tausalz-Schäden an Pflastersteinen in Objekten. Hierbei wird im Besonderen eingegangen:

auf die möglichen Verfahren zum Nachweis des Frost-Tausalz-Widerstandes der Produkte,

auf die zulässigen Abwitterungsraten von Bauwerksproben,

auf die Bewertung des Witterungswiderstandes bereits verbauter Produkte sowie

auf Besonderheiten bei der Bewertung optisch hochwertiger Produkte.

1 Gutachterliche Bewertung von Frost-Tausalz-Schäden

Soll geklärt werden, ob eine nicht ausreichende Witterungsbeständigkeit der Produkte ursächlich für Zementsteinabwitterungen an den Befestigungselementen ist (siehe Bild 1), bedienen sich Sachverständige häufig der Durchführung von Frost-Tausalz-Versuchen an den bereits verbauten Produkten.

1.1 Verfahren zum Nachweis des Frost-TausalzWiderstandes

Soll der Frost-Tausalz-Widerstand von Betonpflastersteinen im Laborversuch nachgewiesen werden, so erfolgt dies üblicherweise unter Verwendung des Slab-Tests oder des sogenannten CDF-Tests. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass die genannten Verfahren zu deutlich unterschiedlichen Aussagen führen (in Abschnitt 1.7.2 aus [12] finden sich detaillierte Aussagen zu den jeweiligen Frost-Tausalz-Verfahren und zur Bewertung der jeweiligen Ergebnisse). Gerade diese unterschiedlichen Bewertungen befeuern die Diskussion darüber, welches das „richtige“ Verfahren zum Nachweis des Frost-Tausalz-Widerstandes ist. Die Verfechter des „schärferen“ CDF-Tests argumentieren dabei damit, dass der Slab-Test die Wirklichkeit nicht sachgerecht abbildet. Diese Aussage ist auch absolut richtig. Tatsächlich ist es sogar nahezu unmöglich, ein Prüfverfahren zu entwickeln, welches in der Lage ist, die Wirklichkeit innerhalb angemessener Prüfzeiten sachgerecht abzubilden. Dazu ist aber auch der CDF-Test nicht in der Lage.

Prüfverfahren zum Nachweis von Produkteigenschaften im Labor können die Wirklichkeit normalerweise nicht sachgerecht simulieren. So wird eine Pflasterdecke in der Innenstadt von Köln mit Sicherheit einer völlig anderen Beanspruchung ausgesetzt sein als eine regelmäßig mit Taumitteln beaufschlagte Pflasterdecke in ländlicheren Gebieten Süddeutschlands. Sollen Laborversuche die Wirklichkeit tatsächlich sachgerecht abbilden, dann stellt sich die Frage, ob das Laborverfahren den Angriffsgrad des Kölner Klimas oder den in Süddeutschland abbilden muss.

Des Weiteren ist es allein aus Gründen der Prüfzeit auszuschließen, dass ein Laborverfahren die in der Praxis auftretenden Beanspruchungen angemessen nachstellt. So muss es sich bei allen Laborverfahren zwangsläufig um „Zeitrafferverfahren“ handeln, da kein Kunde oder Gericht mehrere Jahre auf die Ergebnisse eines Frost-Tauwechsel-Versuches warten kann und möchte. Da mehrjährige Prüfzeiten in der Realität nicht umsetzbar sind, müssen die Rahmenbedingungen während der Prüfung des Frost- Tauwechsel-Widerstandes im Labor (die Prüftemperaturen, die Steilheit der Aufheiz- bzw. Abkühlkurven sowie der Salzgehalt) demnach zwangsläufig massiv von den in der Praxis auftretenden Bedingungen abweichen.

Bereits diese kurze Einführung zeigt, welchem Spannungsfeld sowohl die Sachbearbeiter im Prüflabor als auch die Sachverständigen bei der Bewertung von Frost-Tausalz-Schäden im Objekt ausgesetzt sind.

1.2 Zulässige Abwitterungsraten neuer und noch nicht verbauter Produkte

Beim Slab-Test handelt es sich um das normativ in DIN EN 1338 vorgesehene Referenzprüfverfahren zum Nachweis des Frost-Tausalz-Widerstandes von Betonpflastersteinen. Gemäß DIN EN 1338 darf die Abwitterungsrate von neuen und noch nicht verbauten Betonpflastersteinen im Prüfalter von 28 Tagen bei der Durchführung von 28 Frost-Tauwechseln (inkl. Tausalz) bei im Mittel maximal 1.000 g/m2 liegen, sofern die Einzelwerte 1.500 g/m2 nicht übersteigen.

Um diese Anforderungswerte anschaulicher zu machen, zeigt Bild 2 Betonpflastersteine mit einer Abwitterungsrate von ca. 150 g/m2 (im Bild links) bzw. von 1.430 g/m2 (im Bild rechts) im Rahmen eines normativen Slab-Tests.

Beim CDF-Test handelt es sich um ein Alternativverfahren nach DIN EN 12390-9 zum Nachweis des Frost-Tausalz-Widerstandes von Betonen. Wird der Nachweis des Frost-Tausalz-Widerstandes abweichend von DIN EN 1338 unter Einsatz des CDF-Tests gefordert, dann müssen die Grenzwerte für die zulässigen Abwitterungsraten im Rahmen dieses Versuches konkret zwischen den Parteien vereinbart werden. Üblicherweise wird der Richtwert der ZTV W [10] (Abwitterungsrate von im Mittel 1.500 g/m2) verwendet. Zusammenfassend ist festzustellen, dass der Nachweis des Frost-Tausalz-Widerstandes mittels des CDF-Verfahrens (ebenso wie die Festlegung der einzuhaltenden Grenzwerte) konkret zwischen den Parteien zu vereinbaren und auch gesondert zu vergüten ist.

Dies ist auch bei der Untersuchung und Bewertung des Frost-Tausalz-Widerstandes von Bauwerksproben durch Sachverständige zu beachten. So gibt es Sachverständige, die zur Beurteilung des Frost-Tausalz-Widerstandes von Betonpflaster im Reklamationsfall standardmäßig das CDF-Verfahren verwenden. Auch hierbei ist zu beachten, dass der Frost-Tausalz-Nachweis nach dem CDF-Test gesondert vereinbart worden sein muss, ansonsten ist bei Vereinbarung der Lieferung von Produkten z. B. nach DIN EN 1338 „nur“ die Einhaltung der Anforderungen des Frost-Tausalz-Widerstandes nach dem Slab-Test Vertragsgegenstand.

Dies ist besonders wichtig, wenn man bedenkt, dass der CDF-Test um den Faktor 1,35 bis 5,00 höhere Abwitterungsraten im Vergleich zum Slab-Test liefert (siehe Abschnitt 1.7.2 aus [12]).

1.3 Bewertung des Witterungswiderstandes bereits verbauter Produkte

Käufer von Betonprodukten gehen im Regelfall davon aus, dass Betonpflaster im Rahmen der üblichen Nutzung keinerlei Frost- bzw. Frost-Tausalz-Abwitterungen aufweisen dürfen. Ganz im Gegensatz dazu zeigen aber bereits die Anforderungswerte an den Witterungswiderstand neuer und noch nicht verbauter Betonpflastersteine (nach DIN EN 1338 darf die mittlere Abwitterungsrate bei maximal 1.000 g/m2 liegen), dass auch regelwerkskonforme Produkte Zementsteinabwitterungen aufweisen dürfen (siehe Abschnitt 1.2).

Pflastersteinproduzenten können nicht sicherstellen, dass Pflastersteine in Pflasterdecken über die gesamte Nutzungszeit vollständig frei von Frost- und Frost-Tausalz-Abwitterungen bleiben.

Demnach ist bei der Bewertung von Frost- bzw. Frost-Tausalz-Schäden an Pflastersteinen bereits genutzter Pflasterdecken zu beachten, dass auch regelwerkskonforme Produkte mit einem ausreichenden Frost-Tausalz-Widerstand über die Nutzungszeit eine gewisse Menge an Abwitterungen aufweisen dürfen.

Eine gewisse Menge an Zementsteinabwitterungen im Rahmen der Nutzung ist demnach erwartungsgemäß und üblich, allerdings darf die Menge der Abwitterungen nicht über das übliche Maß hinausgehen.

Diese Ausführungen verdeutlichen, warum die sachverständige Bewertung von witterungsbedingten Zementsteinabwitterungen an Betonpflaster so schwierig ist. Sachverständige müssen bei einer aus technischer Sicht sachgerechten Bewertung des Frost- und Frost-Tausalz-Widerstandes bereits verbauten Betonpflasters somit u. a. die nachfolgenden Punkte beachten:

1. Werden die Anforderungen der einschlägigen technischen Regelwerke an neues und noch nicht verbautes Betonpflaster erfüllt (nach DIN EN 1338 darf die mittlere Abwitterungsrate bei maximal 1.000 g/m2 liegen)?

2. Erfüllt die verwendete Gesteinskörnung die Anforderungen des einschlägigen technischen Regelwerkes (üblicherweise sollte die Abwitterungsrate der Gesteinskörnung unter 1 M.-% im Rahmen des Frostversuches liegen)?

3. Geht die Menge an Betonabplatzungen über das übliche Maß hinaus?

4. Handelt es sich um Bauteile mit hohen Anforderungen an die Optik? Wie stark wird die Optik der Pflasterdecke durch die Betonabwitterungen beeinflusst?

Darüber hinaus sind auch die Einflüsse der Nutzung (Winterdienst, Feuchte- und Reinigungszustand der Pflasterdecke) bei der Bewertung der Schadensursache zu berücksichtigen. Abschließend ist zu beachten, dass sich auch die Anzahl der bereits erfolgten Frost-Tau-Wechsel auf den verbliebenen Witterungswiderstand der Produkte auswirkt.

1.3.1 Einfluss der bereits im Bauwerk erfolgten Frost-Tau-Wechsel

Je mehr Frost-Tau-Wechseln die Pflastersteine in der Pflasterdecke bereits ausgesetzt waren, umso stärker sind die Produkte bereits vorgeschädigt. Bild 3 zeigt Betonpflastersteine in einer Pflasterdecke, die aufgrund ihrer Nutzung bereits erhebliche Zementsteinabwitterungen aufweisen. Sind die Betonpflastersteine aufgrund dieser Zementsteinabwitterungen automatisch mangelhaft?

Berücksichtigt man, dass diese Pflasterdecke bereits über einen Zeitraum von über 50 Jahren genutzt wurde, dann erscheint der Materialabtrag des vorliegenden Betonsteinpflasters als absolut erwartungsgemäß, weshalb die Pflastersteine in diesem Beispiel auch nicht als mangelhaft zu bewerten sind.

Der Einfluss der Nutzungszeit des Betonsteinpflasters ist auch bei der sachverständigen Bewertung der Abwitterungsrate von bereits verbauten Betonpflastersteinen zu berücksichtigen.

So waren bereits verlegte Betonpflastersteine vor der Entnahme üblicherweise bereits einer Vielzahl von Beanspruchungen ausgesetzt, die zu einer Beeinträchtigung der Materialeigenschaften geführt haben können. Aus diesem Grund sind die normativen Grenzwerte (z. B. der DIN EN 1338) im Regelfall nicht ohne weiteres auf die Bewertung des Frost-Tausalz-Widerstandes von Bauwerksproben übertragbar.

Auf die Bewertung des Frost-Tausalz-Widerstandes der Pflastersteine wirken sich insbesondere die bereits im Objekt erfolgten Frost-Tau-Wechsel aus. Diesbezüglich ist festzustellen, dass die Menge der Abwitterungen auch im Rahmen von Frost-Tauwechsel-Versuchen im Labor üblicherweise mit der Anzahl der Frost-Tau-Wechsel nicht nur linear, sondern exponentiell ansteigt. Anders formuliert bedeutet dies, dass die Menge der Abwitterungen bei den ersten 28 Frost-Tau-Wechseln (roter Pfeil aus Bild 4) erfahrungsgemäß deutlich geringer ist als bei den Frost-Tau-Wechseln 29 bis 56 (blauer Pfeil aus Bild 4).

Bei dem in Bild 4 dargestellten Beispiel lag die mittlere Abwitterungsrate der ersten 28 Frost-Tau-Wechsel bei ca. 65 g/m2, während die mittlere Abwitterungsrate der zweiten 28 Frost-Tau-Wechsel (Frost-Tau-Wechsel 29 bis 56) bei ca. 285 g/m2 (und damit mehr als dem Vierfachen) lag.

Wie dieses Beispiel zeigt, wirkt sich die Anzahl der bereits im Objekt erfolgten Frost-Tau-Wechsel in erheblichem Umfang auf den Frost-Tausalz-Widerstand der Produkte zum Prüfzeitpunkt aus, selbst wenn die Produkte vor der Durchführung der Laborprüfung keine augenscheinlich erkennbaren Schäden aufweisen. Aus diesem Grund sind die Ergebnisse der Frost-Tausalz-Versuche zum Prüfzeitpunkt (d. h. nach dem Einbau und der Nutzung der Pflasterdecke) auch nicht ohne weiteres zur Bewertung des Frost-Tausalz-Widerstandes derselben Produkte zum Lieferzeitpunkt heranzuziehen.

1.3.2 Bewertung von Frost-Tausalz-Schäden an optisch hochwertigen Bauteilen

Bei optisch hochwertigen Bauteilen ist zu berücksichtigen, dass diese Bauteile nicht nur technische Anforderungen (zulässige Abwitterungsraten) zu erfüllen haben, vielmehr werden auch optische Anforderungen an sie gestellt. Ein Beispiel für Frostschäden an einem optisch repräsentativen Objekt ist Bild 5 zu entnehmen.

Da das Bauteil aus Bild 5 nur eine geringe funktionale, dafür aber eine hohe optische Bedeutung besitzt, sind bei diesem Bauteil nicht nur die üblichen, technisch begründeten Anforderungen einzuhalten. Aufgrund der signifikanten Beeinträchtigung der Optik des Brunnens (siehe Bild 5) stellen die vorgefundenen Zementsteinabwitterungen im beschriebenen Fall einen Mangel dar, obwohl die Grenzwerte des technischen Regelwerkes an die zulässige Menge an Abwitterungen deutlich unterschritten werden.

2 Zusammenfassung

Im zweiten Teil des Artikels wurde über die wesentlichen Verfahren zum Nachweis des Frost-Tausalz-Widerstandes von Betonprodukten und die erwartungsgemäßen Abwitterungsraten von Bauwerksproben berichtet. Im Detail wurde darauf eingegangen, wie sich bereits erfolgte Frost-Tau-Wechsel auf den Witterungswiderstand der Produkte auswirken und was bei der Bewertung von Frost-Tausalz-Schäden von optisch hochwertigen Bauteilen zu beachten ist.


References/Literatur
[1] DIN 483: 2005-10. Bordsteine aus Beton – Formen, Maße, Kennzeichnung
[2] DIN EN 1338: 2003-08. Pflastersteine aus Beton – Anforderungen und Prüfverfahren
[3] E DIN EN 1338: 2010-08. Pflastersteine aus Beton – Anforderungen und Prüfverfahren
[4] DIN EN 1339: 2003-08. Platten aus Beton – Anforderungen und Prüfverfahren
[5] E DIN EN 1339: 2010-08. Platten aus Beton – Anforderungen und Prüfverfahren
[6] DIN EN 1340: 2003-08. Bordsteine aus Beton – Anforderungen und Prüfverfahren
[7] E DIN EN 1340: 2010-08. Bordsteine aus Beton – Anforderungen und Prüfverfahren
[8] DIN CEN TS 12390-9: 2017-05. Prüfung von Festbeton – Teil 9: Frost- und Frost-Tausalz-Widerstand – Abwitterung
[9] FGSV-Merkblatt M FP-2: 2015. Merkblatt für Flächenbefestigungen mit Pflasterdecken und Plattenbelägen in ungebundener Ausführung sowie für Einfassungen
[10] ZTV Wasserbau: 2012. Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen für Wasserbauwerke aus Beton und Stahlbeton
[11] Dr. Voß, Karl-Uwe: Schäden an Flächenbefestigungen aus Betonpflaster – Teil 1: Ausblühungen, Kantenabplatzungen und Verfärbungen. 1. Auflage. Stuttgart: Fraunhofer IRB Verlag, 2017
[12] Dr. Voß, Karl-Uwe: Schäden an Flächenbefestigungen aus Betonpflaster – Teil 2: Frostschäden, gebundene Bauweise, oberflächenvergütete Produkte. 1. Auflage. Stuttgart: Fraunhofer IRB Verlag, 2018
[13] Prof. Dr. Setzer, Max; Dipl.-Ing. Hartmann, Volker: Verbesserung der Frost-Tausalz-Widerstandsprüfung von Betonerzeugnissen. In: BWI BetonWerk International (1991), Heft Juni/September
[14] Klöppner, Bernhard: Frost-Tausalz-Widerstandsfähigkeit von Betonwaren – ein Standpunkt aus der Sicht eines Herstellers. In: Betonwerk + Fertigteil-Technik BFT International (2008)
[15] Dr. Voß, Karl-Uwe: Frost- und Frost-Tausalz-Schäden an Betonteilen. In: Straße und Autobahn (2011), Heft November
[16] Dr.-Ing. Krell, Jürgen: Abplatzungen über gesunden, oberflächennahen Gesteinskörnern? Mangel trotz bestandener Erstprüfung? In: Betonwerk + Fertigteil-Technik BFT International (2013), Heft Februar
[17] Dr. Voß, Karl-Uwe: Tausalzbedingte Schäden an Flächenbefestigungen aus wasserdurchlässigen Betonpflastersteinen. In: BWI BetonWerk International (2015), Heft Juni
[18] Dr.-Ing. Schäffel, Patrick: Bestimmung des Frost-Tausalz-Widerstandes von vorgefertigten Straßenerzeugnissen unter praxisnahen Verhältnissen. In: Betonwerk + Fertigteil-Technik BFT International (2016), Heft Februar
[19] Dr.-Ing. Krell, Jürgen: Wen trifft die Erfolgshaftung – Frost-Tausalzschaden an Blockstufen im Garten. In: Betonwerk + Fertigteil-Technik BFT International (2017), Heft Februar

Thematisch passende Artikel:

Ausgabe 2019-12

Bewertung von Frost- und Frosttausalz- Schäden an Betonpflastersteinen (Teil 1)

Der Witterungsbeständigkeit von Betonpflastersteinen kommt insbesondere dort große Bedeutung zu, wo Pflasterdecken häufigen Frost-Tau-Wechseln ausgesetzt sind. Diesbezüglich ist zu beachten, dass...

mehr
Ausgabe 2018-02 Frost-Tausalz-Widerstand von Betonwaren

Neue Forschungsergebnisse

Der Frost-Tausalz-Widerstand (FTWS) von Betonpflastersteinen ist mit dem Slab-Test (DIN EN 1338) nachzuweisen. Verschiedentlich fordern Auftraggeber in Deutschland das CDF-Verfahren...

mehr
Ausgabe 2016-02 Übertragbarkeit von Ergebnissen aus Laborprüfverfahren

Bestimmung des Frost-Tausalz-Widerstandes von ­vorgefertigten Straßenbauerzeugnissen unter praxisnahen ­Verhältnissen

Seit Februar 2005 muss der Frost-Tausalz-Widerstand von Betonpflastersteinen mit dem modifizierten Slab-Test gemäß DIN EN 1338 geprüft werden. Von manchen Auftraggebern wird das CDF-Verfahren...

mehr
Ausgabe 2016-02 Wie sind Schäden zu vermeiden/zu bewerten?

Kantenfestigkeit von Betonwaren –

Häufig auftretende Schäden an Flächenbefestigungen aus ­Betonpflastersteinen Eine Vielzahl der Reklamationen bei Flächenbefestigungen aus Betonpflastersteinen konzentriert sich auf einige wenige...

mehr
Ausgabe 2015-02 Entwicklung offenporiger zementgebundener Pflastersteine

Lärmarmes Betonsteinpflaster unter Praxisbedingungen

Fahrbahnbeläge aus Betonsteinen stellen insbesondere im innerstädtischen Bereich eine etablierte Alternative zu Beton- und Asphaltbelägen dar, da sie einfache und schnelle Bauvorgänge ermöglichen...

mehr