Tagungsdokumentation online

Fachvorträge aus Tagungsbänden von FGSV-Veranstaltungen

FGSV-Nr. FGSV M 11
Ort Duisburg
Datum 2012-04-18
Titel Forderungen an Gesteinskörnungenimmer praxisgerecht?
Autoren Dipl.-Min. Markus Schumacher
Kategorien
Einleitung

Gesteinskörnungen stellen die mengenmäßig wichtigste Baustoffgruppe im klassifizierten Straßenbau dar. Hochwertige Straßen und Bauwerke aus Asphalt und Beton sowie ungebundene Schichten sind ohne sie nicht denkbar. Gerade bei gebundenen Bauweisen mit Asphalt und Beton schreitet die Weiterentwicklung durch wachsende Verkehrsbelastungen, neue Bemessungskonzepte und reifende baustofftechnologische Erkenntnisse fort. Das bedeutet, dass bei Bedarf auch Eigenschaften und Anforderungen an die Materialien angepasst werden müssen. In der Praxis ist jedoch immer wieder zu beobachten, dass seitens der Verarbeiter und ausschreibenden Stellen neue Eigenschaften kreiert und Anforderungen an die Gesteinskörnungen formuliert werden, die mit dem Regelwerk nicht kompatibel sind. Ferner ist zu hinterfragen, ob diese neuen Anforderungen auch praxisgerecht sind. Das heißt, sind diese neuen Anforderungen dem Ziel verbesserter Eigenschaften des Endproduktes und letztlich des Bauwerks nachgewiesenermaßen förderlich, oder basiert die Forderung auf einer ,,gefühlten" Logik des Verwenders? Zusätzlich gibt es auch Fälle, in denen durch vereinzelt und punktuell aufgetretene Schäden oder Mängel unmittelbar eine grundsätzliche Verschärfung des Anforderungsprofils vorgesehen wird. Diese Vorgehensweisen erscheinen oftmals überstürzt und der Praxis nicht dienlich. Bei näherer Betrachtung stellt sich häufig heraus, dass bei entsprechender Kommunikation im Vorfeld eine praxisgerechte Lösung auf Basis des existierenden, praxisgerechten Regelwerks möglich wäre. Besonders dort, wo grundlegende Änderungen vorgesehen sind, ist ein Dialog ­ nicht nur, aber insbesondere innerhalb der FGSV, das heißt zwischen den Arbeitsgruppen, aber auch der ausschreibenden Stellen mit den Gremien ­ angezeigt. Es werden einige Beispiele vorgestellt, die in der Praxis zu kontroversen führen bzw. geführt haben. Abschließend wird zur Verbesserung der Kommunikation (auch des Regelwerks selbst) aufgerufen.

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Volltext

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

1 Einleitung

Die Aufstellung von Sonderregelungen und Spezialanforderungen an Baustoffe, hier Gesteinskörnungen, mit der Intention der "Optimierung einer Bauweise" stellt zunächst einmal einen völlig legitimen Ansatz bzw. Anspruch dar. Dies ist aus technischer wie wirtschaftlicher Sicht so anzuerkennen. Allerdings ist ein breiter Konsens für die Aufstellung neuer Anforderungen unabdingbar. Dabei geht es nicht um die generelle technische Machbarkeit allein, sondern auch um die Gesamtheit aller Auswirkungen, des gesamten Spektrums von Pro und Contra. In der Praxis tauchen immer wieder verschärfte oder gänzlich neue Anforderungen an eine oder mehrere Eigenschaften von Gesteinskörnungen auf, die offensichtlich "an den TL Gestein-StB [1] vorbei" ins Leben gerufen wurden. Das heißt, die FGSV-Arbeitsgruppe 6 Gesteinskörnungen, Ungebundene Bauweisen wurde nicht konsultiert bzw. einbezogen. Im Ergebnis bedeutet dies dann eine starke Einschränkung der Lieferbarkeit bzw. wirtschaftlichen Herstellbarkeit der Gesteinskörnungen mit den neuen Eigenschaftskennwerten; regional verfügbare etablierte Gesteinskörnungen werden nicht selten ausgeschlossen, so dass sich eine u. a. transportbedingte Verteuerung der Bauweise einstellt (bei gleichzeitiger Verschlechterung des ökologischen Profils). Gelegentlich werden auch Schadensursachen durch verschärfte Anforderungen "bekämpft". Oftmals stellen sich die gewünschten technischen Effekte durch Überlagerung von Einbaubedingungen o. Ä. aber gar nicht ein oder verpuffen. Kontroversen sind dann erst recht vorprogrammiert.

Die Tätigkeit des FGSV-Arbeitsausschusses 6.1 "Gesteinskörnungen" wird in der entsprechenden Roadmap der FGSV [2] wie folgt beschrieben:

"(...) Der Arbeitsausschuss befasst sich mit den Eigenschaften von Gesteinskörnungen und Gesteinskörnungsgemischen für den Oberbau von Straßen und legt diesbezügliche Anforderungsniveaus bzw. Anforderungen fest. (...) Der Arbeitsausschuss behandelt zudem Fragen im Zusammenhang mit Gesteinskörnungen und Gesteinskörnungsgemischen in Zusammenarbeit mit anderen Gremien innerhalb und außerhalb der FGSV(...)".

Diesem Verständnis folgend ist der vorliegende Beitrag entstanden. Er hinterfragt die Intentionen, technischen Notwendigkeiten, Konsequenz der gewählten Ansätze und den vielfach schlechten Dialog "vorab". Anhand einer Reihe von Beispielen wird die Problematik dargestellt und versucht für diese zu sensibilisieren.

2 Beispiele

2.1 Kornform und Bruchflächigkeit

Die nur bis zu einem bestimmten Maße und dann sehr aufwändig durch den Aufbereitungsprozess steuerbaren Eigenschaften der Kornform und Bruchflächigkeit von Gesteinskörnungen sind von großer Bedeutung für die resultierenden Eigenschaften von gebundenen und ungebundenen Baustoffgemischen. Standfestigkeit, Drainfähigkeit und Hohlraumgehalte, teilweise Verschleißeigenschaften, etc. werden bekanntermaßen daraus abgeleitet.

"Nach Maß und Zahl" ist eine Korrelation der Kennwerte Plattigkeitskennzahl FI (bzw. Kornformkennzahl SI) mit der Verbesserung einer Gebrauchseigenschaft des Gemisches jedoch nicht gegeben und somit auch der tatsächliche positive Effekt eines erhöhten Anforderungswertes in der Praxis nur schwer belegbar. Dennoch erscheint die "Versuchung" groß, die Stellschraube weiter zu drehen:

FI10 bzw. SI10 für Abstreusplitt zum Zweck der "Lärmminderung", für PA und für halbstarre Beläge erscheinen in ihrer praktischen Wirkungsweise fraglich. FI8/SI8 (für PA) stellen nicht einmal eine Kategorie nach harmonisierten Europäischen Normen bzw. TL-Gestein-StB [1] dar und sind somit nicht zulässig. Die Prüfung der Kornformparameter an der Lieferkörnung 2/5 wäre nur an der Fraktion 4/5 möglich, ein entsprechendes Prüfverfahren müsste festgelegt werden. Unklar ist jedoch das Bewertungskriterium, da der entsprechende Erfahrungshintergrund fehlt. "Gezielt herstellbar" ist die Kornform in dem Korngrößenbereich kaum noch, so dass Anforderungswerte und Bewertungen stets mit größeren Unsicherheiten behaftet wären.

Aus Sicht des FGSV-Arbeitsausschusses 6.1 wäre die Frage nach dem tatsächlichen, effektiven Optimum in der Kornformverteilung praktisch viel bedeutsamer als die simple Verschärfung einer singulären Anforderung, die darüber hinaus regionale Verfügbarkeiten und Verwendungen in Frage stellen kann.

Vor dem Hintergrund der Präzisionsproblematik bei der Bestimmung der Bruchflächigkeit [3] sollte die Aussagekraft von minimalen Unterschieden (z. B. C90/1 im Vergleich zu C90/3 oder C95/1 etc.) nicht überinterpretiert werden.

2.2 Asphaltanteil in Recycling-Baustoffen

Nach den TL Gestein-StB [1] ist der Asphaltanteil ­ aus bautechnischen wie auch UmweltGründen ­ auf 30 M-% in Recycling-Baustoffen beschränkt. In den TL BuBE-StB [4], die grundsätzlich auf die TL Gestein-StB verweisen, wird aber genau der Asphaltanteil auf maximal 10 M.-% abgesenkt. Die Begründung bleibt unklar, und die Anforderung ist aus Sicht des FGSV-Arbeitsausschusses 6.1 nach wie vor unverhältnismäßig.

2.3 Umweltverträglichkeit

Ausschreibungen werden häufig mit einer "universellen" Anforderung an die Umweltverträglichkeit von Gesteinskörnungen versehen, dass diese "den Zuordnungswerten der LAGA Z0 entsprechen" sollen. Im klassifizierten Straßenbau besteht hierzu keinerlei Veranlassung. Die TL Gestein-StB [1] regelt für den Bereich des Straßenbaus die Anforderungen eindeutig. Im Abschnitt 2.4 ist klar zum Ausdruck gebracht, dass von natürlichen Gesteinskörnungen keine Umweltgefährdung mit Blick auf Auslaugung in Boden und Grundwasser ausgeht. Für die Sekundärrohstoffe ist im Anhang B ein klares Parameterkonzept mit entsprechend praxiserprobten Anforderungen festgelegt. Die genannten Regelungen sind in der Praxis erprobt und etabliert und bis auf weiteres gültig.

2.4 Intrinsische Eigenschaften

Die wesentlichen intrinsischen (sich aus dem Gesteinsmaterial ergebenden) Eigenschaften von Gesteinskörnungen für den Straßenbau sind der Widerstand gegen Zertrümmerung, Widerstand gegen Polieren und der Frost-Tau-Widerstand bzw. Frost-Tausalzwiderstand. Sie gelten als wesentliche Dauerhaftigkeitsparameter und sind in den Europäischen Normen und in den TL Gestein-StB entsprechend verankert.

Der Los-Angeles-Test ist seit 2004 das Referenzverfahren für den Widerstand gegen Zertrümmerung, der Schlagversuch stellt das Alternativverfahren dar (vgl. TL Gestein-StB Abschnitt 2.2.9 [1]). Der Bewertungshintergrund für den LA-Test wurde in Deutschland kontinuierlich ausgebaut und verfeinert. Umso befremdlicher wirkt dann eine "Verfügung", dass beide Prüfungen durchzuführen seien und "im Zweifel" der SZ-Wert maßgebend sei. Dies widerspricht eindeutig dem Regelwerk und wirft weiterhin die Frage nach dem Sinn einer Doppelprüfung auf.

Der Frost-Tau-Widerstand (mit und ohne Salz) steht gerade bei den gebundenen Bauweisen immer wieder in der Diskussion, da die Prüfung der "nackten Gesteinskörnung" nur bedingt mit dem Verhalten der eingebauten Baustoffgemische korreliert und als Prognoseverfahren Zweifel zurücklässt. Betrachtet man die Präzisionsdaten des Verfahrens, so wird schnell ersichtlich, wie "risikobehaftet" selbst eine vermeintlich sichere Einstufung in die Kategorien sein kann [5]. Hier ist eine Langzeitbetrachtung der Eigenschaft sicherlich aussagekräftiger als ein singuläres Prüfzeugnis. Auch ist die Entwicklung in Richtung "Performanceprüfungen" an Asphalt und Beton durchaus positiv zu sehen.

Der Widerstand gegen Polieren, mit dem PSV-Verfahren nach DIN EN 1097-8 [6] ermittelt, ist ebenfalls mit einer Präzision behaftet (± 3 Punkte), die im Bereich der Kategorienbreite liegt und die nuancierte Abstufungen von nur einem PSV-Punkt wenig praxisgerecht erscheinen lassen.

2.5 "Diffuse Eigenschaften"

Unter diesem Begriff werden hier nicht definierte bzw. nicht existente "Eigenschaften" oder Marketingbegriffe verstanden. Es handelt sich eher um "Vorstellungen" als denn um technisch begründete und nachvollziehbare Bewertungsmaßstäbe oder falsche bzw. unpräzise Formulierungen. Sie sollten daher in Leistungsbeschreibungen nicht verwendet werden.

Jüngere Beispiele aus der Praxis sind:

"Tiefengehärtetes Silikatgestein". Mit dieser "pseudopetrographischen" Umschreibung sollen offenbar besondere Festigkeitseigenschaften angesprochen werden. Es stellen sich sofort die Gegenfragen: Muss es ein Silikatgestein sein, und wenn ja ­ warum? Was bedeutet "tiefengehärtet"? Ein in der Tiefe erstarrtes magmatisches Gestein (Plutonit)? Welche "Härte" ist gemeint? Der Widerstand gegen Zertrümmerung? Der Verschleiß- und Polierwiderstand?

"Kalkfreies" Gestein. Soll das Material (Calcium-)karbonatfrei sein? Darf es keine CaO-komponente enthalten (geochemisch quasi ausgeschlossen)? Soll (falls technisch begründet) kein Kalkstein verwendet werden?

"Hartgestein". Bei diesem sehr weit verbreiteten Begriff handelt es sich um eine diffus-qualitative Umschreibung von "besonderen" Festigkeitseigenschaften, ähnlich wie beim ersten Beispiel. Für Hersteller ist es durchaus legitim im Rahmen ihrer Produktwerbung bzw. "Markenbildung" solche Begriffe zu verwenden. In einer technischen Spezifikation oder gar in einer Ausschreibung ist er jedoch unbedingt zu vermeiden, da nicht im Regelwerk verankert.

2.6 Sonstige Anforderungen

Gelegentlich werden dem Regelwerk fremde Prüfungen von gänzlich neuen "verwandten" Gesteinseigenschaften bzw. Anforderungen daran verlangt. Hier ist kritisch zu hinterfragen, ob es einen Informationsmehrwert gibt der ein solches Vorgehen rechtfertigen würde. Wenn dem so wäre, sollte gegebenenfalls ein aktiver Vorstoß in den zuständigen Gremien erfolgen um die Anregung dort offen zu diskutieren. Kontraproduktiv erscheint es jedoch eine zusätzliche Prüfung ohne ersichtlichen (oder gar kommunizierten technischen) Grund zu verordnen, insbesondere wenn es keinen abgestimmten und allgemein bekannten Bewertungshintergrund gibt und die letztliche Ausschreibungs- und Vertragsrelevanz nicht klar ist.

Weiterhin ist klar darauf hinzuweisen, dass im Zuge der Europäischen Normung und Regelsetzung für harmonisierte Bauprodukte ein "Mehr" an Prüfaufwand durch die Mitgliedstaaten nicht möglich, ja sogar untersagt ist [7], da ansonsten neue Handelsbarrieren aufgebaut würden.

Keine Anforderung kann "zu jederzeit" zu "hundert Prozent" (also ohne jegliches Restrisiko) erfüllt werden. Das ist statistisch nicht möglich. Anforderungen werden stets auf der Basis eines abgesicherten Vertrauensbereiches erfolgen, der Lieferanten- und Kundenrisiko in einem ausgewogenen Verhältnis abbildet. Hinzu kommt, dass seriöse Hersteller ihre werkseigene Produktionskontrolle (WPK) und die Deklaration der Produkteigenschaften (Kategorien) schon aus wirtschaftlichen Gründen so aussteuern werden, dass möglichst keine Reklamationen in der Praxis auftreten. Ein unendlich großes "Vorhaltemaß" kann es jedoch nicht geben. Dies erscheint besonders bei intrinsischen Eigenschaften aufgrund der Prüfhäufigkeiten nicht machbar und kann auch nicht durch Mehrprüfung (in statistisch irrelevantem aber wirtschaftlich stets aufwändigem Maß) verbessert werden: Die jährliche Prüfung des Frost-Tau-Widerstandes ­ statt alle zwei Jahre ­ bringt keine tatsächliche Verbesserung des entsprechenden Qualitätsniveaus eines Gesteines mit sich. Zieht man zusätzlich die Präzision der jeweiligen Verfahren mit in Betracht, wird zusätzlich deutlich, dass realistische Vorhaltemaße immer in gewisser Weise restrisikobehaftet sein werden, insbesondere bei der Vergleichbarkeit (zwischen zwei Laboratorien).

Das CEN/TC 154 "Gesteinskörnungen" entwickelt derzeit in einer Task Group die Konkretisierung von Konformitätskriterien für Eigenschaften von Gesteinskörnungen weiter. Diese werden mittelfristig in einer Norm beschrieben. Auch hier werden etablierte statistische Grundsätze zur Qualitätssicherung und zum Konformitätsnachweis angewendet.

3 Hinweise

Europäische Normen und Anforderungskategorien, national in den TL Gestein-StB [1] umgesetzt, bilden die Basis für jegliche Festlegungen im Regelwerk. Weiterführende oder zusätzliche Prüfungen stellen formal einen Verstoß gegen europäisches Recht dar und sind zu vermeiden. Verstöße können vermieden werden, wenn die Konzepte der DIN EN und der TL Gestein-StB richtig und konsequent in die Praxis übertragen werden.

Langjährige regionale Erfahrungen mit den Gesteinskörnungen bringen zusätzlichen Nutzen und Sicherheit bei der Auswahl und sollten nicht unnötig aufgegeben werden, aber dem europäischen Konzept angepasst sein.

Die materialneutrale Ausschreibung ist seit jeher gute Praxis und muss beibehalten werden. Generelle Ausschlüsse bestimmter Gesteine sind auch nicht geeignet, die verwendungsnahe Bereitstellung von Gesteinsbaustoffen sicher zu stellen.

Der Stand der Technik und des Regelwerkes muss klar und eindeutig kommuniziert und gelegentlich auch diskutiert werden. Dabei sind die technische Machbarkeit und Wirtschaftlichkeit detailliert und ausgewogen zu betrachten.

4 Appell und Fazit

Das Regelwerk der FGSV ist konsensbasiert, das heißt, dass alle interessierten Kreise und insbesondere die Hersteller und Verwender in Form der jeweiligen Arbeitsgruppen in die Erarbeitung praxisgerechter Forderungen an die Eigenschaften der zu verwendenden Gesteinskörnungen aktiv eingebunden sein sollen. Der Dialog der Arbeitsgruppen wird ausdrücklich formuliert und muss in der praktischen Gremienarbeit gelebt werden. Die Etablierung einer Kommentierungsgruppe der Arbeitsgruppe 6 in Zusammenarbeit mit den FGSV-Arbeitsgruppen 7 und 8 zeigt hier einen guten Weg auf.

Das bedeutet auch, dass der Kontakt unter den FGSV-Arbeitsgruppen, aber insbesondere zwischen Verwaltungen, ausschreibenden Stellen und den Gremien der FGSV weiter ausgebaut und intensiviert werden muss. Die entsprechende Kommunikation bedarf weiterer Optimierung.

Die Normung der Straßenbaustoffe findet fast ausschließlich auf europäischer Ebene statt. Es entstehen verbindliche harmonisierte Normen. Hier müssen sich alle Beteiligten entsprechend einbringen ­ sei es auf der Ebene der Europäischen Normenausschüsse oder in den nationalen Spiegelgremien. Tragfähige (europäische) Kompromisse und nationaler Konsens zu deren Umsetzung führen letztlich zu praxisgerechten Regelwerken.

Bauweisen entwickeln sich durch technische Neuerungen und wissenschaftliche Erkenntnisse stetig weiter. Die Rahmenbedingungen für die praktische Umsetzung müssen jedoch realistisch sein. Hochwertige, regional und damit verwendungsnah verfügbare Gesteinskörnungen sind in ihren Eigenschaften jedoch nur bedingt "entwicklungsfähig". Das liegt in ihrer Natur und sollte in der Praxis angemessen beachtet werden.

Literaturverzeichnis

1 Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV): Technische Lieferbedingungen für Gesteinskörnungen im Straßenbau (TL Gestein-StB 04), Ausgabe 2004/ Fassung 2007, Köln, FGSV 613

2 Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV): Road Map des FGSV AA 6.1 Gesteinskörnungen ­ www.fgsv.de

3 DIN EN 933-5: Prüfverfahren für geometrische Eigenschaften von Gesteinskörnungen ­ Teil 5: Bestimmung des Anteils an gebrochenen Körnern in groben Gesteinskörnungen (enthält Änderung A1:2004); Deutsche Fassung N 9335:1998 + A1:2004; Beuth Verlag, Berlin

4 Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen: Technische Lieferbedingungen für Böden und Baustoffe im Erdbau des Straßenbaus (TL BuB E-StB 09), Ausgabe 2009, Köln, FGSV 597

5 DIN EN 1367-6: Prüfverfahren für thermische Eigenschaften und Verwitterungsbeständigkeit von Gesteinskörnungen ­ Teil 6: Beständigkeit gegen Frost-Tau-Wechsel in der Gegenwart von Salz (NaCl); Deutsche Fassung EN 1367-6:2008; Beuth Verlag, Berlin

6 DIN EN 1097-8: Prüfverfahren für mechanische und physikalische Eigenschaften von Gesteinskörnungen ­ Teil 8: Bestimmung des Polierwertes ­ Deutsche Fassung EN 10978:2009; Beuth Verlag, Berlin

7 Principles applicable to requirements in addition to those set out in Council Directive 89/106/ EEC ­ CONSTRUCT 03/600 Rev. 2 ­ 27. 04. 2004; European Commission, Enterprise Directorate General (Hrsg.)

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