Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Hauptanliegen des Projektes war, neben den in historischen Parkanlagen und G\u00e4rten traditionell eingesetzten wassergebundenen Wegedecken weitere Wegedeckenmaterialien auf Basis von Epoxidharz oder Asphalt objektiv hinsichtlich
\n\u0095 ihrer Dauerhaftigkeit und Nachhaltigkeit,
\n\u0095 ihrer Denkmalvertr\u00e4glichkeit,
\n\u0095 der Energieaufwendungen f\u00fcr die Pflege sowie
\n\u0095 ihrer \u00f6kologischen Bilanz
\nmiteinander zu vergleichen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas Projekt wurde interdisziplin\u00e4r bearbeitet. Es erfolgten Recherchen in Literatur und Praxis, eine Abstimmung der zu untersuchenden Materialien unter Einbindung der Gartendenkmalpflege des LDA Sachsen-Anhalt, dabei wurden u. a. die aktuell eingesetzten farbigen Asphaltdecken, die eingebauten Epoxidharzdecken und die stabilisierten wassergebundenen Decken ber\u00fccksichtigt. Weiter erfolgten eine \u00d6kobilanzierung verschiedener Wegedeckenmaterialien und Wegebauweisen, Laboruntersuchungen verschiedener Wegedeckenmaterialien, ein Monitoring bestehender Wegeausf\u00fchrungen vor Ort und eine Bewertung der Wegeausf\u00fchrungen nach denkmalpflegerischen Gesichtspunkten und objektspezifischen Zielstellungen an Hand von Fallbeispielen.<\/p>\n
Die \u00d6kobilanzierung umfasste wasser-, bitumen- und epoxidharzgebundene Wegebauweisen nach der DWA-A 904 und RStO und Erweiterungen. Als zentrale Umweltwirkungskategorien wurde das Treibhausgaspotenzial (Global Warming Potential, GWP), Versauerungspotenzial (Acidification Potential, AP) und der Prim\u00e4rgesamtenergiebedarf (PEges) gem\u00e4\u00df ISO 14040\/44 bilanziert. Die Systemgrenzen beinhalten die Herstellung der Baustoffe sowie deren Transport vom Werk und zum Entsorgungsort sowie Erneuerungsma\u00dfnahmen (an Wegedecken). Als funktionelle Einheit wurde 1 m\u00b2 Nettogrundfl\u00e4che gew\u00e4hlt sowie ein Bilanzierungszeitraum von 30 Jahren gesetzt. Signifikante Parameter wurden identifiziert und mittels Sensitivit\u00e4tsanalyse variiert. Durch einen Bilanzierungsumfang von insgesamt 114 Wegebauweisen wird die Aussagekraft der erzielten Ergebnisse unterstrichen.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die Ergebnisse der \u00d6kobilanzierung zeigen, dass die wassergebundenen Wegebauweisen in den Wirkungskategorien Treibhauspotential (GWP), Versauerungspotential (AP) und Prim\u00e4rgesamtenergiebedarf (PEges) die geringsten Umweltwirkungen aufweisen, gefolgt von den epoxidharzgebundenen und den schlie\u00dflich bitumengebundenen Wegebauweisen, wobei die Bilanz der epoxidharzgebundenen Wegebauweisen stark von den Eigenschaften der EP-Harze und deren Applikationsmengen abh\u00e4ngig sind. <\/p>\n
Laboruntersuchungen erfolgten an insgesamt sieben unterschiedlichen Baustoffgemischen. Dazu z\u00e4hlten zwei bitumengebundene, drei kunstharzgebundene sowie zwei wassergebundene Baustoffgemische. An hergestellten Probek\u00f6rpern wurden folgende Untersuchungen durchgef\u00fchrt:
\n\u0095 Spaltzugschwellversuche zur Beschreibung des Erm\u00fcdungsverhaltens und der Steifigkeitsmodule der gebundenen Baustoffgemische,
\n\u0095 Untersuchungen zur Temperatur- und UV-Best\u00e4ndigkeit der gebundenen Baustoffgemische ,
\n\u0095 Frost-Tau-Wechselversuche zur Analyse des Verwitterungswiderstandes der gebundenen Baustoffgemische,
\n\u0095 Stempeleindringversuche zur Beschreibung des Verformungsverhaltens der gebundenen und ungebundenen (oder wassergebundenen) Baustoffgemische,
\n\u0095 Erosionswiderstand gegen\u00fcber str\u00f6mendem Wasser der gebundenen und ungebundenen (oder wassergebundenen) Baustoffgemische,
\n\u0095 Widerstand gegen\u00fcber steigendem Grundwasserstand der gebundenen und ungebundenen (oder wassergebundenen) Baustoffgemische.<\/p>\n
Erfahrungen in der Unterhaltung verschieden konstruierter Wegedecken und hinsichtlich ihres Verhaltens in Abh\u00e4ngigkeit von Nutzung und witterungsbedingten Einflussgr\u00f6\u00dfen stehen Annahmen und Erwartungen hinsichtlich ihrer Best\u00e4ndigkeit gegen\u00fcber, welche h\u00e4ufig den Ausschlag f\u00fcr Investitions- oder Bauvorhaben liefern, so im Vorfeld der nach der Flut 2013 erforderlichen Sanierungsma\u00dfnahmen.<\/p>\n
Die von der Hochschule Magdeburg-Stendal gelieferten Ergebnisse (siehe Anlage) hinsichtlich des Verhaltens der untersuchten Materialien sollen im Folgenden in Relation zu den in den vorangegangenen Betrachtungen dargestellten Beobachtungen gestellt wer-den. Die daraus abzuleitenden Schlussfolgerungen k\u00f6nnen einen Beitrag zur Versachlichung der Entscheidungsfindung bei Wegebauma\u00dfnahmen liefern.<\/p>\n
Untersuchungsergebnis: Kunstharzgebundene Baustoffe besitzen im Verh\u00e4ltnis zu bitumengebundenen Baustoffen bis zu einer bestimmten Belastungsgrenze einen ausgepr\u00e4gten Dauerfestigkeitsbereich. “Oberhalb dieser Belastungsgrenze kommt es zu deutlichen Sch\u00e4digungen und teilweise abruptem Bruchverhalten \u0085 Im h\u00f6heren Beanspruchungsbereich weisen die bitumengebundenen Baustoffe Vorteile bez\u00fcglich des Erm\u00fcdungsverhaltens gegen\u00fcber den kunstharzgebundenen Baustoffen auf.”<\/p>\n
Schlussfolgerungen: Die im Dessauer Tiergarten und im Gro\u00dfk\u00fchnauer Park beobachteten Rissbildungen in den epoxidharzgebundenen Wegedeckschichten k\u00f6nnen auf das hier beschriebene Materialverhalten zur\u00fcckzuf\u00fchren sein, sofern die angesprochenen Belastungsgrenzen \u00fcberschritten wurden. Die beobachtete Nutzung durch Pflegefahrzeuge in Gro\u00dfk\u00fchnau ist ein Indiz daf\u00fcr. Insbesondere, wenn die kunstharzgebundenen Wegedecken zu d\u00fcnn ausgebildet werden, kann die Belastungsgrenze schnell erreicht werden und zu entsprechendem Versagen (Rissbildung) f\u00fchren.<\/p>\n
Auch Setzungstendenzen im Gel\u00e4nde und mangelnde Stabilit\u00e4t des Unterbaus im Grenzbereich zu einem Graben k\u00f6nnen, im Zusammenhang mit einer zu d\u00fcnnen Deckschicht, urs\u00e4chlich f\u00fcr solche Sch\u00e4den sein, wie die Beobachtungen im Dessauer Tiergarten nahelegen.<\/p>\n
Festzustellen ist, dass die vor Ort gesichteten bitumengebundenen Wegeaufbauten vergleichbare Sch\u00e4den bislang nicht aufweisen. Da diese ebenfalls mindestens durch Pflegefahrzeuge genutzt werden, w\u00e4re in Abh\u00e4ngigkeit von weiteren Parametern, wie etwa der St\u00e4rke der Asphaltschichten, zu untersuchen, ob dies als Indiz daf\u00fcr gewertet werden kann, dass im h\u00f6heren Beanspruchungsbereich auch vor Ort eingebaute bitumengebundene Wegedecken Vorteile hinsichtlich des Erm\u00fcdungsverhaltens gegen\u00fcber epoxidharzgebundenen Wegedecken besitzen. Auch epoxidharzgebundene Wegedecken mit einer Asphaltdecke als Tragschicht zeigen Sch\u00e4den durch Risse, jedoch deutlich weniger. Dass die Tragf\u00e4higkeit der Tragschicht, in diesen F\u00e4llen eine Asphaltschicht, das Rissbildungsverhalten der Deckschicht beeinflusst, kann vorausgesetzt werden. Quantifizierende Untersuchungen hierzu waren jedoch nicht Gegenstand des Forschungsprojektes. <\/p>\n
Untersuchungsergebnis: “Die Ergebnisse der Spaltzugschwellversuche nach thermischer Belastung und UV-Bestrahlung zeigten, dass die durch den Versuch hervorgerufene Alterung einen Einfluss auf das Erm\u00fcdungsverhalten der bitumen- und kunstharzge-bundenen Baustoffgemische hatte \u0085”<\/p>\n
Schlussfolgerungen: Hinsichtlich der aktuell vor Ort gesichteten Fallbeispiele war es nicht m\u00f6glich, beobachtete Sch\u00e4den eindeutig auf das angesprochene Erm\u00fcdungsverhalten zur\u00fcckzuf\u00fchren. Insbesondere in diesem Zusammenhang zu ber\u00fccksichtigen ist jedoch die erst vergleichsweise kurze Bestandszeit der jeweiligen Wegeaufbauten. Vor diesem Hintergrund spricht die Rissbildung in den epoxidharzgebundenen Wegedecken eher f\u00fcr deren angesprochenes Erm\u00fcdungsverhalten.<\/p>\n
Untersuchungsergebnis: “Die Ergebnisse der Spaltzugschwellversuche nach Belastung durch Frost-Tau-Wechsel zeigten, dass bei den Baustoffgemischen BB1, BB2, KB2, und KB3 ein Einfluss auf das Erm\u00fcdungsverhalten zu erkennen war. \u0085” Dieser Effekt wurde vereinfacht ausgedr\u00fcckt durch Frostsprengung enthaltener Wasseranteile erkl\u00e4rt. F\u00fcr das Baustoffgemisch KB1 zeigte sich ein solches Verhalten in der untersuchten Stichprobe nicht.<\/p>\n
Schlussfolgerungen: Dieses Untersuchungsergebnis zeigt, dass bitumen- und epoxidharzgebundene Wegedecken, durch Frost-Tauwechsel gesch\u00e4digt werden k\u00f6nnen, wie bereits bekannt ist. Festzuhalten ist in diesem Zusammenhang, dass wassergebundene Wegedeckschichten nach Frost-Tau-Wechsel grunds\u00e4tzlich einer Nachverdichtung und Reprofilierung bed\u00fcrfen. Erfolgt vor diesen Ma\u00dfnahmen eine intensive Nutzung kann es zu st\u00e4rkeren Sch\u00e4den der Deckschicht und deren Vermischung mit der Tragschicht kommen. Der damit verbundene Wartungs- oder Reparaturbedarf w\u00e4re im Vergleich dem-jenigen bei Sch\u00e4den an bitumen- oder epoxidharzgebundenen Wegedecken gegen\u00fcberzustellen. Bei regelgerechter und rechtzeitiger Wartung l\u00e4sst sich die uneingeschr\u00e4nkte Nutzbarkeit ohne erkennbare Defekte bei wassergebundenen Wegedecken nach Frost-Tau-Wechsel-Sch\u00e4den wiederherstellen. Bei den bitumen- oder epoxidharz-gebundenen Wegebel\u00e4gen besteht hierzu im Vergleich entweder die M\u00f6glichkeit der Ausbesserung von Schadstellen (Risse, Schlagl\u00f6cher) oder der Kompletterneuerung der Deckschicht sowie ggf. auch der Tragschicht(en).<\/p>\n
Untersuchungsergebnis: “Die Ergebnisse der Stempeleindringversuche zeigen den teilweise sehr deutlichen Einfluss der Temperatur auf die Verformungsbest\u00e4ndigkeit von bitumen- und kunstharzgebundenen Baustoffen.”<\/p>\n
Schlussfolgerungen: Grunds\u00e4tzlich bekannt sind temperaturbedingte Verformungen bitumengebundener Deckschichten, auf die u. a. die Entstehung von Spurrinnen zur\u00fcckgef\u00fchrt wird. Vergleichbare temperaturbedingte Verformungen sind tats\u00e4chlich von was-sergebunden befestigen Deckschichten nicht bekannt. Gleichwohl ist der Widerstand der wassergebundenen Deckschichten gegen\u00fcber bleibenden Verformungen deutlich geringer als der von Asphaltdeckschichten und von kunstharzgebundenen Deckschichten. Bei den bitumen- und kunstharzgebundenen Deckschichten sind der Erhitzungsgrad und die damit zusammenh\u00e4ngenden Folgen auch von der F\u00e4rbung und der Helligkeitsgrad und somit der Strahlungsabsorption abh\u00e4ngig. Was hier jedoch nicht Untersuchungsgegenstand war.<\/p>\n
Untersuchungsergebnis: “Die Ergebnisse der Untersuchung zeigten den signifikanten Einfluss des Wassergehaltes auf das Verformungsverhalten der (wassergebundenen) Baustoffgemische.”<\/p>\n
Schlussfolgerungen: Die Empfindlichkeit wassergebundener Befestigungen gegen\u00fcber erh\u00f6htem Wassergehalt ist ein bei feuchter Witterung und vorhandenen Bau- oder Pflegedefiziten vor Ort gut zu beobachtender Effekt. Hierzu sei auf das Fallbeispiel der unsanierten Wegeabschnitte im Leipziger Johannapark hingewiesen. Bei regelgerecht gebauten und unterhaltenen wassergebunden befestigten Wegen treten diese Sch\u00e4den jedoch in deutlich geringerem Ma\u00dfe auf. Kann durch funktionsgerechte Profilierung und Verdichtung der Deckschicht eine ausreichende Entw\u00e4sserung sichergestellt und eine Pf\u00fctzenbildung vermieden werden, tritt in der Regel kein Anstieg des Wassergehalts auf, welcher den Bestand der Deckschicht gef\u00e4hrdet. In diesem Zusammenhang sind auch die unterschiedlichen Beobachtungen nach einem st\u00e4rkeren Regenereignis im Leipziger Schlosspark L\u00fctzschena aufschlussreich.<\/p>\n
Untersuchungsergebnis: “Die Untersuchungsergebnisse zum Erosionswiderstand gegen\u00fcber str\u00f6mendem Wasser zeigten, dass bei allen gebundenen Baustoffgemischen keine Erosion durch die im Versuch erzeugte Str\u00f6mung auftrat\u0085\u0093 Zusammengefasst wa-ren Erosionssch\u00e4den bei wassergebunden befestigten Deckschichten am Rand der Probek\u00f6rper beobachtbar. Hinsichtlich einer Ausdehnung des Deckschichtgemisches mit pflanzlich-mineralischem Stabilizeranteil wird vermutet, dass dieser Effekt auf ein Aufquellen des Stabilizers zur\u00fcckzuf\u00fchren ist. Festgehalten wird unter der Rahmenbedingung m\u00e4\u00dfiger \u00dcberstr\u00f6mung: “An den str\u00f6mungsexponierten Bereichen, wie den R\u00e4ndern oder Ecken, gab es leichte Erosionen, w\u00e4hrend die Probek\u00f6rpermitten stabil blieben.” Ferner hei\u00dft es: “Bei Extremversuchen mit starkem Str\u00f6mungsangriff und besch\u00e4digten Probek\u00f6rperoberfl\u00e4chen trat starke Erosion an der vorderen Kante der Probek\u00f6rper auf, w\u00e4hrend in den besch\u00e4digten Bereichen vor allem feine Materialien ausgesp\u00fclt wurden. Gr\u00f6bere Einzelk\u00f6rner wurden vereinzelt ausgetragen.”<\/p>\n
Schlussfolgerungen: Aufgrund dieser Ergebnisse w\u00e4re zu untersuchen, in wieweit best\u00e4ndige und unbesch\u00e4digte Kanteneinfassungen st\u00e4rkere Sch\u00e4den an wassergebundenen Wegedecken verhindern k\u00f6nnen. Da auch bei starkem Str\u00f6mungsangriff gr\u00f6bere Einzelk\u00f6rner nur vereinzelt ausgesp\u00fclt wurden, kann angenommen werden, dass bei diesem die Tragschichten weniger gesch\u00e4digten werden, als die feink\u00f6rnigeren Deck-schichten. Trifft dieser Befund zu, w\u00fcrde nicht der gesamte Wegeaufbau gesch\u00e4digt, sondern m\u00fcsste lediglich die Deckschicht erneuert oder reprofiliert werden.
\nIst der Str\u00f6mungsangriff so stark, dass Tragschichten ausgesp\u00fclt oder gesch\u00e4digt werden, besitzen nicht nur wassergebundene, sondern auch epoxidharz- oder bitumengebundene Deckschichten keinen Bestand und brechen ein. Diese Effekte waren vorliegend kein Untersuchungsgegenstand. Jedoch ist offenkundig, dass bei solchen Ereignissen auch der Bestand von Wegeaufbauten mit fest gebundener Deckschicht von Qualit\u00e4t und Standfestigkeit der Kanteneinfassungen abh\u00e4ngt.<\/p>\n
Untersuchungsergebnis: Bei simulierten steigenden Grundwasserst\u00e4nden wiesen die wassergebunden befestigten Probek\u00f6rper im Gegensatz zu den fest gebundenen in unterschiedlichem Ausma\u00df Materialverluste an den Ecken und Kanten auf. Stabilizerzusatz gew\u00e4hrleistete abseits von diesen hohe Lagestabilit\u00e4t, jedoch bei Zunahme des Volumens, vermutlich in Folge des Quellverhaltens des Stabilizerszusatzes. Es hei\u00dft: “Diese Schlussfolgerungen und die Ergebnisse der Stempeldruckversuche legen nahe, dass erst die Kombination von hygrischen Belastungen und Oberlasten die Qualit\u00e4t der ungebundenen (wassergebundenen) Wegedecken stark beeinflussen bzw. Sch\u00e4digungen durch bspw. das Befahren von wasserges\u00e4ttigten (wassergebundenen) Wegedecken zu erwarten sind.” <\/p>\n
Schlussfolgerungen: Tats\u00e4chlich ist dieser Effekt bei Wegeaufbauten in Nutzung vielfach zu beobachten. Hingewiesen sei auf die Fallbetrachtungen zum Johannapark in Leipzig oder zum Gro\u00dfk\u00fchnauer Park in Dessau. Insbesondere an diesen zeigt sich, dass starke Nutzung bei Wassers\u00e4ttigung der Wegeoberfl\u00e4chen zu gr\u00f6\u00dferen Sch\u00e4den f\u00fchrt. Ist die Wassers\u00e4ttigung grundwasserstandbedingt, kann auch die baulich zu beeinflussende Entw\u00e4sserung aus der Wegefl\u00e4che heraus nicht eintreten. Andererseits sind Sch\u00e4den an wasserges\u00e4ttigten Wegedecken bei geringerer Nutzungsintensit\u00e4t ebenfalls von weniger ausgepr\u00e4gter Natur (vgl. hierzu auch die Betrachtungen zum Leipziger Schlosspark L\u00fctzschena).<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Eine Onlineveranstaltung zum Projektabschluss ist in n\u00e4chster Zeit geplant. Die Ver\u00f6ffentlichung des Abschlussberichts erfolgt online auf der Website der DBU. Die Landes\u00e4mter f\u00fcr Denkmalpflege und Untere Schutzbeh\u00f6rden in Sachsen und Sachsen-Anhalt werden \u00fcber die Projektergebnisse in Veranstaltungen informiert.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Weitere Untersuchungen zur Best\u00e4ndigkeit von Wegedeckschichten sollten insbesondere Faktoren wie die Beschaffenheit des Unterbaus und von Kanteneinfassungen, von Bau- und Unterhaltungsm\u00e4ngeln sowie von Nutzungsart und \u0096 intensit\u00e4t miteinbeziehen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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