(1) Simulationsmodelle zeigen deutliche Veränderungen der absoluten Jahresniederschläge (Bild: © JACOB et al. 2014)
(2) Modellsimulationen für die relative Änderung der 20-jährlichen maximalen Tagesniederschläge im Winter und im Sommer (Bild: © NIKULIN u. a. 2011/ZAMG)
Mithilfe eines intelligenten Mixes aus Maßnahmen zur Regenwasserspeicherung, -verwendung, -versickerung und -ableitung können negative Auswirkungen von Starkregenereignissen vermieden werden. Versickerungsfähige Pflasterflächen spielen in diesem Kontext der „Sponge City“ eine wesentliche Rolle. Denn Pflasterungen erlauben vielfältige und intensive urbane Nutzungen und können gleichzeitig Regenwasser versickern.
Wasserdurchlässige Flächenbefestigungen
Am Markt wird eine große Vielfalt an Flächenbefestigungen angeboten, welche die Eigenschaft der Wasserdurchlässigkeit, die für eine Sponge City so wesentlich ist, erfüllen. Häufig werden die Produkte daher als Ökopflaster präsentiert. Grundsätzlich kann man in diesem Kontext die Vielfalt an Produkten unterteilen in Flächenbefestigungen, die ausschließlich über die Fuge bzw. Sickeröffnungen versickern und solche, die auch über den Pflasterstein bzw. die Platte drainagieren. Zu den etablierten versickerungsfähigen Flächenbefestigungen sind außerdem der Drainagebeton und die wassergebundene Decke zu zählen, die jedoch ohne Stein oder Platte auskommen. Abgesehen von diesen bautechnischen Standards gibt es auch Sonderbauformen der wasserdurchlässigen Flächenbefestigung, wie beispielsweise kunstharzgebundene Edelsplittdecken oder Schotterrasen.
Flächenbefestigungen mit wasserdurchlässigen Fugen
Diese Form der wasserdurchlässigen Flächenbefestigung ist weit verbreitet. Es können sowohl ungebundene als auch gebundene Fugenmaterialien zum Einsatz kommen. Zu den ungebundenen Materialien zählen Sande und Splitte. Diese müssen immer auf die Anforderungen des Pflastersteins, der gewünschten Fugenbreite und Belastungsklasse abgestimmt sein. Bei Wahl einer geeigneten Korngrößenzusammensetzung können die Fugen auch mit geeigneten Pflanzenarten begrünt werden.
Detaillierte Informationen zum Bettungs- und Füllsubstrat für begrünbare Beläge und den korrekten Einbau dieser finden sich beispielsweise in den Richtlinien für Planung, Bau und Instandhaltung von begrünbaren Flächenbefestigungen der Forschungsgesellschaft Landschaftsentwicklung Landschaftsbau e. V. [7]. So gilt für einen Einschichtaufbau: Die Deckschicht entspricht einer Abstreu von 2 cm Dicke mit Sand/Splittkörnungen von 2/5, 2/8, 4/8, 5/11 und 8/16 mm. Die Tragschicht entspricht einer Dicke von mindestens 12 cm. Sie besteht aus Kiessand oder Schotter in den Körnungen 0/8, 0/11, 0/16 mm. Bei einem Zweischichtaufbau beträgt die Deckschicht 4-6, die Tragschicht mindestens 12 cm.
Bei ungebundenen Fugenbauweisen sind Filterstabilität und Sicherheitsbedingungen gegenüber Kontakterosion zum darunterliegenden Bettungsmaterial zu beachten [6], sodass eine dauerhafte und stabile Lagerung der beiden Materialien gewährleistet wird und eine Verlagerung des Fugenmaterials in die Bettungsschicht verhindert wird. Gebrochene Gesteinskörnungen (0/2, 0/4 und 0/8) mit einem Größtkorn von 40 % bis 50 % der maximal zulässigen Fugenbreite und mit ausreichendem Anteil an Stützkorn kommen daher als normgerechtes Fugenmaterial zu Anwendung.
Gebundene Fugen können mit Mörtel oder Kunstharz basierten Bindemitteln hergestellt werden, also ein- bzw. mehrkomponentige Fugenmörtel.
Für alle wasserdurchlässigen Fugenmaterialien gilt: Je mehr Fugenfläche, desto größer die Versickerungsleistung.
Flächenbefestigungen mit Sickeröffnungen
Unter einer Flächenbefestigung mit Sickeröffnungen versteht man zumeist Waben- und Gitterelemente aus Beton in unterschiedlichen Variationen, wie beispielsweise Rasengitterstein, Rasenklinker, Rasenkammerverbundstein oder Rasenpflasterklinker. Neben Beton werden auch zahlreiche Produkte aus Kunststoffen angeboten. Bei diesen ist unbedingt, durch eine eingehende Prüfung der Produktblätter, auf die Beständigkeit gegen Frost, UV- sowie Infrarotstrahlung zu achten [7]. Diese Eigenschaften sind wesentlich, damit die Kunststoffelemente auch hohen Belastungen, etwa durch Lenkbewegungen von stehenden Fahrzeugen, dauerhaft standhalten.
(2a-2b) Flächenbefestigung mit Sickeröffnungen (Bilder: © Ulrike Pitha)
Die Befüllung der Sickeröffnungen erfolgt mit Sanden bzw. Splitten, die begrünt werden können. Für diese gelten die gleichen Anforderungen, wie Filterstabiliät und Korngrößenverteilung, die bereits oben zum Thema Fugen angeführt wurden. Der Flächenanteil der Sickeröffnungen bei Betonsteinen liegt meist etwas über 40 % und genügt, um Oberflächenabflüsse vollständig zu vermeiden.
Flächenbefestigungen aus wasserdurchlässigen Pflastersteinen und Platten
Zur Herstellung von wasserdurchlässigen Pflastersteinen oder Platten wird Pflasterdrainbeton, ein haufwerksporiger Beton, mit 11 bis 13 % Hohlraumanteil verwendet [6]. Der hohe Anteil an Hohlräumen ermöglicht einerseits die rasche Infiltration und gleichzeitige Froststabilität der Kunststeinprodukte. Durch großporige Hohlräume mit Durchmessern von 10-4 m können Wasserdurchlässigkeiten (kf) von bis zu 10-4 m/s zustande kommen [8]. Wie bei allen versickerungsfähigen Oberflächenbefestigungen ist auch bei wasserdurchlässigen Pflastersteinen und Platten auf Wasserdurchlässigkeit und Filterstabilität bei Aufbau und Fuge zu achten.
Erhalt der Wasserdurchlässigkeit
Wasserdurchlässigkeit des Gesamtaufbaus
Bei wasserdurchlässigen Flächenbefestigungen muss beachtet werden, dass der gesamte Oberbau wasserdurchlässig ist. Tiefere Tragschichten sollten jeweils eine höhere Durchlässigkeit aufweisen als die darüberliegenden. Dies kann mit einem Schichtaufbau, bei dem die einzelnen Schichten mit unterschiedlichen Korngrößenverteilungen eingebaut sind, erzielt werden. Man spricht von einem umgekehrten Trichterprinzip. Die Wasserdurchlässigkeit muss jedenfalls so hoch sein, dass die Porenräume nicht mit Wasser gefüllt sind [8].
Wartung und Pflege von wasserdurchlässigen Flächenbefestigungen
Untersuchungen an wasserdurchlässigen Flächenbefestigungen haben gezeigt, dass die Infiltrationsgeschwindigkeiten mit der Zeit abnehmen. Dies ist auf das Einschlämmen von Feinteilen zurückzuführen. Diese Entwicklung ist bei der Planung von Entwässerungsbauwerken