1. Block Pavements Construction and Design
SEPT-Workshop 2011
Block Pavements Construction and Design
Prof. Dr.-Ing. C. Koch

2. Standards and Regulations
Structure
Standards and Regulations
Design and Construction of Concrete Block Pavements
Upper Roadbase
Laying Course
Joints
Block Pavement
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3. Standards and Regulations

4. European Standards
Aggregates for unbound and hydraulically bound mixtures (DIN EN 13242)
Unbound mixtures (DIN EN 13285)
Concrete paving blocks and flags (DIN EN 1338, DIN EN 1339)
Kerb units (DIN EN 1340, DIN EN 1343)
Forms and dimensions of concrete kerb units (DIN 428)
Clay pavers (DIN EN 1344)
Clinker (DIN 18503)
Setts and slabs of natural stone for external paving (DIN EN 1341, DIN EN 1342)
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5. National technical requirements based on the EN
Construction products:
„Technische Lieferbedingungen für Bauprodukte zur Herstellung von Pflasterdecken, Plattenbelägen und Einfassungen“ – TL Pflaster 2006 FGSV [technical conditions for the delivery to the place of use]
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6. National technical requirements based on the EN
Construction of block and flag pavements and of kerbs :
ATV DIN 18318: „Verkehrswegebauarbeiten, Pflasterdecken, Plattenbeläge, Einfassungen“ [german standard as state of the art]
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7. National technical requirements based on the EN
Construction of block and flag pavements and of kerbs in public roads:
„Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien zur Herstellung von Pflasterdecken, Plattenbelägen und Einfassungen“ - ZTV Pflaster - StB 2006, FGSV [additional technical conditions for the construction as part of the contract]
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8. Technical Regulations in Germany
TL Gestein-StB national regulations for aggregates for the layer course and joints
DIN EN Products e.g. blocks, flags
Zusätzliche Technische
Vertragsbedingungen und Richtlinien
zur Herstellung von
Pflasterdecken, Plattenbelägen
und Einfassungen
ZTV Pflaster - StB 06
Ausgabe 2006
Technische Lieferbedingungen für Bauprodukte zur Herstellung von Pflasterdecken, Plattenbelägen und Einfassungen
TL Pflaster - StB 06
Ausgabe 2006
TL Pflaster-StB
National regulations for products
ATV DIN Construction
TL Pflaster bezieht sich auf TL Gestein: es dürfen nur Gesteinskörnungen verwendet werden, die die TL Gestein und dort den Anhang H (Pflasterbauweisen) erfüllen. Die TL Pflaster bezieht sich ebenfalls auf die europäischen Normen für Pflastersteine und Platten. Die Anforderungen der Normen sind einzuhalten. Bei einzelnen Eigenschaften lassen die Normen Auswahlmöglichkeiten in Form von vorgegebenen Kategorien zu. Nur für diese Eigenschaften enthält die TL eine Anforderung, indem eine Klasse der Norm ausgewählt und für Deutschland verbindlich festgelegt wurde.
Die Ausführung von Pflasterdecken und Plattenbelägen muss für öffentliche Bauvorhaben den ZTV Pflaster-StB entsprechen. Diese wird zur Zeit auf die neue TL pflaster abgestimmt. Abgesehen von den einzusetzenden Baustoffen ist es das Ziel der Bearbeitung, möglichst die bisherigen Anforderungen der alten ZTVP-StB beizubehalten! Einzelne Änderungen waren jedoch erforderlich. Wie bisher beziehen sich die ZTV auf die DIN 18318, die als ATV DIN nicht nur für öffentliche Bauvorhaben, sondern auch für die Pflasterung der privaten Terrasse verbindlich ist.
Die DIN wurde bzw. wird ebenfalls zur Zeit überarbeitet. Auf ein paar für Sie ggf. relevante Änderungen möchte ich gleich noch eingehen.
Die Gütesicherung der Bettungs- und Fugenmaterialien, d. h. i.d.R. der Brechsand-Splittgemische, ist nicht durch die europäischen Normen abgedeckt. Daher ist hierzu eine separate nationale Regelung noch erforderlich. Dies soll durch eine Regelung geschehen, in der die Gütesicherung dieser Bemische festgelegt wird. Ob dies durch eine separate TL G Pflaster-StB geschieht, wir dies für Tragschichten und Asphalt gemacht wird, oder nur als Anhang zur TL Pflaster, ist, ebenso wie deren Inhalt, noch nicht geregelt.
Abgerundet wird das Regelwerk durch das Merkblatt für Flächenbefestigungen mit Pflasterdecken und Plattenbeläge Teil 1: ungebundene Ausführung. Dies ist die Standardbauweise. Die gebundene Bauweise mit Mörtel aus Betngs- und Fugenmaterial ist nicht Bestandteil des Merkblattes und auch nicht der ZTV sowie der TL Pflaster (was ist mit DIN 18318). Für diese doch sehr komplexe Bauweise wird zur zeit ein Arbeitspapier erarbeitet, in dem der aktuelle Wissensstand dargestellt ist. Wenn zu diesem AP mehr Erfahrungen vorliegen, ist auch vorgesehen, einen Teil 2 des Merkblattes zu dieser Bauweise herauszugeben.
ZTV Pflaster-StB
Construction of public roads

9. Standardisation / Dimensions of pavements
„Richtlinien für die Standardisierung des Oberbaus von Verkehrsflächen“ – RStO [code of practise for road and pavement construction]
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10. Hydraulically bound block pavements:
Further Regulations
Hydraulically bound block pavements:
FGSV-working paper Nr. 618/2: „Flächenbefestigungen mit Pflasterdecken und Plattenbelägen in gebundener Ausführung“ – 2007
Larger formats:
Information sheet in preparation – published 2012?
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11. Water permeable block pavements
Further Regulations
Water permeable block pavements
„Information sheet for water permeable pavements of traffic areas“ – 1998
„Changings and supplements for the information sheet for water permeable pavements of traffic areas “ – 2009
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12. Design and Construction of Contrete Block Pavements

13. National Regulation: Blocks ↔ Flags / Slabs
L : D ≤ 4 : 1 B L D
- Aufbau einer Pflasterdecke: Pflaster besteht aus Steinen und Fugen,
darunter die Bettung, zusammen die Decke,
- darunter die Unterlage, z.B. bestehend aus Tragschichten
- zu unterscheiden sind Pflastersteine und Platten, die Grenze liegt bei einem Verhältnis größte Länge zu Dicke 4 :1
Use:
Blocks: Roads and footways, Lmax = 320 mm
Flags / Slabs: Areas without motor vehicle traffic, Lmax = 600 mm

14. Classes of traffic: resulting from the sum of 10-t-equivalent axle loadings in 30 years
table 1:

15. Roads: Anwendungsgebiete
Standardbauweise ab Bauklasse III (U 3-4), Bauweisen nicht nur nach Beanspruchung, sondern auch nach Baukriterien (Fußgänger); Pflastersteindicken  Regeldicken 

16. Classes of traffic (without calculation)
table 2:
Type of road
class
high-speed road
SV / I / II
major road,
road in industrial areas or estates
II / III
local distributor road, pedestrian area with cargo traffic
III / IV
access road,
pedestrian area (without bus traffic)
V / VI

17. gritty or gravel roadbase
Pavement structure of block pavements
blocks and joints
class
line
bedding layer
RStO Tafel 3
gritty roadbase
gravel subbase
gravel roadbase
gravel subbase
gritty or gravel roadbase
Anwendungsgebiete
Standardbauweise ab Bauklasse III (U 3-4), Bauweisen nicht nur nach Beanspruchung, sondern auch nach Baukriterien (Fußgänger); Pflastersteindicken  Regeldicken 
asphalt roadbase
gravel subbase
concrete basecourse

18. Gritty or gravel roadbase
Blocks and joints
Bedding layer
RStO Tafel 3
Gritty roadbase
gravel subbase
gravel roadbase
gravel subbase
Gritty or gravel roadbase
asphalt roadbase
gravel subbase
Anwendungsgebiete
Standardbauweise ab Bauklasse III (U 3-4), Bauweisen nicht nur nach Beanspruchung, sondern auch nach Baukriterien (Fußgänger); Pflastersteindicken  Regeldicken 
concrete roadbase
gravel subbase

19. Example for Roads Blocks Laying course Gritty roadbase Gravel subbase
Joints:
Blocks ≤ 120 mm: 3 – 5 mm
Blocks >120 mm: 5 – 8 mm
Block thickness:
BK III: ≥ 100 mm
BK IV- VI: ≥ 80 mm
Bedding layer:
Blocks ≤ 120 mm: 3 (2) – 5 cm
Blocks > 120 mm: 3 (2) – 5 cm or 4 (3) – 6 cm
Gritty roadbase
Gravel subbase
Subgrade
Blocks Laying course
150 / 120
120 / 100
Tafeln der RStO für F2- und F3-Böden: dargestellt sind:
- rechts die Schichtdicken in cm für die einzelnen BK, Dicke der FSS abhängig von erf. Dicke des frostsicheren Oberbaus; die Klammern gelten nur bei örtlicher Bewährung und in Abhg. von der Kornform (gebr./rund), 3 cm Bettung = 3-5 cm,
- links in grün die Anforderungen an den Ev2-Wert:150 für BK III und IV, 120 für BK V und VI
Neuerungen (grundsätzlich):
- bei BK III Dicke des Pflasters auf 10 cm erhöht, um eine höhere Standfestig-keit zu erreichen: u.a. größere verfüllte Fugenhöhe
- Ev2 von 180 MN/m² auf 150 abgesenkt
Stiffness modulus: min-Ev2 [MN/m²] 45

20. Example for footways and cycle tracks:
Roadbase
Subgrade
Blocks or flags Laying course 8
3 – 5
19 / 29 80 45
[cm]
Wie vor,
Einsparmöglichkeit von STS oder KTS durch frostunempfindliches Material (wie vor)
Stiffness modulus: min-Ev2 [MN/m²]

21. Upper Roadbase
Prof. Dr.-Ing. C. Koch |21

22. Usual: Unbound Roadbase
- Tragschichten sind nach ZTVT bzw. nach MB DBT auszuführen
- Sie sind maßgebend für die Dauer-haftigkeit von Pflasterbefestigungen
- neue Forderung ist die (ausreichende) Wasserdurchlässigkeit
„Adequate“ permeability of water required
Material segregation must be avoided
Fines < 0,063 mm: Maximum 7 M.-%
Filter stability between roadbase and layer course must be proofed

23. Filter stability equations: D15/d85 ≤ 5 D50/d50 ≤ 25
d, D: Particle size of aggregates [mm] at 15 / 50 / 85 % passing the sieve
d: Layer course
D: Roadbase
Filterstabilität zwischen Bettung und SchT, dem liegt Filterregel nach Terzaghi zugrunde 

24. Bearing capacity of the upper roadbase
BK III and IV:
Thickness ≥ 20 cm: Ev2 ≥ 180 MN/m² or Ev2 ≥ 150 MN/m² Problems with water permeability!
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25. Asphalt roadbase Adequate permeability of water required
Material: PA 22 T WDA
Void content of the compacted asphalt: ≥ 13 Vol.%, (research project: ≥ 16 Vol.-%)
Changings and supplements
for the
information sheet
for water permeable pavements of traffic areas
Prof. Dr.-Ing. C. Koch |25

26. - Wasserdurchlässigkeit im Rahmen der ZTVT: dort nur durch Wahl einer Zusammensetzung nahe der unteren Grenzsieblinie möglich, mit vorgegebenen Grenzen des Hohlraumgehaltes....
- Einschichtiger Einbau bei den Schichtdicken der RStO (zweischichtig erst ab 16 cm): daher Mischgut B, C, CS (A, A0 nur untere Schicht) verwenden
- Kritik: ggf. zu geringe Hohlraumgehalte; die Poren müssen durchgängig sein!
- Keine Erfahrungen hinsichtlich der Dauerhaftigkeit vorhanden; Verstopfung der Poren ohne Geotextil zu befürchten, daher sollte ein Geotextil verwendet werden; Sanierung wird hierdurch auch einfacher

27. Laying Course (3 – 5 cm)
Prof. Dr.-Ing. C. Koch |27

28. Content of fines: max. 5 M.%
Bedding Materials
Shape:
Roads: crushed, sharp coarse, ECS35, C90/3
Other areas: no requirements
Grading:
Block thickness < 120 mm: 0/4, 0/5, 0/8 mm
Block thickness ≥ 120 mm: 0/4, 0/5, 0/8, 0/11 mm
Roads: Category GU
Others: Category GN
Content of fines: max. 5 M.%
E.g. Mixture 0/5:
GU: 0/2 between 30 – 60 M.-% /5 between 40 – 70 M.-%
GN: no requirement

29. Exception for e .g. private Areas ATV DIN 18318
Areas, which are not „reachable“ for motor vehicles:
Possible alternative grading: 0/2, 1/3, 2/5 mm
Prof. Dr.-Ing. C. Koch |29

30. Mechanical Behavior Aggregates, dependent on mineral and use:
SZ18, LA20
SZ22, LA25
SZ26, LA30
Beddings in public roads:
Material with „enough“ mechanical strength!
Recommendation for BK III and IV: SZ22, LA25 or better

31. Joint filling materials (Joints 3 – 5 mm)
Shape:
Roads: crushed, ECS35, C90/3
Other areas: no requirements
Grading:
Block thickness < 120 mm: (0/2), 0/4, 0/5, 0/8 mm
Block thickness ≥ 120 mm: 0/4, 0/5, 0/8, 0/11 mm
Roads: Category GU
Others: Category GN
Content of fines : min. 2 M.-%, max. 9 M.%
Mechanical strength: SZ18, LA20; SZ22, LA25; SZ26, LA30

32. Filter Stability / Erosion
Requirements between bedding and joint material:
D15/d15 ≥ 1
D15/d85 ≤ 4
D50/d50 ≤ 5
D15; D50 Particle size of bedding material [mm] at 15 / 50 % passing the sieve
d50; d85 Particle size of granular joint filling [mm] at 50 % passing the sieve
- particle top size of the joint filling must not be smaller than 1 sieve size less than the particle top size of the bedding material
equations:
Nachweis Filterstabilität Bettungs-/Fugenmaterial; Beispiel auf nächster Folie! 

33. D15/d85 ≤ 4 D50/d50 ≤ 5 D15/d15 ≥ 1 Joint filling
Bedding material
Percentage passing the sieve [M.-%]
Fugenmaterial meist wie Bettung, aber auch filterstabil dazu 
Particle size [mm]

34. Granular material intended as seeling of joints
The upper part of the joints can be filled with another material to prevent material loss as a result of traffic and surface cleaning
Grading: 0/2 mm
High fines amount > 9 M.-%
crushed shape
No further material requirements

35. Bitumen intended as compound joint seeler
Only with joints > 8 mm (e. g. natural stone pavement)
Bitumen ≥ 3 cm, < 1/3 of stone thickness

36. Block Applying and Finishing of the Pavement
e. g.:
Minimum transverse slope: 2,5 % at each layer
Joints have to be „regular“
Prof. Dr.-Ing. C. Koch |36

37. Crossing joints only for areas without car traffic!
z. B. um einen Stein verschoben 

38. No filling block smaller than half a block

39. Filling of the joints and compacting
filling the joints by sweeping
and washing
cleaning the surface, drying and compacting
maybe filling and compacting again
Ausführung: was ist neues zu beachten?: neues Baustoffe? Neue Bauausführung? (neues in den ZTVPflaster und in der DIN 18318)
Neue Baustoffe? – TL Pflaster (Beispiele) Gesteinskörnungen haben für Pflaster besondere Anforderungen, Material gemäß TL Pflaster Anhang H bestellen -> dieses muss noch zu Baustoffgemischen zusammengetellt werden -> muss TL pflaster-StB erfüllen: angeben, ob Fugen- oder Bettungsmaterial, dort auch noch bei wenigen Eigenschaften zwei Auswahlmöglichkeiten, höhere Anforderung für Fahrbahnen (Korngrößenverteilung und SZ-Wert?????) Bettungs- und Fugenmaterial: Anforderung an Korngrößenverteilung minimaler Feinanteil, um nicht 2/5 oder 1/5 zu bekommen 0/5 wird 0/5,6 mm, d.h. etwas gröber, beim Einbau (überhöhung) beACHTEN
Neuerungen in den ZTVP (Beispiele)
Ausblick: Neuerungen in den DIN (Beispiele)
maybe „joint seeling“ by sweeping and washing of fine aggregates (about 1 cm) 39

40. Maximum unevenness of the surface, 4-m-straightedge
Upper roadbase:
general: ≤ 2 cm
recommendation: under block pavements: ≤ 1 cm (to be fixed in a contract)
Road surface: ≤ 10 mm
Gutters: ≤ 5 mm
end

41. Thank you for listening!
damage in front of an entrance to a bank, in use severel days after damage