3. Kolloquium Straßenbau - Februar 2023 425 Rutschwiderstand von Pflaster- und Plattenbelägen für Fußgängerverkehrsflächen Entwicklung eines Messverfahrens zur Bewertung des Einflusses von Fugenmaterial bei Pflaster- und Plattenbelägen auf den Rutschwiderstand Prof. Dipl.-Ing. Berthold Best Technische Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm Marcel Ayasse Technische Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm Jaqueline Mailer Technische Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm Carolin Moritz Technische Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm Abdullah Özgül Technische Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm Hannah Schumann Technische Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm Zusammenfassung Mit der Neuherausgabe des „Merkblattes über den Rutschwiderstand von Pflasterdecken und Plattenbelägen für den Fußgängerverkehr“ hat die FGSV 2020 erneut Grundlagen für die Trittsicherheit von Fußgängerverkehrsflächen und deren Messung formuliert. Der Rutschwiderstand einer Pflaster- oder Plattenfläche ist bisher unter vielen vereinfachenden Kriterien definiert worden, die die Wirklichkeit nicht hinreichend genau abbilden. Ferner sind die meisten Messungen auf den Rutschwiderstand von Einzelsteinen beschränkt worden. Das Zusammenwirken von Pflasterstein bzw. Platte und Fuge ist unberücksichtigt geblieben. Für die Fortentwicklung des technischen Regelwerkes werden alle bisher getroffenen Annahmen kritisch hinterfragt. Insbesondere ist die Bewertung der Rutschsicherheit an der Fläche und nicht mehr an einem Einzelstein vorgenommen worden. Dabei wurden die Messungen mit dem im Straßenbau üblichen SRT-Gerät mit Messungen weiterer, für die Trittsicherheit von Fußböden eingeführten Messgeräte verglichen. Der Beitrag gibt einen Überblick über den Stand der Forschung und stellt alternative Verfahren zur Messung des Rutschwiderstandes vor. 1. Einführung Mit der Formulierung von Kriterien zum Rutschwiderstand von Pflaster- und Plattenbelägen hat sich die Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) erstmalig mit der Herausgabe des entsprechenden Merkblattes im Jahre 1997 beschäftigt. Die darin enthaltenen Mess- und Grenzwerte beruhten auf der umfangreichen Untersuchung neuer und gebrauchter Beläge mittels SRT-Pendelgerät und Ausflussmessungen nach Moore. Auch wurde in dem Merkblatt festgehalten, dass die Gebrauchseigenschaften abhängig sind vom Pflasterbzw. Plattenformat und dem daraus resultierenden Fugenanteil. Die grundlegende Überarbeitung des Merkblattes führte zu dessen Neuherausgabe im Jahre 2020. Mittlerweile hatte sich die Erkenntnis durchgesetzt, dass die Makrorauheit für das sichere Begehen von Fußgängerverkehrsflächen von untergeordneter Bedeutung ist. Daher wurden die Ausflussmessungen nach Moore nicht mehr herangezogen. Dem SRT-Verfahren wird auch in der Neuherausgabe der Vorzug gegeben, die Anwendung alternativer Messverfahren allerdings ermöglicht. Explizit erwähnt ist das Begehungsverfahren „Schiefe Ebene“ und das Gleitmessgerät (GMG). Die Erkenntnisse aus der Erstauflage, dass auch der Fugenanteil beim Rutschwiderstand mitwirkt, wurden für die Neuauflage zunächst nicht weiterverfolgt. Damit war der Anlass zu umfangreichen Laboruntersuchungen an der Technischen Hochschule Nürnberg gegeben. Ziel war die Entwicklung eines Messverfahrens zur 426 3. Kolloquium Straßenbau - Februar 2023 Rutschwiderstand von Pflaster- und Plattenbelägen für Fußgängerverkehrsflächen Bewertung des Einflusses von Fugenmaterial bei Pflaster- und Plattenbelägen auf den Rutschwiderstand 2. Rutschwiderstand und Ausrutschen 2.1 Grundlagen Beim Rutschwiderstand handelt es sich um ein komplexes Zusammenwirken von Griffigkeits- und Rauheitskriterien, die sich darüber hinaus im Laufe der technischen Nutzungsdauer einer Pflaster- oder Plattenfläche verändern. Subjektive Einflüsse sind darüber hinaus die Gehwegbenutzer (alte, junge und mobilitätseingeschränkte Personen), das Schuhwerk (Material, Profil und Zustand von Sohle und Absatz), das Umfeld (Erlebnisbereiche in Stadt- und Einkaufszentren, gepflegte oder heruntergekommene Bebauung, Treppen- oder Parkbereiche) und der visuelle Eindruck der Belagsoberfläche (Nässe, Neigung, Belichtung, Verlegeart, Fugenart, Helligkeit etc.). Zur Bestimmung und Bewertung der Trittsicherheit auf Pflaster und Plattenbelägen ist in einem ersten Schritt die Definition und Abgrenzung der Trittsicherheit vorzunehmen. Zunächst ist festzuhalten, dass es für die Trittsicherheit keine allgemeingültige Definition gibt. Der Begriff kann mit „surefootedness“ in das Englische übersetz werden, was die Fähigkeit, auf unebenem Untergrund leicht zu gehen ohne zu stürzen bedeutet. Die Unfälle bei mangelnder Trittsicherheit werden durch Stolpern, Umknicken oder Ausrutschen verursacht. In den Begriffsbestimmungen für Straßenbautechnik hat die FGSV erläutert, dass die Trittsicherheit von messbaren und nicht messbaren Eigenschaften sowie von subjektiven Empfindungen des Nutzers bestimmt wird. Der Begriff „Trittsicherheit“ wird im Merkblatt selbst nicht verwendet. Es werden jedoch die maßgeblichen Einflüsse für ein sicheres Fortbewegen zu Fuß festgehalten: • Reibungssystem zwischen Belagsoberfläche, Gleitmittel und Schuhe • Umgebungsbedingungen • Individuelle Empfindung • Subjektive Einflüsse (Alter, Mobilitätseinschränkungen) Im Rahmen der Untersuchungen an der Technischen Hochschule sollte eine Konzeption für die Messung und Bewertung des Rutschwiderstandes von Pflaster- und Plattenbelägen einschließlich der Fugen entwickelt werden. Hierzu wurde ausschließlich das Ausrutschen als Indikator für mangelnde Trittsicherheit herangezogen. Die beiden anderen Unfallursachen, Stolpern und Umknicken, wurden nicht herangezogen. 2.2 Der Vorgang des Ausrutschens Beim Ausrutschen handelt es sich um einen komplexen Unfallvorgang, bei dem viele Einflussgrößen eine Rolle spielen. Grundsätzlich muss die Reibkraft von Schuh-/ Fußsohle und Boden überschritten werden, damit es zu einem Ausrutschen kommt. Zusätzlich muss die Reibkraft für mindestens 10 cm überschritten oder eine Rutschgeschwindigkeit ≥ 0,5 m/ s vorhanden sein. Der Gleitreibungskoeffizient ist als Quotient aus der Gleitreibung und der Normalkraft des Körpers definiert und von der Rauheit der verwendeten Materialien sowie einem möglichen Gleitmittel abhängig. Bei Verwendung der für Fußgängerverkehrsflächen gängigen Gleitmitteln (Wasser, Öl) zwischen den Reibflächen wird der Gleitreibungskoeffizient verringert. Die Arbeitsgruppe „Arbeitswissenschaftliche Erkenntnis Trittsicherheit: Beurteilung der Rutschsicherheit von Fußböden“ der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin hat für die Beurteilung der Rutschsicherheit den Anforderungskoeffizienten Q entwickelt. Dieser Anforderungskoeffizient ist der Quotient aus den horizontalen und vertikalen Aufsetzkräften, welche beim Gehen entstehen. Ist Q ≥ Gleitreibungskoeffizient, ist ein sicheres Begehen möglich. Zur Ermittlung und Beurteilung des Anforderungskoeffizienten Q spielt der menschliche Gang eine wichtige Rolle. 2.3 Der menschliche Gang Bei horizontalen Vorwärtsbewegungen unterscheidet man zwischen langsameren Gehen und schnellerem Laufen. Jeder Zyklus besteht aus einem „Doppelschritt“, gefolgt von der „Stützphase“ und der „Schwebephase“. Für die Betrachtung des Rutschwiderstandes ist die Stützphase entscheidend, denn in dieser berührt mindestens ein Fuß den Boden und überträgt die nötige Kraft, um weiterzugehen. Beim Gehen geschieht dies über beide Füße. Durch die doppelte, größtenteils vertikale, Kraftübertragung ist der Rutschwiderstand höher als beim schnellen Laufen. Hier erfolgt die Krafteinwirkung nur über einen Fuß und ist horizontaler gerichtet. Diese Gangarten sind Betrachtungen des optimalen Ganges. Doch durch schlechte Haltung, oftmals hervorgerufen von Büroarbeiten und die Nutzung des Smartphones während des Gehens, verändert sich die Vorwärtsbewegung. Die Füße werden oftmals kaum noch gehoben, sondern „schlurfen“ über den Boden und begünstigen damit den Ausrutschvorgang. Neben der Gangart ist ein weiterer Einfluss des Menschen selbst sein körperlicher und geistiger Zustand. Das Gewicht eines Menschen spielt in die Rutschhemmung ein. Je schwerer eine Person ist, desto größer ist die vertikale Kraftübertragung und damit der Rutschwiderstand. Kinder und leichtere Personen sind demnach gefährdeter, auszurutschen. Das Tragen von Einkaufstaschen oder anderen Gegenständen kann die Gangart und Schwerpunktlage beeinflussen und das Ausrutschen begünstigen. Der geistige Zustand des Einzelnen kann das ebenfalls begünstigen, aber auch verhindern. Sind Menschen konzentriert, passen sie ihre Gangart an unterschiedliche Bodenbeläge instinktiv an. Durch schwere Lasten, geringe Konzentration oder andere Störfaktoren kann dieser Instinkt aussetzen. Ebenfalls schwer zu erfassende Umstände sind das Alter, der Verwitterungsgrad und die Sauberkeit des Bodenbelags. Starke Abnutzung können die Mikro- und Makrorauheit maßgeblich verändern und ein Ausrutschen 3. Kolloquium Straßenbau - Februar 2023 427 Rutschwiderstand von Pflaster- und Plattenbelägen für Fußgängerverkehrsflächen begünstigen. Frost kann die Strukturen des Materials auf brechen und ungeplanter Bewuchs, wie Moos, Gras oder Unkraut, können den Rutschwiderstand erheblich beeinflussen. Unebenheiten, beispielsweise lockere Steine, spielen auf jedem Bodenbelag eine große Rolle, da sie nahezu überall zu finden sind. Auch geplante Einbauteile wie Schieberkappen, Lüftungsgitter oder Sickerrinnen stellen eine Rutschgefahr dar, besonders bei Nässe. Ein Einfluss auf die Rutschsicherheit, der bei jedem Fußbodenbelag auftritt, sind die Fugen. Betrachtet man die Fliesenverlegung in Schwimmbädern, sorgt eine große Menge an Fugen für einen besseren Rutschwiderstand, nicht zuletzt durch ihre Drainagewirkung. Die Überlegung dahinter ist, dass Fliesen einen sehr niedrigen Rutschwiderstand aufweisen, insbesondere, wenn sie nass sind. Das Fugenmaterial besitzt einen höheren Widerstand, was demnach bedeuten würde, je häufiger und in größerer Oberfläche dieses Fugenmaterial vorkommt, desto höher ist die Gleitreibung. Durch ein Messverfahren ist dies jedoch nicht belegbar. Ebenso entscheidend, wie die Anzahl ist vermutlich das Material und die Größe der Fugen. Bisher gibt es jedoch keine Bewertungsmethode, um den Einfluss der Fugen genau zu bestimmen. 2.4 Messdurchführung Gemäß des Untersuchungsbedarfes ist es von großer Bedeutung, verschiedene Fugenmaterialien untersuchen zu können. Zu diesem Zwecke wurden im Labor Prüfflächen aus vier verschiedenen Pflastern hergestellt. Um die Prüfflächen herzustellen, boten sich zwei verschiedene Methoden der Pflasterung an, zum einem die Pflastersteine auf eine Schotterbettung oder alternativ auf ein Mörtelbett zu setzten. Um den Einfluss des Fugenmaterials aussagekräftig darzustellen, ist es maßgeblich, bei jeder Messreihe den gleichen Ausgangszustand zu erzeugen. Hierzu zählt vor allem, dass die Pflastersteine sich in ihrer Lage nicht verändern. Daher wurde der Verlegung in einem Mörtelbett der Vorzug gegeben. 2.5 Der Messaufbau Es wurden vier Prüfflächen, drei davon aus Betonpflaster mit unterschiedlichen Abmessungen der Pflastersteine und eine aus Granitstein hergestellt. Die Betonpflastersteine wurden mit den Abmessungen 30x30cm, 20x20cm und 10x20cm gewählt. Die Pflastersteine wurden mit einem Fugenabstand von 1 cm in Naturstein-Verlegemörtel verlegt. Die Prüfflächen wurden so konzipiert, dass das Fugenmaterial ohne Veränderung der verlegten Fläche ausgetauscht werden konnte. Als Fugenmaterialien wurden Sand, Splitt und Moos untersucht. Weiterhin wurden die Pflasterflächen ohne Fugenfüllung gemessen. Für das Projekt standen 3 Messgeräte zur Verfügung, das SRT-Pendelgerät, das Floor-Slide-Control 3 (FSC 3) und das Gleitmessgerät 300VR (GMG 200). 2.5.1 Das SRT-Pendelgerät Das Messgerät besteht im Wesentlichem aus dem Pendelarm, an dem der Gleiter befestigt werden kann und einer Messskala mit Schleppzeiger. Es stehen zwei Gleiter unterschiedlicher Härte zur Verfügung. Für die Messungen zur Simulation von Fußgängern wird der Gummigleiter mit IRHD Härte 96 im nassen Zustand verwendet. Zur Vorbereitung nach DIN EN 16165 muss dieser zunächst im noch trockenen Zustand mehrere Pendelbewegungen durchlaufen. Ebenso muss vor jeder Messung einer neuen Prüfoberfläche die Nullpunkteinstellung des Geräts justiert werden. Erst wenn diese Vorbereitungen abgeschlossen sind, kann die Messung erfolgen. Für diese muss zunächst die Oberfläche mit ausreichend Wasser benetzt und der Pendelarm in die Ausgangsposition gebracht werden. Insgesamt müssen acht Messwerte für eine Messreihe aufgenommen werden. Anschließend wird die zu prüfende Oberfläche um 180° gedreht und eine zweite Messreihe aufgenommen. 2.5.2 Das FSC 3 Das FSC 3 ist ein Messgerät, das die Haft- und Gleitreibung von Bodenbelägen ermittelt. Da das Gerät für den Gebrauch auf Fußbodenbelägen im Innenbereich entwickelt wurde, war es nötig, das Gerät entsprechend für den Außeneinsatz zu modifizieren, ohne den Bewertungshintergrund zu verändern. Die Räder des Gerätes wurden durch Zahnräder ersetzt, sodass es über eine Kette fahren kann, um ein Rutschen der Räder zu verhindern. Das Gerät besitzt zwei Motoren, die das eigenständige Fahren des Gerätes über die zu prüfende Fläche ermöglichen. Im Inneren des Gerätes befindet sich ein Messingquader, der eine konstante Gleitauflagerkraft erzeugt. Dem FSC 3 liegen zwei Gleiter bei, zum einen ein Gleiter aus SBR-Gummi und zum anderen ein Gleiter aus Leder. Der SBR-Gummigleiter wird für die Messung auf nassen und der Ledergleiter auf trockenen Oberflächen verwendet. Für die Versuchsreihen wurde der SBR-Gummigleiter eingesetzt. Das Messgerät misst den Reibungskoeffizienten μ, der das Verhältnis zwischen Zugkraft und Gewichtskraft wiedergibt. Hierfür bewegt sich das Messgerät mit einer konstanten Geschwindigkeit über eine definierte Messstrecke. Die Zugkraft, die es hierfür aufwenden muss, wird von dem Messgerät eigenständig ermittelt und angezeigt. 2.5.3 Das GMG Das GMG ist ein Messgerät für die Bestimmung des Gleitreibungskoeffizienten von Bodenbelägen. Im Gegensatz zu dem FSC 3 ist bei dem GMG das Messen von Straßen- und Wegebelägen bereits herstellerseitig vorgesehen. Für die Ermittlung des Gleitreibungskoeffizienten verwendet das GMG einen Zugmechanismus. Dieser zieht mit einer Geschwindigkeit zwischen 0,2 - 0,25 m/ s einen Gleitkörper über eine max. 80cm lange Strecke. Aus der benötigten Zugkraft und der Gewichtskraft des Gleitkörpers (94,18 N) kann das Messgerät den Gleitreibungskoeffizient des gemessenen Bodenbelages ermitteln. Der 428 3. Kolloquium Straßenbau - Februar 2023 Rutschwiderstand von Pflaster- und Plattenbelägen für Fußgängerverkehrsflächen Zugmechanismus ist zusammen mit der Sensorik, Elektronik und der LCD-Anzeige in einem Transportgehäuse eingebaut. 2.6 Messungen und Auswertung 2.6.1 Referenzmessungen Zu Beginn der Versuchsreihen wurden zunächst Vergleichs- oder Referenzmessungen durchgeführt, um die drei verschiedenen Messmethoden miteinander vergleichen zu können. Das Messverfahren mit dem SRT- Pendelgerät ist gemäß dem FGSV-Merkblatt über den Rutschwiderstand von Pflasterdecken und Plattenbelägen für den Fußgängerverkehr bevorzugt anzuwenden. In diesen Untersuchungen sollte speziell der Einfluss der Fugen ermittelt werden. Zu diesem Zwecke war es notwendig, Messungen über eine längere Strecke und mehrere Fugen durchzuführen. Daher ist eine reine Messung mit dem SRT-Pendelgerät in diesem Fall nicht zielführend, da dieses nur punktuelle Aussagen über den Rutschwiderstand liefert. Aus diesem Grund werden alternative Messverfahren mit dem FSC 3 und dem GMG untersucht. Um die Ergebnisse interpretieren zu können, ist es erforderlich, die für den SRT-Wert geltenden Orientierungswerte auf die Ergebnisse der alternativen Prüfverfahren zu projizieren. Die zu untersuchenden Referenzmaterialien dürfen keine Fugen aufweisen, müssen an jeder Stelle nahezu die gleiche Oberflächenbeschaffenheit haben und ca. zwei Meter lang sein. Folgende Materialien wurden untersucht: • Steinfolie • Korkunterlage • Mauersperrbahn • Gipskartonplatte • Linoleumboden • Tischplatte • Edelstahlplatte • Marmorplatte • Aluminiumplatte • OSB-Platte • Floatglas • Whiteboard Die Messungen mit dem SRT-Pendelgerät wurden gemäß DIN EN 16165 Anhang C durchgeführt. Die Messungen mit dem FSC 3 und dem GMG wurden entsprechend der DIN 51131 durchgeführt. Vor Beginn der Messungen wurden die Gleitmessgeräte um Labor aufgestellt, damit diese sich dem Raumklima anpassen können. Gemäß DIN 51131 wurde die Prüffläche bei Temperaturen, die 25 °C nicht über- und 21 °C nicht unterschreiten, im Labor gelagert. Vor Auf bringen des Gleitmittels wurde die zu messende Fläche von Schmutz gereinigt. Anschließend wurde das Gleitmittel mindestens fünf Minuten vor Beginn der Messungen auf die Prüffläche aufgetragen. Als Messstrecke wurden 50 cm gewählt. Die Auszuglänge des GMG wurde dementsprechend angepasst, was einer Auszugslänge von 63 % entspricht. DIN 51131 gibt als zulässiges Gleitmittel eine 0,1 %-ige Natriumdodecylsulfatlösug (SDS-Lösung) vor. Vor Beginn einer Messreihe müssen die Gleiter für mindestens 10 min in der SDS-Lösung eingelegt werden. Anschließend müssen diese mit einem Schleifpapier der Körnung 320 mit mindestens 20 Schleif hüben behandelt werden. Ein Schleif hub besteht dabei aus einer Vor- und Zurückbewegung über den Gleiter. Die Behandlung der Gleiter mit dem Schleifpapier ist nötig, um eine plane Oberfläche zu erhalten und Staub zu entfernen. Dieses Vorgehen ist vor jeder Messreihe zu wiederholen. Nachfolgende Tabelle zeigt die Ergebnisse der Referenzmessungen. Als Ergebnis wurde jeweils der Mittelwert der vorhandenen Messreihen aufgeführt. Das GMG und das FSC 3 lieferten jeweils den Reibungskoeffizienten μ und das Pendelgerät einen SRT-Wert. Die Ergebnisse wurden nach aufsteigenden SRT-Werten sortiert. Tab.1: Referenzmessungen Versuchsmaterial SRT Pendelgerät FSC 3 GMG Aluminiumplatte 9 0,09 0,2 Whiteboard 9 0,26 0,32 Glasplatte 10 0,16 0,16 Tischplatte 14 0,2 0,53 Edelstahlplatte 14 0,31 0,52 Marmorplatte 19 0,38 0,64 Linoleumboden 25 0,45 0,47 Gipskartonplatte 26 0,49 0,38 Korkunterlage 40 0,62 0,82 OSB-Platte 42 0,48 0,56 Mauersperrbahn 51 0,51 0,4 Steinfolie 64 0,51 0,68 Aus den ermittelten Messwerten wurde folgendes Diagramm erstellt, um den Zusammenhang der Messgeräte darzustellen. Dabei wurden die Messwerte der zugehörigen Oberflächen der alternativen Prüfverfahren über die linke Ordinate und die SRT-Werte über die rechte Ordinate aufgetragen. 3. Kolloquium Straßenbau - Februar 2023 429 Rutschwiderstand von Pflaster- und Plattenbelägen für Fußgängerverkehrsflächen Abb. 1: Messwerte der Referenzmaterialien Ein klarer Zusammenhang zwischen den Messwerten würde vorliegen, wenn die Graphen nahezu parallel oder aufeinander laufen würden. Das GMG zeigt deutlich Ausreißer bei den Messpunkten der Materialien Whiteboard, Tischplatte, Edelstahlplatte, Marmorplatte, Gipskartonplatte, Korkunterlage und Mauersperrbahn. Die Ausreißer lassen sich entweder durch die starke Abnutzung der Materialien durch die vorangegangenen Messungen erklären oder wurden als Messfehler eingestuft. Durch die Wegnahme der Ausreißer wurden die Graphen geglättet. Es ist deutlich zu erkennen, dass die Kurve der FSC-3-Messwerte sich ähnlich wie der des SRT-Pendelgerätes entwickelt. Das GMG liefert keine durchgehende Kurve, da nach Eliminierung der Ausreißer keine zusammenhängende Messreihe mehr übrig ist. Würde man die Punkte händisch verbinden, würde die Kurve annähernd parallel zu der des SRT-Pendelgerätes verlaufen. Abb. 2: Messwerte der Referenzmaterialien ohne Ausreißer 1 Der Fachbereich Sicherheitstechnik an der Universität Wuppertal hat als Ergebnis seiner Forschungsarbeit auf dem Gebiet der Gleitsicherheit die „Wuppertaler Sicherheitsgrenzwerte“ aufgestellt. Bei Reibzahlen unterhalb μ = 0,30 besteht ein nicht akzeptables Ausgleitrisiko (unsicherer Bereich). Bei zunehmender Reibzahl nimmt die Sicherheit gegen Ausgleiten zu. Im Bereich μ = 0,30 bis μ = 0,45 ist bedingt sicheres Begehen möglich. Oberhalb von μ = 0,45 kann von einem „sicheren“ bzw. „sehr sicheren“ Zustand ausgegangen werden. Um den Zusammenhang des SRT-Wertes mit dem Reibungskoeffizienten darzustellen, wird eine Ausgleichsgerade generiert, die den Verlauf der Messpunkte darstellt und durch den Ursprung verläuft. Über die generierte Ausgleichsgerade werden die Orientierungswerte des SRT-Pendelgerätes für sicheres Gehen auf den Reibungskoeffizienten projiziert. Somit lässt sich der untere Grenzwert für den Reibungskoeffizienten mit μ = 0,60 und der obere Grenzwert mit μ = 0,94 bestimmen. Dies bedeutet, dass Oberflächen mit einem Reibungskoeffizienten von unter μ = 0,62 nicht mehr sicher begehen werden können. Zwischen μ = 0,60 und μ = 0,94 ist das Begehen der Oberfläche bedingt sicher. Der so ermittelte Bewertungshorizont weicht drastisch von den Wuppertaler Grenzwerten 1 ab, die einen Anhaltspunkt für sicheres Gehen anhand des Reibungskoeffizienten liefern. Gleiches Vorgehen wurde analog auf die Messwerte des GMG angewandt. So ergibt sich der untere Grenzwert mit μ = 0,43 und der obere Grenzwert mit μ = 0,68. Dies stimmt zum Teil mit den Wuppertaler Grenzwerten überein, die den oberen Grenzwert mit μ = 0,60 definieren. Der untere Grenzwert der Wuppertaler Grenzwerte liegt bei μ = 0,30, Die Ausgleichsgerade des GMG ist dennoch kritisch zu betrachten, da nach Wegnahme der Ausreißer nur noch wenige Referenzwerte übrig sind. Tab. 2: SRT Werte der Pflastersteine Entsprechender Reibungskoeffizient μ - SRT Wert FSC 3 GMG Betonpflaster 30/ 30 69 1,17 0,85 Betonpflaster 20/ 20 62 1,06 0,76 Betonpflaster 10/ 20 61 1,04 0,75 Granitpflaster 68 1,16 0,84 Es wird ersichtlich, dass der Bewertungshintergrund des FSC 3 neu bewertet werden muss. Ein Reibungskoeffizient μ von größer 1 ist physikalisch nicht möglich. 2.6.2 Messungen zur Beurteilung der Fugen Um den Einfluss der Fugen beurteilen zu können, wurden die genannten Fugenmaterialien in die Fugen der vorbereiteten Prüfflächen eingebracht. Die Messungen des alternativen Prüfverfahren werden wie bei den Referenzmessungen nach DIN 51131 durchgeführt. Für jede Oberfläche und Fugenmaterial werden drei Messreihen angefertigt. Nach Abschluss der dritten Messreihe wird das Fugenmaterial entfernt und anschließend ein neues eingebracht. Nachfolgend werden für die Auswertung die Mittelwerte über die Messreihen des FSC 3 gebildet. 430 3. Kolloquium Straßenbau - Februar 2023 Rutschwiderstand von Pflaster- und Plattenbelägen für Fußgängerverkehrsflächen 2.6.2.1 Fugenmaterial Splitt Beispielhaft wird das Vorgehen zur Auswertung des Einflusses des Fugenmateriales anhand der 30/ 30 cm großen Betonpflastersteine dargestellt. Bei diesen Pflastersteinen kann der Einfluss der Fuge nicht über den Mittelwert der Messstrecke beurteilt werden, da ihr Einfluss auf den gesamten Reibungskoeffizienten nur sehr klein ist. Bekannt ist, dass das FSC 3 und das GMG bei der Überfahrt der Oberfläche zwei Fugen überstreichen. Die Gleiterplatte des FSC 3 ist so aufgebaut, dass zwei Gummigleiter nebeneinander angeordnet sind und ein dritter mittig 11cm weiter vorne. Das bedeutet, dass das Messgerät eine Fuge jeweils 2x überfährt. Anhand der Messkurve des FSC 3 können signifikante Ausschläge in den Messungen erkannt werden, diese entsprechen den Fugen. Eine Fuge müsste demnach zwei Ausschläge im Diagramm erzeugen. Abbildung 3 zeigt die Messkurve des FSC 3 für 30/ 30 cm große Betonpflastersteine und das Fugenmaterial Splitt. Die in die Kurve gelegten roten Linien sollen die Fuge markieren. Die beiden Linien haben einen Abstand von 30 cm, was dem Fugenabstand des Pflasters entspricht. Es wird ersichtlich, dass der Reibungskoeffizient in der Fuge gegen 0 geht, demnach verschlechtert das Fugenmaterial Splitt den Rutschwiderstand einer Fläche. Abb. 3: Messkurve des FSC 3 für Betonpflaster 30/ 30, Fugenmaterial Splitt Abb. 4: Messkurve des GMG für Betonpflaster 30/ 30, Fugenmaterial Splitt Die Messkurven des GMG zeigen nur vereinzelt Ausschläge im Verlauf der Kurve. Um die Fuge in der Messkurve identifizieren zu können, wurde vor Beginn der Messung die Lage der Fuge innerhalb der Messstrecke bestimmt. Zur Auswertung wurden wie schon zuvor beim FSC 3 die Fugen im Diagramm mit roten Linien markiert (Abb. 4). Dabei wurde auch der Bereich bis 20 cm hinter der Fuge betrachtet, da erst zu diesem Zeitpunkt der Gleiter die Fuge komplett überquert hat. Wie im Diagramm zu erkennen, zeigt beide Fugen nahezu konstante Werte wie der Rest der Fläche. Daher lässt sich ein Einfluss des Fugenmaterials Splitt nicht feststellen. Bei den anderen Materialien ist Auswertung der Messkurve ähnlich. 2.6.2.2 Fugenmaterial Sand In der zugehörigen Messkurve für die 30/ 30 cm großen Betonpflastersteine sind die Fugen klar zu erkennen. Auch fällt der Reibungskoeffizient μ in der Fuge auf 0. Der Fugenbereich erscheint in der Messkurve breiter als bei Splitt, da das Messgerät beim Überfahren der Fuge den Sand für eine kurze Strecke mitnimmt. Die Fuge ist auch in der Messkurve der Betonpflastersteine 20/ 20 cm deutlich zu erkennen. Der Abfall in der Fuge geht wie vorher gegen 0. Dies bestätigt die Vermutung, dass Sand aufgrund seiner runden Körnung ein Rutschen begünstigt. 3. Kolloquium Straßenbau - Februar 2023 431 Rutschwiderstand von Pflaster- und Plattenbelägen für Fußgängerverkehrsflächen 2.6.2.3 Fugenmaterial Moos Die Fuge der großen Betonpflaster verhält sich sehr ähnlich wie Sand. In der Fuge fällt der Messwert auf 0, das feuchte, mit Gleitmittel vollgesaugte Moos begünstigt ein Gleiten. Auf der zweiten Prüffläche (Betonpflaster 20/ 20 cm) ist der Abfall des Reibungskoeffizienten weniger stark. Das verwendete Moos hat keine homogene Zusammensetzung, so unterscheidet sich das Fugenmaterial von Fuge zu Fuge. Eine weitere Begründung liegt im Feuchtigkeitsgehalt. Da sich die Moose unterscheiden, ist folgerichtig, dass diese das Gleitmittel unterschiedlich aufnehmen. 2.6.2.4 Ohne Fugenfüllung Die Messkurven der großen Pflastersteine zeigen die Fuge nicht sehr zuverlässig an. Der Einfluss der Fuge bewirkt im Vergleich zu den beiden vorangegangenen Fugenmaterialien keinen Abfall bis auf 0. Der Einfluss der Fuge kann demnach als geringer eingestuft werden. Die Messkurve der Betonpflastersteine 20/ 20 cm zeigt die Fuge deutlicher. Der Wert fällt auch hier nicht besonders stark ab, was die vorherige Analyse stützt. 2.6.2.5 Einfluss der Fugenbreite Für die Untersuchungen des Einflusses der Fuge wurden drei Prüfflächen aus dem gleichen Betonpflaster mit unterschiedlichen Abmessungen angelegt. Dadurch unterscheidet sich das Fugenbild der Prüfflächen erheblich. Die nachfolgende Tabelle enthält die Mittelwerte der Messungen mit dem FSC 3 und dem GMG. Tab. 3: Messergebnisse FSC 3/ GMG Betonpflaster 30/ 30 Betonpflaster 20/ 20 Betonpflaster 10/ 20 Fugenmaterial FSC 3 GMG FSC 3 GMG FSC 3 GMG ohne 0,62 0,79 0,65 0,78 0,58 0,73 Sand 0,6 0,71 0,57 0,43 0,43 0,58 Splitt 0,64 0,69 0,57 0,77 0,5 0,73 Moos 0,57 0,67 0,54 0,64 0,6 0,6 Auswertung FSC 3 Betrachtet man das Fugenmaterial, wird ersichtlich, dass der Reibungswiderstand bei Sand mit Zunahme der Fugenbreite abnimmt. Dies stimmt mit der vorherigen Analyse überein, dass Sand den Reibungskoeffizienten herabsetzt. Mit zunehmenden Fugenanteil muss der Reibungskoeffizient dementsprechend abnehmen. Gleiches kann aus den Werten des Fugenmaterials Splitt abgelesen werden. Die Werte für Moos und ohne Fugenfüllung lassen sich nur schwer beurteilen, da hier das Messverfahren an seine Grenzen kommt. Der erhöhte Wert des mittleren Betonpflasters ohne Fugenmaterial kann durch ein Verkeilen des Gleiters bei der Überfahrt über den Hohlraum zustande gekommen sein. Auswertung GMG Die bei der Einzelbetrachtung mit dem FSC 3 aufgefallene geringe Verringerung des Reibungskoeffizienten ohne Fugenfüllung kann mit dem GMG bestätigt werden. Über die Ausgleichsgerade konnten µ-Werte für eine theoretisch fugenlose Vergleichsfläche ermitteltet werden. Aufgrund der vielen Ausreißer ist die Aussagekraft hinter diesen Werten für das GMG kritisch zu sehen. Dennoch erscheinen die ermittelten µ-Werte plausibel. Dabei zeigt sich, dass die Messwerte für die Prüffläche mit Fugen im Vergleich zu der theoretisch fugenlosen Vergleichsfläche unregelmäßig abweichen. Die Abweichungen sind ohne Fugenfüllung im Vergleich zu der theoretisch fugenlosen Fläche am geringsten. 3. Fazit Bei der Durchführung der Messungen mit dem FSC 3 ist offensichtlich geworden, dass das Gerät für den Einsatz auf gepflasterten Flächen nicht geeignet ist. Durch die sehr unruhige Fahrt über die Oberfläche war die zuverlässige Messung über mehrere Messreihen nicht möglich. Die Eignung des GMG zur Untersuchung von Fugeneinflüssen wird aufgrund des langen Gleiters als fraglich beurteilt. Bei der Auswertung der Messergebnisse ist festzustellen, dass die Ausgleichsgerade den Zusammenhang der Werte des FSC 3 und dem SRT-Pendelwert nicht praxisnah widerspiegelt. Dies bietet einen möglichen Ansatzpunkt für weiter Untersuchungen mit anderen Referenzoberflächen. Ob ein Zusammenhang zwischen den unterschiedlichen Messmethoden besteht und wie sich dieser gestaltet, muss Gegenstand weiterer Untersuchungen sein. Literatur [1] DIN 51131: Prüfung von Bodenbelägen - Bestimmung der rutschhemmenden Eigenschaft - Verfahren zur Messung des Gleitreibungskoeffizienten. Beuth Verlag, Berlin [2] DGUV Information „Bewertung der Rutschgefahr unter Betriebsbedingungen“ Fachausschuss Bauliche Einrichtung der Deutschen Gesetzliche Unfallversicherung e.V. (DGUV). Berlin, 2011 [3] Merkblatt über den Rutschwiderstand von Pflaster- und Plattenbelägen für den Fußgängerverkehr. FGSV Verlag, Köln, 1997 [4] Merkblatt über den Rutschwiderstand von Pflasterdecken und Plattenbelägen für den Fußgängerverkehr. FGSV Verlag, Köln, 2020