Lufsky Bauwerksabdichtung, 7. Auflage

Michael Bonk (Hrsg.) Lufsky Bauwerksabdichtung

Michael Bonk (Hrsg.)

Lufsky Bauwerksabdichtung 7., vollständig aktualisierte und erweiterte Auflage Mit 366 Abbildungen PRAXIS

Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar.

1. Auflage 1952 3. Auflage 1975 5. Auflage 2001 6. Auflage 2006 7., vollständig aktualisierte und erweiterte Auflage 2010 Alle Rechte vorbehalten © Vieweg +Teubner Verlag | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2010 Lektorat: Dipl.-Ing. Ralf Harms | Sabine Koch Vieweg+Teubner Verlag ist eine Marke von Springer Fachmedien. Springer Fachmedien ist Teil der Fachverlagsgruppe Springer Science+Business Media. www.viewegteubner.de Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlags unzulässig und strafbar. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Umschlaggestaltung: KünkelLopka Medienentwicklung, Heidelberg Satz/Layout: KLEMENTZ publishing services, Gundelfingen Druck und buchbinderische Verarbeitung: STRAUSS GMBH, Mörlenbach Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier. Printed in Germany ISBN 978-3-8351-0226-2

Vorwort Das Fachbuch mit dem Titel „Lufsky Bauwerksabdichtung“ gilt in der Fachwelt seit Jahrzehnten als ein Standardwerk für Planer und Ausführende von Bauwerksabdichtungen. Karl Lufsky erkannte frühzeitig, dass die Herausgabe eines Fachbuches über Bauwerksabdichtungen als Nachschlagwerk für Planer, Ausführende, Gutachter und Studenten seine Berechtigung hat, obwohl die Abdichtungskosten bei der Neuerrichtung eines Bauwerkes im Vergleich zu den Gesamtbaukosten relativ gering sind. In Schadensfällen – und diese treten leider sehr häufig und in den letzten Jahren noch verstärkt auf – betragen die Sanierungskosten jedoch ein Vielfaches der ursprünglich für die Abdichtungsarbeiten angefallenen Herstellungskosten. Die Hauptursache des Anstiegs von Abdichtungsschäden liegt darin, dass die Planungs- und Ausführungsanforderungen zuwenig beachtet werden und dass häufig unqualifizierte Ausführungsfirmen ohne die erforderliche Durchführung einer Planung bzw. im Sanierungsfall ohne die erforderliche Durchführung einer fachgerechten Schadensdiagnose und einer darauf aufbauenden Sanierungsplanung tätig werden. Das vorliegende Buch enthält Hinweise und Anregungen um schadensfreie und nachhaltige Abdichtungen zu planen und auszuführen. Das Standardwerk über Bauwerksabdichtungen von Karl Lufsky, das letztmalig 1983 in der 4. Auflage erschien, wurde in der 5. und 6. Auflage von Herrn Univ.-Prof. Dr. Erich Cziesielski vollständig überarbeitet und dem neuesten Stand der Technik, insbesondere DIN 18195 (Fassung 08.2000) angepasst. Die Entwicklung der Abdichtungspraxis hat dazu geführt, dass Herr Univ.-Prof. Dr. Erich Cziesielski in seiner Funktion als Herausgeber insbesondere Kapitel über Bauten aus wasserundurchlässigem Beton, Wärmedämmung im Erdreich und die Sanierung schadhafter Abdichtungen neu aufgenommen hat und auch weitere Baustoffe, wie zum Beispiel kunststoffmodifizierte Bitumendickbeschichtungen und Bentonitabdichtungen hat einfließen lassen. In der nunmehr vorliegenden 7. Auflage des Buches wurden sämtliche Abschnitte neu bearbeitet und dem Stand der Technik angepasst. Darüber hinaus konnten mehrere renommierte Autoren gewonnen werden, wobei folgende Abschnitte neu in die 7. Auflage des Buches aufgenommen wurden: – Reduzierung der Wasserbeanspruchung durch Dränung, – Hinweise zu den allgemein anerkannten Regeln der Abdichtungstechnik, – bauaufsichtliche Regelungen für Bauwerksabdichtungen, – Dichtungsschlämmen, – kunststoffmodifizierte Bitumendickbeschichtungen, – Abdichtungen im Verbund mit Fliesen und Platten, – Abdichtungen mit Gelinjektionen. Bauwerksabdichtungen sind dadurch gekennzeichnet, dass sie in der Regel weder gewartet noch nachgebessert werden können, so dass sie für die Lebensdauer des abzudichtenden Bauwerkes funktionsfähig sein müssen. Um derartig wirksame und nachhaltige Bauwerksabdichtungen zu erhalten, ist neben einer fachgerechten Ausführung in entscheidendem Maße auch die Planung, also die Arbeit des Entwerfenden von besonderer Bedeutung. Es

VI

Vorwort

werden daher in komprimierter Form, aber für die Bedürfnisse der Praxis erschöpfend, alle die Erkenntnisse und Richtlinien zusammengestellt und an Beispielen erläutert, die von den Planenden und Auszuführenden anzuwenden sind, um Schäden sicher zu vermeiden. In diesem Sinne wünschen der Verlag, der Herausgeber und die Autoren ein allzeit schadenfreies Bauen und bitten die Leser um konstruktive Kritik, damit das Buch immer dem aktuellen Stand des Wissens angepasst werden kann. Berlin, im Januar 2010

Michael Bonk

Inhalt 1 Aufgabe von Bauwerksabdichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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2 Geschichtliche Entwicklung der Abdichtungstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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3 Beanspruchung der Bauwerke durch Wasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1 Wasserkreislauf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 Wasserarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.1 Niederschlagswasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.2 Brauchwasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.3 Sickerwasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.3.1 Nichtstauendes Sickerwasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.3.2 Aufstauendes Sickerwasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.4 Kapillarwasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.5 Haftwasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.6 Schichtenwasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.7 Grundwasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.8 Hochwasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3 Wasserbeanspruchungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.1 Bodenfeuchte und nichtstauendes Sickerwasser . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.2 Nichtdrückendes Wasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.3 Drückendes Wasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.3.1 Aufstauendes Sickerwasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.3.2 Schichtenwasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.3.3 Grundwasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.3.4 Drückendes Wasser von innen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4 Abdichtungsarten in Abhängigkeit von der Wasserbeanspruchung . . . . . . . 3.5 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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4 Reduzierung der Wasserbeanspruchung durch Dränung . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 Hydrogeologische Grundlagen und Erkundung von Baugrund- und Grundwasserverhältnissen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2.1 Wasser im Boden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2.2 Wasserdurchlässigkeit von Böden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2.3 Erkundung der Baugrund- und Grundwasserverhältnisse . . . . . . . . . 4.3 Konstruktive Ausbildung der Elemente einer Dränanlage . . . . . . . . . . . . . . 4.3.1 Wanddränschichten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3.2 Dränanlagen unter Bodenplatten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3.3 Dränschichten auf erdüberschütteten Decken . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3.4 Dränleitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3.5 Vorflut . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4 Materialien und Systeme für Dränanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.5 Bemessung von Dränanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.6 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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5 Anerkannte Regeln der Abdichtungstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1 Notwendigkeit von Abdichtungsregeln – Zuverlässigkeit . . . . . . . . . . . . . . . 5.2 Zum Begriff der anerkannten Regeln der Bautechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2.1 Privatrechtliche Aspekte der üblichen Beschaffenheit . . . . . . . . . . . . 5.2.2 Öffentlich-rechtliche Aspekte bei der Abdichtungstechnik . . . . . . . . 5.2.3 Zur Rangfolge und Bedeutung von Regelwerken . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3 Übersicht zu den Regeln zur Abdichtung erdberührter Bauteile . . . . . . . . . . 5.3.1 Regeln zur Beurteilung und Beanspruchung und Verminderung der Beanspruchung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3.2 Regelwerke für die Bauwerksabdichtung erdberührter Bauteile . . . . 5.4 Übersicht zu den Regeln bei Nassraumabdichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4.1 Regeln zur Beurteilung der Beanspruchung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4.2 Regeln für die Ausführung von Nassraumabdichtungen . . . . . . . . . . 5.5 Übersicht zu den Regeln zur Abdichtung von Behältern und Becken . . . . . . 5.6 Der Umgang mit neuen Produkten und Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.7 Die Bedeutung von Abweichungen von den anerkannten Regeln der Bautechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.8 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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6 Bauaufsichtliche Regelungen für Bauwerksabdichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1 Bauaufsichtliche Regelungen in Deutschland . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2 Regelungen für Bauwerksabdichtungen nach den Landesbauordnungen . . . 6.2.1 Regelungen für den Schutz baulicher Anlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2.2 Regelungen für Produkte für Bauwerksabdichtungen . . . . . . . . . . . . 6.2.2.1 Nationale technische Regeln nach den Bauordnungen . . . . 6.2.2.2 Europäische technische Spezifikationen nach der Bauproduktenrichtlinie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2.2.3 Umsetzung der europäischen Regelungen in das deutsche Baurecht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2.2.4 Regelungen für Produkte für die Bauwerksabdichtung nach europäischen technischen Spezifikationen im deutschen Baurecht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.3 Verwendung von Abdichtungsprodukten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.3.1 Verwendung von Produkten für Bauwerksabdichtungen nach nationalen Regelungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.3.2 Verwendung von Produkten für die Bauwerksabdichtung nach europäischen Spezifikationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.3.2.1 Grundsätzliches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.3.2.2 Anwendungsregelungen im Teil II der Liste der Technischen Baubestimmungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.4 Die Bedeutung der Abgrenzung zwischen bauaufsichtlichen und privatrechtlichen Regeln bei der Planung und Ausführung von Bauwerksabdichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.4.1 Bauaufsichtliche Anforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.4.2 Privatrechtliche Anforderungen bei Bauwerksabdichtungen . . . . . . . 6.4.3 Planung und Ausführung von Abdichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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6.4.3.1

Planung in Übereinstimmung mit den bestehenden und vereinbarten Regeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.4.3.2 Planung in Abweichung von den vereinbarten Regeln . . . . 6.5 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.6 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Werkstoffe zur Bauwerksabdichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.1 Dichtigkeitsbegriff und Anforderungen an Abdichtungen . . . . . . . . . . . . . . 7.2 DIN 18195 Bauwerksabdichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.2.1 DIN 18195 Bauwerksabdichtungen vs. VOB/C DIN 18336 Abdichtungsarbeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.3 Bitumenprodukte zur Abdichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.3.1 Das Werkstoffverhalten von Bitumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.3.2 Bitumen- und Polymerbitumenbahnen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.3.3 Bitumendickbeschichtungen (KMB) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.4 Kunststoff-Produkte zur Abdichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.4.1 Kunststoff- und Elastomer-Dichtungsbahnen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.5 Flüssig aufzubringende Abdichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.5.1 Mineralische Dichtungsschlämmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.5.2 Verbundabdichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.5.3 Flüssigkunststoffe für Bauwerksabdichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.5.4 Oberflächenschutzsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.6 Beton mit hohem Wassereindringwiderstand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.7 Lehm- und Bentonit-Dichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.8 Voranstriche, Grundierungen und Versiegelungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.9 Trennlagen, Gleitschichten, Dampfbremsen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.10 Schutzschichten und Schutzmaßnahmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.11 Einbauteile, Verstärkungen usw. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.12 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Abdichtungen mit Bitumenbahnen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.1 Vorbemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.2 Werkstoff Bitumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.2.1 Vom Steinkohlenteerpech zum heutigen Bitumen . . . . . . . . . . . . . . . 8.2.2 Ermittlung des Erweichungspunkts nach der Methode „Ring und Kugel“. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.2.3 Ermittlung der Eindringtiefe (Penetration) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.2.4 Ermittlung des Brechpunkts nach Fraaß . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.2.5 Eigenschaften von Bitumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.2.6 Verarbeitung von Bitumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.3 Bitumendachdichtungsbahnen sowie Bitumenschweißbahnen und ihre Verarbeitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.3.1 Aufbau der Bahnen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.3.2 Materialeigenschaften von Bitumendichtungsbahnen und Bitumenschweißbahnen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.3.3 Verarbeitung von Bitumendachdichtungsbahnen und Bitumenschweißbahnen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.3.4 Grundregeln für die Ausbildung von Bitumenabdichtungen . . . . . . .

80 81 82 83 85 85 88 89 89 89 96 100 104 104 108 108 109 111 112 114 118 120 122 127 130 134 137 137 137 137 140 141 141 142 142 145 145 148 150 154

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8.4 Bitumen-Kaltselbstklebebahnen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.5 Bauwerksabdichtungen nach DIN 18 195 mit Abdichtungsbahnen aus Bitumen und Polymerbitumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.5.1 Planung von Bauwerksabdichtungen – Grundsätze . . . . . . . . . . . . . . 8.5.1.1 Ermittlung der Bodenverhältnisse und Schichtungen sowie des Bemessungswasserstands . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.5.1.2 Festlegung der Art der Wasserbeanspruchung . . . . . . . . . . 8.5.1.3 Erarbeiten eines Abdichtungskonzepts für das Gebäude . . 8.5.1.4 Das Abdichtungsdetail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.5.2 Anordnung und Ausbildung von Abdichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.5.2.1 Querschnittsabdichtungen im Mauerwerk . . . . . . . . . . . . . 8.5.2.2 Abdichtungen gegen Bodenfeuchte (Kapillarwasser, Haftwasser) und nichtstauendes Sickerwasser auf Bodenplatten und Wänden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.5.2.3 Abdichtungen gegen nichtdrückendes Wasser auf Deckenflächen und in Nassräumen nach DIN 18 195-5 . . . 8.5.2.4 Abdichtung gegen von außen drückendes Wasser und aufstauendes Sickerwasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.5.2.5 Abdichtung gegen von innen drückendes Wasser . . . . . . . . 8.5.3 Ausführung und Ausführungsüberwachung bei Abdichtungen mit Bitumenbahnen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.5.3.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.5.3.2 Abdichtungen mit Bitumendachdichtungsbahnen . . . . . . . 8.5.3.3 Abdichtungen mit Bitumenschweißbahnen . . . . . . . . . . . . . 8.5.3.4 Abdichtungen mit kaltselbstklebenden Bahnen . . . . . . . . . 8.6 Fugen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.7 Durchdringungen, Übergänge, An- und Abschlüsse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.7.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.7.2 An- und Abschlüsse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.7.3 Abdichtungsabschluss an Türen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.7.4 Los-Festflansch-Konstruktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.8 Schutzschichten und Schutzmaßnahmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.9 Detailprobleme und ihre Lösungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.9.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.9.2 Lichtschächte / außenliegende Kellertreppen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.9.3 Wandsohlenabdichtungsanschluss bei von außen drückendem Wasser und Baugruben mit ausreichendem Arbeitsraum vor dem Gründungsbauwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.9.4 Wandsohlenabdichtungsanschluss bei von außen drückendem Wasser und Baugruben ohne Arbeitsraum vor dem Gründungsbauwerk . . . 8.9.5 Abdichtungsanschlüsse zwischen Wand und Decke . . . . . . . . . . . . . 8.9.6 Wechsel zwischen gegen eine Lehnwand aufgebrachte Abdichtung und außenseitig auf dem Rohbau aufgebrachte Abdichtung . . . . . . . 8.9.7 Arbeitsfugen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.9.8 Konsolankerkonstruktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.10 Anschluss an alte „bituminöse Bauwerksabdichtungen“ . . . . . . . . . . . . . . . . 8.11 Verbindung von Bitumenabdichtungen und KMB-Abdichtungen . . . . . . . . 8.12 Anschluss von WU-Betonkonstruktionen an „Schwarze Wannen“ . . . . . . .

159 160 160 160 161 163 164 165 165

169 170 172 174 174 174 176 176 177 177 182 182 182 183 183 187 188 188 188

189 193 197 199 199 201 202 202 203

XI

Inhaltsverzeichnis

8.13 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.14 Zusammenstellung weiterer Normen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

204 206

9 Ausführungshinweise zu Abdichtungen aus Bitumenwerkstoffen . . . . . . . . . . 9.1 Anforderungen an den Untergrund . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.2 Verarbeitung von flüssigen Massen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.3 Klebearten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.4 Allgemeine Anforderungen an Bauwerksabdichtung mit Bitumenwerkstoffen 9.5 Gebäude im Bereich von Erdfeuchte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.6 Innenabdichtung eines Nassraumes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.7 Abdichtung eines Balkones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.8 Abdichtung einer Dachterrasse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.9 Abdichtungen gegen nicht drückendes Wasser von hoch beanspruchten Flächen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.10 Abdichtungen eines Gebäudes gegen Grundwasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.11 Abdichtungen gegen aufstauendes Sickerwasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.12 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

208 208 208 209 215 217 220 222 222

10 Wasserundurchlässige Bauten aus Beton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.1 Beton mit hohem Wassereindringwiderstand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.1.1 Anforderungen an Beton mit hohem Wassereindringwiderstand . . . 10.1.2 Klassifizierung des Betons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.1.3 Klassifizierung der Bauteile bzw. des Bauwerks . . . . . . . . . . . . . . . . 10.1.3.1 Beanspruchungsklassen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.1.3.2 Nutzungsklasse A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.1.3.3 Nutzungsklasse B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.2 Verhalten des Betons im Bauwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.2.1 Feuchtebedingungen in Bauteilen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.2.2 Zwangauslösende Einflüsse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.2.3 Erwärmung des erhärtenden Betons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.2.4 Zeitpunkt der maximalen Temperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.2.5 Zeitpunkt des Temperaturausgleichs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.2.6 Temperaturerhöhung im Bauteil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.2.7 Schwinden, Kriechen, Relaxation des Betons . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.2.8 Schwindarmer Beton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.3 Schutzmaßnahmen während des Betonierens und Erhärtens . . . . . . . . . . . . 10.3.1 Arten der Nachbehandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.3.2 Dauer der Nachbehandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.4 Beanspruchung durch Zwang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.4.1 Eigenspannungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.4.1.1 Rissgefahr beim Abkühlen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.4.1.2 Rissgefahr beim Austrocknen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.4.1.3 Rechnerische Abschätzung der Eigenspannungen . . . . . . . 10.4.2 Zwangspannungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.4.2.1 Zwang bei Verformungsbehinderung infolge Reibung oder Verbund . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.4.2.2 Zwangspannungen durch abfließende Hydratationswärme 10.4.2.3 Zwangspannungen durch Temperatureinwirkungen aus Witterungseinflüssen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

230 230 230 231 234 234 236 237 237 237 238 239 240 241 241 242 246 246 247 248 248 249 250 252 253 255

224 228 228 229

255 258 258

XII

Inhaltsverzeichnis

10.5 Risssicherheit von wasserundurchlässigen Betonbauteilen. . . . . . . . . . . . . . . 10.5.1 Risse im Bereich der Oberfläche (Schalenrisse) . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.5.2 Risse in der Biegezugzone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.5.3 Durchgehende Risse (Trennrisse) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.5.4 Vorgänge bei der Trennrissbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.5.5 Maßnahmen zur Verminderung der Rissgefahr . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.5.5.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.5.5.2 Konstruktive Maßnahmen zum Vermindern der Rissgefahr 10.5.5.3 Betontechnische Maßnahmen zum Vermindern der Rissgefahr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.5.5.4 Ausführungstechnische Maßnahmen zum Vermindern der Rissgefahr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.5.6 Rechnerisch zulässige Rissbreiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.5.7 Ermitteln der Bewehrung zur Begrenzung der Rissbreite . . . . . . . . . 10.6 Konstruktive Durchbildung von Bauteilen aus WU-Beton . . . . . . . . . . . . . . 10.6.1 Vorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.6.2 Allgemeine Konstruktionsgesichtspunkte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.6.3 Nachweis der Gebrauchstauglichkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.6.4 Zwangbeanspruchung in Sohlplatten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.6.5 Zwangbeanspruchung in Wänden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.6.6 Wahl der Konstruktionsart und Bauweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.6.6.1 Bauweise zur Vermeidung von Trennrissen . . . . . . . . . . . . 10.6.6.2 Bauweise mit begrenzter Rissbreite . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.6.6.3 Bauweise mit zugelassenen Trennrissen . . . . . . . . . . . . . . . 10.6.7 Bauteilabmessungen und -schwächungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.6.7.1 Bauteildicken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.6.7.2 Wandhöhen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.6.7.3 Öffnungen in Wänden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.6.7.4 Nischen und Versprünge in Wänden . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.6.7.5 Durchdringungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.6.8 Sonderbauweise „Dreifachwand“ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.7 Fugenausbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.7.1 Fugenarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.7.2 Wirkungsweise von Fugenabdichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.7.2.1 Fugenbänder oder Fugenbleche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.7.2.2 Fugenbandarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.7.3 Ungeeignete Fugenabdichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.7.4 Betonierfugen (Arbeitsfugen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.7.4.1 Vorbemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.7.4.2 Arbeitsfugen in der Sohlplatte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.7.4.3 Arbeitsfugen an Schächten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.7.4.4 Arbeitsfugen Sohlplatte/Wand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.7.4.5 Arbeitsfugen in den Wänden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.7.5 Scheinfugen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.7.5.1 Scheinfugen in der Sohlplatte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.7.5.2 Scheinfugen in den Wänden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.7.6 Bewegungsfugen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.7.6.1 Bewegungsfugen in der Sohlplatte . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

261 261 262 263 263 266 266 266 266 267 267 269 272 272 273 274 274 275 278 278 280 282 282 282 283 284 286 286 287 287 287 288 290 291 292 294 294 294 295 295 299 300 300 301 302 303

XIII

Inhaltsverzeichnis

10.7.6.2 Bewegungsfugen in Wänden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.7.7 Verbindungen von Fugenabdichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.7.7.1 Verbindungen bei Fugenblechen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.7.7.2 Verbindungen von Fugenbändern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.7.7.3 Verbindungen Fugenblech/Fugenband . . . . . . . . . . . . . . . . 10.7.8 Einbau von Fugenabdichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.8 Ausführungsbeispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.8.1 Ausführung wasserundurchlässiger Bauwerke . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.8.2 Innenbereich von Kellerbauwerken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.8.3 Heizungs-, Lager- und Vorratskeller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.8.4 Tiefgaragen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.8.5 Hochwertig genutzte Räume in Kellern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.8.5.1 Wasserdampfdiffusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.8.5.2 Tauwasserbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.8.5.3 Zusätzliche Maßnahmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.8.6 Schwimmbecken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.8.7 Trinkwasserbehälter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.8.8 Klärbecken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.8.9 Trogbauwerke für Verkehrswege . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.8.9.1 Konstruktion und Bemessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.8.9.2 Ausführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.8.10 Tunnel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.8.10.1 Konstruktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.8.10.2 Anforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.9 Instandsetzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.9.1 Risse im jungen, noch verformbaren Beton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.9.2 Risse im jungen, schon erhärtenden Beton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.9.3 Nicht abzudichtende, selbstheilende Risse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.9.4 Risse im erhärteten Beton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.9.4.1 Abdichtung durch Zementleim-Verpressung . . . . . . . . . . . 10.9.4.2 Abdichtung mit Bentonit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.9.4.3 Abdichtung mit Abdichtungsbahnen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.9.4.4 Abdichtung durch Kunstharz-Auftrag . . . . . . . . . . . . . . . . 10.9.4.5 Abdichtung durch Kunstharz-Verpressung . . . . . . . . . . . . . 10.9.4.6 Abdichtung durch Verpressen gegen Wasserdruck . . . . . . . 10.9.5 Poröse Betonbereiche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.9.5.1 Verpressen mit Kunstharz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.9.5.2 Verpressen mit Zementleim . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.9.5.3 Ersetzen durch Spritzbeton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.9.6 Fehlerhaft eingebaute Fugenbänder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.9.7 Abdichtung durch Injektionsschleier im Baugrund . . . . . . . . . . . . . . 10.10 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

303 304 304 305 307 307 308 308 309 310 311 312 312 315 318 319 322 324 326 326 326 329 329 330 332 333 333 333 334 334 334 334 335 335 337 337 337 338 338 338 339 339

11 Abdichtung mit Bentonit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1 Abdichtungseigenschaften von Bentonit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.2 Funktionsweise von Bentonitschichten als Abdichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.3 Voraussetzungen für den Einsatz von Bentonitabdichtungen . . . . . . . . . . . . 11.4 Ausführung von Bentonitabdichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

344 344 344 347 349

XIV

Inhaltsverzeichnis

11.4.1 Abdichtung mit Bentonitsuspensionen (Schleierinjektionen) . . . . . . 11.4.2 Abdichtung mit Bentonitpanels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.4.3 Abdichtung mit Kombinationen aus Bentonitschichten und Kunststoffbahnen oder Geotextilien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.5 Konstruktive Durchbildung von Bauteilen mit Bentonitabdichtungen . . . . . 11.6 Ausführungsbeispiele mit Bentonitabdichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.7 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

349 349

12 Dichtungsschlämmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.2 Anwendungsbereiche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.3 Stoffe und Stoffeigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.4 Regelwerke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.5 Ausführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.5.1 Untergrund . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.5.2 Witterungseinflüsse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.5.3 Schichtdicke und Mischungsverhältnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.6 Detailausbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.6.1 Vorbemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.6.2 Fußpunktausbildung von Kellerabdichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.6.3 Oberer Abschluss erdberührter Abdichtungen im Sockelbereich (Spritzwasserbereich) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.6.4 Durchdringungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.6.5 Fugen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.6.6 Schutzschichten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.7 Dichtungsschlämmen als Negativabdichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.8 Dichtungsschlämmen und die allgemein anerkannten Regeln der Technik . 12.9 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

364 364 365 366 367 370 370 371 372 372 372 373

13 Abdichtungen mit kunststoffmodifizierten Bitumendickbeschichtungen (KMB) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.1 Regelwerke und Lastfälle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.2 Stoffliche Einordnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.2.1 Lieferformen und Konsistenzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.2.2 Durchtrocknung der Beschichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.2.3 Verbrauch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.3 Vorbereitende Arbeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.3.1 Prüfung des Untergrundes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.3.2 Vorbereitung saugender Untergründe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.3.3 Vorbereitung nicht saugender Untergründe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.3.4 Schutz vor rückwärtiger Durchfeuchtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.3.5 Innenecken und Wand-Bodenanschlüsse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.3.6 Anschluss an waagerechte Abdichtungen in und unter Wänden . . . . 13.4 Ausführung der Abdichtung mit KMB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.4.1 Voranstrich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.4.2 Kratz- und Füllspachtelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.4.3 Erste Abdichtungslage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.4.4 Zweite Abdichtungslage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.4.5 Fugen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

352 353 358 363

374 375 376 378 378 379 381 384 384 386 387 388 393 393 394 395 398 402 403 404 407 407 408 408 410 410

XV

Inhaltsverzeichnis

13.4.6 An- und Abschlüsse, Übergänge und Arbeitsunterbrechungen . . . . . 13.4.7 Maschinelle Verarbeitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Qualität und Kontrolle der Abdichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Schutzmaßnahmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Wannenförmige Abdichtung mit KMB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

411 413 414 416 419 421 422

14 Abdichtungen im Verbund mit Fliesen und Platten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.1 Grundsätzliches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.2 Beanspruchungen und Beanspruchungsklassen von Verbundabdichtungen 14.3 Technische Regeln zur Planung und Ausführung von Verbundabdichtungen 14.3.1 Bauregelliste, ETAG 022 und CUAP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.3.2 Anwendungsregeln für Verbundabdichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.3.3 Konstruktions- und Bemessungsregeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.3.4 AIV – anerkannte Regel der Technik!? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.4 Stoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.4.1 Untergründe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.4.2 Abdichtungsstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.4.2.1 Flüssig zu verarbeitende Abdichtungsstoffe . . . . . . . . . . . . 14.4.2.2 Bahnenförmige Abdichtungsstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.4.2.3 Plattenförmige Abdichtungsstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.4.3 Dünnbettmörtel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.4.4 Fliesen- und Plattenbeläge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.4.5 Fugenmörtel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.5 Ausführungsbeispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.5.1 Verbundabdichtungen in Innenräumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.5.1.1 Abdichtung in häuslichen Bädern ohne Bodenablauf . . . . . 14.5.1.2 Rand- und Bewegungsfugen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.5.1.3 Durchdringungen und Einbauteile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.5.1.4 Bodenabläufe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.5.1.5 Übergänge zwischen Nass- und Trockenräumen . . . . . . . . 14.5.1.6 Türen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.5.1.7 Bade- , Duschwannen und barrierefreie Duschen . . . . . . . . 14.5.2 Verbundabdichtungen im Außenbereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.6 Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.7 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

424 424 425 427 427 430 433 434 435 436 439 439 444 446 447 448 449 449 449 449 451 454 456 457 460 460 463 465 466

15 Abdichtungen mit Gelinjektionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.1 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.2 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.2.1 Planungsgrundsätze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.2.2 Stoffe für Gelinjektionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.2.2.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.2.2.2 Injektionsstoffe auf Acrylatbasis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.2.2.3 Injektionsstoffe auf Polyurethanbasis . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.2.2.4 Sonstige Injektionsstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.2.3 Anforderungen an Injektionsgele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

468 468 468 468 470 470 470 471 473 474

13.5 13.6 13.7 13.8 13.9

XVI

Inhaltsverzeichnis

15.2.3.1 Charakterisierung von Gelen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.2.3.2 Allgemeine Anforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.2.3.3 Anwendungsbezogene Anforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . 15.2.3.4 Umweltverträglichkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Injektionsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.3.1 Schleierinjektion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.3.1.1 Prinzip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.3.1.2 Randbedingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.3.1.3 Einfluss des Baugrundes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.3.1.4 Beurteilung der Injizierbarkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.3.1.5 Anforderungen an das Material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.3.1.6 Injektionstechnologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.3.2 Flächeninjektion in Bauteile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.3.2.1 Prinzip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.3.2.2 Anwendungsgrenzen und Randbedingungen . . . . . . . . . . . 15.3.3 Flächeninjektion in Bauteilzwischenräume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.3.3.1 Prinzip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.3.3.2 Randbedingungen und Grenzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.3.4 Injektion von Rissen und Fugen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.3.4.1 Injektion von Rissen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.3.4.2 Injektion von Bewegungsfugen und Hohlräumen . . . . . . . . Injektionsgeräte und Zubehör . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Qualitätssicherung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

474 476 477 478 479 479 479 480 482 485 487 488 490 490 491 493 493 494 495 495 496 498 499 500

16 Wärmedämmung im Erdreich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16.1 Problemstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16.2 Beanspruchung von Wärmedämmstoffen im Erdreich . . . . . . . . . . . . . . . . . 16.3 Baurechtliche Regelungen und Anforderungen an Perimeterdämmungen . . 16.3.1 Normative Regelungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16.3.1.1 Nachweis des Wärme-und Feuchtigkeitsschutzes . . . . . . . . 16.3.1.2 Produkt-und Anwendungsnormen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16.3.2 Allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16.3.2.1 Anwendungsbereiche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16.3.2.2 Bestimmungen für Entwurf und Bemessung . . . . . . . . . . . 16.4 Produkteigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16.4.1 Wärmeleitfähigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16.4.2 Druckfestigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16.4.3 Wasseraufnahmeverhalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16.4.4 Dauerhaftigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16.5 Konstruktive Ausbildung von Kelleraussenwänden und Bodenplatten mit Perimeterdämmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16.5.1 Randbedingungen für die konstruktive Ausbildung von Bauteilen mit einer Perimeterdämmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16.5.2 Konstruktive Grundsätze für die Perimeterdämmung . . . . . . . . . . . . 16.5.2.1 Nicht-druckwasserbeanspruchte Anwendungen . . . . . . . . . 16.5.2.2 Druckwasserbeanspruchte Anwendungen . . . . . . . . . . . . . 16.5.2.3 Lastabtragende Wärmedämmung unter Gündungsplatten .

502 502 503 505 506 506 508 511 512 512 513 513 513 515 516

15.3

15.4 15.5 15.6

518 518 519 519 522 524

XVII

Inhaltsverzeichnis

16.6 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16.7 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

525 526

17 Sanierung von Abdichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17.1 Vorbemerkungen zur Sanierung von Abdichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17.2 Abdichtungsunabhängige Feuchtigkeitseinflüsse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17.2.1 Tauwasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17.2.2 Bauwasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17.2.3 Niederschläge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17.3 Ortung von Leckagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17.4 Diagnostik zur Ermittlung der Schadensursache . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17.5 Sanierungsplanung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17.6 Sanierung bei kapillar aufsteigender Feuchtigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17.6.1 Maueraustauschverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17.6.2 Rammverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17.6.3 Mauersägeverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17.6.4 V-Schnittverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17.6.5 Injektionsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17.6.6 Elektrophysikalische Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17.7 Sanierung bei hygroskopisch bedingter Feuchtigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17.7.1 Entsalzungsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17.7.2 Sanierputze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17.8 Sanierung bei Undichtigkeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17.8.1 Außenwandabdichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17.8.2 Sohlplattenabdichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17.8.3 Wasserdruckhaltende Innenwanne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17.8.4 Flächen- und Schleierinjektionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17.8.5 Innenabdichtung mit Dichtungsschlämmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17.9 Reduzierung der Wasserbeanspruchung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17.9.1 Ringdränungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17.9.2 Sickerdolen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17.10 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

528 528 530 531 532 532 533 538 547 548 550 551 552 554 555 559 561 562 564 566 567 571 573 575 579 582 582 583 584

18 Kostenvergleich zwischen weißer, schwarzer und brauner Wanne . . . . . . . . . 18.1 Dichtungs- und Bausysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18.2 Modell-Gebäude für den Kostenvergleich. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18.3 Kostenermittlung für die Dichtungssysteme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18.3.1 Kalkulationsgrundlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18.3.2 Kostenrelevante Randbedingungen und Zuordnungen . . . . . . . . . . . . 18.3.3 Kosten für das System „Weiße Wanne“. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18.3.4 Kosten für das System „Schwarze Wanne“. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18.3.5 Kosten für das System „Braune Wanne“. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18.3.6 Vergleichende Auswertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18.4 Kosten von zusätzlichen Ausbau-Elementen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18.4.1 Anstriche / Beschichtungen auf Sohlen und Wänden . . . . . . . . . . . . . 18.4.2 Fliesen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18.4.3 Räume mit hohen Anforderungen an geringe Raumluftfeuchtigkeit . 18.5 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

587 587 588 589 589 589 590 591 593 594 595 596 596 596 597

Sachwortverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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1 Aufgabe von Bauwerksabdichtungen Von Dipl.-Ing. Michael Bonk Um die Aufgabe von Bauwerksabdichtungen zu beschreiben, wird zunächst erläutert, was im Folgenden unter dem Begriff „Bauwerksabdichtung“ verstanden wird und welche Bereiche nur bedingt zu Bauwerksabdichtungen gehören. Unter einer Bauwerksabdichtung wird die dauerhafte Schutzmaßnahme für Bauwerke und Bauwerksteile gegen das Ein- und/oder Hindurchdringen von Wasser in Form von Gebrauchswasser, Bodenfeuchtigkeit, Sickerwasser, nichtdrückendem Wasser sowie drückendem Wasser verstanden. In der Regel ist eine derartige Abdichtung dadurch gekennzeichnet, dass sie auf dem abzudichtenden Bauteil aufgebracht wird und zusätzlich eine Schutzschicht angeordnet wird. Da die Bauwerksabdichtung im Allgemeinen nach der Herstellung nicht mehr zugänglich ist und somit weder gewartet noch nachgebessert werden kann, muss sie die gleiche Lebensdauer wie das zu schützende Bauwerk aufweisen (Bild 1.1).

Bild 1.1: Überfluteter Keller auf Grund einer unzureichenden Abdichtung

Einen Sonderfall der Bauwerksabdichtung stellen wasserundurchlässige Betonkonstruktionen dar, bei denen keine weiteren Abdichtungsmaßnahmen erforderlich sind. Hier wird das zu schützende Bauwerk selbst so ausgebildet, dass es in sich dicht genug ist, um den Bestand und die Nutzung des Bauwerkes nicht zu gefährden. Arbeiten des Dachdeckerhandwerkes gehören hingegen bedingt zum Aufgabegebiet der Bauwerksabdichtung. Dies liegt darin begründet, dass sämtliche Dachdeckungen einschließlich der Dachabdichtungen weitgehend freiliegen bzw. nur mit einem ohne großen Aufwand

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1 Aufgabe von Bauwerksabdichtungen

entfernbaren Oberflächenschutz – zum Beispiel aus Kies – versehen sind und daher regelmäßig gewartet werden können bzw. werden müssen. Zum Gebiet der Bauwerksabdichtung gehören hingegen sämtliche Abdichtungen, die ständig von Massivbauteilen bedeckt sind bzw. sich im Erdreich befinden. Derartige Bauwerksabdichtungen können in der Regel weder gewartet werden noch ist es ohne größere Vorarbeit möglich, auch kleine Schäden zu beheben. Eine weitere Aufgabe der Bauwerksabdichtung besteht darin, das Bauwerk gegen den Angriff von Chemikalien zu schützen, die sich unter gewöhnlichen Umständen im Erdreich befinden und mit dem unterirdischen Wasser an die Bauteile gelangen können. Im Allgemeinen enthält das unterirdische Wasser nur geringe Beimengungen von Chemikalien, die aber unter Umständen wie zum Beispiel bei aggressivem Grundwasser schädigend auf Beton und Mörtel einwirken können. Gegen diese Stoffe sind Hautabdichtungen, die als äußere Schicht auf dem Bauwerk aufgebracht werden, in der Regel voll widerstandsfähig. Weitergehende Maßnahmen, zum Beispiel der Schutz von Bauteilen gegen Abwässer chemischer Werke, der Bau von Öl- und Säurebehältern oder die Abdichtung von Deponien gehören zum Gebiet der Spezialabdichtungen und werden im Folgenden nicht weiter behandelt. Kennzeichnend für alle Abdichtungsarbeiten ist, dass der verhältnismäßig geringe Herstellungswert der Abdichtung im Gegensatz zu seinem sehr hohen Gebrauchswert steht. Dessen Größe kann jedoch nur am negativen Beispiel gemessen werden, nämlich an der Höhe der im Schadensfall entstehenden Kosten. Die Kosten sind, wie bereits erwähnt, extrem hoch, da Bauwerksabdichtungen kaum bzw. überhaupt nicht mehr zugänglich sind. Je nach Lage der Schadensstelle und der Art des Wasserangriffes vor allem unterhalb der Grundwasserlinie können allein durch das Freilegen der beschädigten oder nicht wirksamen Abdichtung Kosten entstehen, die den Herstellungswert um das Mehrtausendfache überschreiten.

Bild 1.2: Aufsteigende Feuchtigkeit im Mauerwerk

1 Aufgabe von Bauwerksabdichtungen

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Bild 1.3: Stalaktitenausbildung im Bereich einer undichten Rampe

Hinzu kommt insbesondere bei Hautabdichtungen oft die Schwierigkeit, die genaue Lage der Schadensstelle überhaupt zu lokalisieren. Bauwerke aus wasserundurchlässigem Beton haben hier gegenüber den äußeren Hautabdichtungen einen großen Vorteil, da Leckagen in der Regel leichter geortet und nachinjiziert werden können. Der geringfügige Kostenaufwand, dem der Titel „Abdichtungsarbeiten“ im Gesamtkostenanschlag beansprucht, verleitet den Bauherren und Bauplaner oft dazu, diese Arbeiten als nebensächlich anzusehen. Auch im Bewusstsein der Öffentlichkeit spielen sie kaum eine Rolle, denn dem Nutzer eines wirksam abgedichteten Bauwerkes, also dem bautechnischen Laien, ist von dem Vorhandensein der Abdichtung meist überhaupt nichts bekannt. Durch die in den letzten Jahrzehnten gestiegenen höheren Nutzungsanforderungen von Kellerräumen und der hieraus resultierenden Sensibilität der Nutzer hat das Thema der Bauwerksabdichtung weiter an Bedeutung gewonnen. Während Keller früher ausschließlich unbeheizt waren und für untergeordnete Lagerzwecke genutzt wurden, werden Kellerräume heutzutage vielfach zum Beispiel als Fitnessräume, Partykeller, Hobbyräume, Saunabereiche und Arbeitsbereiche hochwertig genutzt. Damit eine Bauwerksabdichtung ihrer Aufgabe gerecht werden kann, ist neben der einwandfreien handwerklichen Ausführung der Abdichtung insbesondere die Planung der Abdichtung und des Tragwerkes von besonderer Bedeutung. Darum wenden sich die folgenden Ausführungen nicht nur an den Abdichtungsfachmann, den Spezialingenieur und den Abdichter, die ihre Arbeit kennen und für deren Güte einzustehen haben, sondern auch an den Architekten und Ingenieur. Sie alle haben einen Einfluss darauf, ob eine Bauwerksabdichtung später ihre Aufgabe erfüllt oder nicht. Werden Bauwerksabdichtungen nicht fachgerecht geplant bzw. ausgeführt, können beispielsweise folgende Schäden auftreten:

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1 Aufgabe von Bauwerksabdichtungen

– Eindringen des Grundwassers in das Bauwerk (Bild 1.1) – Nutzungseinschränkungen infolge durchfeuchteter Sockelbereiche (Bild 1.2) – Durchfeuchtung von Umschließungsflächen mit einhergehender Nutzungseinschränkung (Bild 1.3) – Verringerter Wärmeschutz durchfeuchteter Bauteile – Verringerte Festigkeit einiger Baustoffe im feuchten Zustand – Korrosion von Baustoffen bei aggressivem Grundwasser, insbesondere bei Bauten aus wasserundurchlässigem Beton. Zusammenfassend wird festgestellt: Bauwerksabdichtungen sind dadurch gekennzeichnet, dass sie in Regel weder gewartet noch nachgebessert werden können, so dass sie für die Lebensdauer des abzudichtenden Bauwerkes funktionsfähig sein müssen. Maßnahmen für die Bauwerksabdichtung erfordern in Planung und Ausführung besondere Sorgfalt, da Schäden – wenn überhaupt – nur schwer und mit erheblichem Kostenaufwand zu beheben sind. Nach der Fertigstellung eines Bauwerkes ist die Bauwerksabdichtung in der Regel nur unter erschwerten Bedingungen zugänglich – bei großflächigen Fundamentplatten ist die Abdichtung gar nicht mehr zugänglich.

2 Geschichtliche Entwicklung der Abdichtungstechnik Von Univ.-Prof. Dr. Erich Cziesielski

Die Abdichtungstechnik mit industriell hergestellten Abdichtungsmaterialien ist relativ jung. Gleichwohl wurden aber auch schon im Altertum Bauwerke abgedichtet bzw. aus wasserundurchlässigem Beton (opus caementitium) hergestellt, wenn es darum ging, die erforderliche Wasserdichtigkeit im Bereich von Zisternen, Wasserleitungen, öffentlichen Bädern o.ä. zu erreichen. Folgt man der Bibel, so wurden Abdichtungsmaterialien erstmals beim Bau der Arche Noah verwendet. Es steht im Alten Testament (Mose, 6-14) geschrieben: Mache dir einen Kasten von Tannenholz und mache Kammern darin und verpiche ihn mit Pech innen und außen. Die Anweisungen bezüglich des Aufbringens der Abdichtungsschicht auf den „Schwimmkörper“ ist hinreichend präzise und ähnelt moderner Verarbeitungstechnik, wenn man an bituminöse Dickbeschichtungen denkt. Die Angaben einer erforderlichen Mindestschichtdicke findet man in der Bibel im Gegensatz zur DIN 18195 nicht, wohl vielleicht auch deswegen nicht, weil man davon ausgehen konnte, dass der „Selbstnutzer“ der Arche (Noah) schon auf Grund seines Selbsterhaltungstriebes die Abdichtung handwerklich einwandfrei – d.h. auch z.B. in ausreichender Dicke – ausführen würde. Das Ganze war erfolgreich, denn sonst würde es – nach der Bibel – heute keine Menschen und Tiere geben. Zu klären wäre noch die Frage, woher das Pech als Abdichtungsmaterial genommen wurde. Es ist davon auszugehen, dass unter Pech ein Naturasphaltprodukt verstanden wurde, das aus Bitumen mit mehr oder weniger starken Beimengungen mineralischer Stoffe bestand. Es ist bekannt, dass z.B. im heutigen Irak Erdöl auf Grund der geologischen Formation („gespannter Erdölspiegel“) bis zur Erdoberfläche gelangen konnte (Bild 2.1), wo unter dem Einwirken der Sonnenstrahlung flüchtige Bestandteile des Erdöls verdampften, so dass ein bitumenähnliches Produkt entstand; es ist auch bekannt, dass in so genannten Asphaltöfen das Erdöl thermisch behandelt wurde. Andererseits wurde Erdöl auch aus Brunnen gefördert. Eines der ältesten bekannten Bauwerke, das bituminös abgedichtet wurde, ist ein öffentliches Bad in der Stadt Mohendscho-Daro [2.1], nicht weit entfernt von der heutigen Stadt Lãrkãna am Indus im heutigen Pakistan (Bild 2.2).

Bild 2.1 Au f s te i g e n d e s Erdöl („gespanntes Erdöl“)

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2 Geschichtliche Entwicklung der Abdichtungstechnik

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Bild 2.2 Lage von Lãrkãrna im heutigen Pakistan [2.5]

Mohendscho-Daro war vor ca. 4500 Jahren wohl eine der größten Städte der Welt mit ca. 40.000 Einwohnern und mit einer hoch entwickelten Wohnkultur. Die Häuser besaßen komfortable Badezimmer und Schatten spendende Innenhöfe. – In der Stadt wurde das wohl erste öffentliche Bad mit den Abmessungen von ca. 7 × 12 m vorgefunden (Bild 2.3) [2.1]. Die Wände des Bades bestanden aus zwei durch einen Spalt getrennte Mauerwerksschichten, wobei der Spalt zur Abdichtung mit Bitumen verfüllt worden war. – Aus bis heute unbekannten Gründen wurde die Stadt von ihren Einwohnern aufgegeben; nur die Ruinen zeugen noch von den städtebaulichen und bautechnischen Leistungen jener Zeit. In der Antike wurde von den Römern eine andere Art der Abdichtung verwendet, nämlich ein wasserundurchlässiger Mörtel (opus caementitium). Mit diesem Mörtel wurden Zisternen, Wasserleitungen, Bäder und Talsperren errichtet. Der Begriff opus caementitium setzt sich aus den Worten opus (= Werk, Bauteil, Bauverfahren) und caementitium (= behauener Stein, Bruchstein, Zuschlag) zusammen; im Laufe der Zeit entwickelte sich daraus nach einem Begriffswandel unser heutiges Wort Zement. Vitruv, der Heeresbaumeister Caesars, hat in seinen 10 Büchern über die Architektur [2.2] folgende Rezepturanweisungen für die Herstellung eines weitgehend wasserundurchlässigen Mörtels aufgeführt: ... Die besten Sande knirschen, wenn man sie in der Hand reibt; erdhaltiger Sand wird keine Schärfe besitzen. Eine andere Eignungsprüfung besteht darin, dass ein Sand über ein weißes Laken verstreut und dann herausgeschüttelt wird; das Laken darf nicht beschmutzt sein und es darf sich keine Erde darauf absetzen. Für die Herstellung eines Mörtels wird gelöschter Kalk verwendet. Bei Grobsand sind drei Teile Sand und ein Teil Kalk vorteilhaft.

2 Geschichtliche Entwicklung der Abdichtungstechnik

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Bild 2.3: Öffentliches Bad in Mohendscho-Daro [2.1] (Foto: Focus-Verlag)

Bild 2.4: Schnittfläche eines wasserundurchlässigen Betons (opus caementitium) – 1. Jahrhundert n. Chr. [2.3]

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2 Geschichtliche Entwicklung der Abdichtungstechnik

Von Lamprecht [2.3] sind die Eigenschaften der „Betone“ (opus caementitium) untersucht worden; in Bild 2.4 ist die Schnittfläche eines solchen Betons dargestellt; dieser Beton ist einem Wasserbecken aus dem Martinsviertel in Köln entnommen worden.

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In den Bildern 2.5 und 2.6 sind die Querschnitte der römischen Wasserleitung dargestellt, die von der Eifel nach Köln führte (Bauzeit 1. und 2. Jahrhundert n.Chr.). Die Wasserleitungen wurden auf Empfehlung Vitruvs mit einem weitgehend konstanten Gefälle von 0,5 bis 1 % verlegt. Soweit die Wasserleitungen über Täler geführt werden mussten, wurden sie auf Brücken – den Aquädukten – verlegt. Eines der berühmtesten Aquädukte ist die Pont du Gard bei Nimes in Frankreich (Bild 2.7); es spannt über eine Länge von 269 m und weist eine Höhe von ca. 50 m auf. Die drei übereinander angeordneten Bögen bestehen aus mörtellos gefügten Steinquadern; die darüber angeordnete Wasserleitung besteht aus opus caementitium. Ein weiteres bedeutendes Bauwerk aus wasserundurchlässigem Beton (opus caementitium) stellt die Zisterne am Stadtrand von Istanbul/Türkei dar (Bild 2.8). Das oben offene Bauwerk mit 11 m hohen Mauern aus „WU-Beton“ hat eine Grundfläche von 127 × 76 m und fasst etwa 100.000 m3 Wasser. Das Bauwerk wurde im 5. Jahrhundert n. Chr. errichtet. Die Aufnahme des Wasserdruckes wurde dadurch erreicht, dass die Wände bogenförmig ausgeführt wurden und sich gegenseitig abstützten. In der Antike – aber auch im Mittelalter – waren Abdichtungsmaßnahmen nur für besondere Bauwerke vorbehalten, bei denen aus funktionalen Gründen eine Abdichtung zwin-

Bild 2.5: Querschnitt einer römischen Wasserleitung aus der Eifel nach Köln [2.3]

Bild 2.6: Prinzipskizze des Querschnittes einer römischen Wasserleitung. Bauzeit: 1. und 2. Jahrhundert n. Chr. [2.3]

2 Geschichtliche Entwicklung der Abdichtungstechnik

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Bild 2.7: Aquädukt Pont du Gard in Nimes/Frankreich [2.3]

Bild 2.8: Fildami-Zisterne in Istanbul/Türkei [2.3]

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2 Geschichtliche Entwicklung der Abdichtungstechnik

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gend erforderlich war. Die üblichen Gebäude wurden in der Regel nicht abgedichtet, weil eine Unterkellerung unterblieb und die Dächer meistens als Steildächer ausgeführt wurden. Eine Abdichtungstechnik (im Sinne eines Schutzes für das Bauwerk) entstand erst mit der Entwicklung geeigneter und in großer Menge zur Verfügung stehender Abdichtungsmaterialien sowie mit dem gleichzeitig einsetzenden verstärkten Bedarf nach Bauwerken, die aus funktionalen Gründen abgedichtet werden mussten (Entwicklung von Flachdächern, höhere Ausnutzung städtischer Flächen durch unterirdische Verkehrswege, Tiefgaragen, Parkhäuser u.Ä.). Zeitlicher Überblick zur Entwicklung der Abdichtungstechnik in neuerer Zeit: 1828 Entwicklung der Gasbeleuchtung. Das Leuchtgas wurde durch Verkoken von Steinkohle gewonnen; als Abfallprodukt entstand Teer. – Entwicklung von Teerdachpappen; zögernde Entwicklung, da Steildächer dominierten und Tiefgründungen selten ausgeführt wurden. 1890 Serielle Fertigung von Teerdachbahnen mit Einlagen aus Filz und anderen Geweben als Trägerbahnen 1920 Entwicklung der Auto- und Flugzeugindustrie. Zur Gewinnung von Treibstoffen wurde Erdöl destilliert, wobei Bitumen als Detillationsrückstand in großen Mengen anfiel. Das Abfallprodukt Bitumen wurde im Straßenbau und für Abdichtungszwecke verwendet. 1931 „Vorläufige Anweisung für Abdichtungen von Ingenieurbauten“ (AIB). Richtlinien der ehemaligen Deutschen Reichsbahn. 1932 DIN 4031 „Wasserdruckhaltende Dichtungen“ für unterirdische Verkehrsbauten (U Bahn). 1935 Entwicklung von Abdichtungsbahnen aus Kunststoff (Oppanol, Igelit). Nach 1945: Entwicklung von Dichtungsbahnen mit anorganischen Trägerbahnen – insbesondere mit Glasfasern bzw. Glasgewebe. Entwicklung neuer Verarbeitungstechniken wie Spritzbitumen mit Fasereinlagen, Schweißtechniken, Klebetechniken, kunststoffmodifizierter Bitumendickbeschichtungen. 1972 Ansätze zur Berechnung bituminöser Bauwerksabdichtungen durch Braun, Metelmann u.a. [2.4] Entwicklung wasserundurchlässiger Betone, Sperrmörtel, Dichtungsschlämmen. 2000 DIN 18195 „Bauwerksabdichtung“, bestehend aus 6 Teilen, die auf der 1983 erschienenen Vorgängernorm beruht. ZDB: Merkblatt - Hinweise für die Ausführung von Abdichtungen im Verbund mit Bekleidungen und Belägen aus Fliesen und Platten für den Innenund Außenbereich. Ausgabe August 2000 des Zentralverbandes des Deutschen Baugewerbes (ZDB), Bonn. Eine Neuauflage dieses Merkblattes erfolgte im Januar 2005. 2004 DIN 18195 “Bauwerksabdichtung”, Ergänzung der Norm durch die Teile 8 bis 10 (Fugen, Durchdringungen, Übergänge und Schutzschichten) u.a. 2009 DIN 18195 „Bauwerksabdichtung“, Aktualisierung des Teils 2 „Stoffe“ im April 2009

2.1 Literatur

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2.1 Literatur [2.1] [2.2] [2.3] [2.4] [2.5]

Scarre, C.: Die siebzig Weltwunder. Die geheimnisvollsten Bauwerke der Menschheit und wie sie errichtet wurden. Verlag zweitausendeins, Frankfurt/M., 1999 Vitruv: Zehn Bücher über Architektur. Akademie-Verlag, Berlin, 1964 Lamprecht, H.-O.: Opus Caementitium. Beton-Verlag, Düsseldorf, 1984 Braun, E. u.a.: Die Berechnung bituminöser Bauwerksabdichtungen. Arbeitsgemeinschaft der Bitumen-Industrie e.V., 1976 Microsoft Encarta Weltatlas, Version 98

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3 Beanspruchung der Bauwerke durch Wasser Von Dipl.-Ing. Michael Bonk

3.1 Wasserkreislauf Zum besseren Verständnis, wie Wasser an Bauwerke gelangt, wird zunächst der in der Natur bestehende Wasserkreislauf beschrieben (Bild 3.1). Ca. 71 % der Erdoberfläche ist mit Wasser bedeckt, wobei die Ozeane hierbei die größten und maßgeblichen Wasserspeicher darstellen. Infolge der Sonnenenergie verdunstet ein Teil des Wassers, ändert somit seinen Aggregatzustand und erhöht die relative Luftfeuchte. Da Wasserdampf leichter ist als Luft, steigt er nach oben in die Atmosphäre auf. Dort ist es kälter als auf der Erdoberfläche. Da kühlere Luft nicht so viel Wasserdampf aufnehmen kann (Bild 3.2), erhöht sich die relative Luftfeuchte. Hierbei entstehen Wolken, die vom Wind zum Festland transportiert werden. Sobald die Wolken mit kondensiertem Wasser gesättigt sind, kommt es zu Niederschlägen. Der Niederschlag beansprucht zunächst das Bauwerk in Form von Regen bzw. Schnee und fließt dann entweder auf der Erdoberfläche zum nächstgelegenen Vorfluter ab (Bach, See, Fluss oder Ähnliches) bzw. der Niederschlag versickert im Boden. Das im Erdreich versickernde Wasser reichert das vorhandene Grundwasser an. In Abhängigkeit von der Einbindungstiefe des Bauwerkes in das Erdreich wird das Bauwerk unterschiedlich durch das im Erdreich vorhandene Wasser beansprucht (vgl. Abschnitt 3.2 und 3.3). Das Grundwasser steht in Verbindung

Bild 3.1: Wasserkreislauf in der Natur [3.1]

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3.1 Wasserkreislauf

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Bild 3.2 Zusammenhang zwischen Luftfeuchte und dem maximal aufnehmbaren Feuchtegehalt

mit den Vorflutern (Flüssen, Seen und Ähnliches). Aus den Vorflutern und den Ozeanen verdunstet das Wasser zum Teil und es bilden sich, wie bereits erläutert, wiederum Wolken, die unter dem Einfluss von Luftströmungen in Richtung Land getrieben werden, wo sie als Niederschlag zur Erde gelangen. Damit ist der Kreislauf des Wassers geschlossen.

Bild 3.3 Beanspruchung eines Bauwerks durch Wasser im Erdreich [3.1]

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3 Beanspruchung der Bauwerke durch Wasser

Aus dem Wasserkreislauf lassen sich drei wesentliche Arten der Wasserbeanspruchung, die für die Wahl des geeigneten Abdichtungssystems maßgeblich sind, ableiten (Bild 3.3): Bodenfeuchtigkeit ist Wasser, das in den Poren und Kapillaren des Erdreiches gehalten wird oder durch das Erdreich aufgrund der Schwerkraft versickert, ohne jedoch einen hydrostatischen Druck auf die Wandungen des abzudichtenden Bauwerks auszuüben.

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Nichtdrückendes Wasser ist Wasser, das in das Erdreich einsickert und auf den Bauwerksoberflächen abfließt oder zum Beispiel im Gebäudeinneren über der Abdichtung abrinnt, wobei keine geschlossene stehende Wasseransammlung über der Abdichtung auftritt und somit ebenfalls kein nennenswerter hydrostatischer Druck auf das Bauwerk entsteht. Drückendes Wasser ist Wasser, welches einen hydrostatischen Druck auf das Bauwerk ausübt.

3.2 Wasserarten 3.2.1 Niederschlagswasser Unter Niederschlagswasser wird das Wasser verstanden, welches bei Regen, Schnee oder Hagel aus der Atmosphäre entsprechend dem in Abschnitt 3.1 erläuterten Wasserkreislauf wieder der Erdoberfläche zugeführt wird. Zu den nach DIN 18195 [3.5] abzudichtenden Flächen gegen Niederschläge zählen: intensiv begrünte Dachflächen genutzte Dachflächen (Balkone und Terrassenflächen) horizontale und geneigte Flächen im Erdreich und im Freien, die, wenn überhaupt, nur einer geringen Wasserbeanspruchung, also einer nichtdrückenden Wasserbeanspruchung ausgesetzt sind (Hofkellerdecken, Parkhäuser). Dachabdichtungen für nicht genutzte Dachflächen und für extensiv begrünte Dächer fallen hingegen nicht in den Anwendungsbereich der DIN18195 [3.5], sondern in den Anwendungsbereich der Flachdachrichtlinien des Deutschen Dachdeckerhandwerkes [3.2]. Der Grund für diese uneinheitliche Behandlung ist der, dass diese Abdichtungen, wie im Kapitel 1 erläutert, für Wartungs- und Reparaturmaßnahmen zugänglich sind, während erdberührte oder abgedeckte Bauwerksabdichtungen nicht bzw. nur mit einem unverhältnismäßigem Aufwand zugänglich sind. Für die Bemessung von Rinnenquerschnitten, der Anzahl und Querschnitte von Fallrohren und Notüberläufen ist hierbei insbesondere die Niederschlagsintensität maßgebend. Diesbezüglich haben sich die Vorschriften und Normen in den letzten Jahren erheblich geändert. Vorrangig gilt hier die europäische Norm DIN EN 12056, Teil 3 „Schwerkraftentwässerungsanlagen innerhalb von Gebäuden – Dachentwässerung, Planung und Bemessung“ [3.3]. Ihr Geltungsbereich schließt sämtliche im und am Bauwerk verlaufenden Entwässerungsleitungen und Abläufe ein. In Deutschland wird diese europäische Norm durch die nationale Ergänzungsnorm DIN1986 Teil100 „Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke“ [3.4] unterstützt. Die entsprechenden Bemessungsregeln sind extrem umfangreich geworden

3.2 Wasserarten

und könnten ein eigenes Kapitel füllen. Da in diesem Fachbuch jedoch Bauwerksabdichtungen und keine Dachabdichtungen (vgl. Kapitel 1) behandelt werden, für die unabhängig von der Niederschlagsintensität geplant werden kann, wird im Folgenden darauf verzichtet, Bemessungsregeln zu erläutern. Zu erwähnen ist jedoch, dass die Werte der Regenspende sehr deutlich angehoben wurden. Nach der alten DIN1986 wurde ohne regionale Unterschiede von einer Bemessungsregenspende von 300 l/(s ha) ausgegangen. Gemäß DIN 1986 Teil 100 muss nunmehr für jeden Ort ein auf Basis statistischer Erhebungen ermittelter Berechnungsregen für die Bemessung der Hauptentwässerung angesetzt werden. Zusätzlich ist für die Dimensionierung der Notentwässerung ein sogenannter Jahrhundertregen anzusetzen. Die Berechnungsregenspende definiert sich hierbei als ein nach Regendauer und Jährlichkeit auftretendes Regenereignis und muss auf Basis statistischer Erhebungen ermittelt werden. Die Berechnungsregenspenden sind bei den örtlichen Behörden oder ersatzweise beim Deutschen Wetterdienst zu erfragen. Anhaltswerte für die größeren deutschen Städte sind auch in der Norm enthalten. Die für die Bemessung maßgebende Regendauer ist mit 5 Minuten anzusetzen. Die Jährlichkeit wird durch die Aufgabenstellung festgelegt und muss nach DIN EN 12056-3 unter Beachtung der Art und Nutzung des Gebäudes vorgenommen werden. Beispielhaft sei für Berlin ausgeführt, dass der Berechnungsregen 341 l/(s ha) nur gering gegenüber den alten Vorschriften angestiegen ist. Die Jahrhundertregenspende zur Bemessung der Notentwässerung ist hingegen für Berlin mit 723 l/(s ha) mehr als doppelt so hoch wie nach den alten Vorschriften. Generell ist festzuhalten, dass sämtliche Dachentwässerungssysteme gegenüber den bisherigen Ausführungen deutlich größer dimensioniert werden müssen.

3.2.2 Brauchwasser Unter Brauchwasser wird im Gebäudeinneren anfallendes aufbereitetes Wasser aus Leitungen, zum Beispiel zum Duschen, Baden etc. verstanden. Die Beanspruchung der Abdichtungen in Innenräumen wird vorwiegend durch nutzungsabhängige Faktoren wie durch die Menge und die Häufigkeit des anfallenden Wassers bestimmt. In Wohnungsbädern ist die Wassermenge sowohl nach Menge als auch nach der Häufigkeit als gering zu bezeichnen, während sie zum Beispiel in öffentlichen Duschräumen oder in Großküchen erheblich höher ist. Eine Quantifizierung des anfallenden Wassers kann nicht angegeben werden, da auch in Wohnungsbädern – zum Beispiel bei größeren Familien oder in Wohngemeinschaften – höhere Wassermengen anfallen können. Insbesondere Spritzwasser bei Duschen und Bädern kann zu einer erhöhten Feuchtigkeitsbeanspruchung führen. Anforderungen an Innenraumabdichtungen sind in DIN18195-5 [3.5] sowie im ZDB-Merkblatt „Hinweise für die Ausführung von Abdichtungen im Verbund mit Bekleidungen und Belägen aus Fliesen und Platten für den Innen- und Außenbereich“ [3.6] enthalten. Ausführliche Informationen zur Planung und Ausführung von Abdichtungen in Innenräumen, die durch Brauchwasser beansprucht werden, sind ergänzt durch eine Vielzahl von Schadensbeispielen in [3.7] gegeben.

15

3

16

3 Beanspruchung der Bauwerke durch Wasser

3.2.3 Sickerwasser 3.2.3.1 Nichtstauendes Sickerwasser

3

Nichtstauendes Sickerwasser entsteht innerhalb jenes Abschnittes des Wasserkreislaufes in der Natur, wenn Niederschläge und Schmelzwasser die Erdoberfläche berühren und in das Erdreich eindringen (Bild 3.1 und 3.4). Das Sickerwasser füllt die Poren zwischen den einzelnen Bodenbereichen mehr oder weniger aus und sickert der eigenen Schwere folgend ungehindert in tiefere Lagen ab. Dies erfordert einen gut durchlässigen Sand-/Kiesboden mit einem Durchlässigkeitsbeiwert von kf > 10 -4 m/s. Die Durchlässigkeit des Bodens ist abhängig von der Korngröße und dem nutzbaren Porenraum und wird mit dem Durchlässigkeitsbeiwert kf beschrieben. In der folgenden Tabelle sind für verschiedene Bodenarten die Durchlässigkeitsbeiwerte dargestellt. Tabelle 3.1: Kenngrößen von Bodenarten nach Hütling Eigenschaft

Korngröße [mm]

nutzbarer Porenraum [%]

Durchlässigkeitsbeiwerte k f [m/s]

Kies

rollig

2 – 63

14 – 25

10 -1 – 10 -2

grobkörniger Sand

rollig

0,6 – 2,0

15 – 30

um 10 -3

mittelkörniger Sand

rollig

0,2 – 0,6

12 – 25

10 -3 – 10 -4

feinkörniger Sand

rollig

0,06 -– 0,2

10 – 20

10 -4 – 10 -5

Schluff

bindig

0,002 – 0,06

5 – 10

10 -5 – 10 -9

Ton

bindig

< 0,002

<5

< 10 -9

Merkmal des nichtstauenden Sickerwassers ist seine Abwärtsbewegung innerhalb der lufthaltigen Zone des Erdreiches und weniger oder nicht die Horizontalbewegung des Wassers. Eine Kapillarbewegung entgegen der Schwerkraft findet praktisch nicht statt.

Bild 3.4 Auftreten von nichtstauendem Sickerwasser in gut wasserdurchlässigen Böden [3.1]

17

3.2 Wasserarten

3.2.3.2 Aufstauendes Sickerwasser Aufstauendes Sickerwasser bildet sich, wenn Niederschläge und Schmelzwasser in ein Erdreich mit wenig durchlässigen Böden mit einem Durchlässigkeitsbeiwert von kf ≤ 10 -4 m/s eindringen. Hier kann das Wasser nur sehr langsam versickern. Es bildet sich daher zumindest bezogen auf das Bauwerk zeitweise drückendes Wasser. Diese Art des drückenden Wassers wird aufstauendes Sickerwasser oder auch Stauwasser genannt.

3.2.4 Kapillarwasser Der Anteil des im Erdreich vorhandenen Wassers, der infolge Kapillarwirkung über den Grundwasserspiegel angehoben wird und diesen als einen Saum begleitet, wird als Kapillarwasser bezeichnet. Es wird an seiner Oberfläche von den für die Wasseroberfläche in Kapillarröhren kennzeichnenden Menisken (Oberflächen) begrenzt und steht unter Unterdruck. Die Zone des zusammenhängenden Kapillarwassers unmittelbar über dem Grundwasserspiegel bildet den „geschlossenen Kapillarsaum“, wobei die daran anschließende lufthaltige Zone zwischen den Menisken der gröbsten und feinsten Poren als „offener Kapillarsaum“ bezeichnet wird (Bild 3.5). Der kapillare Wasseranstieg im Erdreich wird hauptsächlich von der Korngrößenzusammensetzung und von der Form und Größe der Bodenporen beeinflusst. Eine zuverlässige Berechnung der kapillaren Steighöhe ist jedoch mit Hilfe der Bodenkennwerte nicht möglich. Größenordnungmäßig werden die Grenzen der kapillaren Steighöhe gemäß [3.8] wie folgt angegeben: Boden

kapillare Steighöhe

nichtbindig

0,1 bis 1,0 m

schwach- bis mittelbindig bis 3 m starkbindig

bis 30 m

Bauwerke, die im Bereich des offenen Kapillarsaumes des Grundwasser eintauchen, werden – sofern es sich um Böden mit einem Durchlässigkeitsbeiwert von k f > 10 -4 m/s handelt, gegen Bodenfeuchtigkeit abgedichtet. Der Beanspruchung des Bauwerkes im Bereich

Bild 3.5: Kapillarsaum oberhalb des Grundwasserspiegels [3.1]

3

18

3 Beanspruchung der Bauwerke durch Wasser

3

Bild 3.6: Wasserarten am Bauwerk

des geschlossenen Kapillarsaumes wird dadurch Rechnung getragen, dass die Abdichtung gegen drückendes Wasser mindestens 30cm über den höchsten Grundwasserspiegel geführt wird und dass unterhalb der Bauwerkssohle eine kapillarbrechende Schicht (z.B. Kies) angeordnet wird.

3.2.5 Haftwasser Unter Haftwasser ist das Wasser im Erdreich zu verstehen, welches bei bindigen Böden gebunden ist. Bei dieser Wasserart, die in wenig durchlässigen Böden vorkommt, ist die Wasserbeanspruchung in Abhängigkeit davon festzulegen, ob eine Dränung vorgesehen wird.

3.2.6 Schichtenwasser Unter Schichtenwasser versteht man Wasser, welches zwischen zwei wenig durchlässigen Bodenschichten (z. B. aus Geschiebelehm) und einer Schicht guter Durchlässigkeit (z. b. kiesiger Sand) im Gefälle abfließt.

3.2 Wasserarten

19

Trifft das in der stark durchlässigen Bodenschicht versickernde Wasser (nichtstauendes Sickerwasser) auf eine weniger wasserdurchlässige Bodenschicht, so wird es gestaut und der Porenraum in der wasserdurchlässigen Schicht füllt sich mit Wasser. Dieses Wasser steht im zusammenhängenden Verband und übt einen hydrostatischen Druck auf Bauteile aus. Ist nun ein wenig wasserdurchlässiger Boden von gut durchlässigen Bodenschichten durchsetzt (z. B. Kiesadern im Lehmboden), so fließt das nichtstauende Sickerwasser vornehmlich in diesen Schichten ab (Bild 3.6). Treffen diese Schichten auf ein Bauwerk, so wird das in diesen Schichten abfließende Wasser, welches Schichtenwasser genannt wird, angestaut und es bildet sich ein hydrostatischer Druck, der auch über längere Zeiträume wirken kann. Das unter Druck stehende Schichtenwasser beansprucht ein Bauwerk in hohem Maße. Anzumerken ist, dass sich in vielen Fällen Schichtenwasser erst durch die Herstellung des Bauwerkes selbst bildet. Da die Definitionen der in DIN 18196 [3.5] genannten Wasserarten jedoch vereinzelt nicht vollumfänglich mit den vom Geotechniker im Bodengutachten verwendeten Begriffen übereinstimmen, kommt es vor, dass aufstauendes Sickerwasser mit Schichtenwasser gleichgesetzt wird und somit im Bodengutachten eine zu hohe Beanspruchung festgestellt wird. Bei Schichtenwasser im Sinne der DIN 18195 handelt es sich im Gegensatz zu aufstauendem Sickerwasser jedoch um eine höhere Wasserbelastung.

3.2.7 Grundwasser Als Grundwasser wird jede unterirdische Wasseransammlung auf undurchlässigen Bodenschichten bzw. praktisch undurchlässigem Gestein bezeichnet, bei denen ein langsames Versickern des im Boden vorhandenen Wassers nicht mehr stattfindet, so dass sich das Wasser dauerhaft aufstaut. Weiterführende diesbezügliche Informationen zur Bildung des Grundwassers und zu aggressivem Grundwasser sind dem Abschnitt 3.3.3.3 zu entnehmen.

3.2.8 Hochwasser Mit Hochwasser wird das Wasser bezeichnet, welches sich direkt oberhalb der Erdoberfläche ansammelt. Hochwasser tritt dann auf, wenn der Erdboden die nachströmenden Wassermassen nicht mehr versickern lassen kann. In der Regel treten derartige Ereignisse dann auf, wenn Flüsse und Seen aufgrund der Schneeschmelze nicht mehr in der Lage sind, die anfallenden Wassermengen aufzunehmen, so dass diese über die Ufer treten. Hochwasser kann jedoch auch dann bei besonderen Starkregenbeanspruchungen auftreten, wenn die Niederschlagsintensität größer ist als die vom Boden in der entsprechenden Zeit aufzunehmende Wassermenge.

3

20

3 Beanspruchung der Bauwerke durch Wasser

3.3 Wasserbeanspruchungen 3.3.1 Bodenfeuchte und nichtstauendes Sickerwasser

3

Die im Abschnitt 3.2 erläuterten Wasserarten beanspruchen die Abdichtung der Bauwerke unterschiedlich, so dass je nachdem, welche Wasserarten auftreten können, auch unterschiedliche Beanspruchungen entstehen. Bodenfeuchte und nichtstauendes Sickerwasser stellen hierbei die geringste Wasserbeanspruchung dar. Entsprechende Regelungen für Bauwerkabdichtungen sind für diese Wasserbeanspruchung in DIN 18195 Teil 4 [3.5] enthalten. Diese Wasserbeanspruchung darf bei Kapillarwasser bzw. Haftwasser (Bodenfeuchte) sowie bei nichtstauendem Sickerwasser angesetzt werden. Wiederholt sei an dieser Stelle angemerkt, dass mit dieser Feuchtebeanspruchung nur dann gerechnet werden darf, wenn das Baugelände bis zu einer ausreichenden Tiefe unter der Fundamentsohle und das Verfüllmaterial der Arbeitsräume aus stark durchlässigen Böden (z. B. Sand-Kies-Boden mit einem Wasserdurchlässigkeitsbeiwert von kf > 10 -4 m/s) bestehen oder wenn bei wenig durchlässigen Böden eine auf Dauer funktionsfähige Dränung nach DIN 4095 angeordnet wird.

3.3.2 Nichtdrückendes Wasser Die Beanspruchung „nichtdrückendes Wasser“ kann im Erdreich, im Gebäudeinneren sowie bei schwach und horizontal geneigten Flächen auch an Gebäudeaußenteilen (z. B. Terrassen) auftreten. Nichtdrückendes Wasser im Erdreich ist das Wasser, welches versickert und auf den Bauwerksoberflächen abfließt, wobei keine stehende, geschlossene Wasseransammlung über der Abdichtung auftritt. Es übt somit keinen hydrostatischen Druck auf das Bauwerk aus und wird deswegen als nichtdrückendes Wasser bezeichnet. Es tritt insbesondere im Bereich erdüberschütteter Decken auf (siehe Bild 3.3). Wichtig ist, dass die Decke ein hinreichendes Gefälle aufweist, damit das Wasser über der Decke abfließen kann und dass das über der Decke befindliche Erdreich ausreichend wasserdurchlässig ist (kf > 10-4 m/s). Im Gebäudeinneren, also in Nassräumen, wird die Beanspruchung „nichtdrückendes Wasser“ beim Anfall von Brauchwasser für Abdichtungen in Innenräumen dann angewendet, wenn kein oder nur ein vorübergehend geringfügiger hydrostatischer Druck ausgeübt wird, Durch Niederschlagswasser beanspruchte horizontale oder flach geneigte Flächen im Freien wie zum Beispiel Balkone, Parkdecks, Dachterrassen sowie intensiv begrünte Dächer werden auch der Beanspruchung „nichtdrückendes Wasser“ zugeordnet.

3.3.3 Drückendes Wasser 3.3.3.1 Aufstauendes Sickerwasser Der Lastfall „aufstauendes Sickerwasser“ ist ein Lastfall, der in DIN 18195 Teil 6, Abs. 9 seit August 2000 [3.5] neu beschrieben wurde. Diese Beanspruchung ist für Kelleraußenwände und Bodenplatten von Bauwerken anzusetzen, die bei Gründungstiefen bis 3,0 m

3.3 Wasserbeanspruchungen

21

unter der Geländeoberkante in wenig durchlässigen Böden (kf > 10-4 m/s) ohne Dränung nach DIN 4095, bei denen Bodenart und Geländeform kein dauerhaft drückendes Wasser, kein Schichtenwasser und kein Grundwasser erwarten lassen, anzunehmen. 3.3.3.2 Schichtenwasser Die Beanspruchung „Schichtenwasser“ wird fälschlicherweise häufig der Beanspruchung „aufstauendes Sickerwasser“ gleichgestellt. Dies trifft jedoch nicht zu! Bei Schichtenwasser handelt es sich um eine höhere Beanspruchung für die Abdichtung als bei aufstauendem Sickerwasser. Dies liegt darin begründet, dass Schichtenwasser insbesondere bei im Gefälle liegenden gut durchlässigen wasserführenden Bodenschichten, die von stark undurchlässigen Böden umgeben sind und beispielsweise vom Gebäude selbst angeschnitten werden, einen relativ großen hydrostatischen Druck bewirken kann, der darüber hinaus auch längerfristig wirken kann. Hinsichtlich der Definition von Schichtenwasser wird daher nochmals auf Abschnitt 3.2.6 verwiesen. DIN 18195-6, Abs. 7.2.1 [3.5] führt bezüglich dieser Wasserbeanspruchung folgendes aus: „Abdichtungen gegen drückendes Wasser sind Abdichtungen von Gebäuden und baulichen Anlagen gegen Grundwasser und Schichtenwasser, unabhängig von Gründungstiefe, Eintauchtiefe und Bodenart.“ Insofern muss bei dieser Wasserbeanspruchung der Abs. 8 der DIN 18195 6 berücksichtigt werden. Von Haack und Emig wird Schichtenwasser (Hangwasser) in [3.12] wie folgt definiert: „Im Hangbereich und/oder auf einfallenden geologischen Schichten unterirdisch abfließendes Wasser ist abdichtungstechnisch im Allgemeinen wie Grundwasser zu bewerten und erfordert eine wasserdruckhaltende Abdichtung.“ Ein in diesem Zusammenhang häufig auftretender Schadensfall kann wie folgt beschrieben werden: Nach dem Ausheben der Baugrube in wenig wasserdurchlässigem Boden wird der Raum zwischen Bauwerk und gewachsenem mit durchlässigem Boden bzw. lockeren Boden (Bauschutt, Mutterboden, Kies) verfüllt. In dem Verfüllraum stauen sich die Niederschläge, üben einen nicht nur kurzzeitigen hydrostatischen Druck aus und dringen bei unzureichender Abdichtung des Gebäudes in dieses ein. 3.3.3.3 Grundwasser Bildung des Grundwassers Sofern sich Wasser im Erdreich dauerhaft aufstaut, wird es als Grundwasser bezeichnet. Sofern ein Bauwerk in den Bereich des Grundwassers einbindet, wirkt auf das Bauwerk und somit auf die Bauwerksabdichtung ein hydrostatischer Druck. Bei drückendem Wasser infolge Grundwassers handelt es sich um die höchste Wasserbeanspruchung, die in DIN 18195 Teil 6, Abschnitt 8 geregelt wird. Als Grundwasser wird jede unterirdische Wasseransammlung auf wasserhemmenden Bodenschichten oder praktisch undurchlässigem Gestein bezeichnet, die je nach der Lage und Form dieser Schichten entweder ein stehendes Gewässer oder einen langsam fließenden Strom bildet. Dabei hat die Oberfläche dieses Wassers, der Grundwasserspiegel, im Allgemeinen nicht

3

22

3 Beanspruchung der Bauwerke durch Wasser

die Form einer waagerechten Ebene, sondern sie ist mehr oder weniger konvex gekrümmt, da das Grundwasser niemals ganz zur Ruhe kommt, auch da nicht, wo es praktisch mit einem See, also einem stehenden Gewässer, verglichen werden kann.

3

Bild 3.7 zeigt das Schema eines Grundwasserbeckens. Der höchste Punkt des Grundwasserspiegels befindet sich in der Nähe des Hauptzuflusses. An den Rändern der wasserhemmenden Gesteinsschichten ist die Bildung von Quellen erkennbar. Liegt die Austrittsstelle des Wassers tiefer als die wasserhemmende Schicht an der Hauptzuflussstelle, so spricht man von einer Schichtquelle; liegt sie höher, so handelt es sich um eine Überfallquelle. – Aufsteigende Quellen entstehen, wenn zwischen zwei undurchlässigen oder wasserhemmenden Schichten eingespanntes Grundwasser infolge des Durchbrechens der oberen Schicht an einer Stelle zu Tage tritt, die tiefer liegt als die Oberfläche des Grundwasserspiegels (Bild 3.8). Schwankungen des Grundwasserspiegels sind in erster Linie eine Folge des jahreszeitlich bedingten Wechsels der zum Grundwasserbecken zusickernden Niederschlagsmengen. Sie unterliegen, wie an der Periodizität der Ergiebigkeit von Überfallquellen beobachtet werden konnte, ebenso dem Gezeitenwechsel wie das Meereswasser. Zusammenfassend wird festgestellt: Grundwasser ist jenes unterirdische Wasser, das die Hohlräume des Bodens zusammenhängend ausfüllt. Es unterliegt nur der Schwere. Das Grundwasser übt auf eintauchende Bauwerke einen hydrostatischen Druck aus. Der Grundwasserspiegel in gut wasserdurchlässigen Böden (Sand, Kies) kann durch Bohrungen festgestellt werden, wobei in die Bohrung eine „Brunnenpfeife“ (Wirkungsweise ähnlich der einer Teekesselpfeife) abgelassen wird; beim Ertönen des Pfeiftones wird die Länge der abgelassenen Schnur gemessen. Der festgestellte Messwert stellt die Höhe des augenblicklichen Grundwasserpegels dar. Bei wenig wasserdurchlässigen Böden (Schluff, Ton u. Ä.) muss bis zur Durchführung der Messung in der Bohrung genügend Zeit verstreichen, damit das Grundwasser in die Bohrung nachströmen kann. Da der Grundwasserspiegel

Bild 3.7: Anstauendes Grundwasser über wasserhemmenden Bodenschichten [3.1]

Bild 3.8: Aufsteigende Quelle aus einem gespannten Grundwasserspiegel durch eine Öffnung in der oberen wasserhemmenden Bodenschicht [3.1]

23

3.3 Wasserbeanspruchungen

3

Bild 3.9: Ganglinie des Grundwasserbandes aus [3.1]

erheblichen Schwankungen unterliegen kann, sollte der höchste Grundwasserspiegel, der für die Auslegung der erforderlichen Abdichtungsmaßnahme maßgebend ist, auf Grund langjähriger Beobachtungen festgelegt werden. Für die langjährigen Beobachtungen sind in weiten Teilen Deutschlands Messstationen errichtet. Die anfallenden Messergebnisse werden von den jeweils zuständigen Wasserwirtschaftsämtern zur Verfügung gestellt (Bild 3.9). Aggressives Grundwasser Im Grundwasser können Stoffe enthalten sein, die aggressiv und korrodierend zum Beispiel auf Bauten aus wasserundurchlässigem Beton einwirken. Soweit Bauwerke mit Außenhautabdichtungen mit Abwässer in Berührung kommen, ist deren Angriffswirkung auf die Abdichtung ebenfalls zu untersuchen. Hinweise für die Aggressivität des Grundwassers können eine dunkle Färbung, fauliger Geruch, Aufsteigen von Gasblasen (Sumpfgas, Kohlenstoffdioxid) u. Ä. sein. Mit Sicherheit sind die betonangreifenden Bestandteile jedoch nur durch eine chemische Analyse nach DIN 4030-2 [3.10] festzustellen. In Tabelle 3.2 ist der Untersuchungsumfang für die chemische Analyse des vorhandenen Grundwassers dargestellt. Die Vorgehensweise bei der Untersuchung des Grundwassers ist in Bild 3.10 dargestellt. Nach DIN 4030-1 und -2 [3.10] wird das Vorkommen betonangreifender Stoffe im Wasser wie folgt angegeben: – Meerwasser – Meerwasser in Mündungsbereichen und Brackwasser (stark betonangreifend) – Gebirgs- und Quellwasser (gelegentlich kalklösende Kohlensäure und Sulfate) – Moorwasser (kalklösende Kohlensäure, Sulfate und Huminsäuren) – Abwasser (können anorganische aber auch organische betonangreifende Bestandteile enthalten (Analyse erforderlich)).

24

3 Beanspruchung der Bauwerke durch Wasser Tabelle 3.2: Untersuchungsumfang nach DIN 4030-2 [3.1] Merkmale

3

Schnellverfahren nach DIN 4030 Teil 2 (06.91), Abschnitt 4

Referenzverfahren nach DIN 4030 Teil 2 (06.91), Abschnitt 5

Farbe

+

+

Geruch (unveränderte Probe)

+

+

Temperatur

+

+

Kaliumpermanganatverbrauch

+

Härte

+

+

Härtehydrogencarbonat

+

+

Differenz zwischen Härte und Härtehydrogencarbonat

+

Chlorid (Cl–)

+

+

Sulfid (S2–)

+

pH-Wert

+

+

Kalklösekapazität

+

+

Ammonium

(NH4+)

+

+

Magnesium

(Mg2+)

+

+

+

+

Sulfat (SO42–)

Der Angriffsgrad von Wasser vorwiegend natürlicher Zusammensetzung auf Beton ist entsprechend DIN 4030-2 zu bestimmen und zum Beispiel entsprechend Tabelle 3.3 zu beurteilen. Die in Tabelle 3.3 genannten Grenzwerte gelten für stehendes und schwach fließendes Wasser, das in ausreichender Menge vorhanden ist. Tabelle 3.3: Grenzwert zur Beurteilung des Angriffsgrades von Wasser mit vorwiegend natürlicher Zusammensetzung nach DIN 4030-2 [3.1] Untersuchung

Angriffsgrad schwach angreifend

stark angreifend

sehr stark angreifend

pH-Wert

6,5 bis 5,5

< 5,5 bis 4,5

< 4,5

kalklösende Kohlensäure (CO2) mg/l (Marmorlöseversuch nach Heyer [4]

15 bis 40

> 40 bis 100

> 100

Ammonium (NH4+) mg/l

15 bis 30

> 30 bis 60

> 60

Magnesium (Mg2+) mg/l

300 bis 1000

> 1000 bis 3000

> 3000

Sulfat (SO42–) mg/l

200 bis 600

> 600 bis 3000

> 3000

Die besondere Bedeutung der Untersuchung des anstehenden Grundwassers sei an einem Schadensfall kurz erläutert: Beim Bau eines Krankenhauses in der Nähe eines Hochmoores in Norddeutschland wurde es versäumt, das Grundwasser bezüglich seiner Aggressivität zu untersuchen. Das in das Grundwasser ragende Kellerbauwerk wurde aus wasserundurchlässigem Beton errichtet.

3.3 Wasserbeanspruchungen

25

3

Bild 3.10: Ablauf zur Untersuchung betonangreifender Wasser nach DIN 4030 (* Untersuchungen nach DIN 4030)

26

3 Beanspruchung der Bauwerke durch Wasser

3 Bild 3.11: Neutralisierung eines betonangreifenden Grundwassers durch eine Wand aus Kalksplitt [3.1]

Das anstehende Grundwasser wies einen hohen Gehalt an kalklösender Kohlensäure auf (sehr stark angreifend nach DIN 4030-1) und wies ebenfalls einen hohen Sulfatgehalt auf. Die zur Ausführung gelangte Betonrezeptur für das Kellerbauwerk mit Portlandzement trug der Aggressivität des Grundwassers nicht Rechnung. Dem Vorschlag, eine ständige Wasserhaltung zur Abhaltung des aggressiven Grundwassers vom Bauwerk vorzunehmen, wurde seitens des Wasserwirtschaftsamtes nicht zugestimmt. Dem Vorschlag, das Krankenhaus abzureißen und durch einen Neubau zu ersetzen, wurde aus Kostengründen nicht zugestimmt. Es wurde schließlich eine Sanierungsvorschlag akzeptiert, bei dem der Bauherr ein hohes Risiko einging, weil für die Art der Sanierung noch keine einschlägigen Erfahrungen vorlagen: Dem Gedanken der Sanierung lag die Überlegung zu Grunde, das auf das Bauwerk zufließende Wasser in chemischer Sicht zu neutralisieren, so dass es seine betonangreifenden Eigenschaften verliert. Aus diesem Grund wurde in Fließrichtung des Grundwassers vor dem Bauwerk ein tiefer und breiter Graben ausgehoben und mit Kalksplitt verfüllt. Beim Durchströmen des Kalksteinkoffers werden sowohl die kalklösende Kohlensäure als auch der Sulfatgehalt im Grundwasser abgebaut. Es wurde festgelegt, dass in Abständen von ca. 2 Jahren die verbleibende Wirksamkeit der Kalkschicht zu untersuchen sei und diese gegebenenfalls auszutauschen sei. Das Prinzip der Sanierung geht aus Bild 3.11 hervor. 3.3.3.4 Drückendes Wasser von innen Sofern Brauchwasser in Behältern oder Becken ansteht, wird auf die Umfassungswände ein hydrostatischer Druck ausgeübt. Es handelt sich hierbei um eine von innen drückende Wasserbelastung, wobei die Bauwerksteile entsprechend DIN 18195 Teil 7 abzudichten sind.

3.4 Abdichtungsarten in Abhängigkeit von der Wasserbeanspruchung Zur fachgerechten Planung und/oder Beurteilung von Bauwerksabdichtungen ist es im ersten Schritt stets erforderlich, Kenntnis über den Bodenaufbau und die Arten des im Boden vorhandenen Wassers zu erlangen. Hierfür sind insbesondere Angaben zum höchsten Grundwasserstand, der über langjährige Beobachtungen zu ermitteln ist, und Angaben über die Durchlässigkeit des anstehenden Bodens (k-Wert des Bodens) zu erfragen bzw. zu ermitteln. Nur mit diesen vorab zu ermittelnden Werten ist eine fachgerechte Planung

3.4 Abdichtungsarten

27

bzw. eine sachgerechte Bestimmung der zu berücksichtigenden Wasserbeanspruchungen und somit der anzusetzenden Normenteile möglich. In DIN 18195 Teil 1 wird in Abschnitt 4.2 [3.5] diesbezüglich Folgendes ausgesagt: „Zur Bestimmung der Abdichtungsart ist die Festlegung der Bodenart, der Geländeform und des Bemessungswasserstandes an geplanten Bauwerksstandort unerlässlich. Dies gilt nur dann nicht, wenn grundsätzlich mit der höchsten Wasserbeanspruchung geplant wird.“ Aus den im Abschnitt 3.2 ermittelten unterschiedlichen Wasserarten und den im Abschnitt 3.3 hieraus resultierenden Wasserbeanspruchungen ergibt sich, dass unterschiedliche Anforderungen an die jeweiligen Schutzmaßnahmen zu stellen sind. Diese Anforderungen für Bauwerksabdichtungen werden in DIN 18195 Teil 1 bis Teil 10 geregelt. In DIN 18195 sind Anforderungen und Vorgaben zu den zu verwendenden Abdichtungsmaterialien, den Schichtdicken bzw. der Anzahl von Bahnen, deren Ausführung, der Verwahrung und zu Schutzmaßnahmen formuliert. Unabhängig von der Wasserbeanspruchung gilt gemäß DIN 18195 Teil 1, Abs. 4.7 für sämtliche Gebäude, dass diese auch gegen auf der Geländeoberfläche abfließendes Wasser zum Beispiel durch Gegengefälle oder Rinnen geschützt werden müssen. In Tabelle 3.4 werden die zu berücksichtigenden Normenteile in Abhängigkeit von der Wasserbeanspruchung und sonstiger zu beachtender Randbedingungen anschaulich und komprimiert dargestellt. Hinsichtlich der Wasserbeanspruchung „Bodenfeuchte und nichtstauendes Sickerwasser“ ist stets zu berücksichtigen, dass diese Beanspruchung nur für im Erdreich vorhandene Bauteile oberhalb des Grundwasserspiegels bei stark durchlässigen Sand-/Kiesböden mit einem Durchlässigkeitsbeiwert von kf > 10-4 m/s anzusetzen ist. Derartig stark durchlässige Böden sind in einigen Regionen selten vorhanden. Alternativ kann diese Wasserbeanspruchung auch dann angesetzt werden, wenn eine dauernd wirksame Dränung nach DIN 4095 vorgesehen wird und sich das abzudichtende Bauteil oberhalb des Grundwasserspiegels befindet. Eine Vielzahl eigener Schadensbegutachtungen hat gezeigt, dass die in DIN 18195 explizit geforderte „dauernd wirksame Dränung“ häufig infolge fehlender Wartung und/oder fehlenden Wartungs- und Reinigungsmöglichkeiten und der nicht fachgerechten Planung und Ausführung von Dränungen nicht erreicht wird. Weiterführende ausführliche Erläuterungen zum Thema „Dränungen“ sind im Kapitel 4 und in [3.9] enthalten. Hinsichtlich der Wasserbeanspruchung „nichtdrückendes Wasser“ ist mit Verweis auf Tabelle 3.4 hervorzuheben, dass erdüberschüttete Decken (vgl. Bild 3.3) auch bei stark durchlässigen Böden nicht in den Geltungsbereich von Bodenfeuchte bzw. nichtstauendem Sickerwasser fallen. Dies liegt darin begründet, dass Wasser direkt auf diesen Bauteiloberflächen abfließt, wobei durch ein ausreichendes Gefälle dafür Sorge getragen werden muss, dass kein nennenswerter hydrostatischer Druck auf das Bauwerk entsteht. Nicht genutzte Dachflächen, frei bewitterte Dachflächen bzw. Dachflächen ohne feste Nutzschicht sowie Extensivbegrünungen fallen, obwohl eine Beanspruchung aus nichtdrückendem Wasser vorliegt, nicht in den Geltungsbereich der DIN 18195, sondern sind nach DIN 18531 [3.11] bzw. den Richtlinien des Deutschen Dachdeckerhandwerkes [3.2] zu planen und auszuführen. Dies liegt darin begründet, dass derartige Flächen besser zugänglich sind und somit regelmäßig gewartet und problemlos saniert werden können. Hinsichtlich der Beanspruchung durch „drückendes Wasser“ ist mit Verweis auf Tabelle 3.4 hervorzuheben, dass die Anwendung des Teiles 6, Abschnitt 9 der DIN 18195 bei aufstauendem Sickerwasser nur bei Bauwerken bis zu Gründungstiefen von maximal 3 m unter Geländeoberkante zulässig ist. Hiermit wurde für Einfamilienhäuser die Möglichkeit

3

28

3 Beanspruchung der Bauwerke durch Wasser Tabelle 3.4: Abdichtungserfordernis in Abhängigkeit von der Wasserbeanspruchung

3

Wasserbanspruchung

Bodenfeuchte und nichtstauendes Sickerwasser

nichtdrückendes Wasser

Wasserart

Kapillarwasser, Haftwasser, nicht-stauendes Sickerwasser

Niederschlagswasser, Brauchwasser, nicht-stauendes Sickerwasser

aufstauendes Sickerwasser

Brauchwasser von innen drückend

Grundwasser, Hochwasser, Schichtenwasser*

Randbedingungen

stark durchlässiger Boden mit k > 10 -4 m/s bzw. bei wenig durchlässigem Boden mit Dränung nach DIN 4095

Bauteile im Wohnungsbau

Anstaubewässerung maximal 10 cm bei intensiver Dachbegrünung

wenig durchlässiger Boden mit kf < 10 -4 m/s ohne Dränung bis zu Grundstückstiefen von max. 3 m unter GOK, sonst gilt DIN 18195 6, Abs. 8

Keine

jede Boden- und Gebäudeart

Bauteilart

erdberührte Wände und Bodenplatten

Nassräume, Balkone

erdüberschüttete Decken, Umgänge und Duschräume in Schwimmbädern, Dachterrassen, Hofkellerdecken, Parkdecks, intensiv begrünte Dächer, Nassräume bei gewerblicher Nutzung

erdberührte Wände und Bodenplatten

Wasserbehälter und Becken

erdberührte Wände, Bodenund Deckenplatten

Abdichtung nach

DIN 18195 4

DIN 18195 5, Abs. 8.2

DIN 18195 5, Abs. 8.3

DIN 18195 6, Abs. 9

DIN 18195 7

DIN 18195 6, Abs. 8

mäßige Beanspruchung

drückendes Wasser

hohe Beanspruchung

* Der Unterschied zwischen aufstauendem Sickerwasser und Schichtenwasser ist in den Abschnitten 3.2.6 und 3.3.3.2 erläutert

geschaffen, diese mit kunststoffmodifizierten Bitumendickbeschichtungen gegen aufstauendes Sickerwasser abzudichten. Bei größeren Einbindetiefen ist Teil 6, Abschnitt 8 mit den entsprechend höheren Anforderungen zu beachten. Besonders hervorzuheben ist an dieser Stelle nochmals die Tatsache, dass bei Auftreten von Schichtenwasser eine höhere Beanspruchung als durch aufstauendes Sickerwasser vorliegt. Bei der Wasserbeanspruchung „Schichtenwasser“ kann es sich um eine sehr hohe Beanspruchung handeln, so dass analog zur Beanspruchung „Grundwasser“ DIN 18195, Teil 6, Abs. 8 angewendet werden muss. Der Unterschied zwischen Schichtenwasser und aufstauendem Sickerwasser ist in den Abschnitten 3.2.6 und 3.3.3.2 erläutert. Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass die Einordnung der Beanspruchung durch Schichtenwasser in Abs. 8 statt in Abs. 9 der DIN 18195-6 keinen exakt nachvollziehbaren naturwissenschaftlichen Hintergrund hatte, sondern vermutlich darauf zurückzuführen war, dass

3.5 Literatur

29

die Verwendung von KMB bei einer Belastung durch Schichtenwasser seinerzeit kritisch gesehen wurde. Bei einer kommenden Novellierung der DIN 18196-6 wird angeregt, eine Vereinfachung für den Anwender der Norm durch insgesamt weniger Untergruppierungen herbeizuführen.

3.5 Literatur [3.1] [3.2]

[3.3] [3.4] [3.5]

[3.6]

[3.7] [3.8] [3.9] [3.10]

[3.11]

[3.12]

Cziesielski, E.: Lufsky Bauwerksabdichtung, 6. Auflage. Wiesbaden: B. G. Teubner Verlag, 2006 Zentralverband des Deutschen Dachdeckerhandwerks: Richtlinien des Deutschen Dachdeckerhandwerkes, Flachdachrichtlinien. Ausgabe 2001-09 (mit Änderungen und neuen Abbildungen September 2003). Verlag Rudolf Müller EN DIN12056-3: Schwerkraftentwässerungsanlagen innerhalb von Gebäuden – Dachentwässerung, Planung und Bemessung, Ausgabe 01.2001 DIN1986-100: Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke, Teil 100: Zusätzliche Bestimmungen zu DIN EN 752 und DIN EN 12506, Ausgabe 03.2002 DIN18195: Bauwerksabdichtungen Teil 1: Grundsätze, Definitionen, Zuordnung der Abdichtungsarten, Ausgabe 08.2000 Teil 2: Stoffe, Ausgabe 04.2009 Teil 3: Anforderungen an den Untergrund und Verarbeitung der Stoffe, Ausgabe 08.2000 Teil 4: Abdichtungen gegen Bodenfeuchte (Kapillarwasser, Haftwasser) und nichtstauendes Sickerwasser an Bodenplatten und Wänden, Bemessung und Ausführung, Ausgabe 08.2000 Teil 5: Abdichtungen gegen nichtdrückendes Wasser auf Deckenflächen und in Nassräumen, Bemessung und Ausführung, Ausgabe 08.2000 Teil 6: Abdichtungen gegen von außen drückendes Wasser und aufstauendes Sickerwasser, Bemessung und Ausführung, Ausgabe 08.2000 Teil 7: Abdichtungen gegen von innen drückendes Wasser, Bemessung und Ausführung, Ausgabe 06.2008 ZDB-Merkblatt: Hinweise für die Ausführung von Abdichtungen im Verbund mit Bekleidungen und Belägen aus Fliesen und Platten für den Innen- und Außenbereich, Ausgabe August 2000. Bonn: Zentralverband des Deutschen Baugewerbes Cziesielski, E.; Bonk, M.: Schäden an Abdichtungen in Innenräumen, 2. Auflage. (Schadenfreies Bauen, Band 8.) Stuttgart: IRB-Verlag, 2002 Kögler, F.; Scheidig, A.: Baugrund und Bauwerk, 5. Auflage. Berlin, 1948 Muth, W.: Schäden an Dränanlagen, 2. Auflage. (Schadenfreies Bauen, Band 17). Stuttgart: IRB-Verlag, 2003 DIN 4030: Beurteilung betonangreifender Wässer, Böden und Gase Teil 1: Grundlagen und Grenzwerte, Ausgabe 06.1991 Teil 2: Entnahme und Analyse von Wasser und Bodenproben, Ausgabe 06.1991 DIN 18531: Dachabdichtungen – Abdichtungen für nicht genutzte Dächer Teil 1: Begriffe, Anforderungen, Planungsgrundsätze, Ausgabe 11.2005 Teil 2: Stoffe, Ausgabe 02.2005 Teil 3: Bemessung, Verarbeitung der Stoffe, Ausführung der Dachabdichtungen, Ausgabe 11.2005 Haack, A.; Emig, K.-F.: Abdichtungen im Gründungsbereich und auf genutzten Deckenflächen, 2. Auflage. Verlag Ernst & Sohn,

3

4 Reduzierung der Wasserbeanspruchung durch Dränung Von Univ.-Prof. Dr.-Ing. Martin Achmus

4.1 Einleitung In das Erdreich einbindende Teile von Bauwerken müssen in aller Regel gegen den Zutritt von im Boden vorhandenen Wasser geschützt werden. In der Abdichtungstechnik wird zwischen den Beanspruchungen drückendes Wasser, nichtdrückendes Wasser und Bodenfeuchte/ nichtstauendes Sickerwasser unterschieden. Liegt der Grundwasserspiegel ständig oberhalb der Bauwerkssohle, so muss eine vergleichsweise aufwendige Abdichtung von Sohle und Kelleraußenwänden gegen drückendes Wasser vorgesehen werden, da eine dauerhafte Grundwasserabsenkung generell unzulässig ist. Auch wenn der ständige Grundwasserspiegel unterhalb der Bauwerkssohle liegt, ist jedoch bei Vorhandensein schwach durchlässiger Böden mit dem temporären Auftreten von drückendem Wasser zu rechnen, welches als Stau- oder Schichtenwasser auftritt. In solchen Fällen kann die Wasserbeanspruchung des Bauwerks durch Anordnung einer Dränanlage reduziert werden, so dass eine Abdichtung gegen Bodenfeuchte/ nichtstauendes Sickerwasser (bei Kellerwänden und Sohlplatten) bzw. gegen nichtdrückendes Wasser (bei erdüberschütteten Decken) ausreichend ist (Bild 4.1). Ob die Herstellung einer Dränanlage zweckmäßig ist, ist im Einzelfall zu prüfen. Vorteilhaft ist, dass Wasser durch Dränung vom Gebäude ferngehalten wird und dass die zugehörigen Abdichtungsarbeiten relativ einfach ausführbar sind, was insbesondere bei Gebäuden mit komplizierten Grundrissen bedeutsam ist. Zu beachten ist jedoch, dass Dränanlagen sorgfältig geplant werden müssen – gegebenenfalls in Verbindung mit einem erhöhten

Bild 4.1: Alternative Möglichkeiten zum Schutz eines Bauwerks gegen Wasserzutritt bei möglicher Stauwasserbeanspruchung

4.1 Einleitung

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Untersuchungsaufwand – und dass sie zur Sicherstellung ihrer Funktion regelmäßig geprüft und gewartet werden müssen, da Elemente von Dränanlagen (Sickerschichten und/oder Dränrohre) durch Verockerung, Verschlammung oder Verkalkung ihre Funktionsfähigkeit verlieren können. Schließlich setzt die Anordnung einer Dränanlage auch die Möglichkeit der Ableitung des anfallenden Wassers voraus. Sofern dies nicht im freien Gefälle möglich ist und häufig nennenswerte Wassermengen über Hebeanlagen (Pumpen) abzuführen sind, sollte von einem Abdichtungssystem mit Dränanlage möglichst abgesehen werden. Behandelt werden nachfolgend ausschließlich Dränanlagen für bauliche Anlagen, die im Zusammenhang mit der Wahl erforderlicher Abdichtungsmaßnahmen stehen. Planung, Ausführung und Bemessung solcher Anlagen regelt die DIN 4095. Nicht behandelt werden entsprechend Dränanlagen für Verkehrswege, Stützbauwerke oder Böschungen oder temporäre Dränanlagen z. B. für die Trockenhaltung einer Baugrube. Eine Dränanlage für bauliche Anlagen besteht im Allgemeinen aus folgenden Elementen (Bild 4.2): s $RÊNANLAGENIM"EREICHDER+ELLERAU”ENWÊNDE7ANDDRÊN s &LÊCHENDRÊNUNTERDER"AUWERKSSOHLE s $RÊNSCHICHTENAUFERDàBERSCHàTTETEN$ECKEN s $RÊNLEITUNGEN WELCHEMÚGLICHSTRINGFÚRMIGUMDAS"AUWERKANGEORDNETWERDENUNDMIT Kontroll- und Spüleinrichtungen auszurüsten sind, sowie s 6ORFLUTERZ"2EGENWASSERKANALODER'EWÊSSER BZW6ERSICKERUNGSEINRICHTUNGEN In der DIN 4095 werden Regelfälle definiert, bei deren Vorliegen eine vereinfachte Planung einer Dränanlage möglich ist. Bei Ausführung der einzelnen Elemente nach den Vorgaben der DIN 4095 werden dann keine besonderen rechnerischen Nachweise erforderlich. Für Wanddräns bedingt die Regelausführung ebenes bis leicht geneigtes Gelände, schwach durchlässigen Boden, eine Einbautiefe von maximal 3 m, eine Gebäudehöhe von maximal

Bild 4.2: Elemente einer Dränanlage

4

32

4 Reduzierung der Wasserbeanspruchung

15 m (zur Begrenzung übermäßigen Wasseranfalls durch Schlagregen gegen die Fassade) sowie eine maximale Länge der Dränleitung zwischen Hoch- und Tiefpunkt von 60 m. In Tabelle 4.1 sind die Regelfallkriterien für Wand-, Decken- und Bodenplattendränanlagen zusammengestellt. Für die Planung von Dränmaßnahmen sind Kenntnisse über die Geländetopographie (ggfs. Hanglage) und über die hydrogeologischen Randbedingungen, d. h. Baugrundaufbau, Art und Durchlässigkeit der im Umfeld des Bauwerks anstehenden Bodenschichten, Grundwasserstände und Grundwasserchemismus, notwendig.

4

In stark durchlässigen Böden ist für Bauwerke oberhalb des höchsten Grundwasserstands keine Dränanlage erforderlich, sofern nicht infolge Hanglage auch hier mit Stauwasser zu rechnen ist. In schwach durchlässigen Böden ist dagegen auch bei annähernd ebenem Gelände mit Stauwasser zu rechnen, weshalb eine Dränanlage erforderlich ist, sofern nicht eine Abdichtung gegen drückendes Wasser angeordnet wird (Bild 4.3). Tabelle 4.1: Kriterien für das Vorliegen eines Regelfalls gemäß DIN 4095 Dränanlagen vor Wänden: Ebenes bis leicht geneigtes Gelände; Schwach durchlässiger Boden; Einbautiefe bis 3 m; Gebäudehöhe bis 15 m; Länge der Dränleitung zwischen Hoch- und Tiefpunkt bis 60 m.

Dränanlagen auf Decken: kN/m2;

Gesamtauflast bis 10 Deckenteilfläche bis 150 m2; Deckengefälle ab 3 %; Länge der Dränleitung zwischen Hochpunkt und Dacheinlauf / Traufkante bis 15 m; Angrenzende Gebäudehöhe bis 15 m.

Dränanlagen unter Bodenplatten: Schwach durchlässiger Boden; Bebaute Fläche bis 200 m2.

Bild 4.3: Zur Erfordernis einer Dränanlage bei Abdichtung des Bauwerks gegen Bodenfeuchtigkeit / nicht-stauendes Sickerwasser

4.2 Hydrogeologische Grundlagen

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4.2 Hydrogeologische Grundlagen und Erkundung von Baugrund- und Grundwasserverhältnissen 4.2.1 Wasser im Boden Das im Boden vorhandene bzw. zirkulierende Wasser ist Bestandteil des Wasserkreislaufs in der Natur. Niederschläge versickern zum Teil im Boden und reichern das Grundwasser an. In gering durchlässigen Schichten erfolgt die Durchsickerung stark verzögert, es kann sich deshalb temporär Stauwasser bilden. Fließt einem Bodenbereich weniger Wasser zu als aus diesem im gleichen Zeitraum wieder abfließen kann, wird von nichtstauendem Sickerwasser gesprochen. In von weniger durchlässigen Böden umschlossenen Schichten angesammeltes Wasser wird auch als Schichtenwasser bezeichnet. Oberhalb des geschlossenen Grundwasserspiegels wird infolge der Kapillarwirkung in den Porenkanälen des Bodens Wasser über den Grundwasserspiegel angehoben und bildet den Kapillarwassersaum. Die kapillare Steighöhe hängt von der Form und Größe der Bodenporen und damit indirekt von der Kornzusammensetzung des Bodens ab. Kapillar aufsteigendes Wasser kann unter einer Bodenplatte durch Anordnung einer grobkörnigen und damit „kapillarbrechenden“ Schicht wie z. B. Kies vermieden werden. Die verschiedenen Erscheinungsformen des Wassers im Boden sind in Bild 4.4 veranschaulicht. Über den Grundwasserstrom wird versickertes Niederschlagswasser in Flüsse und Seen transportiert. Der Grundwasserspiegel ist deshalb räumlich, aber insbesondere auch zeitlich – abhängig von den Niederschlags- und Abflussbedingungen – veränderlich. Bei der Festlegung des Bemessungswasserspiegels ist dies unbedingt zu beachten. Ein Beispiel für eine gemessene Grundwasserganglinie ist in Bild 4.5 wiedergegeben. Es wird deutlich, dass zum

Bild 4.4: Erscheinungsformen des Wassers im Boden

4

34

4 Reduzierung der Wasserbeanspruchung

4

Bild 4.5: Beispiel für eine Grundwasserganglinie (Stadtgebiet Hannover)

einen jahreszeitliche Schwankungen im Dezimeterbereich, aber auch Schwankungen über größere Zeiträume auftreten bzw. auftreten können. Natürlich können Grundwasserstände auch langfristig durch Eingriffe in den Wasserhaushalt verändert werden. Für größere Baugebiete empfiehlt es sich, frühzeitig ein Pegelnetz aufzubauen, um über möglichst langfristige Messreihen zu verfügen. In günstigen Fällen existieren in der Nähe des betrachteten Baufelds bereits Grundwasserpegel, die seit mehreren Jahren beobachtet werden. In vielen Fällen ist man jedoch basierend auf Pegelmessungen über einen kurzen Zeitraum und Erfahrungen auf konservative Abschätzungen des maximal zu erwartenden Grundwasserstands angewiesen. Schließlich variiert auch die Zusammensetzung des Bodenwassers. Bei stark eisen- oder manganhaltigem Grundwasser besteht die Gefahr der Verockerung der Dränleitungen, da diese Anteile bei Kontakt mit Sauerstoff ausfällen. Bei hartem oder stark kalklösendem Wasser besteht die Gefahr der Bildung von Kalkablagerungen.

4.2.2 Wasserdurchlässigkeit von Böden Die Erscheinungsformen des Wassers im Bereich eines Bauwerks werden durch den Baugrundaufbau und insbesondere durch die Wasserdurchlässigkeiten der anstehenden Bodenarten bestimmt. Der Bestimmung der Wasserdurchlässigkeit kommt deshalb besondere Bedeutung zu. Diese wird durch den Wasserdurchlässigkeitsbeiwert k beschrieben. Umso gröber ein Boden ist, desto größer ist seine Wasserdurchlässigkeit. Reine Kiese und Kiessande weisen in der Regel Wasserdurchlässigkeitsbeiwerte k > 10 -4 m/s auf. Gemäß DIN 18130-1 werden sie als stark durchlässig charakterisiert. Böden mit nennenswerten bindigen Anteilen haben dagegen Wasserdurchlässigkeitsbeiwerte k < 10 -6 m/s und werden als schwach bzw. sehr schwach durchlässig eingestuft. Die Durchlässigkeitsbereiche sowie typische zugehörige Bodenarten sind in Tabelle 4.2 angegeben.

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4.2 Hydrogeologische Grundlagen Tabelle 4.2: Durchlässigkeitsbereiche abhängig vom Wasserdurchlässigkeitsbeiwert und zugehörige typische Bodenarten Durchlässigkeitsbereich

Wasserdurchlässigkeitsbeiwert k≥

Sehr stark durchlässig

10 -2

m/s

Schotter, Kies

Stark durchlässig

10 -4 m/s ≤ k < 10 -2 m/s

Durchlässig

10 -6

Schwach durchlässig

10 -8 m/s ≤ k < 10 -6 m/s

Sehr schwach durchlässig

m/s ≤ k <

10 -4

k < 10 -8 m/s

Typische Bodenarten

m/s

Grobsand, Kiessande Sande, gemischtkörnige Böden mit hohem Grobkornanteil Lehm, gemischtkörnige Böden mit geringerem Grobkornanteil Ton

Der Wasserdurchlässigkeitsbeiwert eines Bodens kann im Laborversuch gemäß DIN 18130-1 bestimmt werden. Für nichtbindige Böden ist auch die empirische Abschätzung auf Grundlage der Korngrößenverteilung des Bodens möglich und in aller Regel ausreichend. In Bild 4.6 ist die Körnungslinie eines nichtbindigen Bodens dargestellt. Als bestimmender Wert für die Durchlässigkeit wird der Korndurchmesser bei 10 % Siebdurchgang d10 verwendet. Daneben wird die Ungleichförmigkeitszahl U herangezogen, die sich aus U = d60 /d10 ergibt. Nach Hazen kann für nichtbindige Böden mit U < 5 die Wasserdurchlässigkeit wie folgt abgeschätzt werden: k = 1,16 (d10 [cm]) 2 [m/s] Beyer hat eine Gleichung vorgeschlagen, in der die Ungleichförmigkeitszahl berücksichtigt wird und die somit auch für ungleichförmige Böden verwendet werden kann: ¥ 2, 68 ´ k ¦  0, 55 µ (d10[cm]) 2 [m/s] U  3 4 , ¶ §

Bild 4.6: Abschätzung des Wasserdurchlässigkeitsbeiwertes aus der Körnungslinie

4

36

4 Reduzierung der Wasserbeanspruchung

4.2.3 Erkundung der Baugrund- und Grundwasserverhältnisse Für die Planung von Dränmaßnahmen sind Angaben zu folgenden Randbedingungen erforderlich: s 'RڔE &ORM /BERFLÊCHENGESTALT(ANG -ULDE DES%INZUGSGEBIETES s !RT 3CHICHTUNG $URCHLÊSSIGKEITDES"AUGRUNDS

4

s 7ASSERFàHRENDE3CHICHTEN LANGJÊHRIGE'RUNDWASSERSTÊNDEUNDCHEMISCHE"ESCHAFFENheit des Grundwassers. Im Rahmen der Vorerkundung sollten topographische, geologische und hydrogeologische Karten (soweit vorhanden) eingesehen werden. Sofern Baugrunderkundungen für Nachbarbauwerke existieren, sollten diese herangezogen werden. Wichtig und unverzichtbar ist eine Ortsbegehung, bei der auch gegebenenfalls Erkenntnisse aus Nachbarbebauungen gewonnen werden können. Der Baugrundaufbau und auch die aktuelle Lage des Grundwasserspiegels kann mittels Schürfen und Bohrungen erkundet werden. Wenn es ausschließlich um die Planung einer Dränanlage geht, sind meist Bohrsondierungen ausreichend, da anhand der daraus gewonnenen Bodenproben Körnungslinien ermittelt und die Wasserdurchlässigkeiten abgeschätzt werden können, vgl. Abschnitt 4.2.2. Hierbei kann erforderlichenfalls auch eine Wasserprobe zur Untersuchung der chemischen Beschaffenheit im Labor entnommen werden. Die Feststellung des aktuellen Grundwasserstands ist allerdings keinesfalls ausreichend. Grundwasserstände schwanken jahreszeitlich zum Teil recht stark und können sich auch über größere Zeiträume erheblich verändern, vgl. Abschnitt 4.2.1. Der Umfang der notwendigen Erkundungen ist natürlich projektspezifisch festzulegen. Entscheidend ist, dass die Baugrund- und Grundwasserverhältnisse im Umfeld des geplanten Bauwerks eindeutig bekannt sein müssen, um eine Dränanlage planen zu können. In Einzelfällen können diese Verhältnisse aufgrund gesicherter Erfahrung beurteilt werden, im Regelfall sollte aber ein geotechnischer Sachverständiger mit der Beurteilung und der Festlegung dafür erforderlicher Erkundungen betraut werden. Angaben zu Art und Umfang geotechnischer Erkundungen enthält die DIN 4020.

4.3 Konstruktive Ausbildung der Elemente einer Dränanlage 4.3.1 Wanddränschichten Um sicherzustellen, dass auf eine Außenwand zu keinem Zeitpunkt drückendes Wasser einwirkt, sind alle erdberührten Außenwandflächen eines Bauwerks durch eine Dränschicht zu bedecken. Diese kann entweder aus stark durchlässigem Bodenmaterial (k > 10 -4 m/s) oder aus speziellen Dränelementen (Dränsteine, Dränplatten, Dränmatten, s. Abschnitt 4.4) bestehen. Bei Vorliegen eines Regelfalls gemäß DIN 4095 (vgl. Abschnitt 4.1, Tabelle 4.1)

4.3 Konstruktive Ausbildung einer Dränanlage

37

ist die Dränschicht für eine Abflussspende von q’ = 0,30 l/(s m) auszulegen. Für Dränschichten vor senkrechten Wänden ergibt sich die maximale Abflussspende unter Ansatz eines hydraulischen Gefälles von i = 1 aus q’max = i k d = 1,0 k d Hierin ist k der Wasserdurchlässigkeitsbeiwert des Bodenmaterials und d die Dränschichtdicke. Für Dränelemente sind die maximalen Abflussspenden vom Hersteller durch ein Prüfzeugnis nachzuweisen. Bei kompressiblen Platten oder Matten ist dabei der Einfluss der langfristigen Stauchung solcher Elemente unter der Erddruckbeanspruchung zu berücksichtigen. Besondere Aufmerksamkeit ist auch bei Durchdringungen oder Lichtschächten notwendig, hier muss die Dränschicht dicht anschließen. Eine Wanddränschicht ist filtersicher aufzubauen. Dies bedeutet, dass im anströmenden Wasser gegebenenfalls enthaltene Bodenbestandteile nicht in einem Maße in die Poren der Sickerschicht hineintransportiert werden können, dass die Durchlässigkeit und damit die Sickerkapazität beeinträchtigt werden. Dies kann wie folgt erreicht werden: s $URCHDIE!NORDNUNGEINER$RÊNSCHICHTAUSGUTABGESTUFTEM+IESSAND-ISCHFILTER Z" 0/32, Sieblinie B32 oder 0/8, Sieblinie A8 nach DIN 1045-2, vgl. Bild 4.8). Für eine Regelfallbemessung nach DIN 4095 sollte diese Schicht mindestens 50 cm dick gewählt werden. s $URCHEINE+OMBINATIONVON&ILTER UND3ICKERSCHICHT$IE+ÚRNUNGSLINIEDER&ILTERSCHICHT ist auf die Zusammensetzung der Sickerschicht und die des Verfüllbodens abzustimmen. Für gleichförmige Bodenarten (U < 5) kann zum Beispiel die Filterregel nach Terzaghi verwendet werden: d15F/d85S ≤ 4 < d15F/d15S Hierin bezeichnen d15F die zu 15 % Siebdurchgang gehörigen Korndurchmesser des Filtermaterials und d15S und d85S die zu 15 % bzw. 85 % gehörigen Korndurchmesser des Materials der Sickerschicht. Weitere Filterregeln sind z. B. in [4.6] zusammengestellt. Gemäß DIN 4095 kann bei Vorliegen eines Regelfalls eine 10 cm dicke Filterschicht Körnung 0/4 mm (nach DIN 4226 Teil 1) vor einer 20 cm dicken Sickerschicht Körnung 4/16 mm (s. Bild 4.8) angeordnet werden. s $URCHDIE!NORDNUNGEINES&ILTERVLIESES$IESE,ÚSUNGWIRDINSBESONDEREBEI6ERWENdung von Dränelementen angewandt, die zum Teil auch als einbaufertige Sandwichelemente angeboten werden. Es ist darauf zu achten, dass die Vliese an den Stößen mit einer Überlappung von mindestens 10 cm zu verlegen sind und durch Verklammern oder Verkleben miteinander zu verbinden sind. Auch Filtervliese müssen auf die zu schützende Sickerschicht abgestimmt werden. Hinweise zur Bemessung geotextiler Filter enthält z. B. [4.7]. Von den Herstellern werden in der Regel Angaben zum Anwendungsbereich gemacht. In Bild 4.7 sind mögliche Ausführungsformen von Wanddräns dargestellt. Die Wanddränschicht soll etwa 15 cm unter der Geländeoberkante enden. Darüber ist sie entweder durch eine Abdeckung zu schützen, welche ein vom Bauwerk weg gerichtetes Gefälle aufweisen sollte, oder durch eine Grobkiesschicht abzudecken. Mögliche Ausbildungsformen sind ebenfalls in Bild 4.7 dargestellt.

4

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4 Reduzierung der Wasserbeanspruchung

4 Bild 4.7: Ausführungsformen von Wanddräns

Bild 4.8: Körnungslinien für Filter- und Sickerschichten gemäß DIN 4095 geeigneter Bodenmaterialien

Den unteren Abschluss des Wanddräns bildet der Bereich der Dränleitung. Um ein druckloses Abfließen des anfallenden Wassers in diesen Bereich zu gewährleisten, ist eine Mindesteinbindung der Wanddränschicht in die das Dränrohr ummantelnde Sickerschicht von 30 cm einzuhalten, s. Bild 4.7 c.

4.3.2 Dränanlagen unter Bodenplatten Unter Bodenplatten anfallendes Wasser wird durch eine Flächendränschicht erfasst und der Dränleitung zugeführt, z. B. durch Durchbrüche in den Streifenfundamenten (alle rd. 3 bis 4 m [4.9]) mit mindestens DN 50-Querschnitt (vgl. Bild 4.7). Als Beispielausführungen der Flächendränschicht bei Vorliegen eines Regelfalls nennt DIN 4095 eine Sickerschicht Körnung 4/16 mm über einer Filterschicht Körnung 0/4 mm von jeweils 10 cm Dicke oder eine 15 cm dicke Kiesschicht, z.B. Körnung 8/16 mm, über einem Filtervlies, s. Bild 4.7. Für eine Regelfallbemessung ist von einem Wasseranfall bzw. einer Abflussspende von q = 0,005 l/ (s m 2) auszugehen. In der Flächendränschicht unter der Bodenplatte ergibt sich ein hydraulisches Gefälle nur durch unterschiedliche Wasserstände innerhalb der Sickerschicht. Die maximal ableitba-

4.3 Konstruktive Ausbildung einer Dränanlage

39

re Wassermenge hängt deshalb auch von den Bauwerksabmessungen, nämlich von den Abständen zur Ringdränleitung ab. Gegebenenfalls ist die Dränung deshalb durch zusätzliche Dränleitungen in der Flächendränschicht zu unterstützen. Nur bei Bauwerksflächen bis 200 m 2 (Voraussetzung für einen Regelfall gemäß DIN 4095) kann auf die Anordnung zusätzlicher Dränleitungen verzichtet werden. Bei größeren Flächen sind Dränleitungen erforderlich, deren ausreichende Kapazität durch eine Bemessung nachzuweisen ist. Auch hier sollten (wie bei der Ringdränleitung) Kontrollöffnungen vorgesehen werden. Nach [4.4] sollten Dränrohre in maximalen Abständen von 3,5 m mit einer allseitigen Sickerschichtummantelung von mindestens 15 cm hergestellt werden. Entsprechend sind in der Flächendränschicht voutenartige Vertiefungen für die Dränrohre vorzusehen. Wie bei der Ringdränleitung sollten die Rohre eine Mindestnennweite DN 100 sowie ein Gefälle von mindestens 0,5 % aufweisen. Der Anschluss von Zuleitungen (Sauger) an die Sammelleitung sollte in spitzem Winkel erfolgen. Eine entsprechend dieser Prinzipien geplante Dränanlage unter einer Bodenplatte ist in Bild 4.9 wiedergegeben.

Bild 4.9: Dränanlage unter einer Bodenplatte mit einer Fläche > 200 m2 (nach Cziesielski [1])

4

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4 Reduzierung der Wasserbeanspruchung

Zu beachten ist, dass die Dränschicht vor dem Betonieren der Rohbodenplatte durch eine Trennfolie (z. B. PVC) abzudecken ist, um ein Eindringen von Zementleim in die Sickerschicht zu verhindern. Eine Flächendränschicht ist nicht zwangsläufig erforderlich. Gemäß DIN 4095 kann darauf bei sehr schwach bzw. schwach durchlässigem Untergrund in Sonderfällen verzichtet werden. Entscheidend ist, ob ein Wasserzufluss zur Bodenplatte von unten zu erwarten ist. Damit muss vor allem in folgenden Fällen gerechnet werden:

4

s 7ENNDERHÚCHSTMÚGLICHE'RUNDWASSERSPIEGELNURWENIGUNTERDER+ELLERSOHLELIEGT s WENN7ECHSELVONDURCHLÊSSIGENUNDNICHTDURCHLÊSSIGEN"ÚDENAUCHSEITLICHDES'EBÊUdes vorliegen, die einsickerndes Oberflächenwasser bis zur Kellersohle oder darüber aufstauen lassen könnten, oder s WENN WASSERFàHRENDE "ODENSCHICHTEN SO ANGESCHNITTEN WERDEN DASS FREI WERDENDES Schichtenwasser auch von unten der Bodenplatte zufließen kann. Ein Verzicht auf eine Flächendränschicht unter der Bodenplatte sollte deshalb nur bei genauer Kenntnis der hydrogeologischen Bedingungen und unter Hinzuziehung eines geotechnischen Sachverständigen realisiert werden.

4.3.3 Dränschichten auf erdüberschütteten Decken Dränschichten auf Decken müssen alle erdberührten Flächen vollständig bedecken. Eine Ausführung für den Regelfall gemäß DIN 4095 – dieser setzt unter anderem ein Deckengefälle von mindestens 3 % voraus, vgl. Abschnitt 4.1 – ist zum Beispiel eine 15 cm dicke Kiesschicht (Körnung 8/16 mm) mit einem Geotextil zur Vermeidung des Einschlämmens von Feinteilen (Filtervlies). Alternativ können auch Dränplatten, Dränsteine oder Dränmatten verwendet werden, die bei Vorliegen eines Regelfalls für eine Abflussspende von q = 0,03 l/(s m 2) bemessen werden können. Zu achten ist auf eine lückenlose Verlegung der Dränelemente (bei Dränsteinen oder -platten mit versetzten Stoßfugen). Geotextilien sind mit einer Mindestüberlappung von 10 cm zu verlegen. Die maximale Abflusspende einer Sickerschicht ergibt sich wie bei Wanddränschichten aus q’max = k i d (k = Wasserdurchlässigkeitsbeiwert, d = Dicke der Sickerschicht), wobei für das hydraulische Gefälle i das Deckengefälle anzusetzen ist. Die möglichen Ausbildungsformen sind in Bild 4.10 dargestellt. Deckeneinläufe müssen das anfallende Wasser rückstaufrei ableiten und von oben zwecks Wartung und Kontrolle zugänglich sein. Die Bemessung hat nach DIN 1986 Teil 2 zu erfolgen. Dränleitungen in der Sickerschicht über Deckenplatten sind nach DIN 4095 nur erforderlich, wenn bei Anwendung von Dacheinläufen ein Anstau des Wassers über die Dränschicht auftreten kann. Bei dünnen Schichten sind sie in vertieften Rinnen zu verlegen, damit der Rohrscheitel nicht aus der Sickerschicht herausragt. Die Deckenflächen sollten zu den Rinnen mindestens 3% Gefälle aufweisen. Sammelleitungen sollten ein Gefälle von 0,5% aufweisen, Zuleitungen dürfen gefällelos verlegt werden.

4.3 Konstruktive Ausbildung einer Dränanlage

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4

Bild 4.10: Beispiele für die Ausbildung von Dränschichten auf Decken

4.3.4 Dränleitungen Dränleitungen haben in aller Regel runde Querschnittsform (mindestens Nennweite DN 100) und werden aus Beton, Faserzement, Steinzeug, Ton oder Kunststoff hergestellt. Üblich ist heute der Einsatz von Stangendränrohren aus PVC-U, welche über Muffen verbunden werden. Sie werden entlang der Außenfundamente (vgl. Bild 4.7) bzw. gegebenenfalls auch in den Dränschichten unter Bodenplatten oder auf erdüberdeckten Decken verlegt. Hierfür ist ein stabiles Rohrleitungsplanum vorzubereiten, welches das erforderliche Gefälle aufweist, da anderenfalls die Rohre beim Verfüllen beschädigt oder sogar zerstört werden können oder die vorgegebene Neigung nicht erreicht wird. Ein Mindestgefälle von 0,5 % ist zu empfehlen. Grundsätzlich dürfen auch geringere Gefälle ausgeführt werden, was dann aber eine geringere Abflusskapazität und kleinere Fließgeschwindigkeiten verursacht. Gemäß DIN 4095 soll eine Fließgeschwindigkeit bei Vollfüllung von 0,25 m/s nicht unterschritten werden, um die Gefahr von Ablagerungen in der Rohrleitung zu minimieren. Für die Herstellung der Ringdränleitung um das Gebäude ist zu beachten, dass der Rohrgraben nicht tiefer als die Fundamentsohle geführt werden sollte. Hintergrund dieser Forderung ist, dass das Dränrohr nicht im Lastausbreitungsbereich des Fundaments liegen soll. Im Hochpunkt der Leitung muss die Rohrsohle außerdem mindestens 20 cm unter der Oberkante der Rohbodenplatte liegen. Die Einhaltung dieser Anforderungen kann gegebenenfalls bereichsweise eine Tieferlegung der Fundamentsohle erfordern. Alternativ (z. B. bei Bodenplatten) kann die Dränleitung in ausreichendem Abstand vor der Wand verlegt werden, sodass sie außerhalb des Lastausbreitungsbereichs liegt (Bild 4.11). Bei der nachträglichen Verlegung einer Ringdränage sind die Aushubgrenzen gemäß DIN 4123 einzuhalten. Bei Aufgrabungen auf großer Länge muss danach im Allgemeinen eine Fundamenteinbindetiefe von mindestens 0,5 m verbleiben. Generell ist die Ringdränleitung unmittelbar neben den Außenfundamenten anzuordnen. Bei gegliedertem Baukörper bzw. unregelmäßigen Grundrissen ist bereichsweise ein größerer Abstand der Dränleitung zur Außenwand zulässig, wenn eine sickerfähige und filterfeste Verbindung zur Wanddränschicht gewährleistet ist.

42

4

4 Reduzierung der Wasserbeanspruchung

Bild 4.11 Anordnung der Dränleitung außerhalb des Fundamentlastausbreitungsbereichs

Die Überwachung und Reinigung der Dränleitungen ist durch Anordnung von Kontrollund Spülschächten möglichst an jedem Richtungswechsel zu ermöglichen (siehe Abschnitt 4.1, Bild 4.2). Hierfür ist es auch notwendig, an Rohrstößen und Einmündungen die Rohre mittels Muffen oder Kupplungen zu verbinden. Der Abstand von Spülrohren sollte in jedem Fall höchstens 50 m betragen. Die Dränrohre werden durch eine Sickerschicht ummantelt, welche wiederum filtersicher gegen den umgebenden Boden abzugrenzen ist. Wie bei Wanddränschichten kann ein Aufbau als Mischfilter, als Sicker- und Filterschicht sowie als Sickerschicht mit Filtervlies gewählt werden (Bild 4.12). Bei Verwendung von Kiessand darf die Breite oder der Durchmesser der Wassereintrittsöffnungen der Rohre nach DIN 4095 max. 1,2 mm betragen, wobei die Wassereintrittsfläche pro Meter Rohrlänge mindestens 20 cm 2 betragen muss. Bei Verwendung anderer Materialien für die Sickerschicht muss die Eignung geprüft bzw. vom Hersteller belegt werden. Beispiele für Ausführung und Dicke der Dränschicht um Dränrohre für eine Regelfallbemessung nach DIN 4095 sind in Bild 4.12 dargestellt. Am Tiefpunkt der Leitung ist ein Übergabeschacht mit einer Mindestnennweite DN 1000 vorzusehen, von wo das Dränagewasser in den Vorfluter bzw. in einen Sickerschacht geleitet bzw. gepumpt wird. Nach Verfüllung der Baugrube ist die Funktionsfähigkeit der Dränleitungen gemäß DIN 4095 zu überprüfen (z. B. durch Spiegelung), wobei das Prüfergebnis zu protokollieren ist. Dränrohre können durch Verockerungen oder Kalkablagerungen (Versinterung) in ihrer Wirksamkeit beeinträchtigt werden. Es besteht grundsätzlich auch die Gefahr der Verwur-

Bild 4.12: Beispiele für die Ausbildung von Sickerschichten um Dränrohre

4.3 Konstruktive Ausbildung einer Dränanlage

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zelung, weshalb nach [4.2] Bäume einen Mindestabstand von 6 bis 8 m und Sträucher von rd. 3 m haben sollten. Es empfiehlt sich, eine Dränanlage jährlich zu kontrollieren und notwendigenfalls zu spülen. In den möglichst mit Sandfängen auszustattenden Schächten sollte geprüft werden, ob erhebliche Sandablagerungen stattfinden, was auf Ausspülungen im Fundamentbereich hindeuten könnte.

4.3.5 Vorflut Wichtiger Bestandteil der Planung einer Dränanlage ist die Prüfung, wohin das anfallende Dränwasser abgeleitet werden kann. Dabei sind sowohl bauliche als auch wasserrechtliche Aspekte zu berücksichtigen. Zum Beispiel dürfen Dränanlagen nach den Abwassersatzungen in der Regel nicht an Schmutz- oder Mischwasserkanäle angeschlossen werden. Als Vorflut kommen Regenwasserkanäle oder Gewässer wie Bäche oder Seen in Frage. Anzustreben ist eine Entwässerung in freiem Gefälle ohne zwischengeschaltete Pumpen, da diese gewartet werden müssen und gegebenenfalls auch eine Notstromversorgung sicherzustellen ist. Wichtig ist auch, dass bei Überlastung von Regenwasserkanälen oder bei hohen Wasserständen in den Gewässern kein Rückstau in die Dränanlage auftreten kann. Falls dies nicht ausgeschlossen werden kann, ist die Anlage gegen Stau aus dem Vorfluter durch eine Rückstauklappe zu sichern. Eventuell ist dann auch ein Zwischenspeicher vorzusehen, um die Ableitung des Dränwassers auch während der Dauer des Rückstaus sicherzustellen. Eine Ableitung des anfallenden Wassers kann auch über Versickerungsanlagen in das Grundwasser erfolgen, wenn der Untergrund für Versickerung geeignet, d. h. ausreichend durchlässig, ist. Hierfür können Versickerungsschächte oder auch Rohr-Rigolensysteme eingesetzt werden (Bild 4.13). Als Grenze für den sinnvollen Einsatz einer Versickerungsanlage gilt etwa ein Durchlässigkeitsbeiwert der zu durchsickernden Schicht von k = 10-6 m/s.

Bild 4.13: Versickerungsanlagen

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4 Reduzierung der Wasserbeanspruchung

Ein Versickerungsschacht besteht in der Regel aus Betonschachtringen mit einer Mindestnennweite DN 1000. Er sollte in eine Sand- oder Feinkiesschicht eingestellt werden. Oberhalb der Schachtsohle sollte eine mindestens 50 cm dicke Filterschicht aus Sand (Durchlässigkeitsbeiwert k ≤ 10 -3 m/s, z. B. Körnung 0,25 – 4 mm) angeordnet werden, die gegen Ausspülung z. B. durch eine Prallplatte zu schützen ist. Wird die Kapazität des Sickerschachtes durch Absetzen von Feinanteilen reduziert, kann diese Filterschicht abgeschält und durch neuen Filtersand ersetzt werden.

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Bei größeren zu versickernden Wassermengen kann ein Rohr-Rigolensystem angeordnet werden. Dieses besteht aus einem horizontalen Sickerrohr, welches in eine Sickerschicht eingebettet ist. Die Versickerung erfolgt durch die Sohle und die Seitenwände des Sickergrabens, wobei die Poren der Sickerschicht und das Rohr als Zwischenspeicherraum für in kurzen Zeiträumen anfallendes Dränwasser dienen. Sowohl für Sickerschächte als auch für Rohr-Rigolen gilt, dass die Durchlässigkeit des Bodens im Sickerraum (zwischen Schacht- bzw. Rigolensohle und Grundwasserspiegel) genau zu erkunden ist, da hiervon die Versickerungskapazität und damit die Funktionsfähigkeit der Dränanlage entscheidend abhängt. Eine Versickerungsanlage muss schließlich weit genug von dem durch die Dränanlage geschützten Bauwerk entfernt sein, um eine Beeinflussung durch bzw. einen Rückfluss von Sickerwasser ausschließen zu können. Es empfiehlt sich die Einhaltung eines Mindestabstands von 10 m von der zu entwässernden Fläche. Angaben zur Bemessung von Versickerungsanlagen enthält die Empfehlung A 138 der DWA [4.8].

4.4 Materialien und Systeme für Dränanlagen Die heutzutage übliche Ausführung einer Wanddränschicht besteht in der Anordnung eines in Matten- oder Plattenform vorgefertigten Dränelements in Kombination mit einem geotextilen Filtervlies. Unter anderem sind folgende Dränelementtypen verfügbar (s. auch Bild 4.14): s $RÊNSTEINE AUS HAUFWERKSPORIGEM "ETON WELCHE IN DER !RT EINES 4ROCKENMAUERWERKS vor der Bauwerkswand aufgebaut werden und gleichzeitig als Schutzschicht der Abdichtung dienen. s $RÊNPLATTENAUSBITUMENGEBUNDENEN0OLYSTYROLKUGELN DIEMEISTnJENACH!NFORDERUNgen – in Dicken zwischen 40 und 65 mm geliefert werden. s .OPPENBAHNENAUS0% ($$AS$RÊNWASSERLÊUFTHIERINDEN(OHLRÊUMENZWISCHENDEN Noppen ab. s $RÊNMATTEN AUS BEIDSEITIG VLIESKASCHIERTEM 0OLYETHYLEN0% 'ITTER ODER 0OLYPROPYLEN (PP)-Filamenten. Das außen anzuordnende Vlies dient dabei gleichzeitig als Filtervlies. s 0OLYSTYROL $RÊNPLATTENMIT7AFFELSTRUKTUR$IE$RÊNFUNKTIONWIRDDURCHDIE+ANÊLEDER Waffelstruktur realisiert, gleichzeitig dient die Platte auch als Wärmedämmung.

4.4 Materialien und Systeme für Dränanlagen

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Bild 4.14: Dränelemente (Beispiele)

Zu beachten ist, dass Dränelemente im Allgemeinen relativ stark verformbar sind (mit Ausnahme von Dränsteinen), wobei das Maß der auftretenden Stauchung druck- und zeitabhängig ist. Auf Grundlage von Kriechversuchen ist deshalb die über die vorgesehene Funktionsdauer – gemäß DIN 4095 ist eine Belastungszeit von 50 Jahren zugrunde zu legen – zu erwartende Stauchung vom Hersteller zu bestimmen und mittels Prüfzeugnissen zu belegen. Die Abflussspende ist unter Berücksichtigung dieser Stauchung zu ermitteln. Da die Endstauchung druckabhängig ist, sind die Einsatzbereiche von Dränelementen gegebenenfalls auf bestimmte maximale Tiefen (respektive Erddrücke) begrenzt. In Bild 4.15 sind beispielhaft Ergebnisse von Eignungsversuchen an einer HDPE-Noppenbahn wiedergegeben. Dränelemente sind lückenlos und mit versetzten Fugen zu verlegen (Bild 4.16 links). Zur Lagesicherung werden sie in der Regel punktweise verklebt, wobei unbedingt auf die Verwendung mit der Abdichtung verträglicher Klebstoffe zu achten ist. Matten werden oft nur am oberen Rand befestigt und entsprechend temporär vor die Außenwand gehängt. Auch hier ist darauf zu achten, dass durch die Befestigung keine Schäden an der Abdichtung oder gegebenenfalls am Sichtmauerwerk verursacht werden.

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4 Reduzierung der Wasserbeanspruchung

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Bild 4.15: Zeitabhängige Stauchung einer HDPE-Noppenbahn und stauchungsabhängige Abflussspende (Beispiel)

Bild 4.16: Verlegung von Dränelementen: Verlegung bitumengebundener Polystyrolplatten (links), Noppenbahn, verlegt auf Polystyrolplatten (rechts)

Die Filtersicherheit der Wanddränschicht ist bei Verwendung von Dränelementen durch Filtervliese sicherzustellen. In vielen Fällen werden Dränelemente bereits mit vorapplizierten Filtervliesen angeboten und geliefert (s. Bild 4.14 und Bild 4.16 rechts). Filtervliese sind mindestens rd. 10 cm überlappend zu verlegen und durch Verklammerung oder Verklebung zu verbinden. Sie sind grundsätzlich auf das vorgesehene Verfüllmaterial abzustimmen, damit sie zum einen mechanisch filterfest sind, d. h. das Ausspülen von Feinanteilen verhindern, und zum anderen hydraulisch wirksam, d. h. im Vergleich zum Boden stark wasserdurchlässig sind. Der diesbezüglich entscheidende Kennwert eines Filtervlieses ist die wirksame Öffnungsweite O90,w. Für die üblichen Verfüllmaterialien kann man von mechanischer Filterfestigkeit ausgehen, wenn O90,w ≤ 0,2 mm ist. Bei einer zu kleinen wirksamen Öffnungsweite kann es auch zu einer Verstopfung des Vlieses kommen. Üblicherweise sollte die Öffnungsweite daher in dem Bereich 0,06 mm ≤ O90,w ≤ 0,2 mm liegen.

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4.5 Bemessung von Dränanlagen

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Bild 4.17 Dränrohr und Kontrollschacht aus PVC-U

Für die Dränleitung sollten nur Rohre eingesetzt werden, die ausdrücklich für die Dränung zum Schutz baulicher Anlagen gemäß DIN 4095 vorgesehen sind. In den allermeisten Fällen sind dies heute Stangendränrohre aus PVC-U, welche in Längen von meist 2,5 m geliefert und mittels Muffen miteinander verbunden werden. Flexible, als Rollenware gelieferte Rohre sollten auf keinen Fall eingesetzt werden, da sie nur geringe Stabilität aufweisen und es kaum möglich ist, sie mit einer vorgegebenen Neigung exakt zu verlegen. Von der Industrie werden Stangendränrohre unterschiedlicher Nennweite als Modulsysteme mit passenden Schächten angeboten (Bild 4.17).

4.5 Bemessung von Dränanlagen Im Rahmen der Bemessung einer Dränanlage sind die erforderlichen Abmessungen der Dränrohre sowie der Aufbau (Bodenart) und die Schichtdicken von Sicker- und Filterschichten festzulegen. Dies erfordert die Bestimmung des innerhalb bestimmter Zeiträume maximal – unter Berücksichtigung zu erwartender Regenspenden und der Topographie des umgebenden Geländes (Einzugsgebiet) – einer Dränanlage zufließenden (Niederschlags-) Wassers. Solche Berechnungen sind relativ aufwendig. Neben den hydrologischen und topographischen Daten sind hierfür auch die Baugrundeigenschaften im Einzugsgebiet zu berücksichtigen. Die DIN 4095 unterscheidet die Bemessung als Regelausführung sowie den Einzelnachweis für Sonderfälle. Die Kriterien für die Einstufung einer Dränanlage als Regelfall sind in Abschnitt 4.1 (Tabelle 4.1) zusammengestellt. In vielen Fällen liegt ein solcher Regelfall vor. Eine rechnerische

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4 Reduzierung der Wasserbeanspruchung

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Bild 4.18: Regelfallausführungen der Elemente von Dränanlagen gemäß DIN 4095

Bestimmung des Wasseranfalls bzw. der Abflussspende in den einzelnen Elementen der Dränanlage ist dann nicht erforderlich, wenn die Vorgaben der DIN 4095 für eine Regelfallausführung eingehalten werden. Diese Vorgaben wurden bereits in Abschnitt 4.3 jeweils angegeben und sind in Bild 4.18 nochmals zusammengefasst. Sollen bei einer Regelfallausführung statt mineralischer Baustoffe für die Dränschichten nichtmineralische, verformbare Dränelemente eingesetzt werden, so sind diese gemäß DIN 4095 für die in Tabelle 4.3 angegebenen Abflussspenden zu bemessen. Dabei ist das Zeitstandverhalten für eine Belastungszeit von 50 Jahren zugrundezulegen, d. h. die Durchlässigkeit eines Dränelements ist unter Berücksichtigung der langfristigen Zusammendrückung unter der maximalen Erdlast zu ermitteln. Von den Herstellern sind entsprechende Eignungsnachweise vorzulegen.

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4.5 Bemessung von Dränanlagen

Für Dränsteine aus haufwerksporigem Beton gilt außerdem, dass der Durchlässigkeitsbeiwert mindestens 4 · 10 -3 m/s betragen muss. Tabelle 4.3: Abflussspenden für die Regelfallbemessung nichtmineralischer Dränelemente gemäß DIN 4095 Lage der Dränelemente

Abflussspende

Vor Wänden

q’ = 0,30 l/(s m)

Auf Decken

q = 0,03 l/(s m2)

Unter Bodenplatten

q = 0,005 l/(s m2)

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Liegt kein Regelfall vor, d. h. werden die Kriterien für einen Regelfall nach DIN 4095 nicht eingehalten, so ist die Dränanlage für den Einzelfall hydraulisch zu bemessen. Entscheidend ist dafür die anfallende Wassermenge, d. h. die zu berücksichtigende Abflussspende. Diese ist abhängig von der Geländetopographie und dem Baugrundaufbau sowie der Regenspende. In der DIN 4095 werden Anhaltswerte für Abflussspenden für verschiedene Randbedingungen angegeben, welche der Bemessung von flächigen Dränelementen (nicht von Rohrleitungen oder Sickerschächten, hierfür sind die angegebenen Werte zu stark auf der sicheren Seite, vgl. [4.2]) zugrunde gelegt werden dürfen. Diese Werte sind in Tabelle 4.4 zusammengefasst. Zu erwähnen ist, dass nach in [4.2] erwähnten Messergebnissen tatsächliche Dränwassermengen vielfach erheblich unter diesen Werten liegen. Tabelle 4.4: Abflussspenden für die Bemessung flächiger Dränelemente gemäß DIN 4095 Abflussspende vor Wänden Bereich

Bodenart und Bodenwasser Beispiel

Abflussspende q’ in l/(s m)

gering

Sehr schwach durchlässige Böden ohne Stauwasser Kein Oberflächenwasser

unter 0,05

mittel

Schwach durchlässige Böden mit Sickerwasser Kein Oberflächenwasser

von 0,05 bis 0,10

groß

Böden mit Schichtwasser oder Stauwasser Wenig Oberflächenwasser

über 0,10 bis 0,30

Abflussspende auf Decken Überdeckung Beispiel

Abflussspende q in l/(s m2)

gering

Unverbesserte Vegetationsschichten (Böden)

unter 0,01

mittel

Verbesserte Vegetationsschichten (Substrate)

von 0,01 bis 0,02

groß

Bekieste Flächen

über 0,02 bis 0,03

Bereich

Abflussspende unter Bodenplatten Bereich

Bodenart Beispiel

Abflussspende q in l/(s m2)

gering

Sehr schwach durchlässige Böden

unter 0,001

mittel

Schwach durchlässige Böden

von 0,001 bis 0,005

groß

Durchlässige Böden

über 0,005 bis 0,010

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4 Reduzierung der Wasserbeanspruchung

Die in den einzelnen Elementen der Dränanlage abführbaren Wassermengen sind den anfallenden Wassermengen gegenüberzustellen. Für eine Sickerschicht ergibt sich die abführbare Abflussspende aus q’max = k i d mit k = Wasserdurchlässigkeit und d = Dicke der Schicht. Für Sickerschichten vor Wänden ist das hydraulische Gefälle mit i = 1, für Sickerschichten auf Decken ist das Deckengefälle anzusetzen.

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Bei Decken und Bodenplatten ist zur Bestimmung der auf den laufenden Meter bezogenen Abflussspende q’ (in l/(s m)) die in Tabelle 4.4 angegebene Abflussspende q (in l/(s m 2)) noch mit der Länge LE zu multiplizieren, auf der das Wasser in die Sickerschicht eintritt: q’ = q LE. Ein in der Bemessung zu berücksichtigender Sicherheitsbeiwert ist in DIN 4095 nicht angegeben. Abhängig von der Qualität bzw. der Konservativität der Ansätze zur Bestimmung der Abflussspenden sollten Sicherheitsbeiwerte im Einzelfall festgelegt werden. Die ausreichende Kapazität der Dränleitungen ist ebenfalls rechnerisch nachzuweisen. Für Dränleitungen am Fußpunkt der Wanddränschicht ergibt sich die zu berücksichtigende Wassermenge aus Q = q’ L mit L = Länge der Wand bzw. der Dränleitung zwischen Hoch- und Tiefpunkt. Für Dränleitungen in Sickerschichten auf Decken oder unter Bodenplatten ergibt sich die Wassermenge aus Q=qA mit A = Fläche, aus der eintretendes Wasser der betrachteten Dränleitung zufließt. Für Dränleitungen mit runder Querschnittsform und einer Rauigkeit von k b = 2,0 mm ist in DIN 4095 ein Bemessungsdiagramm enthalten (Bild 4.19). Zusätzlich wird eine Mindestfließgeschwindigkeit v im Dränrohr bei Vollfüllung von 0,25 m/s gefordert, d. h. der

Bild 4.19 Bemessungsdiagramm für Dränleitungen mit runder Querschnittsform (aus DIN 4095)

4.6 Literatur

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Rohrfließquerschnitt ARohr darf nicht zu groß gewählt werden, damit die Bedingung v = Q/ARohr ≥ 0,25 m/s erfüllt ist. Hierdurch soll die Bildung dauerhafter Ablagerungen in der Rohrleitung vermieden werden.

4.6 Literatur [4.1] [4.2]

[4.3] [4.4]

[4.5] [4.6] [4.7] [4.8]

[4.9]

Cziesielski, E. (Hrsg.): Lehrbuch der Hochbaukonstruktionen. Kap. 15.4: Dränage. Stuttgart: B.G. Teubner, 1997 Haack, A.; Emig, K.-F.: Abdichtungen im Gründungsbereich und auf genutzten Deckenflächen, 2. Auflage. Kap. A: Baugrund und Dränung (von K. Hilmer). Berlin: Ernst & Sohn, 2003 Muth, W.: Schäden an Dränanlagen. Stuttgart: Fraunhofer IRB Verlag, 1997 Schild, E.; Oswald, R.; Rogier, D.; Schweikert, H.; Schnapauff, V.: Bauschadensverhütung im Wohnungsbau, Schwachstellen – Schäden, Ursachen, Konstruktions- und Ausführungsempfehlungen; Band III: Keller, Dränagen, 3. Auflage. Wiesbaden/Berlin: Bauverlag, 1982 Schweikert, H.: Dränmaßnahmen zum Schutz baulicher Anlagen. Wiesbaden/Berlin: Bauverlag, 1981 Bundesanstalt für Wasserbau (BAW): Merkblatt Anwendung von Kornfiltern an Wasserstraßen (MAK). BAW, 1989 Bundesanstalt für Wasserbau (BAW): Merkblatt Anwendung von geotextilen Filtern an Wasserstraßen (MAG). BAW, 1993 Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. (DWA): Arbeitsblatt DWA-A 138: Planung, Bau und Betrieb von Anlagen zur Versickerung von Niederschlagswasser. DWA, April 2005 Zentralverband Deutsches Baugewerbe (ZDB): Merkblatt „Dränung zum Schutz baulicher Anlagen – Baupraktische Hinweise zur DIN 4095“. Fachverband Hoch- und Massivbau (FHMB) im ZDB, Berlin

Zitierte Normen: DIN 1045-2: Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton, Teil 2: Beton – Festlegung, Eigenschaften, Herstellung und Konformität, Anwendungsregeln zu DIN EN 206-1. Anlage L: Kornzusammensetzung. Ausgabe Juli 2001. DIN 1986-2: Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke, Teil 2: Ermittlung der Nennweiten von Abwasser- und Lüftungsleitungen. Ausgabe März 1995. DIN 4020: Geotechnische Untersuchungen für bautechnische Zwecke. Ausgabe September 2003. DIN 4095: Dränung zum Schutz baulicher Anlagen. Planung, Bemessung und Ausführung. Ausgabe Juni 1990. DIN 4123: Ausschachtungen, Gründungen und Unterfangungen im Bereich bestehender Gebäude. Ausgabe September 2000. DIN 4226-1: Gesteinskörnungen für Beton und Mörtel, Teil 1: Normale und schwere Ge-steinskörnungen. Ausgabe Juli 2001. DIN 18130-1: Baugrund – Untersuchung von Bodenproben; Bestimmung des Wasser-durchlässigkeitsbeiwerts, Teil 1: Laborversuche. Ausgabe Mai 1998.

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Anerkannte Regeln der Abdichtungstechnik Von Prof. Dr.-Ing. Rainer Oswald

5.1 Notwendigkeit von Abdichtungsregeln – Zuverlässigkeit Bauwerksabdichtungen haben die Aufgabe, Gebäudebereiche vor dem Eindringen von flüssigem Wasser zu schützen. Durch die Bauwerksabdichtung soll zum Einen die vorgesehene Gebäudenutzung ermöglicht werden – also die Gebrauchstauglichkeit (Verwendungseignung) sichergestellt werden – andererseits sollen feuchtigkeitsempfindliche Bauteile vor Schäden geschützt werden. Müssten Bauwerksabdichtungen diese Aufgabe nur zum Zeitpunkt der Abnahme erfüllen, so wären Regeln zur Bauwerksabdichtung überflüssig: Die Schadensfreiheit der Werkleistung bei der Abnahme würde bereits als Beleg für die Mangelfreiheit der ausgeführten Abdichtung genügen. Tatsächlich wird aber erwartet, dass Bauwerksabdichtungen ihre Aufgabe über eine angemessene Zeitdauer auch bei ungünstiger Überlagerung von noch nicht als Naturkatastrophen oder Fehlbenutzung einzustufenden Beanspruchungen erfüllen. Diese Eigenschaft wird als „Zuverlässigkeit“ bezeichnet. Bauwerksabdichtungen müssen zuverlässig sein. Die internationale DIN ISO 8930 – Allgemeine Grundsätze für die Zuverlässigkeit von Tragwerken [5.1] formuliert, dass die „Zuverlässigkeit“ sowohl die „Sicherheit“, die „Gebrauchstauglichkeit“ als auch die „Dauerhaftigkeit“ beinhaltet. Dies gilt selbstverständlich nicht nur für Tragwerke, sondern auch für alle übrigen Bauwerksteile. Auch das Bauproduktengesetz beschreibt indirekt den geforderten Zustand der Zuverlässigkeit. Das Gesetz formuliert in § 5: „Ein Produkt ist brauchbar, wenn es solche Merkmale aufweist, dass die bauliche Anlage, für die es verwendet werden soll, bei ordnungsgemäßer Instandhaltung dem Zweck entsprechend mit einer angemessenen Zeitdauer unter Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit gebrauchstauglich ist und die wesentlichen Anforderungen erfüllt.“ Auch die Landesbauordnungen formulieren in § 3 Abs. 2: „Bauprodukte dürfen nur verwendet werden, wenn bei ihrer Verwendung ... die bauliche Anlage bei ordnungsgemäßer Instandhaltung während einer dem Zweck entsprechenden Zeitdauer die Anforderungen dieses Gesetzes erfüllt und gebrauchstauglich ist.“ [5.2] Bei der Planung und Ausführung von Bauwerksabdichtungen wird also sowohl werkvertraglich wie auch bauordnungsrechtlich eine zuverlässige Werkleistung geschuldet. Es ist Sinn der technischen Regeln, sowohl der Stoffnormen wie auch der Konstruktionsnormen, Randbedingungen zu definieren, die sicherstellen, dass Bauteile und Bauwerke so realisiert werden, dass nicht nur eine ausreichende Nutzbarkeit während der Gewährleistungszeit erreicht wird. Eine übliche Instandhaltung vorausgesetzt, sollen sie auch bei

5.2 Zum Begriff der anerkannten Regeln der Bautechnik

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ungünstigen Extrembeanspruchungen eine volle Gebrauchstauglichkeit während einer angemessenen Nutzungsdauer aufweisen. Das Instrumentarium zur Beeinflussung der Zuverlässigkeit von Bauwerksabdichtungen ist vielfältig. Beispielhaft können genannt werden: s -A”NAHMENZUR2EDUZIERUNGDER"EANSPRUCHUNGDER!BDICHTUNG – z.B. durch Vermeidung von stehendem Wasser (Gefällegebung) – durch das Anheben und die geschützte Anordnung von Abdichtungsrändern – durch die generelle Forderung nach Schutzschichten gegen mechanische Beschädigung s -A”NAHMENZUR2EDUZIERUNGDER!BHÊNGIGKEITVONDER!USFàHRUNGSSORGFALTEINFACHE Ausführbarkeit): – z.B. durch Einhaltung von Mindestabständen bei Durchdringungen – durch die Bevorzugung von mehrlagigen Abdichtungen, die weniger von der Fehlstellenfreiheit der Einzelschicht abhängig sind s 6ERWENDUNGVONPRAKTISCHBEWÊHRTEN-ATERIALIEN Die Erfahrung zeigt, dass trotz umfangreicher Laborprüfungen und Testanwendungen im Hochbau neue Bauprodukte erst nach dem längeren Einsatz in der Praxis ihre wirkliche Zuverlässigkeit zeigen. Insofern ist die Praxisbewährung der verwendeten Abdichtungsstoffe eine wichtige Voraussetzung für zuverlässige Abdichtungen. Die in den Regelwerken beschriebenen Abdichtungsverfahren weisen durchaus nicht alle die gleiche Zuverlässigkeit auf. Grundsätzlich wird der Grad der Zuverlässigkeit einer Konstruktion von den Versagensfolgen abhängig gemacht. Bei gravierenderen Schadensfolgen sind zuverlässigere, in der Regel aufwändigere, Konstruktionen zu wählen. Dies ist z.B. der Grund, warum in DIN 18195 Teil 5 die Anforderungen an die Abdichtung von Balkonen geringer sind als an die Abdichtung von Dachterrassen. Bei Balkonen sind die Schadensfolgen von Undichtigkeiten in der Regel geringer als bei Dachterrassen.

5.2 Zum Begriff der anerkannten Regeln der Bautechnik 5.2.1 Privatrechtliche Aspekte der üblichen Beschaffenheit Soweit nicht durch den Bauvertrag spezielle Bauwerksabdichtungsmaßnahmen ausdrücklich vereinbart werden, schulden Planer und Ausführender dem Besteller gemäß § 633 BGB ein Werk, das die übliche Beschaffenheit aufweist, die nach Art des Werks erwartet werden kann. Es muss für die übliche oder die nach dem Vertrag vorausgesetzte Verwendung geeignet sein. Wie man im Einzelfall diesen Zustand zu definieren hat, ist nicht unumstritten. Der Verfasser hält es – wohl mit der Mehrheit der Gerichte und Sachverständigen – für besonders praktikabel, als Maßstab die „anerkannten Regeln der Bautechnik“ heranzuziehen. Die VOB weist in Teil B sogar ausdrücklich auf dieses Konstruktions- und Ausführungskriterium (§ 13 Abs. 1) hin. Ein Bauteil entspricht dann den anerkannten Regeln der Bautechnik, wenn seine Konstruktion als „wissenschaftlich richtig“ gelten kann und wenn sich die Bauweise „praktisch bewährt“ hat. Wann diese Kriterien im konkreten Einzelfall als erfüllt gelten können, kann

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5 Anerkannte Regeln der Abdichtungstechnik

durchaus strittig sein, da es sich bei den „anerkannten Regeln der Bautechnik“ um einen „unbestimmten Rechtsbegriff“ handelt, der grundsätzlich für jeden Einzelfall neu konkretisiert werden muss. Hervorzuheben ist, dass grundsätzlich nicht ein „regelwerkgerechtes“ oder gar „normgerechtes“ Werk geschuldet ist. Regelwerke, wie z.B. Normen können fehlerhaft sein oder noch nicht oder nicht mehr die übliche Beschaffenheit nach den anerkannten Regeln der Bautechnik beschreiben.

5.2.2 Öffentlich-rechtliche Aspekte bei der Abdichtungstechnik

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Bauwerksabdichtungen müssen nicht nur werkvertragsrechtlich mangelfrei sein; sie müssen selbstverständlich auch den bauaufsichtlichen Anforderungen entsprechen. Soweit sie nicht in technischen Regeln der Bauregelliste A aufgeführt sind, benötigen Bauprodukte für die Bauwerksabdichtung lediglich ein allgemeines bauaufsichtliches Prüfzeugnis – also keine bauaufsichtliche Zulassung – da aus der Sicht der Bauordnungsgremien keine „erheblichen Anforderungen an die Sicherheit des Produkts“ gestellt werden (§ 19 Abs. 1 der Bauordnungen). Besonders bei Flüssigabdichtungen, aber auch bei Dachbahnen nimmt die Anzahl neuer Produkte erheblich zu, deren bauordnungsrechtliche Anwendung über europäische technische Zulassungen auf der Basis von europäischen Zulassungsregeln, z.B. ETAG 005 – Flüssige Dachabdichtungen [5.3], ETAG 022 – Nassraumabdichtungen [5.4], geregelt wird. Die Produkte sind damit aus Sicht der Bauaufsicht zulässig und verwendbar (s. Kapitel 6). Ob sie allerdings im Sinne des deutschen Werkvertragsrechts als zuverlässig gebrauchstauglich und dauerhaft gelten können, ist damit noch nicht grundsätzlich belegt.

5.2.3 Zur Rangfolge und Bedeutung von Regelwerken Wie unter 5.2.1 dargelegt, ist die geschuldete Beschaffenheit nach den anerkannten Regeln der Bautechnik nicht zwingend deckungsgleich mit einer in Regelwerken beschriebenen Beschaffenheit. Aufgrund der Art ihres Zustandekommens haben aber Regelwerke – insbesondere die DIN-Normen – die Vermutung für sich, anerkannte Regeln der Bautechnik zu beschreiben. Wer anderer Meinung ist, trägt für seine Auffassung die Beweislast – d.h. er muss belegen, dass trotz einer Übereinstimmung mit Regelwerken die Werkleistung nicht (mehr) als wissenschaftlich richtig anzusehen ist bzw. doch nicht als bewährt gelten kann. Kann dieser Beweis überzeugend geführt werden, so ist eine Werkleistung mangelhaft, obwohl sie Normen entspricht. Der gleiche Gedankengang gilt sinngemäß auch für Richtlinien, Merkblätter und Verarbeitungsregeln. Solange es keiner „höherwertigen“ – d.h. allgemeiner zustande gekommenen – Regelwerke gibt, darf man z.B. auch beim Verstoß gegen Verarbeitungsregeln von Herstellern vermuten, dass die Werkleistung mangelhaft ist, da als Arbeitshypothese davon ausgegangen werden kann, dass die Regeln aus gutem Grund formuliert wurden. Auch hier obliegt es im Streitfall dem gegen die Verarbeitungsrichtlinien Verstoßenden, zu beweisen, dass die Abweichung von der Verarbeitungsrichtlinie keine negativen Auswirkungen hat. Bei den meist komplexen Regelwerken für Bauwerksabdichtungen trifft fast durchgängig zu, dass eine große Zahl von Angaben als anerkannte Regel der Bautechnik gelten kann,

5.3 Regeln zur Abdichtung erdberührter Bauteile

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dass aber Einzelaussagen durchaus falsch oder zumindest stark kritikwürdig sein können. Regelwerke dürfen daher nie unkritisch angewendet werden. Der Anwender hat immer wieder neu zu prüfen, ob sie im konkreten Einzelfall noch als wissenschaftlich richtig und praktisch bewährt gelten können und eine zuverlässige Bauwerksabdichtung ergeben.

5.3 Übersicht zu den Regeln zur Abdichtung erdberührter Bauteile 5.3.1 Regeln zur Beurteilung und Beanspruchung und Verminderung der Beanspruchung Die Abdichtung erdberührter Bauteile ist auf die zu erwartende Wasserbeanspruchungsart abzustimmen. DIN 18195 Teil 1 [5.5] unterscheidet zwischen Bodenfeuchtigkeit, nichtstauendem Sickerwasser, aufstauendem Sickerwasser und drückendem Wasser. Nur wenn von Vornherein gegen die höchste denkbare Wasserbeanspruchung – also Druckwasser – abgedichtet wird, kann auf eine Ermittlung der Wasserbeanspruchungsart verzichtet werden. Weil dies in vielen Fällen zu unwirtschaftlichen Ergebnissen führen würde, ist zur Bestimmung der angemessenen Abdichtungsart und auch zur Klärung der Frage, ob die Boden- und Wandbauteile gegen Wasserdruck bemessen werden müssen, die Feststellung der Bodenart und des Bemessungswasserstandes am geplanten Bauwerksstandort unerlässlich. In der Regel sollte diese Frage durch geotechnische Untersuchung und unter Hinzuziehung eines Baugrund-Sachverständigen geklärt werden. Nur bei einfachen Bauaufgaben in gut bekanntem Baugebiet kann darauf verzichtet werden – DIN 4020 [5.6] spricht dann von der „Geotechnischen Kategorie I“. Architekten und Ingenieure sollten sich klar machen, dass Schäden in Folge von unterlassenen Baugrunderkundungen haftungsrechtlich grundsätzlich als Planungsmängel gewertet werden. Bei wenig durchlässigem Boden kann eine Wasserbelastung aus drückendem, aufstauendem Sickerwasser vermieden werden, indem das Gebäude gedränt wird. Das dazu verbindliche Regelwerk ist DIN 4095 – Dränung zum Schutz baulicher Anlagen [5.7]. Die dort gemachten Angaben können weitaus überwiegend als anerkannte Regel der Technik angesehen werden. DIN 4095 erweckt allerdings den Eindruck, dass grundsätzlich die Dränmaßnahmen an den erdberührten Wänden mit Dränmaßnahmen unter den Bodenplatten kombiniert werden müssen. Dies ist praktisch allerdings nicht der Fall und insofern nicht anerkannte Regel der Bautechnik.

5.3.2 Regelwerke für die Bauwerksabdichtung erdberührter Bauteile Die Abdichtung erdberührter Bauteile ist im Wesentlichen durch verschiedene Blätter von DIN 18195 – Bauwerksabdichtungen – genormt. In den Teilen 1 bis 3 dieses Regelwerks werden die für alle Abdichtungsaufgaben gemeinsam geltenden Festlegungen getroffen. Die Grundsätze, Definitionen, Zuordnung der Abdichtungsarten werden in Teil 1 [5.5] geregelt.

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5 Anerkannte Regeln der Abdichtungstechnik

Teil 2 – Stoffe [5.8] beschreibt gemeinsam mit den europäischen Produktnormen über Stoffe für Bauwerksabdichtungen und Mauersperrbahnen und gemeinsam mit der nationalen Anwendungsnorm DIN V 20000 202 [5.9] die zu prüfenden Eigenschaften und Anforderungen, die Abdichtungsstoffe erfüllen müssen. Der Teil 3 [5.10] befasst sich mit den Anforderungen an den Untergrund und Verarbeitung der Stoffe.

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In Teil 4 [5.11] werden die Ausführungsregeln für Abdichtungen gegen Bodenfeuchtigkeit (Kapillarwasser, Haftwasser und nichtstauendes Sickerwasser an Bodenplatten und Wänden) detailliert dargelegt. Dieser Normenteil beinhaltet also vor allem die traditionellen Regeln für den Schutz gering beanspruchter Keller und Bodenplatten. Der Teil 6 [5.12] stellt die Regeln für die Abdichtung gegen von außen drückendes Wasser und aufstauendes Sickerwasser dar und legt das Schwergewicht auf die abdichtungstechnische Konstruktion und Ausführung der traditionellen „schwarzen Wannen“. Die Teile 8 und 9 behandeln die Detailgestaltung der Abdichtung genauer. Teil 8 [5.13] beschreibt die Ausführung von Bewegungsfugen, Teil 9 [5.14] beschreibt Durchdringungen, Übergänge, An- und Abschlüsse. In einer Änderung zum Teil 9 [5.15] werden die Anforderungen an die Materialien und an die konstruktive Ausbildung des Übergangs von Bauwerksabdichtungen an Bodenplatten aus wasserundurchlässigem Beton genauer geregelt. Seit 2006 werden typische Details in einem Beiblatt 1 [5.16] zeichnerisch dargestellt. Teil 10 behandelt schließlich Schutzschichten und Schutzmaßnahmen [5.17]. DIN 18195 enthält aber nicht alle gebräuchlichen Verfahren zum Schutz erdberührter Bauteile. So erstreckt sich der Geltungsbereich dieser Norm z.B. nicht auf wasserundurchlässige Bauteile aus Beton mit hohem Wassereindringwiderstand. Eine Richtlinie für die wasserundurchlässigen Bauteile aus Beton [5.18] hat der Deutsche Ausschuss für Stahlbeton im Jahr 2003 veröffentlicht und im Jahr 2006 durch Erläuterungen [5.19] kommentiert. Der Inhalt dieser Richtlinie kann wohl weitaus überwiegend als anerkannte Regel der Bautechnik für WU-Konstruktionen gelten. Für die Anwendung bei erdberührten Bauteilen ist die Normung von der Verwendung von mineralischen Dichtschlämmen (MDS) noch nicht abgeschlossen. Zur Planung und Ausführung von flexiblen Dichtschlämmen liegt eine Richtlinie vor [5.20]. Unübersichtlich ist die Regelwerksituation zu Abdichtungsdetails im Sockelbereich im Mauerwerksbau, da hier die Schnittstelle zwischen den erdberührten Bauteilen und den luftberührten Außenwandbauteilen liegt. Die in DIN 1053 [5.21] angesprochenen Mauersperrbahnen und Fußpunktabdichtungen können am Sockel gleichzeitig auch die Funktion von Querschnittsabdichtungen gegen aufsteigende Feuchtigkeit in der Wand übernehmen. Für beide Abdichtungsfälle gelten europäische Stoffnormen für Mauersperrbahnen in DIN EN 14909 [5.22] und DIN EN 14967 [5.23], die u.a. deutlich von DIN 18195 abweichende Abdichtungsstoffe zulassen. Die Abdichtungsbahnen im erdberührten Bereich sind im Übrigen seit 2007 in europäischen Stoffnormen – DIN EN 13967 (03/2007) – Abdichtungsbahnen – Kunststoff- und Elastomerbahnen für die Bauwerksabdichtung gegen Bodenfeuchte und Wasser [5.24] – sowie DIN EN 13969 (03/2007) – Abdichtungsbahnen – Bitumenbahnen für die Bauwerksabdichtung gegen Bodenfeuchtigkeit und Wasser [5.25] – neu geregelt. Für die Anwendung in Deutschland ist zudem seit Dezember 2007 DIN V 20000 202 – Anwendung von Bauprodukten in Bauwerken, Teil 2002 – Anwendungsnormen für Abdichtungsbahnen nach europäischen Produktnormen zur Verwendung in Bauwerksabdichtungen – zu berücksichtigen

5.4 Regeln bei Nassraumabdichtungen

57

[5.9]. Während die europäischen Normen fast keine Anforderungsprofile enthalten, sondern lediglich Prüfregeln festlegen, sind die detaillierteren Anforderungen der Anwendungsnorm und dem Teil 2 von DIN 18195 zu entnehmen. Für den Fall, dass Mauerwerkswände zum Zweck des Feuchtigkeitsschutzes im Sockelbereich verputzt werden sollen, liegen hinsichtlich der verwendbaren Putze die Putznorm DIN 18550 [5.26] sowie Merkblätter von Handwerksverbänden [5.27] vor.

5.4 Übersicht zu den Regeln bei Nassraumabdichtungen 5.4.1 Regeln zur Beurteilung der Beanspruchung Die Regeln zur Beurteilung der Beanspruchung von Nassräumen befinden sich im Umbruch. 2010 gilt noch DIN 18195 Teil 5 – Bauwerksabdichtungen [5.28] – in der Ausgabe vom August 2000. Gewerblich genutzte Nassräume (z.B. Großküchen), Schwimmbeckenumgänge, Duschanlagen, zählen danach zu den hoch beanspruchten Nassräumen; Wohnungsbadezimmer mit Bodenablauf werden als mäßig beanspruchte Nassräume eingestuft. Wohnungsbäder ohne Ablauf zählen nicht zu den Nassräumen und benötigen lediglich bei feuchtigkeitsempfindlichen Untergründen einen „Schutz gegen Feuchtigkeit“. Im Zuge des Erscheinens europäischer Prüfregeln im Rahmen der ETAG 022 – Leitlinie für die europäische technische Zulassung für Abdichtungen von Wänden und Böden in Nassräumen, Teil 1 – Flüssig aufzubringende Abdichtung mit oder ohne Nutzschicht [5.4] werden sich auch die nationalen Regeln ändern. Die wesentlichen Änderungen beziehen sich auf das Wohnungsbad und die Verwendung von Flüssigabdichtungen bei hochbeanspruchten Nassräumen. Sie können z.B. dem Merkblatt des Zentralverbands des Deutschen Baugewerbes Hinweise für die Ausführung von Verbundabdichtungen mit Bekleidungen und Belägen aus Fliesen und Platten für den Innen- und Außenbereich, [5.29], entnommen werden. Es wird dort im Wohnungsbadbereich zwischen direkt beanspruchten Wand- und Bodenflächen und indirekt beanspruchten Wand- und Bodenflächen unterschieden. Nach den neueren Regeln zählen Badezimmer – auch wenn sie keinen Bodenablauf haben – zu den mäßig beanspruchten Nassräumen. Die indirekt beanspruchten Flächen dieser Bäder brauchen keine Abdichtung.

5.4.2 Regeln für die Ausführung von Nassraumabdichtungen Soweit bei Nassräumen bahnenförmige Abdichtungen verwendet werden, gelten weiterhin die Regeln von DIN 18195, Teil 5 [5.28] als anerkannt. DIN 18195, Teil 5, lässt für hoch beanspruchte Nassräume keine Flüssigabdichtungen zu, dies kann in weitem Rahmen nicht mehr als anerkannte Regel der Bautechnik gelten, da durch die Stofffestlegungen der ETAG 022 [5.4] und durch die Konstruktions- und Ausführungsempfehlungen des Merkblatts [5.29] für die fast durchgängig – z.B. in gewerblichen Küchen und Schwimmbädern – erfolgreich verwendeten Flüssigabdichtungen qualitätssi-

5

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5 Anerkannte Regeln der Abdichtungstechnik

chernde Regeln vorliegen, die ein zuverlässiges Abdichtungsergebnis erwarten lassen. Die Ausführung solcher Abdichtungen ist daher nach dem zitierten Merkblatt vorzunehmen.

5.5 Übersicht zu den Regeln zur Abdichtung von Behältern und Becken

5

Die Abdichtung gegen von innen drückendes Wasser – d.h. von Behältern – ist vollständig neu in DIN 18195, Teil 7 geregelt [5.30]. Im Zuge dieser Überarbeitung wurde dann auch eine Neufassung von DIN 18195, Teil 2 – Stoffe [5.8] – vorgenommen, die nun die Flüssigabdichtungen, die im Behälterbau überwiegend angewendet werden, genauer behandelt. Es geht dabei um die Anforderungen und Verarbeitungsregeln bei mineralischen Dichtschlämmen (MDS), bei flüssig zu verarbeitenden Abdichtungsstoffen im Verbund mit Fliesen und Plattenbelägen (AIV) sowie bei Flüssigkunststoffen für die Bauwerksabdichtung (FLK). Für die Detaillösungen bei Behältern – insbesondere Schwimmbecken – ist auf das entsprechende Merkblatt des Zentralverbands des Deutschen Baugewerbes – Schwimmbadbau – Hinweise für die Planung und Ausführung keramischer Beläge im Schwimmbadbau [5.31] zu verweisen. Dieses Merkblatt enthält insbesondere auch die Regeln für die Verwendung von Verbundabdichtungen und für die Gestaltung des Beckenkopfes.

5.6 Der Umgang mit neuen Produkten und Verfahren Neue Produkte und Verfahren müssen aus bauordnungsrechtlicher Sicht CE-gekennzeichnet sein und insofern harmonisierten europäischen Normen und europäischen Prüfrichtlinien entsprechen. Es ist darauf hinzuweisen, dass damit aber noch nicht die praktische Bewährung im Sinne des Deutschen Werkvertragsrechts sicher belegt ist. Die Anwendung neuer Produkte und Verfahren sollte daher nach sorgfältiger Prüfung von Referenzen ausdrücklich vereinbart werden.

5.7 Die Bedeutung von Abweichungen von den anerkannten Regeln der Bautechnik Wie dargelegt, sind die Regeln für die Bauwerksabdichtung überwiegend in Normen und Richtlinien von Verbänden und Ausschüssen, aber auch in Merkblättern von Herstellern sowie in europäischen Prüfvorschriften niedergelegt. Soweit diese Regeln wissenschaftlich richtig sind, allgemein bekannt sind und sich in der praktischen Anwendung bewährt haben, gelten sie anerkannte Regeln der Bautechnik. Ein Bauwerk muss grundsätzlich nach diesen Regeln erstellt werden, um als „mangelfrei“ zu gelten. Eine von den Regelwerken abweichende Ausführung muss aber nicht zwangsläufig mangelhaft sein. Zum einen ergibt sich dies aus der unter 5.2 genauer beschriebenen Tatsache, dass einzelne Regelwerkangaben fehlerhaft, nicht anerkannt oder überholt sein können. Man

5.8 Literatur

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sollte sich bei der Beurteilung der Bedeutung der Abweichung von technischen Regelwerken weiterhin vor Augen halten, dass die technischen Regeln nicht nur Grundanforderungen festlegen, die für die Gebrauchstauglichkeit unverzichtbar sind, sondern in Hilfsregeln auch den Weg beschreiben, auf dem die Realisation der Grundanforderungen möglich ist. Diese Hilfsregeln können z.B. die einfache Ausführbarkeit betreffen. Werden z.B. die Abstandsregeln bei Durchdringungen (z.B. bei Dachterrassenabdichtungen) unterschritten, so kann – je nach Art des verwendeten Abdichtungsstoffs und der verwendeten Anschlussbahnen oder Einbauteile – durchaus auch mit geringen Abständen eine absolut gleichwertige, zuverlässige Lösung erreicht werden. Weiterhin haben viele Formulierungen in den Regelwerken nur Empfehlungscharakter. Wurde eine ganz bestimmte Art der Ausführung nicht ausdrücklich vereinbart (liegt also keine Einzelvereinbarung vor) und kann nachgewiesen werden, dass die gewählte Ausführung zwar nicht in den Regelwerken beschrieben, aber völlig gleichwertig ist, so liegt ggf. kein Mangel vor. Im Streitfall liegt die Beweislast allerdings bei demjenigen, der die unübliche Alternativlösung geplant und ausgeführt hat. Insbesondere im Hinblick auf die praktische Langzeitbewährung kann erfahrungsgemäß die Beweisführung schwierig werden. Insofern ist es schon allein aus Gründen der Streitvermeidung sehr ratsam, wenn möglich regelwerkkonform zu konstruieren und auszuführen. Hinsichtlich der weiteren Vorgehensweise bei der Bewertung von Regelwerkabweichungen wird auf das Fachbuch Oswald, R.; Abel, R.: Hinzunehmende Unregelmäßigkeiten bei Gebäuden, Abschnitt 2.8 [5.32], verwiesen.

5.8 Literatur [5.1] DIN ISO 8930: 1991 03: Allgemeine Grundsätze für die Zuverlässigkeit von Tragwerken [5.2] Beispielhaft zitiert hier: Landesbauordnung Nordrhein Westfalen, Ausgabe 2000, mit Änderungen 2006 [5.3] ETAG 005, Teile 1 bis 8: 2004 03: Leitlinie für die europäische technische Zulassung (ETA) für flüssig aufzubringende Dachabdichtungen [5.4] ETAG 022: Leitlinie für die europäische technische Zulassung (ETA) für Abdichtungen für Wände und Böden in Nassräumen, Teil 1: flüssig aufzubringende Abdichtungen mit oder ohne Nutzschicht, 2007 07 [5.5] DIN 18195 1: 2000 08 – Bauwerksabdichtungen, Teil 1: Grundsätze, Definitionen, Zuordnung der Abdichtungsarten [5.6] DIN 4020: 2003 09: Geotechnische Untersuchungen für bautechnische Zwecke [5.7] DIN 4095: 1990 06: Dränung zum Schutz baulicher Anlagen [5.8] DIN 18195 2: 2009 04 – Bauwerksabdichtungen, Teil 2: Stoffe [5.9] DIN V 20000 202: 2007 12 – Anwendung von Bauprodukten in Bauwerken, Teil 202: Anwendungsnorm für Abdichtungsbahnen nach europäischen Produktnormen zur Verwendung in Bauwerksabdichtungen [5.10] DIN 18195 3: 2000 08 – Bauwerksabdichtungen, Teil 3: Anforderungen an den Untergrund und Verarbeitung der Stoffe

5

60

5

5 Anerkannte Regeln der Abdichtungstechnik

[5.11] DIN 18195 4: 2000 08 – Bauwerksabdichtungen, Teil 4: Abdichtungen gegen Bodenfeuchtigkeit (Kapillarwasser, Haftwasser) und nichtstauendes Sickerwasser an Bodenplatten und Wänden, Bemessung und Ausführung [5.12] DIN 18195 6: 2008 – Bauwerksabdichtungen, Teil 6: Abdichtungen gegen von außen drückendes Wasser und aufstauendes Sickerwasser, Bemessung und Ausführung [5.13] DIN 18195 8: 2004 03 – Bauwerksabdichtungen, Teil 8: Abdichtungen über Bewegungsfugen [5.14] DIN 18195 9: 2004-03 – Bauwerksabdichtungen, Teil 9: Durchdringungen, Übergänge, Anund Abschlüsse [5.15] DIN 18195 9/A1 – Bauwerksabdichtungen, Teil 9: Durchdringungen, Übergänge, An- und Abschlüsse, Änderung 2009 04 [5.16] DIN 18195, Beiblatt 1: 20061 – Bauwerksabdichtungen – Beispiele für die Anord-nung der Abdichtung [5.17] DIN 18195 10: 2004 03 – Bauwerksabdichtungen, Teil 10: Schutzschichten und Schutzmaßnahmen [5.18] Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton (WU-Richtlinie) des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton (DAfStb), 2003 11 (Berichtigung 2006 03) [5.19] Erläuterungen zur Richtlinie des Deutsches Ausschusses für Stahlbeton für WU-Beton, Schriftenreihe des DafStb, Heft 555, 2006 07 [5.20] Richtlinie für die Planung und Ausführung von Abdichtungen: Erdberührte Bauteile mit flexiblen Dichtschlämmen, Deutsche Bauchemie, 2. Ausgabe, April 2006 [5.21] DIN 1053 1: 1996 11 – Mauerwerk, Teil 1: Berechnung und Ausführung [5.22] DIN EN 14909: 2006 06 – Abdichtungsbahnen - Kunststoff- und Elastomermauersperrbahnen – Definitionen und Eigenschaften [5.23] DIN EN 14967: 2006 08 – Abdichtungsbahnen – Bitumen-Mauersperrbahnen – Definitionen und Eigenschaften [5.24] DIN EN 13967: 2007 03 – Abdichtungsbahnen – Kunststoff- und Elastomerbahnen für die Bauwerksabdichtung gegen Bodenfeuchte und Wasser – Definitionen und Eigenschaften [5.25] DIN EN 13969: 2007 03 – Abdichtungsbahnen – Bitumenbahnen für die Bauwerksabdichtung gegen Bodenfeuchte und Wasser – Definitionen und Eigenschaften [5.26] DIN V 18550: 2005 04 – Putz und Putzsysteme – Ausführung [5.27] z.B. Richtlinie für die fachgerechte Planung und Ausführung des Fassadensockelputzes sowie des Anschlusses der Außenanlagen, 2004, Fachverband der Stuckateure Baden-Württembergs und des Verbands Garten-, Landschafts- und Sportplatzbau Baden-Württemberg [5.28] DIN 18195 5: 2000 08 – Bauwerksabdichtungen, Teil 5: Abdichtungen gegen dichtdrückendes Wasser auf Deckenflächen und in Nassräumen, Bemessung und Ausführung [5.29] Merkblatt: Hinweise für die Ausführung von Verbundabdichtungen mit Bekleidungen und Belägen aus Fliesen und Platten für den Innen- und Außenbereich; 2005 01: Zentralverband des Deutschen Baugewerbes / Fachverband des Deutschen Fliesengewerbes [5.30] DIN 18195 7: 2009 07 – Bauwerksabdichtungen, Teil 7: Abdichtungen gegen von innen drückendes Wasser, Bemessung und Ausführung [5.31] Merkblatt: Schwimmbadbau, Hinweise für Planung und Ausführung keramischer Beläge im Schwimmbadbau, 2008 07, Zentralverband des Deutschen Baugewerbes / Fachverband Fliesen und Naturstein [5.32] Oswald, Rainer; Abel, Ruth: Hinzunehmende Unregelmäßigkeiten bei Gebäuden – Typische Erscheinungsbilder – Beurteilungskriterien – Grenzwerte, 3. Auflage. Wiesbaden, 2005

6

Bauaufsichtliche Regelungen für Bauwerksabdichtungen Von Dipl.-Ing. Christian Herold

6.1 Bauaufsichtliche Regelungen in Deutschland Bauaufsichtliche Regelungen beziehen sich auf alle baulichen Anlagen im öffentlichen und privaten Bereich, die in den Anwendungsbereich der Bauordnungen der Länder (LBO) [6.1] §1 fallen. Die LBO basieren auf der Musterbauordnung (MBO) [6.2], sie können länderspezifische Abweichungen enthalten. Die Bauordnungen dienen der Einhaltung der aus öffentlich rechtlicher Sicht als notwendig angesehenen Schutzziele für die Planung und Errichtung baulicher Anlagen in Deutschland. Danach sind bauliche Anlagen so anzuordnen, zu errichten, zu ändern und instand zu halten, dass die öffentliche Sicherheit und Ordnung, der Schutz von Leben, Gesundheit und die natürlichen Lebensgrundlagen nicht gefährdet werden (MBO §3(1)). Bauaufsichtliche Regelungen sind als öffentlich rechtliche Regelungen verbindlich. Sie sind immer einzuhalten und dürfen nicht durch privatrechtliche Vertragsgestaltungen abgeändert oder ausgesetzt werden. Bauprodukte dürfen nur verwendet werden, wenn bei ihrer Verwendung die baulichen Anlagen während einer angemessenen Zeitdauer die Anforderungen der Bauordnung erfüllen und gebrauchstauglich sind (MBO §3(2)). Die von den obersten Baubehörden der Länder als „Technische Baubestimmungen“ eingeführten technischen Regeln für die Errichtung baulicher Anlagen sind zu beachten. Von ihnen kann abgewichen werden, wenn mit anderen Lösungen in gleichem Maße die allgemeinen Anforderungen der BauO erfüllt werden (MBO §3(3)). Die eingeführten technischen Regeln dienen somit der Einhaltung der öffentlich rechtlichen Schutzziele für bauliche Anlagen in Deutschland. Die Regeln beziehen sich in erster Linie auf die Standsicherheit, den Brandschutz, den Wärme- und den Schallschutz sowie auf den Gesundheits- und den Umweltschutz. Die öffentlich rechtlichen Anforderungen an Bauwerke stellen ein Mindestschutzniveau dar, das nicht unterschritten werden darf. Darüber hinausgehende Anforderungen, die z.B. dem Verbraucherschutz oder höheren Qualitätsanforderungen dienen, sind hingegen privatrechtlichen Vereinbarungen vorbehalten. In den bauaufsichtlichen Bekanntmachungen wird festgelegt, was technische Regeln im Sinne des Bauordnungsrechtes sind, die als eingeführte Technische Baubestimmungen zu beachten sind. Diese werden laufend an den Entwicklungsstand angepasst. Im Baurecht wird bewusst auf die Forderung nach Einhaltung des unbestimmten Rechtsbegriffs der „anerkannten Regel der Technik“ (aRdT) verzichtet. Eine gängige Definition der anerkannten Regeln der Technik im Bauwesen lautet: „Technische Regeln für den Entwurf und die Ausführung baulicher Anlagen, die in der Wissenschaft als theoretisch richtig anerkannt sind und feststehen sowie

62

6 Bauaufsichtliche Regelungen für Bauwerksabdichtungen

insbesondere in dem Kreis der für die Anwendung der betreffenden Regeln maßgeblichen, nach dem neusten Erkenntnisstand vorgebildeten Technikern durchweg bekannt und aufgrund fortdauernder praktischer Erfahrung als richtig und notwendig anerkannt sind.“ Mit der Bekanntgabe der technischen Regeln sind die bauordnungsrechtlich einzuhaltenden Anforderungen eindeutig bestimmt. Eine ggf. auslegbare Unbestimmtheit, wie sei eine allgemeine Forderung nach einer Einhaltung der anerkannten Regeln der Technik beinhalten würde, wird dadurch vermieden.

6

Die bauaufsichtlich verbindlichen technischen Regeln werden für Bauprodukte von den Ländern aufgrund der jeweiligen Landesbauordnungen (LBO) durch die Bekanntgabe der Bauregellisten (BRL) A und B sowie der Liste C [6.3–6.5] für Bauprodukte und durch die Liste der Technischen Baubestimmungen (LTB) [6.6] für Bemessung und Konstruktion festgelegt. Dazu bedienen sich die Länder der Mitwirkung des Deutschen Instituts für Bautechnik (DIBt) als einer gemeinsamen Behörde des Bundes und der Länder, die u.a. der einheitlichen Erfüllung bautechnischer Aufgaben auf dem Gebiet des öffentlichen Rechts dient. Die Bauregellisten werden zweimal im Jahr an den aktuellen Stand der Entwicklung angepasst und vom DIBt nach Beschlussfassungen der Länder veröffentlicht. Die BRL und die LTB bilden ein abgestuftes System, wonach Bauprodukte nach ihrer jeweiligen Bedeutung für die bauaufsichtlichen Schutzziele zu bewerten, herzustellen und zu verwenden sind. Die Bauaufsicht unterscheidet zwischen bauaufsichtlich geregelten, nicht geregelten und sonstigen Bauprodukten. Für geregelte Bauprodukte gelten die nationalen technischen Regeln der BRL A Teil 1 [6.3]. Nicht geregelte Bauprodukte sind Bauprodukte, die wesentlich von den technischen Regeln abweichen oder für die es keine Regeln gibt. Sie benötigen für ihre allgemeine Verwendung einen gesonderten bauaufsichtlichen Verwendbarkeitsnachweis in Form einer allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung (abZ) oder eines allgemeinen bauaufsichtlichen Prüfzeugnisses (abP), es sei denn, sie sind von bauaufsichtlich untergeordneter Bedeutung. Alternativ ist für ihre Verwendung auch eine Zustimmung im Einzelfall (ZiE) möglich. AbZ werden vom DIBt, abP von hierfür bauaufsichtlich anerkannten Prüfstellen erteilt. Für die ZiE ist die oberste Baubehörde des jeweiligen Landes zuständig. Produkte, für die ein abP als Verwendbarkeitsnachweis ausreichend ist, sind in der BRL A Teil 2 [6.3] aufgeführt. Nicht geregelte Bauprodukte mit bauaufsichtlichen Verwendbarkeitsnachweisen erfüllen die bauordnungsrechtlichen Anforderungen an deren Gebrauchstauglichkeit in gleicher Weise wie geregelte Bauprodukte und können somit aus bauaufsichtlicher Sicht wie geregelte Produkte verwendet werden. Bauprodukte, für die es keine Regeln gibt und die für die Erfüllung baurechtlicher Anforderungen nur eine untergeordnete Bedeutung haben, sind in der Liste C [6.5] enthalten. Sie können ohne bauaufsichtlichen Verwendbarkeitsnachweis hergestellt und verwendet werden. Sie müssen jedoch mindestens normalentflammbar sein. Alle übrigen Produkte, für die es Regeln gibt, die bauaufsichtlich aber nicht eingeführt sind, werden als „sonstige Produkte“ bezeichnet. Auch sie können ohne bauaufsichtlichen Verwendbarkeitsnachweis hergestellt und verwendet werden. Geregelte Produkte nach nationalen technischen Regeln und nicht geregelte Produkte mit einer abZ oder einem abP als Verwendbarkeitsnachweis oder einer ZiE müssen ihre Über-

6.2 Regelungen für Bauwerksabdichtungen

63

einstimmung mit der technischen Regel, dem Verwendbarkeitsnachweis oder der Zustimmung im Einzelfall durch ein auf die Bedeutung des Produktes zugeschnittenes Verfahren nachweisen (Übereinstimmungsnachweisverfahren). Hierbei haben Hersteller und eine dritte externe Stelle unterschiedliche Aufgaben zu erfüllen (s. Tabelle 6.1). Die Übereinstimmung wird vom Produkthersteller durch das Anbringen des Übereinstimmungszeichens (Ü-Zeichen) auf dem Produkt oder den Begleitpapieren nach der Übereinstimmungszeichenverordnung der Länder (ÜZVO) [6.9] erklärt. An dem Ü-Zeichen ist erkennbar, dass ein Produkt in Übereinstimmung mit der zugehörigen technischen Regel hergestellt worden ist, die bauaufsichtlichen Anforderungen erfüllt und somit angewendet werden kann. Dabei sind die ggf. hierfür geltenden bauaufsichtlichen Anwendungsregeln der LTB zu berücksichtigen. Tabelle 6.1: Übereinstimmungsnachweisverfahren nach den Bauordnungen der Länder Übereinstimmungsnachweisverfahren ÜH

ÜHP

ÜZ

Beschreibung Übereinstimmungserklärung des Herstellers aufgrund einer Erstprüfung und einer werkseigenen Produktionskontrolle durch den Hersteller Übereinstimmungserklärung des Herstellers aufgrund einer Erstprüfung durch eine anerkannte Prüfstelle und einer werkseigenen Produktionskontrolle durch den Hersteller Übereinstimmungszertifikat einer anerkannten Zertifizierungsstelle aufgrund einer Erstprüfung und einer Fremdüberwachung durch eine anerkannte Prüfstelle und der werkseigenen Produktionskontrolle durch den Hersteller

Die für das Zusammenwachsen des europäischen Binnenmarktes auf dem Bausektor maßgebende europäische Bauproduktenrichtlinie (BPR) [6.7], die in Deutschland durch das Bauproduktengesetz (BauPG) [6.8] umgesetzt wird, machten Änderungen und Ergänzungen im Bereich der bauaufsichtlichen Regelungen erforderlich. Produkte, die auf der Grundlage europäischer technischer Spezifikationen (das sind harmonisierte europäische Normen (hEN) oder europäische technische Zulassungen (ETA)) in den Verkehr gebracht werden, sind mit der CE-Kennzeichnung zu versehen. Sie sind in die bestehende Systematik bauaufsichtlicher Regelungen so eingefügt, dass deren Verwendung in Deutschland möglich ist. Die bauaufsichtlich relevanten Produkte nach europäischen technischen Spezifikationen sind in der Bauregelliste B Teil 1 [6.4] zusammengestellt. Ein Überblick über das bauaufsichtliche Regelungssystem gibt Tabelle 6.2.

6

6

BRL B, Teil 1, Abs. 1

CE-Kennzeichnung, ggf. zus. Ü-Zeichen

Konformitätsnachweis: Systeme 1+, 1, 2+, 2, 3 oder 4

ÜZ

BRL abZ abP ETA ÜH ÜHP

ggf. LTB I/II

in abZ / abP

Ü-Zeichen

Verwendbarkeitsnachweis: abZ oder abP und Übereinstimmungsnachweis: ÜH, ÜHP, ÜZ

BRL A, Teil 1

BRL A Teil 2

im abP

Ü-Zeichen oder Ü-Erklärung

Verwendbarkeitsnachweis: abZ bzw. abP und Übereinstimmungsnachweis: ÜH, ÜHP, ÜZ

keine Liste

BRL A Teil 3

im abP

Systeme 1+, …, 4

ggf. LTB I/II

CE-Kennzeichnung

Brauchbarkeitsnachweis: ETA Konformitätsnachweis: Systeme 1+, 1 , 2+, 2, 3 oder 4

BRL B Teil 1, Abs. 4 bzw. 5

Produkte und Bausätze mit europäischer technischer Zulassung ohne Leitlinie

keine Anwendungsregeln

kein Ü-Zeichen CE-Kennzeichnung möglich

kein Nachweisverfahren

Liste C

Produkte ohne Produktregel und mit bauaufsichtlich untergeordneter Bedeutung

keine Anwendungsregeln

kein Ü-Zeichen CE-Kennzeichnung möglich

kein Nachweisverfahren

keine Liste

Produkte mit Produktregel und mit bauaufsichtlich untergeordneter Bedeutung

Sonstige Produkte

Konformitätsnachweisverfahren gemäß Bauproduktenrichtlinie

Kennzeichnung auf dem Produkt nach einer europäisch harmonisierten Norm

Liste der Technischen Baubestimmungen, Teil 1, II, III Übereinstimmungszeichnen Übereinstimmungserklärung des Anwenders

ggf. LTB I/II

CE-Kennzeichnung

Brauchbarkeitsnachweis: ETA Konformitätsnachweis: Systeme 1+, 1 , 2+, 2, 3 oder 4

BRL B Teil 1, Abs. 2 bzw. 3

Produkte und Bausätze mit europäischer technischer Zulassung im Geltungsbereich einer Leitlinie

LTB Ü-Zeichen Ü-Erklärung CE-Kennzeichnung

Ü-Zeichen oder Ü-Erklärung

Verwendbarkeitsnachweis: abZ bzw. abP und Übereinstimmungsnachweis: ÜH, ÜHP, ÜZ

keine Liste

Produkte und Bauarten, mit wesentlichen Abweichungen von Technischen Baubestimmungen

Bauregelliste allgemeine bauaufsichtliche Zulassung allgemeines bauaufsichtliches Prüfzeugnis Europäisch Technische Zulassung Übereinstimmungserklärung des Herstellers Übereinstimmungserklärung des Herstellers nach vorheriger Prüfung des Bauprodukts durch eine anerkannte Prüfstelle Übereinstimmungszertifikat durch eine anerkannte Prüfstelle

ggf LTB I

Anwendungsregeln

Ü-Zeichen

Kennzeichnung

Übereinstimmungsnachweis: ÜH, ÜHP,ÜZ

Nachweisverfahren

BRL A, Teil1

Liste

Produkte und Bauarten ohne bauaufsichtliche Produktregeln

Produkte mit wesentlichen Abweichungen von den bauaufsichtlichen Produktregeln

Produkte im Geltungsbereich bauaufsichtlicher Produktregeln

Produkte im Geltungsbereich harmonisierter europäischer Normen

Nicht geregelte Bauprodukte

Geregelte Bauprodukte

Tabelle 6.2: Bauaufsichtliches Regelungssystem für Bauprodukte und Bauarten auf der Basis der Bauordnungen in Deutschland

64 6 Bauaufsichtliche Regelungen für Bauwerksabdichtungen

6.2 Regelungen für Bauwerksabdichtungen

65

6.2 Regelungen für Bauwerksabdichtungen nach den Landesbauordnungen 6.2.1 Regelungen für den Schutz baulicher Anlagen Im § 13 der MBO „Schutz gegen schädliche Einflüsse“ wird gefordert, dass durch Wasser, Feuchtigkeit etc. „Gefahren oder unzumutbare Belästigungen“ nicht entstehen dürfen. Der Feuchteschutz als Voraussetzung für die bestimmungsgemäße Nutzung von baulichen Anlagen hat aus bauaufsichtlicher Sicht eine nachgeordnete Bedeutung, da Mängel in der Regel rechtzeitig erkannt und behoben werden können und Leben und Gesundheit nicht oder nicht unmittelbar gefährdet sind. Zur Vermeidung von „unzumutbaren Belästigungen“ soll jedoch sichergestellt werden, dass die Abdichtungsprodukte für den jeweiligen Verwendungszweck gebrauchstauglich sind. Die diesbezüglichen bauaufsichtlichen Regelungen beziehen sich daher nur auf die Abdichtungsprodukte. Sie erstrecken sich nicht auf die Konstruktion von Bauwerksabdichtungen, da davon ausgegangen wird, dass privatrechtliche Regelungen im Bauvertrag auf die VOB [6.10] Bezug nehmen, die die Einhaltung der anerkannten Regeln der Technik verlangt. Mit der Vertragsnorm DIN 18366 [6.22] wird u.a auch die Konstruktionsnorm für Bauwerksabdichtungen DIN 18195 [6.11] verbindlich gemacht. Dies wird als ausreichend angesehen, um den Feuchteschutz auch in dem bauaufsichtlich als erforderlich angesehenem Maß zu gewährleisten, ohne dass es hiefür einer bauaufsichtlichen Prüfung, Genehmigung oder Überwachung bedarf. Daher ist die DIN 18195 in den Ländern (außer in Hessen) bauaufsichtlich auch nicht eingeführt. Vom Feuchteschutz im genannten Sinne zu unterscheiden sind Abdichtungen, die zugleich oder ausschließlich als Schutzmaßnahme gegenüber äußeren Einwirkungen zur Erhaltung der Standsicherheit dienen. Dies trifft zu für die Abdichtung von befahrenen Flächen von Brücken, Tunneln und Trögen, aber auch von Parkdächern oder Parkdecks und Auffahrtsrampen bei Parkhäusern. Durch Stahlkorrosion und Betonerosion infolge der Einwirkung von Chlorid- und Frosttauwechsel in Verbindung mit dynamischen Verkehrsbelastungen kann es zum Versagen von tragenden Bauwerksteilen und damit zu Gefährdungen kommen. Sofern diese Bauwerke in den bauaufsichtlichen Zuständigkeitsbereich fallen, werden hierfür die Regelungen der Richtlinie für Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen des DAfStb [6.12] bzw. die Regelungen des BMVBS für die Brückenbeläge in der ZTV-ING Teil 7 [6.13] bauaufsichtlich verbindlich gemacht. Dieser Anwendungsbereich wird im Folgenden jedoch nicht weiter vertieft.

6.2.2 Regelungen für Produkte für Bauwerksabdichtungen 6.2.2.1 Nationale technische Regeln nach den Bauordnungen Der aktuelle Regelungsstand ergibt sich aus der BRL A und der Liste C, Ausgabe 2009/1/2 vom 10.07.2009 bzw. 8.12.2009. Es kann hier nur auf den Stand zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Beitrags eingegangen werden. Der jeweils fortgeschriebene aktuelle Stand ist

6

66

6 Bauaufsichtliche Regelungen für Bauwerksabdichtungen

den Veröffentlichungen des DIBt zu entnehmen. Eine Übersicht über die für Bauwerksabdichtungen relevanten Abschnitte der Bauregellisten A Teile 1 bis 3 und der Liste C ist in den Tabellen 6.3 bis 6.6 zusammengestellt. Hierzu werden nachfolgend einige Erläuterungen gegeben: Die auf der Grundlage von nationalen Normen geregelten Abdichtungsprodukte im bauaufsichtlichen Bereich finden sich in der BRL A Teil 1, Abschnitt 10: „Bauprodukte für die Bauwerks- und Dachabdichtung“ unter den lfd. Nr. 10.1 bis 10.30. Dies sind DIN-Normen für Abdichtungsbahnen, Fugenbänder, Klebemassen und Asphaltmassen.

6

Viele dieser Produktregeln wurden bereits durch europäische harmonisierte Normen (hEN) erfasst, deren Koexistenzperioden bereits vor längerer Zeit abgelaufen sind. Diese Produkte dürfen nur noch mit der CE-Kennzeichnung nach der entsprechenden hEN in den Verkehr gebracht werden. Da davon ausgegangen werden kann, dass so genannte Lagerware also Produkte nach den alten nationalen DIN-Normen mit einem Ü-Zeichen nicht mehr im Handel sind, wurden diese Normen in der BRL A Teil 1 gestrichen. Nicht geregelte Produkte, für die allgemeine bauaufsichtliche Prüfzeugnisse (abP) von dafür anerkannten Prüfstellen erteilt werden, sind in der BRL A Teil 2 aufgeführt. Tabelle 6.3: Geregelte Bauprodukte für Bauwerkabdichtungen nach Bauregelliste A Teil 1 (Stand: 2009/1/2) BRL

BRL A Teil 1

Lfd. Nr.

Geregelte Bauprodukte

10.1 bis 10.15

Die Produkte sind aus der Bauregelliste gestrichen

Regel

10.16

Nackte Bitumenbahnen

10.17 bis 10.22

Die Produkte sind aus der Bauregelliste gestrichen

DIN 52129

10.23

Normalentflammbare Elastomer-Fugenbänder zur Abdichtung von Fugen in Beton

DIN 7865-1/2

10.24

Normalentflammbare Fugenbänder aus thermoplastischen Kunststoffen zur Abdichtung von Fugen in Beton

DIN 18541-1/2

10.25

Die Produkte sind aus der Bauregelliste gestrichen

10.26

Normalentflammbare Klebemassen und Deckaufstrichmittel für Bauwerksabdichtung

DIN 18195-2

10.27

Asphaltmastix und Gussasphalt für Bauwerksabdichtung

DIN 18195-2

10.28

Die Produkte sind aus der Bauregelliste gestrichen

10.29

Kalottengeriffelte Metallbänder für Bauwerksabdichtungen nach DIN 18195-2

10.30 bis 10.32

Die Produkte sind aus der Bauregelliste gestrichen

DIN 18195-2

Übereinstimmungsnachweis / Kennzeichen

ÜH

Ü

ÜH

Ü

ÜH

Ü

ÜH

Ü

6.2 Regelungen für Bauwerksabdichtungen

67

Im Abschnitt 1 sind unter den nachfolgend in Klammern angegebenen laufenden Nummern Abdichtungsprodukte genannt, die von den für diese Produktgruppen anerkannten Prüfstellen auf einer gemeinsam und mit dem DIBt abgestimmten Bewertungsgrundlage beurteilt werden: (1.3) abP für von den technischen Regeln abweichende Bahnen wird es zukünftig nicht mehr geben, da die deutschen Bezugsnormen in BRL A Teil 1 gestrichen wurden. (1.4) abP für von den genormten Fugenbändern abweichende Abdichtungen für Arbeitsfugen und Sollrissquerschnitte von Betonbauteilen aus Beton mit hohem Wassereindringwiderstand (wu-Betonbauteile) ermöglichen die Verwendung alternativer Produkte wie quellfähige Fugeneinlagen, Injektionsschlauchsysteme, beschichtete Fugenbleche. Im abP wird auch der Übergang von Flächenabdichtungen auf wu-Betonbauteile geregelt. (1.9) Mineralische Dichtungsschlämmen werden vielfach zur Abdichtung von Behältern, aber auch in anderen Bereichen der Bauwerksabdichtung eingesetzt. Die abP werden nach den „Prüfgrundsätzen für Bauwerksabdichtungen mit mineralischen Dichtungsschlämmen“ (PG-MDS) [6.14] erteilt. (1.10) Abdichtungen im Verbund mit Fliesen und Platten gegen nicht drückendes Wasser bei hoher Beanspruchung können mit einem abP in hoch beanspruchten Nassräumen und in Schwimmbecken verwendet werden. Hierfür wurden die „Prüfgrundsätze für Bauwerksabdichtungen mit Abdichtungsstoffen im Verbund mit Fliesen und Platten“ (PG-AIV) [6.15] erarbeitet. Produkte dieser Art fallen teilweise auch unter die europäische Zulassungsleitlinie für Abdichtungen von Nassräumen (ETAG 022) [6.17], für die alternativ auch europäische technische Zulassungen (ETA) erteilt werden können (s. Abschnitt 6.2.2.2). (1.12) Abdichtungen aus Flüssigkunststoffen mit abP werden vorwiegend zur Abdichtung von Behältern verwendet, können aber auch in anderen Bereichen der Bauwerksabdichtung eingesetzt werden. Die abP werden auf der Grundlage der „Prüfgrundsätze für Bauwerksabdichtungen mit Flüssigkunststoffen“ (PG-FLK) [6.16] erteilt. (1.13) Abdichtungen über Bewegungsfugen erfolgen mit Sonderkonstruktionen für Fugen des Typs II nach DIN 18195 Teil 8, dies sind z.B. Abdichtungen von Fugen in befahrenen Deckenbereichen. Die ersten abP hierfür sind zurzeit in Vorbereitung, nachdem zunächst die Beurteilungsgrundlagen unter den Prüfstellen abgestimmt werden mussten. (1.11) Bentonitmatten für Bauwerksabdichtungen wurden aus der Liste gestrichen, da sich mit Ihnen die Anforderungen der Bauaufsicht an eine dauerhafte Abdichtung nicht erfüllen lassen. Sie werden vorwiegend als zusätzliche Maßnahme zur Rissabdichtung bei wuBetonbauteilen verwendet und stellen in diesem Sinne keine Bauwerksabdichtung dar. In dieser Funktion werden an Bentonitmatten keine bauaufsichtlichen Anforderungen gestellt. Sie finden sich daher für diesen Anwendungsbereich in der Liste C. Im Abschnitt 2 der BRL A Teil 2 werden abP auf der Grundlage von anerkannten Prüfverfahren erteilt. (2.37, 2.38) Abdichtungen mit bahnenförmigen und flüssig aufzubringenden Abdichtungsprodukten gegen nicht drückendes Wasser für Flächen mit hoher Beanspruchung. Darunter fallen Abdichtungen von befahrenen Flächen wie Brücken, Tröge und Tunnel aber auch Hofkellerdecken, Parkhäuser und Auffahrtsrampen. Die abP werden hierfür nach den Regeln des Verkehrsministeriums (BMVBS) für Brückenbeläge (TL/TP BEL-B Teil 1, 2, 3) [6.18] erteilt.

6

68

6 Bauaufsichtliche Regelungen für Bauwerksabdichtungen Tabelle 6.4: Nicht geregelte Bauprodukte für Bauwerkabdichtungen nach Bauregelliste A Teil 2, die als Verwendbarkeitsnachweis ein abP benötigen, (Stand: 2009/1/2) BRL

6

Lfd. Nr.

Nicht geregelte Bauprodukte

1.3

Normalentflammbare Bahnen für Dach- und Bauwerksabdichtung, die nicht den Produkten 10.1 bis 10.22 in BRL A Teil 1 zugeordnet werden können

1.4

Normalentflammbare Fugenabdichtungen, für Bauteile aus Beton mit hohem Wassereindringwiderstand gegen drückendes und nicht drückendes Wasser und gegen Bodenfeuchte, die nicht den Produkten 10.23 bis 10.24 in BRL A Teil 1 zugeordnet werden können.

1.9

Mineralische Dichtungsschlämme für Bauwerksabdichtung

1.10

Abdichtungsstoffe im Verbund mit Fliesen- und Plattenbelägen für Bauwerksabdichtungen gegen nicht drückendes Wasser bei hoher Beanspruchung wie z.B. in Nassräumen im öffentlichen und gewerblichen Bereich sowie gegen von innen drückendes Wasser wie z.B. bei Schwimmbecken im Innen- und Außenbereich

BRL A Teil 2 1.12

Bauwerksabdichtung mit Flüssigkunststoffen

1.13

Abdichtungen über Bewegungsfugen in Bauwerken und Bauteilen nach DIN 18195-2, die nicht den Produkten des Abschnitts 10 der BRL A Teil 1 zugeordnet werden können

2.37

Abdichtungsstoffe für Bauwerksabdichtungen mit hoher Beanspruchung, die nicht für die Erhaltung der Standsicherheit von Betonbauteilen erforderlich sind

2.39

Normalentflammbare kunststoffmodifizierte Bitumendickbeschichtungen für Bauwerksabdichtungen

2.38

Abdichtungsstoffe für Bauwerksabdichtungen mit hoher Beanspruchung, die für die Erhaltung der Standsicherheit von Betonbauteilen erforderlich sind

Verwendbarkeitsnachweis

allgemeines bauaufsichtliches Prüfzeugnis abP

Übereinstimmungsnachweis / Kennzeichen

Übereinstimmungsnachweis ÜHP Ü

Übereinstimmungsnachweis ÜZ

Tabelle 6.5: Nicht geregelte Bauarten für Bauwerkabdichtungen nach BRL A Teil 3, die von den Technischen Baubestimmungen wesentlich abweichen und die als Anwendbarkeitsnachweis ein abP benötigen (Stand: 2009/1/2) BRL

Lfd. Nr.

Nicht geregelte Bauprodukte

Anwendbarkeitsnachweis

Übereinstimmungsnachweis / Kennzeichen

BRL A Teil 3

1.2

Anwendung von Produkten für Bauwerksabdichtungen, die nicht der DIN V 20000-202 Abschnitt 5.2 oder 5.3 entsprechen

allgemeines bauaufsichtliches Prüfzeugnis abP

Übereinstimmungserklärung des Anwenders

–

6.2 Regelungen für Bauwerksabdichtungen

69

(2.39) Für Bauwerksabdichtungen aus kunststoffmodifizierten Bitumendickbeschichtungen (KMB) werden abP nach den „Prüfgrundsätzen für die Erteilung von allgemeinen bauaufsichtlichen Prüfzeugnissen für normalentflammbare kunststoffmodifizierte Bitumendickbeschichtungen für Bauwerksabdichtungen“ (PG-KMB, 2006-05) [6.19] erteilt. Bauaufsichtlich ist die Verwendung von KMB auch bei drückendem Wasser bis zu einer Eintauchtiefe von 3 m gestattet. Die Aufnahme von weiteren nicht genormten Produkte mit einem abP als Eignungsnachweis in die DIN 18195 Teil 2, Ausgabe April 2009 erforderte die Bekanntmachung der bisher internen Prüfgrundsätze für mineralische Dichtungsschlämmen (PG-MDS), für Abdichtungen im Verbund (PG-AIV) und für Flüssigkunststoffe (PG-FLK) für die Produkte der lfd. Nr. 1.9, 1.10 und 1.12. Diese werden als allgemein anerkannte Prüfverfahren und Grundlage für die Erteilung von abP in Abschnitt 2 der BRL A Teil 2 aufgenommen. In der Liste C sind die Abdichtungsprodukte verzeichnet, für die bauaufsichtliche Verwendbarkeitsnachweise nicht erforderlich sind. Dies sind zurzeit (1.2) Dränelemente, (1.5) Hilfsstoffe für Abdichtungen, (1.6) Abdichtungen für Fassaden zum Schutz gegen Wind und Schlagregen. (1.11) Bauprodukte zur Mauerwerkstrockenlegung (z.B. Schleierinjektionen) benötigen nur dann einen bauaufsichtlichen Verwendbarkeitsnachweis, wenn letztere im direkten Kontakt mit Boden und Grundwasser erhärten können. Dieser Nachweis bezieht sich jedoch nur auf die ökotoxikologische Unbedenklichkeit. Hierfür ist eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung vom DIBt erforderlich. Weiterhin sind aufgeführt: (1.16) Bentonitmatten als zusätzliche Abdichtung bei wu-Betonbauteilen, (2.13) Verbundabdichtungen gegen nichtdrückendes Wasser bei mäßiger Beanspruchung, (2.14) Ringdichtungen für Rohrdurchführungen und (7.5) Produkte für die Instandsetzung von Bauwerksabdichtungen.

6.2.2.2 Europäische technische Spezifikationen nach der Bauproduktenrichtlinie Fragen des Feuchteschutzes von Bauwerken spielen in Verbindung mit der europäischen Bauproduktenrichtlinie (BPR) und den zugehörigen Grundlagendokumenten eine größere Rolle als im deutschen Baurecht. Unter Punkt 3 „Gesundheit, Hygiene, Umweltschutz“ werden wesentliche Anforderungen auch an den Feuchteschutz von Bauwerken gestellt, wenn diese für den Aufenthalt von Personen bestimmt sind. In Europa handelbare und verwendbare Abdichtungsprodukte müssen zur Herstellung von Abdichtungen, die den Anforderungen an den Feuchteschutz der jeweiligen Mitgliedstaaten entsprechen sollen, geeignet und somit gebrauchstauglich sein. Die Brauchbarkeit von Abdichtungsprodukten wird auf der Grundlage von harmonisierten europäischen technischen Spezifikationen, deren Erarbeitung von der Europäischen Kommission mandatiert wurde, festgestellt. Die Harmonisierung bezieht sich auf die in den Mandaten genannten Eigenschaften, zu denen es in den Mitgliedstaaten gesetzliche Anforderungen gibt. Dies ist durch die entsprechende Ausgestaltung der Mandate der Kommission an CEN oder EOTA sicherzustellen. Technische Spezifikationen sind harmonisierte europäische Normen (hEN), die durch die europäischen Normenorganisation (CEN) erarbeitet werden oder europäische technische Zulassungen (ETA), die von den in der Organisation für Europäische Technische Zulassun-

6

70

6 Bauaufsichtliche Regelungen für Bauwerksabdichtungen Tabelle 6.6: Nicht geregelte Bauprodukte für Bauwerksabdichtungen nach Liste C, für die es keine Verwendbarkeits- und Übereinstimmungsnachweise gibt (Stand: 2009/1/2) BRL

Lfd. Nr.

Nicht geregelte Bauprodukte

1.2

Dränelemente

1.5

Hilfsstoffe für Bauwerks- und Dachabdichtungen wie z.B. Grundierungen, Deckaufstrichmittel, Trennlagen, Schutzlagen, Fugenverfüllung sowie Hilfsstoffe für An- und Abschlüsse

1.11

Bauprodukte zur Trockenlegung von feuchten Mauern, ausgenommen Produkte, die im direkten Kontakt mit Grundwasser oder Boden aushärten.

1.16

Bentonitmatten als zusätzliche Dichtungsmaßnahme bei Bauteilen aus Beton mit hohem Wassereindringwiderstand

2.13

Abdichtungsstoffe, außer den in BRL A Teil 1 genannten Baustoffen, im Verbund mit Fliesen- und Plattenbelägen gegen nichtdrückendes Wasser bei mäßiger Beanspruchung, wie z.B. Balkone oder spritzwasserbelastete Fußboden- und Wandflächen im Wohnungsbau

2.14

Ringdichtungen für Rohrdurchführungen durch Bauteile, an die hinsichtlich des Brandschutzes keine Anforderungen gestellt werden

7.5

Produkte zur Instandsetzung von Bauwerksabdichtungen sowie der zugehörigen Einbauteile, ausgenommen sind Produkte, die im direkten Kontakt mit Grundwasser oder Boden aushärten

6 Liste C

Verwendbarkeitsnachweis

entfällt

Übereinstimmungsnachweis / Kennzeichen

entfällt

entfällt

gen (EOTA) zusammengeschlossenen europäischen Zulassungsstellen erteilt werden. ETAs können für alle nicht europäisch genormte oder von genormten Produkten wesentlich abweichende Abdichtungsprodukte auf der Grundlage von Leitlinien (ETAG) oder in so genannten CUAP-Verfahren (Einzelfall-Zulassungen) erteilt werden. In Deutschland ist das Deutsche Institut für Bautechnik (DIBt) für die Erteilung von europäischen technischen Zulassungen zuständig. Jede harmonisierte Norm weist einen Anhang ZA auf. In diesem Anhang sind u.a. die Punkte geregelt, die die Umsetzung des Mandats und die CE-Kennzeichnung betreffen. Die Konformität eines Produktes mit der jeweiligen technischen Spezifikation ist durch ein Konformitätsbescheinigungsverfahren durch den Produkthersteller nachzuweisen. Die BPR sieht verschiedene Systeme der Konformitätsbescheinigung vor, die in Ihrem Prüf- und Überwachungsumfang auf die jeweiligen Produkte und deren Bedeutung für die wesentlichen Anforderungen der BPR abgestimmt sind. Sie sind jeweils im Anhang ZA der entsprechenden Norm oder in der ETA genannt. Je nach Bedeutung des Produktes unterscheiden sich die sechs möglichen Systeme im Wesentlichen durch die Gewichtung und Aufteilung der Prüf- und Kontrolltätigkeit von Hersteller und externer notifizierter Stelle bei der Erstprüfung (ITT) und der werkseigenen Produktionskontrolle (FPC), Bild 6.1. Für Produkte, die als Abdichtung gegen Wasser und Feuchte verwendet werden, gelten die Systeme der Konformitätsbescheinigung 2+ oder 3.

71

6.2 Regelungen für Bauwerksabdichtungen 2(i) 1+

Aufgaben der notifizierten Stelle

Aufgaben des Herstellers

Systeme nach BPR Anh. III Aufgaben / Kurzbezeichnung

2(ii) - 1 1

2+

2

2(ii) - 2

2(ii) - 3

3

4

Erstprüfung Prüfung von Proben nach Prüfplan werkseigene Produktionskontrolle WPK Erstprüfung Stichprobenprüfung im Werk Erstinspektion des Werkes und der WPK Überwachung, Beurteilung, Anerkennung der WPK Zertifizierung

Hersteller

6 Konformitätszertifikat für das Produkt durch eine Zertifizierungsstelle

Zertifikat der WPK durch eine Zertifizierungsstelle

Konformitätserklärung CE-Kennzeichnung des Produktes

Bild 6.1: Systeme für den Konformitätsnachweis nach Bauproduktenrichtlinie

Diese beinhalten folgende Elemente: Zertifizierung der werkseigenen Produktionskontrolle und deren regelmäßige Kontrolle durch eine notifizierte Stelle, die Erstprüfung des Produktes durch den Hersteller oder eine notifizierte Stelle und die Durchführung der werkseigenen Produktionskontrolle durch den Hersteller. Für die Eigenschaften zum Brandverhalten kann je nach Brandklasse der Konformitätsnachweis nach System 1, 3 oder 4 zusätzlich erforderlich werden. Auf dieser Grundlage wird die Konformität durch den Hersteller des Produktes bescheinigt und mit dem Anbringen der CE-Kennzeichnung auf dem Produkt oder seinen Begleitpapieren äußerlich kenntlich gemacht. Zur CE-Kennzeichnung gehören auch Angaben über die Leistungseigenschaften des Produktes. Diese ermöglichen dann die Auswahl geeigneter Produkte unter Berücksichtigung der nationalen Anforderungen an die Produktleistungen. Ein Beispiel einer CE-Kennzeichnung für ein Produkt nach der durch DIN EN 13 969 in Deutschland umgesetzten EN 13 969 ist in Bild 6.2 gezeigt. Mandatiert durch die Europäische Kommission wurden von CEN bisher elf harmonisierte europäischen Produktnormen für Kunststoff- und Bitumenbahnen für Dach- und Bauwerksabdichtungen und die dazu gehörigen Prüfnormen erarbeitet (Tabelle 6.7). Die ersten Normen wurden im Jahr 2004 verabschiedet. Bis jetzt wurden zehn Produktnormen als DIN EN-Normen in Deutschland veröffentlicht. Mit Ablauf der für die einzelnen Normen geltenden unterschiedlichen Koexistenzperioden (spätestens seit September 2006) dürfen nur noch CE-gekennzeichnete Abdichtungsprodukte, die unter diese Normen fallen, in Verkehr gebracht und nach den Bestimmungen der Mitgliedstaaten verwendet werden.

72

6 Bauaufsichtliche Regelungen für Bauwerksabdichtungen

Nr. der Zertifizierungsstelle

10-4711 TOPDICHT GmbH 1234 Normstadt, Werksstraße 1 09 01234-BPR-00234 DIN EN 13 969

6

Name und Anschrift des Herstellers

Jahr der Anbringung der Kennzeichnung Nr. des Zertifikats Nr. der harmonisierten europäischen Norm

TOPDICHT XL L x B: 10 x 1,5 m; d: 5,0 mm Poymerbitumen-Schweißbahn mit Polyestervlieseinlage für Bauwerksabdichtungen, Typ T

Angaben zum Produkt Handelsname Abmessungen Produktbeschreibung

Brandverhalten: Klasse E Wasserdichtheit: Verfahren B bei 200 kPa, 24h bestanden Widerstand gegen Stoßbelastung: kein Wert festgestellt Scherwiderstand der Fügenähte: kein Wert festgestellt Kaltbiegeverhalten: –30 °C Zugfestigkeit l/q: > 900 N/50mm Zugdehnung l/q: > 40 % Widerstand gegen statische Belastung: 20 kg Widerstand gegen Weiterreißen: kein Wert festgestellt Dauerhaftigkeit: bestanden Gefahrstoffe: keine enthalten

Angaben zu allen Eigenschaften gemäß Annex ZA der Norm

Der Hersteller muss eine Konformitätserklärung gemäß den Angaben nach EN 13 969 ZA.2.2 abgeben, bevor er die CE-Kennzeichung anbringt. Dieser Erklärung ist ein Zertifikat einer notifizierten Zertifizierungsstelle über die werkseigene Produktionskontrolle im Herstellwerk beizufügen (System 2+), mit den Angaben nach DIN EN 13 969 ZA.2.2 Wenn das Produkt die Anforderungen der DIN V 200000-202 erfüllt, was bei dem genannten Produktbeispiel der Fall ist, kann es zusätzlich für die Verwendung in Deutschland nach dieser Norm bezeichnet werden: BA PYE-PV 200 S5 DIN V 20000-202

Bild 6.2: Beispiel für eine Produktkennzeichnung gemäß DIN EN 13 969 und DIN V 20000-202

73

6.2 Regelungen für Bauwerksabdichtungen Tabelle 6.7: Abdichtungsbahnen nach europäischen Normen Europäische Norm

Titel

Erstveröffentlichung

EN 13707

Bitumenbahnen mit Trägereinlagen für Dachabdichtungen

2004

EN 13859-1

Unterdeck- und Unterspannbahnen für Dachdeckungen

2005

EN 13859-2

Unterdeck- und Unterspannbahnen für Wände

2004

EN 13956

Kunststoff- und Elastomerbahnen für Dachabdichtungen

2005

EN 13967

Kunststoff- und Elastomerbahnen für Bauwerksabdichtungen gegen Bodenfeuchtigkeit und Wasser

2004

EN 13969

Bitumenbahnen für Bauwerksabdichtungen gegen Bodenfeuchtigkeit und Wasser

2004

EN 13970

Bitumen-Dampfsperrbahnen

2004

EN 13984

Kunststoff- und Elastomer-Dampfsperrbahnen

2004

EN 14909

Kunststoff- und Elastomer-Mauersperrbahnen

2006

EN 14967

Bitumen-Mauersperrbahnen

2006

EN 14695

Bitumenbahnen für Abdichtungen von Betonbrücken und anderen Verkehrsflächen aus Beton

für 2010 vorgesehen

Damit ist der größte Teil der Abdichtungsprodukte, die bisher nach deutschen Produktnormen mit einem Ü-Zeichen gekennzeichnet wurden, durch Produkte nach europäischen Normen mit einer CE-Kennzeichnung ersetzt worden. Weiterhin sind durch EOTA für eine Reihe nicht europäisch genormter Abdichtungsprodukte die Grundlagen für die Erteilung europäischer technischer Zulassungen geschaffen worden. Zu nennen sind hier die Zulassungsleitlinie ETAG 022 [6.17] für die Abdichtung von Nassräumen sowie die ETAG 033 [6.23] für die Abdichtungen von Betonbrücken mit flüssig aufzubringenden Kunststoffen. Weiterhin wurden eine Reihe von Beurteilungsgrundlagen (CUAPs) für verschiedene Einzelzulassungen erarbeitet. Anders als bei harmonisierten europäischen Normen besteht jedoch für die Erteilung von europäischen Zulassungen keine Verpflichtung zur Erlangung einer ETA und damit auch keine Verpflichtung zur CE-Kennzeichnung dieser Produkte. Diese können auch weiterhin nach nationalen Regeln hergestellt und verwendet werden

6.2.2.3 Umsetzung der europäischen Regelungen in das deutsche Baurecht Die Umsetzung der Bauproduktenrichtlinie (BPR) in deutsches Recht erfolgt durch das Bauproduktengesetz (BauPG). Dadurch wird grundsätzlich sichergestellt, dass Bauprodukte nach harmonisierten europäischen Spezifikationen in Deutschland in Verkehr gebracht und verwendet werden dürfen. Zum Verständnis für das Zusammenwirken der europäischen und nationalen Regelungen ist zwischen dem Herstellen, dem Inverkehrbringen und der Verwendung der Produkte zu unterscheiden. Auf europäischer Ebene ist zunächst nur die Herstellung und das Inverkehrbringen von Produkten auf Grundlage einer hEN oder einer ETA geregelt. Produkte, die diesen technischen Spezifikationen entsprechen, dürfen vom Hersteller mit der CE-Kennzeichnung versehen und in den europäischen Mitgliedstaaten in den Verkehr gebracht werden.

6

74

6 Bauaufsichtliche Regelungen für Bauwerksabdichtungen

Die eigentliche Verwendung der Produkte unterliegt dann nationalen gesetzlichen Regelungen, sofern diese bestehen. Hiermit soll sichergestellt werden, dass das national in den Mitgliedsstaaten geforderte Sicherheitsniveau für bauliche Anlagen auch bei Verwendung von Bauprodukten nach europäischen harmonisierten Spezifikationen erhalten bleibt. Das heißt, die gesetzlichen Anforderungen, die ein Produkt für den vorgesehenen Verwendungszweck erfüllen muss, können im jeweiligen Mitgliedstaat im Rahmen der Möglichkeiten, die die technische Spezifikation zulässt, festgelegt werden. Dies bezieht sich aber ausschließlich auf die mandatierten Eigenschaften, die im Anhang ZA einer hEN oder in einer ETA genannt sind. Es dürfen keine Anforderungen an nicht mandatierte Eigenschaften gestellt und keine zusätzlichen Eigenschaften verlangt werden. Daher ist es von wesentlicher Bedeutung, dass die Eigenschaften, zu denen in den Mitgliedsstaaten gesetzliche Anforderungen bestehen, auch in den Mandaten genannt sind.

6

Eigenschaften, zu denen es in dem Staat, in dem das Produkt verwendet werden soll, keine Anforderungen gibt, brauchen im Zusammenhang mit der CE-Kennzeichnung nicht angegeben werden. Stattdessen kann hierzu „npd“ (no performance determined = keine Leistung festgestellt) vermerkt werden. Sofern für Produkte (noch) keine europäischen harmonisierten Normen existieren, gelten die nationalen Regelungen weiter. In Deutschland erfolgt die Aufnahme von europäischen Spezifikationen für Abdichtungsprodukte in das bauaufsichtliche Reglungssystem wie folgt: In der BRL B Teil 1 werden bauaufsichtlich relevante Bauprodukte nach hEN oder ETA aufgenommen. Die Bauregeliste B Teil 1 weist folgende Gliederung auf: Abschnitt 1: Bauprodukte nach harmonisierten europäischen Normen Abschnitt 2: Bauprodukte mit ETA nach Leitlinien für europäische technische Zulassungen Abschnitt 3 Bausätze mit ETA nach Leitlinien für europäische technische Zulassungen (Unter Bausätzen sind Produkte zu verstehen, die aus mehreren Komponenten bestehen und auf der Baustelle zu einem System zusammengefügt werden.) Abschnitt 4: Bauprodukte mit ETA ohne Leitlinie Abschnitt 5: Bausätze mit ETA ohne Leitlinie In der BRL B Teil1 wird auch auf die nach deutschem Baurecht ggf. erforderlichen Leistungsstufen und Klassen sowie auf die ggf. einzuhaltenden besonderen Anwendungsregeln nach den Landesbauordnungen verwiesen. Diese Anwendungsregeln finden sich in Bezug auf die Verwendung von Bauprodukten im Rahmen eingeführter Technischer Baubestimmungen im Teil I der LTB. Sofern im Teil I für die Verwendung bestimmter Bauprodukte bisher keine technische Regeln enthalten sind, wie dies für Abdichtungsprodukte wegen der Nichteinführung der DIN 18195 der Fall ist, werden ggf. notwendige Anwendungsregeln im Teil II der LTB [6.20] aufgenommen. Hiermit soll sichergestellt werden, dass das bisher in Deutschland für Bauwerksabdichtungen geltende Sicherheitsniveau bei der Verwendung von CE-gekennzeichneten Bauprodukten in Deutschland eingehalten wird

75

6.2 Regelungen für Bauwerksabdichtungen

6.2.2.4 Regelungen für Produkte für die Bauwerksabdichtung nach europäischen technischen Spezifikationen im deutschen Baurecht Im Abschnitt 1 der BRL B Teil 1 sind harmonisierte europäische Normen für Abdichtungsbahnen genannt, die bauaufsichtlich relevant sind. Dies sind (1.10.2) Kunststoff- und Elastomerbahnen für Bauwerksabdichtungen nach DIN EN 13967, (1.10.3) Bitumenbahnen für Bauwerksabdichtungen nach DIN EN 13969, (1.10.5) Kunststoff- und ElastomerMauersperrbahnen nach DIN EN 14909 und (1.10.6) Bitumen-Mauersperrbahnen nach DIN EN 14967. Die Aufnahme von DIN EN 14695 (Bitumen- Abdichtungsbahnen für Brücken) erfolgt, wenn diese als hEN Norm verabschiedet ist. Im Abschnitt 3 finden sich die Zulassungsleitlinien für europäische technische Zulassungen. Das ist zurzeit (3.5.2.3) die ETAG 022 [6.17] für Nassraumabdichtungen, für die alternativ in Deutschland auch abP gemäß BRL A Teil 2 möglich sind. Weiterhin wird hier die ETAG 033 [6.23] für flüssig aufzubringende Brückenabdichtungen aufgenommen, die sich zurzeit noch in der Schlussabstimmung befindet. Im Abschnitt 5 finden sich die verschiedenen Bausätze, für die bisher Zulassungen nach einer CUAP erteilt worden sind. Mit dem Verweis auf die Anlage 01 der BRL B Teil 1 gelten für die Produkte die in den Landesbauordnungen festgelegten Verwendungsbedingungen (s. Abschnitt 6.3.2). Eine Übersicht über die für Bauwerksabdichtungen relevanten Abschnitte der Bauregellisten B Teil 1 ist in Tabelle 6.8 zusammengestellt. Tabelle 6.8: Bauprodukte für Bauwerksabdichtungen nach europäischen Spezifikationen gemäß BRL B Teil 1 (Stand: 2009/1/2) BRL

BRL B Teil 1

Lfd. Nr.

Bauprodukte

Zulassungsgrundlage / Regel

1.10.2

Kunststoff- und Elastomerbahnen für die Bauwerksabdichtung gegen Bodenfeuchte und Wasser

EN 13967

1.10.3

Bitumenbahnen für die Bauwerksabdichtung gegen Bodenfeuchte und Wasser

EN 13969

1.10.5

Kunststoff- und Elastomer- Mauersperrbahnen

EN 14909

1.10.6

Bitumen-Mauersperrbahnen

EN 14967

3.5.3.2

Bausätze für Abdichtungen von Wänden und Böden in Nassräumen

ETAG 022 Teil 1 bis 3

5.4.2.16

Bausätze für Verbundabdichtungen

CUAP 04.02/16

5.6.5.21

Bausätze mit Kunststoffdichtungsbahnen für Abdichtungen von Wänden und Böden in Nassräumen

CUAP 06.05/21

5.6.5.22

Bausätze mit Verbundabdichtungsbahnen für Dach- und Bauwerksabdichtungen

CUAP 06.05/22

5.6.5.23

Bausätze mit polymermodifizierten Dichtungsschlämmen für Absichtungen im Verbund mit Fliesenbelägen im Innen- und Außenbereich

CUAP 06.05/23

Konformitätsnachweis / Kennzeichnung

CE-Konformitätserklärung des Herstellers Konformitätsnachweis: für den Feuchteschutz: System 2+ für das Brandverhalten zusätzlich: Systeme 1,3 oder 4

CE

6

76

6 Bauaufsichtliche Regelungen für Bauwerksabdichtungen

6.3

Verwendung von Abdichtungsprodukten

6.3.1 Verwendung von Produkten für Bauwerksabdichtungen nach nationalen Regelungen Produkte nach nationalen bauaufsichtlichen Regelungen gemäß BRL A können in Deutschland ohne weiteren Nachweis verwendet werden. Da die Konstruktionsnorm DIN 18195 aus den oben genannten Gründen nicht als bauaufsichtliche Regelung in der Liste der Technischen Baubestimmungen aufgeführt ist, genügt für genormte Produkte die Einhaltung der in den Produktnormen genannten Anforderungen.

6

Bei Produkten, die gemäß BRL A Teil 2 ein abP als Verwendbarkeitsnachweis benötigen, werden im abP auch die Anwendungsbestimmungen geregelt.

6.3.2 Verwendung von Produkten für die Bauwerksabdichtung nach europäischen Spezifikationen 6.3.2.1 Grundsätzliches Produkte nach europäischen technischen Spezifiktionen (hEN, ETA) dürfen zunächst nur hergestellt und mit der CE-Kennzeichnung gehandelt werden. Die europäischen Normen für Abdichtungsbahnen enthalten zum überwiegenden Teil keine Anforderungen an die darin genannten Produkteigenschaften und nur für wenige Eigenschaften Grenzwerte, die nicht über- oder unterschritten werden dürfen. Für die maßgebenden Produkteigenschaften erklärt der Hersteller aufgrund einer Erstprüfung die für sein Produkt zutreffenden Werte. Grundlage hierfür sind einheitliche Prüfverfahren nach europäischen Normen. Es ist daher davon auszugehen, dass auch Produkte mit CE-Kennzeichnung auf den deutschen Markt kommen, die deutlich von dem bisher in Deutschland für Abdichtungsbahnen geforderten Leistungsniveau abweichen. Wie bereits ausgeführt, haben die Mitgliedsstaaten einen Anspruch darauf, dass das bei ihnen bestehende nationale Schutz- und Sicherheitsniveau ihrer Bauwerke, somit auch das für Bauwerksabdichtungen, bei Verwendung von Produkten nach europäischen Spezifikationen erhalten bleibt. Sie haben daher das Recht, ergänzende Anforderungen an die Verwendung von Produkten zu stellen. So kann beispielsweise festgelegt werden, dass Abdichtungsbahnen solche Eigenschaftswerte aufweisen müssen, dass damit auch Abdichtungen nach den geltenden nationalen Regeln für die Konstruktion von Abdichtungssystemen hergestellt werden können. In Deutschland ergibt sich bei der Anwendung der Konstruktionsnorm für Bauwerksabdichtungen (DIN 18 195) möglicherweise dann ein Sicherheitsdefizit, wenn die Abdichtungsprodukte nach europäischen Normen nicht das Anforderungsprofil der bisherigen deutschen Lesitungs-Produktnormen erfüllen. Um das zu vermeiden, wurde im DIN die Anwendungsnorm DIN V 20 000-202 „Anwendungsnorm für Abdichtungsbahnen nach europäischen Produktnormen zur Verwendung in Bauwerksabdichtungen“ [6.21] erarbeitet. Hierin werden auf der Basis des Leistungsniveaus von Abdichtungsbahnen nach den bisherigen nationalen

6.3 Verwendung von Abdichtungsprodukten

77

Normen Leistungsprofile für Abdichtungsprodukte nach harmonisierten europäischen Normen festgelegt, die diese aufweisen müssen, wenn sie für die Herstellung von Abdichtungen nach der DIN 18 195 verwendet werden sollen. In gleicher Weise wurde auch der Stoffteil der DIN 18 195 (Teil 2) an die Produkte nach europäischen Normen in Verbindung mit der Anwendungsnorm angepasst. Die DIN V 20 000 202 stellt somit ein Bindeglied zwischen den Produkten nach europäischen Normen und der deutschen Konstruktionsnorm dar. Sie ermöglicht die Verwendung von Abdichtungsprodukten nach den europäischen Normen in Deutschland. Die Abschnitte 5.2 und 5.3 (Anforderungen an Bitumenbahnen bzw. Kunststoff- und Elastomerbahnen) der DIN V 20 000 202 sind bauaufsichtlich über den Teil II der LTB eingeführt. Damit darf das Leistungsprofil der bisher national geregelten Produkte nicht von Produkten nach harmonisierten Normen unterschritten werden. Abdichtungsprodukte, die diesen Anforderungen nicht genügen, dürfen in Deutschland grundsätzlich nicht für Bauwerksabdichtungen eingesetzt werden, auch wenn sie mit der CE-Kennzeichnung versehen, ordnungsgemäß in den Verkehr gebracht wurden. Die Verwendung von Produkten, die die Anforderungen der DIN V 20 000-202 nicht erfüllen, ist nach bauaufsichtlichen Kriterien nur möglich, wenn ein gesonderter Anwendbarkeitsnachweis in Form eines abP nach BRL A Teil 3 lfd. Nr. 1.2 erbracht wurde (s. Tabelle 6.5).

6.3.2.2 Anwendungsregelungen im Teil II der Liste der Technischen Baubestimmungen Die bauaufsichtlichen Anwendungsregelungen für Produkte für die Bauwerksabdichtung sind im Teil II der Liste der Technischen Baubestimmungen (LTB) aufgeführt. Er weist folgende Gliederung auf: Abschnitt 1: Bauprodukte mit ETA nach Leitlinie für europäische technische Zulassungen Abschnitt 2: Bausätze mit ETA nach Leitlinie für europäische technische Zulassungen Abschnitt 3: Bauprodukte mit ETA ohne Leitlinie Abschnitt 4: Bausätze mit ETA ohne Leitlinie Abschnitt 5: Bauprodukte nach harmonisierten europäischen Normen Im Abschnitt 2 werden für Abdichtungen von Wänden und Böden in Nassräumen mit ETA nach ETAG 022 in der Anlage 2/12 die nachzuweisenden Eigenschaftsklassen genannt. Diese sind gemäß Leitlinie unterschieden nach Abdichtungen aus flüssig zu verarbeitenden Stoffen, Abdichtungen aus Bahnen und Abdichtungen aus plattenförmigen Produkten. Im Abschnitt 4 finden sich in den jeweiligen Anlagen Anwendungsregeln für ETAs, für die aufgrund einer CUAP Zulassungen erteilt wurden. Im Abschnitt 5 ist für die Kunststoff-, Elastomer- und Bitumenbahnen nach den harmonisierten EN 13 967 EN 13 969, EN 14 909 und EN 14 967 die Einhaltung der bauaufsichtlich relevanten Abschnitte 5.2 bzw. 5.3 der DIN V 20 000-202 verbindlich festgelegt. Die in den in den anderen Abschnitten der DIN V 20 000-202 geforderten Eigenschaften und die zusätzlich geregelte Kennzeichnung von Produkten, die die Anforderungen dieser Norm erfüllen, können bauaufsichtlich nicht gefordert werden. Sie können aber privatrecht-

6

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6 Bauaufsichtliche Regelungen für Bauwerksabdichtungen Tabelle 6.9: Anwendungsregelungen für Bauprodukte für Bauwerksabdichtungen nach europäischen Spezifikationen gemäß Teil II der LTB (Stand: Februar 2009) LTB

6

Teil II der LTB

Lfd. Nr.

Bauprodukt

Technische Spezifikation

Anwendungsregelung

2.13

Abdichtungen von Wänden und Böden in Nassräumen

ETA nach ETAG 022 (BRL B-1 3.5.3.2)

Anlage 2/12

4.2

Bausätze für Verbundabdichtungen

ETA nach CUAP 04.02/16 (BRL B-1 5.4.2.16)

Anlage 4/2

4.3

Bausätze für Verbundabdichtungsbahnen für Dach- und Bauwerksabdichtungen

ETA nach CUAP 06.05/22 (BRL B-1 5.6.5.22)

Anlage 4/3

4.4

Bausätze mit polymermodifizierten Dichtungsschlämmen für Abdichtungen im Verbund mit Fliesenbelägen im Innen- und Außenbereich

ETA nach CUAP 06.05/23 (BRL B-1 5.6.5.23)

Anlage 4/4

5.36

Kunststoff- und Elastomer-Mauersperrbahnen

EN 14 909:2006-04 (BRL B-1 1.10.5)

DIN V 20 000-202: 2007-12 Abschnitt 5.3

5.37

Bitumen-Mauersperrbahnen

EN 14 967:2006-05 (BRL B-1 1.10.6)

DIN V 20 000-202: 2007-12 Abschnitt 5.2

5.38

Kunststoff- und Elastomerbahnen für Bauwerksabdichtungen gegen Bodenfeuchte und Wasser

EN 13 967:2004-12 + A1: 2006-11 (BRL B-1 1.10.2)

DIN V 20 000-202: 2007-12 Abschnitt 5.3

5.39

Bitumenbahnen für Bauwerksabdichtungen gegen Bodenfeuchte und Wasser

EN 13 969:2008-12 + A1: 2006-11 (BRL B-1 1.10.3)

DIN V 20 000-202: 2007-12 Abschnitt 5.2

lich im Bauvertrag vereinbart werden. Dies dient dann zugleich auch der Klarstellung, dass ein solchermaßen zusätzlich zur CE-Kennzeichnung nach DIN V 20 000-202 gekennzeichnetes Produkt auch die bauaufsichtlichen Anforderungen erfüllt. Eine Übersicht über die für Bauwerksabdichtungen relevanten Abschnitte des Teils II der LTB ist in Tabelle 6.9 zusammengestellt.

6.4 Die Bedeutung der Abgrenzung zwischen bauaufsichtlichen und privatrechtlichen Regeln bei der Planung und Ausführung von Bauwerksabdichtung 6.4.1 Bauaufsichtliche Anforderungen Die in den vorangegangenen Abschnitten erläuterten bauaufsichtlichen Regelungen für Bauprodukte basieren auf den durch die Bauordnungen der Länder vorgegebenen öffentlich rechtlichen Schutzzielen. Dazu gehört auch, dass von baulichen Anlagen die „Erfüllung

6.4 Abgrenzung zwischen bauaufsichtlichen und privatrechtlichen Regeln

79

der Gebrauchstauglichkeit über einer dem Zweck entsprechenden angemessenen Zeitdauer“ (MBO §3(2)) gefordert wird. Daher hat die Bewertung der Eignung von Bauprodukten im Rahmen bauaufsichtlicher Verwendbarkeitsnachweise (abZ, abP) immer auch unter dem Gesichtspunkt der Dauerhaftigkeit unter den vorgesehenen Verwendungsbedingungen zu erfolgen. Für Produkte mit bauaufsichtlichen Verwendbarkeitsnachweisen besteht zunächst nicht die Vermutung, dass ihre Verwendung als anerkannte Regel der Technik (aRdT) gilt. Es ist aber auch nicht grundsätzlich ausgeschlossen, dass ein bauaufsichtlich durch eine abZ oder ein abP beurteiltes Produkt gleichwertig mit einem Produkt nach den aRdT oder möglicherweise sogar besser geeignet ist und sich gleichermaßen oder besser in der Praxis bewährt. Ein mit den aRdT gleichwertiger Eignungsnachweis, lässt sich in der Regel für Produkte mit bauaufsichtlichen Verwendbarkeitsnachweisen nicht führen, da hierfür die vorausgesetzte Bewährung in der Praxis und die Anerkennung durch die Mehrheit der Fachleute im allgemeinen nicht oder noch nicht vorliegen. Eine Aussage über die Eignung kann daher für Produkte, die den aRdT entsprechen, im Allgemeinen mit größerer Wahrscheinlichkeit getroffen werden als für Produkte mit einem bauaufsichtlichen Verwendbarkeitsnachweis. Diese geringere Wahrscheinlichkeit kann für bauaufsichtliche Zwecke aber ausreichend sein, was im Einzelfall zu beurteilen ist. Es ist daher auch möglich, dass bauaufsichtliche Regelungen den „Stand der Technik“ darstellen, wenn dies aus bauordnungsrechtlicher Sicht geboten erscheint. Der „Stand der Technik“ ist ein über die aRdT hinaus gehender fortschrittlicher Entwicklungsstand, dem es im Regelfall an der langfristigen Erprobung fehlt. Mit bauaufsichtlichen Verwendbarkeitsnachweisen können nicht geregelten (neuartigen) Produkten die Verwendung in der Praxis unter bestimmten Bedingungen ermöglicht werden. Dabei können auch für spätere Regelungen Erfahrungen gesammelt werden. Dies trifft für Bitumendickbeschichtungen, mineralische Dichtungsschlämme, Flüssigkunststoffe und Abdichtungsstoffe im Verbund mit Fliesen und Platten zu. Nach einer längeren Erfahrungssammlung mit diesen Produkten, die zunächst nur mit einem abP als bauaufsichtlichen Verwendbarkeitsnachweis in Abweichung von der DIN 18 195 verwendet werden konnten, wurden diese für bestimmte Anwendungsbereiche in die DIN 18 195 aufgenommen. Sie dürfen somit auch normkonform verwendet werden, wenn sie ihre Eignung durch ein abP nach den hierfür gültigen Prüfgrundsätzen nachgewiesen haben. Auf diese Weise werden Produkte mit bauaufsichtlichen Verwendbarkeitsnachweisen mit genormten Produkten nach den anerkannten Regel der Technik gleichgestellt und es gilt die Vermutung, dass hiermit in gleicher Weise die anerkannten Regel der Technik erfüllt werden.

6.4.2 Privatrechtliche Anforderungen bei Bauwerksabdichtungen Wie oben bereits ausgeführt, stellen bauaufsichtliche Anforderungen ein Mindestschutzniveau für den Bauwerksnutzer aus öffentlich rechtlicher Sicht dar. Grundsätzlich ist festzustellen, dass mit der Einhaltung der bauaufsichtliche Regelungen nicht immer zugleich auch alle Verpflichtungen aus dem Bauvertrag erfüllt sind, da hiermit keine Aussage über die Einhaltung der anerkannten Regeln der Technik und weiterer möglicher Vertragsziele etwa zur Nutzungsqualität oder dem Verbraucherschutz getroffen werden.

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6 Bauaufsichtliche Regelungen für Bauwerksabdichtungen

Diese zusätzlichen Anforderungen, die über das Mindestschutzniveau, das bauordnungsrechtlich erforderlich ist, hinausgehen, können daher nur privatrechtlich im Bauvertrag vereinbart werden. Für privatrechtlich vereinbarte Anforderungen über die Ausführung von Bauwerksabdichtungen gilt das Bauvertragsrecht. Dem Bauvertrag liegt in der Regel die VOB [6.10] zugrunde. In der VOB Teil B (Allgemeine Vertragsbedingungen für die Ausführung von Bauleistungen) wird im § 4 die Einhaltung der anerkannten Regeln der Technik und der gesetzlichen und behördlichen Bestimmungen gefordert. Weiterhin gelten mit der VOB Teil C (Allgemeine technische Vertragsbedingungen für Bauleistungen, ATV) die DIN 18 336 [6.22] für Bauwerksabdichtungen. Hierin wird u.a. auf die Konstruktionsnorm DIN 18 195 Bezug genommen.

6

Bei Abweichungen von den vertraglichen Vereinbarungen, also insbesondere bei Abweichungen von den anerkannten Regeln der Technik, z.B. durch die Anwendung von nicht genormten Bauprodukten, ist hierfür die Zustimmung des Bauherrn erforderlich. Die Abweichungen von den vereinbarten Vertragsbedingungen dürfen jedoch nicht die öffentlich rechtlichen Regeln verletzen, die in jedem Fall als Mindeststandard einzuhalten sind.

6.4.3 Planung und Ausführung von Abdichtungen 6.4.3.1 Planung in Übereinstimmung mit den bestehenden und vereinbarten Regeln Bei der Planung von Bauwerksabdichtungen sind sowohl die öffentlich rechtlichen Anforderungen aus dem Bauordnungsrecht als auch die privatrechtlichen Anforderungen auf der Grundlage des Bauvertragsrechts zu erfüllen. Grundlage ist zunächst die Konstruktionsnorm DIN 18 195, nach der Abdichtungen für die gegebenen Lastfälle zu planen und auszuführen sind. Die konstruktive Gestaltung von Abdichtungssystemen unterliegt (außer im Land Hessen) keiner öffentlich rechtlichen Anforderung. Privatrechtlich werden in der Regel jedoch entsprechende Anforderungen gestellt. Die DIN 18 195 unterscheidet hier zunächst die verschiedenen Lastfälle und Anwendungsbereiche für Bauwerksabdichtungen: – Abdichtungen gegen Bodenfeuchte, (Teil 4) – Abdichtungen gegen nicht drückendes Wasser bei hohen und mäßig beanspruchten Flächen, (Teil 5) – Abdichtungen gegen von außen drückendes Wasser und zeitweise aufstauendes Sickerwasser bei verschiedenen Eintauchtiefen, ( Teil 6) – Abdichtungen gegen von innen drückendes Wasser, (Teil 7) – Abdichtungen über Bewegungsfugen, (Teil 8) – Abdichtungen von Durchdringungen, Übergängen, An- und Abschlüssen, (Teil 9) Hierfür gibt die Norm Abdichtungskonstruktionen mit dafür zu verwendenden Stoffen nach Teil 2 vor. Der Planer hat zu entscheiden, für welchen Anwendungsbereich und welchen Lastfall er im konkreten Fall seine Planung mit welchen Stoffen vornimmt.

6.4 Abgrenzung zwischen bauaufsichtlichen und privatrechtlichen Regeln

81

Der Teil 2 der DIN 18 195 sieht unter anderem die Verwendung von Abdichtungsbahnen nach harmonisierten europäischen Normen mit CE-Kennzeichnung vor und fordert zugleich auch die Einhaltung der nationalen Anwendungsnorm für Bauwerksabdichtungen DIN V 20 000-202. Damit sind zum einen die bauaufsichtlichen Anforderungen in den Abschnitten 5.2 und 5.3 erfasst, zum anderen erfolgt aber auch eine zusätzliche Kennzeichnung des Produktes, zum Nachweis, dass die Anforderungen der DIN V 20 000-202 erfüllt sind. Diese zusätzlich zur CE-Kennzeichnung angebrachte Bezeichnung orientiert sich an den bisher aus den nationalen Produktnormen bekannten Kurzzeichen. Sie ist vom Hersteller der Bahn vorzunehmen. Bei einem Produkt, das mit der Kennzeichnung nach der Norm, beispielsweise: BA PYE-PV200 S5, DIN V 20 000-202, versehen ist, kann dann davon ausgegangen werden, dass das Produkt sowohl die privatrechtlichen als auch die bauaufsichtlichen Anforderungen erfüllt und somit verwendet werden kann. Nach Teil 2 der DIN 18 195 sind aber auch nicht genormte Produkte wie mineralische Dichtungsschlämmen, Flüssigkunststoffe, Bitumendickbeschichtungen und Abdichtungen im Verbund mit Fliesen und Plattenbelägen zulässig. Sie benötigen als Eignungsnachweis ein allgemeines bauaufsichtliches Prüfzeugnis und können in den genannten Anwendungsbereiche angewendet werden, ohne dass es dafür einer besonderen Zustimmung des Bauherren bedarf.

6.4.3.2 Planung in Abweichung von den vereinbarten Regeln Die Planung in Abweichungen von den privatrechtlich vereinbarten Regeln ist grundsätzlich möglich. Von den Vorgaben der DIN 18 195 kann hinsichtlich der Konstruktion der Abdichtung und der verwendeten Bauprodukte und damit ggf. von den anerkannten Regeln der Technik abgewichen werden, wenn dies dem Bauherren vorher mitgeteilt wird und dieser dem zugestimmt hat. Eine Abweichung von der DIN 18 195 stellt grundsätzlich keinen Verstoß gegen bauaufsichtliche Regelungen dar, wenn diese Abweichungen die öffentlich rechtlichen Belange (hier die bauaufsichtlichen Anforderungen an die Produkte) nicht verletzen. Abweichungen können sich beispielsweise ergeben: – Wenn Bahnen nicht die Anforderungen der Anwendungsnorm DIN V 20 000-202 erfüllen, benötigen sie zur Erfüllung bauaufsichtlicher Anforderungen ein abP gemäß BRL A Teil 3, lfd. Nr. 1.2 und der Bauherr muss seine Zustimmung geben. – Wenn Flüssigkunststoffe für die Abdichtung erdberührter Bauteile verwendet werden sollen, für die sie bisher nicht in der DIN 18 195 vorgesehen sind, benötigen sie zur Erfüllung bauaufsichtlicher Anforderungen ein abP gemäß BRL A Teil 2, lfd. Nr. 1.12 und der Bauherr muss seine Zustimmung geben. – Wenn Abdichtungen im Verbund für die Abdichtung von Nassräumen verwendet werden sollen, für die sie bisher nicht in der DIN 18 195 vorgesehen sind, benötigen sie zur Erfüllung bauaufsichtlicher Anforderungen ein abP gemäß BRL A Teil 2, lfd. Nr. 1.10 oder eine europäische technische Zulassung nach ETAG 022 gemäß BRL B Teil 1, lfd. Nr. 3.5.3.2 und die bauaufsichtlichen Anwendungsregelungen gemäß Teil II der LTB 2.13 sind einzuhalten. Der Bauherr muss seine Zustimmung geben.

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6 Bauaufsichtliche Regelungen für Bauwerksabdichtungen

– Wenn kunststoffmodifizierte Bitumendickbeschichtungen entgegen den Bestimmungen der DIN 18 195 bei ständig drückendem Wasser bis 3,0 m Eintauchtiefe verwendet werden sollen, benötigen sie zur Erfüllung bauaufsichtlicher Anforderungen ein abP gemäß BRL A Teil 2, lfd. Nr. 2.39 und der Bauherr muss seine Zustimmung geben. Keine Abweichung liegt beispielsweise vor: – Wenn mineralische Dichtungsschlämmen oder Flüssigkunststoffe gemäß DIN 18 195 Teil 8 als Behälterabdichtung verwendet werden sollen. Hierfür ist, gemäß DIN 18 195 Teil 2, zur Erfüllung bauaufsichtlicher und bauvertragsgemäßer Anforderungen ein abP gemäß BRL A Teil 2, lfd. Nr. 1,9 bzw. 1.12 erforderlich. Der Bauherr muss keine Zustimmung erteilen.

6 6.5 Zusammenfassung Bauaufsichtliche Regelungen gelten in Deutschland für alle baulichen Anlagen, die unter den Geltungsbereich der Landesbauordnungen fallen. Sie dienen der Erfüllung öffentlich rechtlicher Schutzziele. Regeln über Bauprodukte und deren Verwendung finden sich in den Bauregellisten, der Liste C und der Liste der Technischen Baubestimmungen. Bauaufsichtliche Regelungen für die Abdichtung von Bauwerken beziehen sich auf die Abdichtungsprodukte. Die Konstruktionsnorm für Bauwerksabdichtungen, die DIN 18 195, ist bauaufsichtlich (bis auf das Land Hessen) nicht eingeführt. Als bauaufsichtlich geregelte Produkte gelten Abdichtungsprodukte nach nationalen oder harmonisierten europäischen Normen. Für nicht geregelte Abdichtungsprodukte sind bauaufsichtliche Verwendbarkeitsnachweise in Form von allgemeinen bauaufsichtlichen Prüfzeugnissen oder europäische technische Zulassungen erforderlich. Produkte nach europäischen technischen Spezifikationen (harmonisierten europäischen Normen oder europäischen technischen Zulassungen) dürfen nur mit einer CE-Kennzeichnung versehen gehandelt werden. Ihre Verwendung kann in den Mitgliedstaaten aufgrund rechtlicher Erfordernisse geregelt werden. Damit soll das bestehende Sicherheitsniveau von Bauwerken auch bei Verwendung von Produkten nach europäischen technischen Spezifikationen erhalten bleiben. In Deutschland wurde für Produkte für die Bauwerksabdichtung nach harmonisierten europäischen Normen die Anwendungsnorm DIN V 20 000-202 erarbeitet, die bezüglich der Anforderungen an die Produkteigenschaften auch bauaufsichtlich eingeführt worden ist. Die Planung von Bauwerksabdichtungen erfolgt unter Berücksichtigung der bauaufsichtlichen Anforderungen an die Produkte und zusätzlicher privatrechtlich im Bauvertrag vereinbarter Regelungen für die Konstruktion der Abdichtung. Bei Abweichungen davon sind ggf. zusätzliche bauaufsichtliche Verwendbarkeitsnachweise und die Zustimmung des Bauherrn erforderlich.

6.6 Literatur

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6.6 Literatur [6.1] [6.2] [6.3]

[6.4] [6.5]

[6.6]

[6.7] [6.8]

[6.9] [6.10]

[6.11] [6.12] [6.13]

[6.14]

[6.15]

Landesbauordnungen – LBO – Bauordnungen der Länder, basierend auf der Musterbauordnung Musterbauordnung – MBO – Fassung November 2002, Arbeitsgemeinschaft der für das Bau-, Wohnungs- und Siedlungswesen zuständigen Minister der Länder (ARGEBAU) Bauregelliste A Teil 1, Technische Regeln für geregelte Bauprodukte und Bauregelliste A Teil 2, nicht geregelte Bauprodukte für die ein abP als Verwendbarkeitsnachweis erforderlich ist. Deutsches Institut für Bautechnik, DIBt, Ausgabe 2009/1, 10. Juli 2009 Bauregelliste B Teil 1, Bauprodukte nach europäischen technischen Spezifikationen. Deutsches Institut für Bautechnik, DIBt, Ausgabe 2009/1, 10. Juli 2009 Liste C, Bauprodukte für die es technischen Regeln gibt und die bauordnungsrechtlich eine untergeordnete Bedeutung haben. Deutsches Institut für Bautechnik, DIBt, Ausgabe 2009/1, 10. Juli 2009 Musterliste der Technischen Baubestimmungen. Deutsches Institut für Bautechnik, DIBt, Fassung 09/2008, Änderungen 02/2009, umgesetzt durch die Listen der Technischen Baubestimmungen der Länder, LTB Richtlinie des Rates vom 21.12.1988 zur Angleichung der Rechts- und Verwaltungsvorschriften der Mitgliedstaaten über Bauprodukte (89/106/EWG), (Bauproduktenrichtlinie, BPR) Gesetz über das Inverkehrbringen von und den freien Warenverkehr mit Bauprodukten zur Umsetzung der Richtlinie 89/106/EWG des Rates vom 21. Dezember 1988 zur Angleichung der Rechts- und Verwaltungsvorschriften der Mitgliedstaaten über Bauprodukte und anderer Rechtsakte der Europäischen Gemeinschaften (Bauproduktengesetz – BauPG) in der Fassung vom 8. Mai 1998 Verordnung über das Übereinstimmungszeichen der Länder (ÜZVO) basierend auf der Musterverordnung vom Oktober 1997 VOB – Vergabe- und Vertragsordnungen für Bauleistungen – Teil A: Allgemeine Bestimmungen für die Vergabe von Bauleistungen, DIN 1966:2006-05 Teil B: Allgemeine Vertragsbedingungen für die Ausführung von Bauleistungen, DIN 1961:2006-10 Teil C: Allgemeine Technische Vertragsbedingungen für Bauleistungen (ATV) DIN 18195-1 bis 10: 1989 -06 bis 2009-04, Bauwerksabdichtungen Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen, Ausgabe Oktober 2001, Berichtigungen 2002, 2005. Deutscher Ausschuss für Stahlbeton Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Ingenieurbauwerke, ZTVING Teil 7, Brückenbeläge Abschnitt 1: Brückenbeläge auf Beton mit einer Dichtschicht aus einer Bitumenschweißbahn 01/2003 Abschnitt 2: Brückenbeläge auf Beton mit einer Dichtschicht aus zweilagig aufgebrachten Bitumenschweißbahnen 01/2003 Abschnitt 3: Brückenbeläge auf Beton mit einer Dichtungsschicht aus Flüssigkunststoff, 1995, Entwurf April 2001 Prüfgrundsätze für die die Erteilung von allgemeinen bauaufsichtlichen Prüfzeugnissen für Bauwerksabdichtungen aus mineralischen Dichtungsschlämmen, PG-MDS, Juli 2009. Deutsches Institut für Bautechnik, DIBt, (Veröffentlichung in Vorbereitung) Prüfgrundsätze für die die Erteilung von allgemeinen bauaufsichtlichen Prüfzeugnissen für Bauwerksabdichtungen aus Abdichtungen im Verbund mit Fliesen oder Platten, PG-AIV, Juli 2009. Deutsches Institut für Bautechnik, DIBt, (Veröffentlichung in Vorbereitung)

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6 Bauaufsichtliche Regelungen für Bauwerksabdichtungen

[6.16] Prüfgrundsätze für die die Erteilung von allgemeinen bauaufsichtlichen Prüfzeugnissen für Bauwerksabdichtungen aus Flüssigkunststoffen, PG-FLK. Deutsches Institut für Bautechnik, DIBt, (Veröffentlichung in Vorbereitung) [6.17] ETAG 022 Teil 1 : 2007-07; Teil 2 und 3 (Bekanntmachung durch die EC in Vorbereitung). Leitlinie für die europäische technische Zulassung für Abdichtungen von Wänden und Böden in Nassräumen. EOTA [6.18] TL/TB BEL-B Teile 1 bis 3, Technische Lieferbedingung / Technische Prüfvorschriften zur Herstellung von Brückenbelägen auf Beton (1999, 1987, 1995). Forschungsgesellschaft für das Straßen und Verkehrswesen / BMVBS [6.19] Prüfgrundsätze für die Erteilung von allgemeinen bauaufsichtlichen Prüfzeugnissen für normalentflammbare, kunststoffmodifizierte Bitumendickbeschichtungen für Bauwerksabdichtungen, PG-KMB, Mai 2006. Deutsches Institut für Bautechnik, DIBt, DIBt Mitteilungen 5/2006 [6.20] Teil II der Liste der Technischen Baubestimmungen, Anwendungsregelungen für Bauprodukte und Bausätze nach europäischen technischen Zulassungen und harmonisierten Normen nach der Bauproduktenrichtlinie. Deutsches Institut für Bautechnik, DIBt, Ausgabe September 2009 [6.21] DIN V 20000-202: 2007-12, Anwendung von Bauprodukten in Bauwerken, Teil 202: Anwendungsnorm für Abdichtungsbahnen nach Europäischen Produktnormen zur Verwendung in Bauwerksabdichtungen [6.22] DIN 18336:2002-12 ATV, Abdichtungsarbeiten [6.23] ETAG 033 (Bekanntmachung durch die EC in Vorbereitung) Leitlinie für die europäische technische Zulassung für flüssig aufgebrachte Brückenabdichtung. EOTA

7 Werkstoffe zur Bauwerksabdichtung Von Univ.-Prof. Dr.-Ing. Heinz Klopfer(†) und Dipl.-Ing. Hans- Peter Sommer

7.1 Dichtigkeitsbegriff und Anforderungen an Abdichtungen Wasser hat auf jeder Baustoffoberfläche eine spezifische Grenzflächenspannung (Oberflächenspannung). Diese beträgt auf silicatischen Stoffen wie z. B. Beton, Mörtel, Klinker, Ziegel und Kalksandstein 1 bis 4 mN/m. Daraus resultiert u. a. eine Kapillarität und ein Wasseraufsaugen dieser Baustoffe. Bei Metallen und auf organischen Baustoffen, wie z. B. Bitumen, Kunststoffen, Kunstharzen hat das Wasser eine wesentlich höhere Grenzflächenspannung. Diese liegt zwischen 17 und 24 mN/m. Dadurch kann Wasser sich nicht mehr auf den Oberflächen dieser Baustoffe ausbreiten und in diese eindringen. Ein Großteil der organischen Dichtungsschichten hat demzufolge den Effekt der Wasserabweisung und der porenfreien dichten Schicht. Gleiches gilt für Metalle und Glas. Bezüglich der Dichtigkeit eines Werkstoffgefüges gegen Wasserdurchtritt sind drei Fälle zu unterscheiden: a) Absolut dicht gegen flüssiges Wasser und diffundierende einzelne Wassermoleküle sind alle Metalle, die künstlichen und natürlichen Gläser sowie einige Natursteine. Diese Eigenschaft wird bei Rohren und Behältern aus Metall und Glas, bei Metallfolieneinlagen in Bitumendichtungen und Dampfsperren und bei einigen weiteren Bauprodukten ausgenützt. b) Diffundierbar für einzelne Wassermoleküle, nicht aber durchlässig für flüssiges Wasser sind organische Polymere wie Bitumen und Kunststoffe, sowie wenige mineralische Stoffe, sofern sie nur Mikroporen, aber keine Kapillarporen enthalten. Wassermoleküle können dann einzeln durch das Werkstoffgefüge diffundieren, was nur eine bescheidene Feuchtestromdichte hervorrufen kann. Unter den mineralischen Baustoffen, mit denen großflächig fugenfreie Schichten herstellbar sind, gelingt es nur bei Zementmörtel, zementgebundenem Beton sowie bei Lehm und Ton flüssigwasserdichte Gefüge zu produzieren. c) Durchströmbar für flüssiges Wasser und dann natürlich auch durchgängig für diffundierende Wassermoleküle sind alle übrigen Baustoffgefüge, weil sie Porensysteme mit Porenweiten von mehr als 100 Nanometer enthalten, wie z.B. Ziegel, Holz, Sandstein, Gips und auch Normalbeton. Zur Bauwerksabdichtung, d.h. zur Abwehr von flüssigem Wasser, sind Schichten aus nicht von Wasser durchströmbaren Werkstoffen notwendig. Diese müssen folgenden generellen Anforderungen genügen:

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7 Werkstoffe zur Bauwerksabdichtung

s %S MàSSEN GRO”E &LÊCHEN LàCKENLOS UNDURCHSTRÚMBAR HERGESTELLT WERDEN KÚNNEN Z" durch organische Dichtungsbahnen, oder durch Beschichtungen, nicht aber z.B. durch Bekleiden einer Oberfläche mit wasserdichten, kleinformatigen Belägen, weil die Fugen zwischen den Fliesen und Platten nicht wasserdicht sind. s 2ISSEUND!RBEITSFUGEN DIEINFASTALLEN"AUWERKENZAHLREICHVORHANDENSIND MàSSEN von der Abdichtung dauerhaft überbrückt werden. Das erfordert ein flexibles, rissüberbrückendes Werkstoffverhalten der dichtenden Schicht. Bewegungsfugen erfordern dagegen immer zusätzliche Maßnahmen, s. Abschnitt 7.11. s $ERZUR!BDICHTUNGVERWENDETE7ERKSTOFFMUSSGEGENDIEBEI"AUWERKENIM.ORMALFALL zu erwartenden Einwirkungen chemischer, physikalischer und biologischer Art unempfindlich sein, d.h. insbesondere gegen Dauerfeuchte, Betonalkalität, nutzungsbedingte mechanische und chemische Belastungen, rauen Baustellenbetrieb und Fäulnis. Tabelle 7.1 stellt die wesentlichen Formen des Wasserangriffs auf Dichtungsschichten dar.

7

Tabelle 7.1 Formen des Wasserangriffs

Art der Feuchte / des Wassers

hydrostatisch

Grundwasser, Stauwasser, Hochwasser

drucklos

Niederschläge, Sickerwasser

feucht

Erdfeuchte, Luftfeuchte

Nicht durchströmbare Werkstoffgefüge würden bereits in geringer Dicke „wasserdichte“ Schichten ergeben. Die Dicke der als Abdichtung wirkenden Schicht wird deshalb in der Regel nicht von den erforderlichen Wasserdichtigkeitsprüfungen, sondern von der Verarbeitbarkeit, der notwendigen Rissüberbrückungsfähigkeit und dem erforderlichen Perforationswiderstand bestimmt. Sowohl die Rissüberbrückung als auch der ausreichende Widerstand gegen Verletzungen müssen bei der höchsten und der tiefsten zu erwartenden Temperatur noch gegeben sein. Daher werden in den Stoffnormen für Dichtungsbahnen und in den Prüfgrundsätzen für abdichtende Beschichtungen meist quantitative Anforderungen hinsichtlich folgender Eigenschaften gestellt: – Mindestdicke – Bruchdehnung und Zugfestigkeit (bei Bahnen) – Haftzugfestigkeit und Rissüberbrückung (bei Beschichtungen) – Wasserundurchlässigkeit – Kälteflexibilität – Wärmestandfestigkeit. Dazu kommen dann oft noch Anforderungen, welche für die jeweilige Produktklasse eine gute Qualität sicherstellen oder besondere Anwendungen kennzeichnen, z. B. spezielle chemische Belastbarkeiten.

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7.1 Dichtigkeitsbegriff und Anforderungen an Abdichtungen

Unter Baustellenbedingungen mit ihren vielen Unwägbarkeiten muss die Abdichtung so erstellt werden können, dass sie mit großer Sicherheit funktioniert und dauerhaft dicht bleibt. Daher müssen die – Abdichtungsmaterialien einfach und sicher zu verarbeiten sein und die – Baukonstruktion muss abdichtungsgerecht ausgebildet sein. Die eigentliche Dichtschicht (Abdichtung) ist in der Regel immer zu schützen. Sie wird z. B bei hydrostatischem Wasserdruck immer zwischen weitere Schichten eingebettet. Es ist zudem von großer Bedeutung für die Funktion eines Abdichtungssystems bei einer Leckage, ob unmittelbar vor und/oder hinter der Dichtschicht eine Querverteilung von Wasser möglich ist und wie wasserdurchlässig die davor und dahinter liegenden Schichten sind. Deshalb ist es bei Bauwerksabdichtungen immer zweckmäßig, eine Sicherheit gegen Unterläufigkeit der Abdichtung und gegen Umläufigkeiten bei Übergängen und Anschlüssen zu planen und auszuführen. Dies kann z. B. durch vollflächiges Kleben auf den Abdichtungsuntergrund oder durch Abschottungsmaßnahmen, z. B. mit einbetonierten Fugenbändern erreicht werden. Für Bauwerke gibt es verschiedene Anforderungen hinsichtlich der Dichtigkeit. In der nachfolgenden Tabelle werden die Anforderungsstufen beschrieben. Tabelle 7.2: Wasserdurchgang für verschiedene Anforderungsstufen Feuchtigkeitsmerkmal

Nutzungsart der Innenräume

Zulässiger Wasserdurchgang in Gramm je m2 und Tag

Vollständig trocken

Aufenthaltsräume von Personen und Lagerräume für hochwertige Güter

Weitgehend trocken

U-Bahn-Tunnel, U-Straßenbahn-Tunnel

Kapillare Durchfeuchtung

Straßen- und Fußgängertunnel

Schwaches Tropfwasser

Eisenbahn-Tunnel

500

Tropfwasser

Abwasserstollen

1000

1 10 100

Die zur Abdichtung von Bauwerken verfügbaren zahlreichen Werkstoffe für die Dichtschicht und die angrenzenden Schichten unterscheiden sich in ihren Eigenschaften sehr voneinander. Es muss das Bestreben sein, diejenige Abdichtungsart auszuwählen, welche für den betreffenden Anwendungsfall / Lastfall und im Hinblick auf die angrenzenden Schichten das optimale Eigenschaftsspektrum bieten. Deshalb werden im vorliegenden Buchkapitel sowohl die gebräuchlichen Abdichtungsmaterialien als auch in Teilen die angrenzenden Materialschichten beschrieben. Noch nicht durch Normen geregelte Abdichtungsstoffe, wie z. B. Bentonit, quellfähige Reaktionsharze und rissüberbrückende Polymerbeschichtungen, dürfen zur Abdichtung im Bauwesen nur dann eingesetzt werden, wenn sie bauaufsichtlich zugelassen und in die Bauregelliste A Teil 2 aufgenommen sind. Dies geschieht durch ein allgemeines bauaufsichtliches Prüfzeugnis (abP), d. h. durch eine Verwendbarkeitsprüfung an einer vom Deutschen Institut für Bautechnik zugelassenen Materialprüfungsanstalt. Danach hat der Hersteller die

7

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7 Werkstoffe zur Bauwerksabdichtung

Übereinstimmung des gelieferten Produktes mit dem geprüften zu bestätigten (sog. Übereinstimmungsnachweis). Hierfür wird dann das Ü-Zeichen erteilt. Auf europäischer Ebene erhalten Abdichtungsprodukte ein CE-Zeichen, wenn sie einer harmonisierten Norm oder einer Zulassungsleitlinie entsprechen. Sie werden dann in der Bauregelliste B Teil 1 geführt. Für die Hilfsstoffe zur Bauwerksabdichtung gelten diese Regelungen nicht.

7.2 DIN 18195 Bauwerksabdichtungen

7

Die Grundnorm für den Feuchteschutz stellt neben der Dachabdichtungsnorm (DIN 18531) und der Drännorm (DIN 4095) die DIN 18195 Bauwerksabdichtungen dar, die in 10 Teilen die Abdichtung von Bauwerken mit Produkten auf Basis von Bitumen (Dichtungsbahnen, Dickbeschichtungen, Asphaltmastix und Gussasphalt), organischen Polymeren (Kunststoff- und Elastomerbahnen) sowie Metallbändern (Kupfer, Edelstahl) eingehend erläutert. In DIN 18195 Teil 2: Stoffe wurden mit Veröffentlichung April 2009 folgende Stoffgruppen neu aufgenommen – Mineralische Dichtungsschlämmen für Bauwerksabdichtungen – Flüssig zu verarbeitende Abdichtungsstoffe im Verbund mit Fliesen- und Plattenbelägen – Flüssigkunststoffe für Bauwerksabdichtungen Die Anwendung dieser „neuen“ Abdichtungsstoffe wird jeweils in den Ausführungsteilen der DIN 18195 (Teile 4 – 7) geregelt. Eine erste Regelung erfolgte im neuen Teil 7: Abdichtungen von innen drückendes Wasser (Ausgabe: Juli 2009). Die DIN 18195 hat im Teil 2: Stoffe folgende tabellarische Zuordnung: Tabelle 7.3 1

Klebemassen, heiß zu verarbeiten

2

Asphaltmastix u. Gussasphalt

3

Bitumen- und Polymerbitumenbahnen

4

Kunststoff- und Elastomerbahnen

5

Metallbänder (Kupferriffelband, Edelstahlriffelband)

6

Kunststoffmodifizierte Bitumen-Dickbeschichtungen (KMB)

7

Mineralische Dichtungsschlämmen für Bauwerksabdichtungen

8

Flüssig zu verarbeitende Abdichtungsstoffe im Verbund mit Fliesen- und Platten

9

Flüssigkunststoffe für Bauwerksabdichtungen

Für Bitumen- und Polymerbitumenbahnen sowie Kunststoff- und Elastomerbahnen nimmt die Tabelle Bezug auf die DIN V 20000-202: „Anwendungsnorm für Abdichtungsbahnen nach Europäischen Produktnormen zur Verwendung in Bauwerksabdichtungen“. Diese Vornorm gilt zusammen mit den harmonisierten Normen DIN EN 13969 (Bitumenbahnen) und DIN EN 13967 (Kunststoff- und Elastomerbahnen) für Abdichtungsbahnen

7.3 Bitumenprodukte zur Abdichtung

89

für Bauwerksabdichtungen und legt anwendungsbezogene Anforderungen zusätzlich zu den definierten Eigenschaften fest. Diese Anforderungen werden bauaufsichtlich in Bezug genommen. DIN 18195 behandelt folgende Abdichtungsbauweisen bzw. Abdichtungsstoffe nicht: – Wasserundurchlässiger Beton – Bentonitprodukte – Oberflächenschutzsysteme für Beton Für diese gelten andere Regelwerke oder Zulassungen.

7.2.1 DIN 18195 Bauwerksabdichtungen vs. VOB/C DIN 18336 Abdichtungsarbeiten Wird in einem Auftrag eine Abdichtung ohne nähere Spezifizierung aber unter vereinbarter Ausführung „nach VOB“ verlangt, tritt VOB/C: DIN 18336 Abdichtungsarbeiten [7.15] mit einer dort spezifizierten Regelausführung in Kraft. Diese Regelausführung dient vor allem zu Vergleichszwecken im Angebotsverfahren. Sie stellt nicht automatisch eine Ausführung im Sinne der allgemein anerkannten Regeln der Technik dar. Im Abschnitt 3 der Norm ist von verschiedenen Ausführungsmöglichkeiten nur eine Ausführung zur Erfüllung der Mindestanforderung als Regelausführung festgelegt, um nicht nur einen gewissen Mindeststandard festzulegen, sondern auch gleichzeitig auch eine vergleichbare Kalkulationsbasis vorzugeben. Deshalb verweist DIN 18336 hinsichtlich konkreterer Festlegungen und Bemessungen auf die DIN 18195, die für viele Lastfälle und Anwendungen unterschiedliche Ausführungen vorsieht.

7.3 Bitumenprodukte zur Abdichtung 7.3.1 Das Werkstoffverhalten von Bitumen Der Werkstoff Bitumen fällt als Rückstand bei der Destillation ausgewählter Rohöle an und heißt dann Destillationsbitumen. Chemisch gesehen ist Bitumen als mittelmolekulare, organische Substanz zwar brennbar, ansonsten jedoch reaktionsträge und umweltneutral, beständig gegen Wasser, nicht oxidierende, schwache Säuren sowie Laugen und Salzlösungen. Von Lösemitteln, Fetten und Ölen wird es aufgelöst oder wenigstens gequollen. Bitumen ist hydrophob, nicht wasserlöslich und durch Wasser fast nicht quellbar. Als erstarrte Flüssigkeit ist Bitumen porenfrei und amorph, nicht durchströmbar und für diffundierende Wassermoleküle wenig durchlässig (Diffusionswiderstandszahl ~ 100 000). Durch Einlagerung von mineralischen Füllstoffen und Fasern sinkt die Diffusionswiderstandszahl allerdings deutlich ab.

7

90

7 Werkstoffe zur Bauwerksabdichtung

Die für Bitumen typischen Eigenschaften beruhen auf dem kolloidalen System. In dem eine disperse Phase (Asphaltene) in einer zusammenhängenden (kohärenten) Phase aus hochsiedenden Ölen (Maltene) in stabiler Verteilung vorliegt. Weil Bitumen aus einem Gemisch verschiedener Kohlenwasserstoffe mit verschiedenen Schmelztemperaturen besteht, ändert sich das elastoviskose Verhalten mit der Temperatur. Bitumen schmilzt nicht bei einer bestimmten Temperatur, wie z. B. Wasser bei 0 °C, sondern besitzt einen Erweichungsbereich, der z.B. von –10 °C bis +70 °C reicht. Nach oben wird dieser durch den sog. Erweichungspunkt, nach unten durch den sog. Brechpunkt begrenzt (Bild 7.1). Am Brechpunkt beginnt das Sprödewerden des Bitumens. Die Differenz zwischen Erweichungspunkt und Brechpunkt nennt man Plastizitätsspanne. Im Erweichungsbereich ist das mechanische Verhalten von Bitumen sehr komplex, weil es im Übergangsbereich von fest zu flüssig liegt und sowohl die physikalischen Gesetze der Festkörper als auch die der Flüssigkeiten gelten. Das rheologische Verhalten der Bitumen kann man auf verschiedene Weise beeinflussen:

7

s $URCHDIE$ESTILLATIONSBEDINGUNGENINDER2AFFINERIEKANNMANDEN%RWEICHUNGSBEREICH zu höheren oder niedrigeren Temperaturen hin verschieben. s (INDURCHBLASEN VON ,UFT DURCH GESCHMOLZENES "ITUMEN UND :UGABE VON 3PEZIALÚLEN führt zu sog. Oxidationsbitumen, dessen Plastizitätsspanne gegenüber normalem Bitumen vergrößert wird. s $URCH:UGABEVON'ESTEINSMEHL SOG&àLLER WIRD"ITUMENGEFàLLTES"ITUMEN STANDFESter, d. h. es neigt weniger zum Fließen.

Bild 7.1: Temperaturgrenzen des Erweichungsbereichs von Destillations-, Oxidations- und polymermodfiziertem Bitumen (vereinfacht)

91

7.3 Bitumenprodukte zur Abdichtung

s $URCH:UGABEVON+AUTSCHUKODERVONTHERMOPLASTISCHEN+UNSTSTOFFENERHÊLTMANPOLYmermodifiziertes Bitumen. Durchgesetzt haben sich Mischungen mit Styrol – ButadienElastomeren (Kurzzeichen PYE) oder mit ataktischem Polypropylen (Kurzzeichen PYP). Dadurch werden die Elastizität (nur bei PYE), die Wärmestandfestigkeit und die Alterungsbeständigkeit deutlich verbessert. Wenn man das Verformungs-Verhalten von Bitumen in Abdichtungen als relativ dünne, großflächige Gebilde quantitativ beschreiben will, sind in erster Linie die Scherverformungen von Interesse. Diese beschreibt man durch den Gleitwinkel b und den Verformungswiderstand durch den Schubmodul G (elastischer Zustand) oder den Viskositätskoeffizienten [ª (viskoser Zustand) (Bild 7.2). Auslöser von Scherverformungen sind ausschließlich Schubspannungen, während zum Beispiel ein überlagerter allseitiger Druckspannungszustand bei Bitumen ohne Wirkung bleibt. Die Beziehungen zwischen den Schubspannungen und den zugehörigen Verformungen lauten in den beiden Grenzfällen „elastisch“ und „viskos“ wie folgt: τ (elastisches Verhalten) (7.1) γ  G

γ 

τ –t η

(viskoses Verhalten)

(7.2)

Bild 7.2: Definition des Schubwinkels b an einem Schichtelement der Dicke h

Nach Gleichung (7.1) stellt sich beim Anlegen einer Schubspannung an ein sich rein elastisch verhaltendes Bitumen sofort der Gleitwinkel b ein, der sich aber mit zunehmender Zeit nicht mehr ändert. Verhält sich das Bitumen rein viskos gemäß Gleichung (7.2), wächst der Gleitwinkel b nach dem Aufbringen der Schubspannung ® mit der Zeit t langsam und gleichmässig an. Für die Erfassung des Übergangsbereichs zwischen fest und flüssig muss man sich entscheiden, ob man dem Materialverhalten den Schubmodul oder den Viskositätskoeffizienten als primäre Kenngröße zugrunde legen will. Die sekundären Verformungen werden dann in Form von Korrekturen berücksichtigt. Die Überlagerung elastischer und viskoser Verformungen gemäß den Gleichungen (7.1) und (7.2) ergibt: ¥1 1 ´ 1 γ ¦  µ –τ – t  –τ – t G t η s η § ¶

(7.3)

7

92

7 Werkstoffe zur Bauwerksabdichtung

Man bezeichnet den beide Verformungsanteile erfassenden Viskositätskoeffizient [* als „scheinbare“ Viskosität im Gegensatz zur „echten“ Viskosität bei rein viskosem Verhalten. Im Folgenden werden jedoch zur Vereinfachung der Ausdrucksweise der Zusatz „scheinbar“ und der Index * beim Viskositätskoeffizienten [ weggelassen. Man kann Gleichung (3) unmittelbar entnehmen, dass bei kleinen Belastungszeiten t der elastische Beitrag 1 : G · t zum scheinbaren Viskositätskoeffizienten relativ groß ist, bei langen Belastungszeiten jedoch relativ klein. Da bei Bitumenabdichtungen die Belastungen in aller Regel lange Zeit einwirken, ist hier das viskose Verhalten maßgeblicher als das elastische Verhalten, das bei Stossbelastungen und bei hoher Verfüllung des Bitumens, also z.B. bei Asphaltstrassen unter Verkehrsbelastung, vorrangig wäre.

7

Die Zahlenwerte des Viskositätskoeffizienten einer bestimmten Bitumensorte werden üblicherweise Diagrammen entnommen, in denen man den Viskositätskoeffizienten als Funktion der Belastungsdauer und der Temperatur angibt, wobei man für beide Achsen wegen der großen Wertebereiche eine logarithmische Skalierung wählt. Auf Bild 7.3 ist der grundsätzliche Verlauf des Viskositätskoeffizienten in einem solchen Diagramm für zwei verschiedene Temperaturen dargestellt. Bei relativ großen Belastungszeiten liegt ein rein viskoses Verhalten vor, was man am horizontalen Kurvenast erkennt, der einen von der Belastungszeit unabhängigen Viskositätskoeffizienten kennzeichnet. Bei kleinen Belastungszeiten verläuft die scheinbare Viskosität linear mit 45° Steigung im doppelt logarithmischen Achsensystem, was bedeutet, dass das Produkt G · t für alle Belastungszeiten den gleichen Wert hat, also eine zeitunabhängige elastische Verformung ergibt. Zwischen den beiden linearen Ästen liegt ein gekrümmter Verlauf des Viskositätskoeffizienten vor. Das ist der viskoelastische Bereich, der sich mit fallender Temperatur vergrößert. Viskositätsdiagramme von drei in der Abdichtungstechnik gebräuchlichen Bitumensorten sind auf Bild 7.4 zusammengestellt. Nur für Bitumen B25 ist der in der Orginalveröffentlichung [7.43] angegebene Wertebereich der Belastungszeiten von 10 –6 bis 106 s angegeben, bei den Bitumensorten 85/25 und 100/25 sind nur Zeiten ≥ 10 Sekunden berücksichtigt. Der durch strichlierte Geraden eingegrenzte viskoelastische Bereich beim Diagramm für Bitumen B 25 nimmt mit fallender Temperatur zu. Rein viskoses Verhalten liegt bei

Bild 7.3: Viskositätskoeffizient eines Bitumens als Funktion der Belastungsdauer mit den Bereichen: elastisches, viskoses und viskoelastisches Verformungsverhalten (schematisch) bei zwei verschiedenen Temperaturen

7.3 Bitumenprodukte zur Abdichtung

93

Bild 7.4: Viskositätskoeffizienten dreier Bitumina als Funktion der Belastungszeit und der Temperatur

7 Bitumen B 25 bei Belastungszeiten von mehr als etwa 1 Tag vor. Bei der Ablesung des (scheinbaren) Viskositätskoeffizienten im viskoelastischen Bereich muss man die wirkliche Belastungsdauer auf der Abszisse berücksichtigen, weil nur so der mitwirkende elastische Anteil richtig erfasst wird. Um welchen Faktor durch die Zugabe von mineralischen Füllstoffen zu Bitumen der Viskositätskoeffizient angehoben wird, kann man aus Bild 7.5 ablesen, in dem die Achsen ebenfalls eine doppeltlogarithmische Skalierung aufweisen. Durch einen Füllstoffzusatz von z. B. 30 % wird der Viskositätskoeffizient etwa um den Faktor 2 vergrößert. Die mathematische Theorie der laminaren Strömung viskoser Flüssigkeiten [7.44] liefert für einige einfache Randbedingungen Formeln, die auf Bild 7.6 neben einer Skizze der betreffenden Situation angegeben sind. Diese können auf Abdichtungen mit Bitumen wie folgt angewendet werden: Fall 1 beschreibt das Verhalten einer viskosen Schicht der konstanten Dicke h unter der Wirkung der Schubspannung ®, was genau den Bedingungen entspricht, die der Definition des Viskositätskoeffizienten zugrunde liegen. Der Winkel b bzw. der Weg s nimmt linear mit der Zeit t zu, wenn ständig die gleiche Scherspannung wirkt. Wenn also ein Gebäude mit ebener Aufstandsfläche auf einer bituminösen Abdichtung steht und einseitig, z. B. durch seitlich einwirkenden Erddruck, eine horizontale Belastung erfährt, wird das Gebäude mit zunehmender Zeit kontinuierlich quer verschoben. Auch die Überbrückung eines Risses oder einer Fuge durch eine viskose Schicht wird durch diesen Fall beschrieben [7.36], wobei der Winkel b durch die Aufweitung des Risses und die Dicke der viskosen Schicht bestimmt wird. Die Schubspannung tritt als Reaktion auf, welche dann eine Zugkraft erzeugt, die am oberen Rand durch eine Schutzschicht oder die Bodenplatte oder eine Einlage innerhalb der viskosen Schicht, z. B. eine Gewebeeinlage, aufgenommen werden muss. Der zweite Fall beschreibt das Abfließen einer bitumengebundenen Abdichtung unter der Wirkung ihres Eigengewichtes auf einer schiefen Ebene. Dieser Fall kann z. B. bei bituminösen Abdichtungen und Asphaltbelägen auf Böschungen von Deichen, von Stauseen, am Meerestrand oder von Dächern gegeben sein. Wegen der ausgeprägten Temperaturabhän-

94

7 Werkstoffe zur Bauwerksabdichtung

7 Bild 7.5: Steifigkeitsverhältnis von reinem zu mineralgefülltem Bitumen (nach [7.43])

gigkeit des Viskositätskoeffizienten (siehe Bild 7.4) erzeugen bei dem Außenklima ausgesetzten Abdichtungen kurze Hitzeperioden größere Verformungen als lange kalte Winter. Denn der Viskositätskoeffizient sinkt um etwa das Hundertfache, wenn die Temperatur um 10 K steigt. Der dritte Fall betrifft eine Abdichtung auf geneigter Ebene, die durch eine Auflast p v einer Scherbelastung ausgesetzt wird. Dieser Lastfall ist gegeben, wenn eine bitumengebundene Abdichtung auf einer Dammböschung, einer Rampe oder einer Dachfläche zum Schutz vor mechanischer Einwirkung und Sonnenstrahlung mit einer Beton-, Kies- oder Erdschicht bedeckt wird. Das Eigengewicht der Abdichtung ist dabei nicht berücksichtigt, es wäre durch Summieren der Fließwege s aus den Fällen 2 und 3 leicht zu berechnen. Der Lastfall 4 erfasst das Eindringen einer unter Druck stehenden viskosen Flüssigkeit in einen Spalt der Weite h. Während bei der Scherbelastung einer großflächigen, horizontalen Bitumenschicht (Fall 1) eine zusätzliche senkrechte Druckbelastung ohne Einfluss auf die Scherverformung ist, könnte bei nicht zu kleinen Spaltweiten und genügend kleinem Viskositätskoeffizienten (weiche Bitumensorte, hohe Temperatur) im Laufe genügend langer Zeiträume eine merkliche Bitumenmenge infolge einer entsprechend hohen Druckspannung aus der Dichtschicht in einen Spalt hineingedrückt werden. Der fünfte Lastfall beschreibt das seitliche Ausquetschen von Bitumen aus der Dichtschicht unter der Wirkung einer lokalen Auflast, wodurch die Dicke h der Dichtschicht um den Betrag Δh vermindert wird. Dieser Fall hat praktische Bedeutung, wenn eine BitumenDichtung z.B. unter einer Stütze, unter einer Wand usw. mit der Vertikalkraft Fv nicht nur kurze Zeit belastet wird. Da der Durchmesser bzw. die Kantenlänge der Lastfläche mit der

95

7.3 Bitumenprodukte zur Abdichtung

7

Bild 7.6: Verformungen einer viskosen Schicht unter fünf verschiedenen Belastungen, abgeleitet aus der Theorie viskoser Flüssigkeiten

vierten Potenz in die Dickenminderung eingeht, ist damit die Lastverteilung auf eine größere Fläche als einfache Gegenmaßnahme offensichtlich. Weil die Dicke h der Dichtschicht mit der dritten Potenz in die Dickenverminderung eingeht, kann eine solche auch dadurch verringert werden, indem man z. B. die Abdichtung mit einer oder mehreren Metallbandeinlagen verstärkt. 3

h3 ¥h´ h3  2 ¦ µ = 4 §2¶

(bei 1 Einlage)

(7.4)

(bei 2 Einlagen)

(7.5)

3

h3 ¥h´ h3  3 ¦ µ  9 §3¶

96

7 Werkstoffe zur Bauwerksabdichtung

7.3.2 Bitumen- und Polymerbitumenbahnen Trägerlagen in Bitumenschichten einzubetten war der entscheidende Gedanke, der zur heutigen Technologie der Bauwerksabdichtung mit Bitumenbahnen geführt hat [7.28, 7.30]. Diese Entwicklung ist, vereinfacht dargelegt, in drei Schritten erfolgt (Bild 7.7):

7

Bild 7.7: Entwicklung der Bitumenbahnen von imprägnierten Trägerlagen über Dichtungsbahnen zu Schweißbahnen

Zu Beginn des vorigen Jahrhunderts, als mit der Verbreitung der Automobile immer mehr Treibstoff benötigt wurde und dabei Bitumen als Nebenprodukt anfiel, wurde der Teer als Abdichtungsmaterial für Bauwerke immer mehr verdrängt, zumal der Steinkohlenteer sehr schnell versprödet und physiologisch schädlich sein kann Um genügend dicke Bitumenschichten standfest an geneigten und vertikalen Bauwerksoberflächen anbringen zu können und um eine bessere Rissüberbrückung zu erreichen, hat man mit Bitumen imprägnierte Rohfilz- und Juteträgerschichten auf der Baustelle in schmelzflüssig aufgetragenes Bitumen eingebettet. Diese Bahnen bezeichnete man als reine Dichtungsträger, die selbst keine dichtende Funktion ausüben, sondern nur als Träger für das eigentlich dichtende Bitumen dienen. Die Zahl der Trägerlagen und damit die Dicke der Abdichtung wurde mit der Wasserbelastung gesteigert. Dichtendes Medium waren einzig die Bitumenklebeschichten zwischen den Trägereinlagen. Schwachpunkte dieser Technik waren die Anfälligkeit des Rohfilzes (Cellulose oder Wolle) und der Jute gegen biologischen Angriff (Fäulnis). Problematisch war der große Bitumenverbrauch und teilweise das Schmelzen von Bitumen in großen Kesseln und Bindemittelbehältern sowie der Transport von heißflüssigem Bitumen auf der Baustelle. In einem zweiten Schritt hat man daher einerseits andere Trägereinlagen gewählt, wie Glasgewebe und Glasvliese, welche unverrottbar sind. Andererseits hat man schon werkseitig auf die imprägnierte Trägerlage Bitumendeckschichten aufgebracht, um die Menge der Klebeschichten und den Heißbitumenverbrauch auf der Baustelle zu minimieren. Solche Bahnen werden als Dichtungsbahnen oder Dachdichtungsbahnen bezeichnet. Der Verbund zwischen Bitumen und Glasfasern, insbesondere bei Glasgeweben, ist jedoch nicht optimal, da es zu Kapillarwirkung an den Fäden in Bahnquerrichtung (Schussrichtung) kommen kann. Außerdem ist bei einer hohen Zugfestigkeit die Dehnbarkeit mit 2 % doch sehr begrenzt. Der bewährteste Armierungsstoff für Bitumenbahnen ist heute das verfestigte Polyestervlies. Wegen des hohen Schmelzpunktes von + 256 °C ist die Polyester-Faser hervorragend

7.3 Bitumenprodukte zur Abdichtung

97

zur Verarbeitung mit Bitumen geeignet. Hinzu kommt die gute Zugfestigkeit in Verbindung mit einer hohen Dehnung bei Höchstzugkraft. Die Weiterentwicklung der Dichtungsbahnen führte zu den so genannten Schweißbahnen, die eigentlich Aufschmelzbahnen heißen müssten. Bei diesen Bahnen mit Trägereinlage werden die Bitumen-Deckschichten so dick hergestellt, dass diese auch das Bitumen für die Verklebung (Verschweißung) liefern können. Damit entfällt der Einsatz von Schmelzkesseln und der Transport von heißem Klebebitumen auf der Baustelle. Stattdessen wird bei der Verarbeitung mit offener Flamme die Oberfläche der unteren Bahnenlage bzw. eines Deckanstrichs auf eine Länge von ca. 20 cm so weit verflüssigt, dass die auf einer steifen Papprolle (sog. Wickelkern) aufgewickelte und durch Erhitzen an der Unterseite verflüssigte Schweißbahn nun durch Abrollen und Anpressen zum Verkleben mit der Unterlage gebracht werden kann. Bis ca. 1975 wurden die Deckschichten von Bitumenbahnen mit „normalem“ geblasenen Bitumen hergestellt. Heute werden sowohl Dichtungsbahnen als auch Schweißbahnen überwiegend mit Deckschichten aus Polymerbitumen hergestellt. In Deutschland haben sich insbesondere Polymerbitumenbahnen des Typs PYE (Elastomerbitumen) durchgesetzt. Gegenüber Deckschichten aus „normalem“ Bitumen sind das Alterungs- und Ermüdungsverhalten sowie das Käteverhalten von Elastomerbitumen-Deckschichten um ein Vielfaches besser. Für das Alterungsverhalten trifft dies auch für den Polymerbitumentyp PYP (Plastomerbitumen) zu. Das Ermüdungsverhalten von PYP-Bitumen ist aber mehr mit normalem Bitumen zu vergleichen [7.27] Erst seit relativ kurzer Zeit stehen zur Bauwerksabdichtung einseitig selbstklebende Dichtungsbahnen zur Verfügung. Sie bestehen im Prinzip aus einer Dichtungsbahn, die mit einer Schicht Klebebitumen kaschiert ist. In DIN 18195, Teil 2 sind folgende zwei Typen genormt: – kaltselbstklebende Bitumendichtungsbahnen (KSK) – kaltselbstklebende Polymerbitumenbahnen mit Trägereinlage KSK-Bahnen sind in DIN 18195-2, Tabelle 3 aufgeführt. Die Anforderungen an die aus kunststoffmodifiziertem, selbstklebendem Bitumen (Dicke ≥ 1,5 mm), aufgebracht auf eine reißfeste HDPE-Trägerfolie (Dicke ≥ 0,07 mm), hergestellten Dichtungsbahnen sind in DIN V 20000-202 Tabelle 1, Zeile 11 aufgeführt. Die Anwendung von KSK-Bahnen soll auf Dichtflächen mit weniger intensiver Wassereinwirkung (Bodenfeuchtigkeit und nichtdrückendes Wasser, mäßige Beanspruchung) beschränkt werden. Eine Weiterentwicklung stellen die kaltselbstklebenden Polymerbitumenbahnen mit Trägereinlage dar. Dies sind Bitumenbahnen mit Kombinationsträgereinlagen und beidseitigen Deckmassen aus Polymerbitumen. Die untere Deckmasse ist dabei werkseitig kaltselbstklebend ausgerüstet. Die Kombinationsträgereinlagen KTG (überwiegender Glasanteil) / KTP (überwiegender Polyesteranteil) zeichnen sich durch eine große Dimensionsstabilität aus. Die kaltselbstklebenden Polymerbitumenbahnen mit Trägereinlage werden häufig als erste Abdichtungslage in Kombination mit Polymerbitumen-Schweißbahnen (PYE) eingesetzt. Bewährt hat sich der Einsatz auch bei der Verklebung auf hitzeempfindlichen Polystyrol. Kurzzeichen für Produktmerkmale Die Bezeichnung von Bitumenbahnen beinhaltet einerseits die Art der Trägereinlage und deren Fächengewicht; z. B.:

7

98

7 Werkstoffe zur Bauwerksabdichtung

R 500 N PV 200

für Rohfilzpappe, Flächengewicht 500 g/m 2, für Polyestervlies, Flächengewicht 200 g/m 2,

ferner die Angabe, ob polymervergütetes Bitumen vorliegt, also PYE (PYP)

für Polymerbitumen, elastomervergütet (plastomervergütet)

und schließlich einen Hinweis auf die Bahnenart, z.B. S5 DD

für eine Schweißbahn, 5 mm dick für eine Dach-Dichtungsbahn

Damit lautet die Bezeichnung für eine 5 mm dicke Schweißbahn aus polymermodifiziertem Bitumen mit Polyestervlieseinlage, also für eine hochwertige Abdichtungsbahn, welche heute vielfach als Oberlage verwendet wird, wie folgt: PYE – PV 200 – S5

7

Bei starker Beanspruchung werden in der bituminösen Abdichtungstechnik in größerem Umfang auch Metallbänder aus Kupfer oder Edelstahl als Sonderwerkstoffe eingesetzt, z.B. bei Abdichtungen gegen drückendes Wasser, bei Abdichtungen unter Straßenbelägen, um Wurzelschutz zu erreichen oder um an Bauwerksfugen die Schichtenfolge mechanisch zu verstärken. Kurzzeichen für Anwendungstypen Nach der Anwendungsnorm DIN V 20000-202 müssen die Abdichtungsbahnen mit folgenden Kurzzeichen versehen werden, wenn die Bahnen den Anforderungen entsprechen: – MSB Bahnen für Abdichtungen in oder unter Wänden (Mauersperrbahnen) – BA

Bahnen für die Bauwerksabdichtung gegen Bodenfeuchte, nicht drückendes und drückendes Wasser

Aus den Eigenschaften des Bitumens in Verbindung mit den Trägereinlagen folgen einige. Grundregeln für Bitumenbahnenabdichtungen, insbesondere bei Abdichtungen gegen drückendes Wasser: s !LLE"AHNENSINDMITEINANDERVOLLFLÊCHIGZUVERKLEBEN$AMITWIRDANDEN(AFTFLÊCHEN eine Querverteilung von Wasser unterbunden und lokale Fehlstellen haben keine Auswirkungen (Bild 7.8). s $IE!BDICHTUNGISTNACH-ÚGLICHKEITAUCHMITDEM5NTERGRUNDVOLLFLÊCHIGZUVERKLEBEN um auch dort Unterläufigkeiten zu verhindern. s $IE !BDICHTUNG IST HOHLRAUMFREI ZWISCHEN FESTEN 3CHICHTEN EINZUBETTEN UM SIE VOR mechanischen und thermischen Belastungen zu schützen. s $IE!BDICHTUNGISTGEGEN3CHUBKRÊFTEINDER!BDICHTUNGSEBENEUND"ELASTUNGSSPRàNGE (punktuelle mechanische Belastungen) zu schützen. Großflächige Druckbelastung schadet nicht. Die Abdichtung kann Belastungswechsel aufnehmen unter der Voraussetzung, dass in der Baukonstruktion durch die Belastungsänderung keine Risse entstehen. Bei starker mechanischer oder thermischer Belastung sind entsprechend bemessene Schutzschichten einsetzen (s. Abschnitt 7.10).

99

7.3 Bitumenprodukte zur Abdichtung

s $IE!BDICHTUNGISTALSREIBUNGSLOSANZUSEHEN s !LLE +ANTEN UND +EHLEN MIT MEHR ALS   2ICHTUNGSÊNDERUNG SIND AUSZURUNDEN BZW abzufasen. s !N3TELLENBESONDERER"EANSPRUCHUNGSINDZUSÊTZLICHE-A”NAHMENZUERGREIFENSIEHE Abschnitt 7.11).

Bild 7.8: Verklebung aller Abdichtungslagen miteinander isoliert evtl. Fehlstellen in den einzelnen Lagen voneinander

Tabelle 7.4: Bitumen- und Polymerbitumen-Bahnen (Tabelle 3 aus DIN 18195-2) Bahnenart

Regelwerk

Nackte Bitumenbahnen R 500 N

DIN 52129

Bitumendachbahn mit Rohfilzeinlage R 500

DIN EN 13969 + DIN V 20000-202 Tabelle 1, Zeile 2

Glasvlies-Bitumendachbahnen V 13

DIN EN 13969 + DIN V 20000-202 Tabelle 1, Zeile 4

Dichtungsbahnen Cu 0,1 D

DIN EN 13969 + DIN V 20000-202 Tabelle 1, Zeile 6

Bitumen-Dachdichtungsbahnen G 200 DD, PV 200 PYE DD

DIN EN 13969 + DIN V 20000-202 Tabelle 1, Zeile 8

Bitumen-Schweißbahnen V 60 S4, G200 S4, PV 200 S5

DIN EN 13969 + DIN V 20000-202 Tabelle 1, Zeile 5 und 8

Polymerbitumen-Dachdichtungsbahnen, Bahnentyp PYE PYE G 200 DD, PYE PV 200 DD

DIN EN 13969 + DIN V 20000-202 Tabelle 1, Zeile 10

Polymerbitumen-Schweißbahnen, Bahnentyp PYE PYE G 200 S4, PYE PV 200 S5

DIN EN 13969 + DIN V 20000-202 Tabelle 1, Zeile 10

Bitumen-Schweißbahnen mit 0,1 mm dicker Kupferbandeinlage

DIN EN 13969 + DIN V 20000-202 Tabelle 1, Zeile 7

Polymerbitumen-Schweißbahnen mit hochliegender Trägereinlage aus Polyestervlies

nach TL-BEL-B Teil 1 zur ZTV-ING, Teil 7, Abschnitt 1

Kaltselbstklebende Bitumendichtungsbahn mit HDPE-Trägerfolie – KSK

DIN EN 13969 + DIN V 20000-202 Tabelle 1, Zeile 11

Kaltselbstklebende Polymerbitumenbahn mit Trägereinlage – PYE-KTG KSP-2,8 und – PYE KTP KSP-2,8

DIN EN 13969 + DIN V 20000-202 Tabelle 1, Zeile 12

7

100

7 Werkstoffe zur Bauwerksabdichtung

Abdichtungen mit Bitumenbahnen zeichnen sich durch eine im Vergleich zu anderen Stoffen relativ große Rissüberbrückungsfähigkeit aus. Das gilt insbesondere auch bei einem Versatz der Risskanten in der Abdichtungsebene. Die notwendigen Eigenschaften des Klebebitumens sind in DIN 18195, Teil 2 [7.2] vorgeschrieben. Für Bitumenbahnen und Kunststoff- bzw. Elastomerbahnen sind die Werte in DIN V 20000-202 vorgegeben. Stoff-Normen im eigentlichen Sinne gibt es nicht mehr. Tabelle 7.4 nennt den Bezug zur Europäischen Norm für Abdichtungsbahnen, zur Anwendungsnorm DIN V 20000-202 bzw. zur ZTV-ING, Teil 7 [7.16].

7.3.3 Bitumendickbeschichtungen (KMB) Kunststoffmodifizierte Bitumendickbeschichtungen (kurz KMB genannt) sind nach vorausgegangener praktischer Bewährung für Abdichtungen an erdberührten Wandflächen von Wohnungs- und Bürogebäuden in die Ausgabe 2000 der DIN 18195 aufgenommen worden und dort für folgende Lastfälle vorgesehen:

7

s "ODENFEUCHTIGKEITUNDNICHTSTAUENDES3ICKERWASSERAN!U”ENWANDFLÊCHENUND"ODENplatten s NICHTDRàCKENDES7ASSER MʔIGE"EANSPRUCHUNGAUF$ECKENFLÊCHEN s ZEITWEISEAUFSTAUENDES3ICKERWASSERAN+ELLERWÊNDENUND"ODENPLATTENBEI'RàNDUNGstiefen bis 3 m und einem Abstand von mindestens 300 mm bis zum Bemessungswasserstand. Durch die Aufnahme der KMB in DIN 18195 gilt diese nun als eine geregelte Bauweise bei den drei genannten Lastfällen. Die Materialeigenschaften haben sich an DIN 18195-2, Tabelle 6 zu orientieren und sind als typisches Beispiel eines solchen Anforderungenkatalogs in Tabelle 7.5 wiedergegeben. Die Verarbeitung auf der Baustelle ist in DIN 18195-3 beschrieben. In der „Richtlinie für die Planung und Ausführung von Abdichtungen mit kunststoffmodifizierten Bitumendickbeschichtungen (KMB) – erdberührte Bauteile –“ [7.19] wird der Anwendungsbereich von KMB um folgende Lastfälle erweitert: s 6ONAU”ENDRàCKENDES7ASSERBISM%INTAUCHTIEFE s .ICHTDRàCKENDES 7ASSER HOHE "ELASTUNG UND DRàCKENDES 7ASSER AUF ERDBERàHRTEN Deckenflächen Insbesondere für die Abdichtung mit KMB gegen von außen drückendes Wasser bedarf es besonderer vertragsrechtlicher Vereinbarungen, da die Ausführung noch nicht zu den allgemein anerkannten Regeln der Technik gehört. In der KMB-Richtlinie werden außerdem behandelt: Anschlüsse mit KMB an Dichtungsschlämmen, wasserundurchlässige Betonbauteile als Untergrund für KMB, weitere wasserundurchlässige Untergründe, z. B. aus Metall, Kunststoff oder Faserzement. Zudem werden zahlreiche Hinweise gegeben, welche die Anwendung von KMB noch eingehender erläutern, z. B. bei Nachbesserung, Qualitätskontrolle, Arbeitskontrolle, Arbeitssicherheit, Transport und Entsorgung sowie die Anordnung der Abdichtung am Bauwerk. Man unterscheidet grundsätzlich einkomponentige und zweikomponentige KMB. Die einkomponentigen werden verarbeitungsfertig in puddingartiger Konsistenz geliefert und

101

7.3 Bitumenprodukte zur Abdichtung

brauchen vor der Verarbeitung in der Regel nicht durchgemischt zu werden. Sie bestehen aus einer Emulsion, gemischt aus einer Bitumen- und einer Kunststoffdispersion oder einer Polymerbitumen-Emulsion, und enthalten meist leichte Füllstoffe, Fasern, Hilfsstoffe zur Thixotropierung, Topfkonservierung usw. Die Verfestigung des pastösen Beschichtungsstoffes zur zähelastischen und rissüberbrückenden Beschichtung erfolgt durch Abgabe des in der KMB enthaltenen Wassers, das teils in die Atmosphäre verdunstet, teils vom Untergrund aufgenommen wird, sofern dieser saugfähig ist. Die zweikomponentigen KMB enthalten in einer flüssigen Komponente die kunststoffmodifizierte Bitumenemulsion, während eine pulverförmige Komponente aus Füllstoff, Fasern und Zement besteht. Vor der Verarbeitung sind beide Komponenten mit einem langsam laufenden Rührwerk gründlich zu vermischen. Die Verarbeitung muss in einer begrenzten Zeit erfolgen, weil beim Mischen die Reaktion des Zementes einsetzt, welche Wasser verbraucht und damit das Brechen der Emulsion einleitet. Durch den Zementanteil wird die Verfestigung beschleunigt und die mechanische Stabilität der verfestigten KMB verbessert. Für den Nachweis der stofflichen Eigenschaften gelten die „Prüfgrundsätze für die Erteilung von allgemeinen bauaufsichtlichen Prüfzeugnissen für kunststoffmodifizierte Bitumendickbeschichtungen für Bauwerksabdichtungen (PG-KMB). Der Nachweis ist durch ein allgemeines bauaufsichtliches Prüfzeugnis (abP) für den entsprechenden Anwendungsbereich zu erbringen. Folgende Anforderungen können für die Planung interessant sein: Tabelle 7.5: Anforderungen an Kunststoffmodifizierte Bitumendickbeschichtungen (Auszug aus Tabelle 6 aus DIN 18195-2) Nr.

1

2

Eigenschaft

Anforderung

Wärmebeständigkeit

≥ + 70 °C

2

Kaltbiegeverhalten

≤ 0 °C

4

Rissüberbrückung

mindestens 2 mm

5

Druckbelastbarkeit

bei Verwendung nach DIN 18195-4 und DIN 18195-5 ≥ 0,06 MN/m2

1

bei Verwendung nach DIN 18195-6 ≥ 0,3 MN/m2 6

Beständigkeit gegen Wasser

wasserbeständig

7

Regenfestigkeit

spätestens nach 8 h

8

Wasserdampfdiffusionswiderstand

Wert ist im abP anzugeben

9

Brandverhalten

mindestens „normalentflammbar“

10

Schichtdickenabnahme bei Durchtrocknung

b 50 %, Wert ist anzugeben

Bitumendickbeschichtungen werden vorzugsweise zum Schutz erdberührter Bauteile verwendet und sind ausschließlich auf der dem Wasser zugewandten Bauteiloberfläche anzuordnen. Der Schichtaufbau einer Dickbeschichtung beginnt meist mit einer Grundierung aus einer Bitumenemulsion oder mit einer Kratzspachtelung. Die KMB-Dichtschicht wird grundsätz-

7

102

7 Werkstoffe zur Bauwerksabdichtung

lich in zwei Arbeitsgängen und meist mit zwischengeschalteter Trocknungsphase bis zum nächsten Tag, durch Spachteln oder Spritzen aufgetragen. Zwischen die beiden Teilschichten muss beim Lastfall „aufstauendes Sickerwasser“ eine Trägerlage/Gewebe eingelegt werden. Erst nach vollständiger Verfestigung der KMB darf danach die Schutzschicht vorgestellt werden, welche mechanische Beschädigungen, z. B. beim Verfüllen der Baugrube, verhindern muss (s. Abschnitt 7.10). Bild 7.9 zeigt schematisch eine KMB-Abdichtung im erdberührten Bereich. Gegen rückseitige Feuchteeinwirkung aus dem Mauerwerk am Wandfuß wird dort eine Zementschlämme vorgestrichen oder ein Zementmörtelkeil eingebaut. Eine so starke Ausrundung von Ecken, Kehlen und Kanten wie bei Dichtungsbahnen ist bei KMB, ebenso wie bei allen anderen flüssig aufgetragenen Beschichtungen, nicht erforderlich (Bild 7.10). Stattdessen können vorspringende Kanten abgefast oder durch z. B. Gewerbestreifeneinlagen verstärkt werden (s. Abschnitt 7.11), einspringende Kanten können mit einer Hohlkehlenkelle nachgezogen werden, die eine Ausrundung von ca. 2 cm Radius hinterlässt.

7

Bei Beschichtungen kann die erreichte Schichtdicke und die vollzogene Verfestigung (Durchtrocknung) erst auf der Baustelle nachgewiesen werden. Der vorgeschriebene Mindestwert der Trockenschichtdicke bei KMB von 3 mm bei den Lastfällen Bodenfeuchtigkeit und nichtdrückendes Wasser und von 4 mm bei zeitweise drückendem Wasser muss durch häufiges Messen der Nass-Schichtdicke beim Verarbeitungsvorgang kontrolliert werden. Das ist mit einem Nass-Schichtdicken-Messgerät oder einem Zahnkamm vorzunehmen. Eine nachträgliche Dicken-Kontrolle an der verfestigten Beschichtung am Objekt ist mit dem Keilschnittverfahren durchzuführen.. Bei den Lastfällen „nichtdrückendes Wasser“ und „aufstauendes Sickerwasser“ muss die Kontrolle der Dicke und der Durchtrocknung in einem Protokoll festgehalten werden.

Bild 7.9: Schutz gegen rückseitige Feuchtigkeitseinwirkung am Fuss einer Mauerwerkswand im eingeerdeten Bereich mit KMB-Beschichtung durch Zement-Mörtelkeil (links) oder Dichtungsschlämme (rechts)

7.3 Bitumenprodukte zur Abdichtung

103

Bild 7.10: Notwendige Maßnahmen an Kanten und Kehlen bei der Abdichtung mit Bahnen und mit Beschichtungen (Armierungsstreifen, zusätzlicher Materialauftrag sowie Abfasung oder Ausrundung)

7 Die eingetretene Verfestigung (Durchtrocknung) ist gemäß DIN 18195, Teil 3 [7.3] an einer Referenzprobe, z. B. an einem Mauerstein, wie er am Objekt eingebaut wurde, mit unter Baustellenbedingungen aufgetragener und verfestigter KMB zu überprüfen. Das erscheint nicht genügend aussagefähig. Es ist sicher besser, die Verfestigung auch z.B. durch drückende und schiebende Belastung der KMB am Bauwerk mit den Fingerspitzen und in besonderen Fällen durch Aufschneiden oder Einstechen einer Nadel zu kontrollieren. Diese Stellen sind nachzudichten. Erst wenn die Durchtrocknung auch an den kritischen Stellen, wie schwach belüftete oder besonders feuchte Bereiche, wie Wandfüsse, Kehlen usw. oder bei größeren Schichtdicken eingetreten ist, dürfen die Schutzschichten aufgebracht werden. Es ist zu beachten, dass die Verfestigung durch Wasserabgabe erfolgt und sowohl bei tiefen Temperaturen als auch bei hohen Luftfeuchten oder bei geringer Luftkonvektion recht langsam abläuft. Hohlkehlen oder Keile größeren Querschnitts an einspringenden Kanten dürfen auf keinen Fall aus KMB hergestellt werden, da dort die Verfestigung sehr lange dauern würde. Werden die Schutzschichten nicht vom Abdichtungsunternehmer aufgebracht, ist eine Übergabe der KMB-Abdichtung an den Bauherrn mit Protokoll zu empfehlen. Maßnahmen zur Förderung der Verfestigung von KMB sind auf Tabelle 7.6 zusammengestellt. Nur wenn der Untergrund keine Spitzen, scharfe Kanten, eine geringe Rautiefe usw. hat und wenn ausreichend Beschichtungsstoff aufgetragen wird (Smittel ~ 1,4 Smin), ist das Einhalten der geforderten Mindestschichtdicke mit vernünftigem Materialaufwand möglich. Überstehende Dichtungsbahnen der Querschnittsabdichtung im Mauerwerk sind vor dem Anschluss der Beschichtung oberflächenbündig an der Wand abzuschneiden. Generell sollte die zu beschichtende Oberfläche erst nach entsprechender Prüfung zum Beschichten freigegeben werden. Hinweise zu den Anforderungen an den Untergrund gibt DIN 18195-3. Die große Verbreitung der KMB bei Abdichtungen von Außenwandflächen im erdberührten Bereich beruht teilweise darauf, dass weder mit offener Flamme, noch mit großer Hitze oder mit Lösemitteln gearbeitet werden muss, und dass Reinigungsarbeiten mit warmem Wasser ausgeführt werden können. Außerdem sind eine komplizierte Geometrie oder gewisse Unebenheiten der zu beschichtenden Oberfläche (sog. Buckelfläche) nur von geringer Bedeutung für das ordnungsgemäße Beschichten. Insgesamt haben sich KMB-

104

7 Werkstoffe zur Bauwerksabdichtung Tabelle 7.6: Mögliche Maßnahmen zur Förderung der Verfestigung von Bitumendickbeschichtungen Sofern möglich, auf Voranstich oder Grundierung verzichten 2-komponentige KMB wählen Trocknungsphase nach erster Lage einschalten Lange Schlußtrockenzeit einhalten Baugrube überdachen, evtl. belüften Bei Terminplanung günstige Jahreszeit anstreben Bei besonders ungünstigen Bedingungen bezüglich Wetter, Situation vor Ort und Terminen andere Abdichtungsarten wählen

7

Abdichtungen in der Vergangenheit, und insbesondere nach Aufnahme in die DIN 18195, bewährt. Von entscheidender Bedeutung ist bei Übergängen der KMB-Wandabdichtung auf Bodenplatten aus WU-Beton der ordnungsgemäße Anschluss der KMB-Abdichtung. Hinweise hierzu erscheinen in einer Änderung (Ergänzung) des Teiles 9 der DIN 18195 [7.9]. Problematisch erscheint dem Verfasser die Anwendung von KMB auf Deckenflächen [7.45], weil wegen der Gefahr der Regen- und Tau-Belastung und der mechanischen Beschädigung vor dem Aufbringen einer Schutzschicht Einschränkungen bestehen.

7.4 Kunststoff-Produkte zur Abdichtung 7.4.1 Kunststoff- und Elastomer-Dichtungsbahnen „Kunststoff“ bedeutet hier fadenförmige (thermoplastische) Molekülstrukturen. „Elastomer“ bedeutet weitmaschig vernetzte (gummiartige) Molekülstrukturen. Beide auf der Basis von Kohlenstoffketten mit großer Molkülmasse. Deshalb auch die Bezeichnung „Hochpolymere“. Chemisch gesehen besteht bei den Kunststoffen für Dichtungsbahnen eine gewisse Verwandschaft zu Bitumen, wobei die größeren Moleküle der Kunststoffe insofern positiv wirken, als sie den Erweichungspunkt erhöhen, den Temperaturbereich zwischen flüssig und fest vergrößern und nennenswerte Zugfestigkeiten zur Folge haben. Dichtungsbahnen dieser Werkstoffbasis sind in aller Regel 1 bis 3 mm dicke, 1,0 bis 2,0 m breite Bahnen, die mit Pigmenten eingefärbt und mit Füllstoffen und Hilfsstoffen in ihren Eigenschaften optimiert sein können. Die Dichtungsbahnen werden homogen oder mit Trägereinlagen, mit und ohne unterseitige Vlieskaschierungen produziert. Die verbreitete Bezeichnung „KunststoffFolien“ hat sich am Markt durchgesetzt, obwohl der Begriff von machen Stellen kritisiert wird. Viele Arten von Kunststoffdichtungsbahnen und Elastomerdichtungsbahnen sind auf dem Markt [7.29]. Eingebürgert hat sich der Begriff: „Kunststoff- und Elastomerbahnen“. In der Regel sind die Bahnen in einem breiten Spektrum chemisch recht stabil, viele können allerdings durch Lösungsmittel, Öle und Fette gequollen werden. Es ist auch zwischen bitumenbeständigen (B) und nicht bitumenbeständigen (NB) Bahnen zu unterscheiden. Bitumenverträgliche Bahnen sind immer schwarz eingefärbt. Die als Nähte bezeichneten Verbindungsstellen der Bahnen miteinander sind in der Regel durch Verschweißen (bei Thermoplasten) oder Kleben bzw. Vulkanisieren (bei Elastomeren) herzustellen. Die meisten

105

7.4 Kunststoff-Produkte zur Abdichtung

Kunststoff- und Elastomerbahnen können auf der Baustelle nur lose verlegt werden. Eine mehrlagige Verbindung mit Bitumenbahnen ist bei einigen Bahnen mit Heißbitumen oder im Flämmverfahren möglich. Zur Stoffbezeichnung von Kunststoff- und Elastomerbahnen werden Kurzzeichen verwendet, die in Tabelle 7.7 den Werkstoffen zugeordnet werden. Tabelle 7.7: Werkstoffbezeichnungen und Zusammensetzung von Kunststoffbahnen Nr.

Bezeichnung nach DIN EN 13967

Deutsche Bezeichnung

Zusammensetzung

1

ECB

ECB

Butylacrylat-Coplymer

EVAC

3

4

FPO/TPO

PIB

Ethylencopolymerisat-Bitumen

Ethylen-Vinylacetat-TerpolymerCopolymer

EVA

Flexibles Polyolefin (auf Basis PE oder PP)

FPO

Polyisobuten (Polyisobutylen)

PIB

min. 25 %

Sonstige

max. 50 %

Ethylen- Vinylacetat

6

PVC

EPDM

Polyvinylchlorid

max. 50 %

Sonstige

max. 30 %

Flex. Polyolefin Sonstige

Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer

PVC-P

EPDM

min 25 %

Polyvinylchlorid

Polyisobutylen Sonstige

5

min. 25 %

Bitumen

Polyvinylchlorid

min 30 % max. 50 % min 20 % max. 80 % min. 40 %

Weichmacher

max. 40 %

Sonstige

max. 20 %

EPDM-Elastomer

min. 25 %

Sonstige

max. 75 %

Mit der Neufassung des Teiles 2: Stoffe der DIN 18195 wurde auch eine neue Zuordnung von Kunststoff- und Elastomerbahnen vorgenommen. Ausgang war wiederum die Einführung der Europäischen Produktnorm DIN EN 13967 – Kunststoff- und Elastomerbahnen für die Bauwerksabdichtung gegen Bodenfeuchte und Wasser, für die anwendungsbezogene Anforderungen in der Tabelle 3 der Anwendungsnorm DIN V 20000-202 festgeschrieben wurden. DIN 18195-2 listet Kunststoff- und Elastomerbahnen in einer Tabelle 4 unter Bezug auf Tabelle 3 der Anwendungsnorm DIN V 20000-202 in 11 Unterzeilen auf. Allein PVC-Bahnen sind in 4 Zeilen mit Untergruppierungen erfasst. Der Grund für die starke Differenzierung ist dem Umstand geschuldet, dass bei den Bahnen unterschieden wurde zwischen homogenen Bahnen, Bahnen mit Einlage bzw. mit Verstärkung, Bahnen mit Kaschierung und/oder Bahnen mit Selbstklebeschicht. So ist die Tabelle 4 der DIN 18195-2 sehr unübersichtlich und nur in Verbindung mit der Anwendungsnorm DIN V 20000-202 zu handhaben. In der dortigen Tabelle 3 werden technologische Anforderungen an die einzelnen Stoffgruppen festgelegt, da die Zusammensetzung der einzelnen Werkstoffarten einer großen Bandbreite unterliegt.

7

106

7 Werkstoffe zur Bauwerksabdichtung

Die mögliche Anwendung der (neuen) Produktgruppen von Kunststoff- und Elastomerbahnen muss noch in den Teilen 4, 5 und 6 der DIN 18195 geregelt werden. Das gilt insbesondere auch für die Bahnen auf PVC-, FPO- und EPDM-Basis mit Selbstklebeschicht. Tabelle 7.8, die aus DIN 18195 entnommen ist, nennt die zulässigen Fügeverfahren für Kunststoff- und Elastomerbahnen. Tabelle 7.8: Kunststoff- und Elastomerbahnen, Fügeverfahren (Tabelle 2 aus DIN 18195-3) Verfahren

Kunststoff-Dichtungsbahnen, Werkstoff ECB

Quellschweißen

7

EVA

PIB

PVC-P

Elastomer

x

x

x

x

x

x

x

x

Warmgasschweißen

x

x

Heizelementschweißen

x

x

Verkleben mit Heißbitumen

x

x

Noch nicht erfasst sind in dieser Tabelle die „neuen“ Bahnen auf Basis FPO oder z. B. EPDMBahnen mit unterseitiger Polymerbitumenbeschichtung. Die in DIN 18195 zur Bauwerksabdichtung vorgesehen sechs Arten von Elastomer- und Kunststoffbahnen werden kurz beschrieben: Elastomere (EPDM als wichtigster Vertreter) bestehen aus weitmaschig vernetzten Fadenmolekülen, weshalb der Werkstoff zwar weichelastisch reagiert, aber nicht ohne Materialschädigung durch Wärme verflüssigt werden kann, d. h. nicht schweißbar ist. Es kann keine homogene Nahtverbindung hergestellt werden. Nähte müssen durch Vulkanisieren oder Verklebung geschlossen werden. Dies ist unter Baustellenbedingungen, zumal an Querstößen, schwierig Ethylencopolymerisat-Bitumen (ECB) ist ein mit Spezial-Bitumen weich gemachtes Polyolefin, welches naturgemäß bitumenverträglich ist. Nähte und Stöße dürfen durch Warmgas- oder Heizelement-Schweißen oder durch Verkleben mit Bitumen verbunden werden. Das schwarze Kunststoffprodukt ist relativ steif und schwierig zu verarbeiten. Es ist gegen mechanische Einwirkungen recht widerstandsfähig. ECB kann mit Bitumen auf Bitumenbahnen verklebt werden. Ethylen-Vinylacetat-Terpolymer (EVA) ist ein thermoplastischer, bitumenverträglicher Kunststoff. Nähte und Stöße sind durch Quell-, Warmgas- oder Heizelement-Schweißen zu verbinden. Man kann diesen Kunststoff auch als ein durch Copolymerisation elastifiziertes PVC ansehen, dessen weich machende Komponenten chemisch in die Kunststoffmoleküle eingebunden sind. Polyisobutylen (PIB) ist ein besonders weicher, eher plastisch sich verhaltender Kunststoff, dessen Bahnen entweder durch Lösemittel quellverschweißt, oder mit Bitumen verklebt werden dürfen. PIB kann mit Bitumen auf Bitumenbahnen oder den Untergrund geklebt werden. Reines Polyvinylchlorid (PVC) ist bei Raumtemperatur ein harter, fester Thermoplast, der erst durch reichliche Zugabe von Weichmachern die weichelastische Konsistenz erhält, die für Dichtungsbahnen notwendig ist. Man spricht dann von PVC-weich (PVC-P). Bei entsprechender Wahl des Weichmachers ist PVC-P bitumenverträglich. An den Nähten und

7.4 Kunststoff-Produkte zur Abdichtung

107

Stößen ist nur die Verschweißung, vorzugsweise mit Heißluft, erlaubt. Zum Quellschweißen von PVC-P eignet sich nur das Speziallösemittel Tetrahydrofuran. Zur Unterbindung von Weichmacherwanderung können nicht bitumenverträgliche PVC-PBahnen mit unterseitiger Vlieskaschierung geliefert oder mit Trennlagen geschützt werden. Das gilt auch für den Einsatz auf Polystyrol (PS-)Dämmstoffen. Abdichtungsbahnen aus flexiblen Polyolefinen (FPO) zeichnen sich durch Flexibilität bei gleichzeitiger mechanischer Festigkeit aus. Sie sind UV- und chemisch beständig und haben eine hohe Lebensdauer. FPO-Bahnen enthalten keine physikalisch gebundenen Weichmacher, können halogenfrei rezeptiert werden, sind bitumen- und PS-verträglich. Weil mehrlagige Abdichtungen aus Kunststoff-Dichtungsbahnen in DIN 18195 nicht vorgesehen sind, müssen normgerechte Kunststoffabdichtungen einlagig oder in Kombination mit Bitumendichtungsbahnen ausgeführt werden. Einlagigkeit und lose Verlegung beeinträchtigen aber die Sicherheit einer Abdichtung (siehe Abschnitt 7.1). Die Kombination mit Bitumenbahnen ist von der Verarbeitung her schwierig herzustellen. Daher ist die Anwendung von Kunststoff-Dichtungsbahnen bei der Bauwerksabdichtung von Tiefgeschossen, Parkdecks usw. nicht sehr verbreitet, mit Ausnahme von Kombination aus Bitumenbahnen und Kunststoffbahnen [7.26] im Ingenieurbau. Im Industriebau als einlagige Dachabdichtung auf Stahltrapezblechen haben Kunststoff- und Elastomerbahnen dagegen eine große Verbreitung gefunden. Kunststoff- und Elastomerbahnen mit Selbstklebeschicht Die Anforderungen einschließlich der dazugehörigen Prüfmethoden an bitumenverträgliche Kunststoff- und Elastomerbahnen mit Selbstklebeschicht für Bauwerksabdichtungen sind in DIN V 20000-202 niedergelegt. Für selbstklebende Kunststoff- und Elastomerbahnen sind folgende Anforderungen genannt: Die Dichtungsbahnen müssen mindestens 1,2 mm dick sein, und die Dicke der Selbstklebeschicht muss mindestens 0,8 mm betragen. Die Verbindung der Bahnen an den Längs- und Quernähten sowie im Anschlussbereich an andere Abdichtungen oder an Einbauteile ist durch Quell-, Warmgas- oder Heizelementschweißen vorzunehmen.

Hinweise zur Verlegung von bahnenförmigen Stoffen Vor dem Verkleben von Bitumenbahnen an den Überdeckungen, ebenso wie vor dem Verschweißen der Nahtüberlappungen bei Kunststoff- und Elastomerbahnen ist eine Abschrägung der Bahnenkanten vorzunehmen, um bei einlagigen Abdichtungen an den so genannten T-Stößen (Bild 7.11) und bei mehrlagigen Abdichtungen an den zahlreichen Überlappungsstellen durchgängige Kanäle zu vermeiden (Bild 7.12). Letzteres ist gerade bei dickeren Bitumen-Schweißbahnen und insbesondere bei Abdichtungen an senkrechten Flächen erforderlich. Lose verlegte Kunststoffdichtungsbahnen sind an stark geneigten oder senkrechten Flächen punktuell oder linear zu befestigen, z. B. an einbetonierten Kunststoffprofilen oder kunststoffbeschichteten Metallblechen. Bei loser Verlegung oder bei Verlegung auf Dämmststoffen ist eine Abschottung zum Untergrund in einzelne Felder sinnvoll, um eventuelle Fehlstellen oder Beschädigungen lokalisieren zu können.

7

108

7 Werkstoffe zur Bauwerksabdichtung

Bild 7.11: Einige Fachbegriffe der Bahnenabdichtung

7

Bild 7.12: Begründung der Notwendigkeit der Abschrägung von Bahnenkanten an T-Stössen bei einlagigen Bahnenabdichtungen (Schnitt A-A aus Bild 7.11)

7.5 Flüssig aufzubringende Abdichtungen Die chemische Industrie stellt unter anderem auch spezielle organische Polymere als Bindemittel für Beschichtungen in einer großen Vielfalt her. Damit rezeptiert die Bauchemie Beschichtungsstoffe, welche bei der Bauwerksabdichtung, z.B bei Verbundabdichtungen [7.20, 7.21] und für Oberflächenschutzsysteme [7.34] eingesetzt werden. Für Bauwerksabdichtungen werden bei der Überarbeitung der Ausführungs- und Bemessungsteile DIN 18195-4, -5 und -6 folgende flüssig aufzubringende Abdichtungen mit Einschränkungen hinsichtlich der Verwendbarkeit geregelt werden: – Mineralische Dichtungsschlämmen – Abdichtungen im Verbund mit Fliesen- und Plattenbelägen – Flüssigkunststoffe. In DIN 18195-7: „Abdichtungen gegen von innen drückendes Wasser“ sind diese Abdichtungssysteme schon hinsichtlich der Bemessung und Ausführung erfasst [7.7].

7.5.1 Mineralische Dichtungsschlämmen Mineralische Dichtungsschlämmen für Bauwerksabdichtungen können aus ein- oder zweikomponentigen Massen auf Basis Zement, Gesteinskörnungen und besonderen Zusatzstoffen bestehen. Unterschieden werden rissüberbrückende (flexible) und nicht rissüberbrückende (starre) Dichtungsschlämmen. Das Kurzzeichen für Mineralische Dichtungsschlämmen ist „MDS“.

109

7.5 Flüssig aufzubringende Abdichtungen

Mineralische Dichtungsschlämmen sind Dispersions-Zement-Beschichtungen. Sie enthalten bei rissüberbrückenden Schlämmen als Bindemittel eine Polymer-Dispersion. Die Verfestigung der Dispersion erfolgt nicht nur durch Wasserabgabe an die Umgebung und den Untergrund, sondern auch durch chemische Bindung von Wasser an den in der Beschichtung enthaltenen Zement. Mineralische Dichtungsschlämmen sind in DIN 18195-2 normativ in der Tabelle 7 erfasst. Für den Nachweis der stofflichen Eigenschaften gelten die „Prüfgrundsätze für die Erteilung von allgemeinen bauaufsichtlichen Prüfzeugnissen für mineralische Dichtungsschlämmen für Bauwerksabdichtungen (PG-MDS). Der Nachweis ist für den entsprechenden Anwendungsbereich zu erbringen. Mineralische Dichtungsschlämmen müssen die nachstehenden, für die Planung wesentlichen Anforderungen beispielhaft erfüllen: Tabelle 7.9: Anforderungen an Dichtungsschlämmen Nr.

1

2

4

5

nicht rissüberbrückende MDS

rissüberbrückende MDS X

Eigenschaft

Anforderung

1.

Standfestigkeit

kein Abrutschen

X

2.

Schwinden

≤ 2,5 mm/m

X

3.

Rissüberbrückung

mindestens 0,4 mm

4.

Verbundverhalten

≥ 0,5 N/mm2

X

X

5.

Schichtdickenabnahme nach Erhärtung

Wert ist anzugeben

X

X

6.

Mindestschichtdicke

2,0 mm

2,0 mm

X

7.5.2 Verbundabdichtungen Flüssig zu verarbeitende Abdichtungsstoffe im Verbund mit Fliesen- und Plattenbelägen (AIV) sind dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtschicht sowohl mit der Schutzschicht als auch mit dem Untergrund vollflächig im Haftverbund steht. Es werden zwei Arten von Beschichtungsstoffen für die Abdichtungsschicht unterschieden: – rissüberbrückende mineralische Dichtungsschlämmen – Reaktionsharze. Reaktionsharzbeschichtungen entstehen durch die chemische Reaktion zweier flüssiger Bindemittelvorstufen (als Harz und Härter bezeichnet), welche getrennt geliefert und unmittelbar vor dem Beschichten vermischt werden müssen. Danach entsteht ein vernetztes Polymer, dessen thermische, mechanische und chemische Beständigkeit demjenigen von flexiblen Dichtungsschlämmen in aller Regel überlegen ist. Von Vorteil ist, dass die Nassschichtdicke und die Trockenschichtdicke nahezu gleich sind und die notwendige Zeit zur Verfestigung dickenunabhängig ist. Als Bindemittel werden im Regelfall flexibilisierte Epoxidharze, Polyurethane und ungesättigte Polyester verwendet. Dennoch ist der Begriff „Reaktionsharze“ unklar gefasst, weil auch andere Harze diesem Begriff zugeordnet wer-

7

110

7 Werkstoffe zur Bauwerksabdichtung

den können. Reaktionsharzbeschichtungen gelten als alkaliempfindliche Dichtschicht. Alle Schichten einer Verbundabdichtung mit Reaktionsharzen müssen deshalb alkalibeständig sein. Flüssig zu verarbeitende Abdichtungsstoffe im Verbund mit Fliesen- und Plattenbelägen sind in DIN 18195-2 geregelt. Für den Nachweis der stofflichen Eigenschaften gelten die „Prüfgrundsätze für die Erteilung von allgemeinen bauaufsichtlichen Prüfzeugnissen für flüssig zu verarbeitende Abdichtungsstoffe im Verbund mit Fliesen- und Plattenbelägen (PG-AIV) Der Nachweis ist für den entsprechenden Anwendungsbereich zu erbringen. Flüssig zu verarbeitende Abdichtungsstoffe im Verbund mit Fliesen- und Plattenbelägen müssen die vorgenannten, für die Planung wichtigen beispielhaft Anforderungen erfüllen: Tabelle 7.10: Anforderungen an flüssig zu verarbeitende Abdichtungsstoffe im Verbund mit Fliesen- und Plattenbelägen Nr.

7

1

2

Eigenschaft

Anforderung

4

5

rissüberbrückende MDS

Reaktionsharze

X

X

1.

Standfestigkeit

kein Abrutschen

2.

Alkalibeständigkeit

beständig

3.

Rissüberbrückung

mindestens 0,4 mm

X

X

4.

Verbundverhalten

≥ 0,5 N/mm2

X

X

5.

Schichtdickenabnahme nach Erhärtung

Wert ist anzugeben

6.

Mindestschichtdicke

X

X

X

2,0 mm

1,0 mm

Beim Einsatz von Reaktionsharzsystemen sind besondere Anforderungen hinsichtlich des Feuchtigkeitsgehalts an Beton, Estrich und Putz zu stellen. Die bevorzugten Anwendungsgebiete der genannten Beschichtungstypen sind folgende: Bei mittlerer Wasser-, Temperatur- und mechanischer Belastung, z. B. an erdberührten Wandflächen, auf Balkonbodenflächen, in Nassräumen privater Nutzung, in Schwimmbecken usw. werden meist Polymer-Zement-Beschichtungen eingesetzt. Wenn zur Wasserbelastung noch eine chemische oder eine mechanische Beanspruchung hinzukommen, z. B. in Betrieben der chemischen und der Nahrungsmittelindustrie sowie auf befahrenen Flächen, werden Reaktionsharzbeschichtungen notwendig. Bei mäßiger Wasserbelastung und geringer thermischer und mechanischer Belastung werden auch einkomponentige, zementfreie Dispersionsbeschichtungen eingesetzt, also z. B. bei Feuchträumen im privaten Bereich und bei Wandabdichtungen. Solche Dispersionsbeschichtungen sind zur Zeit noch nicht im Stoffteil DIN 18195-2 erfasst. Vorteile bieten Verbundabdichtungen im Vergleich zu Bahnenabdichtungen in folgender Hinsicht: Die Dichtschicht benötigt als flüssig aufgetragenes Material keinen so ebenen Untergrund und keine so starken Rundungen an Kanten und Kehlen wie eine Bahnenabdichtung (Bild 7.10). Vorteilhaft ist aber insbesondere, dass die Schutzschicht an geneigten oder senkrechten Flächen von der Dichtschicht getragen und an horizontalen Flächen von der Dichtschicht gegen Verschieben fixiert wird. Dadurch werden dort keine Hilfskonstruktionen notwendig. Z. B. ist bei Bahnenabdichtungen an Wänden von Nassräumen eine Vormauerung oder ein Putz auf Trägermetall zum Anbringen des Fliesenbelags notwendig,

111

7.5 Flüssig aufzubringende Abdichtungen

Bild 7.13: Lückenloser Verbund zwischen Untergrund, Dichtschicht und Schutzschicht (Fliesenbelag) bei einer Abdichtung im Verbund

oder bei Bodenbelägen von Balkonen eine Randaufkantung, welche die sonst unvermeidliche Gleitbewegung der Schutzschicht auf der Bahnenabdichtung verhindern muss. Die lückenlose und hohlraumfreie Verbindung von dichtender und schützender Schicht ist auch aus hygienischer Sicht vorteilhaft, z. B. bei Trinkwasserbehältern, Schwimmbecken, Krankenhäusern, Fleischereibetrieben usw., weil dann keine für die Reinigung unzugänglichen Hohlräume mit Verkeimungsgefahr zu befürchten sind. Bild 7.13 zeigt einen häufig gewählten Schichtaufbau einer Verbundabdichtung, bei welchem die Schutzschicht aus einem Fliesenbelag besteht, der von einem Dünnbettkleber an der Dichtschicht fixiert wird, während die Dichtschicht als Beschichtung auf dem Untergrund vollflächig haftet. Der Nachteil der relativ „starren“ Abdichtungssysteme mit Dichtungsschlämmen und Reaktionsharzen ist, dass nur ein geringes Rissüberbrückungsvermögen besteht. So müssen an allen Arbeitsfugen, Kehlen und Kanten sowie Durchdringungen dünne Dichtungsbänder und Manschetten aus Elastomeren eingesetzt werden. An die Auswahl und Verarbeitung dieser „Hilfsstoffe“ sind höchste Anforderungen zu stellen Mineralische Dichtungsschlämmen werden auch zur Querschnittsabdichtung in Mauerwerkswänden eingesetzt, weil sie, im Gegensatz zu eingelegten Streifen von Dichtungsbahnen, den Kraftverlauf im Mauerwerk nicht unterbrechen und auch nicht als haftungslose Einlage zwei Kapillarspalte bilden, die einen potentiellen horizontalen Wasserdurchfluss begünstigen (Bild 7.9).

7.5.3 Flüssigkunststoffe für Bauwerksabdichtungen Flüssigkunststoffe werden schon seit längerem mit guten Erfahrungen für Dachabdichtungen eingesetzt. Insbesondere für schwierige Dachgeometrien und komplizierte Anschlusslösungen haben sich die Abdichtungssysteme auf Harzbasis bewährt. Flüssigkunststoffe für Bauwerksabdichtungen sind in DIN 18195-2, Tabelle 9 geregelt worden. Sie bestehen nach der Regelung aus ein- oder mehrkomponentigen Rezepturen auf Basis – flexible ungesättigte Polyesterharze (UP) – flexible Polyurethanharze – flexible reaktive Polymethyl-Methacrylate (PMMA).

7

112

7 Werkstoffe zur Bauwerksabdichtung

Die genannten Flüssigkunststoffe werden ausnahmslos in mehreren Arbeitsgängen unter Einbettung einer Trägereinlage aufgebracht. Die Trägereinlagen bestehen aus einem Kunststofffaservlies (mind. 110 g/m2). Die Aushärtung erfolgt durch chemische Reaktion. Die Mindesttrockenschichtdicke der FLK-Beschichtung beträgt 2,0 mm. Die wesentlichen Anforderungen für die Planung sind in der nachfolgenden Tabelle beispielhaft dargestellt. Tabelle 7.11: Anforderungen an Flüssigkunststoffe für Bauwerksabdichtungen Nr.

7

1

2

Eigenschaft

Anforderung

1.

Standfestigkeit

kein Abrutschen

2.

Alkalibeständigkeit

beständig

3.

Rissüberbrückung

mindestens 2,0 mm

4.

Verbundverhalten, Haftung

≥ 0,5 N/mm2

5.

Auftragsmenge/Trockenschichtdicke

Wert ist anzugeben

6.

Wasserdampfdiffusionsverhalten

Wert ist anzugeben

7.

Regenfestigkeit

Spätestens nach 8 h

7.5.4 Oberflächenschutzsysteme Zum Schutz und zur Instandsetzung von Betonoberflächen definiert die Instandsetzungsrichtlinie des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton [7.34] neben anderen Werkstoffen neun verschiedene Oberflächenschutzsysteme. Wegen der an Abdichtungen zu stellenden Anforderung an die Rissüberbrückungsfähigkeit, kommen als Abdichtung davon nur die Oberflächenschutzsysteme OS 9 für nicht begeh- und nicht befahrbare Wandflächen OS 10 nur unter Schutz- oder Deckschichten einsetzbar OS 11 für begeh- und befahrbare Betonoberflächen in Frage. Sie werden insbesondere bei Verkehrsbauwerken (Brücken, Parkhäuser, Rampen, Geh- und Fahrwege) und bei Industrieböden eingesetzt. Für begeh- und befahrbare Betonoberflächen auf Verkehrsflächen ist eine gewisse Rissüberbrückungsfähigkeit des Schutzsystemes OS 11 unbedingt notwendig, wenn der Stahlbeton vor dem Angriff von Tausalzen zu schützen ist, insbesondere dort, wo der Beton beim Beschichten schon kleine Risse aufweist oder später Risse zu befürchten sind. Die Anwendungsbereiche, die Bindemittelarten und die Regelaufbauten dieser drei Oberflächenschutzsysteme sind auf Tabelle 7.12 angeführt. Die in Tabelle 7.12 angegebenen Oberflächenschutzsysteme OS 9 bis OS 11 sollen folgende Eigenschaften aufweisen: – Verhinderung der Wasseraufnahme – Verhinderung des Eindringens beton- und stahlangreifender Stoffe – dauerhafte Rissüberbrückung vorhandener und neu entstehender Trennrisse unter temperatur- und lastabhängigen Bewegungen

113

7.5 Flüssig aufzubringende Abdichtungen Tabelle 7.12: Anwendungsgebiete, Bindemittelarten und Regelaufbauten von drei Oberflächenschutzsystemen für Betonbauteile [7.34] (Auszug) Systembezeichnung

OS 9 (OS E)

OS 10 (TL/TP-BEL-83)

OS 11 (OS F)

Kurzbeschreibung

Beschichtung mit erhöhter Rissüberbrückungsfähigkeit für nicht begeh- und befahrbare Flächen (mit Kratz- bzw. Ausgleichsspachtelung.)

Beschichtung als Dichtungsschicht mit hoher Rissüberbrückung unter Schutz- und Deckschichten für begeh- und befahrbare Flächen

Beschichtung mit erhöhter dynamischer Rissüberbrückungsfähigkeit für direkt begeh- und befahrbare Flächen

Anwendungsbereich

Freibewitterte Betonbauteile mit oberflächennahen Rissen und/ oder Trennrissen auch im Sprüh- oder Spritzbereich von Auftausalzen.

Abdichtung von Betonbauteilen mit Trennrissen und planmäßiger mechanischer Beanspruchung. Z. B. Brückentafeln, Trogund Tunnelsohlen u.ä.

Freibewitterte Betonbauteile mit oberflächennahen Rissen und/oder Trennrissen und planmäßiger mechanischer Beanspruchung auch im Sprüh- oder Spritzbereich von Auftausalzen z. B. Parkhaus-Freidecks und Brückenkappen

Bindemittelgruppen der hauptsächlich wirksamen Oberflächenschutzschicht

Polyurethan, mod. Epoxidharze, Polymerdispersion, 2-K-Polymethylmethacrylat

Polyurethan und andere

Polyurethan, mod. Epoxidharze, 2-KPolymethylmethacrylat

Regelaufbau

Kratz-/Ausgleichsspachtelung i. d. R. Grundierung mindestens zwei elastische Oberflächenschutzschichten (hwO) gegebenenfalls Deckversiegelung

Behandlung der Betonoberfläche nach OS 7 gegebenenfalls Haftvermittler, Dichtungsschicht (hwO*) gegebenenfalls Verbindungsschicht, Gussasphalt. In bestimmten Fällen ist auch eine verschleißfeste, vorgefüllte, ggf. abgestreute Deckschicht, ggf. mit Deckversiegelung möglich; die Richtlinie TL/TP-BEL-83 enthält jedoch dafür keine Prüfvorschrift

a) Grundierung, elastische Oberflächenschutzschicht (hwO), nicht abgestreut, verschleißfeste vorgefüllte Deckschicht, abgestreut (hwO) gegebenenfalls Deckversiegelung b) Grundierung, verschleißfeste, vorgefüllte Oberflächenschutzschicht, abgestreut (hwO) Deckversiegelung ggf. Abstreuung und zweite Deckversiegelung

* hauptsächlich wirksame Oberflächenschutzschichten (hwO)

Bei der Oberflächenschutzsystemen handelt es sich im eigentlichen Sinne nicht um Bauwerksabdichtungen. Beim Oberflächenschutzsystem OS 11 zum Schutz direkt begeh- und befahrbarer Flächen handelt es sich z.B. um ein reines Oberflächenschutzsystemsystem mit einer Rissüberbrückung von max. 0,3 mm (!). Nach der Instandsetzungsrichtlinie gilt diese Beschichtung als ausreichende Schutzmaßnahme, wenn – eine wirksame Flächenentwässerung gewährleistet ist und – wenn ordnungsgemäße Anschlüsse des Oberflächenschutzsystems an allen aufgehenden Bauteilen hergestellt werden.

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7 Werkstoffe zur Bauwerksabdichtung

Bei einer Schutzmaßnahme OS 11 kann bei direkt befahrenen Betonbauteilen nicht gegenüber der Expositionsklasse XD 3 abgemindert werden, da bei direkter Beanspruchung mit einem entsprechend hohen Verschleiß gerechnet werden muss. [7.49, Fußnote 27] Neben entsprechender Wartung bleibt es demgemäß bei den Anforderungen an Betonzusammensetzung und Mindestüberdeckung, siehe nachstehende Tabelle 7.13. In Abhängigkeit von der Verkehrsbelastung ist die Funktionsfähigkeit eines direkt befahrenen Betonoberflächenschutzsystems auf 5 bis 10 Jahre begrenzt. Die Abdichtung mit Polymerbitumen-Schweißbahn in Verbindung mit Gussasphalt im Verbund mit der Unterlage hat sich demgegenüber seit Jahrzehnten auf Ingenieurbauwerken bewährt. Bei dieser Abdichtungsbauweise nach DIN 18195 als Schutzmaßnahme wird deshalb nach den Erläuterungen in Heft 555 [7.47] des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton die Ausführung des Betontragwerkes nach Expositionsklasse XC 3 statt XD 3 bzw. XC 4 möglich. Dies führt zu einer Kosten sparenden Abminderung des Zementgehalts und zu einer Minderung der Betondeckung.

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Tabelle 7.13: Expositionsklassen und Betonanforderungen [7.48] Expositionsklasse

XC 4

Betondeckung Cmin [mm]

Cnorm [mm]

25

40

Betonfestigkeitsklasse

maximaler w/z-Wert

Zementgehalt min z [kg 7 m3]

C 25/30

0,60

280

XC 3

20

35

C 20/25

0,65

260

XD 3

40

55

C 35/45

0,45

320

XD 4

–

–

C 30/37 LP

0,50

320

XF 2

–

–

C 25/30 LP

0,55

300

7.6 Beton mit hohem Wassereindringwiderstand Die Regeln für die Bauweise, mit der man unter Verwendung von Beton mit hohem Wassereindringwiderstand (WU-Beton) wasserundurchlässige Bauwerke herstellen kann, waren unter anderem in einem Merkblatt der Bauberatung Zement und in einem Merkblatt des Deutschen Betonvereins [7.31] niedergelegt. Seit Nov. 2003 gibt es dafür die sog. WU-Richtlinie des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton [7.33], die als Regel der Technik anzusehen gilt. Danach kommt es zunächst auf ein – nicht von Wasser durchströmbares – Betongefüge an, wozu eine geeignete Zusammensetzung des Betons, eine passende Bewehrung und ausreichend große Betonquerschnitte nötig sind. Das größte Problem ist jedoch das Vermeiden oder das Minimieren wasserdurchlässiger Trennrisse in der Betonkonstruktion. Notwendig sind außerdem noch Maßnahmen zur Vermeidung sonstiger Undichtigkeiten, z.B. an Fugen und Durchdringungen in den wasserbelasteten Bauteilen. Das alles erfordert besondere Leistungen der Planer, insbesondere des Tragwerkplaners und des ausführenden Unternehmers. Denn außer der Tragfunktion des fertiggestellten Bauwerks hat der Ingenieur auch die

7.6 Beton mit hohem Wassereindringwiderstand

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Folgen der abfließenden Hydratationswärme des erhärtenden Betons, des Austrocknungsschwindens des Betons sowie der verschiedenen klimatischen und statischen Belastungen in der Bauphase zu berücksichtigen, bei denen schädliche Zwangs- und Eigenspannungen auftreten können, die miterfasst werden müssen. Als Prüfkriterium für die Wasserundurchlässigkeit gilt die Eindringtiefe von drückendem Wasser in den Beton bei einem speziellen Versuch. Diese wird an Probescheiben von 12 cm Dicke nach mehrtägiger einseitiger Belastung mit Wasser unter einem Druck von 50 m Wassersäule nach Spalten der Prüfkörper festgestellt. Die Eindringtiefe darf maximal 50 mm betragen. Wegen des gesicherten Zusammenhangs zwischen der Gefügedichtigkeit und der Druckfestigkeit von Beton wird die Wasserundurchlässigkeit als gegeben angesehen, wenn die Druckfestigkeitsklasse C 25/30 und ein Wasserzementwert von maximal 0,60 bei Bauteildicken bis 40 cm oder ein Wasserzementwert von maximal 0,70 bei Bauteildicken größer 40 cm eingehalten wird. Die Wasserundurchlässigkeit von WU-Beton kommt dadurch zustande, dass sich im Beton-Querschnitt zwei Bereiche mit verschiedenen Feuchtetransportvorgängen ausbilden (Bild 7.14): An der wasserbenetzten Seite stellt sich eine Zone mit hohem Wassergehalt im Beton ein, in der wegen des hohen Wassergehaltes Flüssigwassertransport stattfindet. In der an die luftberührende Oberfläche angrenzenden Zone liegt sichtbar ein relativ kleiner Wassergehalt vor, in der Wasser nur noch durch Wasserdampfdiffusion weitergeleitet werden kann. Die Berechnung der Größe des stationären Feuchtestroms durch den Beton kann so erfolgen, dass man nur die Diffusion betrachtet und als den vom Diffusionsstrom zu überwindenden Weg die Bauteildicke abzüglich der Wassereindringtiefe ansetzt. Zur Berechnung des Dampfdruckgefälles geht man von 100 % Luftfeuchte an der Grenze zwischen Flüssigwassertransportbereich und Dampfdiffusionsbereich aus.

Bild 7.14: Flüssigwassertransport und Wasserdampfdiffusion im Querschnitt eines WU-Betonbauteils bei einseitiger Wasserbelastung

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7 Werkstoffe zur Bauwerksabdichtung

Die Ausbildung zweier Zonen mit unterschiedlichem Wassertransportmechanismus ist damit zu erklären, dass die wenigen und engen Kapillaren im WU-Beton durch ihren großen Strömungswiderstand den Druck des einwirkenden Wassers im Wassereindringbereich vollständig abbauen, so dass anschließend nur noch Diffusion möglich ist, für welche die thermische Beweglichkeit der Wassermoleküle als Energiequelle ausreicht. Ein erdberührtes, von außen wasserbelastetes WU-Betonbauwerk heißt WU-Beton-Wanne oder Weiße Wanne im Gegensatz zur schwarzen Wanne (mit Bitumenabdichtung) oder zur braunen Wanne (mit Tonabdichtung). Der Lastfall der Wasserbeanspruchung im Sinne von DIN 18195, Teil 1, Tabelle 1 (Bodenfeuchte, nichtdrückendes oder drückendes Wasser) beeinflusst die Bauweise einer Weißen Wanne nur wenig. Von großer Bedeutung für die Bauweise der weissen Wanne ist aber die geplante Nutzung der Räume. Aus baustoffkundlicher Sicht ist Beton der relativ hohen Qualitätsstufe, welche für eine Wasserundurchlässigkeit erforderlich ist, wie folgt zu charakterisieren:

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Beton ist im Wesentlichen ein Konglomerat aus in der Korngröße abgestuften Gesteinskörnern, die mit einem mineralischen Bindemittel (sog. Zementstein) verkittet sind. Dieses Bindemittel bildet sich im Verlaufe einiger Wochen bei der chemischen Reaktion zwischen Zement und Wasser sowie gegebenenfalls bestimmter Zusatzstoffe. Das kleinere Volumen des Reaktionsproduktes (Zementstein) im Vergleich zum Volumen der Ausgangskomponenten (Zement und Wasser) sowie überschüssiges Wasser führen zu einer Mikro-Porosität im Zementstein. Auf Bild 7.15 sind die Gleichgewichtsfeuchten für alkalischen und den (später an der Oberfläche) carbonatisierten Beton als Funktion der relativen Luftfeuchte der Umgebung dargestellt. Es ist bemerkenswert, wie sehr bei den unterschiedlichen Festigkeitsklassen und dem alkalischen oder carbonatisierten Zustand die Mikroporosität des Zementsteins und damit der Verlauf der Sorptionsisotherme, d. h. der Wassergehalt, variiert.

Bild 7.15: Gleichgewichtsfeuchten verschiedener Betone in Abhängigkeit der relativen Luftfeuchte (sog. Sorptionsisothermen)

7.6 Beton mit hohem Wassereindringwiderstand

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Bei der Erhärtungsreaktion tritt eine vorübergehende Erwärmung und ein Erhärtungsschwinden, das sog. Schrumpfen, auf. Beide Effekte stellen eine ernsthafte Gefahr für die Rissfreiheit dar, und müssen daher durch eine geeignete Konstruktion, durch die Art des Zementes und seiner Menge sowie durch Nachbehandlung des jungen Betons minimiert werden. Später passt der Beton seinen Wassergehalt der Umgebung an, wozu er in der Regel Wasser abgibt, bis er die sog. Gleichgewichtsfeuchte zu seiner unmittelbaren Umgebung erreicht hat. Bei diesem Austrocknungsvorgang tritt nochmals eine Volumenverkleinerung ein, das sog. Trockungsschwinden. Im erhärteten Zustand ist Beton ein relativ harter, wasserbeständiger, im Inneren lange Zeit alkalisch reagierender Baustoff. Die Druckfestigkeit kann bei entsprechender Rezeptierung hohe Werte erreichen, während die Zugfestigkeit auf relativ kleinem Niveau angesiedelt bleibt. Die Gefahr der Rissbildung von Betonbauteilen ist, wenn nichts dagegen unternommen wird, daher relativ groß. Allerdings kann Beton unter Dauerlast Kriechverformungen ausführen, die wesentlich größer sein können als die elastischen Verformungen, und so Spannungen abbauen. Bei Weißen Wannen sind drei Strategien des Umgangs mit der Rissgefahr üblich, bei deren Wahl der Planer die Zustimmung des Bauherrn einzuholen hat: a) Konsequente Vermeidung von wasserführenden Trennrissen durch äußerst sorgfältige Planung und Bauausführung der weißen Wanne unter Beachtung konstruktiver, betontechnologischer und ausführungstechnischer Maßnahmen. b) Begrenzung der Rissweite von Trennrissen im Beton in Abhängigkeit der Beanspruchung des Bauwerks durch eine entsprechende Stahlbewehrung, um so auch an gerissenen Stellen nur einen geringen und vielleicht nach einiger Zeit gar keinen Wasserdurchtritt mehr zu haben (sog. Selbstheilung von Rissen) c) Planmäßige Abdichtung aller auftretenden Trennrisse, deren Breite auf max. 0,3 mm zu begrenzen ist. Dies kann erfolgen z. B. durch Überkleben mit Dichtungsbahnstreifen oder durch, durch Injektion der Risse unter Druck mit Zementleim oder mit Reaktionsharzen. Die Austrocknungszeiten von Betonbauteilen sind relativ groß, insbesondere bei großer Betondicke und behinderter Austrocknung an den Betonoberflächen, wie aus Tabelle 7.14 hervorgeht. Tabelle 7.14: Austrocknungszeiten von Betonplatten bei ein- und zweiseitiger Austrocknungsmöglichkeiten nach DIN 4227 Plattendicke in cm

5 10 20 40 80 160

Austrocknungszeit in Jahren beidseitig

einseitig

0,25 0,6 1,5 4,0 8,0 16,0

0,6 1,5 4,0 8,0 16,0 30,0

Faktoren für die Austrocknungszeit: 1,0 für trockene Luft 1,5 allgemein im Freien 5,0 für sehr feuchte Luft

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7 Werkstoffe zur Bauwerksabdichtung

Außer den konstruktiven und betontechnologischen Regeln sollte der Planer bei beabsichtigter hochwertiger Nutzung der weißen Wanne auch folgendes Verhalten von Bauwerken aus WU-Beton bedenken: s 75 "ETON "AUTEILE SIND WASSERDAMPFDURCHLÊSSIG AUF NIEDRIGEM .IVEAU sd > 20 m). Durch weitere Schichten an den Betonoberflächen wird gegebenenfalls die Wasserdampfstromdicke in den genutzten Raum nochmals reduziert. s )MBAUFEUCHTEN:USTANDHATDIEZUM2AUMHINSTREBENDE&EUCHTESTROMDICHTEBEIRAUMseitig unbeschichteter Betonoberfläche Werte von ca. 1 bis 10 g/m2d nach 1 Jahr. Sie wird aber kontinuierlich kleiner. Dieser Feuchtestrom tritt in etwa gleicher Größe auch bei außen abgedichteten Betonbauwerken in der Zeit der austrocknenden Baufeuchte auf. Er kann durch erhöhtes Lüften abgeführt oder durch auf die raumseitige Betonoberfläche aufzubringende Schichten reduziert werden.

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s )MHYGRISCHENSTATIONÊREN:USTANDNACH!USTROCKNUNGDER"AUFEUCHTEDIFFUNDIERTDURCH eine erdberührte WU-Beton-Wanne bei außen und innen unbeschichteter Betonoberfläche ständig Wasserdampf von außen nach innen mit einer Feuchtestromdichte von ca. 0,1 bis 1,0 g/m 2d. Das ist für die Raumluftfeuchte normal genutzter und belüfteter Räume in aller Regel belanglos. s 7ENNDURCHEINERAUMSEITIGE"EKLEIDUNGDER75 "ETON !U”ENBAUTEILEDERZUM2AUM hin strebende Feuchtestrom reduziert wird, gibt der Beton seine Baufeuchte langsamer ab, d. h. die Trocknungszeit nimmt zu. Das bedeutet, die Bekleidung muss feuchte- und alkalibeständig und möglichst diffusionsdurchlässig sein. Man kann die raumseitige Betonoberfläche aber auch mit Hinterlüftung bekleiden, sowohl an den Wänden als auch am Boden, was die Bekleidung von Feuchte und Alkalität entlastet, nicht jedoch die Raumluft. s "EIHOCHWERTIGER.UTZUNG Z"ALS!UFENTHALTSRAUMODERALSHOCHWERTIGER,AGERRAUM mit erforderlicher Trockenheit, müssen die Außenbauteile aus WU-Beton häufig durch weitere Schichten zwecks Wärmeschutz, Feuchteschutz, Schallschutz usw. ergänzt werden. Bei deren Wahl sollte man bedenken, dass in den ersten Jahren nach der Erstellung des Bauwerks sich immer noch Undichtigkeiten einstellen können, die lokalisiert und nachgedichtet werden müssen. Daher empfiehlt es sich, die erdberührten Boden- und Wandflächen von WU-Beton-Wannen bei hochwertiger Nutzung mit einer Perimeterdämmung statt einer Innendämmung auszustatten. Die WU-Richtlinie verlangt in diesem Sinne von den Planern, eine gegebenenfalls erforderlich werdende spätere Nachdichtung mitzuplanen und mit dem Bauherrn abzustimmen, mit dem Ziel, nur solche Komplettierungen weißer Wannen zu realisieren, bei denen im Bedarfsfall eine nicht zu aufwendige Nachdichtungen möglich ist.

7.7 Lehm- und Bentonit-Dichtungen Schon vor Jahrhunderten wurden Bauwerke im erdberührten Bereich mit Lehm gegen das Wasser im Baugrund abgedichtet. Lehm ist ein bindiges, feinteilreiches Bodenmaterial, das viel Ton und Schluff enthält und damit ein nicht durchströmbares Gefüge und eine große wasseranlagerungsfähige Kornoberfläche aufweist. Deshalb ist ein starkes Quellen

7.7 Lehm- und Bentonit-Dichtungen

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und Schwinden möglich. Derzeit werden Lehmschichten nur noch zum Dichten von Teichen, Dämmen und Deponien angewendet, wobei die Dichtschicht in der Regel vor Ort aus geeignetem Bodenmaterial durch gezielte Zugabe von z. B. Ton, Schluff, Sand oder Wasser die richtige Zusammensetzung und die notwendige Homogenität erhält. Die Dicke solcher Dichtungsschichten bewegt sich im Dezimeterbereich. Neuere Verfahren verwenden ausschließlich einen speziellen Ton, sog. Natriumbentonit, der besonders quellfähig ist und in den USA in natürlichen Lagerstätten vorkommt, während er z. B. in Bayern aus einem dort vorkommenden Calciumbentonit durch Ionenaustausch künstlich erzeugt wird. Seine Anwendung erfolgt einerseits in flüssiger Form: Bentonit-Suspensionen werden zur Abstützung des Erdreichs beim Bau von Schlitzwänden und zur Reibungsverminderung beim Rammen von Stahlspundwänden, beim Vortrieb von Tunnelröhren sowie als wasserzurückhaltendes und die Homogenität sicherndes Mittel bei Zementinjektionen und Hohlraum-Verdämm-Mörteln im Bergbau benützt. Ferner werden im Betonbau Fugen und Durchdringungen mit bentonithaltigen Quellbändern gedichtet und Fugenspalte durch Bentonitpaste oder Bentonittafelstreifen zusätzlich gesichert. Für die Flächenabdichtung von Wänden und Böden, z.B. bei weißen Wannen und bei begrünten Flachdächern aus Beton, werden Platten aus Wellpappe oder Matten aus Geotextilien mit eingeschlossenem trockenem Bentonitpulver oder bentonitbeschichtete PVC-Folien verwendet. Diese Matten oder Platten nehmen nach dem Einbau Wasser auf, wodurch der Bentonit quillt. Die Dicke derartiger vorkonfektionierter Dichtungs-Elemente liegt im Bereich von 2 bis 10 mm. Wie oben erwähnt, lagert trockener Natriumbentonit begierig Wasser an und quillt dabei. Bei zunehmendem Wassergehalt verändert sich die Konsistenz von der Pulverform über den teigigen bis zum flüssigen Zustand. Der sich einstellende Wassergehalt ist begrenzt durch das zur Verfügung stehende Volumen für die Quellung oder durch den Pressdruck, welcher die quellende Schicht belastet, z. B. als Auflast oder Erddruck. Große Wassergehalte und große Quellungen stellen sich bei kleiner Pressung ein. Dann ist der Bentonit auch relativ leicht von Wassermolekülen nach dem Mechanismus der Diffusion durchdringbar. Nimmt die Pressung der Bentonitschicht zu, sinkt der Wassergehalt, die Dicke der gequollenen Tonschicht geht zurück und die Wasserdurchlässigkeit wird kleiner. Diese Zusammenhänge wurden von Ruhnau [7.40] an drei Sorten von Natriumbentonit überprüft und damit Firmenangaben bestätigt. Für die Anwendung von Natriumbentonit in Form flächiger, vorgefertigter Elemente zur Abdichtung von Bauteilen ergeben sich aus dem geschilderten Werkstoffverhalten folgende Regeln: s "ENTONIT &LÊCHENABDICHTUNGEN DàRFEN NUR IM ERDBERàHRTEM "EREICH BEI AUSREICHENDER Erdüberdeckung (wegen der Pressung und des Austrocknungsschutzes) angewendet werden. s $ERVORHANDENE!NPRESSDRUCK!UFLAST %RDDRUCK BESTIMMTDAS-A”DER1UELLUNGUND die Durchlässigkeit der Bentonitschicht für Wasser. s $IE&EUCHTESTROMDICHTEOHNE"ERàCKSICHTIGUNGWEITERER"AUTEILSCHICHTEN LIEGTBEIM Eintauchtiefe und entsprechendem Erddruck sowie bei einer Dicke der Tonschicht von 1 cm in der Größenordnung von 10 g/m2d, ist also recht groß. s $IE "ENTONITSCHICHT IST AUF DER WASSERBELASTETEN 3EITE EINZUBAUEN UND FALLS NOTWENDIG gegen Austrocknung zu schützen, z. B. durch PE-Folien oder Perimeterdämmplatten, da sonst Schrumpfung und Rissbildung möglich sind.

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7 Werkstoffe zur Bauwerksabdichtung

s $IE"ENTONITSCHICHTVERHÊLTSICHIMSTARKGEQUOLLENEN:USTANDPLASTISCH$ANNWIRKTSIE als Gleitschicht und kann als solche benützt werden. Sie darf nicht planmäßig auf Scherung beansprucht und nicht mit Punktlasten belastet werden. s $ER"ENTONITMUSSEINGESCHLOSSENSEIN Z"ZWISCHEN"ETONUNDMÚGLICHSTWASSERUNdurchlässigen Vliesen, Geweben usw., damit er einen Druckspannungszustand aufbaut und nicht ausgespült werden kann. Dann dringt das Bentonit in gegebenenfalls verbliebene Hohlräume, Risse usw. ein und dichtet sie. Die Rissbreiten sollten dabei nicht größer als 2 mm sein. s "ENTONITSCHICHTENSINDNICHTDURCHWURZELUNGSSICHERUNDGEGENMECHANISCHE%INWIRKUNgen empfindlich und daher erforderlichenfalls mit entsprechenden Schutzschichten zu versehen. s $IE1UELLUNGDESIM!NLIEFERUNGSZUSTANDTROCKENEN"ETONITSDARFNICHTZUFRàHERFOLGEN um den Quelldruck nutzen zu können. Daher sind die Bentonit-Platten oder -Matten vor dem Einbau trocken zu lagern. Die Quellung nach dem Einbau sollte durch ionenarmes Wasser herbeigeführt werden. Um keinen unbeabsichtigten Ionenaustausch einzuleiten, der die Quellfähigkeit des Bentonits schädigen könnte, ist der Boden und das Grundwasser schon in der Planungsphase chemisch zu untersuchen! s !NJEDER3TELLEDERABZUDICHTENDEN"AUWERKSFLÊCHEMUSSEINEAUSREICHENDDICKE3CHICHT an Bentonit vorliegen. Dazu müssen die Bauteiloberfläche und die erdseitige Schutzschicht genügend eben, glatt, frei von Graten usw. sein und eine sorgfältige Verarbeitung nach den Angaben des Stofflieferanten vorgenommen werden. Kleine, von den Tafeln nicht erfasste Bereiche können mit vorgequollener Bentonitpaste gefüllt bzw. ausgespachtelt werden. Der prinzipiell nicht zu vermeidende Wasserdurchtritt durch eine Bentonitabdichtung ist, ebenso wie bei wasserundurchlässigen Betonbauwerken, bei der Konzeption des Querschnitts der zu schützenden Bauteile und bezüglich der Raumnutzung zu bedenken. Im Gegensatz zu wasserundurchlässigen Betonbauwerken sind nachträglich entstehende Risse aus Zwangsbeanspruchung im Bentonit nicht zu befürchten. Dafür ist er empfindlich gegen mechanische Einwirkungen, Austrocknung und Durchwurzelung. Einen mit Bentonit abgedichteten, erdberührten Bereich von Bauwerken bezeichnet man als braune Wanne. Bentonitabdichtungen stellen derzeit keine geregelte Bauweise dar, weshalb ihre Anwendung die Zustimmung des Bauherrn voraussetzt. Bentonitabdichtungen erfordern eine besonders sorgfältige Planung und Ausführungskontrolle.

7.8 Voranstriche, Grundierungen und Versiegelungen Die Aufgabe von Grundierungen (bei Bitumenabdichtungen als Voranstrich bezeichnet) und Haftschlämmen ist es, den Haftverbund zwischen einem Untergrund und der ersten Schicht der Abdichtung zu ermöglichen, herzustellen oder zu sichern. Sie haben ihre Aufgabe erfüllt, wenn die Haftzugfestigkeit und (bei flexiblen Dichtschichten) die Schälfestigkeit einen vorgegebenen Grenzwert erreichen oder wenn bei entsprechend starker Belastung das Versagen im Untergrund oder in der Abdichtung, nicht aber in der Haftfläche auftritt.

7.8 Voranstriche, Grundierungen und Versiegelungen

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Im verarbeitungsfertigen Zustand muss ein Grundiermittel folgende Eigenschaften haben: – dünnflüssig sein – die Untergrundoberfläche gut benetzen – wenig empfindlich sein gegen feuchten Untergrund – tief in Poren, Kavernen, feine Risse usw. eindringen. Die Verarbeitung soll das lückenlose Benetzen des Untergrundes unterstützen und eine ausreichende Menge an Material (Größenordnung: 250 g/m 2 bei Grundierungen, 750 g/m2 bei Schlämmen) auf der Oberfläche hinterlassen. Optimal für eine gute Untergrundbenetzung ist Streichen und Einbürsten o. ä., für das Auftragen einer großen Materialmenge günstig ist Spritzen oder Aufrollen des Grundiermittels. Man unterscheidet die klassische Grundiertechnik von der Nass-in-Nass-Technik. Im ersten Fall, z. B. bei Bitumenlösungen oder Bitumenemulsionen, muss die Grundierung trocknen und verfestigen, bevor weitergearbeitet wird. Im zweiten Fall wird die Folgeschicht in die nasse Grundierung gelegt, z. B. die Dichtungsschlämme in die frisch aufgetragene Haftschlämme oder die Reaktionsharzbeschichtung in die frische lösemittelfreie Epoxidharzgrundierung. Nach der Verfestigung einer klassischen Grundierung soll die grundierte Oberfläche im Vergleich zum vorher vorhandenen Zustand folgende Eigenschaften haben: – haftungsfreundlicher als vorher, – trocken und wasserabweisend (hydrophob), – Haftzugfestigkeit genügend groß, – kapillares Saugen des Untergrundes reduzierend Das Aufbringen einer Grundierung darf nicht Anlass sein, eine notwendige Untergrundvorbereitung (Sandstrahlen, Wasserstrahlen, Dampfstrahlen, Schleifen usw.) nachlässig durchzuführen oder gar zu unterlassen, da minderwertige Oberflächenschichten oder haftungsfeindliche Verschmutzungen in der Regel durch Grundieren weder ausreichend verfestigt noch an tiefer liegende Schichten angebunden werden können. Die Anhaftung der abdichtenden Schicht auf dem grundierten Untergrund erreicht auch nur dann die optimale Qualität, wenn beide aufeinander abgestimmt sind. Hierzu sind die Angaben des Materialherstellers zu beachten. Folgende Arten von Grundiermitteln sind im Bereich der Bauwerksabdichtung gebräuchlich. Sie werden in DIN 18195-2 unter dem Kapitel 5 „Hilfsstoffe“ aufgeführt: Bitumenemulsionen dienen als Voranstriche zur Haftverbesserung von aufzuschweißenden Bitumen- oder Polymerbitumen-Schweißbahnen, von Bitumendickbeschichtungen und von mit Heißbitumen aufzuklebenden Bitumen- oder Polymerdichtungsbahnen. Bitumenlösungen haben die gleiche Voranstrichaufgabe. Sie sollten wegen ihrer Lösungsmittel nur noch in Ausnahmefällen verwendet werden, z. B. wenn feuchtkalte AußenluftBedingungen oder ein zu feuchter Untergrund das Trocknen einer Bitumenemulsion zu sehr verzögern würden, oder wenn Reparaturen in kurzer Zeit ausgeführt werden sollen. Mit Wasser verdünnte KMB kann den gleichen Zweck wie eine Bitumenemulsion erfüllen. Sie wird bevorzugt dann eingesetzt, wenn anschließend KMB als Abdichtung aufgetragen werden soll und dieses Material daher auf der Baustelle vorliegt. Polymerdispersionen werden im Anlieferungszustand oder mit Wasser verdünnt als Grundiermittel eingesetzt. Die Auftragsmenge muss begrenzt bleiben und die Dauer bis zum Auftragen der Folgeschicht soll nur kurz sein, damit der Verbund zur Abdichtung optimal

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7 Werkstoffe zur Bauwerksabdichtung

wird. Eine reichlich aufgetragene und gut durchgetrocknete Polymerdispersionsgrundierung ohne Zement- und Sand-Beimischung wirkt eher als Trennschicht denn als verbunderzeugende Grundierung. Polymerlösungen werden wie Bitumenlösungen heute kaum noch eingesetzt, weil die enthaltenen Lösungsmittel die Umwelt schädigen können und für die Verarbeiter gesundheitschädlich sein können.

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Haftschlämmen (Polymerdispersionsschlämmen) werden naturgemäß in größerer Dicke aufgebracht als ungefüllte Dispersionen oder Lösungen. Wegen der Abmischung der Polymerdispersion mit Sand und gegebenenfalls mit Zement weisen sie schon im Nasszustand eine griffige, verbundfreundliche Oberfläche auf, die auch bei reichlicher Auftragsmenge und auch nach Verfestigung noch diese Eigenschaft hat. Haftschlämmen können gleichzeitig auch zur Egalisierung eines unebenen Untergrundes dienen, doch bedingt ihre schlämmartige Konsistenz und die dadurch bedingte Rauigkeit, dass sie nur für dickschichtige Abdichtungsschichten als Untergrund geeignet sind, wie KMB und bestimmte „Sperrputze“. Auch bei Verbundestrichen sowie bei Mörtelauftrag im Rahmen der Betonsanierung hat sich die Nass-in-Nass-Technik mit gefüllten Schlämmen als Grundierung in vielerlei Hinsicht bewährt. Epoxidharze (EP) in Form lösemittelfreier, zweikomponentiger Flüssigharze sind im Bauwesen als Grundierungen sehr weit verbreitet, weil sie relativ gut feuchtigkeitsverträglich und völlig alkalibeständig sind und eine gute Haftfestigkeit auf mineralischen Baustoffen erreichen. Im Bereich der Bauwerksabdichtung werden sie unter Reaktionsharzbeschichtungen oder unter Verbundabdichtungen mit Schweißbahnen in Verbindung mit Gussasphalt eingesetzt. [7.34, 7.18]. Weil vernetzte Epoxidharze haftungsfeindlich sind, belegt man bestimmte EP-Grundierungen möglichst schon nass in nass mit der Folgeschicht. Wenn die Zeitplanung das nicht mit Sicherheit erlaubt, muss die EP-Grundierung unmittelbar nach dem Aufbringen mit Sand abgestreut werden. Im Gegensatz zu Grundierungen wird die Versiegelung zweilagig – ebenfalls aus lösungsmittelfreiem Reaktionsharz – ausgeführt. Die erste Lage wird dabei mit Quarzsand abgestreut, die obere Lage nicht. Die Versiegelung dient dem Verschluss der Poren in der Betonoberfläche und der Herstellung eines dauerhaften Verbundes zur nachfolgenden Schicht.

7.9 Trennlagen, Gleitschichten, Dampfbremsen Trennlagen haben die Aufgabe, Materialwanderungen und Haftverbund zu verhindern. So bedeckt man z. B. Erdreich oder eine kapillarbrechende Schicht mit einer Kunststofffolie, bevor man eine Bodenplatte betoniert, um das Abwandern der Feinteile des frischen Betons und eine Verzahnung des Betons mit dem Untergrund zu verhindern. Bei der Estrichverlegung „auf Trennlage“ ist das Verhindern der Anhaftung des Estrichs an der Betondecke die Hauptaufgabe. Die Weichmacherwanderung zwischen zwei Schichten (z. B. zwischen PVC und Bitumen) kann man durch eine entsprechende Trennlage ebenfalls verhindern, wobei bemerkenswerterweise ein Vlies diese Aufgabe gut erfüllen kann. In Bild 7.16 ist eine Schichtenfolge mit einer Sollbruchstelle dargestellt, hier in Form einer Lochglasvliesbahn, welche zunächst für das Verkleben der bituminösen Abdichtung an der verputzten Bohrpfahlwand genügend Haftung bietet, im Nutzungszustand bei unter-

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7.9 Trennlagen, Gleitschichten, Dampfbremsen

Bild 7.16: Lochglasvlies-Bitumenbahn, welche zunächst einen ausreichend Verbund bewirkt und später als Trennlage wirkt (nach [7.27])

schiedlichen Setzungen oder beim Schwinden des Konstruktionsbetons aber als Trennlage wirkt. Damit soll sicher gestellt werden, dass sich die Abdichtung mit dem Bauwerk bewegt und sich nicht „aufhängt“. Statt Lochbahnen hat man bei größeren Verbauhöhen mit gutem Erfolg auch Falzbaupappen und Noppenbahnen eingesetzt. DIN 18195, Teil 2 [7.2] nennt folgende Stoffe für Trennschichten bzw. Trennlagen: a) Ölpapier, mindestens 50 g/m 2; b) Rohglasvliese nach DIN 52141; c) Vliese aus Chemiefasern, mindestens 150 g/m 2; d) Polyethylen-(PE-)Folie, mindestens 0,2 mm dick; e) Lochglasvlies-Bitumenbahn, einseitig grob besandet f) Glasvliesbitumendachbahn V 13 Gleitschichten sollen die oberflächenparallele Relativbewegung zwischen zwei Schichten mit möglichst geringem Widerstand ermöglichen. Man unterscheidet Reibungswiderstand und viskosen Widerstand (Bild 7.17). Zwischen zwei festen, feinrauen ebenen Materialoberflächen entsteht bei Scherbelastung ein reibender Widerstand, der mit dem Anpressdruck linear anwächst. Erst bei einem Grenzwert der Scherspannung erfolgt eine Realtivbewegung, deren Geschwindigkeit aber nicht näher definiert ist. Zwischen Erdreich und einer Betonbodenplatte, zwischen einem Estrich auf Trennlage und einer Betondecke treten bei scherender Beanspruchung solche Reibungswiderstände auf. Viskoser Widerstand wird durch hochviskose Flüssigkeitsschichten erzeugt und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Relativgeschwindigkeit proportional der Scherspannung zwischen den beiden sich verschiebenden Körpern ist. Lagert man z. B. eine Betonbodenplatte auf einer Sauberkeitsschicht, welche mit einer Bitumenschweißbahn abgedeckt wurde, so steht dem langsam ablaufenden Schwinden (kleine Relativgeschwindigkeit)

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7 Werkstoffe zur Bauwerksabdichtung

Bild 7.17: Die Verschiebung eines Bauteils auf einer ebenen Unterlage unter zunehmender Scherspannung bei reibendem und bei viskosem Widerstand

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der Betonplatte nur ein minimaler Widerstand entgegen. Würde man die Betonplatte dagegen durch Bremskräfte eines Fahrzeugs nur kurz aber mit großer Scherspannung belasten, könnte zwar das Fahrzeug rutschen, die darunter liegende Schweißbahn würde unter der aufgebrachten Scherspannung in der kurzen Belastungszeit jedoch nur wenig scheren, d. h. eine Relativbewegung der Bodenplatte praktisch verhindern. Sehr dünne Gleitschichten haben nur auf sehr ebenen Flächen einen kleinen Gleitwiderstand (Bild 7.18), größere Unebenheiten führen zu Verhakungen. Eine Kaschierung aus z.B. 2 mm Schaumstoff auf einer Gleitfolie ist bei einer Rauigkeit von etwa 2 mm zur Vermeidung von Verhakungen ausreichend. Dies macht man sich z. B. durch Anordnung einer PE-Folie und einer PE-Schaumfolie zwischen einer Bauwerksabdichtung und einem direkt aufgebrachtem Fahrbelag aus Beton zu nutze. Bei größeren Maßtoleranzen sind gegebenenfalls dickere Gleitschichten wie Schweißbahnen oder Bentonittafeln erforderlich. Als Gleitschichten mit Reibwiderstand dienen: – Kunststoff-Folien, einlagig oder doppellagig, mit oder ohne Kaschierung. Als Gleitschichten mit viskosem Widerstand stehen zur Verfügung: – Bitumen, z. B. in Form von Schweißbahnen, Deckaufstrichen usw. – Quelltone, z. B. in Wellpappe gebunden – Folien, doppellagig, mit eingeschlossenem Gleitmittel. Dampfbremsen (umgangssprachlich:Dampfsperren) haben die Aufgabe, den Feuchtestrom bei Wasserdampfdiffusion zu reduzieren. Maßgebliche Kenngröße für dieses Verhalten ist der sd-Wert der Dampfbremse, die sog. äquivalente Luftschichtdicke. Völlig wasserdampfdichte Schichten mit theoretisch unendlich großem sd-Wert bezeichnet man als Dampfsperren. Bei lückenloser, fehlerfreier Dampfbremse ergibt sich der (ideale = maximale) sd-Wert aus der Materialkenngröße Diffusionswiderstandszahl x und der Dicke s der Dampfbremse durch Multiplikation. Aus ökonomischen Gründen wählt man in der Regel Stoffe mit großer Diffusionswiderstandszahl und kleiner Dicke, z. B. eine Polyethylenfolie (x = 100 000), mit einer Dicke von s = 0,3 mm, deren sd-Wert dann folgende Größe aufweist: sd = x · s = 100 000 · 0,0003 m = 30 m

(7.6)

125

7.9 Trennlagen, Gleitschichten, Dampfbremsen

Bild 7.18: Dünne Gleitschichten benötigen sehr glatte und sehr ebenflächige Gleitflächen. Eine Kaschierung der Gleitschichten vermindert das Problem.

Dampfbremsen haben nicht den gleichen Dichtigkeitsanspruch wie Windsperren oder Bauwerksabdichtungen, bei denen u. U. schon eine kleine Fehlstelle einen beträchtlichen Luft- bzw. Wasserdurchtritt zur Folge haben kann. Folienbahnen als Dampfbremsen dürfen auch lose überlappend verlegt werden. Das muss aber bei der Berechnung des effektiven sd-Wertes aus dem idealen sd-Wert der lückenlosen Dampfbremse berücksichtigt werden. Das soll an folgendem Beispiel erläutert werden: An einem innengedämmten Außenbauteil wird die raumseitige Oberfläche mit einer dampfbremsenden Folie plus Gipskartonplatte abgedeckt. Die Wasserdampfmenge, die durch 1 Quadratmeter 0,3 mm dicker PE-Folie (sd-Wert: 30 m) und Gipskartonplatte (sdWert: 0,1 m) bei einem Dampfdruckunterschied von 300 Pa hindurchdiffundiert beträgt A – δ – $p 1 – 0, 7 – 10 6 – 300 kg M    7 – 10 6 2 μ–s 30, 0  0,1 m h

(7.7)

Hat die Folie Fehlstellen von insgesamt 1 cm 2 Größe auf 1 m 2 Fläche, diffundiert durch die von der Gipskartonplatte überbrückten Fehlstellen zusätzlich folgende Wasserdampfmenge: A – δ – $p 10 4 – 0,7 – 10 6 – 300 kg M    2 – 10 7 2 μ–s 0,1 m h

(7.8)

Könnte durch die Fehlstellen in der Folie jedoch Luft mit einer Geschwindigkeit von 0,5 m/s = 1800 m/h strömen, weil die Folie nicht an einer winddichten Schicht, z. B. einer Gipskartonplatte, anliegt, und hätte die strömende Luft einen Wasserdampfgehalt von ~ = 0,01 kg/m3, so würde dadurch folgender Wasserdampfstrom erzeugt: kg M  A – v – ν  10 4 – 1800 – 0,01  2 – 10 3 2 m h

(7.9)

Man erkennt an diesem Beispiel, dass der Wasserdampfstrom durch eine Dampfsperrfolie mit einigen Fehlstellen nur wenig verstärkt wird, wenn keine Luft durch die Fehlstellen strömen kann. Sobald Luft durch die Fehlstellen strömt, steigt der Feuchtestrom um den Faktor 1000 an. Fehlstellen in Windsperren und Luftsperren sind also möglichst zu vermeiden, während bei einer klassischen Wasserdampfbremse im Schichtenverbund nicht

7

126

7 Werkstoffe zur Bauwerksabdichtung

zu große Fehlstellen i. A. keine Auswirkungen haben. Dünne Dampfbremsen benötigen in der Regel Schutzschichten, d. h. sie müssen zwischen schützende Baustoff-Schichten eingebaut sein. Bei neuen Stahlbetondecken, die nur relativ langsam austrocknen, sollte zum Schutz eines aufzubringenden Estrichs mit Bodenbelag vor der entweichenden Baufeuchte des Betons grundsätzlich oberseitig zuerst eine Feuchtigkeitssperre (Dampfbremse) verlegt werden. Nach Auffassung des Bundesverbandes Estrich und Belag [7.35] soll der sd-Wert dieser Dampfbremse größer sein als der des Estrichs mit Bodenbelag (Bild 7.19). Für entsprechende Nachweise können Tabelle 7.15 Diffusionswiderstandszahlen und übliche Dicken von in der Abdichtungstechnik häufig verwendeten Stoffen entnommen werden. In DIN 12524 [7.12] findet man weitere Angaben zu wärme- und feuchteschutztechnischen Eigenschaften von Bauprodukten. Zur Größenordnung der sd-Werte ist Folgendes zu sagen:

7

Die sd-Werte von Abdichtungen mit Bitumendichtungsbahnen und mit Schweißbahnen sind sehr groß (≥ 200 m). In der Regel kleiner und auch durchaus unterschiedlich groß, sind die sd-Werte von Abdichtungen aus Kunststoff-Bahnen und Reaktionsharzbeschichtungen. Wesentlich kleiner sind die sd-Werte von Abdichtungen, die aus wasseremulgierten Beschichtungsstoffen hergestellt wurden, was unbedingt zu beachten ist, wenn diese die Funktion einer Dampfbremse, z. B. auf der Oberseite einer erdberührenden Betonbodenplatte, erfüllen sollen. Zu betonen ist, dass sd-Werte Maß-Zahlen für den Diffusionswiderstand einer Materialschicht, jedoch kein Kriterium für die Wirksamkeit oder Qualität einer Bauwerksabdichtung sind. Die Kenntnis der sd-Werte von Materialschichten ist jedoch notwendig für die bauphysikalische Beurteilung der Schichtenfolge in einem Bauteilquerschnitt und andere bauphysikalische Fragen.

Bild 7.19: Regel des BEB [7.35] für den sd-Wert einer Dampfbremse unter Estrichen mit Bodenbelag

127

7.10 Schutzschichten und Schutzmaßnahmen Tabelle 7.15: Richtwerte von Schichtdicken und Diffusionswiderstandszahlen gebräuchlicher Werkstoffe und Hilfsstoffe zur Bauwerksabdichtung Werkstoff

Diffusionswiderstandszahl μ

Gebräuchliche Dicke in mm

Kunststoff-Dichtungsbahnen: PE-C PVC-P EPDM PIB ECB CSM

30.000 20.000 60.000 250.000 90.000 25.000

1,2 … 1,5 1,0 … 3,0 1,2 … 1,5 1,5 … 2,0 2,0 … 3,0 1,0 … 2,0

100.000 50.000 50.000 2.000

0,5 … 3,0 1,0 … 4,0 1,5 … 5,5 0,1

2.000 4.000 2.000 1.000 20.000

3,0 … 4,0 3,0 … 4,0 1,5 … 3,0 1,0 … 2,0 1,0 … 4,0

20.000 100.000 2

0,1 … 0,4 0,2 … 0,5 0,1 … 1,0

Bitumen und Bitumenbahnen: Bitumen ungefüllt gefüllt als Bahn Bitumenpapier Beschichtungen: KMB, 1-komp. KMB, 2-komp. Polymer-Zement-B. Polymer-Dispers.-B. Reaktionsharze Trennlagen, Dampfbremsen: PVC-Folie PE-Folie Faservlies Zementgebundene Baustoffe: WU-Beton C 35/45 WU-Beton C 25/30 Sanierputz Zementestrich u. -putz

100 75 12 25

200 … 1000 200 … 1000 15 … 40 20 … 80

Bodenbeläge: Fliesenbelag Linoleum PVC-Platten Gummibahnen Teppich

300 1.000 10.000 10.000 5

3 … 10 1…3 1…2 1…3 1…8

7.10 Schutzschichten und Schutzmaßnahmen Man unterscheidet Schutzschichten und Schutzmaßnahmen. Erstere sind für den dauernden Schutz der Abdichtung bestimmt und müssen daher langfristig ihre Funktion erfüllen. Schutzmaßnahmen dienen nur dem vorübergehenden Schutz in der Bauphase. Bei der Bauablaufplanung und bei der konstruktiven Ausbildung des Bauwerks sollte man zu erreichen versuchen, dass nach Erstellung der Abdichtung sofort der endgültige Zustand hergestellt werden kann, d.h. dass Schutzmaßnahmen entfallen können oder dass die Schutzmaßnahme auch als Schutzschicht tauglich ist oder wenigstens mitverwendet werden kann.

7

128

7 Werkstoffe zur Bauwerksabdichtung

Bild 7.20: Fugen in Schutzschichten und Bewegungsfugen im Baukörper sollen an gleicher Stelle liegen und sinnvoll platziert sein [7.27].

7

Die primäre Aufgabe einer Schutzschicht ist es, die relativ empfindliche und dünne Abdichtung vor Beschädigung zu schützen, also vor Scherbelastung, Perforation und punktueller Druckbelastung. Weitere Aufgaben können der Schutz der Abdichtung vor zu starker Erwärmung, Verbesserung des Wärmeschutzes des abgedichteten Bauteils, Dränung anfallenden Wassers und Wurzelschutz sein. Die im einzelnen Fall vorliegenden Aufgaben der Schutzschicht können manchmal durch ein einziges Bauprodukt, oft aber nur durch eine Kombination verschiedener, nacheinander aufzubringender Schichten erfüllt werden. Schutzschichten müssen Abdichtungen vollflächig und hohlraumfrei bedecken und dürfen selbst keine Scherkräfte in die Abdichtung einleiten. Sofern erforderlich, müssen Fugen in den Schutzschichten ausgebildet werden, um keine Spannungen auf die Bauwerksabdichtung zu übertragen z. B. bei Parkdeckbelägen aus Beton oder bei Temperaturwechseln, über Bewegungs-Fugen im Bauwerk usw. (Bild 7.20). Besondere Belastungen, wie z.B. Fahrzeugverkehr oder das Eigengewicht der Schutzschicht auf geneigten Flächen, erfordern lastverteilende Schutzschichten oder Widerlager bzw. Zuganker (Telleranker) für die Schutzschicht, um hohe lokale Pressungen oder Scherkräfte von der Abdichtung fernzuhalten. Der Teil 10 von DIN 18195 [7.10] beschreibt die einzuhaltenden Bedingungen bei folgenden Ausführungsarten von Schutzschichten eingehender: – Mauerwerk – Platten aus Beton und Keramik – Beton – Gussasphalt – Mörtel (Estrich) – Bitumendichtungsbahnen – Perimeterdämmplatten Auf waagerechten Flächen werden heute außerdem auch Gummigranulatmatten als Schutzschicht eingesetzt. Kunststoffdichtungsbahnen werden häufig mit einer oder zwei Lagen synthetischem Vlies, mind. 300 g/m2, geschützt. Zu den Perimeterdämmplatten werden folgende Anmerkungen gemacht: XPS-Schaumstoffplatten werden durch Auspressen von flüssigem PS-Schaum aus einer Schlitzdüse und einem anschließenden Glätten der Oberfläche hergestellt. Sie bestehen deshalb aus einem Kernbereich aus geschlossenen Zellen von etwa 0,2 bis 0,3 mm Durchmes-

129

7.10 Schutzschichten und Schutzmaßnahmen

ser und etwa 1 μm dicken Wandungen aus Polystyrol und einer Plattenoberflächenzone aus verdichtetem Polystyrolschaum. Ein kapillarer Wassertransport ist wegen der Hydrophobie des Materials sowie wegen der Geschlossenzelligkeit des Schaumstoffes nicht möglich. Flüssiges Wasser kann daher nur durch Wasserdampfdiffusion in den Zellen abgelagert werden. XPS-Platten sind auf Grund der genannten Gegebenheiten stark durchfeuchtungshemmend. Grundsätzlich sind die XPS-Platten einlagig zu verlegen. Die Zähigkeit des Polystyrols macht die Platte begrenzt belastbar und verformbar. Expandiertes Polystyrol besteht aus verschweißten Schaumstoffkügelchen aus Polystyrol. Es ist ein besonders preiswerter Wärmedämmstoff, allerdings nicht so durchfeuchtungshemmend und nicht so robust wie extrudierter Polystyrolschaum. Daher darf es gemäß Zulassung als Perimeterdämmung nur bei Bodenfeuchtigkeit und nichtdrückendem Wasser angewandt werden. Schaumglas ist wegen der Dichtigkeit von Glas gegen flüssiges Wasser und diffundierende Wassermoleküle und wegen der geschlossenen Zellen durchfeuchtungssicher. Außerdem ist es relativ drucksteif und zeigt keine Kriechverformung. Ist eine Beschädigung nicht ausgeschlossen, muss eine Schutzschicht aufgebracht werden. In Bereichen mit ständig oder lang anhaltendem Grundwasser sind die Schaumglasplatten vollflächig und vollfugig mit Bitumen zu verkleben. Im Frostbereich muss die Oberfläche von Schaumglas durch eine mind. 2 mm dicke Schicht aus Bitumenspachtelmasse geschützt werden. Tabelle 7.16 enthält die Vorgaben für Perimeterdämmstoffe, welche gemäß den bauaufsichtlichen Zulassungen einzuhalten sind. Tabelle 7.16: Anwendungsgrenzwerte von Dämmstoffen zur Perimeterdämmung laut deren Zulassungsbedingungen Material

zugelassene Dicke d in mm

zulässige Druckspannung Czul. in N/mm2

Wärmeleitfähigkeit o in W/mK

erwartete Stauchung in %

max. Wassereintauchtiefe in m

Rohdichte in kg/m3

Foamglas

40 – 120

0,22 – 0,38

0,045 – 0,055

keine

< 12

105 – 165

XPS

40(50) – 120

0,12 – 0,24

0,035 bzw. 0,045

≤3

< 3,5

30 – 45

EPS

50 – 120

0,095 – 0,11

0,039

≤5

0

40 – 45

In drückendes Wasser eintauchende Dämmstoffplatten können Auftriebskräften unterliegen, die entweder durch Reibung und viskosen Widerstand (soweit zulässig) oder durch Anker aufgenommen werden können. Durch Vermeidung offener Horizontalfugen zwischen den Dämmplatten im Höhenbereich vom Gelände bis in etwa h = 0,5 m Tiefe sollte dort das Entstehen von Auftrieb verhindert werden. Offene Fugen in tieferer Lage h sind in aller Regel unbedenklich, weil der Auftrieb linear mit h, der Reibwiderstand mit h2 anwächst, wie in [7.37] dargelegt ist. Die Grundlagen für die Planung, Bemessung und Ausführung von Dränmaßnahmen sind in DIN 4095: Dränung zum Schutz baulicher Anlagen beschrieben. Durch Dränmaßnahmen kann auch bei wenig durchlässigem Boden und Sickerwasserbeanspruchung die Abdichtung noch dem Lastfall Bodenfeuchte bemessen werden, sofern ein ausreichender Abstand zum Bemessungswasserstand vorliegt. Dränschichten vor Wänden

7

130

7

7 Werkstoffe zur Bauwerksabdichtung

Bild 7.21: Ausgestaltung einer Dämmplatte, damit sie als Wärmedämmschicht, Schutzschicht und Dränplatte wirken kann

müssen hierbei alle erdberührten Flächen der Abdichtung bedecken. Dränschichten bestehen in der Regel aus einer grobporigen Sickerschicht, welche das Wasser abführt, und einer feinporigen Filterschicht, welche die Sickerschicht vor dem Eindringen von Bodenmaterial bewahrt. Sickerschichten können durch Sickerkanäle oder durch ein haufwerksporiges Materialgefüge gebildet werden, z. B. aus einer Kiesschüttung oder aus Platten aus verklebtem Grobkorn, welches oft aus Keramik oder Polystyrol besteht. Ferner sind Noppenfolien dafür gebräuchlich, welche durch Tiefziehen von Polystyrolplatten hergestellt werden, sowie Wirrgelege aus robusten Kunststoffdrähten. Als Filterschicht dienen vorzugsweise Vliese aus Kunststofffasern, sog. Geotextilien. Eine Schutzplatte mit Wärmedämm- und Drän-Funktion besteht beispielsweise aus einer Wärmedämmplatte mit eingefrästen Rillen vertikaler Ausrichtung an der erdseitigen Plattenoberfläche, welche mit einem feinmaschigen Polyestervlies abgedeckt ist (Bild 7.21). Die Dränschicht ist an die Dränleitung sorgfältig anzuschließen [7.45].

7.11 Einbauteile, Verstärkungen usw. In bestimmten Bereichen muss eine Abdichtung durch Einbauteile, Verstärkungen usw. ergänzt oder ersetzt werden. Diese Bereiche werden in der Abdichtungstechnik wie folgt bezeichnet: a) Bewegungsfugen: wo planmäßig Relativbewegungen stattfinden, b) Durchdringungen: wo die Abdichtungsebene durchdrungen wird, c) Abschlüsse: wo die betreffende Abdichtung endet, d) Anschlüsse: wo die Abdichtung später in gleicher Art weitergeführt wird (Bild 7.22)

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7.11 Einbauteile, Verstärkungen usw.

Bild 7.22: Anschluss einer Wandabdichtung an die Bodenabdichtung gleicher Art, in Form eines rückläufigen Stosses (sog. Anschluss)

7

Bild 7.23: Übergang einer Wandabdichtung aus KMB an eine flexible Dichtungsschlämme im Sockelbereich (sog. Übergang)

e) Übergänge: wo unterschiedliche Abdichtungssysteme verbunden werden (Bild 7.23) f) lokal erhöht belastete Bereiche wie Kanten, Kehlen, Ecken usw. Die an den genannten Stellen notwendigen Maßnahmen hängen von der Art der Abdichtung sowie von der Art der Beanspruchung ab und müssen sorgfältig geplant, d.h. textlich sowie in Zeichnungen beschrieben werden. Oft ist die richtige Ausführung dieser Problembereiche für den Erfolg einer Abdichtung entscheidend. Die Zulieferindustrie bietet Einbauteile und anderes Zubehör für viele Abdichtungsarten in einer großen Vielfalt auf dem Markt an, welche die Lösung der oben genannten Problembereiche in der Abdichtung bzw. der Betonwanne sehr erleichtern. In DIN 18195, Teil 8 [7.8] werden die betreffenden Maßnahmen für die in dieser Norm behandelten Abdichtungsarten bei Bewegungsfugen,

132

7 Werkstoffe zur Bauwerksabdichtung

in Teil 9 [7.9] für Durchdringungen, Übergänge und Anschlüsse sehr detailliert behandelt. Wegen der umfangreichen Regelungen wird auf die DIN 18195 verwiesen. Die heute üblichen Maßnahmen bei WU-Beton-Wannen und bei Beschichtungen mit Abdichtfunktion werden nachfolgend dargestellt. Wasserundurchlässige Betonwannen (vgl. hierzu Abschnitt 7.6): Bewegungsfugen

werden oft durch einbetonierte Fugenbänder aus Thermoplasten nach DIN 18541 [7.14] oder aus Elastomeren nach DIN 7865 [7.12] gedichtet. Die Bemessung der Fugenbänder hat sich nach DIN 18197 [7.13] zu richten, wobei der einwirkende Wasserdruck und die zu erwartende Fugenbewegung die entscheidenden Parameter sind. Bild 7.24 zeigt die Anordnung eines Dehnfugenbandes mittig im Betonquerschnitt und die Bezeichnung der Bestandteile. Zur Sicherung gegen Umläufigkeit an den Fugenbandmanschetten können zusätzlich Injektionsschläuche zur nachträglichen Injektion verlegt werden. Bewegungsfugen in einer WU-Beton-Wanne sollten jedoch möglichst vermieden werden, da sie teuer, anfällig und bei Undichtigkeit schwerer nachzudichten sind als z. B. Risse in einer bewegungsfugenfreien Konstruktion.

Sollriss-Stellen

werden dadurch erzeugt, dass in den betreffenden Betonquerschnitt Bänder, Bleche usw. so eingebaut werden, dass dort die Rissbildung im Betonquerschnitt gefördert und zugleich der Riss abgedichtet wird.

Abschlüsse

bedeutet hier das Ende von WU-Betonbauteilen und die Fortsetzung durch andere Bauteile, z. B. aus Mauerwerk oder aus Normalbeton. Die an diesen Stellen notwendigen Maßnahmen ergeben sich aus den Notwendigkeiten zur ggf. erforderlichen Dichtigkeit der weiterführenden Bauteile.

Anschlüsse

heißen die Übergänge von der Sohle zur Wand. Hier entstehen oft Arbeitsfugen. Dort soll der Kraftverlauf nicht unterbrochen werden, weshalb die Bewehrung in der Regel durchläuft. Durch Einbetonieren von Kunststoff-Fugenbändern, Blechstreifen, Injektionsschläuchen und Quellbändern ist die Sicherheit gegen Undichtigkeit zu erhöhen. Bild 7.25 zeigt einige Ausführungen der Abdichtung an Arbeitsfugen mit Blechstreifen bzw. Blechmanschetten.

Durchdringungen

werden meist durch Einbetonieren von Flanschrohren, welche entweder das durchdringende Element selbst sind, oder in welche das durchdringende Element eingedichtet wird, hergestellt.

Übergänge

auf andere Abdichtungssysteme stellen hier kein Problem dar, weil an Betonoberflächen selbst oder an in Beton eingegossene Fest-Flansche aus Metall oder Kunststoff der Übergang zu einer anderen Abdichtungsart im Allgemeinen leicht und sicher herzustellen ist.

Kehlen, Ecken, Kanten

stellen bei WU-Beton insofern keine Problemzonen dar, als dieser gegen mechanische Beschädigungen unempfindlich ist und Ausrundungen, Abschrägungen usw. hier sinnlos wären.

7

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7.11 Einbauteile, Verstärkungen usw.

Bild 7.24: Anwendung und Bezeichnungen bei einem mittig liegenden Dehnungsfugenband im Betonquerschnitt

7

Bild 7.25: Drei Varianten der Lage und Dichtung einer Arbeitsfuge in einer WU-Beton-Wanne (Zementtaschenbuch 2000)

Bild 7.26: Überbrückung einer Bauwerksfuge durch ein Abdichtungsband bei Abdichtung mit flexibler Schlämme

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7 Werkstoffe zur Bauwerksabdichtung

Beschichtungen mit Abdichtungsfunktion (vgl. hierzu Abschnitt 7.5): Bewegungsfugen können von Beschichtungen nicht überbrückt werden. Daher sind dort z.B. Dichtungsbänder aus Synthesekautschuk einzubauen, welche Klebeflansche in Form von seitlich austretenden Gewebestreifen zum Einbetten in die Beschichtung haben (Bild 7.26). Abschlüsse

erfordern bei Beschichtungen keine besonderen Maßnahmen, da ein guter Verbund zum Untergrund ein kennzeichnendes Merkmal jeder ordnungsgemäßen Beschichtung ist.

Anschlüsse

sind durch überlappendes Beschichten ohne wirklichen Mehraufwand herzustellen. Sie sollten nicht an Kanten, Kehlen usw. liegen, sondern in einem ebenflächigen Bereich. Bitumendickbeschichtungen (KMB) sind an Anschlüssen in einem Überlappungsbereich auf die Dicke Null auszuspachteln.

Durchdringungen

können durch an das durchdringende Element angefügte Flansche oder mit Manschetten gedichtet werden. Rohrdurchführungen können auch später mit Klebeflanschen oder Einpressdichtungen an ein im Beton eingebautes Rohrstück angeschlossen werden.

Übergänge

an andere Abdichtungen erfordern ebenfalls in aller Regel keine besonderen Maßnahmen. Es ist sorgfältig abzuwägen, ob die Beschichtung zeitlich vor oder nach der anderen Abdichtung ausgeführt wird. Die Verbundfreundlichkeit bzw. Materialverträglichkeit zwischen der Beschichtung und der anderen Abdichtung muss vom Hersteller des Beschichtungsstoffes bestätigt werden.

Kehlen, Kanten, Ecken

an andere Abdichtungen erfordern ebenfalls in aller Regel keine besonderen Maßnahmen. Es ist sorgfältig abzuwägen, ob die Beschichtung zeitlich vor oder nach der anderen Abdichtung ausgeführt wird. Die Verbundfreundlichkeit bzw. Materialverträglichkeit zwischen der Beschichtung und der anderen Abdichtung muss vom Hersteller des Beschichtungsstoffes bestätigt werden.

7

7.12 Literatur DIN 18195, Bauwerksabdichtungen [7.1] [7.2] [7.3] [7.4]

Teil 1: Grundsätze, Definitionen, Zuordnung der Abdichtungsarten. August 2000 Teil 2: Stoffe. April 2009 Teil 3: Anforderungen an den Untergrund und Verarbeitung der Stoffe. August 2000 Teil 4: Abdichtungen gegen Bodenfeuchte (Kapillarwasser, Haftwasser) und nichtstauendes Sickerwasser an Bodenplatten und Wänden, Bemessung und Ausführung. August 2000 [7.5] Teil 5: Abdichtungen gegen nichtdrückendes Wasser auf Deckenflächen und in Nassräumen, Bemessung und Ausführung. August 2000 [7.6] Teil 6: Abdichtungen gegen von außen drückendes Wasser und aufstauendes Sickerwasser, Bemessung und Ausführung. August 2000

7.12 Literatur

[7.7] [7.8] [7.9] [7.10] [7.11] [7.12] [7.13] [7.14]

[7.15] [7.16] [7.17]

[7.18]

[7.19]

[7.20] [7.21]

[7.22]

[7.23] [7.24] [7.25]

[7.26] [7.27] [7.28] [7.29]

Teil 7: Abdichtungen gegen von innen drückendes Wasser, Bemessung und Ausführung. Juli 2009 Teil 8: Abdichtungen über Bewegungsfugen. März 2004 Teil 9: Durchdringungen, Übergänge, An- und Abschlüsse. März 2004 Teil 10: Schutzschichten und Schutzmaßnahmen. März 2004 DIN V 20000-202 Anwendungsnorm für Bauwerksabdichtungsbahnen nach europäischen Produktnormen zur Verwendung in Bauwerksabdichtungen, Dezember 2007 DIN 7865 Elastomer-Fugenbänder zur Abdichtung von Fugen in Beton, Teil 1: Form und Maße, Teil 2: Werkstoffanforderungen und Prüfungen. Februar 1982 DIN V 18197 Abdichten von Fugen in Beton mit Fugenbändern. Oktober 2005 DIN 18541 Fugenbänder aus thermoplastischen Kunststoffen zur Abdichtung von Fugen in Ort-Beton. Teil 1: Begriffe, Formen, Maße. Teil 2: Anforderungen, Prüfung, Überwachung. November 1992 DIN 18336 Abdichtungsarbeiten. VOB, Teil C. Dezember 2002 ZTV-ING-Teil 7: Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Ingenieurbauten, Teil 7 „Brückenbeläge“. Dortmund: Verkehrsblatt-Verlag, 2007 TL-BEL-B Teil 1 Technische Lieferbedingungen für die Dichtungsschicht aus einer BitumenSchweißbahn zur Hers-tellung von Brückenbelägen auf Beton nach den ZTV-BEL-B Teil 1. Bonn: Der Bundesminister für Verkehr, Ausgabe 1999 TL-BEL-EP Technische Lieferbedingungen für Reaktionsharze für Grundierungen, Versiegelungen und Kratzspachtelungen unter Asphaltbelägen auf Beton. Bonn: Der Bundesminister für Verkehr, Ausgabe 1999 Richtlinie für die Planung und Ausführung von Abdichtungen mit kunststoffmodfizierten Bitumendickbeschichtungen (KMB) – erdberührte Bauteile. Frankfurt: Deutsche Bauchemie e.V. und weitere, November 2001 Richtlinie für die Planung und Ausführung von Abdichtungen erdberührter Bauteile mit flexiblen Dichtungsschlämmen. Frankfurt: Deutsche Bauchemie e.V. und weitere, April 2006 Hinweise für die Ausführung von Verbundabdichtungen mit Bekleidungen und Belägen aus Fliesen und Platten für den Innen- und Außenbereich. Zentralverband des Deutschen Baugewerbes, 2010 BWA- Richtlinien, Band 1, Technische Regeln für die Planung und Ausführung von Abdichtungen erdberührter Bauwerksflächen oberhalb des Grundwasserspiegels. Otto Elsner Verlag, 2004 BWA- Richtlinien, Band 2, Technische Regeln für die Planung und Ausführung von Abdichtungen gegen von außen drückendes Wasser. Otto Elsner Verlag, 2006 Rainer Franz/Klaus Englert u. a., VOB/C Kommentar: Rohbauarbeiten. Rudolf Müller Verlag, 2003 Innenbeschichtung von Trinkwasserbehältern mit starren mineralischen Dichtungsschlämmen. Ergänzende technische Hinweise. Industrieverband Bauchemie und Holzschutzmittel e.V., Januar 1995 Hinweise für die Abdichtung von Ingenieurbauwerken (AIB). Drucksache DS 835. Deutsche Bundesbahn, Januar 1997 Eberhard Braun: Bitumen. Verlagsges. Rudolf Müller, 1987 Bitumen und seine Anwendung. Arbit-Schriftenreihe, Heft 56. Hamburg, 1991 Werkstoffblätter Dichtungsbahnen. Zusammenfassende Übersicht über Kunststoff- und Kautschukbahnen für Bauwerksabdichtungen. Darmstadt: Industrieverband Kunststoffbahnen (IVK); Geschäftsbereich Dach- und Dichtungsbahnen (DUD), Ausgabe 1997

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7

7 Werkstoffe zur Bauwerksabdichtung

[7.30] Technische Regeln für die Planung und Ausführung von Abdichtungen mit Polymerbitumen und Bitumenbahnen. Vdd, Industrieverband Bitumen- Dach- und Dichtungsbahnen e.V., Frankfurt/Main, 2007 [7.31] Wasserundurchlässige Baukörper aus Beton. Wiesbaden: Deutscher Betonverein, Juni 1996 [7.32] Keller im Grundwasser. Grundsätze der Planung und Ausführung. Zement-Merkblatt. Köln: Bauberatung Zement, 1998 [7.33] Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton (WU- Richtlinie). Berlin: Deutscher Ausschuss für Stahlbeton, 2004 [7.34] Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen (Instandsetzungsrichtlinie), Teil 2: Bauprodukte und Anwendung. Berlin: Deutscher Ausschuss für Stahlbeton, Oktober 2001 [7.35] Bundesverband Estrich und Belag: Hinweise zum Einsatz alternativer Abichtungen unter Estrichen. Februar 1997 [7.36] H. Klopfer: Eine Theorie der Rissüberbrückung durch Beschichtungen. B + B. Teil 1: Heft 2 (1982), Seite 59 bis 66. Teil 2: Heft 3 (1982), Seite 86 bis 92 [7.37] H. Klopfer: Ausgewählte Themen der hygrischen Bauphysik. Bauphysik-Kalender 2005, Berlin: Ernst und Sohn Verlag, 2005 [7.38] Kunststoff-Forschung Bauchemie. CHEManager Spezial 1/2000. Darmstadt: GIT-Verlag GmbH, 2000 [7.39] Deutscher Holz- und Bautenschutzverband e. V.: Handbuch der Bauwerksabdichtung. Köln: Rudolf Müller Verlag, 2008 [7.40] R. Ruhnau: Bemessungskriterien für die Anwendung von Natriumbentoniten als Bauwerksabdichtung. Dissertation. Berlin, 1985 [7.41] Neue Entwicklungen in der Abdichtungstechnik. Bericht von den Aachener Bausachverständigen-Tagen 1999. Seite 90 bis 99. Wiesbaden und Berlin: Bauverlag, 1999. [7.42] Aachener Bausachverständigentage: Bauwerksabdichtungen – Feuchteprobleme im Keller und im Gebäudeinneren. Wiesbaden: Vieweg Verlag, 2007 [7.43] Braun, Metelmann, Thun, Vordermeier: Die Berechnung bituminöser Bauwerksabdichtungen. Hamburg: Arbeitsgemeinschaft der Bitumenindustrie e.V., 1976 [7.44] Ph. Frank und R. v. Mises: Die Differential- und Integralgleichungen der Mechanik und Physik II: Physikalischer Teil. Nachdruck der 2. Auflage. New York: Dover Publications und Braunschweig: Vieweg und Sohn, 1961 [7.45] Bauschadensfälle Band 6: Der besondere Schadensfall, Seite 143 ff. Stuttgart: Fraunhofer IRB Verlag, 2004 [7.46] Bundesfachabteilung Bauwerksabdichtung im Hauptverband der Deutschen Bauindustrie e.V. (Hrsg.): Lehrbriefe Bauwerksabdichtung. 2004 [7.47] Deutscher Ausschuss für Stahlbeton, Heft 555: Erläuterungen zur DAfStb-Richtlinie „Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton“. Beuth-Verlag, 2006 [7.48] Zement Merkblatt B 9, Expositionsklassen von Beton und besondere Betoneigenschaften. Düsseldorf: Verein deutscher Zementwerke e. V., 2006 [7.49] Curbach, Klaus u. a.: Zur Anwendung von Expositionsklassen bei Parkhäusern. In: Betonund Stahlbetonbau, Heft 9. Berlin: Verlag Ernst & Sohn, 2004

8 Abdichtungen mit Bitumenbahnen Von Prof. Dipl.-Ing. Axel C. Rahn und Dipl.-Ing. Wolfram Unger

8.1 Vorbemerkungen Das Werk Bauwerksabdichtung von Karl Lufsky, im allgemeinen Sprachgebrauch auch Der Lufsky genannt, war immer das Standardwerk für Flächenabdichtungen mit Bitumenwerkstoffen. Karl Lufsky war erst Mitarbeiter des Geschäftsführers Otto Latendorf der 1924 in Berlin gegründeten Firma ARIDO Abdichtungs-GmbH und später ihr Geschäftsführer [8.1]. Eine Baustelle war seit 1950 der Keller der neuen Sowjetischen Botschaft Unter den Linden. Eines Tages sprach dort einer der russischen Ingenieur-Offiziere Otto Latendorf an und fragte ihn, ob er wohl eine schriftliche Zusammenfassung aller technischen Probleme der bituminösen Bauwerksabdichtung für ihn verfassen könnte. Mit dieser Schrift würde er sich dann zu seinem Abschlussexamen in Moskau melden. Vergüten wollte er den Arbeitsaufwand mit Lebensmittellieferungen. Otto Latendorf willigte ein und machte sich gemeinsam mit Karl Lufsky an die Arbeit. Dies war offensichtlich der Impuls für Karl Lufsky, einige Zeit später im Leipziger Teubner Verlag die erste Auflage des Buchs „Bauwerksabdichtungen“ herauszugeben, womit der Grundstein gelegt wurde, aus einer „Moskauer Examensarbeit“ in den letzten 50 Jahren ein bedeutendes Fachbuch zu machen. Wenngleich Flächenabdichtungen von Gründungsbauwerken mit Bitumenwerkstoffen in den letzten Jahrzehnten ein wenig in den Hintergrund gedrängt wurden, ist die Kenntnis der Abdichtungstechnik nicht nur für Baumaßnahmen im Bestand, bei denen an derartige Flächenabdichtungen angeschlossen werden muss, sondern auch für Neubauten mit besonderen Anforderungen immer noch von Bedeutung. Vor diesem Hintergrund widmet sich dieser Abschnitt in Tradition und Anknüpfung an den alten Lufsky dieser Technik.

8.2 Werkstoff Bitumen 8.2.1 Vom Steinkohlenteerpech zum heutigen Bitumen Betrachtet man die geschichtliche Entwicklung dieser im allgemeinen Sprachgebrauch auch „Schwarzabdichtung“ genannten Bauweise, so muss man wissen, dass vor dem 2. Weltkrieg oftmals Steinkohlenteerpech als sog. Schwarzabdichtung und nicht Bitumen zur Anwendung kam. Steinkohlenteerpech wird bei der zerstörenden Verkokung oder Verschwelung von Steinkohle gewonnen, jedoch seit 1979 nicht mehr für Abdichtungswerkstoffe eingesetzt. Dies liegt insbesondere auch an den beim Verarbeiten frei werdenden gesundheitsschädlichen Phenoldämpfen. Ähnlichkeiten in physikalischer Hinsicht führten dazu, dass sowohl Bitumen als auch Steinkohlenteerpech in den Deutschen Normen gemeinsam als bituminöse Stoffe bezeichnet

138

8 Abdichtungen mit Bitumenbahnen

wurden, was jedoch wegen des chemischen Unterschieds irreführend ist. Dies insbesondere vor dem Hintergrund, dass Steinkohlenteerpech und Bitumen im Regelfall nicht miteinander verträglich sind. Dies gilt es bei Baumaßnahmen im Bestand zu berücksichtigen, wenn vorhandene, auf Teerbasis bestehende Abdichtungen ertüchtigt oder ergänzt werden oder an diese ein Abdichtungsanschluss erfolgen soll.

8

Hinter dem allgemeinen Begriff Teer verbirgt sich eine Vielzahl unterschiedlicher sog. Teerweichpeche, so z. B. das Steinkohlenteerweichpech. Steinkohlenteerpech ist ein sog. kolloides Stoffsystem, dessen Dispersionsmittel aus Teerölen und dessen disperse Phase aus Teerharzen besteht. Steinkohlenteerpech ist somit eine mehr oder weniger fest scheinende, schwarz glänzende, zähe Masse von glasartiger Beschaffenheit mit glattem Bruch und einem deutlich wahrnehmbaren Teergeruch, der durch den Phenolgehalt geprägt wird. Der normalen solaren Strahlung ausgesetzt wird es schnell weich und fließfähig, wobei jedoch eine geringe Abkühlung ausreicht, um es z. B. beim Zerschlagen mit der Axt springen und splittern zu lassen. Das Steinkohlenteerpech entsteht bei der Destillation des Steinkohlenrohteers. Je nachdem wie die Destillation durchgeführt wird, d. h. bis zu welchem Grad die einzelnen Teeröle abdestilliert werden, entstehen der Reihe nach Weichpech, mittelhartes Pech und Hartpech. Ein auf diese Weise destilliertes Weichpech wird auch Direktpech genannt. Eine andere Herstellungsweise des Weichpechs bestand darin, die Destillation zunächst bis über die Hartpechgrenze hochzutreiben und den Rückstand, also das Hartpech, später so weit mit Teeröl wieder zu verschmelzen, bis der gewünschte Weichheitsgrad erreicht war. Das auf diese Weise gewonnene Produkt wurde präpariertes Weichpech genannt. Bitumen als reines Erdölprodukt gelangte 1922–1923 aus Mittelamerika auf den europäischen Markt, woraufhin ein Wettbewerb zwischen der Teer- und der Bitumenindustrie in Deutschland einsetzte. Der Wettbewerb erfolgte hierbei primär in den Bereichen der Dachpappenindustrie und des Straßenbaus. Aufgrund des geringen Plastizitätsbereichs des normalen Steinkohlenteerweichpechs gegenüber den Bitumenprodukten erfolgte die Entwicklung des Sonderpechs oder auch Edelpechs. Dieses war weich und plastisch, dabei aber in hohem Maße temperaturunempfindlich, so dass es in dieser Hinsicht dem Bitumen gleichwertig war. Eine weitere Erhöhung des geringen Plastizitätsbereichs beim normalen Steinkohlenteerweichpech erreichte man auf einfache Art und Weise durch mineralische Füllstoffe wie Sand, Quarzmehl, Mikroasbest, Kalkmehl, Ton und Ähnliches. Die Füllstoffe erwiesen sich als umso wirkungsvoller, je schwerer die einzelnen Teilchen im Pech gegeneinander verschieblich waren. Rundliche Sandkörner haben daher weniger stabilisierende Wirkung als z. B. Asbest aufgrund seiner faserigen Struktur. Der Gedanke, bitumen- und teerpechartige Stoffe miteinander zu mischen, lag wegen der chemischen Verwandtschaft der beiden Stoffgruppen nahe, zumal sie auch Ähnlichkeiten in physikalischer Hinsicht haben. Die Praxis und eingehende Forschungsarbeiten zeigten jedoch, dass die Mischung von Steinkohlenteer mit Bitumen nur in gewissen Verhältnissen möglich ist. So wurde eine Inhomogenität, die sog. Mischungslücke, bei Bitumenzusätzen zwischen 20 % und 70 % festgestellt. Neben dem Steinkohlenteerweichpech kam auch Braunkohlenteerpech zur Ausführung. Insbesondere in den Nachkriegsjahren 1945 ff. wurde als „Austauschstoff“ wegen der kriegsbedingten Mangellage Braunkohlenteerpech für Sickerwasserabdichtungen verarbeitet. Sie wiesen anfangs erhebliche Mängel auf, wurden aber in der Folgezeit optimiert.

8.2 Werkstoff Bitumen

139

Neben den Teerabdichtungen waren auch andere Abdichtungsmaterialien auf dem Markt, wie z. B. Trinidad Asphalt. Trinidad Asphalt wurde aus Naturbitumen mit 20 % bis 40 % eingemahlenem Ton als Zusatz hergestellt. Zum Teil erfolgten hier auch Mischungen mit Teer oder Teerpech. Beim Bau der ersten U-Bahnstrecken in Berlin erprobte man auf diese Art Teerbitumenmischungen, bestehend aus Steinkohlenteerweichpech und bis zu 50 % Trinidad Asphalt. Bitumen wird als Rückstand bei der Destillation des Mineralöls gewonnen. Das hierbei gewonnene Bitumen wird Primärbitumen bzw. Destillationsbitumen genannt. Das temperaturabhängige Verhalten des Destillationsbitumens ist relativ schlecht. Der sog. Brechpunkt liegt bei ca. –2 °C und der Erweichungspunkt bei ca. 70 °C. Dieses Destillationsbitumen ist schlecht geeignet für die Herstellung von Bitumenbahnen. Vor diesem Hintergrund wird das Destillationsbitumen lediglich als Ausgangsprodukt im Rahmen einer Bitumenveredelung verwendet. Für den Bereich der Bauwerksabdichtung erfolgt hierbei eine Veredelung des Bitumens, indem in das erhitzte Bitumen Luft hineingeblasen wird. Das so hergestellte Bitumen heißt Blasen- oder Oxidationsbitumen und weist einen Brechpunkt bei ca. –20 °C und einen Erweichungspunkt bei ca. 115 °C auf. Bitumen ist eine fest erscheinende, schwarz glänzende Masse, die unter stetiger Krafteinwirkung auch bei geringer Temperatur verformbar ist. Auf den Baustellen wird es in Blöcken angeliefert, mit der Axt in Stücke geschlagen und in Kesseln aufgeschmolzen. Bitumen ist auch im kalten Zustand kein fester Körper, sondern hat die Merkmale einer Flüssigkeit, nämlich innere Beweglichkeit seiner Teilchen gegeneinander und infolge dessen das Fehlen der beständigen äußeren Form. Dieses Verhalten wird auch viskoelastisches Verhalten genannt. Das hierdurch bedingte Fließen des Bitumens geht jedoch bei normalen klimabedingten Temperaturen so langsam von statten, dass es dem Auge nicht als Bewegung erkennbar wird. Die Tatsache, dass Bitumen als Rückstand bei der Destillation des Mineralöls gewonnen wird, bedingt, dass Bitumenabdichtungen durch Öle und Fette gelöst werden, denn diese stören das Phasengleichgewicht, wodurch die flüssige Phase zugunsten der festen Phase vergrößert wird. Dieses durch Öle und Fette bedingte Auflösen wird auch Fluxen genannt. Zur Verbesserung des Wärme- und Kälteverhaltens von Bitumen können Gesteinsmehle und andere geeignete Stoffe zugesetzt werden. Derartige Zusatzstoffe werden oft Füllstoffe genannt. Man spricht hierbei dann von gefüllten Bitumenmassen. Neben dem Oxidationsbitumen, das als Klebemasse oder zur Herstellung von Bitumenbahnen verwendet wird, hat sich seit langem Polymerbitumen unter den Bitumenprodukten durchgesetzt. Polymerbitumen ist wiederum ein veredeltes Destillationsbitumen. Zur Veredelung wird das Destillationsbitumen mit bestimmten Polymeren modifiziert. Hierbei differenziert man zwischen elastomeren Polymeren und plastomeren Polymeren. Durch die Veredelung mit den Polymeren wird das Verhalten von Bitumen wesentlich verbessert. Für die Beurteilung der technischen Verwendungsmöglichkeiten bituminöser Massen dienen Kenn- bzw. Messwerte, von denen zwei, nämlich der Erweichungspunkt und der Brechpunkt, für die Abdichtungstechnik am wichtigsten sind. Die Kennzeichnung bzw. Bezeichnung der unterschiedlichen Bitumensorten erfolgt bei den im Bauwesen üblichen Bitumina nach den Kennzahlen des Erweichungspunkts und der Penetration, wobei beide Werte durch einen Schrägstrich getrennt werden. Neben diesen beiden Kennwerten für Bitumen ist insbesondere für Bitumensorten, die auch für Flachdach- und Terrassenabdichtungen verwendet werden sollen, ein weiterer Kennwert

8

140

8 Abdichtungen mit Bitumenbahnen

von Bedeutung. Hierbei handelt es sich um das Kälteverhalten des Bitumens, das durch den sog. Brechpunkt des Bitumens klassifiziert wird. Der Brechpunkt wird hierbei nach der Methode nach Fraaß ermittelt. Im Nachfolgenden wird die Ermittlung der Kennwerte kurz vorgestellt.

8.2.2 Ermittlung des Erweichungspunkts nach der Methode „Ring und Kugel“

8

Die Ermittlung des Erweichungspunkts nach der Ring- und Kugelmethode (RuK) erfolgt derart, dass das zu untersuchende Bitumen in einen Stahlring gegossen wird und anschließend auf Ringdicke abgeglichen wird. Der Ring wird nun bei einer bestimmten Prüftemperatur in eine Prüfvorrichtung eingebaut, bei der der mit Bitumen gefüllte Prüfring in einem bestimmten Abstand oberhalb einer Grundplatte angeordnet wird. Diese Prüfvorrichtung wird nun in einem mit Wasser gefüllten Laborglas derart angeordnet, dass sie vollflächig wasserumspült ist. Zudem wird auf der Bitumenschicht eine Stahlkugel aufgelegt. Nach erfolgtem Versuchsaufbau wird der mit Wasser gefüllte Glasbecher über einem Bunsenbrenner gleichmäßig erwärmt. Durch die gleichmäßige Erwärmung und durch die Belastung des Bitumens durch die Kugel verformt sich das Bitumen im Ring zu einem Bitumensack. Wenn der Bitumensack die Grundplatte der Prüfapparatur berührt, wird die Temperatur des Wassers am Thermometer abgelesen. Die hierbei ermittelte Temperatur ist die sog. Erweichungstemperatur. Der prinzipielle Versuchsaufbau ist auf Bild 8.1 dargestellt. Zur Klassifizierung der unterschiedlichen Bitumina wurden die in Tabelle 8.1 dargestellten Temperaturbereiche festgelegt.

Bild 8.1: Prinzipieller Versuchsaufbau zur Bestimmung des Erweichungspunkts nach der Methode „Ring und Kugel“ [8.2] 1 Bunsenbrenner 2 Grundplatte 3 Laborglas 4 Ring mit Bitumen gefüllt 5 Kugel 6 Thermometer

Tabelle 8.1: Erweichungspunkt für unterschiedliche Oxidationsbitumina Bitumenart

Erweichungspunkt

85 / 25

80–90 °C

100 / 25

100–108 °C

115 / 15

110–120 °C

141

8.2 Werkstoff Bitumen

8.2.3 Ermittlung der Eindringtiefe (Penetration) Die Ermittlung der Eindringtiefe des Bitumens erfolgt derart, dass das zu untersuchende Bitumen in einen Behälter gegossen und auf eine Prüftemperatur von +25 °C abgekühlt wird. Nach Abkühlung des Bitumens wird auf dieses, in einem Stativ fixiert, eine Prüfnadel aufgesetzt (vgl. Bild 8.2). Anschließend wird die Fixierung der Prüfnadel für 5 Sekunden gelöst, so dass sie in das Bitumen eindringen kann. Das Maß, in dem die Prüfnadel in das Bitumen eindringt, ist an einer Skala der Prüfapparatur ablesbar. Die Eindringtiefe wird hier in 1/10 mm angegeben. Das Ergebnis der Überprüfung gibt darüber Auskunft, ob es sich um ein weiches oder hartes Bitumen handelt. Je tiefer die Prüfnadel in das Bitumen eindringt, umso weicher ist das Bitumen. In Tabelle 8.2 sind exemplarisch die Eindringtiefen für unterschiedliche Bitumenarten angegeben.

8 Bild 8.2: Prinzipdarstellung der Ermittlung der Eindringtiefe [8.2] 1 Normennadel 2 Becher mit Bitumen gefüllt

Tabelle 8.2: Penetration für unterschiedliche Oxidationsbitumina Bitumenart

Eindringtiefe [1/10 mm]

85 / 25

20–20

85 / 40

35–40

8.2.4 Ermittlung des Brechpunkts nach Fraaß Bei dieser Prüfung wird das Bitumen auf ein dünnes Blech aufgeschmolzen. Anschließend wird im Kälteschrank das Blech soweit abgekühlt, bis beim Biegen des Blechs die dünne Bitumenschicht bricht oder vom Blech abplatzt (vgl. Bild 8.3). Der Brechpunkt nach Fraaß gibt somit die Temperatur an, bei der die dünne Bitumenschicht bricht.

142

8 Abdichtungen mit Bitumenbahnen

Bild 8.3: Prinzipdarstellung der Ermittlung des Brechpunkts nach Fraaß [8.2]

8.2.5 Eigenschaften von Bitumen Zu den Haupteigenschaften von Bitumen gehören:

8

– Wasserunlöslichkeit – hohe Dampfdichtigkeit – Beständigkeit gegen die meisten Chemikalien – nicht lösemittelbeständig – thermoplastisch – gute Klebefähigkeit Entsprechend den Angaben der Shell [8.3] zu ihren Bitumina kann man darüber hinaus von den in den Tabellen 8.4 bis 8.6 angegebenen Eigenschaften ausgehen.

8.2.6 Verarbeitung von Bitumen Zur Verarbeitung des Bitumens muss das im kalten Zustand harte Bitumen aufgeschmolzen werden. Das Aufschmelzen des Bitumens erfolgt in gas- oder ölbeheizten Schmelzöfen bzw. Kesseln mit unterschiedlichem Fassungsvermögen. Die Verarbeitungstemperatur des Bitumens liegt im Regelfall ca. 100 °C über dem Erweichungspunkt, d. h. etwa zwischen 180 °C und 220 °C. Um diese Temperatur auch ständig am Arbeitsplatz (Einbauplatz) zu haben, muss das Bitumen im Schmelzofen auf ca. 210 °C bis 230 °C erhitzt werden. Ein längeres ständiges Überhitzen des Bitumens im Kessel sollte vermieden werden, da das Bitumen durch eine Art von Nachdestillation im Schmelzkessel seine sortenspezifischen Eigenschaften verlieren und dadurch spröder werden kann. Beim Aufschmelzen von Polymerbitumen kann es zudem zu einer Entmischung zwischen den Polymerenfüllstoffen und dem Bitumen sowie einer Schädigung der Polymere kommen. Vor diesem Hintergrund wurden hierfür spezielle Kessel mit indirekter Beheizung und mit einem Rührwerk entwickelt. Derartige Kessel sind auch zur Herstellung von gefüll-

143

8.2 Werkstoff Bitumen Tabelle 8.4: Angaben zur chemischen Beständigkeit von Bitumen in Kontakt mit üblichen Substanzen [8.3] Substanz

Konzentration %

Temperatur ≤ 30 °C

Temperatur ≤ 65 °C

Anorganische Säuren Schwefelsäure

< 25

+

+

≥ 25 und ≤ 95

+

0

> 95

r

r

r

r

< 10

+

0

≥ 10 und ≤ 65

0

0

> 65

r

r

Oleum Salpetersäure

Salzsäure

< 25

+

+

≥ 25 und ≤ 36

+

0

> 36

0

r

40

+

0

Organische Säuren Ameisensäure Benzoesäure

+

Buttersäure Essigsäure

25

r

r

+

+

Ölsäure

r

r

Oxalsäure

+

+

Phenole

r

r

Phthalsäure

+

Gerbsäure

< 25

+

≥ 25

+

Zitronensäure

+

+

+

Ammoniakwasser

+

+

Kalilauge

+

0

Natronlauge

+

0

Pyridin und Derivate

r

r

Triethanolamin

+

Anorganische Basen

Organische Basen

Salzlösungen Chloride

+

+

Nitrate

+

+

Sulfate

+

+

Einwirkungsdauer: 30 Tage; + stabil, 0 nicht stabil in allen Fällen – zu überprüpfen, r instabil

8

144

8 Abdichtungen mit Bitumenbahnen Tabelle 8.5: Angaben zur chemischen Beständigkeit von Bitumen in Kontakt mit üblichen Substanzen [8.3] Substanz

Konzentration %

Temperatur ≤ 30 °C

Temperatur ≤ 65 °C

Trinkwasser

+

+

Bier

+

Glykol

+

+

Melasse

+

+

Zucker

+

+

Seifenlösung

+

+

Jauche

+

Abwässer

0

Diverse Substanzen

0

Einwirkungsdauer: 30 Tage; + stabil, 0 nicht stabil in allen Fällen – zu überprüpfen, r instabil

8

Tabelle 8.6: Chemische Beständigkeit von Bitumen in Abhängigkeit von der Konzentration und der Reaktionsdauer bei Raumtemperatur [8.3] Substanz

Konzentration %

Reaktionsdauer für Straßenbaubitumen Typen 20/30 und 35/50 6 Monate

1 Jahr

1,5 Jahre

2 Jahre

Oxidbitumen 5 Jahre

Anorganische Säuren Salzsäure

Schwelelsäure

Salpetersäure

bis 10

+

0

r

+

10 bis 30

0

0

r

+

r

bis 10

+

10 bis 50

0

r

+

10 bis 25

r

r

0

25 bis 50

r

r

r

r

r

+

0

+

Organische Säuren Milchsäure Buttersäure

+

+ kein Angriff, 0 geringer Angriff, r starker Angriff

Tabelle 8.7: Verarbeitungstemperaturen für Klebemassen und Deckaufstrichmittel nach DIN 18 195-3: 2000-08 Verwendete Bitumensorte Verarbeitungstemperatur in °C

B 251)

85/252)

100/252)

105/152)

Gefüllte Bitumenklebemasse

150 bis 160

180

190 bis 240

200 bis 210

200 bis 220

1)

nach DIN 1995-1

2)

nach den Analysetabellen der Bitumenindustrie

145

8.3 Bitumendachdichtungsbahnen

ten Bitumenmassen, bei denen geeignete Füllstoffe in das erhitzte Bitumen eingemischt werden, notwendig. Um ein Zusammenkleben des Blockbitumens auszuschließen, sind die einzelnen Bitumenblöcke in Kunststofffolie verpackt, die mit dem Bitumen im Kessel schmilzt und sich oben im flüssigen Bitumen absetzt. Diese Reste müssen regelmäßig abgeschöpft werden, damit es nicht zu zu starken Kesselverschmutzungen kommt.

8.3 Bitumendachdichtungsbahnen sowie Bitumenschweißbahnen und ihre Verarbeitung 8.3.1 Aufbau der Bahnen Bei den klassischen Bitumenabdichtungsbahnen muss zwischen Dachdichtungsbahnen und Schweißbahnen differenziert werden. Während Dachdichtungsbahnen zur Herstellung von Flächenabdichtungen mit Heißbitumen verklebt werden müssen, ist das zur Verklebung und somit zur Herstellung einer Flächenabdichtung erforderliche Klebebitumen bei Schweißbahnen werksseitig mit aufgearbeitet, weshalb diese Bahnen auch eine größere Dicke als die Dichtungsbahnen aufweisen. Grundsätzlich weisen Bitumenbahnen folgenden Aufbau auf: – obere Trenn- / Schutzschicht – obere Bitumendeckschicht – Armierungslage – untere Bitumendeckschicht – untere Trennschicht Eine exemplarische Darstellung kann hierbei dem Bild 8.4 entnommen werden. Bild 8.4: Exemplarische Darstellung eines Bitumenbahnenaufbaus [8.2] 1 Unterbestreuung 2 untere Deckschicht 3 Einlage 4 obere Deckschicht 5 Oberbestreuung

Die obere und untere Trennschicht haben zuerst einmal die Aufgabe, dafür Sorge zu tragen, dass die Bitumenbahnen im aufgerollten Zustand nicht verkleben. Hierzu erhalten die Dachdichtungsbahnen im Regelfall eine feine Bestreuung aus feuergetrocknetem Quarzsand. Beim Auftrag des Heißbitumens bei der Verklebung wird diese Feinschicht vom Heißbitumen ausreichend sicher ummantelt, so dass eine wasserhinterlaufsichere Verklebung erfolgt. Schweißbahnen besitzen als obere und untere Trennschicht im Regelfall eine extrem dünne Kunststofffolie, die bei Erwärmung durch den Brenner im Rahmen der Verlegung verbrennt. Aufgrund der Art der Trennschicht muss von einer Verlegung von Schweißbahnen in Heißbitumen abgeraten werden, da durch den Auftrag von Heißbitumen auf die dünne,

8

146

8 Abdichtungen mit Bitumenbahnen

die Trennschicht bildende Folie die Folie nicht, wie bei der Bearbeitung mit dem Brenner, verbrennt, sondern schmilzt und zu einer unkontrollierten Trennschicht in der Verklebung führen kann. In Abhängigkeit von der Art der Anordnung der Abdichtungsbahnen kann es zudem erforderlich werden, dass die obere Trennschicht nicht nur eine Aufgabe als Trennschicht, sondern auch eine Aufgabe als Schutzschicht für die Abdichtung wahrnehmen muss. In diesem Fall kann als obere Trennschicht z. B. eine Besplittung zur Anwendung kommen, die sowohl als Trennschicht als auch als Schutzschicht wirken kann. Die obere und untere Bitumendeckschicht wird aus Oxidationsbitumen mit mineralischen Zusätzen, wie z. B. Gesteinsmehl oder Flugasche, hergestellt. Eine noch wesentlichere Verbesserung der Eigenschaften wird durch die Verwendung von Polymerbitumen erreicht. Neben der Bitumendeckschicht kommt auch der Trägereinlage der Abdichtungsbahn eine besondere Bedeutung zu. Die Trägereinlage wird, bevor sie mit dem Deckbitumen beschichtet wird, in einer Tränkwanne getränkt, damit zwischen dem Trägergewebe und dem Deckbitumen eine innige Verbindung erreicht wird. Als Tränkmasse wird hierbei das gleiche Bitumen verarbeitet wie als Deckbitumen. Die Trägereinlage ist maßgeblich für die Bahneneigenschaften mit verantwortlich.

8

Für die Kennzeichnung von Bitumenbahnen gibt es Kurzzeichen, die in den derzeit gültigen Deutschen Anwendungsnormen festgelegt sind. Diese Kennzeichnung enthält Angaben zur Trägereinlage und zur Bahnenart sowie vorangestellt eine Kennzeichnung, sofern es sich um eine Polymerbitumenbahn handelt. Kennzeichnung für Polymerbitumen PYE Polymerbitumen mit elastomeren Polymeren PYP Polymerbitumen mit plastomeren Polymeren Kennzeichnung für Trägereinlagen R (Zahl) Rohfilzpappe V (Zahl) Glasvlies, der angegebene Zahlenwert gibt das Flächengewicht [g/m2] an PV (Zahl) Polyestervlies, der Zahlenwert gibt das Flächengewicht [g/m2] an G (Zahl) Glasgewebe, der Zahlenwert gibt das Flächengewicht [g/m2] an Cu01 Kupferbandträgereinlage aus Kupferband 0,1 mm KTG Kombinationsträgereinlage mit überwiegendem Glasanteil KTP Kombinationsträgereinlage mit überwiegendem Polyesteranteil Kennzeichnung der Bahnenart S (Zahl) Schweißbahn, der Zahlenwert gibt die Dicke [mm] der unbestreuten Bahn an DD Dachdichtungsbahn Die klassische Abdichtungsbahn stellt die R500 bzw. die R500N als nackte Bahn dar. Hierbei handelt es sich um Bahnen mit Trägereinlagen aus Rohfilzpappe. Später kamen Trägereinlagen aus Glasvlies hinzu und heute stellen Bitumenbahnen mit Trägereinlagen aus Glasgewebe, Polyestervlies oder Kombinationsträgereinlagen hochwertigste Abdichtungsbahnen dar. Der Tabelle 8.8 können unterschiedliche Bahnentypen hinsichtlich ihrer Bezeichnung entnommen werden.

147

8.3 Bitumendachdichtungsbahnen Tabelle 8.8: Übersicht der Bitumen- und Polymerbitumenbahnen für Bauwerksabdichtungen und Mauersperren [8.4] Bahnen/Kurzzeichen

nach DIN V 20000-202

Anwendungstyp

Mlndestgewlcht/ -dicke der Trägereinlage/ -foliea)

Mindestgehalt an Löslichemb)

Wasserdichtheit mindestensc)

Bitumendachbahnen mit Rohfilzeinlage, R 500

Tabelle 4

BA

500 g/m2

1250 g/m2

60 kPa/ 24 h

Bitumenbahnen mit Rohfilzeinlage, R 500

Tabelle 5

MSB

500 g/m2

1250 g/m2

60 kPa/ 24 h

Glasvlies-Bitumendachbahnen V13

Tabelle 6

BA

60 g/m2

1300 g/m2

60 kPa/ 24 h

Bitumen-Schweißbahnen mit Glasvlieseinlage V 60 S4

Tabelle 7

BA

60 g/m2

–

100 kPa/ 24 h

Bitumendichtungsbahnen Cu 01D

Tabelle 8

BA

Cu 0,1 mm

–

100 kPa/ 24 h

Bitumenschweißbahnen mit Kupferbandeinlage Cu 01 S4

Tabelle 9

BA

Cu 0,1 mm

–

100 kPa/ 24 h

Bitumendachdichtungsbahnen und Bitumenschweißbahnen mit Glasgewebe- oder Polyestervlieseinlage G 200 DD, PV 200 DD, G 200 S4, G 200 S5, PV 200 S5

Tabelle 10

BA

200 g/m2

Bitumendachdichtungsbahnen mit Glasgewebe- oder Polyestervlieseinlage G 200 DD, PV 200 DD

Tabelle 11

Polymerbitumen-Dachdichtungsbahnen und PolymerbitumenSchweißbahnen mit Glasgewebeoder Polyestervlieseinlage PYE-G 200 DD, PYE-PV 200 DD, PYE-G 200 S4, PYE-G 200 S5, PYE-PV 200 S5

Tabelle 12

Kaltselbstklebende Bitumendichtungsbahn mit HDPE-Trägerfolie KSK

Tabelle 13

BA

HDPE 0,07 mm

–

400 kPa/ 24 h

Kaltselbstklebende Polymerbitumenbahn mit Trägereinlage PYE-KTG KSP-2,8 PYE-KTP KSP-2,8

Tabelle 14

BA

120 g/m2

–

200 kPa/ 24 h

100 kPa/ 24 h

8 1600 p/m2 2100 p/m2 – MSB

200 g/m2

100 kPa/ 24 h

1600 g/m2 2100 g/m2 BA

200 g/m2

200 kPa/ 24 h

2100 g/m2 – – –

a)

Bestimmung nach DIN 52123, DIN 52117, DIN 52141, DIN 52142, DIN 18191 bzw. DIN 18192 Bestimmung nach DIN 52 123 c) Bestimmung nach DIN EN 1928 nach Verfahren B b)

Erläuterung: Anwendungstyp BA:

Bahnen für die Bauwerksabdichtung gegen Bodenfeuchte, nichtdrückendes Wasser und drückendes Wasser Anwendungstyp MSB: Bahnen für Abdichtungen in oder unter Wänden (Mauersperrbahnen)

148

8 Abdichtungen mit Bitumenbahnen

8.3.2 Materialeigenschaften von Bitumendichtungsbahnen und Bitumenschweißbahnen Die Qualität von Bitumenbahnen wird durch die Reißfestigkeit, das Kältebiegeverhalten sowie die Wärmestandsfestigkeit geprägt. Zur Bestimmung der Qualität von Bitumenbahnen werden folgende Prüfungen erforderlich: Reißfestigkeit und Dehnung Zur Bewertung der mechanischen Eigenschaften der Bitumenbahnen wird die Reißfestigkeit und die Dehnung in Längs-, Quer- und zum Teil in Diagonalrichtung ermittelt. Die Prüfung erfolgt anhand von Prüfstreifen, die in eine entsprechende Zugvorrichtung eingespannt und mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit bis zum Bruch belastet werden. Bruchkraft und Bruchdehnung werden hierbei ermittelt. Kältebiegeversuch

8

Das Kaltbiegeverhalten von Bitumenbahnen ist von besonderer Bedeutung. Zur Ermittlung und Bewertung dieses werden Prüfstreifen der zu untersuchenden Bahnen im Klimaschrank auf die bahnentypabhängige Prüftemperatur abgekühlt und in einer vorgegebenen Zeit um eine sog. Biegeplatte mit einem vorgegebenen Radius gebogen (vgl. Bild 8.5). Auf der Außenseite des Prüfstreifens wird dann geprüft, ob in der Deckschicht Kälterisse entstanden sind. Ist dies nicht der Fall, dann hat die Bitumenbahn den Kältebiegeversuch bestanden. Vor dem Hintergrund der unterschiedlichen Eigenschaften der Bitumenarten erfolgen die Kältebiegeversuche bei unterschiedlichen Temperaturen (vgl. Tabelle 8.9).

Bild 8.5: Prinzipdarstellung des Kältebiegeversuchs [8.2] 1 Biegeplatte 2 Prüfstreifen 3 Prüfstreifen auf Risse prüfen

Tabelle 8.9: Prüftemperaturen für unterschiedliche Bitumenbahnenarten Bitumenart

Prüftemperatur

Bitumenbahnen

± 0 °C

Polymerbitumenbahnen mit elastomeren Zusätzen

–25 °C

Polymerbitumenbahnen mit plastomeren Zusätzen

–15 °C

149

8.3 Bitumendachdichtungsbahnen

Wärmestandsfestigkeitsprüfung Zur Bewertung der Wärmestandsfestigkeit werden Bitumenbahnenprüfkörper in einer vorgegebenen Größe aus dem Bahnenmaterial herausgeschnitten und in einen auf Prüftemperatur eingestellten Klimaschrank gehängt (vgl. Bild 8.6). Die Prüfkörper müssen zwei Stunden im Prüfschrank hängen, ohne dass sich die Bitumenschichten verändern. Das heißt, ohne dass die Deckschichten abfließen. Die Prüftemperaturen hängen hierbei wieder von der Bitumenart ab (vgl. Tabelle 8.10). Tabelle 8.10: Prüftemperaturen für unterschiedliche Bitumenbahnenarten Bitumenart

Prüftemperatur

Bitumenbahnen

+70 °C

Polymerbitumenbahnen mit elastomeren Zusätzen

+100 °C

Polymerbitumenbahnen mit plastomeren Zusätzen

+130 °C

Die Temperaturspanne zwischen dem Kältebiegeverhalten und der Wärmestandsfestigkeit der Bitumenbahn ist der sog. Plastizitätsbereich der Abdichtungsbahnen. Neben diesen durch Prüfverfahren bestimmten Kennwerten und Eigenschaften muss noch auf weitere Besonderheiten einzelner Bahnentypen eingegangen werden, die sich aufgrund der Art und Ausführungstechnik ergeben.

Bild 8.6: Prinzipdarstellung der Wärmestandsfestigkeitsprüfung [8.2] links: vor dem Test bzw. Test bestanden rechts: Test nicht bestanden

8

150

8 Abdichtungen mit Bitumenbahnen

Nackte Bitumenbahnen (R500, R500N) Bei diesen Bahnen handelt es sich mehr oder weniger um Rohfilz mit einem Flächengewicht von 500 g/m 2, der mit Bitumen getränkt ist. Da der getränkte Rohfilz Feuchtigkeit zieht und hierbei auch in Wechselwirkung mit der Luftfeuchte Feuchtigkeit einlagern kann und es zu Wellenbildung kommen kann, müssen derartige Bahnen stets vollständig in Heißbitumen eingebettet werden. Hierin müssen die Bahnen mit einem sog. Drückebrett / Druckholz fest aufgebügelt werden und einen Heißbitumendeckaufstrich erhalten. Zudem muss ein Mindesteinpressdruck des Bitumens in die Bahn sichergestellt werden. Bitumendachdichtungsbahnen Bitumendachdichtungsbahnen müssen generell einen vollflächigen Deckaufstrich erhalten. Bei fehlendem Deckaufstrich kann es, wie bei Glasgewebebahnen in entsprechenden Fällen festgestellt werden konnte, über die seitlichen Schnittkanten der Bahnen im Bereich der Gewebeeinlage zu einem Wassereintritt kommen.

8

8.3.3 Verarbeitung von Bitumendachdichtungsbahnen und Bitumenschweißbahnen Für die Verarbeitung von Bitumenabdichtungsbahnen gibt es unterschiedliche Verfahren. Hierzu gehören: – Bürsten-Streichverfahren (BSTV) – Gießverfahren (GV) – Gieß- und Einwalzverfahren (GEV) – Schweißverfahren (SV) – Flämmverfahren (FL) Bitumendachdichtungsbahnen werden hierbei im Bürsten-Streichverfahren, im Gießverfahren oder im Gieß- und Einwalzverfahren eingebaut. Beim Bürsten-Streichverfahren werden Untergrund und Bahnenrückseite mit Heißbitumen bestrichen und dann die Bahn auf dem Untergrund verlegt und mit Hilfswerkzeug (z. B. Drückeholz bei nackten Bahnen oder hitzebeständige Rolle bei Dachdichtungsbahnen) an dem Untergrund angedrückt (vgl. Bild 8.7 und Bild 8.8). Beim Gießverfahren wird die fest auf der Rolle aufgewickelte Abdichtungsbahn in das auf dem Untergrund ausgegossene Bitumen unter Druck so eingerollt, dass vor der Rolle eine Bitumenwulst in der gesamten Bahnenbreite herausläuft (vgl. Bild 8.9). Das an den Bahnenseiten herauslaufende Bitumen sollte zweckmäßig glatt gestrichen werden, damit ein ebener, hohlraumfreier Untergrund für die angrenzend zu verlegende Abdichtungsbahn geschaffen wird. Beim Gieß- und Einwalzverfahren wird die Bahn auf einen Wickelkern aufgerollt und anschließend in die mit einem Gießtopf vor die Bahn gegossene Bitumenmasse unter Druck

151

8.3 Bitumendachdichtungsbahnen

8

Bild 8.7: Bürstenstreichverfahren (BSTV) – Bahnenunterlage und -unterseite mit Heißbitumen einstreichen [8.2]

Bild 8.9: Gießverfahren (GV) [8.5]

Bild 8.8: BSTV-Bahn mit Druckholz anbügeln [8.2]

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8 Abdichtungen mit Bitumenbahnen

Bild 8.10: Wandbahn im GEV verlegt [8.2]

8

Bild 8.11: Aufbringen des Bitumendeckanstrichs [8.2]

eingerollt. Die Bahn muss abschließend, wie zuvor beschrieben, mit dem Druckholz aufgebügelt werden (vgl. Bild 8.10). Generell ist anzumerken, dass Dichtungsbahnen stets einen Deckaufstrich erhalten müssen. Dieser soll verhindern, dass Wasser über die seitlichen Schnittkanten in die Dichtungsbahnen eindringen kann (vgl. Bild 8.11). Wie die vorangehenden Ausführungen verdeutlichen, hängt die Qualität derartiger Abdichtungen davon ab, dass das Heißbitumen mit einer geeigneten Temperatur verarbeitet wird, austretende Bitumenmasse derart verstrichen wird, dass die Ebenheit des Abdichtungsuntergrunds nicht beeinträchtigt wird und die Abdichtung einen Deckaufstrich erhält. Zu beachten ist, dass Polymerbitumendachdichtungsbahnen nur mit Polymerbitumen einzubauen sind. Die Verklebung mit Normalbitumen würde eine minderwertige Verklebung im Vergleich zum verwendeten Bahnenmaterial bedeuten. Neben den vorangehend beschriebenen Verfahren gibt es noch das Flämmverfahren. Beim Flämmverfahren wird Heißbitumen in ausreichender Menge auf den Untergrund gegossen und gleichmäßig verteilt. Nach Erstarrung des Heißbitumens wird dieses zum Verkleben der Bitumenbahnen mit dem Brenner aufgeschmolzen und die fest aufgewickelte Bitumenbahn darin ausgerollt. Im Überdeckungsbereich der Bitumenbahnen ist zusätzlich Klebemasse aufzubringen. Bitumenschweißbahnen werden im Schweißverfahren eingebaut. Das Schweißverfahren unterscheidet sich von der Heißbitumenverlegung dadurch, dass die auf der Bahn vorhandene Klebeschicht durch einen Brenner aktiviert, d. h. aufgeschmolzen wird. Wichtig ist hierbei, dass eine Erweichung der gesamten Klebeschicht über die gesamte Bahnenbreite und Bahnenlänge im Rahmen der Verlegung erfolgt (vgl. Bild 8.12). Der Brenner ist hierbei vor der Bahnenrolle derart zu führen, dass weder das Bitumen überhitzt (aufkocht), noch die Trägereinlagen, insbesondere aus Polyester, beschädigt werden (schrumpfen, schmelzen). Es bedarf somit der Erfahrung des Abdichters, den Brenner derart zu führen, dass die Verklebung nicht durch Blasen infolge des Aufkochens gestört wird bzw. die mechanischen Eigenschaften durch Schmelzen des Armierungsgewebes negativ beeinflusst werden.

153

8.3 Bitumendachdichtungsbahnen

Bild 8.12: Aufschweißen einer Bitumenbahn [8.5]

8

Bild 8.13: Bahnenüberdeckungen bei mehrlagiger Verlegung [8.5]

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8 Abdichtungen mit Bitumenbahnen

Bei mehrlagiger Anordnung sind Bitumenbahnen stets versetzt zueinander anzuordnen. Bei zweilagiger Ausführung jeweils um eine halbe Bahnenreihe versetzt, bei dreilagiger Anordnung jeweils um eine Drittelbahnenbreite versetzt (vgl. Bild 8.13). Durch die versetzte Anordnung der Bahnen soll die Sicherheit der Abdichtung gegen ausführungsbedingte Imperfektionen erhöht werden.

8.3.4 Grundregeln für die Ausbildung von Bitumenabdichtungen

8

Ursprünglich war für die Herstellung von hautförmigen Bauwerksabdichtungen gegen alle Arten von Wasser nur die Ausführung mit nackten Bitumenbahnen bekannt. Hierfür wurden Grundregeln aufgestellt, die beim Anordnen und Einbauen dieser Abdichtung erfüllt werden mussten, damit ihre dauerhafte Wirksamkeit gewährleistet ist. Trotz der inzwischen erfolgten Weiterentwicklung der Abdichtungstechnik hat die Klebeabdichtung mit nackten Bitumenbahnen bei einer Beanspruchung durch drückendes Wasser immer noch eine hohe Bedeutung. Diese begründet sich dadurch, dass durch das sog. Aufbügeln der Abdichtung auf dem Untergrund eine sehr innige wasserhinterlaufsichere Verbindung mit dem Untergrund geschaffen wird. Nachfolgend werden die Grundregeln in ihrer ursprünglichen Form mit den Eigenschaften der bituminösen Klebemassen und nackten Bitumenbahnen vorgestellt und begründet. Ferner werden die fünf Grundregeln durch eine sechste Grundregel ergänzt. Diese Grundregeln gilt es vom Grundsatz her auch bei der Verwendung von Bitumendachdichtungsbahnen und Bitumenschweißbahnen zu berücksichtigen. 1. Grundregel: Umschließen der Abdichtung Die Elastoviskosität von Bitumen bedingt unter Last und Wärmeeinwirkungen eine gewisse Fließfähigkeit des Bitumens. Für die Wahl der Einlagen (nackte Bahnen, Metallbänder, Dichtungsbahnen) ist in erster Linie der Lastangriff, insbesondere das Verhältnis zwischen ständigen Lasten und Verkehrslast bestimmend. Für die Wahl der Klebemassen dagegen ist die zu erwartende Temperaturbeanspruchung maßgebend. Die Fließfähigkeit von Bitumenabdichtungen ermöglicht in gewissem Umfang ein sicheres Überbrücken von Rissbildungen und Verformungen. Um ein Fließen des Bitumens zu erreichen und nicht durch äußere Einwirkungen ein Ablösen der Bitumenabdichtung zu bewirken, lautet die 1. Grundregel: Die Abdichtung muss allseitig von Massivbauteilen hohlraumfrei umschlossen sein (Einbettung der Abdichtung). 2. Grundregel: Reibungslosigkeit Parallel zur Abdichtung gerichtete Kräfte rufen Gleitbewegungen in Bitumenabdichtungen hervor. Wenn es sich dabei um zeitlich begrenzte und räumlich geringe Bewegungen handelt, tritt der Hauptvorzug der Bitumenabdichtung, nämlich ihre Verformungsfähigkeit aufgrund des elastoviskosen Verhaltens des Bitumens, in Erscheinung. Jedoch ist die Abdichtung nicht in der Lage, durch Reibung dauernd wirkende Kräfte zu übertragen, die zu ihrer Ebene parallel gerichtet sind. Dies liegt darin begründet, dass Bitumenabdichtungen als praktisch reibungslos angesehen werden müssen.

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8.3 Bitumendachdichtungsbahnen

8 Bild 8.14: Reibungslosigkeit der bituminösen Abdichtung [8.7]

Bild 8.14 zeigt eine sehr häufig vorkommende Abdichtungsanordnung. Die Abdichtung wirkt wegen ihrer anzunehmenden Reibungslosigkeit wie ein bewegliches Auflager (Rollenlager). Der Anteil der in den Schrägen zwischen A und B wirkenden Lasten (vgl. Bild 8.14) wird in die Komponenten senkrecht zur Abdichtung (G · cos ) und parallel zur Abdichtung (G · sin ) zerlegt. Die parallel zur Abdichtung gerichtete Kraft G · sin  muss von den Massivbauteilen rechts vom Punkt A aufgenommen werden. Dazu wird die Kraft in eine senkrechte und horizontale Komponente zerlegt. Die Vertikalkraft V = G · sin2  wird vom waagerechten Teil der Sohle rechts von B aufgenommen. Der waagerechte Schub H = G · sin  · cos  würde ein Gleiten nach rechts verursachen und muss deshalb durch ein festes Widerlager aufgenommen werden. Es ergibt sich die 2. Grundregel: Die Abdichtung gilt als reibungslos und vermag ausschließlich rechtwinklig zu ihrer Ebene gerichtete Kräfte zu übertragen. Die Einhaltung der 2. Grundregel ist insbesondere im Bereich bituminöser, horizontaler Sperrschichten im Bereich gemauerter Außenwände zu beachten. Ein einseitiger Erddruck bei Gebäuden am Hang kann zu einem Gleiten der Gebäude führen. Auch das frühe Verfüllen der Baugrube bei fehlender Auflast kann zu einer Verformung der gemauerten Kellerwände führen. 3. Grundregel: Stetige Belastung Die Fließfähigkeit von Bitumen aufgrund seines elastoviskosen Verhaltens wirkt sich nicht nur in einem Gleiten bei Kraftangriff parallel zur Abdichtungsebene aus, sondern auch,

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8 Abdichtungen mit Bitumenbahnen

Bild 8.15: Ausweichen des Bitumens bei „sprunghaften“ Einzellasten [8.7]

8 Bild 8.16: Unterschied zwischen „sprunghafter“ Belastungslinie und stetiger Belastungslinie [8.7]

Bild 8.17: Sohlverstärkung am Übergang einer hoch belasteten Wand zur Herstellung einer stetigen Belastungslinie [8.7]

allerdings in wesentlich geringerem Maße, in einem Ausweichen bei Kraftangriff aus der Lagerfuge der Auflast (vgl. Bild 8.15). Dies gilt insbesondere für den Angriff von Einzellasten. Die Erfahrung hat gelehrt, dass ein solches Abwandern der Bitumenmasse aus der Lagerfuge aus höher in niedriger belastete Bereiche der Abdichtung dann nicht mehr stattfindet, wenn die Belastungslinie keinen sprunghaften Wechsel aufweist, sondern eine stetige Kurve bildet (vgl. Bild 8.16). Das Abwandern von Bitumen muss vermieden werden, weil dabei stets der hochbelastete Teil der Abdichtung „abmagern“ würde. Als Folge davon würde die Verbundwirkung zwischen Einlage und Klebeaufstrich, das Gleitvermögen, und damit die Verformbarkeit der Abdichtung aufgehoben werden. Die 3. Grundregel lautet daher: Die auf eine Abdichtungsebene wirkende Belastung muss möglichst gleichmäßig, zumindest aber stetig verteilt sein. Selbstverständlich kann diese Regel an Unstetigkeitsstellen der Abdichtung, wie z. B. dem Übergang der Sohle zur Wand, nicht befolgt werden. Auch im Bereich von Bauwerksfugen wird die Belastung der Abdichtung beiderseits der Fuge oft verschieden sein. In diesen Fällen sind konstruktive Maßnahmen erforderlich, wie z. B. die Verstärkung der Sohlplatte am Übergang zu einer hoch belasteten Wand (vgl. Bild 8.17). 4. Grundregel: Mindesteinpressung Trotz Beachtung aller Vorsichtsmaßregeln und auch bei einwandfreier handwerklicher Ausführung der Abdichtung sind häufig Fäulniserscheinungen in den nackten Bitumenbahnen

8.3 Bitumendachdichtungsbahnen

157

wasserdruckhaltender Abdichtungen aufgetreten, die zur Unwirksamkeit der Abdichtung führten. Die Ursache liegt darin begründet, dass im Gegensatz zu Metallen organische Schichten, also auch Bitumenschichten, in geringem Ausmaß wasserdampfdurchlässig sind und dass nackte Bitumenbahnen trotz ihrer bituminösen Tränkung in geringem Maß Wasser aufnehmen und unter Aufquellen in Fäulnis übergehen. Bitumenschichten können nach 100-tägiger Wasserlagerung 1 bis 1,2 M-% an Wasser aufnehmen. Nach Versuchen, die von praktischen Erfahrungen bestätigt wurden, wird die Wasseraufnahmefähigkeit der Trägereinlagen von nackten Bitumenbahnen durch Einpressung zwischen feste Körper so entscheidend herabgemindert, dass sie nicht mehr verrotten. Bild 8.18 zeigt, dass bereits bei einem Druck von 1 N/cm 2  0,01 MN/m2 fast das Minimum der Wasseraufnahmefähigkeit erreicht wird. Für wasserdruckhaltende Abdichtungen mit nackten Bitumenbahnen lautet daher die wichtige 4. Grundregel: Die wasserdruckhaltende bituminöse Abdichtung mit nackter Bitumenbahn muss dauernd mit einem ausreichenden Flächendruck (1 N/cm2 als untere Grenze) zwischen festen Bauteilen eingepresst sein. Dieser Einpressdruck muss über die gesamte Höhe der Abdichtung erdberührter Wände sowie natürlich auch im Sohlenbereich nachgewiesen werden. In diesem Zusammenhang muss darauf hingewiesen werden, dass dies auch für den Fall gilt, dass im Bereich von alten „Schwarzen Wannen“ bauliche Veränderungen erfolgen, die eine Minderung des Einpressdrucks bewirken können. Sofern die notwendige Mindesteinpressung nicht sichergestellt werden kann, müssen nackte Bitumenbahnen entweder mit Metallbändern kombiniert werden oder es sind Bitumendachdichtungs- bzw. Bitumenschweißbahnen zu verwenden. Bitumenabdichtungen, bei denen nackte Bitumenbahnen in geeigneter Weise mit Metallbändern kombiniert sind, benötigen entsprechend den vorangehenden Erläuterungen aufgrund der Tatsache, dass Metalle kein Wasser aufnehmen können, keine Einpressung, um ständig wirksam zu bleiben. Dies gilt auch für Bitumendichtungs- und Bitumendachschweißbahnen, wenn diese eine verrottungssichere Trägereinlage aufweisen.

Bild 8.18: Einpressung und Wasseraufnahme von nackten Bitumenbahnen nach Alfeis und Schäfer [8.15], Bild [8.6]

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158

8 Abdichtungen mit Bitumenbahnen

5. Grundregel: Wärmeschutz Wegen des großen Einflusses, den die Temperatur auf das Fließvermögen und damit auf die Klebekraft der Bitumenmassen hat, muss eine Höchstgrenze für die Wärmebeanspruchung der Abdichtung festgelegt werden. Dies ist insbesondere dort erforderlich, wo die abzudichtenden Bauteile während längerer Zeit nicht nur höheren Temperaturen, sondern auch einem dauernden Wärmestau ausgesetzt werden. Für solche Fällt gilt die 5. Grundregel: Die Temperatur an der Abdichtung im fertigen Bauwerk darf nicht höher sein als 30 K unter dem Erweichungspunkt (nach RuK) der Klebemassen und der Beschichtungsstoffe. Einschränkend muss hierzu angemerkt werden, dass bei Sickerwasserabdichtungen im Freien, z. B. begehbaren Dachterrassen, kurzzeitig höhere Wärmebeanspruchungen kaum zu vermeiden sind. Ergänzend zu diesen fünf Grundregeln lässt sich noch eine sechste Grundregel zu den baukonstruktiven Randbedingungen zur Herstellung von Bitumenabdichtungen herleiten. 6. Grundregel: Bewegung des Bauwerks

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Die Abdichtung darf durch die Verformungen des Bauwerks nicht beschädigt werden (Schwinden, Setzen, Temperaturbewegungen). Die 6. Grundregel lautet: Generell gilt, dass Risse im Bauwerk zum Zeitpunkt des Aufbringens einer Bitumenabdichtung nicht breiter als 0,5 mm sein dürfen. Bei Abdichtungen gegen nichtdrückendes Wasser auf Deckenflächen und in Nassräumen (DIN 18 195-5) dürfen sich derartige Risse durch eventuelle weitere Bewegungen auf nicht mehr als 2,0 mm Gesamtbreite aufweiten, wobei ein Versatz der Risskanten in der Abdichtungsebene auf höchstens 1,0 mm begrenzt werden muss. Bei Abdichtungen gegen aufstauendes Sickerwasser nach DIN 18 195-6 dürfen durch weitere Bewegungen Risse nicht breiter als 1 mm und ein Versatz der Risskanten in der Abdichtungsebene nicht größer als 0,5 mm werden. Abdichtungen gegen von außen drückendes Wasser nach DIN 18 195-6 sind demgegenüber aufgrund der Anzahl der Lagen und der damit verbundenen Menge an Bitumen in Verbindung mit dem elastoviskosen Verhalten in der Lage, eine eventuelle weitere Öffnung von Rissen bis zu einer Breite von max. 5,0 mm und einen Versatz der Risskante in der Abdichtungsebene auf höchstens 2,0 mm zu überbrücken. Bei Abdichtungen gegen von innen drückendes Wasser muss die Aufweitung von Rissen auf 2,0 mm und ein möglicher Rissversatz auf 1,0 mm begrenzt werden. Generell ist zu beachten, dass Bauteilbewegungen durch Schwinden besondere Beachtung zu schenken ist. Schwindverformungen können nach DIN 1045 abgeschätzt werden. Die Größe der Schwindverformung kann erforderlichenfalls durch Arbeitsfugen verringert werden.

8.4 Bitumen-Kaltselbstklebebahnen

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8.4 Bitumen-Kaltselbstklebebahnen Seit einigen Jahren sind Bitumen-Kaltselbstklebebahnen auf dem Markt erhältlich, deren Anwendung im Bereich der Bauwerksabdichtung auch über die DIN 18 195 geregelt wird. Da es sich hier nicht um traditionelle Abdichtungsbahnen handelt, soll diesen Bahnen ein eigener, wenn auch sehr kleiner Abschnitt zugewiesen werden. Bei den Bitumen-Kaltselbstklebebahnen kann nach DIN 18 195-2:2009-04, Tabelle 3, zwischen kaltselbstklebenden Bitumendichtungsbahnen mit HDPE-Trägerfolie (KSK) und kaltselbstklebenden Polymerbitumenbahnen mit Trägereinlage differenziert werden. Die kaltselbstklebenden Bitumendichtungsbahnen mit HDPE-Trägerfolie bestehen aus zwei Schichten und einem Schutzpapier. Die Oberseite der Dichtungsbahn besteht aus einer HDPE-Folie, d. h. einer hoch druckfesten Polyethylenfolie, und die Unterseite besteht aus einer selbstklebenden Bitumenklebemasse. Die Dichtungsbahnen weisen in der Regel eine Gesamtdicke von d ≥ 1,5 mm auf. Vor dem Hintergrund, dass die Bitumenschicht kaltselbstklebend eingestellt ist, ist zudem ein Schutzpapier angeordnet, das vor der Verlegung zu entfernen ist. Diese Dichtungsbahnen sind durch das Kurzzeichen KSK gekennzeichnet. Die kaltselbstklebenden Polymerbitumenbahnen mit Trägereinlage weisen analog zu den traditionellen Polymerbitumendichtungsbahnen einen dreischichtigen Aufbau auf, wobei die untere Deckschicht kaltselbstklebend eingestellt ist. Die Bahnen müssen eine Mindestdicke von > 2,8 mm aufweisen. Diese Bahnen sind durch folgende Kurzzeichen gekennzeichnet: – PYE-KTG KSP-2,8 – PYE-KTP KSP-2,8 Kaltselbstklebende Bitumenbahnen werden im Regelfall dann eingesetzt, wenn eine temperaturempfindliche Unterkonstruktion vorliegt oder die Abdichtung in brand- und explosionssensiblen Bereichen, wo hohe Temperaturen oder eine offene Flamme bei der Verlegung zu vermeiden sind. Derartige Bahnen bieten sich auch aufgrund der möglichen Nähe bei der Verarbeitung an, wenn komplizierte Details auszubilden sind. Wenngleich von einzelnen Herstellern Arbeitsbedingungen angegeben werden, die die Grenzen der Vorgaben von DIN 18 195 überschreiten, stehen diese oftmals im Widerspruch zu weiteren Anforderungen an den Untergrund. Vor diesem Hintergrund sind bei der Ausführung von derartigen Abdichtungen neben den Vorgaben des Herstellers die Vorgaben von DIN 18 195 zwingend zu berücksichtigen. Generell wird seitens der Hersteller darauf hingewiesen, dass derartige Bahnen nicht bei direkter Sonneneinstrahlung oder starker Wärmeeinwirkung verarbeitet werden sollten. Ergänzend zu den Herstellervorschriften muss darauf geachtet werden, dass dies nicht nur die Verarbeitung, sondern auch die freie Standzeit der ausgeführten Abdichtung betrifft. Nach Fertigstellung der Abdichtung, insbesondere von Wandflächen, kann bei starker Sonneneinstrahlung und Temperaturen oberhalb der vorgesehenen Verarbeitungsbedingungen (+30 °C) ein Abrutschen der Abdichtung nicht sicher ausgeschlossen werden. Vor diesem Hintergrund muss insbesondere bei derartigen Abdichtungen, bei denen eine Aktivierung der Verklebung auch durch den Erddruck sicherzustellen ist, der Bauablauf im Hinblick auf eine Minimierung der freien Standzeit und Verhinderung unzulässiger Temperaturbeanspruchung genau geplant werden.

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8 Abdichtungen mit Bitumenbahnen

8.5 Bauwerksabdichtungen nach DIN 18 195 mit Abdichtungsbahnen aus Bitumen und Polymerbitumen 8.5.1 Planung von Bauwerksabdichtungen - Grundsätze Abdichtungen nach DIN 18 195 für Bauwerke sind grundsätzlich zu planen. Zur Planung gehören folgende Schritte: – Ermittlung der Bodenverhältnisse und Schichtungen – Ermittlung des Bemessungswasserstands – Festlegung der Art der Wasserbeanspruchung – Erarbeiten eines Abdichtungskonzepts mit Angabe der im Rahmen der Planung zugrunde gelegten Randbedingungen, der notwendigen Arbeitsschritte zur Herstellung der Bauwerksabdichtung und dem notwendigen Schutz der Bauwerksabdichtung auch unter Berücksichtigung des Bauablaufs

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– Darstellung sämtlicher Detailpunkte unter Berücksichtigung bauablaufbedingter und nutzungsbedingter Randbedingungen – Darlegung der Möglichkeit späterer im Rahmen der Nutzung notwendiger Reparaturmaßnahmen Das ausgearbeitete Abdichtungskonzept nebst der Darstellung der Detailpunkte ist Grundlage für die Planung der Geometrie des Gründungsbauwerks, Ausführungsplanung, Ausschreibung und Vergabe der Leistungen zur Bauwerksabdichtung.

8.5.1.1 Ermittlung der Bodenverhältnisse und Schichtungen sowie des Bemessungswasserstands Unabhängig vom Abdichtungsmaterial sind zur Festlegung der Wasserbeanspruchung geotechnische Untersuchungen nach DIN 4020 [8.17] unerlässlich. Hierbei sind neben der Geländeform die Bodenart, die Wasserdurchlässigkeit des Baugrunds (k-Wert) sowie der bei der Planung zu berücksichtigende Bemessungswasserstand zu ermitteln. An dieser Stelle muss auf einen Sachverhalt hingewiesen werden, der bei der Beurteilung vorhandener Bauwerksabdichtungen von Bedeutung sein kann. Hierbei handelt es sich um den Bezugspunkt für den höchsten zu erwartenden Grundwasserstand bzw. Bemessungswasserstand. Während in den alten Bundesländern im Regelfall als Bezugspunkt Höhenangaben ü. NN erfolgten, wurde früher auf dem Gebiet der neuen Länder die Höhenangabe auf ü. HN bezogen. Da die Abweichungen zwischen HN und NN nicht unwesentlich sein können, muss Klarheit hinsichtlich des Bezugsorts geschaffen werden. Auf derartige Untersuchungen zur Festlegung der Wasserbeanspruchungsart kann nur dann verzichtet werden, wenn grundsätzlich das Gründungsbauwerk gegen von außen drückendes Wasser abgedichtet wird. Der Hintergrund hierfür liegt darin begründet, dass aufgrund fehlender oder unzureichender Baugrunderkundung falsch festgelegte zu erwartende Was-

8.5 Bauwerksabdichtungen nach DIN 18 195

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serbeanspruchungen zu zum Teil irreparablen Bauwerksschäden bzw. zu unverhältnismäßig hohen Sanierungskosten führen können. Eine trockene Baugrube alleine ermöglicht keine Aussage darüber, welche Wasserdurchlässigkeit der Baugrund besitzt und ob nicht mit auftretendem Schichtenwasser oder von außen drückendem Wasser im Rahmen der Nutzungsdauer zu rechnen ist.

8.5.1.2 Festlegung der Art der Wasserbeanspruchung Wenngleich schon im Abschnitt 3 sehr ausführlich auf die unterschiedlichen Wasserbeanspruchungsarten eingegangen wurde, werden diese vor dem Hintergrund ihrer Bedeutung in diesem Abschnitt noch einmal zusammengefasst. Generell ist darauf hinzuweisen, dass die Festlegung der Art der Wasserbeanspruchung zu dokumentieren ist. Im Regelfall erfolgt dies vom Baugrundsachverständigen. Hierbei kann zwischen folgenden Lastfällen unterschieden werden: Bodenfeuchtigkeit an Sohle und Außenwänden entsprechend DIN 18 195-4 Der Lastfall Bodenfeuchtigkeit an Sohle und Außenwänden ist nur dann gegeben, wenn die Unterkante des Gründungsbauwerks oberhalb des sog. Bemessungswasserstands liegt, kein Schichtenwasser zu erwarten ist und der Baugrund über seine gesamte Höhe bis zum Bemessungswasserstand eine Wasserdurchlässigkeit von k > 10 –4 m/s aufweist. Weist der Baugrund demgegenüber nur eine Durchlässigkeit von k ≤ 10 –4 m/s auf, was schon bei dicht gelagerten Feinsanden der Fall sein kann, darf nur von einer Wasserbeanspruchung in Form von Bodenfeuchtigkeit an Sohle und Außenwänden ausgegangen werden, sofern eine Dränung des Baugrunds in Form einer Dränage nach DIN 4095 [8.9] erfolgt. Andernfalls muss von einer Beanspruchung durch aufstauendes Sickerwasser ausgegangen werden, wobei bei Gründungstiefen von mehr als 3 m unter Geländeoberkante von einer Beanspruchung durch von außen drückendes Wasser auszugehen ist. An dieser Stelle muss darauf hingewiesen werden, dass grundsätzlich eine höherwertige Abdichtung einer Dränage vorgezogen werden sollte. Investitionen zur Herstellung einer fachgerechten Dränage, bestehend aus Ringdränage, Flächendränage, Spülschächten und Vorfluter, sind im Regelfall nicht unbeträchtlich. Zudem erfordern Dränagen turnusmäßige Kontrollen und Wartungen. Die hieraus resultierenden Kosten sind oftmals nicht geringer als die für eine höherwertige Abdichtung, die dauerhaften Schutz ohne zusätzliche Wartungs- und Reinigungskosten bietet. Nichtdrückendes Wasser auf Deckenflächen, in Nassräumen und vergleichbaren Flächen nach DIN 18 195-5 Die Rahmenbedingungen für diese Wasserbeanspruchung sind eindeutig über die Beanspruchungsart beschrieben. Es kann jedoch zwischen mäßiger und hoher Beanspruchung differenziert werden. So zählen Balkone und ähnliche Bauteile im Wohnungsbau sowie auch Nassräume im Wohnungsbau zu den mäßig beanspruchten Bauteilen. Dies hat seinen Ursprung darin, dass man bei Balkonen davon ausgeht, um es salopp zu sagen, dass wenn es oben auf dem Balkon regnet es auch auf dem Balkon darunter regnet und somit die notwendige Schutzwirkung vergleichsweise zu einer Dachkonstruktion, unter der sich

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8 Abdichtungen mit Bitumenbahnen

Aufenthaltsräume befinden, als geringer angesehen wird. Hinsichtlich der Beurteilung der Nassräume im Wohnungsbau als mäßig beanspruchte Flächen geht man davon aus, dass im üblichen Wohnungsbau in Nassräumen Duschtassen und Badewannen als Objekte integriert werden, über die die unmittelbare Brauchwasserableitung erfolgt. Sollte dies aufgrund der Exklusivität der Ausstattung von Nassräumen im hochwertigen Wohnungsbau nicht der Fall sein, ist auch hier von einer hohen Beanspruchung auszugehen. Als hoch beansprucht gelten generell genutzte Dachflächen, intensiv begrünte Dächer, Nassräume, Umgänge und Duschräume in Schwimmbädern. Als hoch beansprucht gelten somit Flächen oberhalb von Aufenthaltsräumen sowie Flächen, die aufgrund der Art ihrer Nutzung eine hohe und direkte Wasserbeanspruchung erfahren. Zeitweise aufstauendes Sickerwasser nach DIN 18 195-6

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Wie vorangehend schon erläutert, muss von zeitweise aufstauendem Sickerwasser als Belastungsfall ausgegangen werden, wenn die Durchlässigkeit des Baugrunds k ≤ 10 –4 m/s und keine Dränanlage nach DIN 4095 [8.9] vorgesehen wird. Von einer derartigen Wasserbeanspruchung darf jedoch nur bei Gründungstiefen bis zu 3 m unter Geländeoberkante und einer Lage des höchsten zu erwartenden Grundwasserstands (HGW) von ≥ 300 mm unterhalb der Unterkante der Bauwerkssohle ausgegangen werden. Bei größeren Gründungstiefen muss stets von einer Beanspruchung durch von außen drückendes Wasser ausgegangen werden. Gleiches gilt auch für den Fall, dass eine Beanspruchung durch Schichtenwasser zu erwarten ist. Von außen drückendes Wasser nach DIN 18 195-6 Von außen drückendes Wasser ist gegeben, wenn das Gründungsbauwerk in den Bemessungswasserstand eintaucht, eine Schichtenwasserbeanspruchung zu erwarten ist oder die Wasserdurchlässigkeit des Baugrunds k ≤ 10 –4 m/s beträgt und keine Dränanlage nach DIN 4095 [8.9] vorgesehen wird sowie eine Wasserdurchlässigkeit des Baugrunds von k ≤ 10 –4 m/s vorliegt und die Gründungstiefe größer ist als 3 m unter Geländeoberkante. Drückendes Wasser von innen nach DIN 18 195-7 Drückendes Wasser von innen ist gegeben bei Schwimmbecken, Sprinklerbehältern oder sonstigen Wasserbehältern. Besondere Wasserbeanspruchung während der Bauphase Unabhängig von diesen während der Nutzung zu erwartenden Wasserbeanspruchungen ist auch die während der Bauphase zu erwartende Wasserbeanspruchung zu berücksichtigen. So kann es während der Bauzeit bei über einen längeren Zeitraum offenen Baugruben infolge gefrorenen Baugrunds zu anstauendem Niederschlagswasser in der Baugrube kommen. Hier müssen Maßnahmen vorgesehen werden, damit die während der Bauzeit mögliche Wasserbeanspruchung nicht höher ist als die während des Nutzungszustands zu erwartende und somit die fertiggestellte Bauwerksabdichtung nicht schon während der Bauzeit eine unzulässige Beanspruchung erfährt. So kann es für die Bauzeit erforderlich werden, durch Anordnung von Entwässerungsgräben oder Dränageleitungen in Verbindung mit Pumpensümpfen eine gezielte Entwässerung der Baugrube sicherzustellen.

8.5 Bauwerksabdichtungen nach DIN 18 195

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8.5.1.3 Erarbeiten eines Abdichtungskonzepts für das Gebäude Das Abdichtungskonzept ist Voraussetzung für die Festlegung der Geometrie des Gründungsbauwerks und die Ausschreibung der Leistungen zur Bauwerksabdichtung. Grundlage für das Abdichtungskonzept ist die Festlegung der Art der Wasserbeanspruchung (vgl. Abschnitt 3 sowie 8.5.1.2). Der Erfolg, und damit ist die Ausführungsqualität, die Dauerhaftigkeit und auch die Instandsetzbarkeit der Abdichtung gemeint, hängt von der Einhaltung von planerischen Randbedingungen ab. Somit beginnt das Abdichtungskonzept bei der Rohbauplanung für das Gründungsbauwerk und der damit verbundenen Planung der Baugrube. Rohbauplanung des Gründungsbauwerks Die konstruktive Formgebung des Gründungsbauwerks hat wesentlichen Einfluss auf die zu erreichende Abdichtungsqualität. Ein abdichtungsgerechtes Gründungsbauwerk wird durch folgende Kriterien gekennzeichnet: – Gleichmäßige Spannungsverteilung im Bereich der gesamten Gebäudegrundfläche (vgl. Abschnitt 8.3.4) – Verhinderung von Schubkräften in der Abdichtungsebene (vgl. Abschnitt 8.3.4) – Minimierung von Versprüngen in der Abdichtungsebene – Vermeidung von Fugen bzw., im Falle der Notwendigkeit von Fugen, Planung eines abdichtungsgerechten Fugenverlaufs Oftmals lässt sich durch eine Plattengründung am ehesten eine gleichmäßige Spannungsverteilung über die Fläche des Gründungsbauwerks erreichen. Es gibt jedoch auch immer wieder Fälle, bei denen mit der Einleitung von hohen Einzellasten zu rechnen ist. Dies muss bei Flächenabdichtungen aus Bitumenwerkstoffen entsprechend berücksichtigt werden. Maßnahmen gegen Schubkräfte in der Abdichtungsebene sind überall dort vorzusehen, wo mit zumindest zeitweise einseitigem Erddruck zu rechnen ist. Ein Gleiten kann hier in der Abdichtungsebene durch Ausbildung von Sohlsprüngen, Spornen, Noppen und Abtreppungen vermieden werden. Bei der Anordnung von Fahrbetonplatten auf Bitumenabdichtungen kann auch die Anordnung von sog. Konsol- oder Tellerankern erforderlich werden. Hierzu ist jeweils ein statischer Nachweis notwendig. Die Minimierung von Versprüngen in der Abdichtungsebene, und hierzu gehören auch Vorund Rücksprünge der abzudichtenden Fläche, muss bei der Planung des Rohbaus oberstes Ziel sein. Das heißt, dass bei Gebäuden, bei denen aufgrund der Architektur oder anderer Randbedingungen stark gegliederte Grundrisse gewünscht werden, im Bereich des Gründungsbauwerks diese starke Gliederung der Grundrisse aufgelöst werden sollte. Jeder Vor- und jeder Rücksprung, jede Kante und jede Ecke bedeuten im Vergleich zur übrigen Abdichtungsfläche einen Mehraufwand und aufgrund der möglichen Verarbeitungsgenauigkeit von Bahnenabdichtungen ein erhöhtes Risiko. Kanten müssen hierbei gefasst sein und Kehlen müssen entsprechend ausgerundet sein. All dies muss in den Bauablauf und in die Planung integriert werden. Ein weiterer wesentlicher Bestandteil des Abdichtungskonzepts kann sich aus der Art der verwendeten Bitumenabdichtungsbahnen ergeben. Kommen z. B. kaltselbstklebende Bitumenbahnen zur Anwendung, sind die jeweiligen Zulassungen und Produktdatenblätter sowie Verlegerichtlinien der Hersteller zwingend zu beachten. Im Regelfall wird hier dar-

8

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8 Abdichtungen mit Bitumenbahnen

auf hingewiesen, dass längere freie Standzeiten von mit derartigen Bahnen abgedichteten Wandflächen nicht zulässig sind. Dies begründet sich dadurch, dass erst mit dem durch die Baugrundverfüllung gegebenen Anpressdruck die Verklebung der Selbstklebeschicht mit dem Abdichtungsuntergrund sicher aktiviert wird. Längere, freie Standzeiten können demgegenüber dazu führen, dass unzulässige thermische Einwirkungen zu Materialschädigungen und Ablöseerscheinungen führen. Wenngleich es seit Jahrzehnten als allgemein anerkannte Regel der Bautechnik gilt, muss in einem Abdichtungskonzept auch darauf hingewiesen werden, welche Aufkantungshöhen für die Bauwerksabdichtung, welche Mindestabstände von Durchdringungen zu aufgehenden Bauteilen einzuhalten sind und wie diese bei Abweichungen von DIN 18 195 kompensiert werden sollen. Sofern auf Sohlenflächen, vor Wandflächen oder auf Deckenflächen nach Ausführung der Abdichtungsarbeiten weiterführende Arbeiten vorgenommen werden sollen, sind die notwendigen Schutzmaßnahmen darzulegen. Planung der Baugrube

8

Für die Planung der Bauwerksabdichtung hat die Art und Größe der Baugrube maßgebliche Bedeutung. So ist es entscheidend, ob eine Baugrube mit einem ausreichenden Arbeitsraum um das Gebäude herum hergestellt werden kann, damit die Bauwerksabdichtung nach Errichtung des Rohbaus von außen aufgebracht werden kann, oder ob kein Arbeitsraum zur Verfügung steht. Grundsätzlich sollten Baugruben derart geplant werden, dass ein ausreichender Arbeitsraum vor dem Gründungsbauwerk vorhanden ist, damit die Bauwerksabdichtung nach Errichtung des Rohbaus von außen aufgebracht werden kann. Ist dies jedoch nicht möglich, so ist es wichtig, dass die Ausführungsdetails, wie sie in Abschnitt 8.9 beschrieben werden, im Rahmen der Baugrubenplanung geklärt werden, damit die Baugrubenplanung auf die zur Herstellung der Bauwerksabdichtung notwendigen Randbedingungen abgestimmt werden kann. Wasserbeanspruchung während der Bauphase Im Weiteren muss das Abdichtungskonzept Hinweise enthalten, welche Wasserbeanspruchung während der Bauzeit zu erwarten ist und wie mit dieser umzugehen ist. In diesem Zusammenhang ist zu berücksichtigen, dass insbesondere bei länger offen stehenden Baugruben die Möglichkeit gegeben ist, dass der Baugrund um das Gebäude herum im Winter gefriert und im Frühjahr sich abtauender Schnee oder Niederschlagswasser auf dem gefrorenen Boden ansammelt und nicht versickern kann, so dass es bei derartigen Baugruben zeitweise zu einer Druckwasserbeanspruchung kommen kann, wenn hier keine Abhilfemaßnahmen, wie z. B. in Form einer Ringdränanlage mit Pumpstation und Wasserableitung, vorgesehen werden.

8.5.1.4 Das Abdichtungsdetail Die Voraussetzung für eine erfolgreiche Detailplanung lässt sich durch vier wesentliche Punkte beschreiben:

8.5 Bauwerksabdichtungen nach DIN 18 195

165

– Die zeichnerische Darstellung eines Abdichtungsdetails sollte hinsichtlich seiner einzelnen Schichten immer in der Reihenfolge erfolgen, in der auch die Ausführung erfolgt. Nur so erkennt man, ob ein Abdichtungsdetail im Ablauf der Bauausführung auch umsetzbar ist. – Bei der Detailentwicklung ist daran zu denken, dass der Ausführende nicht mit der Genauigkeit des Zeichners arbeiten kann. Während der Zeichner sehr exakt zeichnen kann, muss der Ausführende mit dem Brenner oder einem Besen und mit Heißbitumen arbeiten. Die mögliche Verarbeitungsgenauigkeit wird somit durch den Abstand zum Abdichtungsuntergrund bestimmt (Brennerlänge, Besenlänge). – Das in der Realität vorhandene dreidimensionale Detailproblem lässt sich nur lösen, wenn sich beide daraus herleitbaren planerischen zweidimensionalen Detaillösungen zusammenfügen lassen. – Bei allen Detailplanungen sollte berücksichtigt werden, dass die Dauerhaftigkeit der Bauwerksabdichtung im Regelfall geringer ist als die Dauerhaftigkeit des Bauwerks selbst. Vor diesem Hintergrund sollte die Planung von der gesamten baulichen Situation her nachbesserungsfreundlich erfolgen. Sicherlich ist hierbei zu berücksichtigen, dass eine Nachbesserung von Sohlenabdichtungen auf konventionelle Art nicht möglich ist. Gleichwohl sollte eine Nachbesserungsfreundlichkeit bei Wand- und Deckenflächen berücksichtigt werden.

8.5.2 Anordnung und Ausbildung von Abdichtungen 8.5.2.1 Querschnittsabdichtungen im Mauerwerk In DIN 18 195-4, Abschnitt 7.2, werden waagerechte Abdichtungen in oder unter Wänden beschrieben. Dieser kurze, auf den ersten Blick vielleicht auch belanglos wirkende Abschnitt beinhaltet eine Vielzahl wichtiger Informationen, die leicht übersehen werden, so z. B. gleich am Anfang der Hinweis auf die zu verwendenden Materialien. Hiernach dürfen entsprechend DIN 18 195-2 [8.11] nur Bitumenbahnen und Kunststoffbahnen verwendet werden, die gewisse Anforderungen erfüllen. Als Bitumenbahnen dürfen nur Bitumendachbahnen mit Rohfilzeinlage nach DIN 52 128 sowie Bitumendachdichtungsbahnen nach DIN 52 130 zur Ausführung kommen. Polymerbitumendichtungsbahnen sowie auch Bitumenschweißbahnen sind demgegenüber nicht zulässig. Insbesondere der Ausschluss von Bitumenschweißbahnen begründet sich durch das elastoviskose Verhalten des auf die Bitumenbahn aufgearbeiteten Schweißbitumens. Bei der Verwendung von Bitumenschweißbahnen oder Polymerbitumenbahnen besteht im erhöhten Umfang die Gefahr, dass Bitumen aus der Lagerfuge ausgequetscht wird und dadurch eine wenn auch geringe Setzung des Gebäudes erfolgt. Ebenso ist der verklausulierte Hinweis auf die zu verwendenden Kunststoffdichtungsbahnen von großer Bedeutung. Hier dürfen nach DIN 18 195-2: 2009 [8.11] nur Kunststoffbahnen nach DIN EN 13 967 und DIN EN 14 909 in Verbindung mit DIN V 20 000-202: 2007-12 [8.4] zur Anwendung kommen. Verfolgt man diesen Verweis weiter, so stellt man fest, dass Kunststoffbahnen die in Tabelle 8.10 aufgeführten Mindestdicken aufweisen müssen. Von

8

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8 Abdichtungen mit Bitumenbahnen

diesen Mindestdicken für Kunststoffbahnen weichen jedoch oftmals die im Baustoffhandel angebotenen Kunststoffmauerwerkssperrbahnen ab. Wenngleich diese Bahnen auf dem Markt angeboten werden und sehr bzw. zu häufig zur Anwendung kommen, entspricht eine Ausführung dieser Bahnen nicht den allgemein anerkannten Regeln der Technik. Vielmehr müssen für derartige, von der Norm abweichende Bahnen spezielle Eignungsnachweise erbracht werden und die Ausführung explizit vereinbart werden. Tabelle 8.10: Mindestdicke der sog. Mauersperrbahnen aus Kunststoff- und Elastomerbahnen nach DIN V 20 000-202:2007-12 [8.4] Dicke [mm]

ECB

EPDM

EVA

FPO

PIB

PVC

Homogene Bahn

n. v.

≥ 1,1

≥ 1,2

≥ 1,2

n. v.

≥ 1,2

Bahn mit Einlage

≥ 1,5

n. v.

n. v.

≥ 1,2

n. v.

≥ 1,2

Bahn mit Verstärkung

n. v.

≥ 1,3

n. v.

≥ 1,2

n. v.

≥ 1,2

Bahn mit Kaschierung

≥ 1,5

≥ 1,1

≥ 1,2

≥ 1,2

≥ 1,5

≥ 1,2

n. v.: Nach DIN 20 000-202:2007-12 nicht vorgesehen

8

Hinsichtlich der Verbindung von Kunststoffabdichtungsbahnen und Bitumenbahnen muss zudem dem Hinweis besondere Beachtung geschenkt werden, dass nicht bitumenverträgliche Kunststoffdichtungsbahnen nur verwendet werden dürfen, wenn keine Bauwerksabdichtung aus Bitumen zur Ausführung kommt. Im Hinblick auf die Anordnung von Querschnittsabdichtungen im Mauerwerk beinhaltet DIN 18 195-4:2000-08 [8.11] im Gegensatz zur Vorgängernorm nur den Hinweis: Außen- und Innenwände von Gebäuden sind durch mindestens eine waagerechte Abdichtung (Querschnittsabdichtung) ... gegen aufsteigende Feuchtigkeit zu schützen. Zudem ist der Hinweis enthalten, dass die Abdichtungen aus mindestens einer Lage bestehen müssen. Bei der Verwendung von Bitumenbahnen dürfen diese nicht aufgeklebt werden und müssen eine durchgehende Abdichtungslage bilden. Sie müssen sich um mindestens 200 mm an ihren Stößen überdecken, wobei die Überdeckung verklebt werden darf. DIN 18 195 Beiblatt 1: 2006-01 [8.11] enthält im Hinblick auf die Anordnung von Querschnittsabdichtungen ergänzende schematische Angaben, die jedoch gewisser Erläuterungen bedürfen, da die Frage im Raum steht, wann ist mehr als eine Querschnittsabdichtung anzuordnen, da ja die Anforderung lautet: mindestens eine Querschnittsabdichtung. Um die Notwendigkeit von Querschnittsabdichtungen zu verdeutlichen, wird Bezug auf die alte DIN 18 195 Teil 4 [8.10] genommen. Anhand der hierin enthaltenen Bilder lässt sich sehr gut erläutern, wann und wo die Anordnung einer Horizontalsperre Sinn macht. Betrachten wir den Fall der „aufgeständerten“ Erdgeschosssohle als unteren Gebäudeabschluss (vgl. Bild 8.19). Eindeutig ist hier, dass die erdberührte Mauerwerkswand eine Bauwerksabdichtung erhalten muss, die bis 30 cm über Oberkante Gelände hochzuführen ist. Zum Schutz der aufgehenden Wandkonstruktion sowie des Erdgeschossfußbodens gegenüber aufsteigender Feuchtigkeit ist 30 cm über Oberkante Gelände eine Querschnittsabdichtung des Mauerwerks vorzusehen, die mit der Vertikalabdichtung zu verbinden ist. Aus

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8.5 Bauwerksabdichtungen nach DIN 18 195

Bild 8.19: Anordnung der Querschnittsabdichtung bei „aufgeständerter“ Erdgeschosssohle nach [8.10]

8 konstruktiven Gründen ist die wiederum mindestens 5 cm unterhalb der Unterkante der Deckenkonstruktion (Fußboden Erdgeschoss) anzuordnen. Der Ursprung für dieses Maß liegt u. a. auch darin begründet, dass früher Stahlsteindecken oder Holzbalkendecken zur Ausführung kamen und diese nicht unmittelbar auf der Bitumenschicht der Querschnittsabdichtung angeordnet werden durften, damit nicht durch punktförmige Lasteinleitung die Bitumenabdichtung geschädigt wird. Schauen wir uns nun die Situation auf Bild 8.20 an. Hier ist der Erdgeschossfußboden niveaugleich mit Oberkante Gelände. Das Bild 8.20 zeigt die alte Regelung, bei der zwei Querschnittsabdichtungen anzuordnen waren. Die notwendige Trogförmigkeit der Bauwerksabdichtung wird durch die Sohlenabdichtung in Verbindung mit der unteren Querschnittsabdichtung in der Außenwand und der Vertikalabdichtung der Außenwand erreicht. Die obere Querschnittsabdichtung macht aus heutiger Sicht jedoch wenig Sinn, da die Wandkonstruktion selbst schon durch die untere Querschnittsabdichtung vor kapillar aufsteigender Feuchtigkeit geschützt wird und im Falle einer Beschädigung der äußeren Vertikalabdichtung oberhalb des Terrains durch die im Wandquerschnitt vorgesehene obere Querschnittsabdichtung keine entscheidende Begrenzung der Schadensausbreitung erfolgt, da die kapillaraktive raumseitige Putzschicht über die obere Querschnittsabdichtung hinweggeführt wird. Die beiden Beispiele verdeutlichen, dass die Formulierung „mindestens eine Querschnittsabdichtung“ derart zu verstehen ist, dass so viele Querschnittsabdichtungen vorzusehen sind, wie sie notwendig sind, um im Schadensfall der Vertikalabdichtung eine Schadensausbreitung zu minimieren. Kommen wir aber noch zum dritten Beispiel, dem unterkellerten Gebäude (vgl. Bild 8.21). Hier waren entsprechend der alten Norm zwei Querschnittsabdichtungen vorzusehen und diese sollten auch heute noch vorgesehen werden, da die notwendige trogförmige Abdichtung des Gründungsbauwerks nur durch die Verbindung von Sohlenabdichtung mit unte-

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8

8 Abdichtungen mit Bitumenbahnen

Bild 8.20: Alte Regelung hinsichtlich der Anordnung von Querschnittsabdichtungen bei mit dem Gebäude niveaugleicher Sohle [8.10]

Bild 8.21: Trogförmige Ausbildung der Bauwerksabdichtung bei unterkellerten Gebäuden nach [8.10]

8.5 Bauwerksabdichtungen nach DIN 18 195

169

rer Querschnittsabdichtung, mit Vertikalabdichtung und oberer Querschnittsabdichtung erreicht wird. Die obere Querschnittsabdichtung hat hierbei die Bedeutung, dass im Falle einer Beschädigung der Vertikalabdichtung eine Schadensausweitung ins Erdgeschoss verhindert wird. Die Ausführungen verdeutlichen, dass Abdichtungen ingenieurmäßig zu planen sind. Bei der Betrachtung der Bilder 8.20 und 8.21 stellt sich sicherlich die Frage, wieso nicht die untere Querschnittsabdichtung mit der Sohlenabdichtung in einer Ebene durchgeführt wird. Abdichtungstechnisch im Hinblick auf die notwendige trogförmige Ausbildung der Bauwerksabdichtung wäre dies durchaus sinnvoll. Der auf dem Bild dargestellte Höhenversatz zwischen der Querschnittsabdichtung und der Sohlenabdichtung begründet sich jedoch durch den Bauablauf. Die Mauerwerkswände werden zu einem viel früheren Zeitpunkt errichtet als das Dach. Bis zur Fertigstellung des Dachs muss mit einem Feuchteeintritt in das Gebäude über Deckenöffnungen gerechnet werden. Würde die Querschnittsabdichtung der Wände in gleicher Ebene angeordnet werden wie die Sohlenabdichtung, bestünde im erhöhten Umfang die Gefahr, dass die Mauerwerkskonstruktionen stark durchfeuchten, was zu Problemen bei dem späteren Putzauftrag führt. Durch die vergleichsweise zur Sohlenabdichtung höher angeordnete Querschnittsabdichtung in den Wänden wird eine derartige Durchfeuchtung der Wände weitestgehend vermieden. Im Hinblick auf die Ausbildung und Anordnung von Querschnittsabdichtungen in Wandquerschnitten ist jedoch noch ein weiterer Punkt zu beachten. Querschnittsabdichtungen stellen grundsätzlich eine Gleitschicht dar. Dies ist so lange unproblematisch, so lange die erdberührten, mit einer Querschnittsabdichtung versehenen Wände einen gleichmäßigen Erddruck erfahren. Problematisch kann es jedoch werden, wenn bei Hanglagen etc. ein einseitiger Erddruck erfolgt. Hier können Schäden auftreten, infolge eines „Wegschwimmens“ des oberen Gebäudebereichs oberhalb der Querschnittsabdichtung vom unteren Gebäudebereich. Hier müssen statisch konstruktive Maßnahmen ergriffen und nachgewiesen werden, die dies verhindern. Als Möglichkeit bietet sich hierbei an, z. B. die Querschnittsabdichtung in den zur Aussteifung notwendigen, parallel zur Erddruckrichtung angeordneten Wänden treppenförmig hoch- und wieder treppenförmig herunterzuführen, so dass eine Art Verzahnung zwischen unterem und oberem Gebäudeteil erfolgt. In diesem Fall muss die Lagerfuge auf Schub nachgewiesen werden. Ähnlich problematisch kann sich die Situation auch darstellen, wenn die Baugrube verfüllt wird, bevor eine ausreichende Auflast zum „Überdrücken“ des bei der Verfüllung auftretenden Schubs durch den Baufortschritt erreicht wurde.

8.5.2.2 Abdichtungen gegen Bodenfeuchte (Kapillarwasser, Haftwasser) und nichtstauendes Sickerwasser auf Bodenplatten und Wänden Liest man DIN 18 195-4, so muss man bei der Verwendung von Bitumenbahnen hinsichtlich der Abdichtung von Außenwandflächen und der Abdichtung der Bodenplatte differenzieren. Abdichtung von Außenwandflächen Entsprechend Abschnitt 7.3.4 können für die Abdichtung von Wandflächen Bitumenbahnen nach Tabelle 4, Zeile 4 bis 10 von DIN 18 195-2:2000-08 verwendet werden. Aufgrund der Überarbeitung von DIN 18 195-2 von April 2009 ist nunmehr Tabelle 3, Zeile 4 bis 10 her-

8

170

8 Abdichtungen mit Bitumenbahnen

anzuziehen. Hinter diesem Bezug verbirgt sich, dass für die Ausführung von Wandabdichtungen nur Glasvlies-Bitumendachbahnen, Dichtungsbahnen Cu 0,1D, Bitumendachdichtungsbahnen und Bitumenschweißbahnen, elastomere Polymerbitumendachdichtungsbahnen, elastomere Polymerbitumenschweißbahnen sowie Bitumenschweißbahnen mit 0,1 mm dicker Kupferbandeinlage verwendet werden dürfen. Bitumenbahnen mit Rohfilzeinlage und nackte Bitumenbahnen dürfen demgegenüber nicht zur Anwendung kommen. Vor Anordnung der mindestens einlagigen Bitumenbahnenabdichtung sind die Wandflächen mit einem kaltflüssigen Voranstrich zu versehen. Neben den traditionellen Bitumenbahnen können auch kaltselbstklebende Dichtungsbahnen (KSK) zur Anwendung kommen. Die Abdichtung ist hierbei ebenfalls aus mindestens einer Lage herzustellen. Abdichtung der Bodenplatte

8

Im Gegensatz zur Abdichtung von Außenwandflächen dürfen bei der Abdichtung der Bodenplatte alle in Tabelle 4 von DIN 18 195-2:2008-08 (jetzt Tabelle 3 von DIN 18 195-2:2009-04) genannten Bitumenbahnen sowie kaltselbstklebende Bitumendichtungsbahnen (KSK) verwendet werden. Das heißt, es dürfen hier auch nackte Bitumenbahnen, Bitumenbahnen mit Rohfilzeinlage sowie Polymerbitumenschweißbahnen mit hochliegender Trägereinlage aus Polyestervlies und edelstahlkaschierte Bitumenschweißbahnen zur Anwendung kommen. Dies begründet sich dadurch, dass durch die Einbettung der Bitumenbahn zwischen Sauberkeitsschicht und Sohle die Grundregeln der Bauwerksabdichtung auch bei dieser Wasserbeanspruchung berücksichtigt werden, so dass die bei Verwendung von nackten Bitumenbahnen oder Bitumenbahnen mit Rohfilzeinlage notwendige Einpressung sichergestellt wird bzw. sichergestellt werden kann. Die Abdichtungen sind aus mindestens einer Lage Bitumenbahnen herzustellen. Die Bitumenbahnen können hierbei lose, punktweise oder vollflächig verklebt auf dem Untergrund aufgebracht werden. Werden jedoch Bitumenbahnen mit Rohfilzeinlage verwendet, müssen diese auf ihrer Unterseite eine volldeckende, heiß aufzubringende Bitumenklebemasseschicht erhalten und mit einem gleichartigen Bitumendeckaufstrich versehen werden.

8.5.2.3 Abdichtungen gegen nichtdrückendes Wasser auf Deckenflächen und in Nassräumen nach DIN 18 195-5 Bei Bauwerksabdichtungen gegen nichtdrückendes Wasser auf Deckenflächen und in Nassräumen wird zwischen mäßig beanspruchten Flächen und hoch beanspruchten Flächen differenziert. Zu den mäßig beanspruchten Flächen zählen u. a.: – Balkone und ähnliche Flächen im Wohnungsbau – unmittelbar spritzbelastete Fußboden- und Wandflächen in Nassräumen des Wohnungsbaus, soweit sie nicht durch andere Maßnahmen, deren Eignung nachzuweisen ist, hinreichend gegen eindringende Feuchtigkeit geschützt sind Zu den hoch beanspruchten Flächen zählen u. a.: – Dachterrassen, intensiv begrünte Flächen, Parkdecks, Hofkellerdecken und Durchfahrten, erdüberschüttete Decken

8.5 Bauwerksabdichtungen nach DIN 18 195

171

– durch Brauch- oder Reinigungswasser stark beanspruchte Fußboden- und Wandflächen in Nassräumen, wie Umgänge in Schwimmbädern, öffentliche Duschen, gewerbliche Küchen u. a. gewerbliche Nutzungen Als mäßig beansprucht kann man somit alle Flächen bewerten, unterhalb derer keine besonders schützenswerten Flächen liegen (z. B. Balkone), oder Flächen, die nur eine Spritzwasser-, nicht jedoch eine Brauchwasserbeanspruchung erfahren (Nassräume mit Duschtassen und Badewannen in Wohnungen). Abdichtungen für mäßige Beanspruchungen Im Gegensatz zu DIN 18 195-4 [8.11] nimmt DIN 18 195-5 [8.11] keinen Bezug auf DIN 18 195-2 [8.11] bezüglich der möglichen zu verwendenden Bitumenbahnen. Generell können mit Ausnahme von nackten Bitumenbahnen oder Bahnen mit Glasvlies sowohl Bitumen- oder Polymerbitumenbahnen als auch kaltselbstklebende Bitumendichtungsbahnen zur Anwendung kommen. Die Abdichtung ist mit mindestens einer Lage Bitumenbahnen auszuführen. Die Erfordernis hinsichtlich der Anordnung eines Voranstrichs hängt davon ab, ob die Bahnen lose, punktweise oder vollflächig verklebt verlegt werden sollen. Abdichtungen für hohe Beanspruchungen Bei Abdichtungen für hohe Beanspruchungen werden in Abhängigkeit von dem jeweiligen Abdichtungsmaterial sehr unterschiedliche Anforderungen gestellt. Eine Ausführung mit kalt-selbstklebenden Bahnen wird hierbei nicht vorgesehen. – Abdichtung mit nackten Bitumenbahnen Bei Verwendung von nackten Bitumenbahnen muss die Abdichtung aus mindestens drei Lagen hergestellt werden. Die Lagen sind untereinander mit Klebemasse vollflächig zu verkleben und mit einem Deckaufstrich zu versehen. Abdichtungen mit nackten Bitumenbahnen dürfen nur dort angewendet werden, wo die Einpressung der Abdichtung mit einem Flächendruck von mindestens 0,01 MN/m 2 sichergestellt ist. Zudem ist bei der Ausführung von nackten Bitumenbahnen zu beachten, dass in Abhängigkeit vom Einbauverfahren unterschiedliche Anforderungen an die Klebemassen gestellt werden. – Abdichtung mit Bitumen- oder Polymerbitumenbahnen Bei Verwendung von Bitumen- oder Polymerbitumenbahnen muss die Abdichtung aus mindestens zwei Lagen Bahnen mit Gewebe-, Polyestervlies- oder Metallbandeinlage nach Tabelle 4, Zeilen 5 bis 10 von DIN 18 195-2:2000-08 (aktuell Tabelle 3, Zeilen 5 bis 10) hergestellt werden. Für Abdichtungen von genutzten Dachflächen ist die obere Lage aus einer Polymerbitumenbahn herzustellen. Beträgt das Gefälle der Abdichtungslage weniger als 2 %, sind mindestens zwei Lagen Polymerbitumenbahnen zu verwenden. Neben diesen klassischen Abdichtungsarten mit Bitumenbahnen ist auch eine Abdichtung mit Bitumenschweißbahnen in Verbindung mit Gussasphalt möglich. Derartige Abdichtungen werden häufig bei befahrenen Hofkellerdecken o. ä. vorgesehen. Hierbei sind jedoch gewisse Ausführungsgrundsätze zu beachten. Der Untergrund, auf den die Abdichtung aufgebracht werden soll, ist mit einem lösemittelfreien Epoxidharz zu grundieren und zu versiegeln. Bei Abdichtungen in Gebäuden, von erdberührten Decken und ähnlich temperaturgeschützten Flächen kann anstelle der Epoxidharzgrundierung und Versiegelung auch ein Bitumenvoranstrich zur Anwendung kommen. Sollte der Untergrund Rautiefen nach

8

172

8 Abdichtungen mit Bitumenbahnen

ZTV BE1Be Teil 1 [8.12] > 1,5 mm und/oder Fehlstellen aufweisen, ist vorher eine Kratzspachtelung vorzunehmen. Auf den derart vorbereiteten Untergrund können speziell hierfür geeignete Bitumenschweißbahnen als Abdichtung aufgebracht werden. Bei derartigen Bitumenschweißbahnen handelt es sich um Bahnen mit hochliegender Trägereinlage bzw. mit Edelstahlkaschierung nach Tabelle 4, Zeile 11 oder 12 von DIN 18 195-2:2000-08. Durch das Aufbringen von Gussasphalt erfahren die Abdichtungsbahnen eine Temperaturbeanspruchung, für die die Bahnen geeignet sein müssen. Bei Bahnen, die für diesen Einsatzbereich nicht vorgesehen sind, kann es aufgrund der Temperaturbeanspruchung zu einem Aufkochen des Bitumens kommen, wodurch zum einen die Bitumenabdichtung, zum anderen aber auch der Gussasphalt in seiner Homogenität gestört werden kann. Bei Bitumenbahnen mit Edelstahlkaschierung müssen zudem die Stöße abgeklebt werden, damit aus den Stößen heraustretendes Bitumen nicht aufkocht. Die Gussasphaltschicht muss eine Nenndicke von ≥ 25 mm aufweisen. Im Bereich von Anschlüssen und Durchdringungen ist die Abdichtung mehrlagig auszuführen.

8

8.5.2.4 Abdichtung gegen von außen drückendes Wasser und aufstauendes Sickerwasser DIN 18 195-6 beschäftigt sich vom Grundsatz her mit zwei ganz unterschiedlichen Wasserbeanspruchungsarten, die jedoch zeitweise eine ähnliche Wirkung haben können. Abdichtungen gegen drückendes Wasser Abdichtungen gegen drückendes Wasser sind nach Abschnitt 7.2.1 von DIN 18 195-6 [8.11] Abdichtungen von Gebäuden und baulichen Anlagen gegen Grundwasser und Schichtenwasser. Derartige Abdichtungen können mit nackten Bitumenbahnen, einer Kombination aus nackten Bitumenbahnen und Metallbändern, Bitumenbahnen, Polymerbitumendachdichtungsbahnen und Bitumenschweißbahnen hergestellt werden. Ferner sind auch Kombinationen von nackten Bitumenbahnen mit Kunststoff- und Elastomerdichtungsbahnen möglich. Abdichtungen mit Bitumenschweißbahnen sollten nur in Ausnahmefällen angewendet werden, z. B. im Überkopfbereich und an unterschnittenen Flächen. Die Anzahl der notwendigen Abdichtungslagen hängt von der Eintauchtiefe ab. Eintauchtiefe bedeutet hierbei die Höhendifferenz zwischen der tiefsten abzudichtenden Bauwerksfläche und dem Bemessungswasserstand. Generell ist zu beachten, dass bei der Verwendung von nackten Bitumenbahnen stets der mindestens erforderliche Einpressdruck von 0,01 MN/m 2 nachgewiesen werden muss. Während bei der Ausbildung der Abdichtung aus nackten Bitumenbahnen die Abdichtung höchstens mit 0,6 MN/m 2 belastet werden darf, darf die Abdichtung bei der Verwendung von Bitumen und/oder Polymerbitumendachdichtungsbahnen höchstens mit 1 MN/m2 bzw. bei Trägerlagen aus Glasgewebe höchstens mit 0,8 MN/m 2 und bei der Verwendung einer Kombination von nackten Bitumenbahnen und Metallbändern höchstens mit 1,5 MN/m 2 belastet werden.

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8.5 Bauwerksabdichtungen nach DIN 18 195

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Bild 8.22: Bemessung der Abdichtung nach Eintauchtiefe und Einpressdruck [8.2]

Bild 8.22 gibt einen Überblick über die in Abhängigkeit von der Eintauchtiefe zu wählende Lagenanzahl und den zulässigen Einpressdruck für unterschiedliche Bahnenkombinationen. Abdichtungen gegen aufstauendes Sickerwasser Abdichtungen gegen zeitweise aufstauendes Sickerwasser sind Abdichtungen von Kelleraußenwänden und Bodenplatten ausschließlich bei Gründungstiefen bis 3,0 m unter Geländeoberkante in wenig durchlässigen Böden (k < 10 –4 m/s). Die Unterkante der Kellersohle muss mindestens 300 mm über dem nach Möglichkeit langjährig ermittelten Bemessungs-

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8 Abdichtungen mit Bitumenbahnen

wasserstand liegen! An dieser Stelle muss darauf hingewiesen werden, dass diese Wasserbeanspruchung nur angesetzt werden darf, wenn vorangehend benannte Randbedingungen erfüllt sind und zusätzlich keine Schichtenwasserbeanspruchung zu erwarten ist. Mit dieser Regelung wollte man die Tatsache würdigen, dass beim Einfamilienhausbau oftmals einfachere Abdichtungsmethoden, wie z. B. die Anordnung von kunststoffmodifizierten Bitumendickbeschichtungen, zur Anwendung kommen. Die Ausführung derartiger Abdichtungen gegen aufstauendes Sickerwasser kann mit Polymerbitumenschweißbahnen oder Bitumen- oder Polymerbitumendachdichtungsbahnen erfolgen. Bei der Verwendung von Polymerbitumenschweißbahnen ist die Abdichtung mindestens einlagig auszuführen. Bei der Verwendung von Bitumen- oder Polymerbitumendachdichtungsbahnen ist die Abdichtung aus mindestens zwei Lagen Bahnen mit Gewebe- oder Polyestervlieseinlage herzustellen.

8.5.2.5 Abdichtung gegen von innen drückendes Wasser

8

Abdichtungen gegen von innen drückendes Wasser können mit Bitumenbahnen hergestellt werden. Die Abdichtung ist generell zweilagig auszuführen, wobei entsprechend DIN 18 195-7:2009-07, Abschnitt 7.2, folgende Bahnenkombinationen vorgesehen werden: – mindestens zwei Lagen Polymerbitumendachdichtungsbahnen, Bahnentyp PYE – mindestens zwei Lagen Polymerbitumenschweißbahnen, Bahnentyp PYE – erste Lage kaltselbstklebende Polymerbitumenbahn, KSP, sowie mindestens eine Lage Polymerbitumenschweißbahn, Bahnentyp PYE – erste Lage Bitumenbahn mit Glasgewebe oder Polyestervlieseinlage und mindestens eine Lage Polymerbitumenbahn, Bahnentyp PYE Generell ist darauf hinzuweisen, dass die Bauwerksabdichtung stets auf der dem Wasser zugewandten Seite anzuordnen ist. Ferner muss je nach Nutzungsart über die Anordnung von „Oberflächenträgerschichten“ entschieden werden. Dies kann z. B. bei mit Fliesen bekleideten Flächen die Anordnung einer Vormauerschale vor der Abdichtung bedeuten. Hierbei muss die Vormauerschale in einem derartigen Abstand vor der Abdichtung angeordnet werden, dass der Hohlraum zwischen Vormauerschale und Abdichtung hohlraumfrei mit einem nachweislich geeigneten Mörtel ausgefüllt werden kann. In Abhängigkeit von der zu erwartenden Temperaturbeanspruchung der Bekleidung und der „Oberflächenträgerschichten“ muss über die Anordnung und Ausbildung von Gleitschichten und Fugen entschieden werden.

8.5.3 Ausführung und Ausführungsüberwachung bei Abdichtungen mit Bitumenbahnen 8.5.3.1

Allgemeines

Generell dürfen Abdichtungsarbeiten mit Bitumenbahnen nur durchgeführt werden, wenn die Bauteiloberflächen, auf denen eine Abdichtung aufgebracht werden soll, eine Ober-

8.5 Bauwerksabdichtungen nach DIN 18 195

175

flächentemperatur von ≥ +5 °C aufweisen. Eine Außenlufttemperatur oder Raumlufttemperatur von +5 °C reicht hierbei nicht aus. Vielmehr muss die Bauteiloberfläche dieser Temperaturforderung entsprechen. Dies begründet sich dadurch, dass bei niedrigeren Temperaturen in den oberflächennahen Kapillaren und Poren des Abdichtungsuntergrunds Wasser in gefrorener Form vorhanden sein kann, das beim Auftrag heißer Klebemassen oder Dichtungsschichten verdampfen kann und zu einer Trennschicht zwischen Abdichtung und Abdichtungsuntergrund führt. Ebenso kann dieses gefrorene Wasser eine Verklebung von Kaltselbstklebeschichten mit dem Abdichtungsuntergrund verhindern. Zudem können zu große Temperaturunterschiede zwischen aufzubringender Dichtung und Abdichtungsuntergrund zu Spannungen in der Abdichtungsebene führen, da der Klebeschicht zu schnell Wärme entzogen wird, wodurch ein Ablösen der Abdichtung vom Untergrund oder auch Schädigungen an den Stößen der Bahnen hervorgerufen werden können. Lösemittelhaltige Voranstriche sind im Rahmen der Unfallverhütung aufgrund der möglichen Zündgefahr bei Baugruben und Innenräumen zu vermeiden. Im Sohlen- und Deckenbereich können Bahnen mit einer Bahnenbreite von bis zu 1 m zur Ausführung kommen. Im Wandbereich sollten im Hinblick auf die Verarbeitbarkeit nur Bahnen bis 0,6 m Breite bzw. halbe Bahnen bis 0,5 m Breite vorgesehen werden. Wenngleich halbe Bahnen wesentlich lohnaufwendiger sind, kann eine deutlich höhere Verarbeitungsqualität sichergestellt werden. Generell gilt im Hinblick auf die Verarbeitung von Bitumenbahnen und kaltselbstklebenden Bitumenbahnen, dass an den Nähten eine Mindestüberlappung von 80 mm und an Stößen und Anschlüssen eine Mindestüberlappung von 100 mm vorzusehen ist. Lediglich bei edelstahlkaschierten Bitumen-Schweißbahnen und Metallbändern in Verbindung mit Bitumenwerkstoffen müssen an den Längsnähten Überdeckungen von 100 mm und an Quernähten, Stößen und Anschlüssen Überdeckungen von 200 mm vorgesehen werden. In Abhängigkeit von der Art und Höhe von Wandabdichtungen muss entschieden werden, inwieweit diese zusätzlich mechanisch befestigt werden müssen, um ein Abrutschen der Bahnen zu verhindern. Bei Wandabdichtungen, die z. B. während der Bauzeit länger der Sonnenstrahlung ausgesetzt sind, ist ein Hitzeschutz vorzusehen. Hierzu kann z. B. ein Abhängen der Wandflächen mittels Schilfmatten oder weißem PP-Vlies erfolgen, wobei diese gegenüber Windsog zu sichern sind. Möglich ist auch die Anordnung von Wärmedämmplatten (z. B. Perimeterdämmplatten), die mit Adhesivkleber auf der fertiggestellten Abdichtung aufgeklebt werden und somit einen Hitzeschutz bieten und zudem einen Schutz gegenüber mechanischer Beanspruchung. Auch ein Zementleimanstrich kann einen guten Hitzeschutz bieten und gut erkennbar machen, wenn eine Beschädigung des Zementleimanstrichs und damit eine vermeintliche Beschädigung der Abdichtungsschicht erfolgt ist. Bei Verlegung von Bitumenbahnen auf an Wänden angeordneten Schaumglasplatten entsteht ein Wärmestau, der unweigerlich zum Abrutschen der Bahnen führen kann. Vor diesem Hintergrund sollten derartige Arbeiten auf die frühen Morgenstunden verlegt werden, da hier die solaren Einflüsse, die diesen Hitzestau nachhaltig erhöhen können, minimiert werden. Im Hinblick auf eine fachgerechte und funktionstüchtige Bauwerksabdichtung kommt der Bauüberwachung eine besondere Bedeutung zu. Im Rahmen der Bauüberwachung sollte vor der Bauausführung vor Ort zwischen Bauleiter und ausführender Firma geklärt werden, ob alle Abdichtungsdetails vorliegen, diese hinsichtlich der Ausführbarkeit und konstruk-

8

176

8 Abdichtungen mit Bitumenbahnen

tiven Randbedingungen unstrittig sind und welche baulichen Randbedingungen noch bis zum Beginn der Abdichtungsarbeiten zu schaffen sind. Unmittelbar vor der Ausführung der Abdichtungsarbeiten muss eine gemeinsame Abnahme des Abdichtungsuntergrunds erfolgen. Abweichungen vom zulässigen Soll sowie damit verbundene Abhilfemaßnahmen sind zu protokollieren.

8.5.3.2 Abdichtungen mit Bitumendachdichtungsbahnen

8

Bei der Ausführung von Abdichtungen mit Bitumendichtungsbahnen erfolgt die Verklebung der Dichtungsbahnen mit Heißbitumen. Hierzu muss ein Bitumenkessel in der Baugrube aufgestellt werden. Sofern Polymerbitumen verarbeitet werden soll, muss der Kessel über eine indirekte Beheizung sowie ein geeignetes Rührwerk verfügen. Derartige Kessel sollten nur in geeigneten Wannen aufgestellt werden, damit beim möglichen „Überkochen“ auslaufendes Bitumen in der Wanne aufgefangen werden kann und somit das sich ausbreitende, über 200 °C heiße Bitumen nicht großflächig zu einer Entflammung führt. Vor diesem Hintergrund dürfen Kessel auch nie unbeaufsichtigt bleiben. Eine sog. Kesselwache muss vorgesehen werden. Im Weiteren müssen grundsätzlich geeignete Feuerlöscher vorhanden sein. Hinsichtlich der Lagerung der Bitumenblöcke ist darauf zu achten, dass diese immer auf einer Unterlage gelagert werden. Am zweckmäßigsten sollte das Bitumen auf der Lieferpalette bis zum Schmelzvorgang verbleiben, damit ein Vermischen mit Sand, Lehm und anderen Verunreinigungen ausgeschlossen wird. Zudem ist bei der Lagerung des Bitumens darauf zu achten, dass die Bitumenblöcke nicht durch die pralle Sonnenwärme erwärmt werden und „auseinanderlaufen“. Sofern nackte Bitumenbahnen zur Anwendung kommen sollen, muss sichergestellt werden, dass die Nacktpappen vollständig in Heißbitumen einzubetten und zu überdecken sind, da bis zur Pappschicht vordringende Feuchtigkeit zum Faulen der nackten Pappe führen kann. In diesem Zusammenhang muss auch darauf hingewiesen werden, dass nackte Pappen vor dem Einbau vor Feuchtigkeitseinflüssen zu schützen und ebenfalls auf den Lieferpaletten zu lagern sind. Beim Bürstenstreichverfahren sind die einzelnen Bahnenelemente hinsichtlich ihrer Länge auf 2 – 2,5 m zu beschränken, damit eine sichere hohlraumfreie, faltenfreie Verlegung der Bahnen auf dem Klebeuntergrund ermöglicht wird.

8.5.3.3 Abdichtungen mit Bitumenschweißbahnen Zum Verschweißen von Bitumenschweißbahnen sind Propangasflaschen erforderlich. Diese sind auf der Baustelle gegen Umfallen gesichert, z. B. in Gitterboxen, zu lagern. Auf Leckgassicherung ist zu achten. Leere Propangasflaschen müssen umgehend aus der Baugrube geschafft werden. Propangas ist bekanntlich schwerer als Luft und kann sich daher beim Freiwerden im Bereich von Baugrubensohlen ansammeln, was sicher zu verhindern ist. Bei der Verarbeitung von Schweißbahnen ist darauf zu achten, dass nach Möglichkeit eine gleichmäßige Schweißraupe mit einer Breite von b ≈ 5 mm aus dem seitlichen Bahnenrand

8.6 Fugen

177

herausquillt. Bei mehrlagiger Verlegung ist zur Sicherstellung eines entsprechend geeigneten Abdichtungsuntergrunds für die nächste Abdichtungslage diese Schweißraupe glatt zu streichen (abzukellen). Eine wesentlich geringere oder ungleichförmige Raupenbreite bzw. das Nichtvorhandensein einer „Bitumenraupe“ sind Hinweise auf eine unzureichende Verklebung auf dem Untergrund. Ebenso ist ein wesentlich breiteres Austreten von Schweißbitumen ein Hinweis auf eine zu hohe Erhitzung der Bitumenbahn. Ein gleicher Hinweis ist auch gegeben, wenn in der Schweißraupe kleine Löcher vorhanden sind, die auf ein Aufkochen des Bitumens beim Schweißvorgang hindeuten. Bei der Beurteilung von Abdichtungsarbeiten ist zu berücksichtigen, dass es sich hierbei um ein Handwerk handelt, dessen Genauigkeit ein großes Beurteilungsspektrum zulässt. Einzelne kleine Bereiche mit „Löchern“ im seitlich ausgetretenen Schweißbitumen oder eine zu geringe bzw. zu große Schweißraupenbreite sind bei mehrlagiger Bitumenbahnenabdichtungsausbildung sicherlich unkritisch. Sind derartige Hinweise auf eine grenzwertige bzw. mangelhafte Ausführung jedoch häufiger vorzufinden, muss von einer Funktionsbeeinträchtigung der Abdichtung ausgegangen werden.

8.5.3.4 Abdichtungen mit kaltselbstklebenden Bahnen Bei der Ausführung von kaltselbstklebenden Bahnen sind aufgrund der herstellerspezifischen Eigenschaften der Bahnen sowohl die Verlegevorschriften der Bahnenhersteller als auch die Verlegevorschriften der DIN 18 195 [8.11] zu berücksichtigen. Generell muss bei der Verwendung von kaltselbstklebenden Bahnen auf die Gefahr des Abrutschens dieser Bahnen von senkrechten Abdichtungsflächen bei Sonneneinstrahlung hingewiesen werden. Bei diesen Bahnen kann eine Qualitätsüberprüfung der Abdichtung dahingehend erfolgen, dass eine Überprüfung der Überdeckungen der einzelnen Bahnen erfolgt und zum anderen auch hier überprüft wird, inwieweit bei Überdeckungen und Überlappungsstößen ein geringes Austreten der selbstklebenden Bitumenschicht festzustellen ist. Ferner kann durch Abklopfen festgestellt werden, ob die Bahn vollflächig am Untergrund haftet oder ob bereichsweise zwischen Bahn und Abdichtungsuntergrund Luftblasen bzw. Fehlstellen in der Verklebung vorhanden sind. Krakeleeförmige Rissbildungen in der Deckschicht von kaltselbstklebenden Polymerbitumenbahnen sind oftmals ein Hinweis auf eine zu lange freie Standzeit in Verbindung mit einer hohen Temperaturbeanspruchung. Insbesondere bei senkrechten Wandflächen können derartige Erscheinungen zu einer Minderung der Funktionstüchtigkeit führen.

8.6 Fugen Beschäftigt man sich mit der Bauwerksabdichtung von Fugen, so kommt der Gebäudegeometrie und dem Fugenverlauf entscheidende Bedeutung zu. Werden im Rohbau die Gebäudegeometrie und Fugenverlauf nicht richtig, d. h. abdichtungsgerecht geplant, kann es zu einer nachhaltigen Einschränkung der Dauerhaftigkeit der Fugenabdichtung kommen bzw. können unverhältnismäßig hohe Kosten zur Abdichtung der Bauwerksfuge entstehen.

8

178

8 Abdichtungen mit Bitumenbahnen

Bevor man sich mit der Abdichtung von Bauwerksfugen entsprechend DIN 18 195-8:2004-03 auseinandersetzt, muss man sich die Frage stellen, welche Bewegungen treten im Bereich der Bauwerksfuge auf. Hierbei interessiert sowohl die Richtung der Bewegung als auch die Größe der Bewegung. Bewegungen können senkrecht zur Fugenrichtung in der Abdichtungsebene (vgl. Bild 8.23), senkrecht zur Fugenrichtung und zur Abdichtungsebene (vgl. Bild 8.24) sowie in Fugenrichtung auftreten (vgl. Bild 8.25). Auch Kombinationen dieser einzelnen Bewegungen sind möglich. Um in Abhängigkeit von diesen Bewegungen eine funktionstüchtige Bauwerksabdichtung zu erreichen, sollte der Fugenverlauf stets geradlinig und ohne Versprünge sein. Jeder Versprung des Fugenverlaufs bedeutet, dass dort, wo die unterschiedlichen Fugenrichtungen aneinandergrenzen, Zwangspunkte entstehen, die grundsätzlich erst einmal problematisch sind. Betrachten wir zuerst im einzelnen die Auswirkungen der unterschiedlichen Bewegungsrichtungen auf eine Abdichtung. Bei einer Bewegung senkrecht zur Fugenrichtung in Abdichtungsebene wird entweder ein Dehnen oder ein Stauchen der Abdichtung bewirkt (vgl. Bild 8.23). Bewegungen senkrecht zur Abdichtungsebene und senkrecht zur Fugenrichtung bewirken demgegenüber stets eine Dehnung (vgl. Bild 8.24). Bewegungen parallel zur Fugenrichtung bewirken eine Schubbeanspruchung der Abdichtung, die zur Faltenbildung (diagonal zur Fugenrichtung) führen kann (vgl. Bild 8.25).

8

Betrachten wir nun exemplarisch den Fall einer Fuge, bei der Bewegungen senkrecht zur Fugenrichtung in Abdichtungsebene auftreten (vgl. Bild 8.26). Ändert die Fuge in ihrem

Bild 8.23: Verformung senkrecht zur Fugenrichtung in der Abdichtungsebene

Bild 8.24: Verformung senkrecht zur Fugenrichtung und zur Abdichtungsebene

179

8.6 Fugen

Bild 8.25: Verformung parallel zur Fugenrichtung

Bild 8.26: Exemplarische Darstellung eines nicht geradlinigen Fugenverlaufs und der daraus resultierenden Folgen für die Beanspruchung der Fugenabdichtung

Verlauf die Richtung um 90°, so tritt im Bereich dieses Fugenabschnittes eine Bewegung in Abdichtungsebene und in Richtung des Fugenablaufs auf (vgl. Bild 8.26). Am Abbiegepunkt der Fuge entsteht hierbei ein interessantes Spannungsgefüge. Auf all die Verformungen reagieren Bitumenbahnen vom Grundsatz her durch ihr elastoviskoses Verhalten, sofern die Bewegungen entsprechend langsam ablaufen und nicht zu groß sind. Das heißt, das Bitumen ist grundsätzlich in der Lage, sich durch sein flüssigkeitsähnliches Verhalten der Verformung anzupassen. Da dies nur für langsam ablaufende, einmalige oder sich selten wiederholende Bewegungen gilt, wie z. B. für Setzungsbewegungen oder Längenänderungen durch jahreszeitliche Temperaturschwankungen, differenziert DIN 18 195-8:2004-03 zwischen Fugen vom Typ I und Fugen vom Typ II. Fugentyp I Bei Fugen vom Typ I handelt es sich um die schon beschriebenen Fugen für langsam ablaufende, einmalige oder sich selten wiederholende Bewegungen. Zur Abdichtung dieser Fugen ist in Abhängigkeit von der Größe der zu erwartenden Fugenbewegung und der Richtung die Flächenabdichtung im Bereich der Fugen zu verstärken. Bei größeren Verformungen sind zudem unterhalb und oberhalb der Fugenverstärkung im Unterbeton und in der Schutzschicht der Abdichtung sog. Fugenkammern vorzusehen. Fugenkammern sind Aussparungen in waagerechten und schwach geneigten Flächen, die mit einem geeigneten Bitumen auszugießen sind. Durch das im Falle der Bewegung am Ausweichen behinderte elastoviskose Vergussbitumen o. ä. Material wird das Abdichtungsprinzip unterstützt. Bild 8.27 können in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung und der Bewegungsgröße die notwendige Verstärkung der Flächenabdichtung im Fugenbereich sowie die Erfordernis notwendiger Fugenkammern entnommen werden.

8

180

8 Abdichtungen mit Bitumenbahnen

8

Bild 8.27: Fugenabdichtungen für Fugentyp I für Bewegungen ≥ 5 mm im Bereich von Bodenfeuchtigkeit sowie von nichtdrückendem oder drückendem Wasser [8.13]

8.6 Fugen

181

Fugentyp II Fugen mit schnell ablaufenden oder sich häufig wiederholenden Bewegungen, wie z. B. Bewegungen durch wechselnde Verkehrslasten oder Längenänderungen infolge tageszeitlicher Temperaturschwankungen, werden dem Fugentyp II zugeordnet. Bei Fugen vom Typ II kann aufgrund der schnell ablaufenden Bewegungen die Elastoviskosität nicht ausreichend aktiviert werden, um die Abdichtungsfunktion zu übernehmen. Vor diesem Hintergrund müssen hier, je nach Wasserbeanspruchung, besondere Maßnahmen ergriffen werden: – Lastfall Bodenfeuchte und nichtdrückendes Wasser auf Deckenflächen und in Nassräumen Hierzu heißt es in DIN 18 195-8:2004-03 in Abschnitt 7.3.2: Unter Berücksichtigung der Größe und Häufigkeit der Fugenbewegungen sowie der Art der Wasserbeanspruchung und der Nutzung des Bauwerks ist die Art der Abdichtung im Einzelfall festzulegen, z. B. durch Unterbrechen der Flächenabdichtung und schlaufenartige Anordnung geeigneter Abdichtungsstoffe bzw. Anordnung von Fugenbändern mit Einklebeflansch, mit Hilfe vorgefertigter Fugenkonstruktionen mit integriertem Kunststoff- oder Elastomerdichtungsprofilen, oder mit Hilfe von Los- und Festflanschkonstruktionen und Einbau von Fugenbändern. Bei dieser Wasserbeanspruchung ist somit „alles möglich“. Zu beachten ist jedoch, dass, sofern man nicht Los-Festflansch-Konstruktionen für derartige Fugen vorsieht, das zur Fugenüberbrückung vorgesehene Fugenband auch für einen derartigen Einbau geeignet ist. Insbesondere stellt sich hierbei die Frage nach der Art der Verklebung und deren Dauerhaftigkeit. Hier sind von den jeweiligen Herstellern dezidierte Vorgaben anzufordern. Im Hinblick auf die schlaufenartige Anordnung muss zudem darauf hingewiesen werden, dass einfache schlaufenförmige Fugenbänder primär dazu geeignet sind, Verformungen senkrecht zum Fugenverlauf aufzunehmen. Verformungen in Richtung des Fugenverlaufs können nur in begrenztem Umfang aufgenommen werden, da in diese Richtung auch schlaufenartige Fugenbänder vergleichsweise steif sind. Es sei denn, es handelt sich um Fugenbänder, bei denen die Schlaufe in Richtung des Fugenverlaufs wellenförmig ausgebildet ist. Im Hinblick auf die Ausbildung von Los-Festflansch-Konstruktionen zur Fugenüberbrückung wird auf die Ausführungen zum Lastfall von außen drückendes Wasser und zeitweise aufstauendes Sickerwasser sowie auf den Abschnitt 8.7 verwiesen. Im Weiteren ist zu beachten, dass derartige Fugenabdichtungen derart zu schützen sind, dass keine „äußere“ Belastung der Fugenabdichtungen erfolgt. Das heißt, im erdberührten Bereich müssen derartige schlaufenförmige Fugenabdichtungen durch geeignete Maßnahmen (z. B. Formsteine etc.) vor Erddruck geschützt werden. Im Bereich von befahrenen Decken sind derartige Fugenabdichtungen vor jedweder Beanspruchung, seien es Auflasten oder Verkehrslasten, zu schützen. – Lastfall von außen drückendes Wasser und zeitweise aufstauendes Sickerwasser Bei einer derartigen Wasserbeanspruchung müssen Fugen des Typs II grundsätzlich mithilfe einer Los- und Festflanschkonstruktion ausgebildet werden. Hierbei sollte sog. Dop-

8

182

8 Abdichtungen mit Bitumenbahnen

pelflanschausführungen der Vorzug gegeben werden. Dies begründet sich dadurch, dass bei Doppelflanschkonstruktionen (vgl. auch Abschnitt 8.7) das Fugenabdichtungsband unabhängig von der Flächenabdichtung ausgetauscht werden kann. Bei Einfachflanschkonstruktionen, bei denen das Fugenband zwischen die Flächenabdichtung eingeklebt wird, ist im Rahmen von Wartungs- und Instandhaltungsmaßnahmen ein Austausch des Fugenbandes nicht auf einfache Art und Weise möglich. Vielmehr besteht die Gefahr, dass die Flächenabdichtung beim Austausch des Fugenbandes Schaden nimmt. Im Hinblick auf den Schutz der Fugenabdichtung vor unzulässigen Belastungen wird auf die Ausführungen zum Lastfall Bodenfeuchte und nichtdrückendes Wasser verwiesen.

8.7 Durchdringungen, Übergänge, An- und Abschlüsse 8.7.1 Allgemeines

8

Eine wesentliche Voraussetzung für eine funktionstüchtige Bauwerksabdichtung mit Bitumenbahnen ist, dass die für den Einbau der Bitumenbahnen erforderlichen Randbedingungen gegeben sind. Das heißt, es muss zum Verarbeiten heißer Klebemassen oder zum Aufschweißen der Bitumenbahnen ein ausreichender Arbeitsraum gegeben sein. Dies bedeutet für Einbauteile oder Durchdringungen, dass Mindestabstände untereinander sowie zu aufgehenden Bauteilen und Bauwerksfugen eingehalten werden. DIN 18 195-9:2004-03 sagt hierzu folgendes aus: Klebeflansche, Anschweißflansche und Manschetten sind im Regelfall so anzuordnen, daß sie untereinander zu anderen Bauteilen, z. B. Bauwerkskanten und -kehlen und Wandanschlüssen, mindestens 150 mm, bei Bewegungsfugen mindestens 300 mm entfernt sind, sofern nicht aus Verarbeitungsgründen ein größerer Abstand erforderlich ist. Maßgebend ist dabei die äußere Begrenzung des Flansches oder der Manschette. Die maßgebliche Aussage ist hierbei darin zu sehen, dass es sich bei den angegebenen Maßen um Mindestmaße handelt, die nicht zwingend ausreichend sein müssen. Also muss im einzelnen Fall entschieden werden, welche Maßnahmen ausreichend sind, um die fachgerechte Ausführung der Abdichtungsarbeiten sicherstellen zu können. Für Los-FestflanschKonstruktionen gilt darüber hinaus sowieso, dass ihre Außenkanten mindestens 300 mm von Bauwerkskanten und -kehlen sowie mindestens 500 mm von weiteren Bauwerksfugen entfernt angeordnet werden müssen. In diesem Zusammenhang wird auch darauf hingewiesen, dass bei zu wartenden Bauteilen, wie z. B. Abläufen, diese derart anzuordnen und die weiteren Aufbauschichten so zu gestalten sind, dass eine einfache Zugänglichkeit zu Wartungszwecken gewährleistet ist.

8.7.2 An- und Abschlüsse Grundsätzlich sind Abdichtungen trogförmig auszubilden, d. h. die Abdichtung muss über Oberkante Gelände oder über Oberkante Belag hochgeführt und wasserhinterlaufsicher

8.7 Durchdringungen, Übergänge, An- und Abschlüsse

183

gegen Abrutschen gesichert werden. Das hierbei zu berücksichtigende Maß der Hochführung der Abdichtung hat hierbei seinen Ursprung in der Art der an die Abdichtung angrenzenden Flächen. Bei angrenzenden entwässerten und hinsichtlich ihrer Höhe maßhaltigen Flächen reicht eine Abdichtungsaufkantung von mindestens 15 cm über Oberkante Belag im Regelfall aus. Bei nicht maßhaltigen und nicht entwässerten Flächen, wie z. B. angrenzendem Gelände, ist planerisch eine Abdichtungsaufkantung von 300 mm über Oberkante Gelände vorzusehen, um ausreichende Anpassungsmöglichkeiten der Geländeoberflächen sicherzustellen. Hierbei darf im Endzustand ein Maß von 150 mm nicht unterschritten werden. Oberhalb des Geländes darf die Abdichtung entfallen, wenn dort ausreichend wasserabweisende Bauteile verwendet werden und eine Überlappung der Flächenabdichtung mit diesen Bauteilen am Übergang sichergestellt ist.

8.7.3 Abdichtungsabschluss an Türen Sind die entsprechend 8.7.2 erforderlichen Anschlusshöhen im Bereich von Türen nicht sicherzustellen, so sind besondere Maßnahmen vorzusehen. Von Oswald wurden hierzu im Rahmen einer Forschungsarbeit [8.14] eine Reihe von Möglichkeiten ausgearbeitet. Hierzu zählt: – die Anordnung von Vordächern zur Minimierung der unmittelbaren Spritzwasserbeanspruchung, – die Anordnung von Rinnen zur Ableitung von Schwallwasser. Unabhängig hiervon kommt jedoch dem Abdichtungsanschluss an die Türen besondere Bedeutung zu. Hierbei ist es nicht nur wichtig, dass die Abdichtung an den unteren horizontalen Abschluss der Türzarge angeschlossen wird, sondern auch seitlich an die Türzarge angeschlossen wird. Vorzugsweise sollten hier Türzargen mit geeigneter Los-FestflanschKonstruktion oder Klebeflanschkonstruktion vorgesehen werden.

8.7.4 Los-Festflansch-Konstruktionen Das Prinzip der Los-Festflansch-Konstruktionen basiert darauf, dass die Flächenabdichtung aus Bitumenbahnen zwischen einem im Abdichtungsuntergrund integrierten Festflansch und einem über Stehbolzen etc. mit dem Festflansch verbindbaren Losflansch wasserhinterlaufsicher eingebunden wird. Damit dieses Prinzip funktioniert und eine ausreichende Dichtigkeit gewährleistet wird, sind eine Reihe von Bedingungen zu beachten. Los-Festflansch-Konstruktionen müssen aus schweißbarem Stahl hergestellt werden. Alle Schweißnähte, die den Wasserweg unterbinden sollen, müssen wasserdicht und nach Möglichkeit zweilagig ausgeführt werden. Die Losflansche dürfen nicht steifer sein als die Festflansche, damit beim Anziehen der Losflansche nicht die Festflansche aus dem Beton gezogen werden. Die Länge der Losflansche sollte l ≤ 1,5 m betragen, damit die Losflansche von einer Person ohne weitere Hilfsmittel

8

184

8 Abdichtungen mit Bitumenbahnen

eingebaut werden können und beim Einbau nicht aufgrund einer zu großen Unhandlichkeit Schädigungen an der Abdichtung hervorgerufen werden. Ferner begründet sich die Längenbegrenzung auch im Hinblick auf eine Minimierung thermisch bedingter Verformungen bzw. aus der Behinderung thermisch bedingter Verformungen resultierender Schubspannungen zwischen Los- und Festflansch. Der Zwischenraum zwischen zwei aneinandergrenzenden Losflanschen darf in der Regel nicht mehr als 4 mm betragen, damit nicht durch einen Bitumenaustritt über diese Fuge der für die Dichtigkeit notwendige Anpressdruck abgebaut wird. Zur Befestigung der Losflansche an den Festflanschen können auf dem Festflansch aufgeschweißte Gewindebolzen oder durch den Festflansch hindurchgesteckte und rückwärtig verschweißte Sechskantschrauben zur Anwendung gelangen. Die Bolzenlänge ist so zu bemessen, dass nach Aufsetzen der Schraubmuttern im ungepressten Zustand der Abdichtung mindestens zwei Gewindegänge am Bolzenende frei sind. Der Längenbemessung der Bolzenlänge kommt somit unter Berücksichtigung der im Anschlussbereich an die Los-Festflansch-Konstruktion notwendigen Zulagen der Bauwerksabdichtung besondere Bedeutung zu.

8

Im Bereich der Los-Festflansch-Konstruktionen darf die Abdichtung keine Überlappungsstöße aufweisen, sondern muss stumpf gestoßen ausgeführt werden. Die Stumpfstöße der einzelnen Lagen sind hierbei versetzt anzuordnen. Zudem sollten im Anschlussbereich zur Kompensation der fehlenden Überlappungsstöße Abdichtungszulagen angeordnet werden. Vor Einbau der Flächenabdichtung sind die Losflansche auf den Festflanschen aufzulegen. Hierbei ist zu prüfen, inwieweit die Losflansche vollflächig auf den Festflanschen aufliegen oder ob aufgrund der Art und Ausführung der Schweißnähte der Stehbolzen die Losflansche auf den Schweißnähten „segeln“. Ein „Segeln“ der Losflansche auf den Schweißnähten der Stehbolzen ist unzulässig, da hierdurch der notwendige flächige Anpressdruck zwischen Los- und Festflansch nicht sichergestellt werden kann. Zudem ist insbesondere bei verzinkter Ausführung die Gängigkeit aller Schraubverbindungen zu überprüfen, damit sichergestellt werden kann, dass das beim Einbinden der Abdichtung in die Los-Festflansch-Konstruktion aufzubringende Drehmoment nicht durch die Schwergängigkeit der verzinkten Gewindegänge bewirkt wird, sondern als Anpressdruck des Losflansches auf die Flächenabdichtung wirkt. Damit am in die Los-Festflansch-Konstruktion eingebundenen Ende der Abdichtung beim Anpressen des Losflansches kein Bitumenaustritt erfolgt und somit sich der Anpressdruck abbaut, müssen Festflansche sog. Quetschleisten aufweisen. Bei der Entwicklung und Konstruktion von Los-Festflansch-Konstruktionen ist eine Planung entlang des gesamten Verlaufs der Konstruktion notwendig. Das heißt, die Planung muss sowohl für den Flächenbereich, den Aufkantungsbereich und den Übergangsbereich zwischen Flächenbereich und Aufkantungsbereich erfolgen. Dort, wo sich die Neigung der Abdichtungsebene, bezogen auf die Längsrichtung, um mehr als 45° ändert, sind Formteile vorzusehen mit einem Radius von mindestens 200 mm. Hierbei ist in der Winkelhalbierenden ein Bolzen anzuordnen. Der Losflansch muss in diesem Bereich über Langlöcher verfügen. Festflansche sind am Bauwerk so zu verankern und einzubauen, dass ihre Oberflächen mit den angrenzenden abzudichtenden Flächen eine Ebene bilden. Der Anschluss der Flächenabdichtung an die Los-Festflansch-Konstruktion muss derart erfolgen, dass hier entsprechend der Anordnung der Stehbolzen gelochte Anschlussbahnen verwendet werden.

185

8.7 Durchdringungen, Übergänge, An- und Abschlüsse

Auf Bild 8.28 ist das Grundkonstruktionsprinzip einer Los-Festflansch-Konstruktion in Einfachflanschausführung dargestellt. Bild 8.29 kann das Grundkonstruktionsprinzip für eine Doppelflanschkonstruktion entnommen werden. Bild 8.30 können zudem die zu beachtenden Konstruktionsanforderungen beim Übergang einer Los-Festflansch-Konstruktion vom Deckenbereich zum Aufkantungsbereich entnommen werden. Die Tabellen 8.11 und 8.12 enthalten hierbei Angaben zu den Regelmaßen sowie zu den Nettopressflächen und den notwendigen Anziehmomenten.

Maße in Millimeter

8

Bild 8.28: Los- und Festflansch-Konstruktion – Einfachflanschausführung 1 Festflansch 2 Losflansch 6 Quetschleiste

Maße in Millimeter

1 Festflansch 2 Losflansch 6 Quetschleiste

Bild 8.29: Los- und Festflansch-Konstruktion – Doppelflanschausführung

186

8 Abdichtungen mit Bitumenbahnen Maße in Millimeter 1 2 3 4

Festflansch Losflansch Langloch Unterlagsscheibe

Bild 8.30: Konstruktionsmerkmale für den Übergang vom Deckenbereich zum Wandbereich von Los-Festflansch-Konstruktionen

8 Tabelle 8.11: Regelmaße für Los- und Festflanschkonstruktionen [mm] Art des Maßes

Bitumenverklebte Abdichtung nichtdrückendes Wasser

Losflansch Breite Dicke Kantenfassung

Elastomere Klemmfugenbänder

drückendes Wasser

a1 t1

≥ 60 ≥6 etwa 2

≥ 150 ≥ 10 etwa 2

≥ 100 ≥ 10 etwa 2

a2 t2

≥ 70 6, ≥ t1

≥ 160 10, ≥ t1

≥ 110 10, ≥ t1

Schrauben bzw. Bolzen Durchmesser d3

≥ 12

≥ 20

≥ 20

Schweißnaht bei Gewindebolzen Breite Höhe

etwa 2 etwa 3,2

etwa 2 etwa 5

etwa 2 etwa 5

14

22

22

d1 + 2 x s1

d1 + 2 x s1

d1 + 2 x s1

Schrauben- bzw. Bolzenabstand untereinander

75 bis 150

75 bis 150

75 bis 150

Schrauben- bzw. Bolzenabstand vom Ende des Losflansches

≤ 75

≤ 75

≤ 75

Festflansch Breite Dicke

s1 s2

Schrauben- / Bolzenloch Durchmesser d1 Erweiterung bei Gewindebolzen Durchmesser d2

187

8.8 Schutzschichten und Schutzmaßnahmen Tabelle 8.12: Netto-Pressfläche in mm2 und Anziehmomente in Nm, nach [8.11] Für Bolzenabstand in mm Losflanschbreite in mm Bolzendurchmesser in mm Netto-Pressfläche in mm2 b)

150 60 12 etwa 8 220

Abdichtungsstoffe im Flanschbereich

Erforderliche Anziehmomentea) (Baustellenwerte) für dreimaliges Anziehen in Nm

Nackte Bitumenbahnen DIN 52 129 – R 500 N

12

Bitumenbahnen und Polymerbitumen nach Tabelle 4 von DIN 18 195-2:2000-08, mit Trägereinlage aus Glasgewebe

15

Bitumenbahnen und Polymerbitumenbahnen nach Tabelle 4 von DIN 18 195-2:2000-08 mit Trägereinlage aus Polyestervlies oder Kupferband

20

–

1. Anziehen 100 2. und 3. Anziehen 80

R 500 N + 1 Cuc)

20

–

1. Anziehen 100 2. und 3. Anziehen 80

R 500 N + 2 x Cuc)

30

–

1. Anziehen 120 2. Anziehen 100 3. Anziehen 80

Elastomer-Klemmfugenbänder – bei glatter Klemmfläche – bei gerippter Klemmfläche mit Zulage aus unvernetztem Rohkautschuk, 100 mm breit und nicht älter als 90 Tage

150 100 20 etwa 14 000

–

150 150 20 etwa 21 500

50 65

40

105

165

–

165

165

a)

Errechnet nach DIN 18 800-7:1983-05, 3.3.3.2, Tabelle 1 Fläche abzüglich 2 mm Fase an Längs- und Querseiten sowie Bolzenlöchern bei 150 mm Bolzenabstand c) Bitumenverklebte Abdichtungen mit Kupferbändern und nackten Bitumenbahnen nach DIN 52129 – R 500 N b)

8.8 Schutzschichten und Schutzmaßnahmen DIN 18 195-10:2004-03 beschreibt die Herstellung von Schutzschichten und Schutzmaßnahmen bei Bauwerken mit Abdichtungen. Schutzmaßnahmen dienen im Gegensatz zu Schutzschichten dem vorübergehenden Schutz der Abdichtung während der Bauzeit. Sie müssen unter Berücksichtigung der während der Bauarbeiten zu erwartenden Beanspruchungen und der Dauer des maßgebenden Bauzustands gewählt werden. Ungeschützte Abdichtungen dürfen keine Beanspruchung durch Bauverkehr jedweder Art, Bauarbeiten oder auch Lagerung von Baumaterialien erfahren. Ferner dürfen Abdichtungsanschlüsse, die noch nicht fertiggestellt sind, während der Bauzeit keine Beschädigung und auch keine schädliche Wasseraufnahme erfahren. Abdichtungen sind generell bis zur Fertigstellung des Bauwerks gegen mögliche schädigende Beanspruchungen zu schützen. Hierzu gehört auch die Sicherung gegen Auftrieb. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass Abdichtungen während der Bauzeit auch gegen die Einwirkung schädigender Stoffe, wie z. B. Schmier- und Treibstoffe, Lösungsmittel oder Schalungsöl, zu schützen sind.

8

188

8 Abdichtungen mit Bitumenbahnen

In Abhängigkeit von der zu erwartenden Beanspruchung, der Art der Bauwerksabdichtung und den konstruktiven Randbedingungen kann bei waagerechten oder schwach geneigten Flächen als Schutzmaßnahmen die Anordnung eines Schutzbetons und unter Umständen auch die Anordnung einer Perimeterdämmung sinnvoll sein. Bei senkrechten Flächen, gegen die z. B. betoniert werden soll, können Haftlagen in Verbindung mit einem Anstrich aus Zementmilch geeignet sein. Wenngleich hierdurch nur ein begrenzter Schutz bewirkt wird, ermöglicht ein Zementmilchanstrich bei Beschädigung das Erkennen möglicher Schadstellen in der Bauwerksabdichtung, die dann nachzubessern sind.

8.9 Detailprobleme und ihre Lösungen 8.9.1 Einleitung

8

In den nachfolgenden Abschnitten wird auf ausgewählte, besondere Detailprobleme bei Bauwerksabdichtungen mit Bitumenbahnen eingegangen und ihre Lösungen aufgezeigt.

8.9.2 Lichtschächte / außenliegende Kellertreppen Bei einer Beanspruchung durch Bodenfeuchtigkeit können als Kellerlichtschächte oder auch als Kellertreppenabgänge nachweislich wasserundurchlässige Fertigteilelemente gegen die Bauwerksabdichtung gesetzt werden, wobei die Anschlussfuge zwischen den Fertigteilelementen und der Bauwerksabdichtung abzudichten ist. Zudem ist für eine Entwässerung der Sohlen Sorge zu tragen. In Abhängigkeit von der Art der Fertigteilelemente ist über die Fugenabdichtung zu entscheiden. Bei Kunststoffelementen, wie sie als Fertigteilkellerlichtschächte zur Anwendung kommen, kann zwischen Anschlussflansch des Kellerlichtschachts und der Abdichtung z. B. ein geeignetes vorkomprimiertes und imprägniertes Fugendichtungsband angeordnet werden. Grundsätzlich sind von den Herstellern entsprechend geeignete Dichtungsmaßnahmen nachzuweisen. Bei einer Beanspruchung durch aufstauendes Sickerwasser oder drückendes Wasser müssen Kellerlichtschächte sowie auch Treppenabgänge in das Gesamtabdichtungskonzept des Gründungsbauwerks integriert werden. Vor dem Hintergrund, dass Überkopfabdichtungsarbeiten vom Grundsatz her nicht zulässig sind und unabhängig hiervon ein hohes Maß an Schadensträchtigkeit in sich bergen, sollten bei derartigen Wasserbeanspruchungen Kellerlichtschächte und Treppenabgänge bis auf die Bauwerkssohle des Gründungsbauwerks geführt werden. Zwischen Kellerlichtschächten einschließlich ihrer Sohle und dem angrenzenden Bauwerk muss in diesen Fällen stets eine derartige konstruktive Einheit hergestellt werden, dass es zwischen dem Gründungsbauwerk und den Kellerlichtschächten nicht zu Setzungsdifferenzen kommt. Diese Forderung begründet sich dadurch, dass es in der Anschlussfuge zwi-

8.9 Detailprobleme und ihre Lösungen

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schen Kellerlichtschächten und angrenzendem Bauwerk nicht zu Verformungen kommen darf, die die Bauwerksabdichtung schädigen.

8.9.3 Wandsohlenabdichtungsanschluss bei von außen drückendem Wasser und Baugruben mit ausreichendem Arbeitsraum vor dem Gründungsbauwerk Dem Wandsohlenabdichtungsanschluss kommt bei einer Beanspruchung durch drückendes Wasser nicht nur in abdichtungstechnischer Hinsicht, sondern auch im Hinblick auf den Bauablauf besondere Bedeutung zu. Vor diesem Hintergrund ist die Kenntnis des Bauablaufs wichtig, nicht nur, um einen derartigen Anschluss fachgerecht zu planen, sondern auch hinsichtlich seiner Herstellung in den Bauablauf richtig einzuplanen. Alles beginnt hierbei mit der zur Herstellung der Sohlenabdichtung notwendigen Sauberkeitsschicht. Diese sollte in der Regel eine Dicke von d ≥ 10 cm aufweisen. Sie muss hierbei eine glatte Oberfläche aufweisen. Dies erreicht man am besten, wenn das Größtkorn des Zuschlags einen Durchmesser von d ≤ 8 mm aufweist. Zudem muss die Sauberkeitsschicht umlaufend im Randbereich eine Abschrägung nach oben (zum Baugrubenrand hin) von mindestens 15 % aufweisen (vgl. Bild 8.31). In diesem Bereich ist es erforderlich, dass die Sauberkeitsschicht zudem mit einer Baustahlgewebematte bewehrt wird, damit ein Abscheren des über das Bauwerk auskragenden Unterbetons ausgeschlossen werden kann. Abschrägungsbereich und Bewehrungsbereich lassen sich grob wie folgt abschätzen: – Abschrägungsbereich: LAb = Anzahl der Lagen · 10 cm + 20 cm + 20 cm – Bewehrungsbereich: LBew = Anzahl der Lagen · 10 cm + 20 cm + 60 cm (bei der Verwendung von Kupferriffelband muss der Rückversatz je Lage 20 cm betragen). Die Erhöhung der Sauberkeitsschicht zum Baugrubenrand hin hat die Aufgabe, dass ein späteres Abgleiten des Schutzmauerwerks auf der fertigen Abdichtungsschicht nach außen verhindert wird und vielmehr durch das Gleiten auf der Schräge zum Bauwerk hin ein Einpressdruck erreicht wird. Nach Fertigstellung der Unterbetonschicht wird eine Lage Kupferriffelband zur Herstellung der erforderlichen Schutzkappe angeordnet. Anschließend werden die Abdichtungslagen der Sohlenabdichtung bis auf die Schräge heraufgeführt, wobei die erste Lage etwa bis 20 cm vor die Kante der Sauberkeitsschicht geführt wird und die nächsten Lagen jeweils 10 cm vor der Abschlusskante der unter ihr befindlichen Lage enden. Das heißt, die einzelnen Lagen werden jeweils um 10 cm voneinander rückversetzt angeordnet (vgl. Bild 8.31). An dieser Stelle muss angemerkt werden, dass bei der Verwendung von Kupferriffelband der Rückversatz ein Maß von 20 cm je Lage aufweisen muss. Zum Schutz dieses Rückversatzes wird das für die Schutzkappe vorgesehene Kupferriffelband auf die Anschlüsse geklappt. Die Schutzkappe soll zudem einen gewissen mechanischen Schutz für den Bauzustand bieten und eine kapillare Wasseraufnahme an den Schnittstellen der Dichtungsbahnen unterbinden.

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8 Abdichtungen mit Bitumenbahnen

Da nach Verlegung der Sohlenabdichtung zuerst die Bauwerkssohle betoniert und im Anschluss die Schalung für die erdberührten Wände gestellt und diese dann betoniert werden, muss die verlegte Sohlenabdichtung einschließlich des Rückversatzes geschützt werden. Hierzu ist auf der Sohlenabdichtung in dem Bereich, in dem die Bauwerkssohle betoniert werden soll, ein entsprechender Schutzbeton aufzubringen, der eine Mindestdicke von d = 5 cm aufweisen muss (vgl. Bild 8.32). Im Bereich des durch die Schutzkappe geschützten Rückversatzes ist sowohl eine Trennschicht als auch ein Schutzbeton vorzusehen, damit nach Betonieren der Bauwerkssohle die Schaltafeln für die erdberührten Wände aufgestellt werden können, ohne dass die Sohlenabdichtung im Bereich des Rückversatzes geschädigt wird. Unterhalb des Schutzbetons sollte eine Trennschicht angeordnet werden, damit der notwendige spätere Rückbau des Schutzbetons im Bereich des Rückversatzes erleichtert wird. Eine Erleichterung des Rückbaus wird zudem erreicht, wenn alle 50 cm Fugen vorgesehen werden.

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Nach Fertigstellung des Rohbaus des Gründungsbauwerks sollte unmittelbar vor den Abdichtungsarbeiten der Schutzbeton im Bereich des Rückversatzes entfernt werden. Hierbei muss darauf geachtet werden, dass die Abdichtung nicht beschädigt wird. Im Anschluss ist die Schutzkappe zurückzubiegen und zwischen Sohlenabdichtung und aufgehender Wand ist eine Hohlkehle aus Mörtel einzubauen. Nach ausreichender Aushärtung der Hohlkehle ist der Anschluss zwischen Sohlenabdichtung und Wandabdichtung herzustellen. Hierzu sind Abdichtungsbahnen mit einer Länge von ca. 1 m bis 1,20 m zuzuschneiden. Die einzelnen Abdichtungslagen werden so überklebt, dass die erste Wandlage auf die oberste Lage der Sohlenabdichtung, die zweite Wandlage auf die zweitoberste Lage der Sohlenabdichtung usw. geklebt wird. Beim Aufkleben der Wandlagen im Gieß- und Einrollverfahren ist unbedingt darauf zu achten, dass im Bereich der Hohlkehle die Bahnen hohlraumfrei eingearbeitet werden. Nachdem alle Abdichtungslagen verlegt wurden, stellt sich aufgrund der gleichlangen Abdichtungsbahnen im Bereich der Wandoberfläche ebenfalls ein gestaffelter Abschluss dieser Bahnen dar, an die im Weiteren die Wandabdichtung angeschlossen werden kann (vgl. Bild 8.33). Hierzu ist es jedoch erst erforderlich, dass die Schutzkappe mit gefüllter Bitumenklebemasse zum Schutz des rückläufigen Stoßes auf diesem verklebt wird und anschließend ein Schutzbeton aufgebracht wird. Auf den Schutzbeton kann ein Magerbetonblock aufgebracht werden, auf den anschließend nach Fertigstellung der Wandabdichtung vor dieser das Schutzmauerwerk aufgemauert wird. Hierbei ist sicherzustellen, dass zwischen Schutzmauerwerk und Flächenabdichtung eine hohlraumfreie durchgehende Mörtelfuge d ≥ 4 cm als sog. Quetschfuge entsteht. Der vorangehend beschriebene Ablauf ist in Form einer Prinzipdarstellung auf den Bildern 8.31 bis 8.34 dargestellt. Bei der Ausführung der Schutzwände ist DIN 18 195-10 zu berücksichtigen. Hiernach sind Vertikalfugen in maximalen Abständen von 7 m vorzusehen. Zudem sind Eckfugen auszubilden. Hierdurch soll ein Gleiten infolge des Erddrucks und die erforderliche Einpressung ermöglicht werden. Bei der Anordnung von Schutzmauerwerk (sog. Lehnwänden) sind diese im Hinblick auf die zu erwartenden Belastungen aus dem Bauablauf zu bemessen bzw. auszusteifen.

8.9 Detailprobleme und ihre Lösungen

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Bild 8.31: Ausbildung der Sauberkeitsschicht sowie Anordnung der Sohlenabdichtung und Schutzkappe [8.2]

Bild 8.32: Anordnung des Schutzbetons [8.2]

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8 Abdichtungen mit Bitumenbahnen

Bild 8.33: Anordnen der Wandanschlussstreifen im Bereich des rückläufigen Stoßes [8.2]

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Bild 8.34: Fertig ausgeführte Schwarze Wanne [8.2]

8.9 Detailprobleme und ihre Lösungen

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8.9.4 Wandsohlenabdichtungsanschluss bei von außen drückendem Wasser und Baugruben ohne Arbeitsraum vor dem Gründungsbauwerk Bei Lückenschließungen tritt z. B. der Fall auf, dass die Wände des Gründungsbauwerks unmittelbar an den Baugrubenverbau angrenzend errichtet werden müssen und somit ein Arbeitsraum zwischen Baugrubenverbau und den Außenwänden des Gründungsbauwerks nicht möglich ist. Das heißt, es müssen Voraussetzungen geschaffen werden, dass die Bauwerksabdichtung angeordnet werden kann, bevor das Gründungsbauwerk errichtet wird. Hierbei ist eine Vielzahl konstruktiver Randbedingungen im Hinblick auf die Anordnung der Bauwerksabdichtung zu beachten. Bevor die notwendige Sauberkeitsschicht als Untergrund für die Sohlenabdichtung angeordnet werden darf, ist eine entsprechend zu bemessende Dränage unterhalb der künftigen Sauberkeitsschicht vorzusehen. Diese hat die Aufgabe, während der Bauzeit auftretendes Tageswasser oder unter Umständen bei fehlender Wasserhaltung auch eindringendes Grundwasser sicher abzuführen. Hiernach ist auf dem Baugrubenverbau eine geeignete Ausgleichsschicht aufzubringen, die einen ebenen, tragfähigen und glatten Untergrund für die anschließend auszubildende Sollbruchstelle bietet. Bei Schlitzwänden kann hierbei ein geeigneter Ausgleichsputz und bei Bohrpfahlwänden ein glatt abgezogener Spritzbeton zur Ausführung kommen. Nach ausreichendem Abbinden dieser Ausgleichsschicht ist die Gleit- und Sollbruchfuge herzustellen. Diese soll die Trennung zwischen Verbau und Abdichtungsrücklage sicherstellen, damit bei auftretendem Wasserdruck, bei Setzungen oder Schwinden des Baukörpers keine Zwangskräfte in die Abdichtung eingeleitet werden. Innerhalb der Gleit- und Sollbruchfuge muss während des Bauzustands eine sichere Ableitung von Sickerwasser, das durch die Baugrubenwand sickern kann, gewährleistet sein. Art und konstruktiver Aufwand bei der Ausbildung der Gleit- und Sollbruchfuge hängen von den im Bereich der Sollbruchfuge zu erwartenden Setzungen zwischen Baugrubenverbau und Gründungsbauwerk sowie dem Schwindmaß ab. Entsprechend [8.8] kann hierbei zwischen folgenden Konstruktionen differenziert werden: – Setzungen ≤ 5 mm und/oder Schwindmaße ≤ 3 mm – Setzungen > 5 mm und/oder Schwindmaße > 3 mm Sollbruchfuge bei Setzungen ≤ 5 mm und/oder Schwindmaßen ≤ 3 mm Auf der entsprechend den vorangehenden Ausführungen auf dem Baugrubenverbau aufgebrachten Ausgleichsschicht ist ein Voranstrich aufzubringen. Anschließend ist zur Herstellung der Sollbruchfuge z. B. eine streifenförmig verklebte oder geheftete Lochglasvliesbahn anzuordnen. Im Anschluss kann die Sauberkeitsschicht angeordnet werden, die ebenfalls durch die Sollbruchfuge von dem angrenzenden ausgeglichenen Baugrubenverbau zu trennen ist. Im Übergangsbereich zwischen Sauberkeitsschicht und Baugrubenverbau ist eine Flaschenkehle mit einem Radius von mindestens 4 cm herzustellen. Anschließend ist ein Bitumenvoranstrich auf die Sauberkeitsschicht und die Flaschenkehle aufzubringen. Auf den derart vorbereiteten Abdichtungsuntergrund kann die Sohlenabdichtung mit einem Kehlenstoß zur aufgehenden Wand und die Wandabdichtung ausgeführt werden. Die Abdichtung sollte hierbei vorzugsweise im Gieß- und Einrollverfahren eingebaut werden. Im Wandbereich ist abschließend baugrubenseitig vor der Bauwerksabdichtung zusätzlich

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8 Abdichtungen mit Bitumenbahnen

Bild 8.35: Prinzipdarstellung einer Sollbruchfuge bei Setzungen ≤ 5 mm und/oder Schwindmaßen ≤ 3 mm [8.8]

8 eine sog. Haftlage anzuordnen. Die Haftlage soll eine innige Verbindung zwischen dem Konstruktionsbeton und der bituminösen Abdichtung herstellen. Die Haftlage zählt hierbei nicht als Abdichtung. Die Haftlage ist mit gefülltem Heißbitumen im Gieß- und Einrollverfahren auf der Abdichtung aufzubringen. Zur Herstellung der Haftlage kann eine Bitumendichtungsbahn V13 mit grober Besandung zur Ausführung kommen. Bild 8.35 enthält eine Prinzipdarstellung der Sollbruchfuge. Hinsichtlich der Ausbildung des Kehlenstoßes wird auf die nachfolgenden Ausführungen verwiesen. Gleit- und Sollbruchfugen bei Setzungen von > 5 mm und/oder Schwindmaßen > 3 mm Bei größeren zu erwartenden Verformungen ist bei der Ausbildung der Sollbruchfuge ein Mehraufwand zwingend erforderlich. Vor dem entsprechend den vorangehenden Erläuterungen ausgeglichenen Baugrubenverbau ist eine wasserdurchlässige, druckfeste Gleitschicht vorzusehen. Diese Schicht soll zur gezielten und sicheren Ableitung von Tageswasser zur Dränanlage hin dienen. Die Gleitschicht muss auch die später noch anzuordnende Sauberkeitsschicht vom ausgeglichenen Baugrubenverbau trennen. Als Gleitschicht können hierbei z. B. zwei Lagen PE-Folie d ≥ 0,4 mm o. ä. zur Anwendung kommen. Zur Lagefixierung kann die erste Lage der Gleitschicht punktuell mechanisch gesichert werden und die zweite Lage der Gleitschicht durch einen geeigneten plastischen Adhesivkleber auf der ersten Lage der Gleitschicht fixiert werden. Nach Ausbildung der Gleit- und Sollbruchfugenebene ist die Sauberkeitsschicht auszubilden. Diese sollte eine Dicke von d ≥ 10 cm aufweisen und glatt abgerieben sein, damit ein hohlraumfreier tragfähiger Abdichtungsuntergrund für die Sohlenabdichtung geschaffen wird. Dies erreicht man am besten, wenn das Größtkorn des Zuschlags einen Durchmesser

8.9 Detailprobleme und ihre Lösungen

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Bild 8.36: Sollbruchfuge bei Setzungen ≥ 5 mm und / oder Schwindmaßen ≥ 3 mm [8.8]; links: Übersicht, rechts: Abdichtungsdetail

von d ≤ 8 mm aufweist. Im Randbereich sollte die Sauberkeitsschicht mit einer Baustahlgewebematte bewehrt werden. Im Anschluss ist auf der Sauberkeitsschicht, durch eine Gleitfuge von dieser getrennt, vor der Gleit- und Sollbruchfugenebene eine sog. Lehnwandkonstruktion zu errichten. Die z. B. aus einer unverrottbaren Bitumenbahn hergestellte Gleitfuge zwischen Lehnwand und Sauberkeitsschicht soll bewirken, dass bei späterem Erddruck infolge von Setzungen die Lehnwand und damit verbunden auch die Bitumenabdichtung gegen das Gründungsbauwerk gepresst wird. Die Lehnwandkonstruktion muss zudem in die später betonierte tragende Außenwandkonstruktion über sog. Telleranker rückverankert werden. Diese Telleranker sind bei der Errichtung der Lehnwandkonstruktion anzuordnen. Beim Aufbauen der Lehnwandkonstruktion muss sichergestellt werden, dass diese unmittelbar an die Gleitschicht grenzt. Hierzu ist es sinnvoll, zwischen Lehnwand und Gleitschicht eine Fuge von ca. 4 cm zu belassen und diese Fuge vollvolumig mit Mörtel zu verfüllen. Nach Errichtung der Lehnwandkonstruktion muss ein durchgehender, glatt geriebener Putz als Abdichtungsuntergrund aufgebracht werden. Hierbei muss am Wandfuß eine Flaschenkehle ausgebildet werden, damit im Übergang von der Sohle zur Wand ein hohlraumfreier tragfähiger Abdichtungsuntergrund geschaffen wird.

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8 Abdichtungen mit Bitumenbahnen

Verputzte Lehnwand und Sauberkeitsschicht bilden den Abdichtungsuntergrund und sind mit einem Voranstrich zu versehen. Hiernach ist die Sohlenabdichtung sowie ein Kehlenstoß in Verbindung mit der Wandabdichtung herzustellen. Die Bauwerksabdichtung ist im Gieß- und Einrollverfahren aufzubringen. Nach Anordnung der Wandabdichtung ist auf dieser zusätzlich eine Haftlage in Form einer verrottungsfesten, grob besandeten Bitumenbahn, die nicht als Abdichtungslage zählen darf, anzuordnen. Die Haftlage darf stumpf gestoßen eingebaut werden. Der Einbau hat hier im Gieß- und Einrollverfahren mit gefülltem Heißbitumen zu erfolgen. Die Haftlage soll eine innige Verbindung zwischen Wandabdichtung und Konstruktionsbeton der Wandkonstruktion bewirken. Die vorangehend beschriebene Ausführung kann dem Bild 8.36 entnommen werden. Ausbildung des Kehlenstoßes

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Vorangehend wurde mehrfach darauf hingewiesen, dass im Übergangsbereich zwischen Sohlenabdichtung und Wandabdichtung ein Kehlenstoß auszubilden ist. Grundsätzlich gibt es zwei Arten von Kehlenstößen, den klassischen Kehlenstoß und den gestaffelten Kehlenstoß. Unabhängig von der Art des Kehlenstoßes ist zu berücksichtigen, dass im unmittelbaren Bereich des Kehlenstoßes nach Errichtung des Gründungsbauwerks geringe Verformungen auftreten können. Vor diesem Hintergrund sollte der Stoß so ausgebildet werden, dass geringfügige Zugkräfte durch die Überdeckungen im Stoß aufgenommen werden können. Die Überdeckungen des Stoßes sollten daher an der Wand angeordnet werden, damit die Abdichtungslagen in ihrem Überdeckungsbereich gleiten können und nicht abreißen. Auch hier gilt wieder, dass die in Abhängigkeit vom Abdichtungsmaterial zu berücksichtigenden Mindestüberdeckungen beachtet werden. Beim klassischen Kehlenstoß sollten die Stöße der einzelnen Abdichtungslage untereinander um ca. 3 cm in ihrer Höhe versetzt angeordnet werden, so dass am Stoß ein stetig laufender Übergang entsteht (vgl. Bild 8.37). Da im Eck- und Kantenbereich die Gefahr der

Bild 8.37: Kehlenstoß (klassischer Kehlenstoß) [8.2]

8.9 Detailprobleme und ihre Lösungen

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Beschädigung der Abdichtung immer besonders groß ist, empfiehlt es sich, die Abdichtung in diesem Bereich mit einem ca. 30 cm breiten Metallriffelbandstreifen zu verstärken. Beim gestaffelten Kehlenstoß erfolgt kein stetig laufender Übergang, sondern die einzelnen Abdichtungslagen werden jeweils um 10 cm (bei Kupferriffelband 20 cm) zurückversetzt zueinander, d. h. gestaffelt, angeordnet. Es ist zu berücksichtigen, dass bauablaufbedingt die Anordnung der Abdichtung der gesamten Wannenkonstruktion oftmals abschnittsweise erfolgt. Das heißt, zuerst wird die Sohlenabdichtung mit dem Kehlenstoß zur aufgehenden Wand und entsprechenden Anschlussstreifen für die Wandabdichtung ausgeführt. Die Anschlussstreifen sind hierbei mindestens 50 cm höher als der oberste Bewehrungsstoß mit einem Rückversatz anzuordnen, damit die spätere Wandabdichtung problemlos angeschlossen werden kann. Nach Ausführung der Sohlenabdichtung und der Anschlussstreifen im Wandbereich muss ein Schutzbeton auf der Sohlenabdichtung angeordnet werden. Zum Schutz der Wandabdichtung kann zusätzlich zur Haftlage ein Zementleim aufgetragen werden. Der graue Zementleim bietet zwar keinen unmittelbaren Schutz für die Abdichtung, macht jedoch eine unzulässige mechanische Beanspruchung der Abdichtung in diesem Bereich gut sichtbar, so dass Nachbesserungen an der Abdichtung vor dem Betonieren noch vorgenommen werden können. Nach den Abdichtungsarbeiten erfolgt die Verlegung der Bewehrung. Probleme kann es bei der sog. einhüftigen Wandschalung geben. Hier besteht die Gefahr der Beschädigung der Abdichtung durch eingestanzte Eisen. Ähnliche Probleme können sich bei Einbauteilen für z. B. Medienleitungen usw. ergeben. Diese sollten möglichst hoch angeordnet werden. Notwendiger statischer Nachweis Da die Schwindbewegung des Bauwerks weg von der Rücklage, also dem Baugrubenverbau, nicht gänzlich vermieden werden kann, muss die Gefahr möglicher hierdurch bedingter Schäden dadurch begrenzt werden, dass die Größe der Schwindbewegung eingeschränkt wird. Nach [8.16] wird die maximal sich einstellende Spaltbreite auf 6 mm begrenzt. Ein entsprechender rechnerischer Nachweis der infolge des Schwindens sich einstellenden Spaltbreite sollte Bestandteil der Tragwerksplanung sein, da die Breite sowohl durch konstruktive Maßnahmen (Arbeitsfugen) als auch durch betontechnische bzw. verarbeitungstechnische Maßnahmen beeinflusst werden kann.

8.9.5 Abdichtungsanschlüsse zwischen Wand und Decke Grundsätzlich gibt es zwei Möglichkeiten, den Abdichtungsanschluss von erdberührten Wänden an erdberührte Decken herzustellen. Hierbei handelt es sich zum einen um den Kantenstoß und zum anderen um den sog. umgelegten Stoß. Kantenstoß Der Kantenstoß entsteht im Übergang von Wand- zur Deckenfläche, wenn sowohl Wandals auch Deckenabdichtung nach Fertigstellung des Rohbaus aufgebracht werden können

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8 Abdichtungen mit Bitumenbahnen

Bild 8.38: Unterschiedliche Ausführungsvarianten des Kantenstoßes [8.2]

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(vgl. Bild 8.38). Um den notwendigen hohlraumfreien tragfähigen Abdichtungsuntergrund sicherzustellen, muss die Anschlusskante zwischen Decke und Wand abgerundet sein. Hierbei sollte analog zur Hohlkehle die Ausrundung einen Radius von mindestens 4 cm aufweisen. Auf dem mit einem Voranstrich versehenen Abdichtungsuntergrund kann dann zuerst die Wandabdichtung und im Anschluss die Deckenabdichtung aufgebracht werden. Bei der Herstellung des Kantenstoßes muss darauf geachtet werden, dass die Abdichtungslagen der Deckenabdichtung immer die Abdichtungslagen der Wandabdichtung überdecken, so dass auf der Decke abfließendes Wasser nicht gegen den Stoß, sondern immer über den Stoß ablaufen kann. Vor dem Hintergrund der hohen mechanischen Beanspruchung derartiger Kanten sollte stets eine Verstärkung mit einem Metallriffelbandstreifen vorgesehen werden. Der umgelegte Stoß Bei Baugruben ohne ausreichenden Arbeitsraum vor dem Gründungsbauwerk muss, wie in Abschnitt 8.9.4 beschrieben, die Abdichtung der erdberührten Außenwände vor der Errichtung des Gründungsbauwerks angeordnet werden. Schließen an derartig abgedichtete Wände Deckenkonstruktionen an, die ebenfalls abgedichtet werden müssen, muss der sog. umgelegte Stoß zur Ausführung kommen. Der umgelegte Stoß ist somit dadurch gekennzeichnet, dass die Wandabdichtung einschließlich der für den Deckenanschluss vorzuhaltenden Überlappungen vor der Errichtung des Rohbaus anzuordnen ist und die Deckenabdichtung einschließlich Herstellung der Anschlüsse nach Errichtung des Rohbaus. Dies kann dadurch erreicht werden, dass oberhalb der zur Wandabdichtungsrücklage vorgesehenen Lehnwand ein sog. Schalkasten angeordnet wird (vgl. Bild 8.39). Auf diesen Schalkasten wird zuerst eine sog. Schutzlage aufgebracht. Die Schutzlage soll hierbei das Lösen der auf die Schutzlage aufgebrachten Abdichtung bei der späteren Herstellung der Anschlüsse erleichtern. Auf diese Schutzlage wird dann die Wandabdichtung aufgebracht, wobei die äußerste Lage der Wandabdichtung (also die, die unmittelbar auf der Lehnwand aufgebracht wird) je Lage der nachfolgenden Abdichtungslagen um 10 cm zurückversetzt vom oberen Rand dieser angeordnet wird. Die zweite Lage der Wandabdichtung wird wieder um 10 cm höher geführt als die erste. Ebenso die dritte und ebenso die weiteren. Die Höhe des Schalkastens hängt somit primär von der Lagenanzahl ab und beträgt bei einer dreilagigen Abdichtung ca. 50 cm. Nach Fertigstellung des Rohbaus werden die Anschlüsse der Wandabdichtung lagenweise von der Hilfskonstruktion gelöst, auf die Deckenfläche umgelegt, vollflächig auf die-

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8.9 Detailprobleme und ihre Lösungen

Bild 8.39: Vorbereitung des umgelegten Stoßes [8.2]

ser aufgeklebt und die Stöße untereinander verklebt. Anschließend werden die Lagen der Deckenabdichtung verlegt, wobei die erste Lage der Deckenabdichtung auf die erste Lage des Anschlusses geklebt wird und die zweite Lage der Deckenabdichtung auf die zweite Lage des Anschlusses geklebt wird usw. Zur Erhöhung der mechanischen Sicherheit des umgelegten Stoßes empfiehlt es sich, auch hier wieder eine Verstärkung mit einem Metallriffelband vorzusehen.

8.9.6 Wechsel zwischen gegen eine Lehnwand aufgebrachte Abdichtung und außenseitig auf dem Rohbau aufgebrachte Abdichtung In besonderen Fällen, wie bei mehrgeschossigen Gründungsbauwerken, kann aufgrund der Gründungssituation der Fall auftreten, dass bereichsweise, über die Höhe der Wandabdichtung betrachtet, kein Arbeitsraum vor dem Gründungsbauwerk gegeben ist und erst im oberen Bereich der Baugrube ein Arbeitsraum vor dem Gründungsbauwerk zur Verfügung steht. Hier kommt dann der sog. Kehranschluss zur Ausführung. Der Kehranschluss ähnelt von der Ausführung her im Prinzip dem im Abschnitt 8.9.5 beschriebenen umgelegten Stoß, nur dass hier die auf dem Schalkasten aufgebrachte Abdichtung (vgl. Bild 8.39) später nicht umgelegt wird, sondern zum Anschluss der später von außen ergänzten Wandabdichtung dient.

8.9.7 Arbeitsfugen Arbeitsfugen bei Flächenabdichtungen können dort entstehen, wo zur Herstellung notwendiger Flächenabdichtungen aufgrund des Bauablaufs Arbeitsunterbrechungen bei der Bauwerksabdichtung entstehen. Um nach der Arbeitsunterbrechung die Flächenabdichtung

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8 Abdichtungen mit Bitumenbahnen

fortführen zu können, müssen die einzelnen Abdichtungslagen, vom Arbeitsabschlussrand ausgehend, jeweils um 10 cm, bzw. 20 cm bei Kupferriffelband, zurückversetzt angeordnet werden, damit nach der Arbeitsunterbrechung eine lagenweise Verbindung der einzelnen Lagen hergestellt werden kann. Zum Schutz muss der Rückversatz der einzelnen Abdichtungslagen während der Arbeitsunterbrechung je nach zu erwartender Beanspruchung geschützt werden. Hierzu kann es notwendig werden, dass zuerst eine Trennschicht, z. B. in Form von zwei Lagen PE-Folie, sowie unter Umständen einer Lage Bautenschutzmatte und anschließend ein ausreichend druckfester und druckverteilender Schutzestrich angeordnet werden. Bei der Anordnung von Schutzestrichen sollten jedoch zur Erleichterung des späteren notwendigen Rückbaus Sollbruchstellen vorgesehen werden. Nach Rückbau des Schutzestrichs und der Trennlagen sind die Anschlüsse zu säubern und hierbei ggf. abzuflämmen. Auf Bild 8.40 ist die mögliche Ausbildung einer Arbeitsfuge exemplarisch dargestellt.

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Bild 8.40: Mögliche Ausbildung einer Arbeitsfuge [8.2]

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8.9 Detailprobleme und ihre Lösungen

8.9.8 Konsolankerkonstruktionen Wie vorangehend schon erläutert, dürfen in Abdichtungen keine Horizontallasten eingeleitet werden. Das heißt z. B., dass bei Anordnung von Fahrbetonschichten auf horizontalen oder geneigten Flächen zum einen die Fahrbetonschichten von der Abdichtung durch Gleitfolien zu trennen sind, damit thermisch bedingte Verformungen der Fahrbetonschichten nicht zu unzulässigen Verformungen und damit zu Schäden in der Abdichtung führen, und zum anderen die Fahrbetonschichten in die Tragkonstruktion zurückverankert werden müssen. Hierzu bieten sich Konsolankerkonstruktionen an, die vergleichsweise einfach zu konstruieren, zu bemessen und herzustellen sind. Bild 8.41 stellt das Prinzip einer derartigen Konsolankerkonstruktion dar. Bei dieser handelt es sich um eine quadratische Stahlplatte, auf der zur Lasteinleitung aus der Fahrbetonplatte ein Doppel-T-Trägerstumpf aufgeschweißt ist und zur Weiterleitung dieser Last in die Tragkonstruktion ebenfalls an der Unterseite der Platte ein Doppel-T-Trägerstumpf angeschweißt ist. Die Oberseite der Stahlplatte ist durch Anordnung notwendiger Ausquetschleisten und Stehbolzen entsprechend den Bemessungsvorgaben für Los-Festflansch-Konstruktionen als Los-Festflansch auszubilden. Derartige Konsolanker können entweder mit einbetoniert werden oder auch nachträglich angeordnet werden. Der Bemessung der Doppel-T-Trägerstümpfe, der Schweißnähte sowie der Verankerung in die Tragkonstruktion kommt hierbei besondere Bedeutung zu.

Bild 8.41: Prinzipdarstellung einer Konsolankerkonstruktion

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8 Abdichtungen mit Bitumenbahnen

8.10 Anschluss an alte „bituminöse Bauwerksabdichtungen“ Wie schon Abschnitt 8.2 zu entnehmen ist, ist die schwarze Farbe einer Bauwerksabdichtung kein ausreichendes Indiz dafür, dass es sich bei der Bauwerksabdichtung wirklich um eine Bitumenabdichtung handelt. Dies muss gerade bei Baumaßnahmen im Bestand berücksichtigt werden, da sich hinter der schwarzen Farbe auch unterschiedliche Arten von Teerabdichtungen verbergen können. Vor diesem Hintergrund ist es erforderlich, eine Analyse durchzuführen, um welches Abdichtungsmaterial es sich handelt und ob eine Verträglichkeit zu Bitumen besteht. Dies wird immer dann erforderlich, wenn auf einer derartigen Abdichtung zur Ertüchtigung weitere Abdichtungsbahnen aufgebracht werden sollen bzw. wenn im Rahmen einer Erweiterung eines Gründungsbauwerks der Anschluss einer neuen Bitumenabdichtung an eine derartige Altabdichtung erfolgen soll.

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Wie schon in Abschnitt 8.2 dargelegt, liegen unterschiedliche Erkenntnisse, jedoch keine gesicherten Erfahrungen hinsichtlich der Verbindung von Bitumen- und Teerabdichtungen vor. Vor diesem Hintergrund müssen im Einzelfall Möglichkeiten, eine Verbindung herzustellen, erprobt werden. Hierbei könnten folgende Maßnahmen in Betracht gezogen werden: – Epoxidharzversiegelung Durch die Anordnung einer speziell hierfür geeigneten Epoxidharzversiegelung ist die Trennung zwischen Alt- (Teer-) und Neuabdichtung (Bitumenabdichtung) möglich. Als erste Lage der „neuen“ Abdichtung sollte hierbei vorzugsweise eine kaltselbstklebende Polymerbitumenbahn gewählt werden, damit keine nachteilige Wechselwirkung zwischen Epoxidharz und neuer, heiß aufgebrachter Bitumenabdichtung auftritt. – Direkte Teer- / Bitumenverbindung Es liegen auch Erfahrungen vor, dass Bitumenbahnen direkt auf Steinkohlenteerpechbahnen aufgebracht werden können, wenn die obere Lage des Steinkohlenteerpechs oberhalb der Trägereinlage ausreichend unter Wärmeeinwirkung „ausgekämmt“ wird. Generell ist es notwendig, die in Betracht kommende Möglichkeit in situ auf einer Musterfläche zu erproben und anschließend die Musterfläche visuell, mechanisch und labortechnisch im Hinblick auf die Wechselwirkung der unterschiedlichen zur Anwendung gekommenen Stoffe zu überprüfen. Erst hiernach sollte eine abschließende Festlegung erfolgen.

8.11 Verbindung von Bitumenabdichtungen und KMB-Abdichtungen Hinsichtlich der Verbindung von Bitumenabdichtungen und KMB-Abdichtungen lässt sich ähnliches aussagen wie hinsichtlich des Anschlusses an alte bituminöse Bauwerksabdichtungen. Beide Abdichtungen sind schwarz; gleichwohl liegen keine gesicherten Erkenntnisse vor, wie sich generell dauerhafte Verbindungen zwischen Bitumenbahnen und KMBAbdichtungen herstellen lassen. Vielmehr liegen unterschiedliche Aussagen von unter-

8.12 Anschluss von WU-Betonkonstruktionen an „Schwarze Wannen“

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schiedlichen Herstellern vor. Vor diesem Hintergrund wird darauf hingewiesen, dass die Möglichkeit der Verbindung von Bitumenbahnen mit KMB-Abdichtungen im Einzelfall zu prüfen ist. Vorsorglich sollten Planungen grundsätzlich nicht auf die Verbindung beider Stoffe abgestellt werden. Bei der Planung von Bauwerksabdichtungen sollte man im Regelfall materialtreu bleiben.

8.12 Anschluss von WU-Betonkonstruktionen an „Schwarze Wannen“ Im Rahmen der ständigen Verdichtung von Bebauungen müssen immer wieder Verbindungsmöglichkeiten zwischen neuen und alten Gründungsbauwerken entwickelt werden. Da heutzutage oftmals Gründungsbauwerke als sog. „Weiße Wannen“ ausgebildet werden, kommt der Verbindung zwischen „Weißer Wanne“ und „Schwarzer Wanne“ besondere Bedeutung zu. Grundsätzlich ist eine derartige Verbindung relativ einfach, indem man eine Doppelflanschkonstruktion nimmt, in der einen Seite ein einhüftiges Dehnfugenprofil für WU-Betonkonstruktionen einbindet und in der anderen Seite die bituminöse Flächenabdichtung. Gleichwohl stellt sich die Frage, wie dies bei einer bestehenden Schwarzen Wanne erfolgen soll. Hierzu wird nachfolgend eine Konstruktion beschrieben, wie sie in den letzten Jahren von der ARIDO Abdichtungstechnik GmbH mehrfach im Bereich von Tunnelbauwerken der Berliner Verkehrsgesellschaft und der Deutschen Bahn AG ausgeführt wurde und sich bewährt hat. Bevor man sich mit der Herstellung des Abdichtungsanschlusses befasst, muss geprüft werden, ob durch die neuen Baumaßnahmen der Einpressdruck der alten Abdichtung gemindert wird. Sollte dies der Fall sein, müssen Ertüchtigungsmaßnahmen im Bereich der Abdichtung, dort wo der notwendige Einpressdruck nicht mehr sichergestellt werden kann, ergriffen werden. Hierzu ist es möglich, außen auf der Abdichtung eine Lage Kupferriffelband einschließlich einer Decklage aus R500N im Gieß- und Einrollverfahren anzuordnen und zusätzlich mit einem Deckaufstrich zu versehen. Zur Herstellung des Abdichtungsanschlusses muss die „Schwarze Wanne“ im künftigen Einmündungsbereich der „Weißen Wanne“ freigelegt werden. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass zur Herstellung ausreichend geeigneter Anschlüsse um den unmittelbaren Anschlussbereich herum die Abdichtung auf einer Breite von 1,50 m bis 2,0 m freigelegt werden sollte. Zur Herstellung eines geeigneten Abdichtungsanschlusses kann eine Los-Festflansch-Konstruktion in Doppelflanschausführung zur Anwendung kommen. WU-betonseitig ist hierbei in die Los-Festflanschkonstruktion ein entsprechend geeignetes WU-Betondehnungsfugenprofil einzubauen. Auf Seiten der „Schwarzen Wanne“ muss die bituminöse Abdichtung zur Anordnung der Doppelflanschkonstruktion auf eine angrenzende Breite von b ≈ 50 cm zurückgebaut werden. In diesem Bereich muss nach Entfernen der bituminösen Abdichtung der Untergrund ggf. mittels eines Sandstrahlgeräts gesäubert werden. Eventuelle Betonabplatzungen sind mit einem geeigneten PCC-Mörtel auszubessern. Anschließend können die Festflansche gesetzt werden. Hierbei können die Festflansche z. B. mit Verbundankern o. ä. in der Betonkonstruktion verankert werden. Bei Verwendung von Verbundankern sind diese nach ihrem Setzen flächenbündig mit den Festflanschen abzutrennen und zu verschweißen.

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8 Abdichtungen mit Bitumenbahnen

Hiernach ist mit Hilfe eines geeigneten PCC-Mörtels ein flacher Übergang von der Abdichtungsebene zur Flanschebene zu schaffen. Nach Auftrag des Voranstrichs erfolgt ein Einbrennen des Voranstrichs auf den Festflansch. Im Weiteren sind nun die Klebeanschlüsse im Bereich der „Altabdichtung“ herzustellen. Dies erfolgt durch Freilegen und Freischneiden derart, dass entsprechend der Anzahl der Lagen ein Staffelanschluss entsteht. Das heißt, die alte vorhandene Abdichtung muss entsprechend ihrer Lagenanzahl in ihrem Abschlussbereich nachträglich mit einem Staffelanschluss ausgebildet werden. Dies erfordert ein hohes Maß an handwerklichem Geschick und an Erfahrung. Hierbei muss zuerst die oberste Lage der alten vorhandenen Abdichtung um das Maß X = Lagenanzahl · 10 cm (bzw. 20 cm bei Kupferriffelband) zurückgeschnitten werden. Je nach Art der vorhandenen Abdichtung (nackte Bahnen, Dichtungsbahnen oder Schweißbahnen) kann es hierbei erforderlich werden, durch Wärmeeinwirkung einen schadensfreien Rückbau zu ermöglichen. Nach der obersten Lage muss die darunter liegende Lage um das Maß Y = (Lagenanzahl – 1) · 10 cm zurückgeschnitten werden. Analog sind alle weiteren Lagen zurückzuschneiden, so dass der Staffelanschluss entsteht.

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Im Weiteren sind nun Anschlussbahnen herzustellen, über die die Verbindung zwischen dem Staffelanschluss und dem angeordneten Festflansch hergestellt wird. Hierbei ist darauf zu achten, dass, wie in Abschnitt 8.7.4 ausgeführt, die Abdichtungsbahnen im Bereich der Los-Festflansch-Konstruktion stumpf gestoßen angeordnet werden müssen und vor diesem Hintergrund entsprechende Zulagestreifen zur Kompensation der fehlenden Überlappungsstöße vorzusehen sind. Nach Fertigstellung der Anbindung der Flächenabdichtung an die Los-Festflansch-Konstruktion sind die Losflansche mit einem Drehmomentenschlüssel entsprechend den Vorgaben nach DIN 18 195-9 anzuziehen. Nach Fertigstellung des Abdichtungsanschlusses der Bitumenabdichtung an die Doppelflanschkonstruktion erfolgt der Einbau des werksseitig voll vorkonfektionierten Fugenbands für die WU-Betonkonstruktion. Das Arbeitsfugenband / Dehnfugenband muss unter Berücksichtigung der konstruktiven Randbedingungen gewählt werden. Die Stahlbetonkonstruktion ist planerisch so auszubilden, dass das Fugenband derart in die Stahlbetonkonstruktion eingebunden werden kann, dass die Anforderungen der WU-Betonrichtlinie berücksichtigt werden. Die Anzugsmomente sowie die Größe und Breite der Losflansche sind mit dem Hersteller des Fugenbands abzustimmen und verbindlich festzulegen.

8.13 Literatur [8.1] Latendorf, H.-J.: Schreiben an die ARIDO Abdichtungs-GmbH vom 24.02.2005 [8.2] Bundesfachabteilung Bauwerksabdichtung im Hauptverband der Deutschen Bauindustrie e. V.: Lehrbriefe Bauwerksabdichtung. Eigenverlag, 2004 [8.3] Shell Bitumen, Anwendungstechnik 1/90 [8.4] DIN V 20 000-202, Anwendung von Bauprodukten in Bauwerken – Teil 202: Anwendungsnorm für Abdichtungsbahnen nach Europäischen Produktnormen zur Verwendung in der Bauwerksabdichtung, Dezember 2007 [8.5] vdd Industrieverband Bitumen-Dach- und Dichtungsbahnen e. V.: Technische Regeln – abc der Bitumenbahnen, 3. Auflage 2008

8.13 Literatur

[8.6] Lufsky, K.: Bauwerksabdichtung, 4. Auflage. Stuttgart: Teubner Verlag, 1983 [8.7] Cziesielski, E.; Lufsky Bauwerksabdichtung, 6. Auflage. Stuttgart: Teubner Verlag, 2006 [8.8] Deutsche Bahn: Ingenieurbauwerke abdichten – Hinweise für die Abdichtung von Ingenieurbauwerken (AIB), Druckschrift 835, 1999 [8.9] DIN 4095, Baugrund. Dränung zum Schutz baulicher Anlagen; Planung, Bemessung und Ausführung, Juni 1990 [8.10] DIN 18 195, Bauwerksabdichtungen, Teile 1 bis 10 – Teil 1: Allgemeines, Begriffe, August 1983 – Teil 2: Stoffe, August 1983 – Teil 3: Verarbeitung der Stoffe, August 1983 – Teil 4: Abdichtung gegen Bodenfeuchtigkeit, August 1983 – Teil 5: Abdichtung gegen nichtdrückendes Wasser, Februar 1984 – Teil 6: Abdichtung gegen von außen drückendes Wasser, August 1983 – Teil 7: Abdichtung gegen von innen drückendes Wasser, Juni 1989 – Teil 8: Abdichtung über Bewegungsfugen, August 1983 – Teil 9: Durchdringungen, Übergänge, Abschlüsse, Dezember 1986 – Teil 10: Schutzschichten und Schutzmaßnahmen, August 1983 [8.11] DIN 18 195, Bauwerksabdichtungen, Teile 1 bis 10 – Teil 1: Grundsätze, Definitionen, Zuordnung der Abdichtungsarten, August 2000 – Teil 2: Stoffe, April 2009 – Teil 3: Anforderungen an den Untergrund und Verarbeitung der Stoffe, August 2000 – Teil 4: Abdichtungen gegen Bodenfeuchte (Kapillarwasser, Haftwasser) und nichtstauendes Sickerwasser an Bodenplatten und Wänden, Bemessung und Ausführung, August 2000 – Teil 5: Abdichtungen gegen nichtdrückendes Wasser auf Deckenflächen und in Nassräumen, Bemessung und Ausführung, August 2000 – Teil 6: Abdichtungen gegen von außen drückendes Wasser und aufstauendes Sickerwasser, Bemessung und Ausführung, August 2000 – Teil 7: Abdichtungen gegen von innen drückendes Wasser, Bemessung und Ausführung, Juli 2009 – Teil 8: Abdichtungen über Bewegungsfugen, März 2004 – Teil 9: Durchdringungen, Übergänge, An- und Abschlüsse, März 2004 – Teil 10: Schutzschichten und Schutzmaßnahmen, März 2004 – Teil 100: Vorgesehene Änderungen zu den Normen Teil 1 bis 6, Ausgabe Entwurf Juni 2003 – Beiblatt 1: Bauwerksabdichtungen – Beispiele für die Anordnung der Abdichtung bei Abdichtungen, Ausgabe Januar 2006 [8.12] ZTV-BEL-B: Zusätzliche technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für das Herstellen von Brückenbelägen, Ausgabe 1995 – Teil 1: Dichtungsschicht aus einer Bitumen-Schweißbahn, Ausgabe 1999 – Teil 2: Dichtungsschicht aus zweilagig aufgebrachten Bitumendichtungsbahnen, Ausgabe 1995 – Teil 3: Dichtungsschicht aus Flüssigkunststoff, Ausgabe 1995 [8.13] Klawa, N.; Haack, A.: Tiefbaufugen – Fugen und Fugenkonstruktionen im Beton- und Stahlbetonbau, Berlin: Verlag Ernst & Sohn, 1989

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8 Abdichtungen mit Bitumenbahnen

[8.14] Oswald, Klein, Wilmes: Niveaugleiche Türschwellen bei Feuchträumen und Dachterrassen – Problemstellungen und Ausführungsempfehlungen. Forschungsbericht. Stuttgart: IRB Verlag, Ausgabe 1994 [8.15] Misserfolge bei der Grundwasserdichtung und ihre Behebung. In: Straßenbau-Technik 1940, Heft 1 und 2 [8.16] Smoltczyk, U.: Grundbautaschenbuch. Berlin: Verlag Ernst & Sohn, 1990 [8.17] DIN 4020: Geotechnische Untersuchungen für bautechnische Zwecke, Ausgabe September 2003; Beiblatt 1: Ausgabe Oktober 2003

8.14 Zusammenstellung weiterer Normen

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[8.18] DIN 52 123, Prüfung von Bitumen- und Polymerbitumenbahnen [8.19] DIN V 52 144, Abdichtungsbahnen – Bitumen- und Polymerbitumenbahnen – werkseigene Produktionskontrolle [8.20] DIN EN 13 416, Abdichtungsbahnen – Bitumen-, Kunststoff- und Elastomerbahnen für Dachabdichtungen – Regeln für die Probenentnahme [8.21] DIN EN 1107-1, Abdichtungsbahnen – Bestimmung der Maßhaltigkeit – Teil 1: Bitumenbahnen für Dachabdichtungen [8.22] DIN EN 1108, Abdichtungsbahnen – Bitumenbahnen für Dachabdichtung – Bestimmung der Formstabilität bei zyklischer Temperaturänderung [8.23] DIN EN 1109, Abdichtungsbahnen – Bitumenbahnen für Dachabdichtungen – Bestimmung des Kaltbiegeverfahrens [8.24] DIN EN 1110, Abdichtungsbahnen – Bitumenbahnen für Dachabdichtungen – Bestimmung der Wärmestandfestigkeit [8.25] DIN EN 1296, Abdichtungsbahnen – Bitumen-, Kunststoff- und Elastomerbahnen für Dachabdichtungen – Verfahren zur künstlichen Alterung bei Dauerbeanspruchung durch erhöhte Temperatur [8.26] DIN EN 1297, Abdichtungsbahnen – Bitumen-, Kunststoff- und Elastomerbahnen für Dachabdichtungen – Verfahren zur künstlichen Alterung bei kombinierter Dauerbeanspruchung durch UV-Strahlung, erhöhte Temperatur und Wasser [8.27] DIN EN 1848-1, Abdichtungsbahnen – Bestimmung der Länge, Breite und Geradheit – Teil 1: Bitumenbahnen für Dachabdichtungen [8.28] DIN EN 1849-1, Abdichtungsbahnen – Bestimmung der Dicke und flächenbezogenen Masse – Teil 1: Bitumenbahnen für Dachabdichtungen [8.29] DIN EN 1850-1, Abdichtungsbahnen – Bestimmung sichtbarer Mängel – Teil 1: Bitumenbahnen für Dachabdichtungen [8.30] DIN EN 1928, Abdichtungsbahnen – Bitumen-, Kunststoff- und Elastomerbahnen für Dachabdichtungen – Bestimmung der Wasserdichtheit [8.31] DIN EN 1931, Abdichtungsbahnen – Bitumen-, Kunststoff- und Elastomerbahnen für Dachabdichtungen – Bestimmung der Wasserdampfdurchlässigkeit [8.32] DIN EN 12 039, Abdichtungsbahnen – Bitumenbahnen für Dachabdichtungen – Bestimmung der Bestreuungshaftung [8.33] DIN EN 12 310-1, Teil 1: Bitumenbahnen für Dachabdichtungen – Bestimmung des Weiterreißwiderstandes (Nagelschaft) [8.34] DIN EN 12 311-1: Teil 1: Bitumenbahnen für Dachabdichtungen – Bestimmung des Zug-Dehnungsverhaltens

8.14 Zusammenstellung weiterer Normen

[8.35] DIN EN 12 316-1: Abdichtungsbahnen – Teil 1: Bitumenbahnen für Dachabdichtungen – Bestimmung des Schälwiderstandes der Fügenähte [8.36] DIN EN 12 317-1: Abdichtungsbahnen – Teil 1: Bitumenbahnen für Dachabdichtungen – Bestimmung des Scherwiderstandes der Fügenähte [8.37] DIN EN 12 691, Abdichtungsbahnen – Bitumen-, Kunststoff- und Elastomerbahnen für Dachabdichtungen – Bestimmung des Widerstandes gegen stoßartige Belastung [8.38] DIN EN 12 730, Abdichtungsbahnen – Bitumen-, Kunststoff- und Elastomerbahnen für Dachabdichtungen – Bestimmung des Widerstandes gegen statische Belastung [8.39] DIN EN 13 111, Abdichtungsbahnen – Unterdeck- und Unterspannbahnen für Dachdeckungen und Wände – Bestimmung des Widerstandes gegen Wasserdurchgang [8.40] DIN EN 13 583, Abdichtungsbahnen – Bitumen-, Kunststoff- und Elastomerbahnen für Dachabdichtungen – Bestimmung des Widerstandes gegen Hagelschlag [8.41] DIN EN 13 897, Abdichtungsbahnen – Bitumen-, Kunststoff- und Elastomerbahnen für Dachabdichtungen – Bestimmung der Wasserdichtheit nach Dehnung bei niedriger Temperatur [8.42] DIN EN 13 948, Abdichtungsbahnen – Bitumen-, Kunststoff- und Elastomerbahnen für Dachabdichtungen – Bestimmung des Widerstandes gegen Durchwurzelung [8.43] DIN 52 128, Bitumendachbahnen mit Rohfilzeinlage; Begriff, Bezeichnung, Anforderungen [8.44] DIN 52 129, Nackte Bitumenbahnen; Begriff, Bezeichnung, Anforderungen [8.45] DIN 52 143, Glasvlies-Bitumendachbahnen; Begriffe, Bezeichnungen, Anforderungen [8.46] DIN 52 130, Bitumen-Dachdichtungsbahnen; Begriffe, Bezeichnungen, Anforderungen [8.47] DIN 52 131, Bitumen-Schweißbahnen – Begriffe, Bezeichnungen, Anforderungen [8.48] DIN 52 132, Polymerbitumen-Dachdichtungsbahnen; Begriffe, Bezeichnungen, Anforderungen [8.49] DIN 52 133, Polymerbitumen-Schweißbahnen; Begriffe, Bezeichnungen, Anforderungen [8.50] DIN 18 190-4, Dichtungsbahnen für Bauwerksabdichtungen – Teil 4: Dichtungsbahnen mit Metallbandeinlage; Begriff, Bezeichnung, Anforderungen [8.51] DIN EN 13 707, Abdichtungsbahnen – Bitumenbahnen mit Trägereinlage für Dachabdichtungen – Definitionen und Eigenschaften [8.52] DIN EN 13 969, Abdichtungsbahnen – Bitumenbahnen für die Bauwerksabdichtung gegen Bodenfeuchte und Wasser – Definitionen und Eigenschaften [8.53] DIN EN 13 970, Abdichtungsbahnen – Bitumen-Dampfsperrbahnen – Definitionen und Eigenschaften [8.54] DIN EN 13 859-1, Unterdeck- und Unterspannbahnen für Dachdeckungen [8.55] DIN EN 13 859-2, Unterdeck- und Unterspannbahnen für Wände [8.56] DIN EN 14 967, Abdichtungsbahnen – Bitumen-Mauersperrbahnen – Definitionen und Eigenschaften [8.57] DIN V 20 000-201, Anwendung von Bauprodukten in Bauwerken – Teil 201: Anwendungsnorm für Abdichtungsbahnen nach Europäischen Produktnormen zur Verwendung in Dachabdichtungen [8.58] DIN 18 531, Dachabdichtungen – Abdichtungen für nicht genutzte Dächer Teile 1 bis 4, – Teil 1: Begriffe, Anforderungen, Planungsgrundsätze – Teil 2: Stoffe – Teil 3: Bemessung, Verarbeitung der Stoffe, Ausführung der Dachabdichtungen – Teil 4: Instandhaltung [8.59] DIN 18 191, Textilglasgewebe als Einlage für bituminöse Bahnen [8.60] DIN 18 192, Verfestigtes Polyestervlies als Einlage für Bitumen- und Polymerbitumenbahnen; Begriff, Bezeichnung, Anforderungen, Prüfung

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9 Ausführungshinweise zu Abdichtungen aus Bitumenwerkstoffen Von Dipl.-Ing. Detlef Stauch

9.1 Anforderungen an den Untergrund Bauwerksflächen, auf die die Abdichtung aus Bitumenwerkstoffen aufgebracht werden soll, müssen frostfrei, fest, eben, frei von Nestern und klaffenden Rissen, Graten und frei von schädlichen Verunreinigungen sein und müssen bei aufgeklebten Abdichtungen oberflächentrocken sein. Nicht verschlossene Vertiefungen größer 5 mm, wie beispielsweise Mörteltaschen, offene Stoß- und Lagerfugen oder Ausbrüche sind mit geeignetem Mörtel zu schließen. Oberflächen von Mauerwerk oder von haufwerkporigen Baustoffen, offene Stoßfugen bis 5 mm und Oberflächenpolierungen bzw. Unebenheiten von Steinen (z. B. Putzrillen von Ziegeln oder Schwerbetonsteinen) müssen sofern keine Abdichtungen mit überbrückenden Eigenschaften (z. B. Bitumen- oder Kunststoffdichtungsbahnen) verwendet werden, entweder durch Verputzen, Vermörtelung, durch Dichtschlämmen oder durch eine Kratzspachtelung verschlossen und egalisiert werden. Kanten müssen gefast und Kehlen sollen gerundet sein. Vor- und Rücksprünge sind auf die unbedingt notwendige Anzahl zu beschränken

9.2 Verarbeitung von flüssigen Massen Für die Verarbeitung flüssiger Massen muss die Oberflächentemperatur des Bauteils und die Umgebungstemperatur mehr als +5 °C betragen. Bitumen- Voranstriche sind im Regelfall durch Streichen, Rollen oder Spritzen zu verarbeiten, Bild 9.1. Bevor andere oder mehrere Schichten aufgebracht werden, müssen sie ausreichend getrocknet bzw. abgelüftet sein. Bitumen-Voranstriche sind so aufzubringen, dass eine Menge von 200 bis 350 g/m2 gleichmäßig verteilt wird. Klebemassen und Deckaufstrichmittel sind soweit zu erhitzen, dass ihre Viskosität (Gießbarkeit) verarbeitungsgerecht ist. Deckaufstrichmittel sind in der Regel durch Streichen zu verarbeiten. Klebemassen sind zusammen mit Bitumenbahnen nach einem der folgenden Verfahren zu verarbeiten.

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9.3 Klebearten

Bild 9.1: Streichen von Voranstrich

9.3 Klebearten Bitumen- oder Polymerbitumenbahnen können auf dem Untergrund lose verlegt oder punktweise oder vollflächig verklebt werden. Für eine mehrlagige Abdichtung müssen die Abdichtungslagen stets vollflächig miteinander verbunden sein. (Bild 9.2) Bei der losen Verlegung wird die erste Lage einer Abdichtung auf den Untergrund aufgebracht, ohne sie mit diesem zu verkleben. Die einzelnen Bahnen einer Lage werden längs und quer überdeckt und vollflächig miteinander verklebt. Je nach der Art der Bahnen richtet sich die Fügetechnik. Bei Klebebahnen wird die Überdeckung mit Klebemasse heiß verklebt, bei Schweißbahnen im Schweißverfahren vollflächig verklebt. Kreuzstöße (Bild 9.3) sind zu vermeiden. Unter einem Kreuzstoß versteht man den Bereich, der bei ungünstiger Anordnung von vier Bahnen einer Lage dergestalt entsteht, dass alle Überdeckungen an einer Stelle übereinander liegen. T-Stöße (Bild 9.4) sind notwendig und treten häufig auf. Kreuzstöße müssen durch entsprechende Anordnung der Stöße vermieden werden. Soll eine dauerhafte lose Verlegung der Lage auf dem Untergrund sichergestellt sein, wird also eine dauerhafte Trennung, z. B. für Riss- oder Bewegungsüberbrückungen, gefordert, ist die lose Verlegung alleine nicht geeignet. Es sind zusätzlich Trennschichten oder Trennlagen notwendig, um eine nachträgliche Verklebung zu vermeiden. Die punkt-, auch fleck- oder streifenweise Verklebung ist eine teilflächige Verklebung der ersten Lage einer Abdichtung auf dem Untergrund. Auch hier müssen für die Funktionsfähigkeit einer Lage der Abdichtung die Bahnen miteinander an ihren Längs- und Querrändern verklebt sein. Eine nahezu gleichmäßige punktweise Verklebung wird beispielsweise dadurch erreicht, dass die erste Lage einer Abdichtung vollflächig auf einer Lochglasvliesbitumendachbahn verklebt wird. Die heißflüssige Klebemasse verklebt nur in den Lochbereichen mit dem Untergrund. Die anderen Bereiche bleiben lose verlegt und es erfolgt eine Trennung zwischen der Abdichtung und dem Untergrund. Die Lochglasvliesbitumendachbahn zählt dabei nicht als Abdichtungslage. Die punktweise Verklebung kann aber auch durch drei bis vier tellergroße Klebeflächen pro Quadratmeter, möglichst gleichmäßig verteilt, erreicht werden. Die Klebung kann bei Bitumen- oder Polymerbitumen-

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9 Ausführungshinweise zu Abdichtungen aus Bitumenwerkstoffen

Bild 9.2: Mehrlagiges Verlegen von Bitumenbahnen

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Bild 9.3: Kreuzstoß

Bild 9.4: T-Stoß mit Eckenschnitt

bahnen durch aufgebrachte Klebemassepunkte erreicht werden. Bei Schweißbahnen kann durch punktweises Anflämmen eine punktweise Verklebung erreicht werden. Dabei sollten die Bahnen mit einer Trennung versehen sein, so dass nur die angeflämmten Bereiche mit dem Untergrund verkleben. Darüber hinaus gibt es insbesondere für die Anwendung auf Wärmedämmstoffen als Unterlage punkt- oder streifenweise selbstklebende Bahnen. Die Klebung auf dem Untergrund wird insbesondere dadurch erreicht, dass durch nachträgliche Hitzeeinwirkung von oben der selbstklebende Effekt erreicht wird. Die Überdeckungen müssen vollflächig verklebt werden. Die vollflächige Verklebung sichert einen innigen, homogenen Verbund von Unter- und Oberlage. Je nach der Art der Beanspruchung oder nach dem gewählten Abdichtungssystem kann oder muss die erste Lage einer Abdichtung vollflächig auf dem Untergrund verklebt werden. Abdichtungslagen untereinander müssen immer vollflächig verklebt werden. Der

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9.3 Klebearten

Untergrund muss für die vollflächige Verklebung geeignet sein und eine ausreichende Haftung vermitteln. Beton-, Putz- oder Mauerwerkflächen müssen mit Voranstrich vorbehandelt worden sein. Je nach Art der verwendeten Bahnen stehen für die vollflächige Klebung folgende Verfahren zur Verfügung: – Gießverfahren – Gieß- und Einwalzverfahren – Bürstenstreichverfahren – Schweißverfahren Beim Gießverfahren werden die Bitumenbahnen in die ausgegossene Klebemasse eingerollt. (Bild 9.5) Hierzu sind ungefüllte Klebemassen in einer Einbaumenge von mindestens 1,3 kg/m2 und einer Verarbeitungstemperatur je nach verwendeter Bitumensorte zwischen 150 °C und 210 °C zu verwenden. Aufbereitungstemperaturen über 230 °C sollten vermieden werden. Auf waagerechten und schwach geneigten Bauwerksflächen ist die Klebemasse aus einem Gießgefäß so auf den Untergrund vor die aufgerollte Bitumenbahn zu gießen, dass die Bahn beim Ausrollen satt in die Klebemasse eingebettet wird. Auf senkrechten und stark geneigten Bauwerksflächen wird die Klebemasse in den Zwickel gegossen, der sich zwischen der angedrückten Bahnenrolle und dem Untergrund bildet. Beim Ausrollen der Bitumenbahnen muss in ganzer Bahnenbreite ein Klebemassenwulst vorlaufen und an den Rändern der einzuklebenden Bahn austreten. Die ausgetretene Klebemasse ist sofort flächig zu verteilen.

Bild 9.5: Gießverfahren bei Bitumenbahnen

Das Gieß- und Einwalzverfahren ist ein Einbauverfahren für Bitumenbahnen bzw. Metallbändern mit gefüllten Bitumenklebemassen. Die Bahnen bzw. Bänder werden in mindestens 2,5 kg/m 2 gefüllte Bitumenklebemasse eingewalzt. Die Verarbeitungstemperatur beträgt zwischen 200 °C und 220 °C. Auch hier sollten Aufbereitungstemperaturen über 230 °C vermieden werden. Auf waagerecht oder schwach geneigten Bauwerksflächen wird die gefüllte Bitumenklebemasse vor die aufgerollte und straff auf einen Wickelkern aufgewickelte Bahn auf den Untergrund gegossen und beim Ausrollen fest in die Klebemasse

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9 Ausführungshinweise zu Abdichtungen aus Bitumenwerkstoffen

eingewalzt. Auf senkrechten und stark geneigten Bauwerksflächen wird die gefüllte Bitumenklebemasse in den Zwickel gegossen, der sich bildet zwischen der angedrückten, straff aufgewickelten Bahnenrolle und dem Untergrund. Es sollten dabei nur Bitumenbahnen mit einer Breite bis 0,75 m verwendet werden, es sei denn, dass ein maschinelles Verarbeitungsverfahren eine größere Breite zulässt. Abweichungen von dieser Breite können außerdem in der Unebenheit des Untergrundes bedingt sein. Beim Einwalzen der Bahn unter Druck in die gefüllte Bitumenklebemasse muss der Bahn jeweils in ganzer Breite ein Klebemassenwulst vorlaufen und an den Rändern der einzubauenden Bahn austreten. Die ausgetretene gefüllte Bitumenklebemasse ist sofort flächig zu verteilen.

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Beim Bürstenstreichverfahren (Bild 9.6) wird die heiße Bitumenklebemasse mit einer Bürste aufgetragen. Bei diesem Verfahren ist es nahezu nicht möglich, die je nach verwendeter Bitumensorte vorgeschriebene Verarbeitungstemperatur und die Einbaumenge von mindestens 1,5 kg/m2 sicherzustellen. Deshalb ist das Gießverfahren gegenüber dem Bürstenstreichverfahren zu bevorzugen. Auf waagerechten oder schwach geneigten Flächen ist die Klebemasse mit der Bürste in ausreichender Menge vor die aufgerollte Bitumenbahn aufzutragen. Die Bitumenbahn ist dann unmittelbar anschließend so in die Klebemasse einzurollen, dass sie möglichst hohlraumfrei aufgeklebt werden kann. Die Ränder der aufgeklebten Bitumenbahnen sind anzubügeln. Auf senkrechten oder stark geneigten Bauwerksflächen sind die Bitumenbahnen durch zwei vollflächige Anstriche aus Klebemasse zu verkleben. Dabei sind der Untergrund die Unterseite der aufzuklebenden Bitumenbahn mit jeweils einem Aufstrich zu versehen. Es darf jedoch nur so viel Fläche mit Klebemasse bestrichen werden, dass bei dem Aufkleben der Bitumenbahn beide Aufstriche noch ausreichend flüssig sind, damit eine einwandfreie Verklebung sichergestellt ist. Die aufgeklebten Bitumenbahnen sind von der Bahnenmitte aus zu den Rändern hin anzubügeln.

Bild 9.6: Bürstenstreichverfahren bei Bitumenbahnen

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9.3 Klebearten

Das Schweißverfahren (Bilder 9.7 bis 9.10) wird bei Bitumenschweißbahnen und Polymerbitumenschweißbahnen angewendet. Schweißbahnen sind gegenüber normalen Bitumenbahnen dicker und beinhalten bereits fabrikmäßig eine Bitumenklebeschicht, die mit Hitze, z. B. durch Propangasflamme, angeschmolzen wird. Sowohl die dem Untergrund zugewandte Seite der fest aufgewickelten Schweißbahn als auch der Untergrund selbst werden ausreichend erhitzt. Die Bitumenmasse der Schweißbahnen wird dabei aufgeschmolzen, so dass beim Ausrollen der Bahn ein Bitumenwulst in ganzer Breite vorläuft und die Bitumenmasse an den Rändern der ausgerollten Bahn austritt. Das Verarbeitungsverfahren ähnelt dabei dem Gieß- oder dem Gieß- und Einwalzverfahren. Die ausgetretene Bitumenmasse ist sofort flächig zu verteilen. Eine Variante des Schweißverfahrens ist das Flämmverfahren, bei dem Klebemasse aus Heißbitumen in einer Mindesteinbaumenge von 1,5 kg/m 2 auf den Untergrund gegossen und möglichst gleichmäßig verteilt wird. Zum Verkleben der Bitumenbahn ist die Bitumenschicht durch Wärmezufuhr wieder aufzuschmelzen und die fest aufgewickelte Bitumenbahn darin auszurollen. Im Gegensatz zum Schweißverfahren, bei dem auch der Überde-

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Bild 9.7: Bahn anlegen und ausrichten beim Schweißverfahren [9.1]

Bild 9.8: Schweißverfahren (Ecke abschneiden) [9.1]

Bild 9.9: Schweißbahn auf Wickelkern einlegen [9.1]]

Bild 9.10: Bahnen aufschweißen [9.1]

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9 Ausführungshinweise zu Abdichtungen aus Bitumenwerkstoffen

ckungsbereich verschweißt wird, ist beim Flämmverfahren der Überdeckungsbereich mit zusätzlicher Klebemasse zu verkleben. Neben den oben genannten Verfahren, die alle mit heißen oder erhitzten Bitumenmassen arbeiten, können auch kalt selbstklebende Bitumenbahnen verarbeitet werden (Bilder 9.11 bis 9.14). Bei der Verarbeitung wird die kalt selbstklebende Dichtungsbahn unter Abziehen eines Trennpapiers oder einer Trennfolie flächig verklebt und angedrückt. Im Überdeckungsbereich muss der Andruck mit einem harten Gummiroller erfolgen. Im T-StoßBereich sind zum Vermeiden von Kapillaren besondere Maßnahmen notwendig. Hier empfiehlt sich z. B. ein Schrägschnitt der unterdeckenden Bahn. Die Breite der kalt selbstklebenden Bitumendichtungsbahnen sollte bei senkrechten oder stark geneigten Flächen 1,10 m nicht überschreiten. Bitumenbahnen und Metallbänder sind innerhalb einer Lage und von Lage zu Lage gegeneinander versetzt und im Regelfall in der gleichen Richtung einzubauen. Folgende Mindestbreiten der Überlappung an Nähten, Stößen und Anschlüssen sind einzuhalten: – Bitumenbahnen und kaltselbstklebende Bitumen-Dichtungsbahnen: s AN.ÊHTENMM s AN3TڔENUND!NSCHLàSSENMM

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Bild 9.11: Bahn anlegen und ausrichten [9.1]

Bild 9.12: Nahtfolie abziehen [9.1]

Bild 9.13: Kaltselbstklebende Bahn kalt aufkleben [9.1]

Bild 9.14: Nähte und Stöße abrollen [9.1]

9.4 Allgemeine Anforderungen an Bauwerksabdichtung mit Bitumenwerkstoffen

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– Bitumen-Schweißbahnen in Verbindung mit Gussasphalt: s AN.ÊHTENMM s AN3TڔENUND!NSCHLàSSENMM – Edelstahlkaschierte Bitumen-Schweißbahnen und Metallbänder in Verbindung mit Bitumenwerkstoffen: s AN,ÊNGSNÊHTENMINDESTENSMM s AN1UERNÊHTEN 3TڔENUND!NSCHLàSSENMINDESTENSMM

9.4 Allgemeine Anforderungen an Bauwerksabdichtung mit Bitumenwerkstoffen Wirkung und Bestand einer Bauwerksabdichtung hängen nicht nur von ihrer fachgerechten Planung und Ausführung ab, sondern auch von der abdichtungstechnisch zweckmäßigen Planung, Dimensionierung und Ausführung des Bauwerks und seiner Teile, auf die die Abdichtung aufgebracht wird. Die Normen der Reihe DIN 18 195 wenden sich daher nicht nur an den Abdichtungsfachmann, sondern auch an diejenigen, die für die Gesamtplanung und Ausführung des Bauwerks verantwortlich sind, denn Wirkung und Bestand der Bauwerksabdichtung hängen von der gemeinsamen Arbeit aller Beteiligten ab. Eine dauerhaft funktionierende Bauwerksabdichtung setzt zunächst eine einwandfreie Unterkonstruktion sowie eine detailgerechte Planung und Ausführung voraus. Bei keinem anderen Gewerk ist das Zusammenspiel von Planung und Ausführung so bedeutsam. Dadurch, dass eine eingebaute Abdichtung im Bauteil eingeschlossen und von außen unzugänglich ist, wird die spätere Beseitigung von Undichtigkeiten mit sehr großem Aufwand und hohen Kosten verbunden sein. Mitunter ist eine Schadensortung sogar unmöglich. Die Wahl der Abdichtungsart ist insbesondere abhängig von: – Angriffsart des Wassers – der Nutzung des Bauwerks bzw. Bauteils – Bodenart – Geländeform – Bemessungswasserstandes – Bauwerksstandort – Beanspruchungen Zur Bestimmung der Abdichtungsart ist die Feststellung der Bodenart, der Geländeform und des Bemessungswasserstandes am geplanten Bauwerksstandort unerlässlich. Dies gilt nur dann nicht, wenn grundsätzlich nach der höchsten Wasserbeanspruchung geplant wird. Die Wahl der Abdichtungsart ist außerdem abhängig von den zu erwartenden physikalischen – insbesondere mechanischen und thermischen – Beanspruchungen. Dabei kann es sich um äußere, z. B. klimatische Einflüsse oder um Einwirkungen aus der Konstruktion oder aus der Nutzung des Bauwerks und seiner Teile handeln. Untersuchungen zur Feststellung dieser Verhältnisse müssen deshalb so frühzeitig durchgeführt werden, dass sie bereits bei der Bauwerksplanung berücksichtigt werden können.

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9 Ausführungshinweise zu Abdichtungen aus Bitumenwerkstoffen

Feuchte ist im Boden immer vorhanden; mit Bodenfeuchte ist daher immer zu rechnen. Starkdurchlässige Böden (Durchlässigkeitsbeiwert k > 10 –4 m/s) sind für in tropfbar flüssiger Form anfallendes Wasser so durchlässig, dass es ständig von der Oberfläche des Geländes bis zum freien Grundwasserstand absickern und sich auch nicht vorübergehend, z. B. bei starken Niederschlägen, aufstauen kann. Wenn Baugelände und Verfüllmaterial aus stark durchlässigem Boden bestehen, kann die Abdichtung von Sohle und Außenwänden nach DIN 18 195-4 ausgeführt werden. Der Durchlässigkeitsbeiwert ist im Zweifelsfall durch eine Baugrunduntersuchung zu ermitteln. Bei wenig durchlässigen Böden mit einem Durchlässigkeitsbeiwert k ≤ 10 –4 m/s muss damit gerechnet werden, dass in den Arbeitsraum eindringendes Oberflächen- und Sickerwasser vor den Bauteilen zeitweise aufstaut und diese als Druckwasser beansprucht. In solchen Fällen sind im Regelfall Abdichtungen nach DIN 18 195-6 erforderlich. Wird ein Aufstauen durch eine Dränung, deren Funktionsfähigkeit auf Dauer sichergestellt ist, z. B. nach DIN 4095 verhindert, können Sohle und Außenwände auch in wenig durchlässigen Böden (k ≤ 10 –4 m/s) nach DIN 18195-4 abgedichtet werden. Nach DIN 18 195-5 sind alle waagerechten und geneigten Deckenflächen, im Freien und im Erdreich, sofern sie nicht durch druckendes Wasser beansprucht werden, sowie die Fußböden und die spritzwasserbeanspruchten Wände in Nassräumen abzudichten.

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Bei Einwirkung von Grundwasser und vergleichbarem Wasserangriff gelten die Festlegungen von DIN 18 195-6 für Abdichtungen gegen drückendes Wasser von außen. Abdichtungen gegen druckendes Wasser von innen sind nach DIN 18 195-7 auszuführen. Für die Festlegung der Lagenanzahl einer Abdichtung ist die Wassereinwirkung das wichtigste Entscheidungsmerkmal. Ob eine Abdichtung gegen Bodenfeuchtigkeit, gegen nicht drückendes Wasser oder gar gegen drückendes Wasser beständig sein soll, muss also bei der Ausführung feststehen. Klassische Anwendungsbereiche der Bauwerksabdichtung mit Bitumenwerkstoffen: – Boden- und Wandflächen von Feuchträumen im Wohnungsbau – Boden und Wandflächen von gewerblich genutzten Nassräumen z. B. Großküchen oder Badeanstalten – Schwimmbäder – Wasserbecken oder Behälter – Erdberührte Bauteile – Kelleraußenwände – Bodenplatten und Kellersohlen – Mauersperren – Spritzwasserbereiche am Sockel – Erdüberschüttete Deckenflächen – Genutzte Dächer, Balkone und Loggien – Dachterrassen – intensiv begrünte Dächer – Parkdecks – Hofkellerdecken

217

9.5 Gebäude im Bereich von Erdfeuchte

9.5 Gebäude im Bereich von Erdfeuchte Abdichtungen von Gebäuden im Erdreich und gegen Erdfeuchte werden nach DIN 18 1954 ausgeführt. Die Abdichtung mit Bitumenwerkstoffen erfolgt je nach Lage und Art der Abdichtung entsprechend folgender Tabellen: Tabelle 9.1: Abdichtungsmaterialien aus Bitumenwerkstoffen für Gebäude

Bitumenbahnen

Stoffart

Abdichtungen der Bodenplatte gegen Bodenfeuchte und nichtstauendes Sickerwasser Art der Abdichtung

Nackte Bitumenbahnen R 5001)

DIN 52 129

Bitumendachbahn mit Rohfilzeinlage R 500

DIN EN 13 969 in Verbindung mit DIN V 20 000-202:2007-12, Tabelle 1, Zeile 2

Glasvlies-Bitumendachbahnen V13

DIN EN 13 969 in Verbindung mit DIN V 20 000-202:2007-12, Tabelle 1, Zeile 4

Dichtungsbahnen Cu 0,1 D

DIN EN 13 969 in Verbindung mit DIN V 20 000-202:2007-12, Tabelle 1, Zeile 6

Bitumen-Dachdichtungsbahnen – G 200 DD – PV 200 DD

DIN EN 13 969 in Verbindung mit DIN V 20 000-202:2007-12, Tabelle 1, Zeile 8

Bitumen-Schweißbahnen – V 60 S4 – G 200 S4, G 200 S5 – PV 200 S5

DIN EN 13 969 in Verbindung mit DIN V 20 000-202:2007-12, Tabelle 1, Zeile 5 und Zeile 8

PolymerbitumenDachdichtungsbahnen, Bahnentyp PYE – PYE G 200 DD, – PYE PV 200 DD

DIN EN 13 969 in Verbindung mit DIN V 20 000-202:2007-12, Tabelle 1, Zeile 10

PolymerbitumenSchweißbahnen, Bahnentyp PYE – PYE G 200 S4 – PYE G 200 S5 – PYE PV 200 S5

DIN EN 13 969 in Verbindung mit DIN V 20 000-202:2007-12, Tabelle 1, Zeile 10

Bitumen-Schweißbahnen mit 0,1 mm dicker Kupferbandeinlage Cu 01 S4

DIN EN 13969 in Verbindung mit DIN V 20 000202:2007-12, Tabelle 1, Zeile 7

Vorbehandlung

Anzahl der Lagen / Dicke

Art der Verarbeitung

Nicht erforderlich

Mindestens einlagig

Unterseitig volldeckende, heiß aufzubringende Klebemasseschicht und gleichartiger Deckaufstrich Lose oder punktweise oder vollflächig verkleben

9

218

Beschichtung

Bitumenbahnen

Stoffart

9 Ausführungshinweise zu Abdichtungen aus Bitumenwerkstoffen Art der Abdichtung

Kaltselbstklebende Bitumendichtungsbahn mit HDPE-Trägerfolie – KSK

DIN EN 13 969 in Verbindung mit DIN V 20 000-202:2007-12, Tabelle 1, Zeile 11

Kaltselbstklebende Polymerbitumenbahnen mit Trägereinlage – PYE-KTG KSP-2,8 – PYE-KTP KSP-2,8

DIN EN 13 969 in Verbindung mit DIN V 20 000-202:2007-12, Tabelle 1, Zeile 12

Kunststoffmodifizierte Bitumendickbeschichtung KMB

Nach Tabelle 6 von DIN 18 195-2

Vorbehandlung

Anzahl der Lagen / Dicke

Art der Verarbeitung

Kaltflüssiger Voranstrich aus Bitumenlösung oder Bitumenemulsion nach Tabelle 1 der DIN 18 195-2

Mindestens einlagig

Punktweise oder vollflächig kalt aufkleben

Punktweise oder vollflächig kalt aufkleben

Trockenschichtdicke mindestens 3 mm

Zwei Arbeitsgänge, Aufträge können frisch in frisch erfolgen

1)

Die Einhaltung der Produkteigenschaften ist durch eine werkseigene Produktionskontrolle nach DIN V 52 144 nachzuweisen.

9

Bitumenbahnen

Stoffart

Abdichtungen von Außenwandflächen gegen Bodenfeuchte und nichtstauendes Sickerwasser Art der Abdichtung

Vorbehandlung

Anzahl der Lagen / Dicke

Art der Verarbeitung

Kaltflüssiger Voranstrich aus Bitumenlösung oder Bitumenemulsion nach 5.1 der DIN 18 195-2

Mindestens einlagig

Mit Klebemasse aufkleben

Glasvlies-Bitumendachbahnen V13

DIN EN 13 969 in Verbindung mit DIN V 20 000-202:2007-12, Tabelle 1, Zeile 4

Dichtungsbahnen Cu 0,1 D

DIN EN 13 969 in Verbindung mit DIN V 20 000-202:2007-12, Tabelle 1, Zeile 6

Bitumen-Dachdichtungsbahnen – G 200 DD – PV 200 DD

DIN EN 13 969 in Verbindung mit DIN V 20 000-202:2007-12, Tabelle 1, Zeile 8

Bitumen-Schweißbahnen – V 60 S4 – G 200 S4, G 200 S5 – PV 200 S5

DIN EN 13 969 in Verbindung mit DIN V 20 000-202:2007-12, Tabelle 1, Zeile 5 und Zeile 8

Aufschweißen

PolymerbitumenDachdichtungsbahnen, Bahnentyp PYE – PYE G 200 DD, – PYE PV 200 DD

DIN EN 13 969 in Verbindung mit DIN V 20 000-202:2007-12, Tabelle 1, Zeile 10

Mit Klebemasse aufkleben

219

Beschichtung

Bitumenbahnen

Stoffart

9.5 Gebäude im Bereich von Erdfeuchte Art der Abdichtung

PolymerbitumenSchweißbahnen, Bahnentyp PYE – PYE G 200 S4 – PYE G 200 S5 – PYE PV 200 S5

DIN EN 13 969 in Verbindung mit DIN V 20 000-202:2007-12, Tabelle 1, Zeile 10

Bitumen-Schweißbahnen mit 0,1 mm dicker Kupferbandeinlage Cu 01 S4

DIN EN 13 969 in Verbindung mit DIN V 20000-202:2007-12, Tabelle 1, Zeile 7

Kaltselbstklebende Bitumendichtungsbahn mit HDPE-Trägerfolie – KSK

DIN EN 13 969 in Verbindung mit DIN V 20 000-202:2007-12, Tabelle 1, Zeile 11

Kaltselbstklebende Polymerbitumenbahnen mit Trägereinlage – PYE-KTG KSP-2,8 – PYE-KTP KSP-2,8

DIN EN 13 969 in Verbindung mit DIN V 20 000-202:2007-12, Tabelle 1, Zeile 12

Kunststoffmodifizierte Bitumendickbeschichtung KMB

Nach Tabelle 6 von DIN 18 195-2

Deckaufstrichmittel2)

Nach Tabelle 1 von DIN 18 195-2

Vorbehandlung

Anzahl der Lagen / Dicke

Art der Verarbeitung

Kaltflüssiger Voranstrich aus Bitumenlösung oder Bitumenemulsion nach 5.1 der DIN 18 195-2

Mindestens einlagig

Aufschweißen

Vollflächig kalt aufkleben

Kaltflüssiger Voranstrich aus Bitumenlösung oder Bitumenemulsion nach 5.1 der DIN 18 195-2

Trockenschichtdicke mindestens 3 mm

Zwei Arbeitsgänge, Aufträge können frisch in frisch erfolgen

Endschichtdicke im Mittel 2,5 mm, an keiner Stelle weniger als 1,5 mm

Zwei heißflüssig aufzubringende Anstriche

1)

Die Einhaltung der Produkteigenschaften ist durch eine werkseigene Produktionskontrolle nach DIN V 52 144 nachzuweisen.

2)

Abdichtungen mit Deckaufstrichmitteln sollten für unterkellerte Gebäude nicht verwendet werden.

Bitumenbahnen

Stoffart

Waagerechte Abdichtungen in oder unter Wänden gegen Bodenfeuchte und nichtstauendes Sickerwasser Art der Abdichtung

Mauersperrbahnen – Bitumendachbahnen mit Rohfilzeinlage R 500 – Bitumen-Dachdichtungsbahnen G200 DD, PV 200 DD

DIN EN 14 967 in Verbindung mit DIN V 20 000202:2007-12, Tabelle 1, Zeile 3 und Zeile 9

Vorbehandlung

Anzahl der Lagen / Dicke

Art der Verarbeitung

Auflagerflächen mit Mauermörtel abgleichen

Mindestens einlagig

Nicht aufkleben

9

220

9 Ausführungshinweise zu Abdichtungen aus Bitumenwerkstoffen

Detaillösungen bei Abdichtungen gegen Bodenfeuchtigkeit sind sorgfältig auszuführen. Abdichtungsbahnen sind in der Regel mit Klebeflansch, Anschweißflansch oder mit Manschette und Schelle anzuschließen. Abschlüsse von Abdichtungen mit bahnenförmigen Stoffen sind durch Verwahrung der Bahnenränder herzustellen, z. B. durch Einziehen in eine Nut oder durch Anordnung von Klemmschienen. Anschlüsse an Durchdringungen von Aufstrichen und Spachtelmassen aus Bitumen sind mit spachtelbaren Stoffen oder mit Manschetten auszuführen.

9.6 Innenabdichtung eines Nassraumes Innenabdichtungen von Nassräumen des Wohnungsbaus werden nach DIN 18 195-5 ausgeführt. Dieser Teil der Norm unterscheidet – mäßig beanspruchte Flächen – hoch beanspruchte Flächen

9

Bei privaten, häuslich genutzten Bädern können diese mit oder ohne Bodenablauf geplant und ausgeführt werden. Die DIN 18 195-5 rechnet Bäder im Wohnungsbau ohne Bodenablauf nicht zu den Nassräumen. Da auch in diesen Räumen nutzungsbedingt Wasser anfallen wird und damit Fußboden und Wandflächen spritzwasserbelastet werden können, wird unabhängig von DIN 18 195-5 die Abdichtung der Fußboden- und Wandflächen als mäßig beanspruchte Fläche empfohlen. Ist in dem gleichen privaten, häuslich genutzten Bad ein Bodenablauf vorhanden, ist auch nach DIN 18 195 der Innenraum als mäßig beanspruchte Fläche nach DIN 18 195-5 im Fußboden- und Wandbereich abzudichten. Werden anstelle von Abdichtungsmaßnahmen andere Maßnahmen ergriffen, um Wand- und Fußbodenflächen hinreichend gegen eindringende Feuchtigkeit zu schützen, dann ist deren Eignung nachzuweisen. Die Abdichtung mit Bitumenwerkstoffen erfolgt nach DIN 18 195-5 für mäßig beanspruchte Flächen je nach Lage und Art der Abdichtung entsprechend Tabelle 9.2. Detaillösungen bei Abdichtungen gegen nichtdrückendes Wasser sind sorgfältig auszuführen. Anschlüsse an Durchdringungen sind durch Klebeflansche, Anschweißflansche, Manschetten, Manschetten mit Schellen oder durch Los- und Festflanschkonstruktionen auszufahren. Übergänge sind durch Klebeflansche, Anschweißflansche, Klemmschienen oder Los- und Festflanschkonstruktionen herzustellen. Übergänge zwischen Abdichtungssystemen aus verträglichen Stoffen dürfen auch ohne Einbauteile ausgeführt werden. Abschlüsse an aufgehenden Bauteilen sind zu sichern, indem der Abdichtungsrand in Nuten eingezogen oder mit Klemmschienen versehen oder konstruktiv abgedeckt wird. Die Abdichtung ist in der Regel mindestens 150 mm über die Oberfläche eines über der Abdichtung liegenden Belages hochzuziehen. Abdichtungen von Wandflächen müssen im Bereich von Wasserentnahmestellen mindestens 200 mm über die Wasserentnahmestelle hoch geführt werden.

221

9.6 Innenabdichtung eines Nassraumes

Beschichtung

Bitumenbahnen

Stoffart

Tabelle 9.2: Abdichtungsmaterialien aus Bitumenwerkstoffen für mäßige Beanspruchung Art der Abdichtung

Dichtungsbahnen Cu 0,1 D

DIN EN 13 969 in Verbindung mit DIN V 20 000-202:2007-12, Tabelle 1, Zeile 6

Bitumen-Dachdichtungsbahnen – G 200 DD – PV 200 DD

DIN EN 13 969 in Verbindung mit DIN V 20 000-202:2007-12, Tabelle 1, Zeile 8

Bitumen-Schweißbahnen mit Jutegewebe, Textilglasgewebe oder Polyestervlies

DIN EN 13 969 in Verbindung mit DIN V 20 000-202:2007-12, Tabelle 1, Zeile 5 und Zeile 8

PolymerbitumenDachdichtungsbahnen

DIN EN 13 969 in Verbindung mit DIN V 20 000-202:2007-12, Tabelle 1, Zeile 10

PolymerbitumenSchweißbahnen

DIN EN 13 969 in Verbindung mit DIN V 20 000-202:2007-12, Tabelle 1, Zeile 10

Bitumen-Schweißbahnen mit 0,1 mm dicker Kupferbandeinlage Cu 01 S4

DIN EN 13 969 in Verbindung mit DIN V 20 000-202:2007-12, Tabelle 1, Zeile 7

Kaltselbstklebende Bitumendichtungsbahn mit HDPE-Trägerfolie – KSK

DIN EN 13 969 in Verbindung mit DIN V 20 000-202:2007-12, Tabelle 1, Zeile 11

Kaltselbstklebende Polymerbitumenbahnen mit Trägereinlage – PYE-KTG KSP-2,8 – PYE-KTP KSP-2,8

DIN EN 13 969 in Verbindung mit DIN V 20 000-202:2007-12, Tabelle 1, Zeile 12

Kunststoffmodifizierte Bitumendickbeschichtung KMB

Nach Tabelle 6 von DIN 18 195-2

Vorbehandlung

Anzahl der Lagen /Dicke

Art der Verarbeitung

Falls erforderlich, Voranstrich aufbringen

Mindestens einlagig

Lose oder punktweise oder vollflächig verkleben

9

Kaltflüssiger Voranstrich aus Bitumenlösung oder Bitumenemulsion nach 5.1 der DIN 18 195-2

Punktweise oder vollflächig kalt aufkleben

Punktweise oder vollflächig kalt aufkleben

Trockenschichtdicke mindestens 3 mm, an Kehlen und Kanten mit Gewebeverstärkung Empfehlung: Gewebeverstärkung auch bei horizontalen Flächen um Mindestschichtdicke einzuhalten

Zwei Arbeitsgänge, Auftrag der zweiten Schicht nach Trocknung der ersten

222

9 Ausführungshinweise zu Abdichtungen aus Bitumenwerkstoffen

9.7 Abdichtung eines Balkones Zu den mäßig beanspruchten Flächen nach DIN 18 195-5 gehören auch Balkone und vergleichbar genutzte Flächen im Wohnungsbau. Damit dürfen Balkonflächen ähnlich abgedichtet werden wie private, häuslich genutzte Bäder, also beispielsweise mit einlagigen Bitumenbahnenabdichtungen. Die Beanspruchung von Balkonen kann jedoch durchaus auch hoch sein. Hier spielt die Gesamtgestaltung des Gebäudes, der Balkone und die Ausrichtung der Balkone eine große Rolle. Insbesondere der Übergang der Balkonfläche zur Außenwand des bewohnten Gebäudes sollte so ausgeführt werden, dass dieser Anschluss auch bei üblicher Schlagregenbeanspruchung dauerhaft und langlebig funktionssicher bleibt. Dachterrassen zählen nach DIN 18 195-5 zu den hoch beanspruchten Flächen. Hier ist beispielsweise eine einlagige Bitumenbahnenabdichtung nicht mehr zulässig. Es ist jedoch vereinzelt schwierig, eine Fläche abdichtungstechnisch zuzuordnen, also entweder einem einlagig abzudichtenden Balkon oder einer aufwendigen Fläche, konstruktiv abzudichten wie eine Dachterrasse (Bild 9.15). Die Unterscheidung der DIN 18 195-5 ist hier nicht einfach nachzuvollziehen. Es wird empfohlen, Balkonflächen mit Wandanschluss immer wie Dachterrassen, also als hoch beanspruchte Fläche im Sinne der DIN 18 195-5, auszuführen.

9

9.8 Abdichtung einer Dachterrasse Dachterrassen gehören nach DIN 18 195-5 zu den hoch beanspruchten Flächen. Unabhängig davon, dass die DIN 18 195 Dachterrassen damit als Fläche vereinnahmt, die mit einer Bauwerksabdichtung zu versehen ist, könnte die Ausführung von Abdichtungen auf Dachterrassen auch der DIN 18 531 „Dachabdichtungen“ zugeordnet werden. Gleichermaßen gelten auch die „Fachregel für Abdichtungen – Flachdachrichtlinie – Regel für Abdichtungen nicht genutzter Dächer – Regel für Abdichtungen genutzter Dächer und Flächen“ des Zentralverbandes des Deutschen Dachdeckerhandwerks und der Bundesfachabteilung Bauwerksabdichtung im Hauptverband der Deutschen Bauindustrie. Die Zuordnung einer Dachterrasse als genutzte Fläche auf einem Dach damit zur Bauwerksabdichtung und nicht mehr zur Dachabdichtung ist damit gelöst. Gleichermaßen ist es erfreulich, dass nunmehr

Bild 9.15: Terrassenabdichtung mit Wärmedämmung 1 2 3 4 5 6 7

Beton mit Voranstrich Dampfsperre kaschierte druckfeste Wärmedäm-mung untere Lage der Abdichtung obere Lage der Abdichtung Schutzlage Kies und Plattenbelag

223

9.8 Abdichtung einer Dachterrasse

Bild 9.16: Terrassentüranschluss mit Bitumenbahn [9.2] 1 2 3 4

Türblech Abdichtungsaufbau gem. techn. Regeln Schutzlage Gehwegplatten auf Splittbett

Bild 9.17: Terrassentüranschluss mit Entwässerungsrinne zur Verringerung der Aufkantungshöhe [9.2] 1 Türblech 2 Abdichtungsaufbau gem. techn. Regeln 3 Schutzlage 4 Gehwegplatten auf Splittbett 5 Gitterrost 6 Lochblech

Bild 9.18: Typische Details bei der Abdichtung von Terrassen [9.2] a) Ablauf in Terrasse (oben) 1 Ablaufrost 2 Höhenringe 3 Fugenverguss, b ≥ 2 cm 4 Aufstockelement mit Flanschenkonstruktion 5 Ablauf mit Flanschenkonstruktion 6 Fahrbahnbelag 7 Schutzschicht 8 Trennschicht 9 Dachaufbau gem. techn. Regeln

b) Bewegung (unten) 1 Fugenflanschenkonstruktion gem. DIN-Vorschriften 2 Schutzblech 3 Neoprene-Fugenband, d > 3 mm 4 Schutzlage

9

224

9 Ausführungshinweise zu Abdichtungen aus Bitumenwerkstoffen Tabelle 9.3: Abdichtungsmaterialien aus Bitumenwerkstoffen für Dachterassen

Bitumenbahnen

Stoffart

Dachterrassen – Abdichtungen für hohe Beanspruchungen

9

Art der Abdichtung

Bitumen-Dachdichtungsbahnen – G 200 DD – PV 200 DD

DIN EN 13969 in Verbindung mit DIN V 20 000202:2007-12, Tabelle 1, Zeile 8

Bitumen-Schweißbahnen mit Jutegewebe, Textilglasgewebe oder Polyestervlies

DIN EN 13 969 in Verbindung mit DIN V 20 000-202:2007-12, Tabelle 1, Zeile 5 und Zeile 8

PolymerbitumenDachdichtungsbahnen

DIN EN 13 969 in Verbindung mit DIN V 20 000-202:2007-12, Tabelle 1, Zeile 10

PolymerbitumenSchweißbahnen

DIN EN 13 969 in Verbindung mit DIN V 20 000-202:2007-12, Tabelle 1, Zeile 10

Vorbehandlung

Anzahl der Lagen /Dicke

Art der Verarbeitung

Falls erforderlich, Voranstrich für erste Lage aufbringen

Mindestens zweilagig

Oberlage aus einer Polymerbitumenbahn. Unter 2% Gefälle beide Lagen Polymerbitumen

in der Ausführung der Abdichtung solcher Flächen kein Unterschied mehr darin besteht, ob diese Fläche nach DIN 18 195 oder nach DIN 18 531 bzw. den handwerklichen Fachregeln ausgeführt wird. Alle Schriften enthalten die gleichen Grundsätze und die gleichen Ausführungskriterien. Dies gilt insbesondere auch für die Anzahl und Anordnung der Lagen einer Bitumenbahnenabdichtung. Detailausbildungen einer Terassenabdichtung sind in den Bildern 9.15 bis 9.18 dargestellt. Die Anzahl der erforderlichen Lagen der Abdichtung einer Dachterrasse mit Bitumen- und/ oder Polymerbitumenbahnen ist der Tabelle 9.3 zu entnehmen.

9.9 Abdichtungen gegen nicht drückendes Wasser von hoch beanspruchten Flächen Neben Dachterrassen zählen intensiv begrünte Flächen, Parkdecks, Hofkellerdecken, Durchfahrten und erdüberschüttete Decken ebenfalls zu hoch beanspruchten Flächen, die entsprechend DIN 18 195-5 gegen nicht drückendes Wasser abgedichtet werden müssen. Extensiv begrünte Dachflächen zählen zu Dachflächen und werden nach DIN 18 531 als Dachabdichtung ausgeführt. Intensive Dachbegrünung mit einem Wasseranstau über 100 mm müssen nach DIN 18 195-6 gegen drückendes Wasser abgedichtet werden. Die abzudichtenden Flächen sind, wie oben beschrieben, sehr verschiedenartig. Ebenso verschieden ist die Art der Beanspruchung und dementsprechend auch die Möglichkeiten der Ausführung. Mit diesen verschiedenen Abdichtungsarten können Abdichtungen von

225

9.9 Abdichtungen gegen nicht drückendes Wasser von hoch beanspruchten Flächen

Kombinationen

Bitumenbahnen

Stoffart

Tabelle 9.4: Abdichtungsmaterialien aus Bitumenwerkstoffen für Abdichtungen gegen drückendes Wasser bei hoher Beanspruchung

1)

Art der Abdichtung

Nackte Bitumenbahnen R 5001)

DIN 52 129

Dichtungsbahnen Cu 0,1 D

DIN EN 13 969 in Verbindung mit DIN V 20 000-202:2007-12, Tabelle 1, Zeile 6

Bitumen-Dachdichtungsbahnen

DIN EN 13 969 in Verbindung mit DIN V 20 000-202:2007-12, Tabelle 1, Zeile 8

Bitumen-Schweißbahnen mit Jutegewebe, Textilglasgewebe oder Polyestervlies

DIN EN 13 969 in Verbindung mit DIN V 20 000-202:2007-12, Tabelle 1, Zeile 5 und Zeile 8

PolymerbitumenDachdichtungsbahnen, Bahnentyp PYE – PYE G 200 DD, – PYE PV 200 DD

DIN EN 13 969 in Verbindung mit DIN V 20 000-202:2007-12, Tabelle 1, Zeile 10

PolymerbitumenSchweißbahnen, Bahnentyp PYE – V 60 S4 – G 200 S4, G 200 S5 – PV 200 S5

DIN EN 13 969 in Verbindung mit DIN V 20 000-202:2007-12, Tabelle 1, Zeile 10

Bitumen-Schweißbahnen mit 0,1 mm dicker Kupferbandeinlage Cu 01 S4

DIN EN 13 969 in Verbindung mit DIN V 20 000-202:2007-12, Tabelle 1, Zeile 7

Vorbehandlung

Anzahl der Lagen /Dicke

Art der Verarbeitung

Falls erforderlich, Voranstrich aufbringen

Mindestens drei Lagen, Einpressung der Abdichtung mit einem Flächendruck von mindestens 0,01 MN/m2 muss sichergestellt sein.

Unterseitig volldeckende, heiß aufzubringende Klebemasseschicht und gleichartiger Deckaufstrich

Mindestens zweilagig

Mit Deckaufstrich

Metallbändern in Verbindung mit Bitumenbahnen, eine Lage geriffeltes Metallband (Kupfer oder Edelstahl) und eine Schutzlage aus V13 oder R500N Metallbändern in Verbindung mit Gussasphalt Bitumenschweißbahn in Verbindung mit Gussasphalt Asphaltmastix in Verbindung mit Gussasphalt

Die Einhaltung der Produkteigenschaften ist durch eine werkseigene Produktionskontrolle nach DIN V 52 144 nachzuweisen.

9

226

9 Ausführungshinweise zu Abdichtungen aus Bitumenwerkstoffen

Flächen hergestellt werden, die mechanisch oder thermisch fast gar nicht beansprucht werden oder auch solche, die höchsten Beanspruchungen unterliegen, wie z. B. bei Heizkanälen oder auf Parkdecks. Aufgabe des Planers und des eventuell zugezogenen Fachberaters ist es, für die jeweilige Baumaßnahme die richtige Abdichtung zu wählen. Bauseits muss dabei die Herstellung einer fachgerechten Abdichtung möglich sein. Dies ist insbesondere bei der Anordnung von Fugen, Durchdringungen und Aufkantungen zu berücksichtigen. Die Wechselwirkung zwischen Bauwerk und Abdichtung darf nicht außer acht gelassen werden. Das auf die Abdichtung einwirkende Wasser muss dauerhaft so abgeführt werden, dass es keinen bzw. keinen nennenswerten hydrostatischen Druck ausüben kann. In der Regel erfolgt dies durch die Anordnung von Gefälle in der Abdichtungsebene. Wird unter der Abdichtung eine Wärmedämmschicht angeordnet, ist deren Beanspruchung durch die planmäßigen Verkehrslasten zu berücksichtigen und ggf. ein hochdruckfester Dämmstoff zu wählen. Die Abdichtung darf planmäßig nicht zur Übertragung von Kräften parallel zu ihrer Ebene herangezogen werden. Ist dies nicht zu vermeiden, muss durch Anordnung von Widerlagern, Ankern oder durch andere konstruktive Maßnahmen dafür gesorgt werden, dass Bauteile auf der Abdichtung nicht gleiten oder ausknicken. Auf Parkdecks gilt dies insbesondere auch für die Horizontalkräfte aus dem Bremsen und Anfahren der Fahrzeuge. Über der Abdichtung sind Schutzschichten notwendig, die unverzüglich nach Herstellung der Abdichtung einzubauen sind.

9

Für die Abdichtung gegen nicht drückendes Wasser von hoch beanspruchten Flächen nennt die Tabelle 9.4 mögliche Abdichtungsarten.

Beispiele für die Ausführung von Bauwerksabdichtungen 1. Wärmegedämmtes Parkdeck

Bild 9.19: Teilübersicht, Dampfsperre, Schaumglas als Wärmedämmschicht und zweilagige Abdichtung mit Polymerbitumenbahnen

Bild 9.20: Durchdringung für einen Beleuchtungsmast

9.9 Abdichtungen gegen nicht drückendes Wasser von hoch beanspruchten Flächen

Bild 9.21: Abdichtung über Bewegungsfuge

227

Bild 9.22: Schutz der Abdichtung über der Bewegungsfuge mit Ankern für die Betonschutz- und verschleißschicht zum weitgehenden Verhindern von Relativbewegungen zwischen Fugenkonstruktion und angrenzendem Beton

9 Bild 9.23: Feldverteilung für die Betonschutz- und verschleißschicht und deren Einbringung

2. Erdüberschüttetes Bauwerk aus Bogenelementen (Fertigteile)

Bild 9.24: Ansicht, Spannweite der Bögen ca. 15 m

Bild 9.25: Kehle zwischen zwei Bogenteilbauwerken sowie einem in Ortbeton hergestellten Durchgang dazwischen

228

9 Ausführungshinweise zu Abdichtungen aus Bitumenwerkstoffen

Bild 9.26: Übergang Bogen-Widerlager

9

Bild 9.27: Übergang Abdichtung über Bogen zu vertikaler Abdichtung von Ortbetonzwischenwänden

9.10 Abdichtungen eines Gebäudes gegen Grundwasser Abdichtungen eines Gebäudes gegen Grundwasser sind in aller Regel nach der Inbenutzungnahme des Bauwerks nicht mehr zugänglich. Die einwandfreie und dauerhafte Funktion erfordert bereits bei der Planung des Bauvorhabens die Einbeziehung dieser Art der Wasserbeanspruchung und der entsprechenden Abdichtungsmaßnahmen. Die Abdichtung ist im Regelfall auf der Wasserseite des Bauwerks anzuordnen und muss eine geschlossene Wanne bilden bzw. das Bauwerk allseitig umschließen. Die Abdichtung soll nur senkrecht zu ihrer Ebene gerichtete Kräfte übertragen. Sie darf also bei der Bemessung nicht zur Übertragung von planmäßigen Kräften parallel zu ihrer Ebene herangezogen werden. Auf der Abdichtung dürfen keine Bauteile gleiten. Die Abdichtung soll möglichst auf beiden Seiten von festen Bauteilen umgeben und eingebettet sein. Anschlüsse an Durchdringungen sind mit Los- und Festflanschkonstruktionen auszuführen. Übergänge sind mit Los- und Festflanschkonstruktionen herzustellen, die bei der Verbindung von unterschiedlichen Abdichtungssystemen als Doppelflansche mit Trennleiste auszuführen sind.

9.11 Abdichtungen gegen aufstauendes Sickerwasser Abdichtungen gegen aufstauendes Sickerwasser sind Abdichtungen von Kelleraußenwänden und Bodenplatten bei Gründungstiefen bis 3 m unter Geländeoberkante in wenig durch-

229

9.12 Literatur

lässigen Böden (k < 10 –4 m/sec.) ohne Dränung nach DIN 4095, bei denen Bodenart und Geländeform nur Stauwasser erwarten lassen. Die Unterkante der Kellersohle muss mindestens 300 mm über dem nach Möglichkeit langjährig ermittelten Bemessungswasserstand liegen. Alle Abdichtungen gegen drückendes Wasser sind auch für Abdichtungen gegen aufstauendes Sickerwasser geeignet. Darüber hinaus sind die der Tabelle 9.5 zu entnehmenden Arten der Abdichtung auch als Abdichtung gegen aufstauendes Sickerwasser geeignet. Tabelle 9.5: Mindestanzahl der Lagen für Abdichtungen gegen aufstauendes Sickerwasser Art der Abdichtung

Ausführung

Polymerbitumen-Schweißbahnen (PYE) ( DIN EN 13 969 in Verbindung mit DIN V 20 000202:2007-12, Tabelle 1, Zeile 10)

Mindestens einlagig

Bitumenbahnen und/oder PolymerbitumenDachdichtungsbahnen (PYE) (DIN EN 13 969 in Verbindung mit DIN V 20 000-202:2007-12, Tabelle 1, Zeile 8 und Zeile 10) mit Gewebeoder Polyestervlieseinlage

Mindestens zweilagig

Kunststoffmodifizierte Bitumendickbeschichtung KMB (Nach Tabelle 6 von DIN 18 195-2)

– mit 2 Arbeitsgänge – mit Verstärkungslage – Auftrag der zweiten Schicht nach Trocknung der ersten – Trockenschichtdicke mindestens 4 mm

9 9.12 Literatur [9.1] Nach Unterlagen des vdd, Industrieverband Bitumen-Dach- und Dichtungsbahnen e.V. [9.2] Zentralverband des Deutschen Dachdeckerhandwerks – Fachverband Dach-, Wand- und Abdichtungstechnik e.V. und Hauptverband der Deutschen Bauindustrie e.V. – Bundesfachabteilung Bauwerksabdichtung: Fachregel für Abdichtungen – Flachdachrichtlinie – mit Regel für Abdichtungen nicht genutzter Dächer und Regel für Abdichtungen genutzter Dächer und Flächen, Ausgabe Oktober 2008 [9.3] Fotos: Dr. Eberhardt Braun †

10 Wasserundurchlässige Bauten aus Beton Von Dipl.-Ing. Gottfried C.O. Lohmeyer

10.1 Beton mit hohem Wassereindringwiderstand Für die Dichtigkeit von Bauwerken oder Bauteilen ist außer der Verwendung geeigneter Abdichtungsstoffe auch eine günstige Konstruktion von Bedeutung. Sofern die Abdichtung nicht nach DIN 18195 „Bauwerksabdichtungen“ mit den dort genannten Stoffen erfolgt (z.B. Bitumen- oder Kunststoffdichtungsbahnen) oder Sonderabdichtungen zum Einsatz kommen, ist die Abdichtung mit Beton auszuführen, der einen hohen Wassereindringwiderstand aufweist. Dieser Beton wird auch als wasserundurchlässiger Beton (WU-Beton) bezeichnet. Maßgebend für das Bauen mit wasserundurchlässigem Beton sind die Normen DIN 1045-1 bis 1045-4 „Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton“ [10.1, 10.2] und die Richtlinie „Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton (WU-Richtlinie)“ vom Deutschen Ausschuss für Stahlbeton DAfStb [10.19].

10.1.1 Anforderungen an Beton mit hohem Wassereindringwiderstand Vor dem Einbau des Betons im Bauwerk muss seine Eignung durch Erstprüfungen nachgewiesen werden. Bei wasserundurchlässigen Konstruktionen aus Beton interessiert eben nicht nur die richtige Zusammensetzung des Betons, sondern vielmehr auch sein Verhalten im Bauwerk. Bauwerke sind erst dann wasserundurchlässig, wenn sie nicht reißen oder wenn entstandene Risse kein Wasserdurchtritt gestatten. Beton mit einem hohen Wassereindringwiderstand bzw. wasserundurchlässiger Beton (WU-Beton) soll daher bestimmte Anforderungen erfüllen. Er kann als Abdichtungsbauteil eingesetzt werden, z. B. für Bauwerke im Grundwasser oder für Behälter und Becken. Bei den Empfehlungen für die Anforderungen an diesen WU-Beton wird unterschieden nach der Betonteildicke: – bei Bauteildicken bis h ≤ 0,40 m gilt: Wasserzementwert w/z ≤ 0,60 Mindestdruckfestigkeitsklasse C25/30 Zementgehalt z ≤ 280 kg/m3 z ≤ 290 kg/m3 bei Anrechnung von Zusatzstoffen – bei Bauteildicken h > 0,40 m: Wasserzementwert w/z ≤ 0,70 (nicht für den Hochbau geeignet)

231

10.1 Beton mit hohem Wassereindringwiderstand

Zu den Anforderungen an WU-Beton (Beton mit hohem Wassereindringwiderstand) gehören weiterhin gutes Mischen, möglichst kurze Zeitspanne bis zur Abnahme auf der Baustelle sowie ein sorgfältiger Einbau und gute Verdichtung mit möglichst bald einsetzender und lang anhaltender Nachbehandlung des Betons. Für die Zusammensetzung des Betons sind Dichtungsmittel überflüssig. Schlecht zusammengesetzter Beton kann auch mit Dichtungsmitteln keinen hohen Eindringwiderstand leisten.

10.1.2 Klassifizierung des Betons Nach DIN 1045-1 ist jedes Bauteil entsprechend den Umgebungsbedingungen, denen es direkt oder indirekt ausgesetzt ist, zu klassifizieren. Aus dieser Klassifizierung der Bauteile ergeben sich entsprechende Zuordnungen des Betons in Klassen mit den zugehörigen Anforderungen. Die Einteilung des Betons erfolgt – außer in andere Klassen – vor allem nach den Umgebungsbedingungen und nach der Druckfestigkeit. Die Umgebungsbedingungen sind entsprechend DIN 1045-1 in Expositionsklassen zusammengefasst. Die Anforderungen an den Beton in Abhängigkeit von den Expositionsklassen sind in Tabelle 10.1 zusammengestellt. Tabelle 10.1: Grenzwerte für Zusammensetzung und Eigenschaften von Beton abhängig von den Umgebungsbedingungen entsprechend den Expositionsklassen (nach DIN 1045 und DIN EN 206) [10.26] Expositionsklasse

höchstzulässiger Wasserzementwert max w/z bzw. (w/z)eq

Mindestdruckfestigkeitsklasse min fck1)

1

kein Korrosions- oder Angriffsrisiko

2

Bewehrungskorrosion durch Karbonatisierung

X0 XC1

4

C8/10

min z2)

Weitere Anforderungen

[kg/m3]

min z2) 3) (bei Anrechnung von Zusatzstoffen) [kg/m3]

–

–

–

0,75

C16/20

240

240

–

XC3

0,65

C20/25

260

240

–

XC4

0,60

C25/30

280

270

–

XC2

3

–

Mindestzementgehalt

Bewehrungskorrosion durch Chloride, ausgenommen Meerwasser XD1

0,55

C30/374)

300

270

–

XD2

0,50

C35/45 4) 5)

320 6)

270

–

XD3

0,45

C35/454)

320 6)

270

–

Bewehrungskorrosion durch Chloride aus Meerwasser XS1

0,55

C30/374)

300

270

–

XS2

0,50

C35/454) 5)

320 6)

270

–

XS3

0,45

C35/45 4)

320 6)

270

–

10

232

10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

Expositionsklasse

höchstzulässiger Wasserzementwert max w/z bzw. (w/z)eq

Mindestdruckfestigkeitsklasse min fck1)

Mindestzementgehalt min z2)

[kg/m3] 5

Frostangriff mit und ohne Taumittel XF1 XF2 XF3 XF4

6

7

5)

6) 7) 8)

9)

10) 11) 12) 13)

F410)

C25/30

300

8) 10)

C35/454)

320

7)

10)

0,55

C25/30

300

270

8)

0,50

C35/454)

320

270

–

0,507)

C30/37

320

7)

8) 9) 10)

0,507)

C25/30

0,60

C25/30

280

270

–

XA2

0,50

C35/454)

320

270

–

XA313)

0,45

C35/454)

320

270

–

Betonangriff durch Verschleißbeanspruchung 11)

XM3

3) 4)

270 7)

0,557)

XA1

XM2

10

280

0,60

Betonangriff durch aggressive chemische Umgebung

XM1

1) 2)

min z2) 3) (bei Anrechnung von Zusatzstoffen) [kg/m3]

Weitere Anforderungen

0,55

C30/374)

30012)

270

–

0,55

C30/374)

30012)

270

–

0,45

C35/45 4)

32012)

270

–

0,45

C35/45 4)

32012)

270

–

Mindestdruckfestigkeitsklasse (min fck) gilt nicht für Leichtbeton Bei 63 mm Größtkorn darf der Zementgehalt (min z) um 30 kg/m3 verringert werden. In diesem Fall darf Fußnote 5) nicht angewendet werden. Für die Anrechnung von Zusatzstoffen sind bestimmte Bedingungen einzuhalten. Bei LP-Beton aufgrund gleichzeitiger Anforderung aus Expositionsklasse XF eine Festigkeitsklasse niedriger Bei langsam und sehr langsam erhärtenden Betonen (r < 0,30) eine Festigkeitsklasse niedriger. Die Druckfestigkeit zur Einleitung in die geforderte Druckfestigkeitsklasse ist auch in diesem Fall an Probekörpern im Alter von 28 Tagen zu bestimmen. Für massige Bauteile (kleinste Bauteilabmessung 80 cm) gilt min z = 300 kg/m3 Zugabe von Zusatzstoffen Typ II zulässig. Anrechnung auf Zementgehalt oder w/z-Wert unzulässig Mittlerer Luftgehalt im Frischbeton unmittelbar vor dem Einbau: Größtkorn 8 mm ≥ 5,5 Vol.-%; Größtkorn 16 mm ≥ 4,5 Vol.-%: Größtkorn 32 mm ≥ 4,0 Vol.-%: Größtkorn 63 mm ≥ 3,5 Vol.-%. Einzelwerte dürfen diese Werte um max. 0,5 Vol.-% unterschreiten. Herstellung ohne Luftporen zulässig für erdfeuchten Beton mit w/z ≤ 0,40 sowie bei Anwendung von Zement CEM II/B für Meerwasserbauteile mit w/z ≤ 0,45 und z ≥ 340 kg/m3 für Beton C35/45 und für Räumerlaufbahnen bei Kläranlagen mit w/z ≤ 0,35 und z ≥ 360 kg/m3 für Beton C40/50 Gesteinskörnungen mit Regelanforderungen und zusätzlich Widerstand gegen Frost bzw. Frost und Taumittel (DIN EN 12620) Gesteinskörnungen: mäßig raue Oberfläche, gedrungene Gestalt; ≤ 4 mm überwiegend Quarz oder gleiche Härte; > 4 mm mit hohem Verschleißwiderstand; Gesteinskorngemisch möglichst grobkörnig Höchstzementgehalt max z ≤ 360 kg/m3 jedoch nicht für hochfesten Beton Schutz des Betons erforderlich, ggf. besonders Gutachten für Sonderlösung

Alkali-Kieselsäure-Reaktion Bei der Klassifizierung des Betons ist außerdem abzuklären, ob die Gefahr einer schädigenden Alkali-Kieselsäure-Reaktion besteht, kurz bezeichnet als Alkalireaktion (oder AKR). Die Alkalireaktion ist eine Bezeichnung für die chemische Reaktion zwischen Zementstein

233

10.1 Beton mit hohem Wassereindringwiderstand

und Gesteinskörnung. Sie kann bei Betonbauteilen in feuchter Umgebung stattfinden, wenn die Gesteinskörnung alkalireaktive Kieselsäure enthält. Alkaliempfindliche Gesteinskörnungen enthalten amorphe oder feinkristalline Silikate, wie z.B. Opalsandstein, Kieselkreide und poröser Flint in Norddeutschland und Grauwacke aus der Lausitz. Anhand der zu erwartenden Umgebungsbedingungen ist der Beton einer von vier Feuchtigkeitsklassen WO, WF, WA oder WS zuzuordnen. Maßgebend hierfür ist DIN 1045-1 Tabelle 3, Bereich 8. Zemente mit niedrigem wirksamem Alkaligehalt können eine schädigende Alkalireaktion im Beton verhindern. Diese Zemente haben die Zusatzbezeichnung NA, sie werden kurz als NA-Zemente bezeichnet, wie z.B.: CEM I 32,5 R – NA oder CEM III/B 32,5 N – NA

Festigkeitsklassen und Überwachungsklassen Die für wasserundurchlässige Bauteile infrage kommenden Festigkeitsklassen sind mit den zugehörigen Festigkeitskennwerten in Tabelle 10.2 zusammengestellt. Tabelle 10.2: Festigkeitskennwerte der Betondruckfestigkeit und Betonzugfestigkeit (nach DIN 1045-1; Tab. 9) Druckfestigkeitsklasse

C25/30

C30/37

C35/45

C40/50

C45/55

C50/60

Betondruckfestigkeit [N/mm2] fck,cyl

25

30

35

40

45

50

fck,cube

30

37

45

50

55

60

33

38

43

48

53

58

3,2

3,5

3,8

4,1

fcm

Betonzugfestigkeit [N/mm2] fctm

2,6

2,9

Elastizitätsmodul [N/mm2] Ec0m

30500

31900

33300

34500

35700

36800

Ecm

26700

28300

29900

31400

32800

34300

Für den Anwendungsbereich der WU-Richtlinie gilt die Anforderung für den äquivalenten Wasserzementwert (w/z) eq ≤ 0,60. Das entspricht bei Normalbeton der Druckfestigkeitsklasse C25/30. Bei Ausnutzung der Mindestbauteildicken und Beanspruchung aus Druckwasser (Beanspruchungsklasse 1) ist für den Wasserzementwert (w/z) eq ≤ 0,55 einzuhalten. Das entspricht bei Normalbeton der Druckfestigkeitsklasse C30/37. In Tabelle 10.3 sind die Überwachungsklassen zusammengestellt, die für die Überwachung von Beton in DIN 1045-3 vorgesehen sind.

10

234

10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton Tabelle 10.3: Überwachungsklassen für Beton entsprechend DIN 1045-3 [10.26] Gegenstand

Überwachungsklasse 1

21)

31)

Festigkeitsklasse

≤

C25/302)

≥ C30/37 und ≤ C50/60

Expositionsklasse

X0, XC, XF1

XS, XD, XA, XM 3), ≥ XF2

–

Beton für wasserundurchlässige Baukörper (z.B. Weiße Wannen)5), Unterwasserbeton

–

Besondere Betoneigenschaften4)

–

≥ C55/67

1) Das Bauuntemehmen muss über eine ständige Betonprüfstelle verfügen. Eigenüberwachung sowie, Fremdüberwachung durch anerkannte Überwachungsstelle erforderlich. 2) Spannbeton C25/30 ist stets in Überwachungsklasse 2 einzuordnen. 3) Gilt nicht für übliche Industrieböden. 4) Für besondere Anwendungsfälle (z.B. verzögerter Beton, FD/FDE-Beton) sind die Richtlinien des DAfStb zu beachten. 5) Beton mit hohem Wassereindringwiderstand darf in die Überwachungsklasse 1 eingeordnet werden, wenn der Baukörper nur zeitweilig aufstauendem Sickerwasser ausgesetzt ist und wenn in der Projektbeschreibung nichts anderes festgelegt ist.

10.1.3 Klassifizierung der Bauteile bzw. des Bauwerks

10

Nach der WU-Richtlinie [10.19] erfolgt die Klassifizierung der Bauteile beziehungsweise des Bauwerks in zwei Beanspruchungsklassen und zwei Nutzungsklassen. Beanspruchungsklasse 1: Drückendes und nichtdrückendes Wasser sowie zeitweise aufstauendes Sickerwasser Beanspruchungsklasse 2: Bodenfeuchte und nichtstauendes Sickerwasser Nutzungsklasse A: keine Feuchtstellen auf der Bauteiloberfläche zulässig Nutzungsklasse B: Feuchtstellen auf der Bauteiloberfläche zulässig

10.1.3.1 Beanspruchungsklassen Zur Festlegung der zutreffenden Beanspruchungsklasse sind zunächst die Bodenart und die Höhe des Bemessungswasserstandes festzustellen, z.B. durch einen Sachverständigen für Grundbau. Bemessungswasserstand ist der höchste planmäßige Wasserstand, der durch Grundwasser, Schichtenwasser oder Hochwasser innerhalb der vorgesehenen Nutzungsdauer zu erwarten ist. Langjährige Beobachtungen und zu erwartende zukünftige Gegebenheiten sind zu berücksichtigen. Zur Beanspruchungsklasse 1 (Druckwasser) gehören: – Drückendes Wasser ist Grundwasser, Schichtenwasser oder Hochwasser, das auf eine Seite eines Bauteils wirkt und dauernd oder auch nur zeitlich begrenzt einen hydrostatischen Druck ausübt. Hierzu gehört auch zeitweise aufstauendes Sickerwasser. – Zeitweise aufstauendes Sickerwasser entsteht, wenn sich frei abfließendes Wasser auf wenig durchlässigen Bodenschichten zeitweise aufstauen kann. Stauwasser ist je nach Bodenart und Geländeform zu erwarten, wenn die Einbindetiefe des Bauwerks weniger als 3 m in gering durchlässigem Boden ohne Dränung beträgt Durchlässigkeitsbeiwert

235

10.1 Beton mit hohem Wassereindringwiderstand

des Bodens kf < 10 –4 m/s) und die Bauwerkssohle mindestens 300 mm über dem Bemessungswasserstand liegt. – Nicht drückendes Wasser bezeichnet die Beanspruchung durch Wasser in tropfbar-flüssiger Form, welches auf horizontale oder geneigte Bauteile keinen oder nur einen geringfügigen hydrostatischen Druck (≤ 100 mm Wassersäule) ausübt, z.B. von erdüberschütteten Tiefgaragendecken. Zur Beanspruchungsklasse 2 (Feuchte) gehören: – Nicht stauendes Sickerwasser kann angenommen werden, wenn Wasser bei sehr stark durchlässigem Boden (kf ≥ 10 –4 m/s) in den Boden ohne Aufstau absickern kann oder bei weniger durchlässigem Boden vor dem Bauteil durch eine dauerhaft funktionsfähige Dränung nach DIN 4095 abgeführt wird. – Bodenfeuchte kann angenommen werden, wenn Wasser im Boden kapillar gebunden ist. Es wird gegen die Schwerkraft als sogenanntes Haftwasser gehalten und sickert nicht in tiefere Schichten. Die in der WU-Richtlinie empfohlenen Mindest-Bauteildicken für Wände und Bodenplatten sind in Tabelle 10.4 in Abhängigkeit der Beanspruchungsklasse angegeben. Tabelle 10.4: Empfohlene Mindestdicken hb von Bauteilen1) 2) (nach der WU-Richtlinie [10.19]) Bauteil

Wände Beanspruchungsklasse

Bodenplatte

1

2

1

2

(Druckwasser)

(Feuchte)

(Druckwasser)

(Feuchte)

Ortbeton

24 cm

20 cm

25 cm

15 cm

Fertigteil

20 cm

10 cm

20 cm

10 cm

Dreifachwand (Elementwand)

24 cm

24 cm3)

Ausführungsart

1) bei Ausnutzung der Mindestdicken im drückendem Wasser: w/zeq ≤ 0,55 (entspricht Beton C3O/37) 2) erforderlicher Einbauraum bw,i bei Ausnutzung der Mindestdicken im drückendem Wasser und mittiger Fugensicherung: bw,i ≥ 12 cm bei Grötkorn 8 mm; bw,i ≥ 14 cm bei Größtkorn 16 mm; bw,i ≥ 18 cm Größtkorn 32 mm 3) unter Beachtung besonderer betontechnischer und ausführungstechnischer Maßnahmen ist eine Abminderung auf 20 cm möglich 4) Eine Ausnutzung der empfohlenen Mindestbauteildicke leigt erst dann nicht vor, wenn die Bauteildicken etwa 15 % größer gewählt werden. Für eine Mindestdicke von 24 cm ergibt sich somit eine Bauteildicke von 28 cm [nach Auslegung zur WU-Richtlinie]

Über die Mindestmaße der Tabelle 10.4 hinausgehend muss ausreichender Platz für einen fachgerechten Einbau innenliegender Fugenabdichtungen und das Einbringen des Betons vorhanden sein. Daher gilt [10.19]: – inneres lichtes Maß zwischen den Bewehrungslagen bei Ortbeton b w,i: – lichter Abstand der Innenflächen der Fertigteilplatten von Elementwänden bw,i: bw,i ≥ 120 mm bei 8 mm Größtkorn der Gesteinskörnung bw,i ≥ 140 mm bei 16 mm Größtkorn der Gesteinskörnung bw,i ≥ 180 mm bei 32 mm Größtkorn der Gesteinskörnung

10

236

10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

Zur Erfüllung der Anforderungen der Beanspruchungsklasse 1 ist für die Nutzungsklasse A eine Mindesthöhe der Druckzone einzuhalten oder eine Begrenzung der Biegerissbreite vorzusehen. 10.1.3.2 Nutzungsklasse A Bei Nutzungsklasse A ist ein Feuchtetransport durch die Außenbauteile nicht zulässig. Dies gilt für den Betonquerschnitt selbst und auch für alle Fugen und Einbauteile. Somit ist das Entstehen von Rissen und Fehlstellen zu vermeiden oder es sind entstandene Risse und Fehlstellen nachträglich zu schließen. Die Nutzungsklasse A gilt für hochwertige Nutzung von Räumen in Untergeschossen. Erforderlichenfalls kann die Nutzungsklasse A entsprechend verschiedenen Nutzungsansprüchen weiter unterteilt werden (Tabelle 10.5). Ein typischer Anwendungsbereich sind beispielsweise Keller im Wohnungsbau. Für ein trockenes Raumklima und für Bauteiloberflächen ohne Tauwasserbildung kann es erforderlich sein, weitergehende raumklimatische und bauphysikalische Maßnahmen vorzusehen. Dies hat bei der Planung zu erfolgen. Im Einzelfall und aus wirtschaftlichen Überlegungen kann es sinnvoll sein, abweichend von den Festlegungen der Nutzungsklasse A einen begrenzten Wasserdurchtritt in flüssiger Form zuzulassen. Dies wäre beispielsweise möglich, wenn Wasser unter einem Doppelboden zielTabelle 10.5: Nutzungsklasse A für hochwertige Raumnutzungen mit Untergliederung nach verschiedenen Nutzungsansprüchen (in Anlehnung an DBV-Merkblatt [10.24])

10

Nutzungsunterklasse

Aa

An

Ae

Au

Raumnutzung

anspruchsvoll

normal

einfach

untergeordnet

Raumklima (in der Regel)

warm

warm

warm bis kühl

keine Anforderungen

Luftfeuchte

sehr gering

gering

normal

zulässige Schwankungsbreite des Klimas

sehr eng

mäßig

groß

Technische Maßnahmen

Wärmedämmung nach Energie-Einsparverordnung Heizung

ggf. ohne Heizung

Zwangslüftung

Zwangslüftung

natürliche Lüftung

Klimaanlage (Luftentfeuchtung)

ggf Klimaanlage

Fenster, Lichtschächte, ggf. nutzerunabhängig

baukonstruktive Zugänglichkeit der umschließenden Bauteile Beispiele

Archive; Bibliotheken; Räume für feuchteempfindliche Geräte (Labor, EDVAnlagen usw.) oder Räume für temperaturempfindliche Lagergüter

Räume für dauerhaften Aufenthalt vieler Menschen, Versammlungs-, Büro-, Wohn-, Aufenthaltsräume, Technikzentralen

Räume für zeitweiligen Aufenthalt weniger Menschen; ausgebaute Kellerräume, wie Hobbyräume, Werkstätten, Waschküche im Einfamilienhaus, Abstellräume

einfache Technikräume, z.B. Hausanschlussraum

10.2 Verhalten des Betons im Bauwerk

237

sicher ablüften kann [10.24]. Die WU-Richtlinie lässt Abweichungen zu. Dieses erfordert jedoch besondere Festlegungen im Bauvertrag zwischen den Parteien, insbesondere unter Berücksichtigung einer Risikoverteilung und Angabe, aus welchen Gründen, in welcher Art und in welchem Umfang von den Regelungen der WU-Richtlinie abgewichen wird. Weiterhin ist eine besondere Hinweispflicht durch den beteiligten Planer unerlässlich. 10.1.3.3 Nutzungsklasse B Die Nutzungsklasse B gilt für einfachere Nutzungen. In dieser Nutzungsklasse dürfen Feuchtstellen in begrenztem Maße vorhanden sein und sind zulässig, z.B. bei Trennrissen, Sollrissquerschnitten (Scheinfugen) und Arbeitsfugen. Nach der WU-Richtlinie sind unter Feuchtstellen feuchtebedingte Dunkelverfärbungen zu verstehen, gegebenenfalls auch mit Bildung von Wasserperlen. Wasserdurchtritte mit ansammelnden Wassermengen sind unzulässig. Ein typischer Anwendungsbereich sind z.B. Tiefgaragen.

10.2 Verhalten des Betons im Bauwerk 10.2.1 Feuchtebedingungen in Bauteilen Zu den Feuchtebedingungen wurde ein Arbeitsmodell erarbeitet (Erläuterungen zur DAfStb-Richtlinie [10.19]). Das Arbeitsmodell zeigt in Bild 10.1 die Feuchtebedingungen im Betonquerschnitt von der Wasserseite bis zur Luftseite. Bei ungerissenen Betonbauteilen, die einseitig drückendem Wasser ausgesetzt sind, können demzufolge vier Bereiche unterschieden werden: – Druckwasserbereich: An der wasserbeaufschlagten Seite dringt Wasser durch den hydraulischen Druck infolge Permeation bis maximal 25 mm tief in den Beton ein. Voraussetzung für geringe Eindringtiefe: Geeigneter und fachgerecht eingebauter Beton, niedriger Wasserzementwert, sofort einsetzende und lang andauernde Nachbehandlung des erhärtenden Betons. – Kapillarbereich: An den Druckwasserbereich schließt sich eine kapillare Wassereindringung an, die auf ≤ 70 mm Eindringtiefe begrenzt ist. – Kernbereich: An den Kapillarbereich schließt der Kernbereich an, in dem keinerlei Wassertransport stattfindet. – Austrocknungsbereich: An der Luftseite findet eine Feuchteabgabe durch Diffusion statt. Die Wirkungstiefe der Austrocknung ist begrenzt auf ≤ 80 mm. Dem Arbeitsmodell entsprechend Bild 10.1 liegt ein idealisierter Feuchteverlauf im Betonquerschnitt zugrunde. Das Arbeitsmodell verdeutlicht, dass lediglich das Überschusswasser aus dem Beton bis in eine Tiefe von ≈ 80 mm austrocknet und dass ein weiterer Wasserdurchgang weder in flüssigem noch in dampfförmigem Zustand stattfindet. Nur das aus dem Beton verdunstende Was-

10

238

10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

Bild 10.1: Arbeitsmodell für die Feuchtebedingungen in Betonquerschnitten bei einseitig drückendem Wasser [10.19, 10.71]

10

ser beim Austrocknen wird an die Raumluft abgegeben. Diesem Umstand ist Rechnung zu tragen. Entweder wird durch Aufbringen einer diffusionsdichten Schicht eine Wasserabgabe in den Innenraum verhindert oder es wird eine Wasserabgabe in den Innenraum ermöglicht, indem diffusionsoffene Schichten mit hierfür geeigneten Belägen verwendet werden. Abhängig von den Raumluftbedingungen kann sich nach ein bis zwei Jahren die Ausgleichsfeuchte eingestellt haben, so dass keine weitere Wasserabgabe aus dem Beton erfolgt.

10.2.2 Zwangauslösende Einflüsse Zwangbeanspruchungen sind oftmals risserzeugende Ursachen. Neben den üblichen Belastungen sind daher je nach Anwendungsfall die möglichen Zwangbeanspruchungen zu berücksichtigen. Hierzu gehören Zwangbeanspruchungen durch: – Temperatureinwirkungen, z.B. : Hydratationswärmeentwicklung des erhärtenden Betons, Witterungseinflüsse, auch sonnenstrahlungsbedingte Temperatureinwirkungen, Nutzungseinflüsse durch betriebliche Temperaturbedingungen; – Schwinden oder Quellen des Betons, ggf. Kriechen und Relaxation des Betons; – ungleiche Setzungen oder Quellen des Baugrunds. Bei der Ausbildung von Bauten aus wasserundurchlässigem Beton sind die besonderen Eigenschaften des Betons zu beachten. Die Konstruktion des Bauwerks und der Bauteile ist darauf abzustimmen. Außer den Verformungen, die bei kurzzeitigem Einwirken von Belastungen entstehen (z.B. Verkürzung bei Druckbeanspruchung), erfährt der Beton auch zeitabhängige Verformungen. Diese Verformungen stellen sich erst im Laufe der Zeit ein und werden im Allgemeinen größer mit zunehmender Dauer.

239

10.2 Verhalten des Betons im Bauwerk

Zeitabhängige Verformungen können sowohl lastabhängig als auch lastunabhängig sein. Die lastunabhängigen Verformungen sind vorrangig Verformungen, die durch Wasserabgabe beim Austrocknen entstehen. Diese Verformungen werden als Schwinden bezeichnet. Die zeit- und lastabhängigen Verformungen werden mit Kriechen bezeichnet.

10.2.3 Erwärmung des erhärtenden Betons Die Erhärtung des Betons ist ein chemischer Vorgang, bei dem der Zement Wasser bindet. Ein Teil des Wassers wird physikalisch, ein Teil chemisch gebunden. Diese Wasserbindung wird als Hydratation bezeichnet. Die Hydratation des Zements ist ein exothermer Vorgang: Es wird Wärme freigesetzt. Die freiwerdende Wärmemenge wird als Hydratationswärme H bezeichnet und in J/g (Joule je Gramm) oder kJ/kg gemessen. Durch diese Hydratationswärme erwärmen sich die Betonbauteile beim Erhärten. Der Beton ist zunächst noch relativ leicht verformbar, die Ausdehnung des Betonbauteils ist gering, es entstehen nur geringe Druckspannungen im Beton, die entstehenden Spannungen werden zum Teil sofort durch Relaxation abgebaut. Der anfänglichen Erwärmung folgt beim Abfließen der Hydratationswärme eine Abkühlung: Die Betonbauteile wollen sich verkürzen, sie werden bei behinderter Verkürzung einer Zugbeanspruchung ausgesetzt. Die Zugbeanspruchung ist umso größer, je mehr sich der Beton erwärmt hatte und je weniger sich der Beton beim Abkühlen verkürzen kann. Die Zugbeanspruchung wird aber auch dadurch größer, wenn der Beton infolge fortgeschrittener Erhärtung diese Zugspannungen durch Relaxation nicht mehr abbauen kann. Die Hydratationswärme und der Verlauf der Wärmeentwicklung verschiedener Zemente ist aus Bild 10.2 zu ersehen. Die Hydratationswärme wird im adiabatischen Kaloriemeter gemessen. Dadurch kann die Hydratationswärme der Zemente direkt miteinander verglichen werden. Beim Messen der adiabatischen Wärmemenge ist die Wärmeabgabe des Zements nach außen gleich Null. Es wird dabei keine Abkühlung berücksichtigt, die gesamte Wärmeentwicklung wird während der Hydratation addiert. Diese Werte für die Hydratationswärme sind Richtwerte. Die tatsächlichen Werte der einzelnen Zemente können niedriger sein (z.B. bei CEM 32,5-NW/HS) oder höher liegen (z.B. bei CEM 32,5 R).

Bild 10.2: Hydratationswärme verschiedener Zemente während der ersten 7 Tage unter adiabatischen Bedingungen

10

240

10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

Obwohl die Hydratationswärme des Zements keinen direkten Rückschluss auf die Erwärmung des Betonbauteils zulässt (es herrschen keine adiabatischen Bedingungen), ist eine rechnerische Abschätzung der entstehenden Erwärmung möglich. Die Erwärmung des Betonbauteils wird umso größer sein, je größer die durch den Zement eingebrachte Hydratationswärme ist. Diese Hydratationswärme im Beton ist abhängig von der Zementmenge z und von der Hydratationswärme QH des Zements. Die Temperaturerhöhung ist aber auch abhängig von der Wärmekapazität Cc0 des Betons und wird daher darauf bezogen. Theoretische Temperaturerhöhung im Beton: $Tth(Beton) 

z – QH in K (Kelvin) Cc0

(10.1)

mit z in kg/m3, QH in kJ/kg, Cc0 ≈ 2500 kJ/(m3 · K) Diese theoretische Temperaturerhöhung kann praktisch nicht eintreten, da während der Erwärmung schon wieder Wärme abfließt. Die theoretische Temperaturerhöhung des Betons ΔTth(Beton) kennzeichnet daher nicht die Temperaturerhöhung der Bauteile. Sie ist jedoch eine Vergleichsgröße mit anderen Betonen, abhängig vom Zementgehalt und der Hydratationswärme des Zements.

10.2.4 Zeitpunkt der maximalen Temperatur

10

Der Zeitpunkt, zu dem die Temperatur im Inneren des Bauteils ihren Höchstwert erreicht, ist im Wesentlichen abhängig von der Bauteildicke, von der Wärmeabgabe an den Außenflächen und von der Zementart. Auch Verzögerer VZ spielen eine Rolle. Sofern normale Abkühlbedingungen vorausgesetzt werden können (beidseitig 24 mm Holzschalung und ruhige Umgebungsluft), ist eine Abschätzung nach Tabelle 10.6 möglich. Tabelle 10.6: Zeitpunkt der maximalen Temperatur nach Einbau des Betons Bauteildicke hb in m

0,4

Zeit zum Erreichen des Temperaturmaximums t(max T) in h CEM 32,5-NW

CEM 32,5 R

30

22

0,6

34

26

0,8

38

29

1,0

42

32

Daraus ergibt sich, dass die maximale Temperatur bei üblichen Bauteildicken etwa 1 bis 1,5 Tage nach dem Einbringen des Betons erreicht wird. Dieser Zeitraum ist für das Ausschalen der ungünstigste Bereich, wenn außerdem die Lufttemperaturen während des Ausschalens niedrig sind. Hierbei entsteht der größtmögliche Temperaturunterschied zwischen Betonkern und Außenfläche. Es kann angenommen werden, dass die Temperatur im Kern in den nächsten Tagen nach dem Temperaturmaximum um etwa 10 bis 5 K (Kelvin) je Tag abnimmt.

241

10.2 Verhalten des Betons im Bauwerk

Für dicke Bauteile mit hb > 1 m kann der Zeitpunkt der maximalen Temperatur nach folgender Formel [10.28] abgeschätzt werden: tmax T = 0,8 · hb + 1 in Tagen mit hb in m

(10.2)

10.2.5 Zeitpunkt des Temperaturausgleichs Die Betonbauteile geben während der Hydratation die entstehende Wärme an die Umgebung ab. Dadurch herrscht in den Bauteilen über den Querschnitt keine gleichmäßige Temperaturverteilung. Die Temperaturverteilung im Laufe der Zeit über die Bauteildicke wird im Wesentlichen beeinflusst durch: s (YDRATATIONSWÊRMEDES:EMENTS s 7ÊRMELEITFÊHIGKEITDES"ETONS s 7ÊRMEàBERGANGANDEN!U”ENFLÊCHEN s "AUTEILDICKE Der Temperaturausgleich des erhärtenden Betons mit seiner Umgebung ist ebenfalls von den vorgenannten Einflüssen abhängig. Sehr entscheidend für die Zeit des Temperaturausgleichs ist neben der Hydratationswärmemenge der Wärmeabfluss über die Bauteildicke sowie durch die Schalung und Art der Nachbehandlung. Wärmedämmende Schalungen oder Nachbehandlungsstoffe sorgen für geringere Temperaturdifferenzen zwischen Kern und Außenfläche, schieben aber den Zeitpunkt für den Temperaturausgleich hinaus. Bei dicken Bauteilen überwiegt der Einfluss der Bauteildicke alle anderen Größen. Für Bauteile mit hb > 1,5 m kann die Zeit bis zum Temperaturausgleich mit folgender Formel abgeschätzt werden [10.28]: tAusgleich = 12 · hb – 5 in Tagen mit hb in m

(10.3)

Für übliche Bauteildicken von hb = 40 cm bis 100 cm verliert die Bauteildicke an Bedeutung. Bei normalen Holzschalungen und gewöhnlichen Temperaturverhältnissen kann angenommen werden, dass der Temperaturausgleich nach etwa vier bis zehn Tagen erreicht ist. tAusgleich = 4 Tage bis 10 Tage

(10.4)

Bei dünneren Wänden mit hb < 40 cm und günstigen oder normalen Umgebungsbedingungen muss für das Ausschalen die Zeit bis zum Temperaturausgleich nicht abgewartet werden, wenn außerdem die Fugenabstände gering sind und die Länge der Wandabschnitte die doppelte Wandhöhe nicht überschreitet.

10.2.6 Temperaturerhöhung im Bauteil Die im Bauteil während des Erhärtens entstehende Temperaturerhöhung kann über eingebaute Temperaturfühler gemessen werden. Die Temperaturerhöhung lässt sich aber auch vorab rechnerisch abschätzen. Dies kann zur Vermeidung großer Temperaturverformungen und möglicher Temperaturrisse insbesondere bei dicken Bauteilen erforderlich sein. Innerhalb der Bauteile entsteht keine gleichmäßige Temperaturverteilung (siehe Bild 10.5).

10

242

10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

Die maximale Temperaturerhöhung kann mit der Hydratationswärme des verwendeten Zements ermittelt werden. Hierfür ist die bis zum Zeitpunkt der maximalen Temperatur freiwerdende Hydratationswärme anzusetzen. Die entstehende Temperaturerhöhung im Inneren der Bauteile ΔT H(Bauteil) ist niedriger als die für den Beton theoretisch errechnete Temperaturerhöhung ΔTth(Beton). Sie ist abhängig von der Bauteildicke, von der Art der Schalung und vom Wärmeübergangswiderstand an den Bauteilaußenseiten. Auf Grund von Untersuchungen [10.76] kann angenommen werden, dass der Verhältniswert der Temperaturerhöhung im Kern von Betonwänden je nach Bauteildicke die Werte der Tabelle 10.7 erreicht. Hierbei wird davon ausgegangen, dass Wände beidseitig in 24 mm dicker Holzschalung stehen und kein Wind herrscht. Tabelle 10.7: Verhältnisse der Temperaturerhöhung durch Hydratationswärme in Abhängigkeit von der Bauteildicke

10

Bauteildicke hb in m

ΔTH(Bauteil)/ΔTth(Beton)

0,4

0,75

0,6

0,80

0,8

0,85

1,0

0,90

2,0

1,00

Mit der theoretischen Temperaturerhöhung im Beton ΔTth(Beton) nach Gleichung 10.1 und den Verhältniswerten der Tabelle 10.6 kann die im Inneren der Bauteile entstehende Temperaturerhöhung ΔT H(Bauteil) abgeschätzt werden. Folgende Temperaturerhöhung ist in den Wänden zu erwarten: $T( Bauteil) 

$TH ( Bauteil) z – QH – $Tth Cc0

(10.5)

In Wandmitte wird eine Temperatur erreicht von: max T = Tc0 + ΔT H(Bauteil) mit Tc0 = Frischbeton-Temperatur

(10.6)

10.2.7 Schwinden, Kriechen, Relaxation des Betons Schwinden und Kriechen des Betons hängen im Wesentlichen von folgenden Einflüssen ab: s &EUCHTEDER5MGEBUNG s !BMESSUNGENDES"AUTEILS s :USAMMENSETZUNGDES"ETONS:EMENTLEIMGEHALTUND0OROSITÊTDES:EMENTSTEINS Die im Nachfolgenden nach DIN 1045-1 ermittelten Rechenwerte für Schwinden und Kriechen dürfen als zu erwartende Mittelwerte angesehen werden. Diese Werte streuen bis zu 30 %. Die Werte gelten für Konstruktionsbetone, die folgenden Einflüssen ausgesetzt sind: s .ACHBEHANDLUNG NICHTLÊNGERALS4AGEFEUCHTNACHBEHANDELT s 5MGEBUNGSBEDINGUNGEN MITTLERERELATIVE,UFTFEUCHTEZWISCHENUND mittlere Temperaturen zwischen 10° C und 30° C

243

10.2 Verhalten des Betons im Bauwerk

Bei der Bemessung von Stahlbetonbauteilen des üblichen Hochbaus brauchen Verformungen der Tragwerke durch Schwinden und/oder Kriechen nicht berücksichtigt zu werden. Genauere Nachweise sind meistens bei Spannbetonkonstruktionen erforderlich. Für Stahlbetonbauteile, die rissfrei bleiben sollen bzw. die wasserundurchlässig bleiben müssen, ist der Einfluss des Schwindens bei der Abschätzung der zu erwartenden Verformungen zu verfolgen. Daher sollen die Auswirkungen des Schwindens und Kriechens nachfolgend dargestellt und an Beispielen erläutert werden. Schwinden des Betons Die Verkürzung des unbelasteten Betons während des Austrocknens wird als Schwinden bezeichnet. Das Schwinden ist ein sehr langwieriger Vorgang. Der zeitliche Schwindverlauf wird sehr stark beeinflusst durch die wirksame Körperdicke des betrachteten Bauteils und die Kapillarporen des Betons. Bei üblichen Bauteildicken ist der Endwert des Schwindens nach etwa drei bis fünf Jahren erreicht, bei dickeren Bauteilen ist es erst nach wesentlich längerer Zeit zu erwarten, oft erst nach Jahrzehnten. Folgende Einflüsse wirken sich wesentlich auf das Schwinden aus: s 5MGEBUNGSBEDINGUNGEN GEKENNZEICHNETDURCHDIERELATIVE,UFTFEUCHTE2( s "AUTEILVOLUMENV bezogen auf die austrocknende Oberfläche O des Bauteils, ausgedrückt durch den hydraulischen Radius r = V/O bzw. durch die wirksame Bauteildicke h0 s 'ESCHWINDIGKEITDER7ASSERBINDUNGBEIDER(YDRATATIONDES:EMENTS ABGESCHÊTZTDURCH die Festigkeitsklasse des Zements s +APILLAR 0OROSITÊT DES :EMENTSTEINGEFàGES AUSGEDRàCKT DURCH DIE CHARAKTERISTISCHE Zylinderdruckfestigkeit fck des Betons nach 28 Tagen Abschätzen der Größenordnung des Schwindens Die Schwinddehnung Xcs∞ des Betons setzt sich aus den Anteilen der Schrumpfdehnung Xcs∞ und der Trocknungsschwinddehnung Xcds∞ zusammen. Die Schwinddehnung Xcs∞ darf für den Zeitpunkt t = ∞ wie folgt abgeschätzt werden: Schwinddehnung zum Zeitpunkt t = ∞ Xcs∞ = Xcas∞ + Xcds∞

(10.7)

Hierbei sind: Xcs∞ Schrumpfdehnung zum Zeitpunkt t = ∞ nach Bild 10.3 Trocknungsschwinddehnung zum Zeitpunkt t = ∞ nach Bild 10.4. Xcds∞ Da insbesondere die Bauteildicke einen Einfluss auf die Trocknungsschwinddehnung hat, ist wegen der Austrocknungsmöglichkeiten bei entsprechenden Umgebungsbedingungen die wirksame Bauteildicke h0 maßgebend. Diese wird bestimmt mit der zweifachen Querschnittsfläche Ac und dem Umfang u des Querschnitts des Betonbauteils. h0 = 2 Ac /u Hierbei sind: Ac Querschnittsfläche des Betonbauteils u Umfang des Querschnitts, auf den die Umgebungsbedingungen einwirken.

(10.8)

10

244

10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

Bild 10.3: Schrumpfdehnung Xcas∞ zum Zeitpunkt t = ∞ für Normalbeton (nach DIN 1045-1, Bild 20)

10 Bild 10.4: Schwinddehnung Xcds∞ (Trocknungsschwinden) zum Zeitpunkt t = ∞ für Normalbeton (nach DIN 1045-1, Bild 21)

Bei großen Flächentragwerken, z.B. bei Wänden und Decken, ist die wirksame Bauteildicke h0 annähernd gleich der tatsächlichen Bauteildicke h. Zum Abschätzen der Schrumpfdehnung Xcas∞ wird in Bild 10.3 von der charakteristischen Zylinderdruckfestigkeit fck ausgegangen. Über die Zementfestigkeitsklasse ergibt sich die Schrumpfdehnung in ‰ bzw. in mm/m. Das Bestimmen der Schwinddehnung Xcds∞ durch Trocknungsschwinden wird an Bild 10.4 gezeigt: Schritt im linken Bildteil mit der wirksamen Bauteildicke h0 bis zur Kurve für die entsprechende relative Luftfeuchte RH gehen Schritt von diesem Punkt zum Ursprung der Kurve eine Sekante ziehen Schritt  im rechten Bildteil von der charakteristischen Zylinderdruckfestigkeit des Betons nach oben bis an die Kurve der entsprechenden Zementfestigkeitsklasse gehen Schritt  von diesem Punkt hinüber in den linken Bildteil bis an die Sekante gehen Schritt  von diesem Punkt nach unten gehend ist die Trocknungsschwinddehnung Xcds∞ abzulesen

245

10.2 Verhalten des Betons im Bauwerk

Die hierbei entstehende mittlere Zugspannung aus Schwinden ¥ctm,s kann mit dem bis dahin entstandenen mittleren Elastizitätsmodul Ecm28 von 80 % des Endwerts abgeschätzt werden: ¥ctm,s = Xcds28 · Ecm28

(10.9)

Die Schwinddehnungen Xcs∞ gelten für Konstruktionsbetone, die die Bauteile erfahren werden, wenn keine Behinderung stattfindet. Da sich das Schwinden sehr langsam vollzieht und stets eine Behinderung der Bauteile gegeben ist, z.B. durch die Sohlplatte, auf der eine Wand steht, wird sich nur ein Teil des Schwindens durch Verformungen oder Risse bemerkbar machen. Da die Bauteile hierbei unter Zugbeanspruchung geraten, wird ein anderer Teil des Schwindens durch Kriechen des Betons abgebaut, so dass die rechnerisch ermittelten Größenordnungen der Schwinddehnung in der Praxis nicht eintreten werden (Ausnahmen: hohe Anfangsbetondruckfestigkeiten > 40 N/mm 2, geringe Bauteildicken < 15 cm unter ungünstigen Austrocknungsbedingungen). Zur Berechnung der Schwinddehnung zu einem beliebigen Zeitpunkt enthalten die DAfStbHefte 525 und 526 nähere Angaben (siehe auch [10.56]). Kriechen des Betons Das Kriechen ist eine Verhaltensweise, die für den Baustoff Beton in besonderem Maß typisch ist. Als Kriechen wird die zeitabhängige Verformungszunahme unter andauernden Spannungen bezeichnet. Das Kriechen findet also statt, wenn der Beton einer dauernden Spannung ¥0 ausgesetzt wird und dabei die sofort aufgetretene Verformung X0 im Laufe der Zeit zunimmt. Die Verformung strebt einem Grenzwert X∞ zu. Kriechen ist eine bleibende und/oder von Dauerlast zeitabhängige Formänderung. Durch das Kriechen werden Zwängungen abgebaut. Das Kriechen hat somit eine günstige Auswirkung hinsichtlich des Schwindens. Andererseits wirkt es sich ungünstig aus: – bei biegebeanspruchten Bauteilen wird die Durchbiegung vergrößert, – bei druckbeanspruchten Bauteilen erfolgt eine Spannungsumlagerung vom Beton auf die Stahleinlagen, – bei Spannbetonkonstruktionen wird die Vorspannung verringert. Das Kriechen des Betons ist ein komplizierter Vorgang. Alle Einflüsse sind noch nicht vollständig abgeklärt. Man kann aber annehmen, dass zwei Vorgänge eine wesentliche Bedeutung haben: – die festen Teilchen des Betons werden bei andauernder Spannung aus ihrer Ruhestellung zu einer Lageveränderung gebracht, – das Wasser wird aus seiner Lage zwischen den Gelteilchen verdrängt. Ein rechnerisches Abschätzen des Kriechens kann nach DIN 1045-1 erfolgen, ist aber für Bauteile aus wasserundurchlässigem Beton nicht erforderlich. Relaxation des Betons Die Relaxation des Betons ist ein Sonderfall des Kriechens. Unter Relaxation ist der zeitabhängige Spannungsabfall bei gleich gehaltener Dehnung zu verstehen. Das Relaxations-

10

246

10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

verhalten des Betons ist eine altersabhängige rheologische Eigenschaft. Durch Relaxation entzieht sich der Beton im Laufe der Zeit mehr oder weniger der Beanspruchung. Ein rechnerisches Abschätzen des zu erwartenden Spannungsabbaus durch Relaxation ist bei jungem Beton nicht möglich, da er erhärtungsbedingt seine Eigenschaften fortlaufend ändert. Versuche zeigten jedoch, dass erhebliche Zugspannungen durch Relaxation abgebaut werden können.

10.2.8 Schwindarmer Beton Da das Schwinden eine Verkürzung des Betons während des Austrocknens darstellt, beeinflusst vor allem die Menge des verdunstenden Wassers die Größe des Schwindens. In der DAfStb-Richtlinie „Betonbau beim Umgang mit wassergefährdenden Stoffen“ [10.20] wurde schwindarmer Beton durch das Volumen des Zementleims festgelegt: Anforderungen an schwindarmen Beton: Zementleimgehalt zlV ≤ 280 l/m3 (Volumen von Zement zV und Wasser wV) zlV ≤ 290 l/m3 (Volumen von Zement zV, Flugasche fV und Wasser wV)

10

Bei Beton mit Flugasche wird der Anteil der auf den Wasserzementwert angerechneten Flugasche mit zum Zementleim gerechnet. Dieser Anteil darf 0,4 f betragen, aber nicht mehr als 25 % des Zementgewichts, entsprechend 0,25 z. w w wird dadurch erweitert auf Der Wasserzementwert . z  0, 4 f z

10.3 Schutzmaßnahmen während des Betonierens und Erhärtens Der Schutz des jungen Betons bis zum ausreichenden Erhärten muss durch eine fachgerechte Nachbehandlung erfolgen: s 3CHUTZGEGEN!USTROCKNEN s 3CHUTZGEGEN!BKàHLENUNDSTARKES%RWÊRMEN s 3CHUTZGEGEN3CHWINGUNGENUND%RSCHàTTERUNGEN Ein wesentlicher Teil dieser Nachbehandlung des Betons ist der Schutz gegen Austrocknen. Bei vorzeitiger Verdunstung würden Kapillarporen im Zementstein entstehen. Das Gefüge bliebe poröser, die Festigkeit würde geringer ausfallen, die Wasserundurchlässigkeit könnte nicht erreicht werden, die Dauerhaftigkeit wäre nicht ausreichend.

10.3 Schutzmaßnahmen während des Betonierens und Erhärtens

247

Hell werdende Betonflächen sind soweit ausgetrocknet, dass in Oberflächennähe keine weitere Erhärtung stattfinden kann: der Beton ist „verdurstet“. Das kann schon während des Betonierens geschehen. Wenn gut zusammengesetzter Beton wegen Wasserverdunstung nicht ausreichend erhärten kann, ist er nicht dauerhafter als wenn er schlecht zusammengesetzt wäre. Daher muss Beton bis zum genügenden Erhärten gegen zu schnelles Austrocknen geschützt werden. Der Schutz gegen Austrocknen muss früh genug einsetzen und genügend lange andauern. Ein weiterer und besonders wichtiger Teil der Nachbehandlung ist der Schutz gegen zu schnelles Abkühlen. Schnelles Abkühlen kann zu Rissen führen. Temperaturdifferenzen über 15 Kelvin zwischen dem Inneren des Betonbauteils und der Außenseite erzeugen stets Risse. In Abschnitt 10.2 ist der Zeitpunkt der maximalen Temperatur und der Zeitpunkt des Temperaturausgleichs angegeben. Zum Zeitpunkt der maximalen Temperatur des Betons innerhalb der ersten zwei Tage, je nach Bauteildicke und Zementart, ist das Ausschalen besonders gefährlich. In der Praxis wird aber gerade dieser Zeitpunkt zum Ausschalen gewählt, da die Schalung für den nächsten Bauabschnitt wieder eingesetzt werden soll.

10.3.1 Arten der Nachbehandlung Für die Nachbehandlung kommen verschiedene Möglichkeiten in Frage. Im Einzelfall ist zu klären, welches Verfahren sinnvoll und wirkungvoll angewendet werden kann. Nachstehend sind einige Verfahren genannt, und zwar in der Reihenfolge abnehmender Wirksamkeit: s ,AGERUNGUNTER7ASSERDIESE-A”NAHMEWIRDJEDOCHNURIN!USNAHMEFÊLLENMÚGLICH sein); s "ELASSENDER"AUTEILEIN3CHALUNG SAUGENDE3CHALUNGFEUCHTHALTEN s "EDECKENDER"ETONOBERFLÊCHENMITDAMPFDICHTEN&OLIEN DIEANDEN+ANTENUND3TڔEN gegen Durchzug gesichert sind; s !UFRECHTERHALTENEINESSICHTBAREN&ILMSAUSGEEIGNETEM7ASSERAUFDER/BERFLÊCHE s !NWENDUNGVON.ACHBEHANDLUNGSMITTELNMITNACHGEWIESENER%IGNUNGINDERERFORDERlichen Menge (z.B. mindestens 150 g/m2); dabei den Verbund für eine eventuell spätere Oberflächenbehandlung beachten. Für die Praxis kann das Kombinieren zweier Verfahren sinnvoll und wirtschaftlich sein, z.B.: s ,OTRECHTE&LÊCHEN7ÊNDE :UNÊCHSTIN3CHALUNGSTEHENLASSEN DANNSOFORTNACHDEM Ausschalen mit Folie abhängen. s 7AAGERECHTE&LÊCHENBEFAHRENE$ECKEN 3OFORTNACHDER"EARBEITUNGDER/BERFLÊCHE ein Nachbehandlungsmittel aufsprühen, dann vor der ersten Nacht mit Folie oder Matten abdecken.

10

248

10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

10.3.2 Dauer der Nachbehandlung Die Dauer der Nachbehandlung für wasserundurchlässige Betonbauteile ist abhängig von: s 5MGEBUNGSBEDINGUNGEN3ONNE 7IND ,UFTTEMPERATUR RELATIVE,UFTFEUCHTE s /BERFLÊCHENTEMPERATURDES"ETONS s &ESTIGKEITSENTWICKLUNGDES"ETONS&RàHFESTIGKEIT Aus Tabelle 10.8 ist die erforderliche Dauer der Nachbehandlung zu ersehen. Tabelle 10.8: Mindestdauer der Nachbehandlung von Beton bei den Expositionsklassen nach DIN 1045-2 außer X0, XC1 und XM (DIN 1045-3, Tab. 2) Nr.

1

2

10

3

4

5

Mindestdauer der Nachbehandlung in Tagena)

Oberflächentemperatur ± in °Ce)

Festigkeitsentwicklung des Betonsc) r = fcm2 / fcm28 d) r e 0,50

r eª0,30

r eª0,15

r < 0,15

1

± e 25

1

2

2

3

2

25 > ± e 15

1

2

4

5

3

15 > ± e 10

2

4

7

10

4

10 > ± e 5 b)

3

6

10

15

a) Bei mehr als 5 h Verarbeitbarkeitszeit ist die Nachbehandlungsdauer angemessen zu verlängern. b) Bei Temperaturen unter 5 °C ist die Nachbehandlungsdauer um die Zeit zu verlängern, während deren die Temperatur unter 5 °C lag. c) Die Festigkeitsentwicklung des Betons wird durch das Verhältnis der Mittelwerte der Druckfestigkeiten nach 2 Tagen und nach 28 Tagen (ermittelt nach DIN 1048-5) beschrieben, das bei der Eignungsprüfung oder auf der Grundlage eines bekannten Verhältnisses von Beton vergleichbarer Zusammensetzung (d.h. gleiche Zement, gleicher w/z-Wert) ermittelt wurde. d) Zwischenwerte dürfen eingeschaltet werden. e) Anstelle der Oberflächentemperatur des Betons darf die Lufttemperatur angesetzt werden.

10.4 Beanspruchung durch Zwang Für die Dichtigkeit eines Bauwerks spielt die Rissempfindlichkeit der Betonbauteile eine große Rolle. Daher ist eine Abschätzung der Schnittgrößen und der Spannungen für den Zustand der Rissentstehung sinnvoll. Für diese Abschätzung ist die Belastungsgeschichte zu berücksichtigen, es sind also die möglichen Zeitpunkte der Rissentstehung zu erfassen. Dies ist schwierig und eigentlich nur mit umfangreichen Rechnungen möglich. Mit einfachen Überschlagsrechnungen wird nachfolgend eine Abschätzung versucht. Bei der Rissentstehung ist zu bedenken, dass aus Zwang- und/oder Lasteinwirkung entstandene Risse später erhalten bleiben und sich auch nach Beendigung der rissauslösenden Einwirkung in der Regel nicht wieder vollständig schließen. Die Einwirkungen infolge Zwang und Last sind möglichst wirklichkeitsnah zu überlagern [10.19, 10.20]. Die beim Erhärten des Betons freigesetzte Hydratationswärme führt zunächst zu einer Erwärmung, später zum Abkühlen des Bauteils (Abschn. 10.3). Durch Wärmeabgabe an

10.4 Beanspruchung durch Zwang

249

Bild 10.5: Temperaturverlauf und Eigenspannungen beim Abfließen der Hydratationswärme a) Temperaturverlauf: bei Temperaturdifferenzen max T > 15 K in dicken Bauteilen ist mit Schalenrissen zu rechnen [6.75] b) Eigenspannungen: Zugspannungen in den Randbereichen und Druckspannungen im Querschnittsinneren

den Bauteiloberflächen ergibt sich eine ungleichmäßige Temperaturverteilung über den Querschnitt. Dabei entstehen bei dicken Bauteilen Eigenspannungen in Form von Zugspannungen an den Bauteiloberflächen und Druckspannungen im Kern des Bauteils (Bild 10.5). Bei weiterer Abkühlung auch des inneren Bauteilbereichs wirken schließlich im gesamten Querschnitt Zugspannungen. Bei Beanspruchungen aus abfließender Hydratationswärme dürfen die vom Zeitpunkt ihres Auftretens herrührenden, günstig wirkenden Randbedingungen berücksichtigt werden. Dies sind z.B. die zeitliche Entwicklung des Elastizitätsmoduls sowie die Kriechfähigkeit und Relaxation des Betons [10.20].

10.4.1 Eigenspannungen Durch Eigenspannungen können in den Bauteilen Schalenrisse entstehen. Mit einem Nachweis der Eigenspannungen kann die Rissgefahr oder die Risssicherheit gegen Oberflächenrisse infolge Abfließens der Hydratationswärme während des anfänglichen Erhärtens abgeschätzt werden. Eigenspannungen sind durch folgende Merkmale gekennzeichnet: s DIE3UMMEDER%IGENSPANNUNGENàBERDEN1UERSCHNITTISTGLEICH.ULL"ILD s %IGENSPANNUNGEN LASSEN SICH NICHT ZU 3CHNITTGRڔEN ZUSAMMENFASSEN WEIL SICH DIE Spannungen über den Querschnitt aufheben s %IGENSPANNUNGENVERURSACHENKEINE!UFLAGERKRÊFTE s %IGENSPANNUNGENSINDUNABHÊNGIGVONDEN,AGERBEDINGUNGENDER"AUTEILE

10

250

10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

10.4.1.1 Rissgefahr beim Abkühlen Während des Erhärtens erfährt der Beton verschiedene Stadien, in denen er geänderten Auswirkungen ausgesetzt ist und sich unterschiedlich verhält. Untersuchungen [10.70] zeigten dieses Verhalten sehr deutlich. Folgende Daten kennzeichnen die Untersuchungen: s "ETONAUS#%- 2 !" w/z = 0,50 s &RISCHBETON 4EMPERATUR # s ,UFTTEMPERATUR # s %RSTARRUNGSBEGINN3TUNDEN s !BKàHLUNGDER,UFT"EGINNBIS3TUNDENNACHDEM-ISCHEN !BKàHLGESCHWINDIGkeit 2 °C je Stunde.

10

Fünf kennzeichnende Stadien sind beim Erhärten des Betons feststellbar, wenn er von außen abgekühlt wird und Einspannungen das Verformen behindern (Bild 10.6). s Stadium I (0 bis etwa 2 Stunden) Anfangsstadium ohne Temperaturerhöhung bis zum Einsetzen des Erstarrungsbeginns nach 2 Stunden. s Stadium II (etwa 2 bis etwa 5 Stunden) Beginn des Temperaturanstiegs durch Hydratation. Die Temperaturdehnung wird in Stauchungen umgesetzt, da sich der Beton in Längsrichtung nicht ausdehnen kann. Es entstehen keine messbaren Spannungen, denn der Beton ist noch plastisch verformbar. Die Temperatur am Ende dieses Stadiums wird als „erste Nullspannungstemperatur“ bezeichnet. Sie liegt über der Frischbetontemperatur. s Stadium III (etwa 6 bis etwa 9 Stunden) Beim weiteren Erwärmen und verstärkten Erhärten des Betons entstehen messbare Druckspannungen, da sich der Beton nicht ausdehnen kann. Die Druckspannungen werden zum Teil durch Relaxation abgebaut. Das Erreichen der Höchsttemperatur beendet dieses Stadium. s Stadium IV (etwa 9 bis etwa 11 Stunden) Der Beton kühlt sich ab, da mehr Wärme abgeleitet und abgestrahlt wird als durch Hydratation entsteht. Die Druckspannung wird geringer. Die Temperatur, bei der die Druckspannung zu Null wird, ist die „zweite Nullspannungs-Temperatur“. Sie liegt um den Wert ΔT höher als die erste Nullspannungs-Temperatur. Ein Teil der Druckspannung wurde durch Relaxation abgebaut. Dabei hat sich der Beton um das Maß T · ΔT plastisch verkürzt. s Stadium V (etwa 11 bis etwa 15 Stunden) Bei weiterer Abkühlung entstehen Zugspannungen. Sie werden zum Teil durch Relaxation abgemindert. Die Zugspannungen nehmen stark zu bis schließlich der Beton reißt. Es entstehen Spaltrisse (Trennrisse). In der Praxis ist für das Entstehen von Rissen auch die Abkühlgeschwindigkeit von Bedeutung. Risse können auftreten, lange bevor die Ausgangstemperatur wieder erreicht ist. Folgerungen Aus den vorgenannten Untersuchungen können hinsichtlich der Rissgefahr bei jungem Beton folgende Schlussfolgerungen abgeleitet werden [10.70, 10.75]. s 1. Wenig erwärmen: Der Beton soll sich durch Hydratation oder Sonneneinstrahlung in den ersten Stunden möglichst wenig erwärmen. Damit wird dem Beton nur wenig plastische Stauchung auf-

10.4 Beanspruchung durch Zwang

251

10

Bild 10.6: Verhalten des Betons [10.70, 10.75] a) Betontemperatur bei Erwärmung und Abkühlung des Betons infolge Hydratation b) Spannungen im Beton bei behinderter Verformung und Rissgefahr bei Erreichen der Betonzugfestigkeit

gezwungen. Der Unterschied zwischen der zweiten Nullspannungs-Temperatur und der Endtemperatur darf nicht so groß werden. Niedrige Ausgangstemperatur und Abführen der Hydratationswärme durch Kühlen wirken sich günstig aus. s 2. Langsam abkühlen: Nach der Wärmeentwicklung soll sich der Beton langsam abkühlen. Langsam entstehende Zugspannungen können weitgehender durch Relaxation abgebaut werden. s 3. Austrocknen verzögern: Besonders hohe Rissgefahr besteht, wenn der Beton kurz nach Erreichen der Höchsttemperatur plötzlich austrocknen kann. Durch die dabei entstehende Verdunstungskälte wird er schneller abgekühlt. Zusätzlich wird der Beton durch Schwindspannungen beansprucht. s 4. Geeignete Gesteinskörnungen: Gesteinskörnungen mit geringer Temperaturdehnung vermindern die Rissgefahr erheblich. Mit Kalkstein gegenüber Quarzgestein wird zum Beispiel der ertragbare Temperaturunterschied beim Abkühlen um etwa 50 % erhöht.

252

10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

s 5. Geeignete Betonzusammensetzung: Zemente mit niedrigerer Wärmeentwicklung (NW-Zemente) sind zweckmäßig. Betone mit geringeren Zementgehalten (möglichst z ≤ 320 kg/m3) sind günstiger als solche mit höheren Zementgehalten (z > 350 kg/m3). Für wasserundurchlässige Betone muss auch der Wassergehalt niedrig gehalten werden (möglichst w ≤ 165 kg/m3). s 6. Luftporengehalt: Betone mit künstlichen Luftporen durch Zusatz eines LP-Mittels sind weniger rissempfindlich als solche ohne Luftporen. Durch künstliche Luftporen wird der Elastizitätsmodul gesenkt. Die Wasserundurchlässigkeit wird dadurch nicht ungünstig beeinträchtigt.

10.4.1.2 Rissgefahr beim Austrocknen Rasche Wasserabgabe durch Austrocknen des jungen Betons kann in den ersten Stunden zu erheblichen Verkürzungen führen. Dieser Gefahr sind nichtgeschalte Betonoberflächen ausgesetzt. Nennenswerte Verkürzungen treten ein, sobald bei starker Verdunstung das Wasser verschwunden ist, das durch Bluten an die Oberfläche gelangt war. Bei austrocknendem Beton, der sich unbehindert verformen kann, sind drei Phasen zu unterscheiden [10.75]:

10

s I. Phase (0 bis etwa 5 Stunden) Anfangsphase ohne nennenswerte Erhärtung. Bei starker Verdunstung ist die Wärmeabgabe größer als die Wärmeentwicklung durch Hydratation. Daher kühlt der Beton bis unter die Lufttemperatur ab. Es findet eine rasche und starke Verkürzung des Betons statt. s II. Phase (etwa 5 bis etwa 11 Stunden) Zeitbereich mit maximaler Erhärtungsgeschwindigkeit. Trotz starker Verdunstung steigt die Betontemperatur an wegen starker Wärmeentwicklung durch Hydratation. Mit dem Temperaturanstieg und der beschleunigten Erhärtung erhöht sich die Steifigkeit des Betons. Die innere Verformungsbehinderung und die Temperaturdehnung bringen die Verkürzung zum Stillstand. s III. Phase (etwa 11 bis etwa 24 Stunden) Zeitbereich verlangsamter Verdunstung und fallender Temperatur. Der Beton verlängert sich etwas und behält seine Länge bei. Bei frühzeitig ausgetrocknetem Beton sind nennenswerte Schwindverformungen in späterer Zeit nicht mehr zu erwarten. Zwar steigt die Druckfestigkeit noch weiter an, sie erreicht jedoch nicht den Wert, der sich bei ordnungsgemäßer Lagerung des Betons ergibt. Für die Verformung des jungen Betons beim Austrocknen sind im Wesentlichen drei Einflüsse bestimmend: s ZEITLICHER6ERLAUFDER7ASSERVERDUNSTUNG s 6ERTEILUNGUND"INDUNGDES7ASSERSIM"ETON s %NTWICKLUNGVON&ESTIGKEITUND6ERFORMUNGSWIDERSTAND Frühzeitiger Austrocknungsbeginn durch Wind und niedrige Luftfeuchte verstärkt die Verkürzung des Betons (Tabelle 10.9).

253

10.4 Beanspruchung durch Zwang Tabelle 10.9: Einfluss der Luftbewegung auf die Verkürzung des jungen Betons [10.75] Luftbewegung

Verkürzung des Betons gegenüber Lagerung in ruhender Luft

ruhende Luft

1fach

Wind 1 m/s (3,6 km/h)

2fach

Wind 3 m/s (10,8 km/h)

5fach

Bedeutung Durchgehende Risse beeinträchtigen die Wasserundurchlässigkeit, wenn sie eine bestimmte Breite überschreiten. Risse sollten vermieden werden, entstehende Risse müssen eng genug bleiben. Die zulässige Rissbreite ist abhängig vom Wasserdruck und von der Bauteildicke. Daraus ergeben sich die Folgerungen: s :UGSPANNUNGENINFOLGE,ASTENUNDÊU”EREM:WANGGERINGHALTEN geeignete Konstruktion wählen und umfassende Bemessung durchführen. s :UGFESTIGKEITDES"ETONSERHÚHEN günstige Betonzusammensetzung sowie gute Verdichtung und Nachbehandlung des Betons sicherstellen. s 7ENNDIE:UGSPANNUNGENNICHTMITAUSREICHENDER3ICHERHEITUNTERDER:UGFESTIGKEITGEHALten werden können: rissverteilende Bewehrung einbauen. 10.4.1.3 Rechnerische Abschätzung der Eigenspannungen Die Eigenspannungen ¥ct infolge ungleichmäßiger Temperaturverteilung über die Bauteildicke können näherungsweise wie folgt bestimmt werden [10.75]: Ec, t σ ct  $Tc – α T,t – in N/mm2 (10.9) 1  ϕt Hierbei sind: ΔTc Temperaturunterschied zwischen dem Bauteilinneren und der Außenfläche z Zementgehalt in kg/m3 Ec,t Elastizitätsmodul des jungen Betons C30/37 zum Zeitpunkt t (nach 1, 2 und 3 Tagen) in N/mm2 [10.75] Ec,1 = 0,65 · Ec = 0,65 · 31900 ≈ 20700 N/mm2 Ec,2 = 0,85 · Ec = 0,85 · 31900 ≈ 27100 N/mm2 (10.10) 2 Ec,3 = 0,90 · Ec = 0,90 · 31900 ≈ 28700 N/mm T,t Temperaturdehnzahl des jungen Betons zum Zeitpunkt t (nach 1, 2 und 3 Tagen) in 1/K T,1 ≈ 15 · 10 –6/K T,2 ≈ 13,5 · 10 –6/K (10.11) T,3 ≈ 13 · 10 –6/K ‘t Kriechzahl des Betons ‘t = 0,12 · t ≤ 1 (10.12) mit t = tmaxT in Tagen für die Zeit der maximalen Temperatur bzw. mit t für die Zeit des Abkühlens.

10

254

10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

Temperaturdifferenz ΔTc Bei Berücksichtigung des Temperaturverlaufs innerhalb der Bauteile durch einen Beiwert k T,v kann die Temperaturdifferenz vereinfacht durch folgende Gleichungen gekennzeichnet werden [10.34]: für normale Verhältnisse: ΔTc ≤ 10 hb + 3 in °C mit hb in m

(10.13)

für ungünstigere Verhältnisse (z.B. größere Lufttemperaturwechsel, höhere Frischbetontemperatur über 20 °C, Zement mit höherer Hydratationswärme) [10.56]: ΔTc ≤ 12 hb + 4 in °C mit hb in m

(10.14)

Eigenspannung ¥ct Die höhere Frischbetontemperatur hat eine schnellere Festigkeitsentwicklung und Erhöhung des Elastizitätsmoduls zur Folge. Somit steht den höheren Spannungen auch eine höhere Festigkeit und ein größerer Verformungswiderstand gegenüber. Dieser Einfluss wurde bei Gleichung (10.14) bereits berücksichtigt. Gleichung (10.9) zur Abschätzung der Eigenspannungen erhält damit nachstehende Form, unterschieden nach normalen und ungünstigen Verhältnissen. Eigenspannung bei günstigen Verhältnissen [10.34]: 10 hb  3 σ ct,g z kTv – α T,t – Ec,t – in N/mm2 0,12 t  1

10

(10.15)

Eigenspannung bei ungünstigen Verhältnissen [10.56]:

σ ct,u z kTv – α T,t – Ec,t –

12 hb  4 in N/mm2 0,12 t  1

(10.16)

Der Beiwert k T,v für den Temperaturverlauf innerhalb des Bauteils kann angenommen werden mit: k T,v = 1/2 = 0,5

für Bauteile hb < 0,5 m

k T,v = 2/3 ≈ 0,7

für Bauteile hb = 0,5 bis 3,0 m

k T,v = 1,0

für Bauteile hb > 3,0 m

(10.17)

Folgerungen Die Sicherheit gegen Rissentstehung wird mit zunehmendem Alter des Betons größer. Die Rissgefahr ist innerhalb des ersten Tages am größten. Diese Ergebnisse der Berechnungen bestätigen die praktischen Erfahrungen, wonach die Rissgefahr nach Ablauf des ersten Tages bzw. bei niedrigen Außentemperaturen noch während der ersten 24 Stunden am größten ist, z.B. am frühen Morgen des folgenden Tages nach dem Betonieren. Bei ungünstigen Verhältnissen (z.B. bei größeren Lufttemperaturwechseln, höherer Frischbetontemperatur über 20 °C, Zement mit höherer Hydratationswärme) ist die Sicherheit gegen Rissentstehung erst am dritten Tage ausreichend. Innerhalb der ersten zwei Tage ist mit dem Entstehen netzartiger Oberflächenrisse zu rechnen. Sofern keine anderen Tempe-

255

10.4 Beanspruchung durch Zwang

raturbedingungen (Luft- und Frischbetontemperatur) geschaffen werden können, hilft nur noch wärmedämmendes Abdecken der Betonoberfläche. Dieser Schutz des erhärtenden Betons muss möglichst bald nach dem Einbauen des Betons erfolgen.

10.4.2 Zwangspannungen Durch Zwangspannungen können in den Bauteilen Trennrisse (Spaltrisse) entstehen. Trennrisse gehen durch die gesamte Bauteildicke. Zwangspannungen entstehen in den Bauteilen dann, wenn die Verformungen behindert sind, z.B. durch Einspannung in anderen Bauteilen. Zwangspannungen sind durch folgende Merkmale gekennzeichnet: s :WANGSPANNUNGENENTSTEHENNURBEISTATISCHUNBESTIMMTGELAGERTEN"AUTEILEN s :WANGSPANNUNGENFàHRENDIE6ERTRÊGLICHKEITDERAUFGEZWUNGENEN6ERFORMUNGENZWIschen den unterschiedlichen Bauteilen herbei s :WANGSPANNUNGENLASSENSICHZU3CHNITTKRÊFTENZUSAMMENFASSEN s DURCH:WANGSPANNUNGENBEDINGTE!UFLAGERKRÊFTESTEHENFàRSICHIM'LEICHGEWICHT s :WANGSPANNUNGENWERDENDURCH+RIECHENODER2ISSBILDUNGABGEBAUT Einwirkungen, die Zwangspannungen in den Bauteilen erzeugen können, sind z.B.: s ABFLIE”ENDE(YDRATATIONSWÊRME!BSCHN s 3CHWINDENDES"ETONS!BSCHN s 4EMPERATUREINWIRKUNGENAUS7ITTERUNGSEINFLàSSEN!BSCHN s 4EMPERATUREINWIRKUNGENAUSERHITZTENBZWABGEKàHLTEN,AGERSTOFFEN s 6ERFORMUNGSBEHINDERUNGINFOLGE2EIBUNG s 3ETZUNGSDIFFERENZENAUSBENACHBARTER"EBAUUNG

10

10.4.2.1 Zwang bei Verformungsbehinderung infolge Reibung oder Verbund Schnittgrößen aus Verformungsbehinderungen infolge Reibung (z.B. zwischen Bauwerk und Untergrund) sowie infolge Verbunds (z.B. zwischen Wand und Fundamentplatte) sind bei der Bemessung zu berücksichtigen [10.20]. a) Zwangspannungen in Fundamentplatten Bei Fundamentplatten mit ebener Unterseite ist die Rissgefahr im Allgemeinen gering. Die Größe der Zugkraft in der Fundamentplatte, die durch Reibung auf dem Untergrund entsteht, ist außer vom Reibungsbeiwert xd abhängig von der Pressung ¥0 unter der Platte und von der Länge L der sich verschiebenden Platte. Diese Zugkraft ist gleichzeitig der Bemessungswert der Zugkraft Fct,d: Fct,d = bct · xd · ¥0 · L/2

(10.18)

256

10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

Hierbei sind: Fct,d Bemessungsschnittgröße zur Bestimmung der Zugbeanspruchung in der Fundamentplatte in MN bct Sicherheitsbeiwert im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit bct = 1,0 für das Abfließen der Hydratationswärme ¥0 Pressung unter der Sohlplatte aus Eigenlast und ggf. langwirkender Nutzlast in MN/m2 L/2 Länge der Sohlplatte für Verschiebung auf dem Untergrund; im Allgemeinen die halbe Plattenlänge unter der Annahme eines Festpunkts in der Mitte der Plattenlänge in m Tabelle 10.10: Anhaltswerte von Reibungsbeiwerten x¼1) 2) (DAfStb-Richtlinie) [10.20] Untergrund

Gleitschicht

Mineralgemisch (Kies)

keine

wiederholte Verschiebung min max

1,4 ... 2,1

1,3 ... 1,5

Sandbett

keine

0,9 ... 1,1

0,6 ... 0,8

Sandbett

PE-Folie

0,5 ... 0,7

0,3 ... 0,5

Unterbeton

1 Lage PE-Folie

0,8 ... 1,4

0,6 ... 0,8

Unterbeton

2 Lagen PE-Folie

0,6 ... 1,0

0,3 ... 0,75

Unterbeton

PTFE-beschichtete Folie

0,2 ... 0,5

0,2 ... 0,3

1) 2)

10

erste Verschiebung min max

Für den Untergrund sind erhöhte Anforderungen nach DIN 18 202 bezüglich der Ebenheit einzuhalten. xd = bR x0 mit bR = 1,35 als Sicherheitsbeiwert

Daraus ergibt sich die Betonzugspannung ¥ct,d, für die der Betonquerschnitt nachzuweisen ist: (10.19) ¥ct,d = Fct,d /Act = Fct,d /(hb · bb) Hierbei sind: ¥ct,d vorhandene Betonzugspannung, die beim Verkürzen der Sohlplatte infolge Reibung auf dem Untergrund entsteht in MN/m 2 Act Querschnitt der Sohlplatte, der unter mittig wirkender Zugbeanspruchung steht, zu berechnen aus Plattendicke hb in m und Breite bb = 1 m Die vom Beton aufnehmbare Zugkraft Fct,eff wird als Längskraft ermittelt, die der Betonquerschnitt im ungerissenen Zustand rechnerisch aufnehmen kann. Fct,eff = kc · k · fct,eff · Act

(10.20)

Hierbei sind entsprechend DIN 1045-1: Fct,eff Betonzugkraft, die vom Betonquerschnitt beim Abfließen der Hydratationswärme im ungerissenen Zustand, also kurz vor der Erstrissbildung, rechnerisch aufgenommen werden kann in MN kc Beiwert zur Berücksichtigung des Einflusses der Spannungsverteilung innerhalb des Zugquerschnitts vor der Erstrissbildung, sowie zur Änderungen des inneren Hebelarms beim Übergang in den Zustand II (gerissener Querschnitt) kc = 1,0 bei Zugbeanspruchung über den gesamten Querschnitt beim Abfließen der Hydratationswärme

10.4 Beanspruchung durch Zwang

k

fct,eff fctm Act

257

Beiwert zur Berücksichtigung von nicht linear verteilten Betonzugspannungen k = 1,0 für wasserundurchlässige Bauteile als ungünstige Annahme, auf der sicheren Seite liegend wirksame Zugfestigkeit des Betons zum Zeitpunkt beim Abfließen der Hydratationswärme fct,eff = kz,t · fctm mittlere Zugfestigkeit des Betons in Abhängigkeit von der Festigkeitsklasse (DIN 1045-l; Tab. 9) Betonquerschnitt der Sohlplatte, der unter mittig wirkender Zugbeanspruchung steht, zu berechnen aus Plattendicke hb in m und Breite bb = 1 m

Anmerkung Die 1. Verschiebung wird sich dort einstellen, wo der geringste Widerstand vorhanden ist, also dort, wo der kleinste Reibungsbeiwert wirksam wird. Dies wäre bei Anordnung der Folie auf einem Sandbett unter der Sauberkeitsschicht. Bei Anordnung der Folienlagen auf der Sauberkeitsschicht, wie dies in der Praxis üblicherweise erfolgt, ist der Reibungsbeiwert von der Ausführung der Oberfläche der Sauberkeitsschicht abhängig. b) Zwangspannungen in Wänden Bei Wänden, die erst später auf Fundamentplatten betoniert werden, ist die Zwangbeanspruchung größer als bei Wänden, die in einem Arbeitsgang mit der Fundamentplatte hergestellt werden können. Die Rissgefahr ist bei nachträglich aufbetonierten Wänden größer als in Fundamentplatten. Die Zwangspannung ¥cZ in Wänden lässt sich auf folgende Weise bestimmen [10.75]: Ec, t σ cZ z k v – (Tm TF ) – α T – in N/mm2 (10.21) 1  ϕt Hierbei sind: kv Beiwert für den Verbund zwischen Wand und Fundamentplatte kv = 0 bei unbehinderter Bewegungsmöglichkeit (z.B. Rollenlagerung) kv = 0,8 bei Verbindung mit Fundamentplatte aus Stahlbeton kv = 1 bei vollständiger Behinderung (z.B. Felsfundament) Tm mittlere Wandtemperatur in °C, gemittelt über die Wanddicke, nach Bild 10.7 für Witterungseinflüsse oder nach Gleichung (10.21) für abfließende Hydratationswärme (10.22) Tm = 0,5 · (Ti + Ta) für Wände mit hb < 0,5 m (10.23) Tm = k T,v · ΔT + Ta für Wände mit hb ≥ 0,5 m 2 k T,v = /3 ≈ 0,7 für Bauteile hb = 0,5 bis 3,0 m für Bauteile hb > 3,0 m k T,v = 1,0 ΔT Temperaturunterschied zwischen Kern und Außenfläche Ta Temperatur der Außenfläche T F Temperatur der Fundamentplatte in °C T Temperaturdehnzahl des Betons in 1/K Ec,t Elastizitätsmodul des Betons in N/mm2 während des Abkühlens zur Zeit t (s. Gl. 10.10) ‘t Kriechzahl des Betons (s. Gl. 10.12) ª ‘t = 0,12 · t ≤ 1 mit t = tmaxT in Tagen für die Zeit der maximalen Temperatur bzw. für die Zeit des Abkühlens

10

258

10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

10.4.2.2 Zwangspannungen durch abfließende Hydratationswärme Das Abfließen der Hydratationswärme kann zunächst Oberflächenspannungen bewirken, die zur Bildung von Schalenrissen führen. Bei weiterer Abkühlung verstärkt sich die Rissgefahr, wodurch Trennrisse entstehen können. Dieser Vorgang wurde in Abschnitt 10.4.1.1 detailliert beschrieben. Zur Erwärmung des erhärtenden Betons, zum Zeitpunkt der maximalen Temperatur und des Temperaturausgleichs sowie zur Temperaturerhöhung im Bauteil siehe Abschnitte 10.2.3 bis 10.2.6.

10.4.2.3 Zwangspannungen durch Temperatureinwirkungen aus Witterungseinflüssen Für Konstruktionen, die der Witterung ausgesetzt sind, dürfen die Werte für die einzelnen Temperaturanteile entsprechend Bild 10.7 aus Bild 10.8 entnommen werden, wenn keine genaueren Werte vorliegen [10.20].

10

Für den nichtlinearen Verlauf der Temperatur darf näherungsweise ein Verlauf entsprechend einer quadratischen Parabel nach Bild 10.7 angesetzt werden. Der Abbau der Spannungen durch Kriechen und Relaxation darf berücksichtigt werden. Falls nicht genauer nachgewiesen, dürfen hierfür die Beanspruchungen infolge von Temperaturen um 10 bis 20 % verringert werden, und zwar: s 6ERRINGERUNGBEIM4AGESGANGUM s 6ERRINGERUNGBEIM*AHRESGANGUM Die Temperaturverläufe über die Bauteildicke sind in Bild 10.8 dargestellt, und zwar von der Oberfläche ausgehend für Verhältnisse im Winter (links) und im Sommer (rechts). Für beide Jahreszeiten sind je eine Kurve für den Temperaturverlauf morgens und mittags angegeben, im Sommer zusätzlich mittags beschattet.

Bild 10.7: Zerlegung der Temperaturanteile über die Bauteildicke [10.20] Hierbei bedeuten: T0 Bezugstemperatur ΔTM zusätzlicher, gleich bleibender Temperaturanteil ΔTG zusätzlicher, linear verlaufender Temperaturanteil ΔTE zusätzlicher, nichtlinear verlaufender Temperaturanteil

259

10.4 Beanspruchung durch Zwang

Bild 10.8: Temperaturverläufe über die Bauteildicke [10.20]

10 Beispiel Die Auswertung zur Bestimmung der Temperaturanteile ist in Bild 10.9 in einem Beispiel sowohl für den Winter (links) als auch für den Sommer (rechts) dargestellt. Der Arbeitsgang ist folgender: s "AUTEILDICKEWÊHLENhb = 40 cm s 4EMPERATURKURVEWÊHLENLINKSMORGENSIM7INTERRECHTSMITTAGSIM3OMMER s !USGLEICHSGERADENEINZEICHNEN Dabei ist darauf zu achten, dass die Summe der Flächen zwischen der Temperaturkurve und der Ausgleichsgeraden gleich Null sein muss. Ergebnisse ablesen: morgens im Winter: = –12 °C T M,W 2 · ΔTG,W = 10 K ΔT E,W =2K

mittags im Sommer: T M,S = +34 °C 2 · ΔTG,S = 20 K ΔT E,S =4K

260

10

10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

Bild 10.9: Beispiel für die Auswertung zur Bestimmung der Temperaturanteile [10.20]

Daraus ergibt sich folgende Temperaturbeanspruchung: im Winter

im Sommer

zusätzlicher gleich bleibender Temperaturanteil T M – T0

ΔT M = 24 K

ΔT M = 22 K

zusätzlich linear verlaufender Temperaturanteil

ΔTG

= 5K

ΔTG = 10 K

zusätzlicher nichtlinear verlaufender Temperaturanteil

ΔT E = 2 K

ΔT E = 4 K

Temperaturdifferenzen an der Bauteiloberseite

ΔTo,W = 31 K

ΔTo,S = 36 K

Temperaturdifferenzen an der Bauteilunterseite

ΔTu,W = 19 K

ΔTu,S = 12 K

Bezogen auf Herstelltemperatur T0 = 12 °C:

10.5 Risssicherheit von wasserundurchlässigen Betonbauteilen

261

10.5 Risssicherheit von wasserundurchlässigen Betonbauteilen Die Risssicherheit von wasserundurchlässigen Betonbauteilen kann auf unterschiedliche Weise verstanden werden: Sicherheit gegen das Entstehen von Rissen in den Bauteilen oder Dichtigkeit des Bauwerks trotz entstehender Risse. Ob sich eine Sicherheit gegen das Entstehen von Rissen erreichen lässt, ist vom Einzelfall abhängig und kann eine Frage des dafür erforderlichen Aufwandes sein. Für die Beurteilung eines Bauwerks sollte jedoch stets entscheidend sein, ob es trotz entstandener Risse dicht ist. Unabdingbares Ziel muss stets die Wasserundurchlässigkeit des Bauwerks sein. Für Bauteile aus Beton sind die wesentlichen risserzeugenden Wirkungen: s !BKàHLENDESERHÊRTENDEN"ETONS!BSCHN s 3CHWINDENDES"ETONSDURCH!USTROCKNEN!BSCHN  Sowohl die Veränderung der Betontemperatur als auch das Austrocknen führen zu Veränderungen des Betonvolumens, zu Verformungen. Diese Verformungen kann der Beton nicht mehr unbehindert ausführen, sobald er zu erstarren und erhärten beginnt. Eine innere Verformungsbehinderung führt zu Eigenspannungen (Abschn. 10.4.1), eine äußere Verformungsbehinderung erzeugt Zwangspannungen (Abschn. 10.4.2). Beim Abkühlen und Schwinden des Betons entstehen Zugspannungen, wenn die Verformung behindert wird. Diese Zugspannungen können Risse verursachen. Im Hinblick auf die Wasserundurchlässigkeit der Bauteile ist zwischen folgenden Rissen zu unterscheiden: s 2ISSEIM"EREICHDER/BERFLÊCHE s 2ISSEDURCHDIEGESAMTE"AUTEILDICKE s 2ISSEINDER"IEGEZUGZONE Die Eigenarten und Bedeutung der Risse sollen nachfolgend näher erklärt werden.

10.5.1 Risse im Bereich der Oberfläche (Schalenrisse) Risse, die nur wenige Zentimeter in den Beton hineinreichen, werden als Oberflächenrisse oder als Schalenrisse bezeichnet. Die Ursache dieser Risse sind meistens Eigenspannungen des Betons. Hier unterscheidet man: s Innerer Zwang: Zu diesen Eigenspannungen kommt es durch Wasserentzug und durch Wärmeabgabe. Beides kann im frischen oder jungen oder erhärtenden Beton stattfinden. s Frühschwinden, auch plastisches Schwinden oder Kapillarschwinden genannt, entsteht bei starkem Wasserentzug aus frisch hergestellten Betonoberflächen. Betonoberflächen von Sohlen, Wandkronen oder Decken geben bei geringer Luftfeuchte und Wind oder Sonne sehr schnell Wasser ab, wenn diese Flächen nicht geschützt sind. Dabei können Risse entstehen. Rissbreiten bis 2 mm, Risstiefen bis 5 cm und Risslängen bis 2 m sind typisch. Die Risse sind nicht gerichtet, der Rissverlauf ist „wild“. s Absetzen des Betons infolge zu schneller und zu kurzer Verdichtung mit anschließender Wasserabgabe kann zu Rissen über oben liegenden Bewehrungen führen. Der Verlauf der

10

262

10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

Risse ist abhängig von der Verteilung der oberen Bewehrung bei Sohlen und Decken oder von den Abständen der Steckbügel bei Wandkronen. Der Verbund zwischen Bewehrung und Beton ist gestört. s Abkühlen des erhärtenden Betons kann zu Temperaturrissen führen. Der Beton wird erwärmt durch die Entwicklung der Hydratationswärme beim Erhärten. Beim schnellen Abkühlen durch Wind entsteht ein starkes Temperaturgefälle von innen nach außen. In den Randzonen entstehen Zugspannungen durch die behinderte Verkürzung. Wenn die Zugspannungen die bis dahin entstandene Zugfestigkeit des Betons erreichen, entstehen Risse: Temperaturrisse als Schalenrisse. Bei dicken Bauteilen führen Temperaturdifferenzen von ΔT ≥ 15 K zwischen dem Bauteilinneren und den Bauteilaußenflächen zu Rissen (Bild 10.5). Bei Temperaturausgleich sind diese Risse wieder geschlossen, wenn sie nicht Anlass für weitergehende Risse waren. Die Risse sind umso breiter, je länger sie sind. Die Breite ist jedoch kaum größer als 0,2 mm.

10.5.2 Risse in der Biegezugzone Durch Biegebeanspruchung aus Lasten oder Zwang können Risse in der Biegezugzone entstehen. Die zulässigen Risstiefen infolge Biegebeanspruchung können auch ohne Bewehrung eingehalten werden [10.48]. Es ist nachzuweisen, dass die Risse nur teilweise – also nicht tief in die Konstruktion – eindringen können.

10

Im restlichen Querschnitt müssen Druckspannungen das weitere Eindringen der Risse verhindern. Bei genügend dicken Bauteilen ist das durchaus zu erreichen (Bild 10.10). Die Risstiefe tR kann bis zur Spannungs-Nulllinie reichen, so dass die Risstiefe gleich der Höhe der Zugzone ist: tR = h – kx · d. Die Höhe der ungerissen bleibenden Druckzone soll mindestens betragen [10.20]: min x ≥ 3 cm ≥ 1,5 · dK mit dK = Größtkorn der Gesteinskörnung

(10.24)

Bild 10.10: Biegebeanspruchte Bauteile reißen höchstens so tief auf, wie die Biegezugzone in den Beton hineinreicht. In der Biegedruckzone können keine Zugrisse entstehen.

10.5 Risssicherheit von wasserundurchlässigen Betonbauteilen

263

Bedeutung Biegezugbeanspruchungen werden die Wasserundurchlässigkeit nicht aufheben, wenn der Beton erst gar nicht reißt (Möglichkeit 1) oder wenn bei entstehenden Rissen der Biegezugzone eine genügend dicke Betondruckzone gegenübersteht (Möglichkeit 2) oder wenn die Rissbreite in der Biegezugzone durch geeignete Bewehrung eng genug bleibt (Möglichkeit 3). Die erste Möglichkeit erscheint als die sicherste. Sie ist es jedoch nur dann, wenn außer allen Lastfällen und verschiedenen Lastkombinationen auch alle Zwangschnittgrößen erfasst werden. Das ist sehr schwierig und meistens nur ungefähr zutreffend möglich. In einer üblichen statischen Berechnung werden die verschiedenen Zwänge durch Temperaturzustände und Schwindvorgänge kaum erfasst. Das ist auch deswegen schwierig, weil die dadurch entstehenden Spannungen im jungen Beton durch Kriechen und Relaxation abgebaut werden. Ob diese Vorgänge rechnerisch erfasst werden oder nicht: Die Bauteile erleben diese Vorgänge, beginnend beim Betonieren, dann beim Ausschalen, später bei den unterschiedlichen Bauzuständen bis hin zum fertigen Bauwerk. Die dritte Möglichkeit, die die Begrenzung der Rissbreite durch Anordnung einer rissverteilenden Bewehrung vorsieht, erscheint zunächst sehr aufwändig. Insgesamt gesehen gestattet diese Methode aber das Herstellen sicherer Bauwerke mit geringeren Kosten, wenn sinnvoll vorgegangen wird.

10.5.3 Durchgehende Risse (Trennrisse) Risse, die durch die ganze Dicke der Konstruktion durchgehen, werden Trennrisse genannt. Risse dieser Art entstehen durch Zugspannungen infolge von Lasten oder von äußerem Zwang. Die Breite dieser Risse lässt sich durch Bewehrung beeinflussen und steuern. Die statische Zugbeanspruchung kann rechnerisch ziemlich genau erfasst werden. Nur schwer abschätzen lassen sich die Zugspannungen infolge äußerem Zwang. Dieser äußere Zwang entsteht, wenn von außen erzwungene Bewegungen wegen einer Behinderung nicht stattfinden können. Solche Zwänge entstehen z.B. durch: s !BFLIE”ENDER(YDRATATIONSWÊRME s 4EMPERATURÊNDERUNGENDURCH7ITTERUNG s 3CHWINDENDES"ETONS s 5NGLEICHMʔIGE3ETZUNGENDER"AUTEILE Die Vorgänge bei der Rissbildung infolge Last- und Zwangbeanspruchungen werden nachfolgend dargestellt.

10.5.4 Vorgänge bei der Trennrissbildung Unvermeidbare Risse durch Zwangbeanspruchung sind in ihrer Breite durch Bewehrung zu begrenzen. Entstehende Risse sollen möglichst fein erteilt werden. Diese Risse beeinträchtigen nicht die Wasserundurchlässigkeit, wenn sie eng genug sind. Für rechnerisch zulässige Rissbreiten gibt Abschnitt 10.5.5 entsprechende Hinweise.

10

264

10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

Wenn risserzeugende Zwänge nicht vermieden werden können oder wenn sich keine zuverlässige Aussage über die zu erwartende Zwangbeanspruchung machen lässt, wird sicherlich eine Bewehrung zur Begrenzung der Rissbreite erforderlich. Dieses sollte jedoch nicht die Regel sein. Das Rissbild in last- und zwangbeanspruchten Bauteilen zeigt Bild 10.11. Eine Rissbreitenbegrenzung ist bei folgenden, nicht günstigen Verhältnissen erforderlich: s 3OHLPLATTEDES"AUWERKS – keine Gleitmöglichkeit der Sohlplatte auf dem Baugrund – unvermeidbare Versprünge der Sohlplattenunterseite – Verhakungen der Sohlplatte durch Schachteinbauten – unterschiedliche Sohlplattendicke durch Fundamentstreifen – Zwang durch große Bauwerkssohle ohne Fugenunterteilung s 7ÊNDEDES"AUWERKS – große Zwangspannungen in den Wänden durch späteres Betonieren – große Fugenabstände in den Wänden – ungünstige Betonierbedingungen – fehlende wirksame Nachbehandlung als Schutz gegen zu schnelles Abkühlen und Austrocknen In diesen und ähnlich gelagerten Fällen sollte die rissverteilende Bewehrung nach den folgenden Abschnitten oder einer ähnlichen Methode bemessen werden.

10

Zugbeanspruchter Beton reißt, wenn die wirkende Zugspannung ¥ct aus Last- und Zwangspannungen die derzeitige Betonzugfestigkeit fct,eff erreicht. Hierbei kann es zu einer frühen und einer späten Rissbildung kommen (Bild 10.11). Die aus dem wirksamen Betonquerschnitt Ac,eff frei werdende Betonzugkraft Nct muss plötzlich vom Stahlquerschnitt As aufgenommen werden. Die Gleichgewichtsbedingung hierfür lautet Nct = Ac,eff · fct,eff = As · ¥s

(10.25)

Für die Stahlspannung ¥s kann 80 % der Streckgrenze fyk des Stahls eingesetzt werden: ¥s ≤ 400 N/mm 2 für BSt 500

(10.26)

Zur Eingrenzung der Rissbildung ist wegen des erforderlichen Verbundes zwischen Beton und Stahl nur Rippenstahl zu verwenden. Mit der Stahlspannung ¥s erhält man aus der Gleichgewichtsbedingung die erforderliche Mindestbewehrung ¡l,min = fct,eff / ¥s

(10.27)

Für eine zunehmende Betonzugfestigkeit fct ist damit auch ein höherer Gehalt an Mindestbewehrung nötig. Für die Mindestbewehrung kann entscheidend sein, zu welchem Zeitpunkt (also bei welcher Zugfestigkeit) die risserzeugende Beanspruchung auftritt. Die Ausnutzung des Stahls mit einer Zugspannung von ¥s ≈ 400 N/mm 2 entspricht eine zugehörige Dehnung von: Xs = ¥s / Es ≈ 400 / 210000 ≈ 0,002  2 ‰ = 2 mm/m

(10.28)

265

10.5 Risssicherheit von wasserundurchlässigen Betonbauteilen

10

Bild 10.11: Rissbild in last- und zwangbeanspruchtem Beton bei Bewehrung aus Rippenstahl a) im Inneren entstehen Verbundrisse im Beton an den Stahlrippen, außen ist die sichtbare Rissbreite größer als am Stahlstab [10.51] b) Stahlspannungen im Bereich der Einleitungslänge lem [10.39] c) Verbundspannungen d) Betonzugspannungen

Gegenüber der hohen Dehnfähigkeit des Stahls besitzt der Beton nur eine geringe Bruchdehnung von Xc = 0,1 ‰ bis 0,15 ‰. Die Dehnung des Stahls überschreitet die Dehnfähigkeit des Betons um das 20fache! Der Beton muss bei dieser Stahldehnung reißen. Aufgrund der Gleichgewichtsbedingungen muss die ursprünglich im Beton wirkende Zugkraft Nct vom Stahlquerschnitt As übernommen werden: Ns = Nct

(10.29)

266

10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

10.5.5 Maßnahmen zur Verminderung der Rissgefahr 10.5.5.1 Allgemeines Die beschriebenen Ursachen der Rissbildung zeigen, dass sowohl konstruktive als auch ausführungstechnische und betontechnische Maßnahmen zur Verminderung der Rissbildung zu ergreifen sind [10.2]. Hinzu kommt, dass bei jeder Baumaßnahme sehr unterschiedliche Anforderungen zu erfüllen sind, von denen nur eine Maßnahme die Vermeidung oder Minimierung der Rissbildung ist. Die sich daraus ergebende Optimierungsaufgabe lässt sich in etwa so präzisieren: Es sollen so wenig Risse wie möglich entstehen. Entstandene Risse müssen, wenn sie oberhalb einer bestimmten Breite liegen, durch Injektion geschlossen werden. Da Risse sich in der Praxis nicht ganz verhindern lassen, sollten sie einem Risstyp angehören, der die Dauerhaftigkeit des Bauwerks und die Nutzung nicht beeinträchtigt und erforderlichenfalls auch unter Betrieb leicht verpresst werden kann.

10.5.5.2 Konstruktive Maßnahmen zum Vermindern der Rissgefahr Die wirkungsvollste konstruktive Maßnahme zur Verminderung von Zwangspannungen und damit zur Vermeidung von Rissen infolge Zwang besteht in der Trennung der Ortbetoninnenschale von der Spritzbetonaußenschale durch Abdichtungsfolien und Schutzvliese oder durch wirksame Trennfolien, z.B. durch so genannte Luftkissenfolien.

10

Kann die Rissbildung nicht durch konstruktive oder ausführungstechnische Maßnahmen verhindert werden, ist die Rissbreite erforderlichenfalls durch eine Bewehrung in beiden Richtungen zu begrenzen. Eine für die Tragsicherheit erforderliche Bewehrung kann vorteilhaft auch zur Begrenzung der Rissbreite herangezogen werden. Um die Wahrscheinlichkeit einer Rissbildung überhaupt zu vermindern, kommt den betontechnischen und den ausführungstechnischen Maßnahmen erhöhte Bedeutung zu.

10.5.5.3 Betontechnische Maßnahmen zum Vermindern der Rissgefahr Die wesentlichen betontechnischen Maßnahmen zur Verminderung der Rissbildung bestehen in der Verminderung der Zwangspannungen, die durch das Abfließen der Hydratationswärme und durch späteres Schwinden entstehen. Der Beton muss so zusammengesetzt werden, dass die für das Ausschalen erforderliche Frühfestigkeit sicher erreicht, aber nicht wesentlich überschritten wird. Damit wird die Temperaturerhöhung des Betons im Bauteil auf das für die Festigkeitsentwicklung notwendige Maß beschränkt. Das Erreichen der erforderlichen Frühfestigkeit muss unter Umständen durch Wahl unterschiedlicher Betonzusammensetzungen sichergestellt werden. Das ist dann erforderlich, wenn sich die Temperatur des Frischbetons und die Umgebungstemperatur, abhängig von der Jahreszeit, ändern. Für die Ausführung im Sommer kann eine andere Betonzusammensetzung erforderlich sein als im Winter. Zur Begrenzung des Schwindmaßes sollte der Zementleimgehalt so niedrig wie möglich gehalten werden.

10.5 Risssicherheit von wasserundurchlässigen Betonbauteilen

267

Folgende betontechnische Maßnahmen tragen zur Vermeidung von Rissen im Bauwerk bei: s $IEVERWENDETEN:EMENTESOLLENINNERHALBDER&ESTIGKEITSKLASSEN UND NACH$). EN 197 liegen. s $ER"ETONMUSSDIE-INDESTFESTIGKEITZUM!USSCHALZEITPUNKTERREICHEN DAMIT2ISSEVERmieden werden. s $ER"ETONSOLLTEDIE-INDESTFESTIGKEITZUM!USSCHALZEITPUNKTSOWENIGWIEMÚGLICHZ" um nicht mehr als rd. 5 N/mm2 überschreiten. Damit wird die Wärmeentwicklung auf das zur Festigkeitsentwicklung notwendige Maß begrenzt; die Radialrissbildung im Ulmenbereich wird auf das unvermeidbare Maß vermindert. s $URCHFàHRUNGVON%IGNUNGSPRàFUNGEN DIEAUCH%RHÊRTUNGSPRàFUNGENUNTERTEILADIABAtischen Bedingungen umfassen. Damit werden für die Baustelle Betone bereitgestellt, die bei wechselnden Frischbeton- und Umgebungstemperaturen sowie Bauteildicken die beiden vorgenannten Bedingungen in erster Näherung erfüllen. Für die Durchführung von Eignungsprüfungen wurde vom Forschungsinstitut der Zementindustrie ein Prüfverfahren mit den dazugehörigen Geräten entwickelt [10.84].

10.5.5.4 Ausführungstechnische Maßnahmen zum Vermindern der Rissgefahr Wesentliche ausführungstechnische Maßnahmen zur Verminderung der Rissbildung sind z.B.: s NIEDRIGE&RISCHBETONTEMPERATUR s STABILES"EWEHRUNGSGEFLECHT s VERFORMUNGSSTEIFER3CHALUNG6ERFORMUNGUNTER&RISCHBETONBELASTUNGMM s GLEICHMʔIGES%INFàLLENDES&RISCHBETONSMITHÚCHSTENSCM(ÚHENUNTERSCHIED s 0RàFENDERTATSÊCHLICHERREICHTEN$RUCKFESTIGKEITUND.ACHWEISDERERFORDERLICHEN!USschalfestigkeit, z.B. mit einem für diesen Beton kalibrierter Pendelhammer s RUCK UNDSTO”ARTIGES!USSCHALENVERMEIDEN s WIRKUNGSVOLLE.ACHBEHANDLUNGZUM6ERRINGERNVON4EMPERATUR UND&EUCHTEUNTERSCHIEden, u.a. durch Vermeiden von Zugluft, Nachbehandlung des Betons.

10.5.6 Rechnerisch zulässige Rissbreiten Unter der Rissbreite versteht man im Allgemeinen die Weite des Risses, die an der Betonoberfläche zu sehen ist. Oft täuscht diese Weite über die tatsächliche Rissbreite im Inneren des Bauteils: Diese ist meistens kleiner. Der Verlauf der Rissbreite ist abhängig von der Risstiefe, der Bewehrung und vor allem von der Entstehungsursache. Es gibt im Zusammenhang mit Bauwerksabdichtungen zwei Gründe, die Rissbreite zu begrenzen: s +ORROSIONSSCHUTZDER"EWEHRUNGIN!BHÊNGIGKEITVON5MWELTBEDINGUNGUND"ETONDEckung

10

268

10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

Bild 10.12: Bestimmung der Druckwasserhöhe hW zum Festlegen der unbedenklichen Rissbreite wk für die Selbstheilung von Rissen im Beton a) Risse in Betonwänden b) Risse in Sohlplatten

10

s 7ASSERDRUCKIN!BHÊNGIGKEITVONDER"AUTEILDICKEhb (Bild 10.12) s 3ELBSTHEILUNGDES"ETONS Je nach Bauteilart und Beanspruchung kann der Rechenwert einer zulässigen Rissbreite wk entsprechend Tabelle 10.11 festgelegt werden, wenn nicht andere Regelungen dagegen sprechen oder andere Vereinbarungen getroffen werden. Aus der Druckwasserhöhe hW und der Bauteildicke hb kann das Druckgefälle i errechnet werden. Mit dem Druckgefälle i erhält man eine Kenngröße für zulässige Rissbreiten wk, bei denen eine Selbstheilung erwartet werden kann: Druckgefälle i = hW / hb

(10.30)

Diese zulässigen Rissbreiten für wasserundurchlässige Bauteile beruhen auf Erfahrungswerten im Hinblick auf ein mögliches Dichtwerden der Risse durch Selbstheilung des Betons. Nach Beobachtungen vieler Bauwerke und praktischen Erfahrungen des Autors sollten Risse oder Fehlstellen für eine zu erwartende Selbstheilung die Werte der Tabelle 10.11 Spalte 2 nicht überschreiten. Nach weiteren Untersuchungen unter Laborbedingungen [10.37, 10.64] wären für eine zu erwartende Selbstheilung die Rissbreiten nach Tabelle 10.11 Spalte 3 zulässig. Bei wasserundurchlässigen Konstruktionen mit einer verbleibenden Druckzone von mindestens 3 cm bzw. mindestens der 1,5fachen Abmessung der größten Gesteinskörnung wird die rechnerisch zulässige Rissbreite auf der Luftseite der Bauteile nicht durch die Wasserundurchlässigkeit, sondern durch andere Anforderungen bestimmt, wie z.B. die Dauerhaftigkeit oder das Aussehen.

269

10.5 Risssicherheit von wasserundurchlässigen Betonbauteilen Tabelle 10.11: Rechnerische Rissbreiten wk für die „Selbstheilung“ von Rissen im Beton rechnerische Rissbreite w k in mm

Druckgefälle i = hW / hb in m/m nach Beobachtungen des Autors [10.56]

nach weiteren Untersuchungen [10.37, 10.64]

≤ 0,20

≤ 2,5

≤ 10

≤ 0,15

> 2,5 bis ≤ 5

> 10 bis ≤ 15

≤ 0,10

> 5 bis ≤ 25

> 15 bis ≤ 25

10.5.7 Ermitteln der Bewehrung zur Begrenzung der Rissbreite Sofern bei einer wasserundurchlässigen Konstruktion das Entstehen von Rissen nicht verhindert werden kann, müssen entstehende Risse in ihrer Breite auf ein solches Maß begrenzt werden, dass kein Wasser ins Bauwerk eindringen kann. Das bedeutet: Es ist eine Bewehrung zur Begrenzung der Rissbreite erforderlich und nötigenfalls ein nachträgliches Verpressen der Risse. Für die Ermittlung der erforderlichen Bewehrung zur Begrenzung der Rissbreite sind in DIN 1045-1 zwei Verfahren angegeben: – Begrenzung der Rissbreite ohne direkte Bemessung, – Berechnung der Rissbreite. Diese Berechnungsverfahren sind in Rechenprogrammen verarbeitet worden. Außerdem wurden Diagramme entwickelt, aus denen die erforderliche Bewehrung direkt abgelesen werden kann, z.B. von Meyer und Meyer [10.58]. Diese Diagramme wurden unter anderem auch auf den Eurocode EC 2 abgestimmt und können zur Abschätzung der erforderlichen Bewehrung verwendet werden. Auszugsweise wird ein Diagramm wiedergegeben. Damit kann die Ermittlung der erforderlichen Bewehrung zur Begrenzung der Rissbreite vorgenommen werden, ohne umfangreiche Rechenoperationen durchführen zu müssen. In einer anderen Arbeit (z.B. [10.60]) werden 240 Diagramme dargestellt, die ebenfalls ein Ablesen der erforderlichen Bewehrung ermöglichen. Bild 10.13 erläutert zunächst die Darstellung der Linienzüge hinsichtlich der sich ergebenden Stababstände s und der wirkenden Stahlspannungen ¥s für die jeweilige Dicke hb des Bauteils. Bild 10.14 macht deutlich, dass die abgelesene Bewehrung bei zentrischem Zwang für jeweils eine Bauteilseite gilt. So ist also asa die Bewehrung für die Außenseite einer Wand und asi die Bewehrung für die Innenseite dieser Wand. Diese Bewehrung ist an Stelle der sonst üblichen Querbewehrung anzuordnen. Die erforderliche Bewehrung je Bauteilseite, die bei zentrischem Zwang infolge des Abfließens der Hydratationswärme in Abhängigkeit von Bauteildicke und Stabdurchmesser der Bewehrung erforderlich ist, kann zur Begrenzung der Rissbreite auf wk = 0,20 mm aus Bild 10.15 abgelesen werden.

10

270

10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

Bild 10.13: Erläuterung zu Bemessungsdiagramm 10.15. Die dargestellten Linienzüge geben die Größe der entstehenden Stababstände s der Bewehrung as und die Größe der Stahlspannung ¥s an [10.58]

10

Bild 10.14: Bewehrung für zentrischen Zwang durch Abfließen der Hydratationswärme aus Bauteilen, z.B. bei Wänden in horizontaler Richtung an Stelle der sonst üblichen Querbewehrung [10.58]

10.5 Risssicherheit von wasserundurchlässigen Betonbauteilen

271

10

Bild 10.15: Bewehrung zur Begrenzung der Rissbreite auf einen rechnerischen Wert von w k = 0,20 mm bei zentrischem Zwang aus Abfließen der Hydratationswärme mit kzt = 0,5 = ¥ct,d / fctm für eine Betondeckung von c = 40 mm (nach Meyer und Meyer) [10.58]

Zusammenfassend kann zur rissverteilenden Wirkung der Bewehrung festgestellt werden: s 2ISSBILDUNGIMGANZJUNGEN"ETONISTDURCH"ETONSTAHLMATTENODER3TABSTAHLBEWEHRUNG nicht zu beeinflussen. s 2ISSEIMERHÊRTETEN"ETONKÚNNENDURCH"EWEHRUNGNICHTVERHINDERTWERDEN s "EWEHRUNGKANNLEDIGLICHDIE2ISSBREITENBEGRENZEN s 'ERINGE"EWEHRUNGSGEHALTEUNTER¡l = 0,4 % sind zur Rissbreitenbegrenzung im erhärteten Beton wirkungslos, wenn große Zwangspannungen herrschen. s %INEHOHE:UGFESTIGKEITDES"ETONSERHÚHTDENERFORDERLICHEN"EWEHRUNGSGEHALT s $ICKE3TABDURCHMESSERERFORDERNEBENFALLSEINENGRڔEREN"EWEHRUNGSGEHALT s $AS2ISSVERHALTENJUNGEN"ETONSKÚNNTEDURCHFEINE&ASERBEWEHRUNGVERBESSERTWERDEN

272

10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

10.6 Konstruktive Durchbildung von Bauteilen aus WU-Beton 10.6.1 Vorbemerkung Das Festlegen der Art einer Bauwerkskonstruktion erfordert großen Sachverstand des Konstrukteurs. Hierbei geht es nicht nur um die Feststellung der Baugrund- und Grundwasserverhältnisse, um die statische Berechnung für die auftretenden Lastfälle einschließlich Auftriebssicherung und um die Anfertigung sauberer Bewehrungszeichnungen. Hier geht es auch um die Ausführbarkeit der Konstruktion und um einen Nachweis der Dichtigkeit des Bauwerks. Nicht jede Konstruktion lässt sich in jeden beliebigen Bauablauf pressen. Nicht jede Betonart ist für alle Konstruktionen geeignet. Außerdem gibt es unterschiedliche Auffassungen. Man kann einem Bauunternehmen nicht jede Konstruktion aufzwingen. Es kann sein, dass beim Bauunternehmen Bedenken gegen die Ausführung bestehen. Vielleicht bestehen sie zu Recht. Schließlich muss das Bauunternehmen ein funktionsfähiges Bauwerk gewährleisten.

10

Bei der Planung weißer Wannen sind alle maßgebenden Randbedingungen zu berücksichtigen. Hierzu gehören unter anderem: s !RT "ELASTBARKEITUND'LEICHMʔIGKEITDES"AUGRUNDES s (ÚHEDESMAXIMALEN'RUNDWASSERSTANDES s DAUERNDEODERVORàBERGEHENDE%INWIRKUNGDES'RUNDWASSERS s BETONANGREIFENDEODERKORROSIONSFÚRDERNDE"ESTANDTEILEDES'RUNDWASSERS s (ERSTELLUNGSWEISEDES"AUWERKS s SPÊTERE"AUWERKSNUTZUNG Die Planung weißer Wannen ist ein Teil der Tragwerksplanung und darf nicht dem Zufall oder der Improvisation auf der Baustelle überlassen werden. Es ist erforderlich, bei der Tragwerksplanung folgende Festlegungen zu treffen und bis ins Detail durchzubilden: s &ORMDES"AUWERKSUNDDER"AUTEILE s !BMESSUNGENDER"AUABSCHNITTEUND"AUTEILE s !NORDNUNGUND!USBILDUNGDER&UGEN s -ENGEUND,AGEDER"EWEHRUNG Tragwerksplanung und Ausführungsplanung müssen aufeinander abgestimmt sein. Das ist im Hinblick auf eine fachgerechte Ausführung und nicht zuletzt wegen der einzuhaltenden Termine von großer Bedeutung. Dieses gilt besonders für: s ,AGEDER!RBEITSFUGEN s !NORDNUNGUND2EIHENFOLGEDER"ETONIERABSCHNITTE s %INSATZVON3CHALUNGSSYSTEMEN s 7AHL DER "ETONZUSAMMENSETZUNG UNTER "ERàCKSICHTIGUNG DER BETONTECHNOLOGISCHEN Erfordernisse Entsprechende Festlegungen sollten in den Bauvertrag aufgenommen werden.

10.6 Konstruktive Durchbildung von Bauteilen aus WU-Beton

273

10.6.2 Allgemeine Konstruktionsgesichtspunkte Das tatsächliche Verhalten der Stahlbetonkonstruktionen im Bauwerk zeigt, dass Risse meistens dort auftreten, wo Zwangsbeanspruchungen wirksam sind. Häufig wird für die Lastbeanspruchung sorgfältig bemessen und konstruiert, die Zwangbeanspruchung jedoch gänzlich vernachlässigt. Diese Zwangbeanspruchung wird dann durch Risse abgebaut. In den Fällen mit geringerer Lastbeanspruchung ist es hingegen so, dass die Konstruktion für die Zwangbeanspruchung zu bemessen ist. Wichtig sind hier die im Rissquerschnitt herrschenden Schnittkräfte, für die eine ausreichende Bewehrung benötigt wird [10.68]. Die Bemessung soll sicherstellen, dass der Bewehrungsstahl am Rissquerschnitt die Schnittkräfte aufnimmt. Er darf sich dabei nicht zu stark dehnen oder fließen, und er soll die Rissbreite gering halten. Dazu ist eine „rissverteilende Bewehrung“ erforderlich. Die übliche „konstruktive Bewehrung“ reicht meistens hierfür nicht aus. Die konstruktive Bewehrung wird so genannt, weil sie rechnerisch nicht nachgewiesen wird und der Einbau nur nach Erfahrung oder Vorschrift erfolgt. Beim Festlegen der Konstruktion müssen verschiedene Überlegungen in das Abwägen zwischen Baukosten und Rissrisiko einfließen. Man kann nicht so sicher bauen, dass das Entstehen von Rissen völlig ausgeschlossen bleibt: das Bauwerk wäre zu teuer. Man kann aber auch nicht so billig bauen, dass auf die Rissentstehung keine Rücksicht genommen wird: dieses Bauwerk wäre nicht ausreichend sicher. Bei der Bemessung muss das Rissproblem erfasst werden. Das ist nicht einfach, es ist meistens auch nicht exakt möglich. Es hat aber keinen Sinn, einerseits mit verschiedenen Lastannahmen genaue statische Berechnungen durchzuführen, andererseits einige Zwangbeanspruchungen gar nicht zu erfassen und die Baustoffeigenschaften unberücksichtigt zu lassen. Es wird von einem Tragwerksplaner bei der Durchführung einer sinnvollen, zweckmäßigen und konstruktionsgerechten Bemessung mehr erwartet, als er es von üblichen Hochbaukonstruktionen her gewöhnt ist. Folgende Einflüsse spielen bei der Bemessung eine Rolle: s !NFORDERUNGENANDIE7ASSERUNDURCHLÊSSIGKEIT s !RT &ORM !BMESSUNGENUND,AGERUNGDES"AUKÚRPERS s "EANSPRUCHUNGDURCH,ASTENUNDODER:WANG s 7AHLDER"AUWEISE s 5MWELTBEDINGUNGENZ"4EMPERATURSCHWANKUNGEN !RTUND!NGRIFFSGRADDES'RUNDwassers oder anderer Flüssigkeiten) s "ETONEIGENSCHAFTEN s AUSFàHRUNGSTECHNISCHE"EDINGUNGEN!RBEITSABSCHNITTE "AUFOLGE s .UTZUNGDES"AUWERKSUND"ETRIEBSBEDINGUNGEN Es geht bei allen Überlegungen im Wesentlichen um das Rissproblem. Bei gleichmäßigen Zwängungsverhältnissen können die erforderlichen Maßnahmen auch ohne Kenntnis der Zwängungsschnittgrößen nur auf Grund der zu erwartenden Dehnungsdifferenzen getroffen werden; allerdings stets in Verbindung mit den Bauteilabmessungen, den Baustoffkennwerten und den Ausführungsbedingungen. Risse können nicht entstehen, wenn die Zugfestigkeit des Betons stets größer ist als die jeweils wirkende Zugspannung.

10

274

10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

Oder anders ausgedruckt: Zur Vermeidung von Rissen muss die Dehnfähigkeit des Betons stets größer sein als die tatsächlich entstehende Dehnung infolge von Lasten und Zwang. Zum Erfüllen der vorgenannten Grundsätze stehen mehrere Möglichkeiten zur Verfügung: s !NORDNUNGVON&UGENUND3OLLBRUCHSTELLENIM:USAMMENHANGMITBETONTECHNOLOGISCHEN und bautechnischen Maßnahmen s !NORDNUNGVON"EWEHRUNGZUR"EGRENZUNGDER2ISSBREITE s !UFBRINGENEINER6ORSPANNUNG

10.6.3 Nachweis der Gebrauchstauglichkeit In den technischen Regelwerken sind unterschiedliche Festlegungen für den Nachweis der Gebrauchstauglichkeit wasserundurchlässiger Baukörper aus Beton enthalten. Die wesentlichen Nachweise sind: Einhaltung des ungerissenen Zustands unter Gebrauchslasten (Zustand I), s .ACHWEISEINERRECHNERISCHEN"ETONDRUCKZONE:USTAND)) s "EGRENZUNGDER2ISSBREITEBEI,AST UNDODER:WANGBEANSPRUCHUNG s .ACHWEISEINERMʔIGEN6ORSPANNUNG

10

Das Einhalten des ungerissenen Zustands über die Begrenzung der Vergleichsspannung ¥V unter Gebrauchslast im Zustand I wird gelegentlich gefordert. Die Vergleichsspannung lässt sich nicht einhalten, wenn Zug aus Zwangbeanspruchung berücksichtigt wird. Außerdem führt dieser Nachweis zu unnötig dicken Bauteilen, bei denen die Zwangbeanspruchung größer wird. Dieser Nachweis ist ein unzweckmäßiges Mittel zur Festlegung der Bauteildicke und sollte deshalb nicht mehr gefordert werden [10.24].

10.6.4 Zwangbeanspruchung in Sohlplatten Aus dem praktischen Verhalten von Stahlbetonkonstruktionen ist bekannt, dass bei richtiger Planung und sorgfältiger Ausführung selten Undichtigkeiten in Sohlplatten auftreten. Zum Nachweis der Eigen- und Zwangspannungen siehe Abschnitte 10.4.1 und 10.4.2. Durchlässige Fehlstellen ergeben sich kaum, wenn die Bauteillängen nicht zu groß sind, die Mindestdicke auch bei kleinen Bauwerken von 25 cm eingehalten ist und die Bewehrungsanordnung so gewählt wird, dass ein ordnungsgemäßes Betonieren durchgeführt werden kann. Risse entstehen nur im Bereich besonderer Beanspruchungen. Sohlplatten, die sich mit ebener Unterseite auf dem Untergrund bewegen können und dabei lediglich die Reibungskraft zu überwinden haben, werden bei ordnungsgemäßer Ausführung nicht reißen (Bild 10.16). Die Größe der Reibungskraft zwischen Sohlplatte und Baugrund ist abhängig von: s 'RڔEDER!UFLAST s %BENFLÊCHIGKEITDER3OHLPLATTE s 2EIBUNGSBEIWERTxd zwischen Baugrund und Sohlplatte (Tabelle 10.10) s HORIZONTALE6ERFORMBARKEITDEROBEREN"AUGRUNDSCHICHTEN

10.6 Konstruktive Durchbildung von Bauteilen aus WU-Beton

275

Bild 10.16: Bauwerksgründung mit Fundamentbalken und Sohlplatte a) Querschnitt durch eine „klassische“ Konstruktion, die jedoch für weiße Wannen nicht geeignet ist b) Querschnitt mit angeböschten Streifenfundamenten und aufwändiger Sauberkeitsschicht auf Böschungen, daher ungünstig c) Querschnitt mit einheitlich dicker Sohlplatte und ebener Unterseite zur Verringerung des Arbeitsaufwandes und zur Vermeidung ungünstiger Zwangbeanspruchungen

Zur Überwindung dieser Reibungskraft kann in bestimmten Fällen der Einbau einer Spannbewehrung für mäßige Vorspannung sinnvoll sein. Das ist z.B. bei flachen Auffangwannen mit ebener Unterseite der Fall. Hierfür eignen sich einfache Spannglieder ohne Verbund, z.B. korrosionsgeschützte siebendrähtige Spannstahllitzen in PE-Ummantelung mit Fettzwischenschicht. Meistens genügt eine geringe Vorspannung von 0,8 bis 1 N/mm 2, die nach dem Abklingen der Hydratationswärme noch mit mindestens 0,5 N/mm2 vorhanden sein sollte [10.49]. Wichtig ist allerdings, dass die Vorspannung sehr früh aufgebracht wird, damit schon bei Beginn einer Zwangbeanspruchung im Beton entstehende Zugspannungen überdrückt werden, z.B. schon 12 Stunden nach dem Einbau des Betons. Zusätzliche Beanspruchungen in Sohlplatten entstehen stets bei Querschnittsänderungen, Fundamentvertiefungen, Aufzugschächten, Pumpensümpfen und anderen „Unregelmäßigkeiten“.

10.6.5 Zwangbeanspruchung in Wänden Der Nachweis der Eigen- und Zwangspannungen wurde bereits in Abschnitt 10.4 beschrieben. Die geringsten Zwangbeanspruchungen in Wänden entstehen dann, wenn die Wände mit der Sohlplatte in einem Arbeitsgang betoniert werden. Diese Betonierweise ist jedoch nur in wenigen Fällen möglich. Bei Wänden, die auf vorher hergestellte Sohlplatten betoniert werden, entstehen jedoch Längszugkräfte durch die Zwangbeanspruchung, die sich aus der Verbindung des jungen Betons der Wand mit dem älteren Beton der Sohlplatte ergibt. Durch diese Zwangbeanspruchung können lotrechte Risse in den Wänden entstehen, und zwar in Abständen, die der 0,7 bis 1,5fachen Wandhöhe entsprechen (Bild 10.17). Dieses ist der „St. Vernant’sche Störbereich“ [10.38]. Wenn diese Risse mit Sicherheit verhindert werden sollen, sind sehr kurze Wandabschnitte auszuführen.

10

276

10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

Bild 10.17: Sichtbare Risse in langen Wänden (unsichtbare kurze Rissen in sehr engen Abständen entstehen direkt über der Sohlplatte) a) niederige Wände: die Risse beginnen kurz über der Sohlplatte und reichen meistens bis zur Wandkrone hinauf b) hohe Wände: die Risse beginnen ebenfalls kurz über der Sohlplatte, enden jedoch häufig unterhalb der Wandkrone; der Rissabstand ist größer als bei niedrigen Wänden.

10

Mit kurzen Wandabschnitten können die Einleitungskräfte zwischen Wand und Sohlplatte gering gehalten werden, so dass die Zugfestigkeit des Betons nicht überschritten wird. Diese Lösung ist jedoch unwirtschaftlich und baupraktisch uninteressant. Mit größer werdender Wandlänge nehmen die Zwangspannungen zur Wandkrone immer mehr zu (Bild 10.18). Von einer Wandlänge an, die der zehnfachen Wandhöhe entspricht, bleiben die Zwangspannungen gleich groß [10.38]. Der Spannungszustand ist von nun an unabhängig von der Länge. Wände können bei Berücksichtigung dieser Zwangspannungen unbegrenzt lang sein. Beim Entstehen von Rissen werden die Zwangschnittgrößen frei, sie sind durch Bewehrung aufzunehmen. Die Bewehrung hat die Aufgabe, die Rissbreite auf ein zulässiges Maß zu begrenzen. Die Bemessung der erforderlichen Bewehrung ist in Abschnitt 10.5.6 beschrieben. Mit den sich aus Bild 10.18 ergebenden Beiwerten kct,d kann aus der Gesamtspannung ¥ct,ges am Wandfuß die Bemessungsspannung ¥ct,d ermittelt werden: ¥ct,d = kct,d · ¥ct,ges [N/mm 2]

(10.31)

Das Abschätzen der rechnerisch entstehenden Zwangspannung ¥ct in Wänden kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Eine von mehreren Möglichkeiten bietet Gleichung (10.33) [nach Lohmeyer]: ¥ct,ges = k · T · Ec,t · ΔT b,W–F [N/mm2]

(10.32)

Hierbei sind: ¥ct,ges rechnerisch entstehende Betonzugspannung infolge Zwang beim Abfließen der Hydratationswärme [N/mm 2] k Beiwert für die Behinderung bzw. Gleitfähigkeit des Bauteils k = 1,0 bei Wänden auf Fundamentplatten

10.6 Konstruktive Durchbildung von Bauteilen aus WU-Beton

Bild 10.18: Zwang in Wänden [10.38]: Die Größe der Zwangbeanspruchung ist am Wandfuß unabhängig von der Wandlänge, sie nimmt jedoch mit zunehmender Wandlänge zur Wandkrone zu und wächst bei sehr langen Wänden nach oben auf den vollen Wert an: Bei L/H ≥ 10 beträgt die Zwangspannung über die ganze Wandhöhe ¥ct,d = 1,0 ¥ct,ges

T Ec,t

tmax T ΔT b,W–F

k Tv

Tc0

Temperaturdehnzahl des Betons T = 10 · 10 –6 [1/K] wirksamer Elastizitätsmodul [N/mm2] des jungen Betons zum Zeitpunkt tmax T beim Entstehen der Betonzugspannungen (verringerter Wert gegenüber Tabelle 10.2) Zeitpunkt der maximalen Temperatur in der Wand: tmax T = 0,8 · hb + 1 in Tagen mit hb in m nach Gleichung (10.2) Temperaturdifferenz zwischen der mittleren Bauteiltemperatur T b,m der Wand und der Temperatur T F der Fundamentplatte [K] ΔT b,W–F = T b,m – T F [K] T b,m = k Tv · Tc0 + ΔT b,H [K] Beiwert für den Temperaturverlauf innerhalb des Wandbauteils k Tv ≈ 1/2 ≈ 0,5 für Bauteildicken hb < 0,5 m “ hb = 0,5 bis 3,0 m k Tv ≈ 2 /3 ≈ 0,7 k Tv = 1,0 “ hb > 3,0 m Frischbetontemperatur als Ausgangstemperatur für die Wände [°C]

277

10

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10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

ΔT b,H

Erhöhung der Temperatur im Wandbauteil [K] durch Entwicklung der Hydratationswärme QH $TH ( Bauteil) z – QH $Tb,H  – (10.5) $Tth(Beton) Cc0

ΔT H(Bauteil) Temperaturerhöhung im Wandbauteil, abhängig von der wirksamen Bauteildicke hb nach Tabelle 10.7 ΔTth(Beton) theoretische Temperaturerhöhung für den Beton z Zementgehalt des Betons für die Wand [kg/m3] QH Hydratationswärme des Zements [g/J bzw. kg/kJ] aus Bild 10.2 Wärmekapazität des Betons Cc0 ≈ 2500 kJ/(m3 · K) Cc0

10.6.6 Wahl der Konstruktionsart und Bauweise Die Funktionsfähigkeit wasserundurchlässiger Baukörper kann sehr wesentlich durch Risse beeinträchtigt werden. Risse sind in den meisten Fällen auf Eigen- und Zwangbeanspruchungen zurückzuführen. Es sollten daher folgende Grundsätze gelten: s %IGEN UND:WANGBEANSPRUCHUNGENMÚGLICHSTVERMEIDEN s UNVERMEIDBARE%IGEN UND:WANGBEANSPRUCHUNGENMÚGLICHSTGERINGHALTEN

10

Erst wenn die Eigen- und Zwangbeanspruchungen nicht vermeidbar sind oder nicht in engen Grenzen gehalten werden können, sind andere Maßnahmen zu ergreifen, z.B. Begrenzung der Rissbreite oder Vorspannung. Gegen die vorstehenden Grundsätze wird in der Praxis häufig verstoßen, bewusst oder unbewusst. Zunächst ist daher eine gegenseitige Abstimmung von Planung und Ausführung erforderlich. Dieses ist wichtig, da zwischen drei Bauweisen gewählt werden kann: s "AUWEISEZUR6ERMEIDUNGVON4RENNRISSEN s "AUWEISEMITBEGRENZTER2ISSBREITE s "AUWEISEMITZUGELASSENEN4RENNRISSEN

10.6.6.1 Bauweise zur Vermeidung von Trennrissen Bei dieser Bauweise zielen alle Maßnahmen darauf ab, das Entstehen von Rissen möglichst zu verhindern. Risse im Beton entstehen, wenn die Zugbeanspruchung größer als die Zugfestigkeit des Betons wird. Daher müssen Zugspannungen, die durch Belastung und Zwangbeanspruchung der Bauteile entstehen, gering gehalten werden. Durch konstruktive, betontechnologische und ausführungstechnische Maßnahmen ist das möglich. Konstruktive Maßnahmen Zu den konstruktiven Einflüssen und Maßnahmen, die im Arbeitsbereich der Tragwerksplanung zu berücksichtigen sind, gehören z.B.:

10.6 Konstruktive Durchbildung von Bauteilen aus WU-Beton

s GUTTRAGFÊHIGERUNDGLEICHMʔIGER NICHTBINDIGER"AUGRUND s ZULÊSSIGE"ODENPRESSUNGBEGRENZENAUF7ERTEWIEFàRSETZUNGSEMPFINDLICHE"AUWERKE (DIN 1054, Tabelle 1) s KEINE WESENTLICH UNTERSCHIEDLICHEN "ELASTUNGEN DES "AUGRUNDES DURCH DAS "AUWERK (etwa gleich bleibende Gebäudehöhen) s 'EBÊUDETEILEMITUNTERSCHIEDLICHEN(ÚHENODERWESENTLICHANDEREN"ELASTUNGENDES"AUgrundes durch Bewegungsfugen voneinander trennen s 1UERSCHNITTSÊNDERUNGENBEWIRKEN+ERBSPANNUNGENIM"ETON DAHERINDENABZUDICHTENden Flächen scharfe Querschnittsänderungen möglichst vermeiden s ZU VERMEIDENDE 1UERSCHNITTSÊNDERUNGEN SIND Z" 6ORSPRàNGE 2àCKSPRàNGE EINSPRINgende Ecken, Knicke, Nischen, Öffnungen und Übergänge von dicken auf dünne Bauteile s "AUWERKSUNTERSEITEMÚGLICHSTAUFEINE%BENELEGEN SODASS,ÊNGENÊNDERUNGENDER3OHLplatte auf dem Untergrund stattfinden können (Bild 10.16c) s EINHEITLICHE3OHLPLATTENDICKEOHNE6ERTIEFUNGEN s ZWEI,AGEN0% &OLIE≥ 0,2 mm auf sandigem Untergrund zur Verringerung der Reibung s EINHEITLICHE7ANDDICKEàBERDIEGESAMTE(ÚHEOHNE6ERSPRàNGE s +ONSTRUKTION SO AUSBILDEN DASS ALLE ABDICHTENDEN "AUTEILE 3OHLPLATTE UND 7ÊNDE IN einem Arbeitsgang hergestellt werden können s +ONSTRUKTION UND "EWEHRUNGSFàHRUNG SO WÊHLEN DASS ALLE ANSCHLIE”ENDEN "AUTEILE später als die abdichtenden Bauteile betoniert werden können, also Innenbauteile nicht gemeinsam mit den abdichtenden Außenbauteilen betonieren; für die Bewehrung Verwahrkästen mit Anschlussbewehrung vorsehen. Betontechnologische Maßnahmen Die wesentlichen betontechnologischen Maßnahmen, die durch das Transportbetonwerk erreicht werden können, sind durch zwei Betoneigenschaften gegeben: s "ETONMITNIEDRIGER7ÊRMEENTWICKLUNG DAHER Zement CEM 32,5-NW Zementgehalt des Betons z ≤ 320 kg/m 3 Frischbetontemperatur < 15 °C, möglichst ≤ 10 °C s "ETONMITGERINGEM3CHWINDMA” DAHER Wassergehalt des Betons w ≤ 165 kg/m3 Zementleimgehalt des Betons z1 ≤ 280 l/m3 Wasserzementwert des Betons w/z ≤ 0,55 Betonverflüssiger BV und/oder Fließmittel FM Ausführungstechnische Maßnahmen In den Arbeitsbereich des Bauunternehmens fallen folgende Einflüsse und mögliche Maßnahmen: s %IGENàBERWACHUNGDURCHVERANTWORTLICHEN"ETONFACHMANN")) "AUSTELLE s %INSATZGESCHULTEN0ERSONALS s !BSTIMMUNG DER "ETONIERABSCHNITTE AUF "ETONLIEFERUNG DES 4RANSPORTBETONWERKS UND Leistungsfähigkeit der Baustellentruppe

279

10

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10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

s "ETONIERENVON3OHLPLATTEUND7ÊNDENINEINEM!RBEITSGANG s %INBAUDES"ETONSBEIHOHEN"AUTEILHÚHENOHNE%NTMISCHUNG INGERINGERFREIER&ALLHÚHE mit Schüttrohr (Pumpenschlauch, Kübelschlauch) s .ACHVERDICHTUNG DES "ETONS DURCH 2àTTELN NACH DEM NORMALEN 6ERDICHTUNGSVORGANG insbesondere bei hohen Bauteilen s 7AHLDES:EITPUNKTSFàRDEN"ETONIERBETRIEBMÚGLICHSTGàNSTIGE7ITTERUNGSBEDINGUNgen ohne direkte Sonneneinstrahlung, geringe Temperaturdifferenzen zwischen Tag und Nacht (≤ 15 K) s SOFORTBEGINNENDERUNDGENàGENDLANGWIRKENDER3CHUTZDES"ETONSGEGENZUSCHNELLES Abkühlen, insbesondere zu schnelles Abfließen der Hydratationswärme, z.B. mindestens drei Tage lang s SOFORTBEGINNENDERUNDGENàGENDLANG3CHUTZDES"ETONSGEGENZUSCHNELLES!USTROCKNEN insbesondere bei windigem und sonnigem Wetter, z.B. mindestens sieben Tage lang. Unter der Voraussetzung, dass die vorgenannten konstruktiven, betontechnologischen und ausführungstechnischen Maßnahmen zutreffen bzw. anwendbar sind und schließlich auch tatsächlich durchgeführt werden, ist der Zwang so gering, dass er sich auf die Bauteile nicht ungünstig und kaum risserzeugend auswirkt. In der Praxis scheitert die Verminderung der Zwangbeanspruchung häufig an einen Punkt, nämlich Sohlplatte und Wände in einem Arbeitsgang zu betonieren. Sofern dies nicht möglich ist, sollte geklärt werden, ob die Fugenabstände in den Wänden begrenzt werden können, z.B. durch Scheinfugen oder Betonierfugen:

10

Fugenabstand L ≤ H mit Wandhöhe H als Betonierhöhe.

(10.33)

Für diesen Fall ist die horizontale Zwangbeanspruchung in den Wänden so gering, dass auf eine zusätzliche horizontale Bewehrung verzichtet werden kann. Wenn auch diese Lösung nicht möglich ist, sollte die „Bauweise mit begrenzter Rissbreite“ in Betracht gezogen werden.

10.6.6.2 Bauweise mit begrenzter Rissbreite Bei der Bauweise mit beschränkter Rissbreite wird davon ausgegangen, dass Zugspannungen in den Bauteilen durch Last und Zwang auftreten. Diese Zugspannungen werden durch engliegende, rissverteilende Bewehrungen aufgenommen. Entstehende Risse werden in ihrer Breite so gering gehalten, dass sowohl die Wasserdurchlässigkeit als auch die Dauerhaftigkeit des Bauwerks nicht beeinträchtigt sind. Die Selbstheilung des Betons kann berücksichtigt werden, wenn die entstehenden Risse in Ruhe sind (Abschn. 10.5.5). Sofern den Bewehrungen die volle Zwangbeanspruchung zugewiesen wird, sind keine Fugen erforderlich, aber es werden Risse entstehen. Über die Wahl dieser Bauweise ist der Bauherr zu informieren, damit in den auftretenden Rissen nicht ein Baumangel vermutet wird. Bei dieser Bauweise ist stets eine Bewehrung für „Hydratationszwang“ erforderlich. Sohlplatten Bei Sohlplatten ist für die Ermittlung der Bewehrung der auftretende Zwang in der tatsächlichen Größe entscheidend. Der Zwang ist umso geringer, je mehr sich die Sohlplatte auf

281

10.6 Konstruktive Durchbildung von Bauteilen aus WU-Beton

dem Untergrund bewegen kann. Später Zwang kann bei Vertiefungen durch Schächte oder vertiefte Streifen- oder Einzelfundamente entstehen. Hierfür wäre mit dem vollen Beiwert kzt = 1,0 zu rechnen, wenn nicht besondere Maßnahmen ergriffen werden, z.B. seitliche Abpolsterung der Vertiefungen. Sohlplatten, die bei einer Verkürzung nur die Reibung zum Untergrund überwinden müssen, werden im Allgemeinen ohne Fugen hergestellt. Hierbei ist diese Reibungskraft die maßgebende Größe für den entstehenden Zwang und damit für die erforderliche Bewehrung. Der zutreffende Beiwert kzt für mögliche Verkürzungen der Sohlplatte ergibt sich aus der Berechnung, er ist geringer als bei Behinderung der Verkürzung, wofür kzt = 0,5 anzusetzen wäre. Wände Bei Wänden, die später auf die schon erhärtete Sohlplatte betoniert werden, entsteht eine Zwangbeanspruchung und damit Zugspannungen in Längsrichtung der Wände. Der Beiwert für Zwang aus abfließender Hydratationswärme beträgt kzt = 0,5 (Abschn. 10.5.5). Damit ergibt sich die Mindestbewehrung nach DIN 1045 Abschn. 11.2.2. Diese Bewehrung ist häufig umfangreicher als die statisch erforderliche Bewehrung. Der Zwang lässt sich aber auch bei dieser Bauweise vermindern, und zwar abhängig von der Wandlänge (Abschn. 10.6.5). Je kürzer die Wandlänge bezogen auf die Wanddicke bzw. die Wandhöhe ist, umso geringer ist die Zwangbeanspruchung. Folgende Maßnahmen zur Verringerung der Mindestbewehrung nach DIN 1045 sind sinnvoll: s +URZE7ANDABSCHNITTEDURCH3CHEINFUGENODER"ETONIERFUGEN Z" L ≤ 9 – 2,5 hb (Wanddicke hb und Wandhöhe H in m)

(10.34)

L≤2H

(10.35)

Bewehrung Eine Verringerung der Bewehrung zur Begrenzung der Rissbreite ist gegenüber vollem Zwang immer dann möglich, wenn im entsprechenden Bauteil die wirkende Zugspannung ¥ct,d geringer ist als die zum jeweiligen Zeitpunkt vorhandene Zugfestigkeit fctm des Beton. Das Diagramm Bild 10.15 gilt für Hydratationszwang, für den eine Zwangbeanspruchung entsprechend dem 0,5-fachen Wert der mittleren Zugfestigkeit fctm angenommen wurde: Hydratationszwang:

¥ct,d = 0,5 · fctm

(10.36)

Festigkeits-Zeitbeiwert: kzt = ¥ct,d / fctm = 0,5 Für andere Verhältnisse der wirkenden Zugspannung ¥ct,d zur vorhandenen Zugfestigkeit fctm als 0,5 kann eine Umrechnung des Bewehrungsquerschnitts as vorgenommen werden, der aus dem Diagramm abgelesen wird. Ebenso ist eine Umrechnung für eine andere zulässige Rissbreite als wk = 0,20 mm möglich. Die Werte stehen allerdings nicht in einer linearen sondern in quadratischer Beziehung zueinander entsprechend Gleichung (10.37). Daraus ergibt sich folgende Gleichung zur Umrechnung für den erforderlichen Bewehrungsquerschnitts as,erf : as,erf  as,Diagr –

kzt,vorh – wk,Diagr kzt,Diagr – wk,zul

(10.37)

10

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10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

Die rechnerisch zulässige Rissbreite wk,zul ist unter Berücksichtigung des Druckgefälles i = hW / hb festzulegen (Tabelle 10.11). 10.6.6.3 Bauweise mit zugelassenen Trennrissen Bei dieser Bauweise wird weder eine enge Fugenanordnung gewählt, noch wird eine umfangreiche Bewehrung eingebaut. Es werden Risse hingenommen und durchfeuchtende Risse werden planmäßig geschlossen. Bei Bauwerken, die schon im Rohbauzustand dem höchsten Wasserdruck ausgesetzt werden und bei denen später die Sohl- und Wandflächen zur nachträglichen Abdichtung zugänglich sind, kann diese Bauweise zur Anwendung kommen, sofern der Bauherr zustimmt. Diese Bauweise ist kostengünstig, aber nur in wenigen Fällen auch wirklich sinnvoll.

10.6.7 Bauteilabmessungen und -schwächungen Die zulässigen Bauteillängen sind von mehreren Faktoren abhängig. Zum Teil lassen sich diese Faktoren durch konstruktive oder durch ausführungstechnische Maßnahmen beeinflussen.

10

Eine vollständig zwängungsfreie Lagerung kann unter baupraktischen Verhältnissen nicht erreicht werden. Es ist aber möglich, die Zwängungen gering zu halten. Zu entscheiden bleibt jedoch, ob zur Begrenzung der Rissbildung mit engen Fugenabständen oder mit Bewehrung gearbeitet wird. Unbegrenzte Bauteillängen sind nur mit Bewehrung möglich. Das Festlegen der Bauteilabmessungen ist zum Teil durch die Funktionen vorgegeben, die das Bauwerk zu erfüllen hat. Bei nicht vorgegebenen Abmessungen, also bei freier Wahl der Abmessungen sind vor allem folgende Punkte zu berücksichtigen: s $IE,ASTSPANNUNGENSOLLTENMÚGLICHSTKLEINBLEIBEN DER1UERSCHNITTISTHIERFàRZUBEMESsen. s $IE :WANGSPANNUNGEN INFOLGE 6ERBUND MIT ANDEREN "AUTEILEN SIND ZU ERFASSEN Z" Temperaturdifferenzen (Hydratationswärme, Wechsel Tag/Nacht bzw. Sommer/Winter), Schwinden, Kriechen. s -IT ZUNEHMENDER "AUTEILDICKE hb wächst die Zwangbeanspruchung, ebenso der Anteil einer eventuell erforderlichen Mindestbewehrung zur Begrenzung der Rissbreite. s %RFORDERLICHE-INDESTDICKEDERRECHNERISCHEN$RUCKZONExmin: xmin ≥ 3 cm bzw. ≥ 1,5facher Größtkorndurchmesser der Gesteinskörnung s $AS"ETONIERENDER"AUTEILEMUSSEINWANDFREIMÚGLICHSEIN DAFàRISTEINEAUSREICHENDE Bauteildicke und eine geeignete Bewehrungslage erforderlich. 10.6.7.1 Bauteildicken Aus den vorgenannten Punkten folgert, dass die Bauteile dick genug zu wählen sind, aber andererseits auch nicht unnötig dick ausgebildet werden sollen. Bei der Tragwerksplanung werden oft Bauteilabmessungen gewählt, die ein normgerechtes Betonieren der Bauteile unmöglich machen. Das mag an mangelnder praktischer Erfahrung

10.6 Konstruktive Durchbildung von Bauteilen aus WU-Beton

283

Bild 10.19: Erforderliche Wanddicke für das vorschriftsmäßige Einbringen des Betons mit Fallrohr, damit der Beton nicht entmischt und keine Fehlstellen (Nester) entstehen.

oder an Unbedachtsamkeit liegen. Auf der Baustelle ergeben sich dadurch improvisierte Einbauverfahren, die Fehlstellen im Betonbauteil zur Folge haben können. Für das Eintauchen eines Fallrohres oder der Pumpenleitung in die Wandschalung darf der Zwischenraum zwischen den Wandbewehrungen nicht kleiner als 20 cm sein. Damit ergibt sich zum einwandfreien Betonieren eine Wanddicke von etwa 30 cm (Bild 10.19). Andererseits erhöhen dicke Wände die Rissgefahr wegen der höheren Wärmeentwicklung während des Erhärtens des Betons. Optimale Verhältnisse ergeben sich im Allgemeinen bei Bauteildicken von 30 bis 50 cm. Die Konstruktionselemente für Abdichtungen mit Beton sind: s 3AUBERKEITSSCHICHTAUFDEM"AUGRUND ≥ 5 cm, Beton ≥ C 8/10 s 3OHLPLATTENAUS3TAHLBETON hb ≥ 25 cm, Beton ≥ C25/30 s 7ÊNDEAUS3TAHLBETON hb ≥ 24 cm, Beton ≥ C25/30. Durchgehende Risse in den wasserbeanspruchten Bauteilen werden vermieden, wenn die Ausbildung einer genügend großen Biegedruckzone möglich ist. Dies kann einen Einfluss auf die Mindestbauteildicke haben. Im Bereich des Bahn- und Tunnelbaus können größere Werte erforderlich sein. Zwangbeanspruchungen sind bei dieser Bauweise auf ein Mindestmaß zu begrenzen. 10.6.7.2 Wandhöhen Die Höhe der Wände ist abhängig von dem höchsten Wasserspiegel des später einwirkenden Wassers. Bei Grundwasser ist die Festlegung oft schwierig, meistens aber gerade bei diesen Bauwerken besonders wichtig. Schon bei Planungsbeginn muss ermittelt werden, wie hoch der Grundwasserspiegel möglicherweise steigen kann. Es ist Aufgabe der Planenden, dieses sehr sorgfältig abzuklären. Hierzu sind Erkundungen nötig. Die Feststellung des derzeitigen Grundwasserstandes ist zwar während der Ausführung des Bauvorhabens von Interesse, nützt aber nicht viel für die spätere Sicherheit.

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10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

Der wasserundurchlässige Beton muss eine geschlossene Wanne bilden und das Bauwerk unten und seitlich umschließen. Bei nichtbindigem Boden muss die Wanne mindestens 30 cm über den höchsten Grundwasserstand reichen: Oberkante Wanne ≥ 30 cm über höchstmöglichen Grundwasserstand als Bemessungswasserstand. Darüber ist das Bauwerk gegen Bodenfeuchtigkeit oder gegen nichtdrückendes Wasser zu schützen. Der höchste Grundwasserstand ist aus möglichst langjährigen Beobachtungen zu ermitteln. Die Wandhöhe hat einen wesentlichen Einfluss auf den Betoniervorgang. Die Fallhöhe des Betons darf nicht zu groß sein, da sich der Beton beim Einbringen sonst entmischt. Freie Fallhöhen über 1,5 m werden problematisch und sollten bei wasserundurchlässigen Bauteilen vermieden werden. Bei größeren Wandhöhen hat das Betonieren mit Schüttrohren zu erfolgen oder es ist der Pumpenschlauch weit genug in die Schalung einzuführen. Dafür müssen hohe Wände dick genug sein (möglichst ≥ 30 cm). Auch dem Betonieren mit Schüttrohren oder tiefer eintauchendem Pumpenschlauch sind Grenzen gesetzt. Die Wandhöhe H sollte nicht größer als 6 m sein und die 15fache Wanddicke nicht überschreiten: H ≤ 6,0 m und H ≤ 15 hb.

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Die größeren Höhen bzw. die erforderlichen besonderen Maßnahmen sind in der Leistungsbeschreibung zu nennen, und zwar in der entsprechenden Position und nicht in den Vorbemerkungen. Es sind eventuell zusätzlich waagerechte Arbeitsfugen für getrennte Betoniervorgänge vorzusehen mit dem Nachteil erhöhter Zwangbeanspruchung in den oberen Wandbereichen. Es ist zu klären, ob mit Gleitschalung oder Kletterschalung gearbeitet werden kann.

10.6.7.3 Öffnungen in Wänden Im Bereich drückenden Wassers werden in den Wänden keine offen bleibenden Öffnungen eingebaut. Es kann sich aber um vorübergehende Öffnungen handeln, die während der Bauzeit durch die wirkende Querschnittsschwächung zu Rissen führen. Öffnungen über dem Wirkungsbereich des Wassers können durch weiterführende Zwangspannungen auch Risse im darunter liegenden Abdichtungsbereich entstehen lassen. Fensteröffnungen in Kellern können z.B. durch außen liegende Lichtschächte gesichert werden. Hierbei entstehen jedoch Querschnittsschwächungen und zusätzlich Versprünge. Lichtschächte, die ins Grundwasser hineinreichen, müssen wasserundurchlässig ausgebildet werden. Hier muss die Angriffsfront für das Wasser möglichst kurz gehalten werden. Getrennte Arbeitsabschnitte sind zu vermeiden, damit die Anzahl der Arbeitsfugen verringert wird. Bild 10.20 zeigt den üblichen Fall, Vereinfachungen sind jedoch nötig; sie sind in Bild 10.21 zu erkennen. Hier wird die Bauwerkssohle bis zur Außenseite des Lichtschachtes durchgeführt, und zwar in gleicher Höhe. Die tragende Außenwand kann auf der Sohle stehen, die als Gründungsplatte berechnet wird. Diese Lichtschachtlösung ist auch bei Kelleraußentreppen zu empfehlen. Im Grundriss betrachtet (Bild 10.21), ergibt sich ebenfalls eine „Frontverkürzung“ durch Zusammenfassen mehrerer Lichtschächte zu einem großen. Sol-

10.6 Konstruktive Durchbildung von Bauteilen aus WU-Beton

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Bild 10.20: Ungünstige Ausführung von Lichtschachtwänden bei Kellern im Grundwasser a) Grundriss durch einzelne Lichtschächte für jedes Fenster: komplizierter Schalaufwand, große Angriffsfläche für das Wasser, viele Betonierfugen als Schwachstellen b) Querschnitt mit Streifenfundament und üblichem Lichtschacht: mehrere Betonierabschnitte mit unnötigen Schwachstellen

Bild 10.21: Mögliche Ausführung eines Lichtschachtes bei Kellern im Grundwasser a) Grundriss durch zusammengefasste Lichtschächte für mehrere Fenster: Einfachere Schalarbeit, verringerte Angriffsfläche für das Wasser, keine unnötigen Betonierfugen b) Querschnitt mit durchgezogener Wannensohlplatte und Lichtschachtwand als Außenwand der Wanne: nur eine Betonierfuge

che vereinfachenden Lösungen sind stets anzustreben oder es sind Fertigteil-Lichtschächte zu verwenden. Lichtschächte müssen gegen Niederschlagwasser abgedeckt sein oder sie müssen entwässert werden.

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10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

10.6.7.4 Nischen und Versprünge in Wänden Nischen und Vertiefungen in Wänden sind Querschnittsschwächungen. Solche Querschnittsschwächungen oder Wandversprünge erzeugen in den einspringenden Ecken zusätzliche Spannungen: Es entstehen Kerbspannungen. Daher sind Nischen, Vertiefungen und Wandversprünge möglichst zu vermeiden. Unvermeidbare Querschnittsänderungen sind durch zusätzliche Bewehrung so abzusichern, dass die infolge der Kerbspannungen entstehenden Risse möglichst fein gehalten werden.

10.6.7.5 Durchdringungen Durchdringungen der wasserundurchlässigen Bauteile werden sich nicht immer vermeiden lassen. So sind z.B. Rohrleitungen und Kabel durch die Wände zu führen oder Schalungsanker anzuordnen, die die Wanne durchstoßen. Diese Durchdringungen sind wasserundurchlässig herzustellen. Sie sollen die Bauteile rechtwinklig durchstoßen. Längsgeführte Leitungen in Sohlplatten und Wänden sind auf jeden Fall zu vermeiden: Sie gelten bei weißen Wannen als nicht fachgerecht.

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Kabel- und Rohrdurchführungen Bei Kabel- und Rohrdurchführungen gibt es mehrere Möglichkeiten, und zwar durch das vorherige Einbetonieren von: s 3PEZIAL +ABEL UND 2OHRDURCHFàHRUNG (Bild 10.22a) s &LANSCHROHR"ILDB s -ANTELROHR"ILDC  Stemmarbeiten für Durchbrüche und das nachträgliche Einsetzen der Durchdringungen in die Betonwand scheiden auf jeden Fall aus. Bohrungen (Bild 10.22d) für das spätere Durchschieben der Leitung sind möglich, jedoch nur mit Diamant-Bohrkronen. Diese Art der Durchführungen sollte nur bis zu Wasserdruckhöhen von hw ≤ 1 m gewählt werden. Bild 10.22: Kabel- und Rohrdurchführungen bei wasserundurchlässigen Bauteilen a) Spezial-Rohrdurchführung mit Dichtpackung (z.B. System Hauff) b) Flanschrohr mit Dichtflanschen c) Mantelrohr mit Abdichtung durch Dichtmaterial d) Wandbohrung mit Abdichtung durch Dichtmaterial für Wasserdruckhöhen h w ≤ 1 m

10.7 Fugenausbildung

287

Bei Mantelrohren und Bohrungen wird später die Rohrleitung durchgeschoben. Der Zwischenraum zwischen Wandung und Leitung wird mit Dichtungsmaterial verstopft und abgedichtet. Der Schwachpunkt bei diesen Ausführungen ist das Verstopfen und Abdichten der Rohrdurchführung. Dies muss zuverlässig erfolgen. Außerdem ist die Beständigkeit des Dichtungsmaterials zu klären. Bei Flanschrohren wird die Rohrleitung dichtend angeflanscht. Hierbei handelt es sich um eine starre Verbindung, die gegen Bewegungen sehr empfindlich ist, z.B. bei Setzungen des Bodens im Bereich der Baugrube.

10.6.8 Sonderbauweise „Dreifachwand“ Der Begriff „Dreifachwand“ steht für eine Bauweise, bei der zwei dünne Fertigteilplatten durch Gitterträger werkmäßig zu einem Doppel-Element mit Zwischenraum verbunden werden. Nach dem Aufstellen der Doppel-Elemente auf der Baustelle wird der Raum zwischen den beiden Fertigplatten mit Ortbeton verfüllt: Dadurch entsteht die Dreifachwand. Der Gesamtquerschnitt aus Fertigplatten und Ortbeton wirkt statisch gemeinsam im Verbund. Diese Dreifachwände können auch im Kellerbereich gegen drückendes Wasser eingesetzt werden. Hierzu sind eine Reihe besonderer Bedingungen einzuhalten. In diesem Zusammenhang wird nicht näher auf Einzelheiten eingegangen, sondern auf weiterführende Literatur verwiesen [10.56 bis 10.56c].

10.7 Fugenausbildung Fugen sind in ihrer Lage von der Bauwerksnutzung abhängig, sind andererseits aber auch durch die Herstellung bedingt. Fugen bedürfen einer sorgfältigen Planung. Die Planung von Fugen einschließlich der dazugehörigen Abdichtung sollte stets ein Bestandteil der Objektoder Tragwerksplanung sein. Die Ergebnisse der Planung müssen in das Leistungsverzeichnis und in den Ausführungsunterlagen aufgenommen werden. Diese Detailplanung ist nicht Aufgabe des ausführenden Bauunternehmens. Allerdings ist Abstimmung aller Beteiligten erforderlich, z.B. zwischen Tragwerksplanung, Bewehrungsverlegung, Schalungsbau, Betontechnologie, Betonlieferung, Bauausführung, Qualitätssicherung.

10.7.1 Fugenarten Es gibt verschiedene Arten von Fugen für wasserundurchlässige Bauteile: s "EWEGUNGSFUGEN$EHNFUGEN s 3CHEINFUGEN3OLLRISSFUGEN s "ETONIERFUGEN!RBEITSFUGEN Dehnfugen sollen ein Ausdehnen der Bauteile ermöglichen. Zwang infolge Temperaturänderungen oder anderer Einflüsse können durch Dehnfugen verringert werden. Dehnfugen sollten besser Bewegungsfugen, Temperaturfugen oder Raumfugen genannt werden. Die konstruktiv richtige Ausbildung dieser Fugen ist nicht einfach und oft recht aufwändig.

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10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

Bewegungsfugen sollen Bauteilbewegungen ermöglichen. Solche Bewegungen können durch ungleiche Setzungen – bedingt durch unterschiedlichen Baugrund oder verschieden große Belastungen entstehen. Diese Fugen werden auch als Dehnfugen bezeichnet; sie unterscheiden sich konstruktiv meistens nicht von ihnen. Bewegungsfugen werden auch Bauteilfugen, Bauwerksfugen, Gebäudefugen oder Trennfugen genannt. Scheinfugen sollen bei der Tragwerksplanung dort angelegt werden, wo im jungen Beton voraussichtlich Risse zu erwarten sind und wo eine Betonierfuge nicht angeordnet werden kann. Sie werden auch Sollrissfugen genannt. Durch Scheinfugen sollen Risse nur an diesen beabsichtigten Stellen entstehen: Es wird durch eine Scheinfuge eine Querschnittsschwächung angelegt. Scheinfugen gestatten nur ein Zusammenziehen des Betons, z.B. beim Abkühlen oder durch Schwinden. Dabei reißt der Beton an der vorgesehenen Stelle; die Scheinfuge öffnet sich. Diese Fugen werden auch als Temperaturfugen oder Schwindfugen bezeichnet. Betonierfugen (Arbeitsfugen) sind Fugen zwischen einzelnen Betonierabschnitten. Mehrere Betonierabschnitte ergeben sich dann, wenn die Bauwerksabmessungen für einen einzigen Betoniervorgang zu groß sind. Das ist oft der Fall. Betonierfugen entstehen s INNERHALBEINERGRO”EN3OHLPLATTE s ZWISCHEN3OHLPLATTEUND7ÊNDEN s ZWISCHENEINZELNEN7ANDABSCHNITTEN s ZWISCHEN7ÊNDENUND$ECKEN

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Die Gründe für das Anlegen von Betonierfugen können unterschiedlich sein s "ETONIERABSCHNITTEMITGERINGEREN"ETONMENGEN s GàNSTIGERE!RBEITSTAKTE3CHALEN "EWEHREN "ETONIEREN s EINFACHERES3CHALEN s WENIGER3CHALUNGSMATERIAL Betonierfugen können als Scheinfugen oder als Pressfugen angelegt werden. Zusammenfassend ergeben sich für wasserundurchlässige Bauteile aus den vorstehenden Erklärungen zwei Fugenarten: Bewegungsfugen, Schein- und Arbeitsfugen. Bei Bewegungsfugen spielen andere Probleme eine Rolle als bei Schein- und Arbeitsfugen.

10.7.2 Wirkungsweise von Fugenabdichtungen Die Funktion einer Fugenabdichtung beruht meistens auf einer der nachstehend genannten Wirkungen: s Anpressdruck in einer Betonierfuge, wenn der neue Beton an den vorhandenen Beton dicht anschließt, z.B. Fuge Sohlplatte/Wand s Einbettungen durch festes Einbetonieren von Stahlblech. Die dichtende Wirkung ergibt sich aus der guten Haftung zwischen Stahlblech und Beton. Dieses Prinzip funktioniert nicht bei Kunststoff. s Umlaufwege für das Wasser werden bei Fugenbändern durch Sperranker, Rippen und Randwulst so vergrößert, dass zwischen Beton und Kunststoff kein Wasser durchläuft.

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10.7 Fugenausbildung

Geeignet sind hierfür Fugenbänder aus thermoplastischem Kunststoff und ElastomerFugenbänder. s Anflanschungen bewirken eine Abdichtung durch Einklemmen der Fugenbandschenkel in Stahllaschen. Geeignet ist hierfür besonders Elastomer wegen der größeren Rückstellkraft des Materials. s Verpresssysteme (Injektionsschläuche oder -kanäle) können zum späteren Verpressen von Betonierfugen eingebaut werden. Sie müssen durchgehend dicht am zuerst eingebrachten Beton anschließen und in engen Abständen befestigt werden, damit sie Kontakt zur Betonierfuge behalten und beim späteren Weiterbetonieren nicht vollständig von Beton oder Zementleim umschlossen werden. Verwendbarkeitsnachweis erforderlich. s Quellprofile aus modifiziertem Bentonitmaterial oder Quellkautschuk bzw. quellfähigem Kunststoff können zur Sicherung von Betonierfugen auf dem zuerst eingebrachten Beton verlegt werden. Sie müssen ebenfalls durchgehend auf dem Beton aufliegen und dürfen vor dem Erhärten des Anschlussbetons nicht quellen, z.B. durch Baufeuchte oder Regen. Verwendbarkeitsnachweis erforderlich. Bei allen Fugenabdichtungen ist zu bedenken, dass die in verschiedenen Ebenen verlaufenden Systeme (waagerecht/lotrecht) miteinander verbunden werden müssen. So ist im

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Bild 10.23: Beispiele für das Führen der Fugenbänder von der waagerechten in die lotrechte Ebene bei Betonierfugen a) mittigliegendes Fugenband mit Umlenkung von der Sohlpatte in die Wand b) außen liegendes Fugenband mit geschweißter Ecke zwischen Sohlplatte und Wand c) außen liegende Fugenbänder müssen beim Einbetonieren frei von Schmutz und verkrustetem Altbeton sein

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10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

Allgemeinen eine Durchführung der in Sohlplattenmitte verlaufenden Fugenbänder mit den in Wandmitte angeordneten Fugenbändern einwandfrei herzustellen (Bild 10.23a). Am einfachsten einbaubar sind unter der Sohlplatte liegende Außenfugenbänder, die mit außenstehenden Fugenbändern der Wände verbunden werden (Bild 10.23b). An der Außenecke ist ein ordnungsgemäßes Herstellen einer geschweißten senkrechten Ecke nötig. Ein ungestoßenes Herumführen um die Ecke ist nicht zulässig, da hierbei die Ankerrippen gequetscht würden. Geschlossenes System der Fugenabdichtung Jede Art der Fugenabdichtung muss ein System bilden, das in sich geschlossen ist. Das bedeutet, dass nicht nur die Regelquerschnitte in horizontaler oder vertikaler Richtung einwandfrei gelöst und in den Ausführungszeichnungen klar dargestellt werden müssen. Es muss auch über die Detailpunkte nachgedacht werden, die sich am Ende oder an Kreuzungen verschiedener Fugensicherungen ergeben. So wird es immer schwierig sein, mittig- und außen liegende Fugensicherungen miteinander zu verbinden. Eine einwandfreie Lösung ist aber erforderlich, damit ein geschlossenes System der Fugenabdichtung entsteht.

10.7.2.1 Fugenbänder oder Fugenbleche

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Fugen können durch Fugenbänder oder durch Fugenbleche abgedichtet werden. Fugenbänder funktionieren nach dem Umlaufprinzip, indem der Umlaufweg eindringenden Wassers vergrößert wird. Fugenbleche wirken nach dem Einbettungsprinzip, da durch Einbettung der Fugenbänder zwischen Beton und Stahl eine innige Verbindung entsteht. Es ist stets zu entscheiden, welches Fugensicherungssystem gewählt werden soll: s Entweder Fugensicherungen nach dem Umlaufprinzip s oder Fugensicherungen nach dem Einbettungsprinzip. Eine Besonderheit sind Fugenbänder mit beidseitigen Stahllaschen (s. Bild 10.30c). Sie stellen eine Kombination beider Prinzipien dar. Fugenbleche sind steifer als Fugenbänder, können daher sicherer einbetoniert werden. Die Gefahr des Umkippens durch Betondruck ist geringer. Allerdings sollen Fugenbleche nur in solchen Arbeitsfugen eingebaut werden, bei denen keine Fugenbewegung zu erwarten ist (z.B. in Arbeitsfugen zwischen Sohlplatte und Wand). Bei Arbeitsfugen in Wänden sollten Fugenbleche nicht eingesetzt werden, da bei Bewegungen das Einbettungsprinzip nicht voll wirken kann. Eine Notlösung für den Einsatz von Fugenblechen in Wänden ergibt sich durch Anstreichen des mittleren Fugenblechbereichs von etwa 10 cm Breite mit einem Bitumen- oder Kunststoffanstrich, so dass die Verbundwirkung auf die Randbereiche des Fugenbleches begrenzt bleibt und der mittlere Bereich für geringe Dehnungen zur Verfügung steht. Bei Scheinfugen kann eine Sonderkonstruktion eingesetzt werden, und zwar in Form des so genannten Fugenblechkreuzes (s. Bild 10.31b). Verbindungen von Kunststoff-Fugenbändern mit Stahlblechen sind stets problematisch und in ihrer Wirkung fragwürdig, da es zu Umläufigkeiten kommen kann. Eine Ausnahme bilden jedoch Fugenbänder mit Stahllaschen. Hier können Verbindungen von Fugenblechen an den Stahllaschen der Fugenbänder vorgenommen werden, wenn z.B. waagerecht umlaufen-

10.7 Fugenausbildung

291

de Bleche zwischen Sohlplatte und Wand mit lotrechten Fugenbändern verbunden werden sollen (s. Bild 10.38).

10.7.2.2 Fugenbandarten Fugenbänder werden nach ihrer Anordnung im Beton sowie nach ihrer Verwendung bei Bewegungs- bzw. Dehnfugen oder Schein- bzw. Arbeitsfugen unterschieden in s MITTIGLIEGENDESINNENLIEGENDES $EHNFUGENBAND4YP$ s MITTIGLIEGENDESINNENLIEGENDES !RBEITSFUGENBAND4YP! s AU”ENLIEGENDES$EHNFUGENBAND4YP$! s AU”ENLIEGENDES!RBEITSFUGENBAND4YP!! Außenliegende Fugenbänder Außenliegende Fugenbänder wirken nur einwandfrei, wenn sie auf der Seite des einwirkenden Wassers liegen, z.B. an der Außenwandseite des Bauwerks bei Einwirkung von Grundwasser. Sie sind bei dünneren Bauteilen (z.B. hb ≤ 50 cm) zweckmäßig und können bei Druckgefällen bis hW/hb ≤ 10 angewendet werden. Das Verlegen und Einbetonieren außen liegender Fugenbänder an der Unterseite der Sohlplatte (Bild 10.24a) ist einfacher als das Einbauen mittigliegender Fugenbänder (Bild 10.24b). Bei waagerecht umlaufenden Fugenbändern zur Sicherung der Betonierfuge zwischen Sohlplatte und Wand sind sowohl der Einbau von Fugenbändern durch Befestigen an der Schalung als auch das Einbetonieren einfach durchzuführen, doch das Risiko möglicher Fehler ist groß. Daher ist auf folgende Punkte besonders zu achten (Bild 10.23): s !U”ENLIEGENDE&UGENBÊNDERDàRFENNURINGRO”EM"OGENGEKRàMMTWERDEN$ERÃBERgang Sohlplatte/Wand ist mit geschweißter Ecke auszubilden (Bild 10.23b). s 3CHMUTZODER"ETONRESTE DIEAUFDEN!NKERRIPPENLIEGEN MàSSENVORDEM%INBETONIEREN entfernt werden (Bild 10.23c). s 5NTER DEN !NKERRIPPEN KANN SICH BEIM "ETONIEREN ,UFT ANSAMMELN DER "ETON SOLLTE daher nach Möglichkeit seitlich vorangetrieben werden. s "EWEHRUNGDARFDIE!NKERRIPPENNICHTQUETSCHEN !BSTANDHALTERMàSSENFàRDENRICHTIgen Abstand der Bewehrung sorgen. s $AS%NTFERNENDER3CHALUNGMUSSVORSICHTIGERFOLGEN DAMITAU”ENLIEGENDE&UGENBÊNder nicht aus dem Betongefüge gerissen werden. Die Befestigung mit Doppelkopfnägeln außerhalb der Sperranker ist zweckmäßig. s .ACHDEM!USSCHALENSINDDIE&UGENBÊNDERGEGENMECHANISCHE"ESCHÊDIGUNGZUSCHàTzen. Das kann durch Hartfaserplatten o.ä. erfolgen, die über die herausschauenden Spitzen der Doppelkopfnägel gesetzt werden. s !U”EN LIEGENDE &UGENBÊNDER SIND VOR DEM 6ERFàLLEN DER "AUGRUBE ZU KONTROLLIEREN Eventuell entstandene Beschädigungen können erkannt werden und sind durch Schweißen zu reparieren.

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10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

Bild 10.24: Beispiel für eine Betonierfugen (Arbeitsfugen) in der Sohlplatte mit RippenstreckmetallAbsperrung a) unten liegendes Fugenband b) mittig liegendes Fugenband

Mittigliegende Fugenbänder Bei mittigliegenden Fugenbändern ist es gleichgültig, von welcher Richtung der Flüssigkeitsdruck wirkt. Auch hinsichtlich der Größe des Wasserdrucks bestehen keine Einschränkungen für die Anwendung mittigliegender Fugenbänder.

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Der Einbau mittigliegender Fugenbänder ist aufwändiger als der Einbau außen liegender Fugenbänder. Das Fugenband sollte mindestens 25 cm überdeckt sein. Andererseits sollte das Fugenband für eventuelle Reparaturen später zugänglich sein und daher möglichst nicht tiefer als 30 cm von der zugänglichen Oberfläche liegen (s. Bild 10.33). Damit sich beim Betonieren die Fugenbänder nicht verschieben, sind sie zu sichern, ggf. durch Aussteifungen, Schalung oder Verspannungen (s. Bild 10.30a). Außen- und mittigliegende Fugenbänder Bei besonders beanspruchten Konstruktionen mit erhöhtem Sicherheitsniveau (z.B. Druckgefälle hW/hb > 20 oder Wasserdruckhöhe hW > 10 m) können sowohl außen liegende als auch mittigliegende Fugenbänder als doppeltes Sicherheitssystem eingebaut und miteinander kombiniert werden. Dieses doppelte Abdichtungssystem ist dann sinnvoll, wenn in engen Abständen (z.B. 2 bis 3 m) Querschotte durch dazwischen angeordnete Fugenbänder eingebaut werden.

10.7.3 Ungeeignete Fugenabdichtungen Für wasserundurchlässige Bauteile sind nur Abdichtungen von Bedeutung, die bei Wasserdruck dicht sind und trotz entsprechender Fugenbeanspruchung dicht bleiben. Hierbei gibt es auch einige Abdichtungen, die nur für andere Arbeitsbereiche geeignet sind. Zur Abdichtung wasserundurchlässiger Fugen scheiden einige Materialien als alleiniges Abdichtungssystem aus.

10.7 Fugenausbildung

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Daher: s +EINE&UGENDICHTUNGSMASSENELASTISCHODERPLASTISCH s KEINE&UGENPROFILEZUM%INDRàCKEN %INSTECKEN !NKLEBEN s KEINE-OOSGUMMIPROFILEZUM%INPRESSEN s KEINE6AKUUMPROFILE s KEINE(UTPROFILE!BDECKFOLIE ZUM%INBETONIEREN s KEINE$ICHTUNGSBAHNENZUMÃBERKLEBENVON"EWEGUNGSFUGEN Begründungen Fugendichtungsmassen nach DIN 18 540 „Abdichten von Außenwandfugen im Hochbau mit Fugendichtungsmassen“ oder nach den „Technischen Lieferbedingungen für bituminöse Fugenvergussmassen“ sind nicht zugelassen für wasserdruckhaltende Abdichtungen. Sie sind hierbei überfordert. Fugenprofile, die später in die Fugen eingedrückt, eingesteckt oder an den Fugenflanken angeklebt werden, dienen dem optischen Verschließen von Fugen in Fassaden. Sie können einem Wasserdruck nicht standhalten. Moosgummiprofile zum Einpressen in die Fuge sind nur bei Fertigteilen geeignet. Bei Ortbetonbauteilen sind die Fugenflanken zu uneben und die Fugenbreite nicht gleichmäßig genug. Das Gefüge des Betons an den Fugenflanken ist oft nicht dicht genug. Außerdem fehlt der nötige Anpressdruck. Vakuumprofile sind Hohlprofile, aus denen vor dem Einbau die Luft durch Unterdruck herausgezogen wurde; dadurch sind sie flach und lassen sich in die Fuge einschieben. Bei Belüftung nimmt das Material seine ursprüngliche Form wieder an und presst sich dabei an die Fugenflanken. Das Problem der Unebenheit und des porösen Gefüges der Fugenflanken besteht auch hier. Hutprofile sind U-förmige Profile aus Kunststoff. Sie werden mit ihren Ankerrippen einbetoniert. Bei Versuchen zeigten diese Profile zwar eine gute Funktionsfähigkeit, doch sie haben für den Baustellenbetrieb mehrere Nachteile: Die Ankerrippen können oft nicht sicher genug einbetoniert werden; Verbindungen mit anderen Profilen sind schlecht möglich; Schweißarbeiten sind bei diesen Profilen auf der Baustelle besonders schwierig. Dichtungsbahnen zum Überkleben der Fugen haben den Anschein einer Notlösung. Für Bewegungsfugen kommen sie nicht in Frage. Sie sind nur auf der Seite des Wasserdrucks bei erdberührten Bauteilen und nur bei Arbeitsfugen oder Rissen einsetzbar. Die Dehnfähigkeit ist begrenzt, eine Rissabdichtung ist damit nur in Grenzen möglich. Hinweis Alle Fugenabdichtungen bedürfen eines Verwendbarkeitsnachweises.

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10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

10.7.4 Betonierfugen (Arbeitsfugen) 10.7.4.1 Vorbemerkungen Betonierfugen (Arbeitsfugen) entstehen zwischen zeitlich getrennt hergestellten Betonierabschnitten. Sie müssen vorher geplant werden und dürfen in ihrer Lage nicht dem Zufall überlassen bleiben. Trotz der Betonierfugen erhält man eine kraftschlüssige Verbindung der Betonierabschnitte. Die Bewehrung läuft bei diesen Fugen vollständig oder zur Hälfte durch, jeder zweite Stab kann getrennt werden, wenn die Bewehrung statisch nicht erforderlich ist. In der DAfStb-Richtlinie [10.21] werden zur Anordnung und Ausbildung von Arbeitsfugen in Abschnitt 9.2 folgende Angaben gemacht:

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Arbeitsfugen sind planmäßig festzulegen und entwurfsmäßig auszuführen. Die Arbeitsfuge zwischen Bodenplatte und Wand kann entweder in der Ebene der Bodenplatte oder als erhöhter Sockel ausgebildet werden. Sockel müssen vor dem Betonieren der Bodenplatte geschalt und in einem Arbeitsgang mit der Bodenplatte betoniert werden; nachträglich „aufgesetzte“ Sockel sind nicht zulässig. Als Regelausführung wird der Einbau einer Fugenabdichtung empfohlen. Für gewählte Mindestwanddicken von ≥ 300 mm ist jedoch auch möglich, bei entsprechend sorgfältiger Fugenvorbereitung und sorgfältigem Anbetonieren einen dichten Anschluss des Betons in bewehrten Arbeitsfugen ohne zusätzliche Einbauteile zu erreichen (Bild 10.28). Dazu sind folgende Maßnahmen durchzuführen: – Am Tag nach dem Betonieren der Bodenplatte ist die Zementschlämme auf der Oberfläche der Arbeitsfuge mit scharfem Wasserstrahl zu entfernen und das Korngerüst freizulegen. – Der Beton der Bodenplatte ist im Bereich der Arbeitsfuge durch ständiges Feuchthalten nachzubehandeln, bis die Festigkeit des oberflächennahen Betons mindestens 70 % der charakteristischen Festigkeit des verwendeten Betons beträgt. Chemische Nachbehandlungsmittel sind nicht zulässig. – Vor dem Betonieren ist der ordnungsgemäße Zustand der Arbeitsfuge zu kontrollieren. Die Arbeitsfuge muss kornrau, mattfeucht, frei von Verunreinigungen und von Rückständen (z.B. Schalungstrennmittel) sein. Die Kontrolle ist zu dokumentieren. – Beim Betonieren der Wand ist stets eine Anschlussmischung vorzusehen. Zur wasserundurchlässigen Ausbildung der Betonierfugen ist in der Regel der Einbau einer zusätzlichen Wassersperre nötig. Meistens genügt es, nur den Weg des Wassers zu verlängern. Auf dem längeren Weg wird der Wasserdruck soweit abgebaut, dass die trockene Seite auch trocken bleibt. Die in den folgenden Abschnitten gezeigten Lösungen für Betonierfugen gelten für häufig vorkommende Fälle bei üblichen Bauteildicken und begrenzten Wasserdrücken. Für spezielle Aufgaben sind Lösungen im Einzelfall zu erarbeiten, wozu die hier gezeigten einfachen Möglichkeiten nicht ausreichen.

10.7.4.2 Arbeitsfugen in der Sohlplatte Fugen in der Sohlplatte können meistens als Arbeitsfugen ausgeführt werden. Es müssen nur dann Bewegungsfugen sein, wenn es besondere Bedingungen erfordern. Bei rissverteilender Bewehrung braucht innerhalb der Sohlenfläche eines Gebäudes keine Fuge ausgeführt

10.7 Fugenausbildung

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zu werden. Häufig ist jedoch das Arbeiten ohne Fuge schlecht ausführbar: Der Arbeitstakt zwingt zu Unterteilungen der Gesamtfläche. Die Ausbildung dieser Betonierfugen erfolgt durch lotrechtes Absperren mit Rippenstreckmetall oder Schalung mit profilierten Leisten. Die Bewehrung kann ungestoßen durchlaufen. Bei Wasserdruck von außen kann mit außen liegendem Fugenband gearbeitet werden. Mittig unter der Betonierfuge liegt auf der Sauberkeitsschicht ein Arbeitsfugenband von 350 mm Breite mit je drei Ankerrippen links und rechts. Bild 10.24 zeigt die Ausführung dieser Betonierfuge. Im Gegensatz zu mittig in der Sohlplatte liegenden Fugenbändern (Bild 10.24b) lassen sich die unten liegenden Fugenbänder (Bild 10.24a) einwandfrei einbetonieren. Das Anbetonieren des nächsten Abschnittes soll erst erfolgen, wenn die Hydratationswärme des Betons wieder abgeklungen ist. Das wird je nach Sohlplattendicke vier bis zehn Tage nach dem Betonieren der Fall sein (Abschn. 10.2.5). Einen Tag vor dem Anbetonieren ist der Beton anzufeuchten. Bei Einbau eines mittigliegenden Fugenbandes ist besonders darauf zu achten, dass sich unter dem Band zwischen den Ankerrippen keine Luftblasen ansammeln. Das Fugenband muss auch von unten satt eingebettet sein.

10.7.4.3 Arbeitsfugen an Schächten Tieferliegende Schächte können oft nicht mit der Sohlplatte in einem Arbeitsgang betoniert werden. Die dadurch erforderlich werdende Fuge sollte in Höhe der Sohlplattenunterseite waagerecht liegend ausgebildet werden. Diese Arbeitsfuge ist durch ein Fugenband zu sichern (Bild 10.25 bis 10.27). Hierfür kann ein abgewinkeltes, aus zwei Teilen zusammengeschweißtes Fugenband verwendet werden.

10.7.4.4 Arbeitsfugen Sohlplatte/Wand Zunächst sollte geklärt werden, ob Arbeitsfugen zwischen der Sohlplatte und den Wänden erforderlich sind. Diese Fugen sind Schwachpunkte der Abdichtung. In einigen Fällen ist es sinnvoller – wenn auch ausführungsmäßig schwierig – die Wände mit der Sohlplatte in einem Arbeitsgang zu betonieren. In Arbeitsfugen zwischen Sohlplatte und Wänden treten im Allgemeinen keine Bewegungen auf und es ist eine breite Biegedruckzone vorhanden. Die Fuge könnte durch den Anpressdruck dicht sein, wenn der neue Beton an den vorhandenen Beton dicht anschließt (Bild 10.28). Das ist jedoch schwierig zu erreichen. Dafür gibt es mehrere Gründe: s $IE/BERFLÊCHEDES3OHLPLATTENBETONSISTZWISCHENDEN!NSCHLUSSBEWEHRUNGENDER7ÊNde oft mit Zementschlämme angereichert, da die Oberfläche in diesem Bereich nicht abgezogen werden kann. s 6OR DEM %INBRINGEN DES 7ANDBETONS KANN ES ZU 6ERSCHMUTZUNGEN DES !NSCHLUSSBEreichs kommen. s $ER!NSCHLUSSBEREICHISTBEIM"ETONIERENNICHTEINSEHBARDAS"ETONIERENGESCHIEHTIM Dunkeln. s $ER7ANDBETONENTMISCHTSICHLEICHTBEIM!BSTàRZENINDER7ANDSCHALUNG ESENTSTEHEN am Wandfuß gelegentlich Nester.

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10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton Bild 10.25: Beispiel für einen tieferliegender Schacht mit einseitiger Verschiebemöglichkeit durch weiche Dämmplatten (z.B. Mineralfaserplatten)

Bild 10.26: Beispiel für einen tieferliegender Schacht, der durch Bewegungsfugen bzw. Gleitfugen von den anderen Bauteilen getrennt ist

10 Bild 10.27: Beispiel für eine waagerechte Betonierfuge zwischen Schachtwand und Sohlplatte mit außen eingebautem Fugenband, zusammengeschweißt aus zwei halben Fugenbändern, je 350 mm breit

Bild 10.28: Abdichten einer Betonierfuge durch raue Oberfläche und Anpressdruck bei großer Biegedruckzone und einem Druckgefälle hW/h ≤ 2,5 bei Wanddicken h ≥ 30 cm. Altbeton von Zementschlämmeschicht befreien durch Abspritzen der Oberfläche mit einem Hochdruck-Wasserstrahler. Neubeton in weicher Konsistenz 0/8 mm intensiv in die Anschlussfläche einrütteln (Abschn. 9.2 (3) DAfStb-Richtlinie [10.19] ).

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10.7 Fugenausbildung

Eine Vorbehandlung des älteren Betons vor dem Weiterbetonieren genügt nur bei hohem Anpressdruck aus Auflast lotrecht zur Arbeitsfuge entsprechend Bild 10.28 und nur bei geringem Wasserdruck. Der höchstmögliche Wasserstand sollte nicht höher als die 2,5fache Wanddicke über der Arbeitsfuge anstehen: Druckgefälle hW/hb < 2,5

nach Tabelle 10.11 und Bild 10.12.

Erforderlich ist bei dieser Ausführungsart nach dem Vorbereiten des Altbetons das Aufbringen und gründliche Einrütteln einer besonderen Anschlussmischung aus weichem, feinem Beton (z.B. Beton mit Fließmittel Konsistenz F5 mit 8 mm Größtkorn). Dichtungsschlämmen, mit denen die Betonierfuge zwischen Sohlplatte und Wand eingestrichen wird sind abzulehnen, wenn nicht frisch hinein betoniert werden kann. Das Bewehren und Einschalen der Wände erfordert meistens so viel Zeit, dass zwischendurch die Dichtungsschlämme abgetrocknet oder sogar ausgehärtet ist. Sie kann dann als Trennschicht wirken. Das ist schlechter, als wenn der Altbeton durch Anfeuchten vorbehandelt wurde. Ausführung verschiedener Arbeitsfugen Die zwischen der Sohlplatte und den Wänden entstehende Arbeitsfuge ist bei Wasserdruck zusätzlich durch eine Wassersperre zu sichern. Dies kann auf verschiedene Weisen geschehen (Bild 10.29). Die Querschnitte (Bild 10.29a), c) und f) zeigen jeweils Ausführungen mit Abkantung bzw. Sockel, die gleichzeitig mit der Sohlplatte ausgeführt werden müssen. Bei der Planung von Wandsockeln sollte bedacht werden, dass der Arbeitsaufwand bei fachgerechter Ausführung sehr groß ist, insbesondere bei der „üblichen“ Ausführung nach Bild 10.29c). Das Betonieren eines Sockels mit gesondert hergestellter Schalung ist nur nötig, wenn die obere Bewehrung der Sohlplatte tatsächlich durchlaufen muss. Bild 10.29b) zeigt eine einfachere und preiswertere Lösung. Die Querschnitte (Bild 10.29b), d) und e) stellen Lösungen dar, bei denen die Arbeitsfuge in Höhe der Sohlplattenoberseite durchläuft. Die gezeigten Lösungsbeispiele sind nicht als gleichwertig anzusehen. Die Ausführbarkeit ist unterschiedlich schwierig, die Anwendungsbereiche sind durch die vorhandene Wanddicke und das wirkende Druckgefälle eingeengt. Abkantungen in der äußeren Wandhälfte unterhalb der Sohlplattenunterseite lassen sich mit einem in Wandmitte lotrecht angeordneten Streckmetallstreifen von mindestens 10 cm Höhe herstellen (Bild 10.29a). Der außen liegende Bereich ist vor dem Betonieren der Wand zu säubern, da sich hier Abfall und Schmutz ansammeln kann. Diese Ausführung ist relativ einfach herzustellen und bei nicht zu großem Wasserdruck genügend sicher. Auch hier ist nach dem Reinigen und Vornässen des Altbetons eine Anschlussmischung aus weichem, feinem Beton aufzubringen und gründlich einzurütteln. Mittigliegende Fugenbänder können mit der unteren Hälfte in die Sohlplatte einbetoniert werden, wenn die obere Sohlplattenbewehrung nicht nach außen durchläuft und in Wandmitte abgebogen wird (Bild 10.29b). Die obere Sohlplattenbewehrung kann zum Einbau des Fugenbandes auch abgesenkt werden. Das ist stets dann möglich, wenn an der Innenecke Sohlplatte/Wand keine Zug- oder Biegezugbeanspruchung wirkt. Nur in Fällen, bei denen die obere Sohlplattenbewehrung nach außen durchlaufen muss, ist ein Wandsockel mit der Sohlplatte in einem Arbeitsgang zu betonieren, damit das Fugenband zur Hälfte einbetoniert werden kann (Bild 10.29c). Fugenbänder sind vor dem Betonieren

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10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

einzubauen und gegen Umkippen zu sichern. Ein nachträgliches Eindrücken in den frischen Beton ist abzulehnen. Mittigliegende Fugenbleche sollen mindestens 250 mm hoch und 1,5 mm dick sein, bei hohem Druckgefälle mit erhöhten Anforderungen an die Dichtheit sollten die Fugenbleche einen Querschnitt von 300 × 2 mm haben. Fugenbleche bestehen aus normalem „Schwarzblech“, sie können auch mit besonders abdichtenden Stoffen (z.B. Bentonit) beschichtet sein. Die Fugenbleche sind in möglichst großen Längen vor dem Betonieren einzubauen, gegen Verschieben und Umkippen zu sichern und zu befestigen, z.B. durch Punktschweißen an Bewehrungen. Außen liegende Fugenbänder bieten bei geringerem Wasserdruck und sorgfältigem Einbau eine weitere Möglichkeit der Fugensicherung bei von außen angreifendem Wasser. Voraussetzung hierfür ist allerdings, dass die Sohlenstirnseite nach außen nicht verspringt, also

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Bild 10.29: Beispiele für Betonierfugen zwischen Sohlplatte und Wand in weißen Wannen, bei denen Sohlplatte und Wände nicht in einem Arbeitsgang betoniert werden können: a) Abkantung im äußeren Wandbereich mit Rippenstreckmetall ≥ 10 cm tief Anwendungsbereich Wanddicke h ≥ 30 cm, Druckgefälle hW/h ≤ 2,5 b) Betonierfuge ohne Sockel und ohne obere durchgehende Bewehrung mit Fugenband oder Fugenblech in Wandmitte Anwendungsbereich Wanddicke h ≥ 30 cm c) geschalter Wandsockel mit Fugenblech oder Fugenband in der Mitte des Sockels, wenn die obere Sohlplattenbewehrung über den gesamten Wandbereich durchlaufen muss Anwendungsbereich Wanddicke h ≥ 30 cm d) durchgehende Betonierfuge mit Fugenband an der Außenseite Anwendungsbereich Wanddicke h ≥ 24 cm e) Betonierfuge ohne Sockel mit Fugenband an der Außenseite bei dicken auskragenden Sohlplatten Anwendungsbereich Wanddicke h ≥ 24 cm f) geschalter Wandsockel mit Außenschalung und Rippenstreckmetall an der Innenbewehrung mit Fugenband an der Außenseite Anwendungsbereich Wanddicke h ≥ 24 cm

10.7 Fugenausbildung

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bündig mit der Wandaußenseite steht (Bild 10.29d) oder ein Sockel betoniert wird (Bild 10.29f). Das Fugenband wird an der Außenschalung mit Doppelkopfnägeln oder in anderer geeigneter Weise angeheftet. Das Annageln in den Befestigungsstreifen außerhalb der Sperranker soll so erfolgen, dass beim Entfernen der Schalung das Fugenband nicht aus dem Beton herausgerissen wird. Doppelkopfnägel oder teilweise eingeschlagene Nägel mit umgeklopftem Kopf sind im Beton gut verankert und verhindern das Herausreißen des Fugenbandes beim Ausschalen. Die Fugenbänder sind vor dem Verfüllen des Arbeitsraumes zu kontrollieren und gegen Beschädigung zu schützen. Der Schutz kann durch Hartfaserplatten o.ä. Platten erfolgen, die von den herausschauenden Nagelspitzen gehalten werden. Es ist beim Betonieren darauf zu achten, dass auf den Sperrankern kein Schmutz liegt und sich unter den Sperrankern möglichst keine Luft festhängt (Bild 10.29c). Bei dicken Sohlplatten ist es möglich, die Außenkante der Sohle im unteren Bereich auskragen zu lassen. Damit ist es möglich, das Fugenband über der Auskragung bündig mit der Wandaußenseite einzubauen (Bild 10.29e).

10.7.4.5 Arbeitsfugen in den Wänden Wandfugen in engeren Abständen können aus schalungstechnischen Gründen oder wegen des Arbeitsablaufes erforderlich werden. Zu empfehlen ist ein Abschalen rechtwinklig zur Wandachse mit Rippenstreckmetall oder mit Holzschalung und profilierten Leisten, sofern nicht spezielle Abschalelemente verwendet werden. Die horizontale Bewehrung kann durchlaufen. Wenn die Arbeitsfuge gleichzeitig als Sollrissquerschnitt wirken soll, ist mindestens jeder zweite Stab zu trennen. Dies bedarf der Anordnung des Tragwerksplaners. Die Art der Fugensicherung ist abhängig von der Sicherung der Fuge zwischen Sohlplatte und Wand. Beide Fugensicherungen müssen sich miteinander verbinden lassen und sollten daher in einer Ebene laufen (Bild 10.23a und 10.23b). Mittigstehende Fugenbänder sind zur Sicherung der Fuge bei Wasserdruck von außen oder innen geeignet. Beim Abschalen der Wandabschnitte werden die Fugenbänder im Mittelbereich beidseitig von den Querschalungen eingeschlossen und dadurch in ihrer Stellung gehalten (Bild 10.30). Der Aufwand für Schalung und Bewehrung ist erheblich. Da die Betonwand durch die Fugenbandschenkel aufgeschlitzt wird, müssen zusätzliche Bügel und Bewehrungen den Beton sichern. Hierbei sollen die Bügel die Fugenbänder so umschließen, dass die Fugenbandschenkel gehalten werden (Bild 10.30a). Fugenbänder mit Stahllaschen (Bild 10.30c) in den lotrechten Fugen der Wände können mit den waagerecht umlaufenden Fugenblechen, die die Fuge zwischen Sohlplatte und Wand sichern (Bild 10.29b oder c), durch Schweißen oder mit Klemmlaschen verbunden werden. Alle lotrechten Fugensicherungen in den Wänden sind mit den waagerecht umlaufenden Fugensicherungen zwischen Sohle und Wand wasserdicht zu verbinden. Bei Fugenbändern sind die Anschlüsse mit vorgefertigten T-Stücken oder Kreuzungsstücken zu verschweißen. Bei Fugenblechen erfolgen die Verbindungen durch Schweißen, Kleben oder Klemmen. Fugenbänder mit Stahllaschen (Bild 10.30c) können mit Fugenblechen gut verbunden werden. Außenstehende Fugenbänder können zur Sicherung der Fuge bei Wasserdruck von außen verwendet werden. Sie sind an der Außenschalung mit Doppelkopfnägeln außerhalb der Sperranker anzuheften und werden beim ersten Betonierabschnitt halbseitig einbetoniert.

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Bild 10.30: Beispiel für eine lotrechte Betonierfuge in der Wand, abgeschalt durch Brettschalung, gesichert durch ein mittiges Fugenband a) waagerechter Schnitt durch Schalung und Bewehrung b) Fugenband (Elastomer) DIN 7865 Form F 300 c) Fugenband (Elastomer) mit beidseitigen Stahllaschen DIN 7865 Form FS 310 d) Fugenband aus thermoplastischem Kunststoff DIN 18541 Form A 320

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Vor dem Verfüllen des Arbeitsraumes sind die Fugenbänder nochmals zu kontrollieren und gegen Beschädigung zu schützen. In allen Fällen sind entweder außenliegende oder mittigliegende Fugensicherungen anzuwenden. Ein Vermischen von Fugensicherungen verschiedener Systeme führt entweder zu schwierigen Anschlüssen oder zu Umläufigkeiten im Dichtsystem (Bild 10.23).

10.7.5 Scheinfugen 10.7.5.1 Scheinfugen in der Sohlplatte Es gibt in der Praxis gelegentlich Fälle, bei denen zusätzlich zu den erforderlichen Arbeitsfugen weitere Scheinfugen als „Sollrissstellen“ nötig sind oder es werden einige der Arbeitsfugen als Scheinfugen ausgebildet. Durch diese „Sollrissstellen“ sollen Risse an bestimmten

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Stellen entstehen. Dadurch können Zwangspannungen abgebaut werden, die beim Abklingen der Hydratationswärme und beim Schwinden entstehen. Gleichzeitig sind aber größere Betonierabschnitte möglich, da die Scheinfugen innerhalb der Betonierabschnitte angeordnet werden. Das bedeutet: Die Scheinfugenabstände sind unabhängig von den Betonierabschnitten. Scheinfugen in der Sohlplatte können in der gleichen Weise wie die Betonierfugen ausgeführt werden (Abschnitt 10.7.4.2) und Bild 10.24. Nach gründlichem Reinigen soll mindestens 2 Tage vor dem Anbetonieren der Streckmetallbereich mehrfach angefeuchtet werden. Der vorhandene Beton soll vor dem Einbringen des neuen Betons wieder leicht angetrocknet sein. Das Streckmetall selbst wird mit einbetoniert, es muss nicht entfernt werden. 10.7.5.2 Scheinfugen in den Wänden Bei der Bauweise zur Vermeidung von Trennrissen mit verminderter Zwangbeanspruchung (Abschnitt 10.6.6.1) kann es erforderlich werden, zusätzlich zu den Arbeitsfugen weitere Scheinfugen als Sollrissstellen vorzusehen. Diese Sollrissstellen liegen dann innerhalb eines Betonierabschnitts, also zwischen zwei Arbeitsfugen. Dichtungsrohr Zur Herstellung von Scheinfugen können spezielle Dichtungsrohre aus Kunststoff mit Laschen eingebaut werden. Die Dichtungsrohre ermöglichen ebenfalls eine weitere Unterteilung der Arbeitsabschnitte (Bild 10.31a). Für den Anwendungsbereich gilt das Gleiche: Nur bei waagerechten Betonierfugen entsprechend Bild 10.28 oder 10.29a anwenden. Beim Einbauen der Dichtungsrohre sollen zwischen unterem Rohrende und Sohlenoberseite etwa 5 cm Zwischenraum sein, damit das Rohrende von unten satt einbetoniert werden kann. Bei Fugenblechen entsprechend Bild 10.29b und c ist das Dichtungsrohr unten einzuschlitzen. Fugenblechkreuz Eine weitere, sehr zweckmäßige Ausführungsart für Scheinfugen als Sollrissstellen ist durch das so genannte Fugenblechkreuz gegeben (Bild 10.31b). An das in Längsrichtung der Wand stehende Fugenblech werden rechtwinklig dazu zwei Querbleche angeschweißt. Diese bilden die Querschnittsschwächung. Zur klaren Rissführung werden Trapeznuten angeordnet. Die waagerechte Bewehrung sollte (falls sie statisch nicht erforderlich ist) zur Hälfte getrennt werden.

Bild 10.31: Beispiele für Scheinfugen in Wänden als Sollrissstellen zum Abbau von Zwangspannungen a) Dichtungsrohr aus Kunststoff mit Dichtungsstegen für Druckgefälle hW/hb ≤ 5 und Druckwasserhöhe hW ≤ 2 m b) Fugenkreuz; Querblech evtl. mit Bentonit-Beschichtung für Druckgefälle hW/hb ≤ 20 und Druckwasserhöhe hW ≤ 10 m

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10.7.6 Bewegungsfugen Es ist stets zu klären, ob Bewegungsfugen tatsächlich erforderlich sind, denn für Bewegungsfugen sind zusätzliche Maßnahmen für Fugenbänder, spezielle Abschalungen und besondere Bewehrungsführungen erforderlich. Bewegungsfugen stellen stets besondere Schwachstellen in der Konstruktion dar. Durch veränderte Gebäudebreiten, andere Geschosszahlen oder ähnliche Einflüsse entstehen unterschiedliche Baukörper. Durch andere Gründungen der Gebäudeteile (z.B. Sohlplatte oder Einzel- und Streifenfundamente) ergeben sich unterschiedliche Belastungen des Baugrunds. Diese und ähnliche Gegebenheiten können Bewegungsfugen erforderlich machen. Es ist dabei zu klären, ob die Bewegungsfugen auch durch die weiße Wanne gehen müssen. Gebäudefugen im oberen Bereich müssen nicht unbedingt auch durch die Kellerwände und die Sohlplatte gehen. Entscheidend für die Wahl der Fugensicherung sind die Bewegungen, die sich in der Fuge abspielen. Hierbei geht es nicht um Änderungen der Fugenbreite, sondern um Relativbewegungen in allen Richtungen (Bild 10.32). Diese Bewegungen können entstehen durch s 4EMPERATURÊNDERUNGEN s 3CHWINDENDES"ETONS s 6ERFORMUNGENINFOLGE,ASTEN s "EWEGUNGENANGRENZENDER"AUTEILE s 3ETZUNGENDES"AUGRUNDS

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Erforderliche Bewegungsfugen müssen alle Dehnungen und Bewegungen aufnehmen können. Es sind daher stets Dehnfugenbänder zu verwenden: Entweder mittigliegende oder außen liegende Dehnfugenbänder. Andere Möglichkeiten der Fugensicherung scheiden im Normalfall aus. Bewegungsfugen müssen im Allgemeinen mindestens 20 mm breit sein. Als Fugenbänder kommen nur Bänder mit mindestens 300 mm Gesamtbreite in Frage, bei außen liegenden Fugenbändern besser 500 mm Breite. Sie brauchen einen Mittelschlauch, kräftige Randwülste und möglichst viele Rippen und Riffelungen. Bei außen liegenden Fugenbändern sind drei Ankerrippen je Seite erforderlich. Im Dehnbereich soll das Band mindestens 5 mm dick sein. Fugeneinlagen müssen zusammenpressbar sein, z.B. aus Mineralfaserplatten.

Bild 10.32: Bewegungsfugen haben Bewegungen in mehreren Richtungen aufzunehmen: a) Richtungen im räumlichen Koordinatensystem b) mögliche Bewegungen der Fugenflanken

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10.7 Fugenausbildung

Bild 10.33: Beispiele für Bewegungsfugen in der Sohlplatte mit einem „außenliegenden Fugenband“, welches mittig in der Sohlplatte eingebaut wird

10.7.6.1 Bewegungsfugen in der Sohlplatte Bei Wasserdruck von außen, aber auch bei Wasserdruck von innen können untenliegende Fugenbänder verwendet werden. Diese Fugenbänder sind häufig am sinnvollsten. Sie sind leicht in ihrer Lage zu halten und einfacher einzubetonieren. Bei sehr dicken Sohlplatten mit d > 60 cm kann es zweckmäßig sein, das Fugenband aus der unteren Lage anzuheben und im mittleren Bereich einzubauen (Bild 10.33). Es muss deswegen kein mittigliegendes Fugenband verwendet werden, unter dessen Ankerrippen sich sehr leicht Luft sammelt. Ein außenliegendes Fugenband mit glatter Unterseite ist meistens besser. Die beiden Fugenbandschenkel können V-förmig leicht nach oben gerichtet werden, wodurch ein dichteres Einbetonieren möglich ist.

10 10.7.6.2 Bewegungsfugen in Wänden Bei Bewegungsfugen in Wänden sind zwei wesentliche Fälle zu unterscheiden: Wasserdruck von außen, Wasserdruck von innen. Bei Wasserdruck von außen kann auch bei Bewegungsfugen ein außenliegendes Fugenband verwendet werden. Der Einbau erfolgt im Prinzip wie beim Arbeitsfugenband. Ein Unterschied liegt jedoch darin, dass vor dem Betonieren des zweiten Abschnitts die Fugeneinlagen (z.B. Mineralfasermatten) anzuheften sind. Bei Wasserdruck von innen sind mittigliegende Fugenbänder einzubauen (Bild 10.34). Dem Vorteil der sicheren Lage steht der Nachteil des größeren Aufwandes gegenüber (Abschnitt 10.7.4.5).

Bild 10.34: Beispiel für eine Bewegungsfuge in einer Wand, gesichert durch ein mitttigliegendes Fugenband mit Mittelschlauch und Befestigungsstreifen nach DIN 7865 Form FM 300

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10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

10.7.7 Verbindungen von Fugenabdichtungen Eine Abdichtung ist nur so gut wie ihre schwächste Stelle. Die Schwachstellen bei weißen Wannen sind die Fugen. Die schwachen Punkte in den Fugen sind die Anschlussstellen der Fugenabdichtungen. Bei der Wahl der Fugenabdichtungen ist zu beachten, dass einwandfreie Verbindungen an Stößen und Kreuzungen möglich sind.

10.7.7.1 Verbindungen bei Fugenblechen Die Stöße und Kreuzungen von Fugenblechen müssen wasserundurchlässig ausgebildet werden. Das kann auf verschiedene Weise erfolgen, und zwar durch Schweißen, Kleben, Falzen oder Verschrauben. Fugenbleche sollen mindestens 250 mm hoch und 1,5 mm dick sein. Sie sind in möglichst großen Längen von Bandrollen zu verwenden, damit die Anzahl der Stöße so gering wie möglich gehalten werden kann. Geschweißte Stöße sind bei Fugenblechen ausführbar, wenn diese nicht zu dünn sind (≥ 1,5 mm) und etwa 10 cm überlappen. Die Verbindung wird durch eine umlaufende Schweißnaht hergestellt (Bild 10.35). Ein geübter Schweißer kann bei mindestens 1,5 mm Blechdicke auch einen Stumpfstoß herstellen. Kreuzungsstellen können ebenfalls geschweißt werden.

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Geklebte Stöße entstehen durch vollflächiges Kleben des Überlappungsbereichs. Hierzu sind Metallkleber geeignet, z.B. auf Epoxidharz-Basis oder spezielle Kleber auf BentonitKunststoff-Basis. Erforderlichenfalls sind die Kontaktflächen vorher von Rost zu befreien

Bild 10.35: Beispiele für Fugenbleche in Fugen zwischen Sohlplatte und Wand a) geschweißter Überlappstoß mit umlaufender Schweißnaht b) waagerechter Schnitt durch den Stoß c) Ansicht der gestoßenen Bleche mit Kehlnaht (Anmerkung: Geschickte Schweißer können den Stoß auch mit einer dichten Stumpfnaht ausführen)

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10.7 Fugenausbildung

(z.B. mit Drahtbürste) oder zu reinigen (z.B. mit Metallreiniger). Die Klebeflächen sind aneinander zu pressen. Die Kreuzungsstellen von waagerecht und lotrecht stehenden Fugenblechen können in gleicher Weise geklebt werden. Die Klebestellen müssen trocken, die Temperatur darf nicht zu niedrig sein (≥ 5 °C): Der Erfolg des Klebens ist sehr vom Wetter und von der Vorbereitung der Klebeflächen abhängig. Geschraubte Stöße sind recht aufwändig, können aber an jeder Stelle und bei jeder Witterung ausgeführt werden. Hierzu sind beidseitig je zwei Klemmlaschen erforderlich (Bild 10.36). Zwischen die Fugenbleche ist eine Lage Kunststoff-Dichtungsbahn oder unbesandete Bitumenbahn zu klemmen, damit die Verbindung dicht wird.

Bild 10.36: Beispiel für einen geschraubten Stoß bei Fugenblechen mit Klemmlaschen

10.7.7.2 Verbindungen von Fugenbändern Im Wesentlichen werden für Fugenbänder drei Materialien verwendet: s 3TANDARD -ATERIAL4HERMOPLASTISCHER+UNSTSTOFFZ"06# WEICH s 3ONDER -ATERIAL%LASTOMER+UNSTKAUTSCHUK s 3TAHLBLECH Kreuzungen, T-Stücke oder Ecken von Fugenbändern müssen durch regelrechte Verbindungen hergestellt werden. Übergreifungsstöße ohne feste Verbindung gelten als nicht fachgerecht, es ist mit Umläufigkeiten zu rechnen. Das bedeutet, dass der Übergreifungsstoß bei Fugenbändern nicht zulässig ist. Im Hinblick auf die Herstellung von Verbindungen unterscheiden sich die beiden Materialien dadurch, dass thermoplastischer Kunststoff schweißbar ist, während Elastomer vulkanisiert wird. Auf andere Weise sind Verbindungen nicht herstellbar. Das bedeutet für die Praxis: s "EI&UGENBÊNDERNAUSTHERMOPLASTISCHEM+UNSTSTOFF Auf der Baustelle nur Stumpfstöße von geschultem Personal schweißen lassen. Kreuzungen stets werkgeschweißt bestellen. s "EI%LASTOMER &UGENBÊNDERN Alle Verbindungen werkmäßig herstellen lassen. Bestellung Für Fugenbänder aus thermoplastischem Kunststoff können die verschiedenen Formteile mit 50 oder 100 cm Schenkellänge aus der Serienfertigung bestellt werden. Dieses sind z.B.:

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10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

Bild 10.37: Werkmäßig geschweißte Formteile für Fugenbandverbindungen [Werkzeichnung: Tricosal]

s &LACHEODERSENKRECHTE+REUZUNGEN s FLACHEODERSENKRECHTE4 3TàCKE s FLACHEODERSENKRECHTE%CKEN"ILD

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Dadurch sind Baustellenverbindungen nur als Stumpfstöße möglich. Für die Bestellung von vorgefertigten Fugenband-Teilsystemen sind folgende Unterlagen oder Angaben erforderlich: s &UGENBANDPLANODER3CHALPLANMIT&UGENVERLAUF s 6ERMASSUNGDES&UGENBANDVERLAUFS s !NGABENàBERBAUSTELLENBEDINGTE4EILUNGEN"AUABSCHNITTE UNDERFORDERLICHE"AUSTELlenstöße s +ENNZEICHNUNGDERVORGESEHENEN&UGENBÊNDERNACH0ROFILARTUND-ATERIAL s ,IEFERTERMIN BEI KNAPPEN 4ERMINEN ZUSÊTZLICHE !NGABEN àBER MÚGLICHE 4EILLIEFERUNgen. Schweißarbeiten (nicht bei Elastomer-Fugenbändern) Beim Schweißen werden die zu verbindenden Flächen so erwärmt, dass das Material angeschmolzen wird. Im erweichten Zustand werden die Flächen aufeinander gepresst. Dabei durchdringt sich das Material beider Flächen zu einer gleichmäßigen und einheitlichen Verbindung. Alle Fugenbänder werden mit einem Stumpfstoß geschweißt. Nur die mittigliegenden Arbeitsfugenbänder werden durch Überlappen geschweißt. Zum Schweißen sind zwei Mann nötig. Es wird auf der Baustelle im Allgemeinen das Schweißschwert (220 Volt) verwendet.

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10.7 Fugenausbildung

10.7.7.3 Verbindungen Fugenblech/Fugenband Bei Kreuzungen von Fugenblechen mit Fugenbändern besteht die Notwendigkeit, beide miteinander zu verbinden. Das ist möglich, wenn in den Wänden mittigstehende Fugenbänder mit Stahllaschen verwendet werden. Die Fugenbleche können dann an die Stahllaschen der Fugenbänder geschweißt oder geschraubt werden (Bild 10.38).

Bild 10.38: Beispiel für geschraubte Verbindungen zwischen waagerecht verlaufendem Fugenblech über der Sohlplatte und lotrecht stehendem Fugenband mit Stahllaschen in der Wand

10.7.8 Einbau von Fugenabdichtungen Der Einbau der Fugenbleche und Fugenbänder erfordert besondere Sorgfalt. Die Fugen sind trotz der Fugenbleche und -bänder die Schwachstellen der Konstruktion. Es sollen daher die wesentlichen Punkte kurz zusammengefasst werden: s &UGENBÊNDERUND&UGENBLECHESTETSSOBEFESTIGEN DASSSIEBEIM"ETONIERENNICHTVERSCHOben werden oder umklappen s "EFESTIGENVON&UGENBÊNDERNNURANDENÊU”EREN2ÊNDERNBZWANBESONDEREN,ASCHEN s NACHTRÊGLICHES%INDRàCKENVON&UGENABDICHTUNGENISTUNSICHERUNDDAHERABZULEHNEN s Mittigliegende Fugenbänder durch Bewehrungsbügel oder besondere Klammern halten (Bilder 10.30 und 10.34) s !BSCHALUNGENAN&UGENSOGESTALTEN DASSDAS&UGENBANDHALBSEITIGEINBETONIERTWERDEN kann und sich nicht verschiebt (Bild 10.30a) s BEIM%INBRINGENDES"ETONSDARFKEINEINSEITIGER$RUCKAUFDAS&UGENBANDENTSTEHEN DA es dabei leicht umklappt s &UGENMITUMGEKLAPPTEM&UGENBANDSINDSCHLECHTERALS&UGENOHNE"AND s "ETONIM"EREICHVON&UGENBESONDERSGUTVERDICHTEN JEDOCHDABEIDIE&UGENABDICHTUNgen nicht beschädigen

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s untenliegende Fugenbänder der Sohlplatte an den Randlaschen auf der Sauberkeitsschicht mit Nägeln oder Klammern anheften s außenliegende Fugenbänder für die Wände an der Schalung mit Doppelkopfnägeln bzw. teilweise eingeschlagenen Nägeln mit umgebogenem Kopf befestigen s BEIM!USSCHALENBIETENDIEEINBETONIERTEN.AGELKÚPFEEINE3ICHERHEITGEGEN(ERAUSREIßen der Fugenbänder s NACHDEM!USSCHALENKÚNNENAUFDIEHERAUSSCHAUENDEN.AGELSPITZENETWACMBREITE Hartfaserstreifen gesetzt werden, die die außen liegenden Fugenbänder gegen Beschädigungen beim Verfüllen des Bauwerks schützen s BEIM"ETONIERENDARAUFACHTEN DASSBEIAU”ENLIEGENDEN&UGENBÊNDERNZWISCHEN3OHLplatte und Wand auf den Sperrankern kein Schmutz liegt und unter den Sperrankern keine Luftblasen verbleiben (Bild 10.23 c) sowie Bilder 10.29 d), e) und f) s Bewegungsfugen brauchen weiche Fugeneinlagen, die jedoch dem Frischbetondruck beim Betonieren standhalten (z.B. kaschierte Mineralfaserplatten) (Bilder 10.33 und 10.34). s AN"EWEGUNGSFUGENDàRFENKEINE"ETONàBERBRàCKUNGENENTSTEHEN s PLANMʔIGE,AGEDER&UGENBÊNDERUND BLECHEVORDEM"ETONIERENPRàFEN DEN"EREICH der Fugensicherungen reinigen, das ordnungsgemäße Einbetonieren überwachen.

10.8 Ausführungsbeispiele

10

10.8.1 Ausführung wasserundurchlässiger Bauwerke Für die Ausführung der Betonarbeiten, die Nachbehandlung und die Bauüberwachung ist DIN 1045-3 maßgebend. Besonders zu beachten sind die Regelungen, die sich auf die Wasserundurchlässigkeit des Bauteils auswirken. Dies sind insbesondere: s $ICHTHEITDER3CHALUNG 3CHALUNGSANSCHLàSSEUND3CHALUNGSANKER s 6ORBEREITENVON!RBEITSFUGEN s 6ORNÊSSENDER!RBEITSFUGENUNDDER/RTBETON &ERTIGTEILANSCHLàSSEVORDEM"ETONIEREN Zusätzliche Maßnahmen zu den Forderungen der DIN 1045-3: s !BSTANDHALTERDàRFENDIE7ASSERUNDURCHLÊSSIGKEITDES"AUWERKSÚRTLICHNICHTBEEINTRÊCHtigen (DBV-Merkblatt „Abstandhalter“), s 3CHALUNGSANKERMàSSENSOGEWÊHLTWERDEN DASSDIE7ASSERUNDURCHLÊSSIGKEITGEGEBENIST (DBV-Merkblatt „Wasserundurchlässige Baukörper aus Beton“, s VERBLEIBENDE(OHLRÊUMESINDNICHTZULÊSSIG s .ACHBEHANDLUNGDES"ETONISTSTETSERFORDERLICH UNABHÊNGIGVONDERRELATIVEN,UFTFEUCHte, s .ACHBEHANDLUNGSMA”NAHMEN SIND SO ZU WÊHLEN DASS %IGEN UND :WANGSPANNUNGEN durch hydratationswärmebedingte Temperaturen gering bleiben, s &UGENABDICHTUNGENMàSSENSOGELAGERT EINGEBAUTUNDGEGENMECHANISCHE"ESCHÊDIGUNgen geschützt werden, dass ihre Funktion sichergestellt ist,

309

10.8 Ausführungsbeispiele

s &UGENABDICHTUNGENSINDVORDEM"ETONIERENPLANMʔIGLAGEGENAUZUVERLEGEN AN3TO”stellen zu verbinden und in ihrer Lage zu sichern, s BEI AU”ENLIEGENDEN !BDICHTUNGEN SIND VOR DEM 6ERFàLLEN DES !RBEITSRAUMES 3CHUTZschichten gegen mechanische Beschädigungen einzubauen, s BEI-ONTAGEVON&ERTIGTEILENUND%LEMENTWANDPLATTENSOWIE%INBAUDES/RTBETONSSIND besondere Maßnahmen zu beachten

10.8.2 Innenbereich von Kellerbauwerken Bei der Planung von Kellern ist stets zu klären, ob die bauphysikalischen Einflüsse eine Auswirkung auf die Nutzung des jeweiligen Kellers haben. Hierbei kommt es sehr stark auf die Nutzungsart der Kellerräume an. Außerdem spielt die Beanspruchungsart eine Rolle. In der WU-Richtlinie [10.19] wird eine Klassifizierung in zwei Beanspruchungsklassen und zwei Nutzungsklassen vorgenommen. Beanspruchungsklasse 1: Drückendes und nichtdrückendes Wasser sowie zeitweise aufstauendes Sickerwasser Beanspruchungsklasse 2: Bodenfeuchte und nichtstauendes Sickerwasser Nutzungsklasse A:

keine Feuchtstellen auf der Bauteiloberfläche zulässig

Nutzungsklasse B:

Feuchtstellen auf der Bauteiloberfläche zulässig

Die im Hinblick auf die Wasserundurchlässigkeit in der WU-Richtlinie empfohlenen Mindest-Bauteildicken für Wände und Bodenplatten sind in Tabelle 10.4 für die jeweilige Beanspruchungsklasse und Nutzungsklasse angegeben. Falls die Regelungen der WU-Richtlinie zum Erfüllen der festgelegten Nutzungsanforderungen nicht ausreichen, sind in der Planung zusätzliche bauphysikalische und raumklimatische Maßnahmen vorzusehen (Abschnitt 4 (4) der WU-Richtlinie [10.19]). Die Auswirkung bauphysikalischer Einfüsse kann umso kritischer sein, je anspruchsvoller oder empfindlicher die Nutzung und Ausstattung der Kellerräume ist. Früher waren die Kellergeschosse im Wesentlichen Lagerräume und dienten vor allem als Pufferräume zwischen dem feucht-kalten Baugrund und den Wohnetagen. Kellergeschosse wurden in der Regel auch nicht ins Grundwasser gesetzt. Dies wurde wegen des zu großen baulichen Aufwands und wegen der Unsicherheiten vermieden. Dies ist heute anders, es bestehen weiterreichende technische Möglichkeiten. Das Besondere der Betonbauweise ist es, dass eventuell entstandene Fehlstellen bei Wassereinwirkung sofort geortet werden können. Die Möglichkeit einer nachträglichen Abdichtung von Fehlstellen wird aber dann erschwert, wenn die Flächen der Außenbauteile nicht mehr direkt zugänglich sind. Aus Sicherheitsgründen sollte mit dem Innenausbau erst dann begonnen werden, wenn drückendes Wasser wirksam geworden ist, z.B. durch Abschalten der Grundwasserabsenkung oder durch Fluten. Eventuell vorhandene Undichtigkeiten können dann vorab abgedichtet werden. Besondere bauliche Maßnahmen, die über die abdichtende Wirkung hinausgehen, sind dann erforderlich, wenn die Kellerräume anspruchsvoll genutzt werden. Dies ist z.B. dann der

10

310

10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

Fall, wenn in den Kellerräumen feuchteempfindliche Güter gelagert werden sollen oder wenn sie sogar als Aufenthaltsräume vorgesehen sind. Beton ist im Stande, Wasser in flüssiger Form vom Bauwerksinneren fernzuhalten. Beton ist jedoch kein absolut dichter Stoff, er enthält Kapillarporen. An der Bauteilseite, die dem Wasser ausgesetzt ist, wird sich eine Zone einstellen, in der die Kapillarporen mit Wasser gefüllt sind (Bild 10.1). Von hier aus erfolgt nach innen bis zur luftberührten Raumseite kein Transport von flüssigem Wasser unter der Voraussetzung, dass die Poren so klein sind, dass kein nennenswerter kapillarer Wassertransport mehr stattfindet. Es findet weitgehend nur noch eine Bewegung von Wassermolekülen in gasförmigem Zustand statt. Dieser Vorgang wird als Wasserdampfdiffusion bezeichnet. Sie wird hervorgerufen durch den Unterschied des Wasserdampfteildrucks zwischen der feuchten und der trockeneren Seite des Bauteils (Abschnitt 10.8.5.1). Die Wassermenge, die infolge Wasserdampfdiffusion durch das Bauteil transportiert wird, ist sehr gering. Eine wesentlich größere Wassermenge gelangt durch Austrocknen der Baufeuchte in der ersten Zeit nach der Fertigstellung ins Innere. Der zur Bauteilinnenseite gelangende Wasserdampf wird von der Raumluft aufgenommen. Dies führt zu einer geringen Erhöhung der relativen Luftfeuchte in den Räumen. Unter üblichen Verhältnissen kann an den Bauteilinnenflächen mehr Wasser verdunsten, als der Nachtransport ausmacht: Die Bauteilinnenflächen bleiben trocken.

10

Ungünstiger ist es meistens, wenn sich an den kühlen Bauteilinnenseiten (Wände und Sohle) Tauwasser niederschlägt. Die Gefahr der Tauwasserbildung besteht besonders dann, wenn im Sommer warme Außenluft mit hohem Feuchtegehalt nach innen gelangt und dort an den kalten Flächen abkühlt. Oft handelt es sich daher bei feuchten Innenflächen nicht um eindringendes, sondern um kondensierendes Wasser. Es ist physikalisch bedingt, dass beim Abkühlen der Luft bis zur Tautemperatur auch Tauwasser auftritt. Das ist umso schneller der Fall, je höher die relative Luftfeuchte ist. Dieses Auftreten von Oberflächenwasser ist aber auch abhängig von der Wasserspeicherfähigkeit des Baustoffs auf der Bauteilinnenfläche. Die Praxis zeigt, dass bei kurzzeitiger Unterschreitung der Tautemperatur auf porösen Bauteilflächen kein Tauwasser sichtbar wird.

10.8.3 Heizungs-, Lager- und Vorratskeller Bei Kellerräumen, die als „Keller“ genutzt werden, sind zwei Arten der Nutzung zu unterscheiden: 1. Kellerräume mit einfacher Nutzung im ursprünglichen Sinn als „Keller“, z.B. Heizungskeller oder Lager- und Vorratskeller für unempfindliche Güter: Nutzungsklasse B. 2. Kellerräume mit einer anspruchsvolleren Nutzung, z.B. als Lagerkeller für feuchteempfindliche Güter (z.B. Papier, Akten, Bücher, Textilien) oder als Technikräume mit feuchteempfindlichen Schaltanlagen (z.B. Elektronik, Relais, Steuerungen): Nutzungsklasse A. Kellerräume der Nutzungsklasse B sind im Hinblick auf ihre Nutzung als unproblematisch anzusehen. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Fußboden- und Wandinnenflächen in Beton sichtbar bleiben. Bei gegebenenfalls auftretenden Feuchtstellen kann eindringendes oder eindiffundierendes Wasser an den Innenflächen verdunsten.

10.8 Ausführungsbeispiele

311

Bei Kellerräumen der Nutzungsklasse A, in denen empfindliche Güte gelagert werden sollen, ist darauf zu achten, dass die lagernden Güter keinen direkten Kontakt mit den Außenbauteilen haben. Es sind Vorrichtungen so zu schaffen, dass ein Luftzwischenraum von mindestens 6 cm entsteht, z.B. bei Regalen mit einer unteren Lagerfläche in genügendem Abstand vom Fußboden, bei Wänden ein Gitter aus Betonstahlmatten im Abstand zur Wand. Solange eine Wasserdampfdiffusion von außen nach innen möglich ist, innen eine Ablüftung des einduffundierenden Wassers stattfinden kann und außerdem eine Tauwasserbildung ausgeschlossen ist, werden keine Probleme entstehen. In besonderen Fällen kann eine künstliche Be- und Entlüftung sowie eine Dämmung der Außenbauteile erforderlich sein, z.B. durch eine Perimeterdämmung nach allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen. Wenn eine Erhöhung der relativen Luftfeuchte und die Tauwasserbildung kritisch sein sollten, sind weitergehende Maßnahmen nötig, z.B. die gleichen wie bei Aufenthaltsräumen (Abschn. 10.8.5).

10.8.4 Tiefgaragen Tiefgaragen wären im Hinblick auf ihre Nutzung als unproblematisch einzustufen, wenn es keine Tausalz-Einwirkungen gäbe. Gelegentlich wird jedoch auf den Straßen nicht vollständig auf den Einsatz von Tausalz verzichtet. Die in die Tiefgarage fahrenden Fahrzeuge schleppen dieses Tausalz auch mit Schneematsch und abtropfendem Wasser ein. Die Tausalze enthalten Chloride. Diese wirken auf die Bewehrung stark korrosionsfördernd. Gegen Chlorideinwirkung sind besondere Maßnahmen erforderlich. Diese beziehen sich auf die Zusammensetzung des Betons und auf den Oberflächenschutz. Für die Festlegung des Betons sind zunächst die Umgebungsbedingungen durch Wahl der entsprechenden Expositionsklassen zu berücksichtigen. Dies gilt auch für die Festlegung der erforderlichen Betondeckung bei den unterschiedlich beanspruchten Bauteilen: – Sohlplatten-Unterseite und Außenseiten der Außenwände wegen eines schwachen chemischen Angriffs für die Expositionsklasse XA1: Beton C25/30 Betondeckung cnom = 40 mm rechn. Rissbreite wk ≤ 0,20 mm – Sohlplatten-Oberseite und Rampen bei Frost-Einwirkung wegen der direkten Nutzung für die Expositionsklasse XM1; wegen des Chloridangriffs für die Expositionsklasse XD3; bei Frost-Tausalz-Einwirkung für die Expositionsklasse XF4: Beton C30/37 als LP-Beton Betondeckung cnom = 55 mm rechn. Rissbreite wk ≤ 0,15 mm Beschichtung als Oberflächenschutzsystem, z.B. OS8 – Wand-Innenseiten für die Expositionsklasse XC3: Beton C25/30 Betondeckung cnom = 35 mm rechn. Rissbreite wk ≤ 0,20 mm

10

312

10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

Die Anforderungen an die Oberseite der Sohlplatte gelten auch bei Nutzungsklasse B mit zugelassenen Feuchtstellen auf der Bauteiloberfläche. Für die Festlegungen und Angaben sowie für die Nachweise gelten die gleichen Anforderungen wie bei Kellern, soweit hier für Tiefgaragen nicht weitergehende Anforderungen genannt sind.

10.8.5 Hochwertig genutzte Räume in Kellern Häufig werden in Untergeschossen auch Räume mit hochwertiger Nutzung angeordnet, die ähnlich genutzt werden wie Räume in den anderen Geschossen. Zu hochwertig genutzten Räumen gehören alle Räume für Archive, Technikräume mit feuchteempfindlichen Geräten und Lagerräume für feuchteempfindliche Lagergüter, aber auch Werkstätten und Hobbyräume und insbesondere Räume für den dauerhaften oder zeitweiligen Aufenthalt von Menschen, wie Wohnräume und Büro- oder Versammlungsräume. In Tabelle 10.5 ist eine Untergliederung der Nutzungsklasse A für hochwertige Raumnutzungen nach verschiedenen Nutzungsansprüchen vorgenommen worden (in Anlehnung an DBV-Merkblatt [10.24]). Bei der Planung für hochwertig genutzte Räume in Untergeschossen ist zu klären, welche raumklimatischen und bauphysikalischen Maßnahmen erforderlich sind, um ein trockenes Raumklima sicherzustellen und Tauwasserbildung zu vermeiden.

10

Zu den raumklimatischen Maßnahmen gehören insbesondere (Tabelle 10.5): s "EHEIZUNG UND ,àFTUNG ZUR !BFàHRUNG DER "AUFEUCHTE WÊHREND DER !USBAUPHASE BIS zum Beginn der Raumnutzung; s "EHEIZUNGUND,àFTUNGWÊHRENDDER.UTZUNGDER2ÊUME Die bauphysikalischen Maßnahmen umfassen im Wesentlichen: s 7ÊRMEDÊMMUNGZUR6ERMEIDUNGVON4AUWASSER s $AMPFBREMSENODER$AMPFSPERRENZUR"EGRENZUNGDER7ASSERDAMPFDIFFUSIONFàRDEN Schutz der Dämmung und der Ausbaustoffe. Zur Festlegung der erforderlichen Maßnahmen sind gegebenenfalls Sonderfachleute hinzuzuziehen (Bauphysiker), die die erforderlichen baulichen Maßnahmen an den verantwortlichen Planer (Architekt oder Bauingenieur) weitergeben.

10.8.5.1 Wasserdampfdiffusion Zusätzliche Maßnahmen beim Bauen mit wasserundurchlässigem Beton oder Anwendungsgrenzen dieser Bauweise können sich aus der Kapillarporosität des Betons ergeben. Auch einwandfreier Beton ist wegen seiner Kapillarporosität nicht dicht gegen den Durchgang von „Feuchtigkeit“ und gegen Wasserdampfdiffusion. Die Richtung des Diffusionsvorganges wird durch den Unterschied des Wasserdampfdrucks auf beiden Bauteilseiten bestimmt.

313

10.8 Ausführungsbeispiele

Bei einem Bauteil aus wasserundurchlässigem Beton, das im Wasser steht, bildet sich ein Bereich aus, in dem von den Kapillarporen Wasser aufgenommen wird. Der kapillare Wassertransport und die entstehende Eindringtiefe sind vom Wasserzementwert des Betons abhängig. Die Eindringtiefe kann bis zu etwa 70 mm betragen. Selbst bei hohen Wasserdrücken erhöht sich die Eindringtiefe nur wenig [10.71]. Von dieser Eindringtiefe an erfolgt kein weiterer Flüssigwassertransport in den Kapillarporen nach innen, es finden nur noch Diffusionsvorgänge statt (Bild 10.1). Außerdem wurde festgestellt, dass der Flüssigwassertransport im Außenbereich den Diffusionstransport nach innen kaum steigert [10.48].

Menge des eindiffundierenden Wassers Das rechnerische Erfassen des Wassertransportes im Beton war ein bisher in der Bauphysik noch nicht vollständiggelöstes Problem [10.46]. Nach [10.48] kann jedoch vereinfachend mit den bekannten Gesetzmäßigkeiten der Wasserdampfdiffusion entsprechend dem Glaser-Diagramm gearbeitet werden. Damit lässt sich unter bestimmten Voraussetzungen und Annahmen die Menge des ungünstigstenfalls eindiffundierenden Wassers abschätzen. Beispiel zur Erläuterung Tabelle 10.12 enthält Angaben zur Porenluftfeuchte des Betons, zum volumenbezogenen Wassergehalt des Betons und zur Diffusionsstromdichte für ein WU-Betonbauteil im Erdreich. Tabelle 10.12: Mittelwerte der Porenluftfeuchte ‘ des Betons, des volumenbezogenen Wassergehalts u des Betons sowie der Diffusionsstromdichte m für ein 25 cm dickes Außenbauteil aus WU-Beton unter verschiedenen Bedingungen im stationären Zustand [10.48]

‘ in %

u in Vol. %

m in g/(m2 · d)

2 m Erdreich, keine Beschichtung

83

5,2

0,39

5 m Erdreich, keine Beschichtung

82

5,1

0,43

Situation Raumklima 15 °C, 65 % r. L.

10 m Erdreich, keine Beschichtung

82

5,0

0,46

5 m Erdreich und Innenbeschichtung

89

6,0

0,29

5 m Erdreich und Außenbeschichtung

76

4,3

0,29

Raumklima 15 °C, 65 % r. L. Außendämmung angeklebt

53

2,8

0,27

Außendämmung lose

75

4,2

0,88

Innendämmung angeklebt

89

6,0

0,27

Betonbauteile in Neubauten haben zunächst einen höheren Wassergehalt als später. Die so genannte Baufeuchte nimmt im Laufe der Zeit ab, da der Beton an die umgebende Luft Wasser abgibt. Diese Austrocknung ist ein instationärer Vorgang, der nur mit einer Computersimulation abgeschätzt werden kann [10.48].

10

314

10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

Beispiel zur Erläuterung In Tabelle 10.13 sind die Feuchtestromdichten m1a und m 2a der Austrocknung als Mittelwerte für das erste und zweite Jahr angegeben. Hierbei wurde die thermisch mitwirkende Dicke des Erdreichs (Kies-Sand-Gemisch) mit 1 m angesetzt. Auf der Raumseite wurden verschiedene Beschichtungen mit unterschiedlichen Werten für die diffusionsäquivalente Schichtdicke sd angenommen, da diese Beschichtungen die Feuchtestromdichte verringern und dadurch die Austrocknungszeit verlängern.  1a im ersten Jahr und m  2a und zweiten Jahr bei bauTabelle 10.13: Mittlere Feuchtestromdichten m feuchten Bauteilen aus WU-Beton von 20 cm Dicke mit oder ohne Wärmedämmung sowie mit oder ohne Beschichtung auf der Raumseite mit unterschiedlichen diffusionsäquivalenten Schichtdicken sd [10.48] Situation

 1a [g/(m2 · d)] m

 2a [g/(m2 · d)] m

6,6

4,1

Raumklima 15 °C, 70 %, keine Wärmedämmung sd = 0 sd = 5 m

1,1

sd = 10 m

0,8

Raumklima 20 °C, 50 %, keine Wärmedämmung sd = 0

10

8,8

6,6

sd = 5 m

3,3

sd = 10 m

2,2

Raumklima 20 °C, 50 %, mit Wärmedämmung 5 cm XPS sd = 0

9,9

7,1

sd = 5 m

4,4

sd = 10 m

3,3

Feuchtebilanz Die Außenflächen, die einen Raum umschließen, lassen in geringem Maße Wasser eindiffundieren. Dieses Wasser ist jedoch nicht das gesamte Wasser, welches einen Raum belastet. Wesentlich ist der nutzungsbedingte Feuchtigkeitsanfall durch die im Raum anwesenden Personen. Eine Feuchtebilanz kann im Vergleich zeigen, wie viel Wasser von außen eindiffundiert, wie viel Wasser im Inneren während der Nutzung des Raums produziert wird und wie viel Wasser durch Lüftung verdunsten kann. Beispiel zur Erläuterung In Tabelle 10.14 sind für einen Raum mit zwei Außenwänden und dem Fußboden, jeweils aus WU-Beton ohne weitere diffusionshemmende Schichten für ein Raumklima mit 20 °C Lufttemperatur und 50 % relativer Luftfeuchte die Verhältnisse dargestellt [10.48]. Aus den Werten ist zu erkennen, dass die eindiffundierende Feuchte gering ist im Vergleich zur Feuchteproduktion während der Nutzung des Raumes. Das Verhältnis liegt bei 20:800. Die eindiffundierende Feuchte beträgt also nur 2,5 % der Nutzungsfeuchte.

315

10.8 Ausführungsbeispiele Tabelle 10.14: Feuchtebilanz eines Raumes in einer weißen Wanne mit eindiffundierender Feuchte aus dem Erdreich im stationären Zustand im ersten Jahr nach der Herstellung und im späteren Dauerzustand [10.48] Situation Raumgröße:

4 × 5 × 2,5 m V = 50 m 3

Außenbauteile:

WU-Beton, 40 m2

Luftwechselrate:

0,6 h–1

Nutzung:

2 Personen je 8 h pro Tag

Eindiffundierende Feuchte im Dauerzustand:

M =

20 g/d

im 1. Jahr:

M = 400 g/d

Nutzungsbedingter Feuchteanfall:

MP = 800 g/d

Ablüftbare Feuchte in der Heizperiode:

M L = 1000 g/d bei 8 h Lüftung/d ML = 3000 g/d bei 24 h Lüftung/d

10.8.5.2 Tauwasserbildung Die im Erdreich stehenden Außenbauteile sind recht kühl; sie haben eine niedrige Temperatur. Dies trifft besonders für die im Grundwasser stehenden Außenbauteile von Wannen zu, auch von weißen Wannen. An diesen Flächen kann es zu Feuchtigkeitsniederschlägen (Tauwasserbildung) kommen. Die Temperatur des Erdreichs liegt in größeren Tiefen etwa zwischen +8 °C und +11 °C. Die täglichen Temperaturschwankungen haben wegen der Wärmeträgheit des Erdreichs nur in oberflächennahen Schichten bis etwa 30 cm Tiefe eine Auswirkung. Die jahreszeitlichen Temperaturschwankungen wirken sich mit einer Phasenverschiebung von zweieinhalb Monaten und einer Amplitude von ± 4 Kelvin bis in 2,5 m Tiefe auf die Erdreichtemperatur aus. Die Phasenverschiebung ist umso kürzer und die Temperaturamplitude umso größer, je mehr sich die Schichten der Erdoberfläche nähern.

Tauwasserbildung im Sommer Eine Tauwasserbildung auf der Innenseite der erdberührten Bauteile ist in allen Kellern möglich. Im Sommer geschieht dies besonders dann, wenn durch geöffnete Fenster warme, feuchte Luft in den Keller gelangt, insbesondere schwüle Gewitterluft. Die Raumluft hat dann einen hohem Feuchtigkeitsgehalt. Diese Luft wird an den raumseitigen Wandund Bodenflächen abgekühlt. Beim Abkühlen der Luft steigt die relative Luftfeuchtigkeit, obwohl die absolute Luftfeuchtigkeit gleich bleibt. Die Temperatur, bei der die relative Luftfeuchtigkeit 100 % erreicht, heißt Taupunkt. Wenn diese Taupunkt-Temperatur unterschritten wird, kommt es zu einer Tauwasserbildung. Die Tauwasserbildung lässt sich in dieser Situation durch Lüften nicht vermeiden. Im Gegenteil, es wird sich hierbei noch mehr Tauwasser bilden. Günstige Veränderungen sind nur durch folgende Einflüsse möglich:

10

316

10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

s .UR ,àFTEN BEI !U”ENLUFTVERHÊLTNISSEN MIT NIEDRIGEREM ABSOLUTEN &EUCHTEGEHALT Z" nachts, s %NTFEUCHTUNGDER2AUMLUFT s !NHEBENDER/BERFLÊCHENTEMPERATURDER"AUTEILEDURCH"EHEIZEN Die Menge des Tauwassers auf kalten Bauteilinnenseiten kann rechnerisch abgeschätzt werden: mK = n · Δcs · vA in g/(m2 · h)

(10.38)

Hierbei ist: n Luftwechselzahl im Keller [1/h] Δcs = cs,100 – cs,ϕ in g/m3 Differenz zwischen dem maximalem Wasserdampfgehalt cs,100 an der Wassereindringgrenze im Betonbauteil mit relativer Feuchte ‘ = 100 % und dem Wasserdampfgehalt cs an der Bauteil-Innenseite mit der relativen Luftfeuchte ‘L cs,100 = 9,4 g/m3 bei 10 °C cs,100 = 12,8 g/m3 bei 15 °C cs,100 = 17,3 g/m3 bei 20 °C vA Volumen V des Raumes bezogen auf die Innenflächen Ai der Außenbauteile in m3/m 2

10

Eine Tauwasserbildung wird bei kurzfristiger Unterschreitung der Taupunkt-Temperatur nicht sichtbar und damit auch nicht als störend empfunden, wenn poröse Bauteiloberflächen dieses Wasser speichern können. Das ist z.B. bei Kalkputz der Fall. Auch kann das Anbringen einer hinterlüfteten Bekleidung auf den Wänden sinnvoll sein. Die Menge des anfallenden Tauwassers ist dadurch geringer und der in dem Zwischenraum wirkende Luftstrom führt das anfallende Tauwasser ab. Rechenbeispiele sollen nachfolgend die Situation verdeutlichen. Im ersten Beispiel wird die Gefahr des Tauwasserausfalls auf den Bauteilinnenflächen gezeigt. In einem weiteren Beispiel wird verdeutlicht, dass bei gleichem Wasserdampfgehalt der Raumluft keine Tauwasserbildung auf den gedämmten Bauteilen stattfindet, wenn die Bauteilinnenflächen wärmer sind. Beispiel zur Erläuterung Annahmen: Die Oberflächentemperatur der Bauteilinnenseiten wird bei fehlender oder schadhafter Dämmung nahe der Erdtemperatur liegen. Sie wird mit +10 °C angenommen. Lufttemperatur in der Wohnung +20 °C, relative Luftfeuchte ‘L = 85 % bzw. 50 % Ermittlung: Maximal möglicher Wasserdampfgehalt der Luft an den Bauteilinnenseiten bei +10 °C: cL,max = 9,4 g/m3 Wasserdampfgehalt der Raumluft bei +20 °C und ‘L1 = 85 % relativer Luftfeuchtigkeit: cL,vorh = ‘L · cs1 = 0,85 · 17,3 = 14,7 g/m3 cL,vorh > cL,max

10.8 Ausführungsbeispiele

317

Wasserdampfgehalt der Raumluft bei + 20 °C und ‘L1 = 50 % relativer Luftfeuchtigkeit: cL,vorh = ‘L · cs1 = 0,50 · 17,3 = 8,7 g/m3 cL,vorh < cL,max Bewertung: Wenn der vorhandene Wasserdampfgehalt der Raumluft größer ist als der maximal mögliche Wasserdampfgehalt an den kalten Bauteilflächen, wird Tauwasser ausfallen. Dies ist bei einer relativen Luftfeuchte von 85 % der Fall. Es entsteht Tauwasser auf den Bauteilinnenflächen. Die Bauteile erscheinen „undicht“. Man spricht auch vom „BierglasEffekt“, da sich am kalten Bierglas Tauwasser bildet und das Glas außen feucht wird, obwohl es dicht ist. Wenn die relative Luftfeuchte in den Räumen 50 % beträgt, fällt kein Tauwasser aus, da der Wasserdampfgehalt der Raumluft geringer ist als der maximal mögliche Wasserdampfgehalt an kalten Bauteilflächen. Ein weiteres Beispiel soll zeigen, welche Mengen an Tauwasser ausfallen können, wenn einerseits Wärmebrücken vorhanden sind und andererseits die relative Luftfeuchte in den Räumen sehr hoch ist. Beispiel zur Erläuterung Die Menge des Tauwassers, das bei einer relativen Luftfeuchte von 85 % innerhalb einer Wohnung auf den Innenseiten der Außenbauteile ausfällt, wird entsprechend dem vorgenannten Beispiel rechnerisch abgeschätzt. Annahmen: wie im vorherigen Beispiel Wohnungraumgröße: A = 20 m2, Volumen: V = 20 · 2,5 = 50 m3 Feuchtebeanspruchte Innenflächen der Außenwände: Ai = 20 m2 Außenwandbezogenes Volumen: vA = V/Ai = 50/20 = 2,5 m3/m2 Weitere Annahme: Die feuchtebeanspruchten Außenwände weisen Wärmebrücken auf, die 10 % der Fläche ausmachen. Berechnung: mK,h = n · ΔcL · vA = 0,6 · (14,7 – 9,4) · 2,5 = 8 g/(m2 · h) mK = 8 · 24 = 192 g/(m2 · d) Menge des anfallenden Tauwassers MK an Wärmebrücken MK = mK · A = 192 · 20 · 0,10 = 384 g/d Anmerkung: In den Bereichen voll wirksamer Wärmedämmung ergeben sich andere Verhältnisse. Dies sollen folgende Zahlen verdeutlichen. Annahmen: Oberflächentemperatur der Bauteilinnenseiten +18 °C, Raumluft-Temperatur: +20 °C, relative Luftfeuchte: 85 %. Ermittlung: Maximal möglicher Wasserdampfgehalt der Luft an den Bauteilinnenseiten bei +18 °C: cL,max = 15,4 g/m3

10

318

10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

Vorhandener Wasserdampfgehalt der Raumluft bei + 20 °C und 85 % relativer Luftfeuchte: cL,vorh = ‘L · cs = 0,85 · 17,3 = 14,7 g/m3 cL,vorh < cL,max Bewertung: Da nun der vorhandene Wasserdampfgehalt der Raumluft kleiner ist als der maximal mögliche Wasserdampfgehalt an den gedämmten Bauteilflächen, wird es nicht zur Tauwasserbildung kommen; die Bauteile bleiben trocken. Tauwasserbildung im Winter Die Tauwasserbildung im Winter ist weniger unproblematisch als im Sommer, da feuchte Raumluft leichter durch Lüften abgeführt werden kann als im Sommer bei schwülem Wetter. Zur Verhinderung von Tauwasser an raumseitigen Bauteiloberflächen schreibt DIN 4108 „Wärmeschutz im Hochbau“ Mindestwerte der Wärmedurchlasswiderstände bzw. Höchstwerte der Wärmedurchgangskoeffizienten vor. Die Bestimmung des höchstzulässigen Wärmedurchgangskoeffizienten U (früher k) zur Verhinderung von Tauwasserbildung auf der Bauteiloberfläche kann ermittelt werden. Der zulässige U-Wert zum Vermeiden von Tauwasser auf der raumseitigen Oberfläche ist umso kleiner, je größer die Differenz zwischen Innen- und Außentemperatur und je höher die relative Feuchte der Raumluft ist.

10

Für Räume, die eine Wärmedämmung benötigen, kann die so genannte „Perimeterdämmung“ eingesetzt werden. Hierfür kommen zur Anwendung: s 3CHAUMGLASNACH$).%. s 0OLYSTYROL %XTRUDERSCHAUMNACH$).%. s 0OLYSTYROL 0ARTIKELSCHAUMNACH$).%. 4YP73MITEINER-INDESTROHDICHTEVON 30 kg/m3 Schaumglas kann bei ständig wirkendem Grundwasser angewendet werden, auch unter lastabtragenden Gründungsplatten. Dabei darf die Dämmung je nach Zulassung bis maximal 12 m ins Wasser eintauchen. Polystyrol-Extruderschaum darf ebenfalls bei ständig wirkendem Grundwasser verwendet werden, wobei die Platten je nach Zulassung maximal 7 m ins Wasser eintauchen dürfen. Sie dürfen allerdings nur bei Wänden und nichttragenden Kellerfußböden eingesetzt werden. Polystyrol-Partikelschaum darf nicht im Bereich von ständig oder langanhaltend drückendem Grundwasser zur Anwendung kommen, sondern nur bei Bodenfeuchtigkeit sowie bei Sicker-, Hang- oder Schichtenwasser mit Dränung, und zwar bei Wänden und Kellerfußböden als statisch nichttragende Bauteile.

10.8.5.3 Zusätzliche Maßnahmen Räume in weißen Wannen bedürfen einer Be- und Entlüftung. Das gilt insbesondere für Aufenthaltsräume und solche Räume, die in ähnlicher Weise einer anspruchsvollen Nutzung dienen. Für eine Be- und Entlüftung kann eine niedrige Luftwechselzahl ausreichend sein, wie es vorstehende Beispiele zeigen. Eine Luftwechselzahl von n = 0,2 je h ergibt sich in Kellerräumenn mit üblichen Kellerfenstern. Eine Luftwechselzahl von n = 0,6 je h kann

10.8 Ausführungsbeispiele

319

in wohnraumartig genutzten Kellern durch nutzungsgemäßes Öffnen und Schließen von Türen und Fenstern angenommen werden. Die Innenflächen der WU-Bauteile sollen nicht diffusionsdichter als der Beton sein, da sich sonst Probleme einstellen können. s 5NPROBLEMATISCH SIND UNBEKLEIDETE ODER HINTERLàFTETE )NNENFLÊCHEN +RITISCH KÚNNEN dichte Wand- oder Fußbodenbeläge werden, wenn sie die Diffusion nach innen und damit die Austrocknung des Betons behindern. s +ALKPUTZUND:EMENTPUTZODER:EMENTESTRICHVERHALTENSICHEINWANDFREI s 'IPSPUTZEUND0UTZE DIEMIT(AFTVERMITTLERAUFGEBRACHTWERDEN SINDABZULEHNEN s $IE6ERWENDUNGEINER)NNENDÊMMUNGAN7ÊNDENUNDAUFDEM"ODENISTIM%INZELFALL bauphysikalisch zu prüfen. Trennwände aus Mauerwerk, die auf der Sohlplatte stehen, sind direkt über der Sohlplatte mit einer horizontalen Abdichtung, z.B. bituminöse Sperrschicht, gegen kapillar aufsteigende Feuchtigkeit zu sichern. Sollte wegen einer besonderen Beanspruchung der Räume der vorgenannte Feuchtetransport eine bedeutende Rolle spielen, können geeignete bautechnische oder betriebstechnische Maßnahmen getroffen werden: s "ESCHICHTUNG DER !U”ENBAUTEILE DURCH-ATERIAL MIT HOHEM $IFFUSIONSWIDERSTAND Z" Beschichtung mit lösemittelfreiem Epoxidharz nach DAfStb-Richtlinie „Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen“ [10.19]. s !BDICHTUNG AUF DER "AUWERKSSOHLE UNTER DEM SCHWIMMENDEN %STRICH Z" "ITUMEN Schweißbahn. s )NBESONDEREN&ÊLLEN%INBAUEINESAUFGESTÊNDERTEN&U”BODENS s )NTENSIVE"E UND%NTLàFTUNGDER2ÊUME

10.8.6 Schwimmbecken Bei Schwimmbecken sollten Sohlplatte und Wände stets in einem Arbeitsgang betoniert werden. Dies ist nicht nur eine theoretisch sinnvolle Forderung; sie hat sich auch in der Praxis vielfach bewährt. Die relativ geringe Wandhöhe ermöglicht diese Vorgehensweise, auch wenn der Schalungsaufwand größer ist. Der Aufwand ist insbesondere im Zusammenhang mit der Beckenstufe und der Rinnenausbildung beachtlich (Bild 10.39). Andererseits entfallen die lotrechten Wandfugen, die wegen der geringen Wandhöhe in engen Abständen in den Wänden anzuordnen wären. Durch den Fortfall von Fugen werden Schwachstellen vermieden, das Becken ist rissfrei herstellbar und behält auf einfachere Weise im Laufe der Nutzungszeit seine Dichtigkeit. Aus dem Querschnitt durch das Becken und den Beckenumgang ist zu ersehen, dass im Becken selbst keine Fugen entstehen. Dies gilt auch für Becken bis 50 m Länge, wenn sie weitgehend zwängungsfrei gelagert sind. Die erforderlichen Betonierfugen zum Beckenumgang können zum Beispiel mit Bentonit-Quellbändern abgedichtet werden (Bild 10.39). Der Einbau von Verpressschläuchen an Stelle von Quellbändern ist ebenfalls möglich, insbesondere dann, wenn sie für ein Nachpressen geeignet sind. Die genannten Maße ergeben sich aus den statischen Anforderungen bzw. den Abmessungen für die Überlaufrinne.

10

320

10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

Bild 10.39: Querschnitt durch den Rand des Schwimmbeckens mit Überlaufrinne und Beckenumgang [Werkzeichnung: Planungsgruppe Hildesheim PGH]

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An den Ecken des Schwimmbecken ist eine umfangreiche, waagerecht verlaufende obere und untere Zusatzbewehrung erforderlich, die in der Decke des Beckenumgangs außerhalb der Überlaufrinne unter 45° angeordnet wird. Dadurch kann verhindert werden, dass in der Decke des Beckenumgangs breite Risse an den einspringenden Ecken infolge Kerbspannungen entstehen (Bild 10.40).

Bild 10.40: Draufsicht mit waagerechter oberer und unterer Zusatzbewehrung in der Decke des Beckenumgangs an den Ecken des Schwimmbeckens [Entwurf: Planungsgruppe Hildesheim PGH]

10.8 Ausführungsbeispiele

321

Für Schwimmbecken kann folgender Beton mit einem hohen Wassereindringwiderstand bzw. wasserundurchlässiger Beton (WU-Beton) zur Anwendung kommen: – Mindestdruckfestigkeitsklasse C25/30 – Wasserzementwert w/z ≤ 0,60 – Zementgehalt z ≤ 280 kg/m3 z ≤ 290 kg/m3 bei Anrechnung von Zusatzstoffen Es sollten alle Maßnahmen getroffen werden, um Zwangbeanspruchung gering zu halten: – konstruktive Maßnahmen, – betontechnische Maßnahmen, – ausführungstechnische Maßnahmen. Die Bemessung der rissbreitenbegrenzenden Bewehrung sollte für eine Rissbreite von wk ≤ 0,15 mm erfolgen. Die Mindest-Bauteildicken für Wände und Bodenplatte sollte möglichst 30 cm betragen, damit eventuell erforderlich werdende Fugendichtungen fachgerechte eingebaut werden können und das Einbringen des Betons ohne Entmischungen möglich ist. Bei Ausnutzung der Mindestbauteildicken ist ein Wasserzementwert (w/z) eq ≤ 0,55 einzuhalten. In der Planungsphase sind nachstehende Feststellungen zu treffen und Nachweise zu führen. Festlegungen und Angaben: – Untersuchung des Badewassers auf betonangreifende Stoffe, z.B. bei Solewasser, – maßgebende Expositionsklassen (z.B. im Normalfall Expositionsklasse XC4, bei Solewasser z.B. XD3 oder XS3), – erforderliche Bauteildicken (z.B. Sohlplatte mindestens 25 cm, Wände 30 cm), – Arbeitsfugen und Sollrissquerschnitte sollten innerhalb des Becken unbedingt vermieden werden, – keine längslaufenden Rohrleitungen innerhalb der WU-Bauteile, – erforderliche Eigenschaften des Betons nach DIN 1045-1 (z.B. bei normalen Schwimmbecken C25/30 als WU-Beton, z.B. bei Solewasser C35/45 mit HS-Zement), – erforderliche Betondeckung der Bewehrung (z.B. bei normalem Badewasser cnom = 4,0 cm, bei Solewasser cnom = 5,5 cm) Nachweise: – Bauweise zur Vermeidung von Trennrissen (Abschnitt 10.6.6.1), – Nachweis der Sicherheit gegen Auftrieb (auch für Bauzustände beim Abschalten der Grundwasser-Absenkungsanlage), – Bemessung nach DIN 1045-1 mit Biegedruckzone x ≥ 3 cm, – Mindestbewehrung zur Begrenzung der Rissbreite in Sohlplatte auf wk = 0,15 mm, für verminderten Zwang aus Reibung auf dem Baugrund, – Nachweis der Konformitätskontrolle des Betonherstellers nach DIN 1045-2, – Nachweis der Überwachungsprüfungen auf der Baustelle nach DIN 1045-2.

10

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10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

10.8.7 Trinkwasserbehälter

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Für die Bauausführung von Trinkwasserbehältern ist DIN 1045 maßgebend. Wasserbehälter sollten stets unter den Bedingungen der Überwachungsklasse 2 hergestellt werden. Weitere Technische Regeln enthält das Arbeitsblatt W 300 des Deutschen Vereins des Gas- und Wasserfaches e.V. DVGW. Wasserbehälter werden überwiegend als Erdbehälter gebaut, d.h. sie liegen ganz oder teilweise unter Gelände. Wassertürme sind Ausnahmen. Nach der Wasserspiegellage sind Hochbehälter und Tiefbehälter zu unterscheiden. Hochbehälter sind Wasserspeicher, deren Wasserspiegel höher als das Versorgungsgebiet liegt. Das Wasser fließt dem Versorgungsgebiet in natürlichem Gefälle zu. Bei Tiefbehältern liegt der Wasserspiegel so tief, dass ein ausreichender Versorgungsdruck durch Pumpen erzeugt wird. Der Fassungsraum wird in mindestens zwei Wasserkammern unterteilt. Während der Reinigungs- und Instandsetzungsarbeiten soll die Versorgung aus einer Kammer möglich sein. Übliche Grundformen für Wasserbehälter sind Rechteckbehälter oder Kreisbehälter. Bild 10.41 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Rechteckbehälter. Arbeitsfugen (Betonierfugen) sind zwischen der Sohlplatte und den Wänden erforderlich. Sie werden i.a. durch mittig liegende Fugenbänder gesichert. Bild 10.42 zeigt die Ausbildung einer Arbeitsfuge. Die Stahlbetonbauteile von Wasserbehältern sind so zu bemessen und konstruktiv so auszubilden, dass eine Rissefreiheit möglichst erreicht wird oder es ist die Begrenzung der Rissbreite nachzuweisen, z.B. auf wk = 0,15 mm. Betonflächen sollen keine Kiesnester und Poren enthalten, die das Ablagern von Stoffen aus dem Wasser ermöglichen. Das Keimwachstum könnte dadurch gefördert werden. Glatte Oberflächen erleichtern die Reinigung. Poren in den Oberflächen können durch hygienisch unbedenkliches Material (z.B. kunstharzvergüteter Zementmörtel) durch bündiges Zuspachteln geschlossen werden. Betonzusatzmittel können verwendet werden, sie enthalten keine toxischen Stoffe. Außerdem werden sie in das Zementsteingefüge eingebunden. Trennmittel für Schalungen müssen für Trinkwasserbehälter geeignet sein. Biologisch abbaubare Trennmittel sind kritisch, da sie Mikroorganismen einen Nährboden bieten. Sachgemäß hergestellter Beton bedarf keiner besonderen Oberflächenbehandlung; Putze, Anstriche, Beschichtungen oder Fliesenbeläge sind nicht erforderlich. Fliesen sind an den Kammerwänden nicht zu empfehlen, weil Hohlräume unter den Fliesen das Ansiedeln von Bakterien begünstigen. Fliesenbeläge auf der Behältersohle erleichtern zwar das Überprüfen auf Ablagerungen und das Reinigen, sind jedoch ebenfalls problematisch. Die Fliesen müssen eingerüttelt werden oder in einem anderen geeigneten Verfahren so verlegt werden, dass keine Hohlräume entstehen. Dichtigkeitsprüfungen sind nach der Ausführung stets vorzunehmen, sie sollen vor dem Aufbringen von Auskleidungen erfolgen. Vor der Prüfung ist jede Kammer mindestens eine Woche lang dauernd gefüllt zu halten. Dabei kann sich der Beton mit Wasser sättigen. Während der Prüfzeit soll der Behälter verschlossen und plombiert bleiben. Ein etwaiges Absinken des Wasserspiegels während der Prüfzeit kann verursacht sein durch undichte Stellen an Sohlplatte, Wänden und Rohrdurchführungen, durch nicht dicht schließende Abschlussorgange oder durch Wasseraufnahme des Betons. Über die Dichtheitsprüfung ist ein Protokoll anzufertigen (Muster vom DVGW).

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10.8 Ausführungsbeispiele

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Zuleitung Verteilerrohr Entnahmeleitung Entnahmesammelrohr Ausgleichsleitung Wasserstandsanzeige Überlaufrinne Überlaufleitung Entleerungsleitung Entleerungsrinne Behälterumgehung Entwässerungspumpe und Schacht

Bild 10.41: Ausführungsbeispiel für einen Rechteckbehälter als Durchlaufbehälter 2 × 1000 m3 (nach Arbeitsblatt W311 des Deutschen Vereins des Gas- und Wasserfaches e. V. DVGW) a) Längsschnitt, b) Grundriss

Bild 10.42: Beispiel zur Ausbildung einer Arbeitsfuge zwischen Behältersohle und Wand bei Einspannung der Wand in der Sohlplatte

10

324

10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

10.8.8 Klärbecken Becken zur Klärung der Abwässer sind nach DIN 1045 „Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton“ und DIN 19 551 „Kläranlagen“ auszuführen. Bei Planung und Herstellung von Klärbecken sind stets die Bedingungen für Überwachungsklasse 2 mit Eigen- und Fremdüberwachung zu beachten. Stahlbetonbauteile, die der Witterung direkt ausgesetzt sind, erfordern einen Beton für Außenbauteile entsprechend der Expositionsklassen XA1 und XF1 bzw. XF3 oder XF4. Der Beton ist nach den zu erwartenden Beanspruchungen einzustufen in „wasserundurchlässigen Beton“ und/oder „Beton mit Widerstand gegen schwachen/mäßigen/starken chemischen Angriff“ und/oder „Beton mit Frostwiderstand bzw. Frost-Taumittelwiderstand“. Bei Wandkronen und Räumerlaufbahnen von Nachklärbecken sind zusätzlich die Angaben der DIN 19 551 einzuhalten. Dieser Beton ist mit hohem Frost-Taumittelwiderstand herzustellen Expositionsklasse XF4, wenn nicht andere Maßnahmen getroffen werden, die den Betrieb auch bei Schneefall und/oder Eisbildung Gewähr leisten, z.B. durch Beheizung der Wandkronen. Die Betondeckung der Bewehrung soll das Nennmaß von cnom ≥ 5 cm nicht unterschreiten. Für Beckenwände, die mit Abwasser in Berührung kommen, werden aus betriebstechnischen Gründen glatte Oberflächen bevorzugt. Sperrholz-Großflächenschalungen, Brettplattenschalungen oder gehobelte Brettschalungen sind vorteilhafter als nichtsaugende Schalungen, wie z.B. Stahlschalung oder kunstharzbeschichtete Schalung. Nichtsaugende Schalungen begünstigen Mörtelanreicherungen und eine Erhöhung des Wasserzementwerts sowie die Entstehung von Poren an der geschalten Betonfläche.

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Fugen in Sohlplatten müssen nicht angeordnet werden, wenn die Sohlplatte in einem Arbeitsgang betoniert wird. Diese Verfahrensweise wird häufig angewendet und ist dann unproblematisch, wenn die Verkürzungen der Sohlplatte beim Abfließen der Hydratationswärme zum Zentrum ermöglicht werden (wärmedämmende Abdeckungen); weiterhin sollen eine ebene Sohlplattenunterseite außerhalb des Mittelbauwerk und eine seitliche Abpufferung von Vertiefungen durch weiche Dämmplatten vorgesehen werden. Fugen zwischen Sohlplatte und Wand entstehen als Arbeitsfugen, da diese Sohlplatte und Wände kaum in einem Arbeitsgang betoniert werden können. Diese Fugen werden i.a. durch mittig umlaufende Fugenbänder abgedichtet, aber auch Fugenbleche sind möglich. Fugen in den Wänden entstehen durch Betonierabschnitte, die vom Arbeitstakt abhängig sind. Es sind Arbeitsfugen, die gleichzeitig als Sollrissfugen ausgebildet werden können. Gesichert werden diese Fugen durch Fugenbänder, die an die unten umlaufenden Fugenbänder angeschlossen sind. Fugenbänder mit seitlichen Stahllaschen ermöglichen einen Anschluss an unten umlaufende Fugenbleche, sofern diese eingesetzt wurden. Bewegungsfugen sind in Wänden i.a. nicht erforderlich. Die Sohlplatte und Wände von Klärbecken sind so zu bemessen und konstruktiv so auszubilden, dass möglichst keine Risse entstehen oder dass die Rissbreite durch Bewehrung begrenzt wird, z.B. auf wk ≤ 0,15 mm. Bild 10.43 zeigt ein Beispiel für ein rundes Nachklärbecken aus Beton C 30/37 mit 48 m Durchmesser ohne Bewegungsfugen. Die äußeren Wände sind 4,25 m hoch und 30 cm dick. Die Selbstheilung von Trennrissen wird ausgenutzt, daher die Begrenzung der Rissbreite auf wk = 0,15 mm.

325

10.8 Ausführungsbeispiele

10

Bild 10.43: Querschnitt durch ein rundes Nachklärbecken von 48 m Durchmesser und 4,25 m Höhe [Entwurf: PFI, Planungsgemeinschaft für Ingenieurbau Hannover]

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10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

Die Betondeckung wird auf den Bewehrungsplänen differenziert angegeben entsprechend DIN 1045-1, Tabelle 4 bzw. DIN 19 551. Dabei wird unterschieden nach „normalen Bereichen“ (XC1), „Bauteilen im Freien“ (XC3), „außen, Grundwasser mit starkem chemischen Angriff“ (Zeile 4), „innen, Abwasser mit starkem chemischen Angriff“ (XA3) und „Räumerlaufbahnen“ (XD3 und XF4).

10.8.9 Trogbauwerke für Verkehrswege 10.8.9.1 Konstruktion und Bemessung Bei Kreuzungen von Verkehrswegen in mehreren Ebenen kann es sich ergeben, dass die Unterführung ins Grundwasser hineinreicht. Hierbei sind mehrere Lösungen möglich: s !NHEBENDESGESAMTEN+REUZUNGSBEREICHSAUSDEM'RUNDWASSER s STÊNDIGE!BSENKUNGDES'RUNDWASSERSDURCH0UMPENINDER2EGELNICHTDURCHFàHRBAR s 4ROGSTRECKEIM'RUNDWASSERALS7ANNEAUSBILDENUNDGEGEN!UFTRIEBSICHERN Aus wirtschaftlichen und sicherheitstechnischen Gründen wird die Entscheidung oft zu Gunsten einer Wanne aus WU-Beton fallen.

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Die Sohlplatte des Trogbauwerks wird durch Bodenpressung und Grundwasser beansprucht, hinter den Wänden wirken ebenfalls Erd- und Wasserdruck. Außer dieser statischen Beanspruchung treten Zwangspannungen durch unterschiedliche Temperaturen und behinderte Längenänderungen auf, und zwar während des Bauzustands und auch später im Betriebszustand. Vor dem Festlegen der Bemessungsart ist zwischen verschiedenen Möglichkeiten zu entscheiden. Es gibt zwei grundsätzlich andere Konstruktionsweisen: – Die Abmessungen der Bauteile werden so gewählt, dass im Betonquerschnitt nur Zustand I herrscht: Ungerissene Zugzone. Hierbei kann im Hinblick auf die Abmessungen eine mäßig Vorspannung sinnvoll sein, z.B. für eine Normalspannung von 0,5 N/mm2 [10.49]. – Die Abmessungen werden für Zustand II mit gerissener Zugzone festgelegt. Die Biegedruckzone sollte mindestens 15 cm dick sein. Die Bemessung erfolgt mit rissverteilender Bewehrung.

10.8.9.2 Ausführung Zwei verschiedene Möglichkeiten der Ausführung von Trogstrecken zeigen die nachfolgenden Beispiele. Beispiel Hildesheim Zur Beseitigung von drei schienengleichen Bahnübergängen wurden zwei Trogstrecken für eine Bundesstraße erforderlich. Nach einem Sondervorschlag des ausführenden Unternehmens wurde die Trockstrecke als weiße Wanne gebaut. Zur Sicherung der Baugrube wurden Spundwände gerammt. Sie dienten danach als äußere Schalung für die Wände. Später wurden die Spundwände zur Grundverankerung des Bauwerks gegen Auftrieb herangezogen.

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10.8 Ausführungsbeispiele

Bild 10.44: Aufgestelzte Schalung für das Betonieren von Sohlplatte und Wand in einem Arbeitsgang bei einhäuptiger bzw. einhüftiger Schalung [Werkzeichnung: Mölders & Cie GmbH]

10 Bild 10.45: Verankerung der einhäuptigen Schalung an Stahlspundwänden [Werkzeichnung Mölders & Cie GmbH]

Bild 10.46: Möglichkeiten der Auftriebssicherung bei einem Trogbauwerk [Werkzeichnung: Mölders & Cie GmbH] a) durch Kieskoffer auf der Stahlbetonsohlplatte b) durch Erdauflast auf seitlichen Konsolen

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10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

Sohlpatte und Wände wurden abschnittweise in einem Arbeitsgang betoniert. Dadurch konnten die Zwangspannungen gering gehalten werden, die sonst durch zeitlich versetzte Hydratation und unterschiedliches Schwinden zwischen Sohlpaltte und Wänden entstehen. Der besondere Aufwand für das Aufstelzen der Schalung und das schwierige Betonieren war geringer als der für andere Maßnahmen nötige Aufwand, z.B. Kühlen des Betons (Bilder 10.44 und 10.45). Trogbauwerke haben meistens nicht genügend Eigenlast, um gegen Auftrieb sicher zu ein. Die erforderliche Sicherheit lässt sich durch verschiedene Maßnahmen erreichen: s "ALLASTDURCH-AGERBETONODER+IESKOFFERAUFDER4ROGSOHLPLATTE s !USKRAGUNGDER3OHLPLATTEODERANBETONIERTE+ONSOLENFàRDIE-ITWIRKUNGDES%RDREICHS als Auflast (Bild 10.46) s :UGBOHRPFÊHLEMIT0ENDELZWISCHEN0FAHLKOPFUND3OHLPLATTEAN3TELLEVON)NJEKTIONSANkern, die nachgespannt werden müssen (Bild 10.47) s "OHRPFAHLWANDMITDURCHLAUFENDER0FAHLHAUBEàBERDER7ANDKRONE"ILD s 3PUNDWANDMITANGESCHWEI”TER+ONSOLE Kombinationen dieser Auftriebssicherung sind möglich und oft sehr sinnvoll.

10

Bild 10.47: Möglichkeiten der Auftriebssicherung bei einem Trogbauwerk [Werkzeichnung: Mölders & Cie GmbH] a) lotrechter Schnitt durch Trogbauwerk mit Spundwandverbau (links), mit Verankerungspfählen (Mitte) oder mit Bohrpfahlwand (rechts) b) waagerechter Schnitt durch die Bohrpfahlwand

10.8 Ausführungsbeispiele

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Beispiel Hameln Für die Unterführung einer Kreisstraße unter einer Bahnstrecke wurde der Bau eines Troges erforderlich, da die Unterführung ins Grundwasser hineinreicht und im TrinkwasserEinzugsgebiet eines Wasserwerkes liegt. Für die Sohlplatte war eine Dicke bis zu 1 m erforderlich, damit eine genügende Auftriebssicherheit erreicht wurde. Sohlpatte und Wände wurden aus wasserundurchlässigem Beton C 25/30 hergestellt. Der Beton über der oberen Bewehrung der Sohlplatte wurde in mindestens 12 cm Dicke frisch-auf-frisch aus Beton C 30/37 mit hohem Frost- und Tausalzwiderstand und hohem Verschleißwiderstand nach DIN 1045 eingebaut. Die seitlichen Bordsteine wurden vorher verlegt und direkt einbetoniert. Eine andere Abdichtung und ein weitere Fahrbelag waren nicht erforderlich (Bild 10.48).

Bild 10.48: Querschnitt durch den Stahlbetontrog aus WU-Beton C 25/30 mit direkt befahrener Oberseite aus Fahrbahnbeton C 30/37 LP, der frisch-auf-frisch im Verbund eingebaut wurde

10.8.10 Tunnel 10.8.10.1 Konstruktion Viele Tunnel für U-Bahn und Eisenbahn und auch Straßentunnel werden bergmännisch aufgefahren und erhalten eine Innenschale aus Ortbeton. Die Konstruktion soll dauerhaft und wasserundurchlässig sein und möglichst wenige Risse aufweisen. Hierfür sind einige konstruktive, betontechnische und ausführungstechnische Maßnahmen zu beachten [10.56]. Bei bergmännisch aufgefahrenen Tunneln führte die technische Entwicklung mit der „Neuen Österreichischen Tunnelbauweise“ (NÖT) zu einer zweischaligen Bauweise: Außenschale aus Spritzbeton, Innenschale aus Ortbeton. Bei dieser Bauweise wird der Spritzbeton zur vorläufigen Sicherung des Hohlraums sofort nach dem Ausbruch direkt auf das Gebirge aufgebracht. Erforderlichenfalls werden Stahlbögen, Anker und Bewehrungsmatten eingesetzt. Zur dauerhaften Sicherung des Tunnels dient die Innenschale aus Ortbeton. Die OrtbetonInnenschale weist in der Regel Dicken von 30 cm bis 60 cm auf, in besonderen Fällen auch 80 cm und mehr. Kleinere Tunnel haben lichte Abmessungen von etwa 5 m bis 6 m, z.B. eingleisige U-BahnTunnel (Bild 10.49a). Größere Tunnel haben lichte Abmessungen von 12 m bis 14 m, z.B. zweigleisige Bahntunnel oder mehrspurige Straßentunnel (Bild 10.49b). Die Abschnitts-

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10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

Bild 10.49: Übliche Tunnelquerschnitte a) für eingleisige U-Bahn-Tunnel b) für zweigleisige Fernbahn-Tunnel

10

längen, in denen die Innenschale betoniert wird, betragen etwa 8 m bis 12,5 m. Größere Tunnel werden meist mit vorauslaufender Sohlplatte betoniert, gefolgt von der abschnittsweisen Herstellung des Gewölbes mit einer hoch mechanisierten Innenschalung. Bei kleineren Tunneln wird oft die gesamte Innenschale rundum in einem Betoniervorgang in voller Abschnittslänge hergestellt (z.B. mit einem hoch mechanisierten „full-round“-Schalwagen). Die Innenschale kann bewehrt oder unbewehrt sein. Die Bewehrung dient der Tragwerksicherheit und der Rissbreitenbegrenzung für Beanspruchungen aus Last und Zwang. Die Innenschale kann im Verbund zur Spritzbetonschale stehen und wird dann in ihrer freien Verformung in allen Richtungen behindert. Sie kann auch durch Kunststoff-Folien und -Vliese weitgehend von der Spritzbetonschale abgetrennt sein. Auch in diesem Fall verbleibt zumindest eine Verformungsbehinderung der Innenschale durch die Sohlplatte.

10.8.10.2 Anforderungen Betriebszustand Unterschiedliche Anforderungen an den Beton ergeben sich durch den Betriebszustand und den Bauzustand. Die vorgesehene Nutzungsdauer von Tunneln beträgt im Allgemeinen mehr als 100 Jahre. Die erwarteten Eigenschaften der Innenschale aus WU-Beton sind: s 7ASSERUNDURCHLÊSSIGKEIT s +ORROSIONSSCHUTZDER"EWEHRUNGFàRBEWEHRTEN"ETON s HOHER&ROSTWIDERSTANDAUCHINWECHSELNDDURCHFEUCHTETEM:USTAND s 3TANDSICHERHEITUND$AUERHAFTIGKEIT s GERINGER)NSTANDHALTUNGSAUFWAND

10.8 Ausführungsbeispiele

331

Eine geeignete Betonzusammensetzung führt zu einem dichten und dauerhaften Beton. Außerdem muss die Rissbreite begrenzt werden, damit die Wasserundurchlässigkeit des Bauwerks und der Korrosionsschutz der Bewehrung für die vorgesehene Nutzungsdauer sichergestellt ist. Bauzustand Durch das gewählte Bauverfahren und den vorgesehenen Arbeitstakt ergeben sich weitere Anforderungen an den Beton. Dies sind vor allem eine weiche, leicht verarbeitbare Konsistenz (F3 bis F5), ein gutes Zusammenhaltevermögen des Betons (geringe Neigung zum Entmischen) und eine ausreichende Frühfestigkeit zum planmäßigen Ausschalzeitpunkt. Die erforderliche Festigkeit zum Ausschalzeitpunkt muss bei allen Temperaturverhältnissen erreicht werden; sie soll jedoch nicht wesentlich überschritten werden, um eine unnötige Temperaturerhöhung im Bauteil zu vermeiden. In großen Tunnelschalen, deren Gewölbe durch Folien von der Spritzbetonschale abgetrennt sind, entstehen gelegentlich Risse, die vor allem den beiden in Bild 10.50 gezeigten Rissbilder a) und b) entsprechen. Bild 10.50 a) zeigt die in der Querschnittsebene verlaufenden so genannten Radialrisse im Ulmenbereich. Die Ursache dafür sind Zwangzugspannungen. Sie bilden sich, wenn Verformungen der Tunnelschale durch die massive Sohlplatte behindert werden. Verformungen werden z.B. durch abfließende Hydratationswärme, durch Schwinden oder bei plötzlich erniedrigter Lufttemperatur im Tunnel hervorgerufen. Dabei handelt es sich um das Bodenplatte/Wand-Problem, wie es auch von Wänden bekannt ist, die nachträglich auf die Fundamentplatte betoniert werden. In umfangreichen Auswertungen von Rissaufzeichnungen mehrerer Tunnel wurden in größerer Zahl die im Bild 10.50 b) gezeigten so genannten Axialrisse im Firstbereich festgestellt. Da diese Risse nur selten in einem Tunnelsegment gemeinsam mit Ulmenradialrissen auftreten, kann die Entstehung dieser Risse kaum durch Zwangbeanspruchungen verursacht sein, sondern wird auf unzureichende Festigkeit beim Ausschalen zurückgeführt. Solche Axialrisse können auch später noch durch Austrocknung und schnelle Abkühlung der Tunnelinnenflächen sowie durch ungleich verteilte Belastungen verursacht werden. Entsprechende Ursachen können auch für seltener auftretende axiale Risse im Ulmenbereich angenommen werden, wie sie in Bild 10.50 d) dargestellt sind. Axiale Risse in der Ulme können auch während der Herstellung durch zu große Verformbarkeit des Schalwagens oder durch unsymmetrische Belastung beim Betonieren oder Ausschalen verursacht werden. Als Ursache für die in Bild 10.50 c) gezeigten Radialrisse im Firstbereich kommen zum Beispiel besonders schnell erhärtende Betonmischungen mit sehr hoher Hydratationswärme in Frage, wenn diese nur im Firstbereich eingebaut werden. Der im Ulmenbereich verwendete Beton mit normaler Wärmeentwicklung kann dabei entsprechend verformungsbehindernd wirken. Bei unterschiedlichem Verbund zwischen der rauen Spritzbetonschale und der Ortbetoninnenschale ist die Verformungsbehinderung in der Regel allseitig. Sie kann zu einer beliebigen Rissbildung in der Innenschale führen. Die in Bild 10.50 gezeigten Risse dürfen die Dauerhaftigkeit des Tunnels und den Betrieb nicht beeinträchtigen. Sie sollten daher möglichst vermieden werden. Hierzu sind konstruktive, betontechnische und ausführungstechnische Maßnahmen sinnvoll.

10

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10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

Bild 10.50: Typisierung von Rissen in Tunnelschalen [10.31]

10.9 Instandsetzung

10

Bei sorgfältiger Ausführung wasserundurchlässiger Bauwerke aus Beton und Stahlbeton und bei günstigen Herstellungsbedingungen werden keine Fehlstellen und kaum Risse entstehen, die die Dichtigkeit des Baukörpers beeinträchtigen. In der Praxis kommen aber gelegentlich Fehler vor, wenn keine günstigen Herstellungsbedingungen geschaffen werden. Die nachfolgenden Ausführungen stellen bewährte Techniken vor, wie Risse geschlossen und entstandene Fehlstellen fachgerecht beseitigt werden können. Die gelegentlich auf Baustellen zu beobachtenden Fehler sind z.B.: s 5NVOLLSTÊNDIGVERDICHTETER"ETON s %NTMISCHUNGDES"ETONS s "ETONIERFUGENOHNE&UGENSICHERUNG s "ESCHÊDIGTEODERUMGEKIPPTE&UGENBÊNDER Alle Risse und auch diese Fehlstellen können sicher abgedichtet werden; die nachträglichen Abdichtungsmöglichkeiten sind ein wesentlicher Bestandteil des Bauens mit wasserundurchlässigem Beton. Typisch für diese Bauweise ist, dass die örtliche Lage der Risse und Fehlstellen klar erkannt werden kann: Die Stelle des Wasserdurchtritts zeigt direkt die Fehlstelle. Die meisten Fehlstellen sind schon während des Bauzustandes erkennbar, also vor dem Abschalten der Grundwasserabsenkung. Dadurch können die erforderlichen Maßnahmen durchgeführt werden, bevor die Bauteile dem Wasserdruck ausgesetzt sind. Abdichtungen gegen herrschenden Wasserdruck sind auch möglich. Sie sind jedoch in jedem Falle teurer als Abdichtungen ohne Wasserdruck. Vor nachträglichen Abdichtungsmaßnahmen muss die Ursache der Fehler geklärt werden. Besonders bei Rissbildungen kommen sehr verschiedene Ursachen und damit auch unterschiedliche Gegenmaßnahmen in Betracht.

10.9 Instandsetzung

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10.9.1 Risse im jungen, noch verformbaren Beton Risse entstehen an der Oberfläche noch plastischen Betons bei ungünstigen Verhältnissen eventuell schon kurz nach dem Herstellen. Diese Risse (Frühschwindrisse) können meistens durch Nachverdichten wieder geschlossen werden, da die Risse nur wenige Millimeter in den Beton hineinreichen.

10.9.2 Risse im jungen, schon erhärtenden Beton Risse in Oberflächen von erhärtendem, jungen Beton sind zwar oft breit, reichen aber nicht tief in den Beton hinein. Sie können durch möglichst umgehendes Einbürsten von Zementleim geschlossen werden: s "ETONVORNÊSSEN IM2ISSDARFBEIM:USCHLÊMMENJEDOCHKEIN7ASSERMEHRSTEHEN$IE Fläche soll dann mattfeucht sein, nicht aber vor Nässe glänzen. s :EMENTLEIMAUSKG7ASSERUND BISKG:EMENT#%- ODER#%- MIT&LIE”mittel FM herstellen. s :EMENTLEIMGRàNDLICHIN,ÊNGS UND1UERRICHTUNGDES2ISSESEINBàRSTEN s "ETONFLÊCHENIM2ISSBEREICHSOANNÊSSENUNDSOFORTMIT+UNSTSTOFF &OLIEABDECKEN DASS sich die Folie festsaugt. s &OLIEMINDESTENSDREI4AGELIEGENLASSEN

10.9.3 Nicht abzudichtende, selbstheilende Risse In sehr feinen, durchgehenden Rissen kann der Widerstand gegen durchfließendes Wasser so groß sein, dass auf der anderen Bauteilseite keine Feuchtigkeit festzustellen ist. Es kann also der Wasserdurchtritt geringer sein als die verdunstbare Wassermenge. Bei anderen feinen Rissen können zunächst auf der „trockenen“ Bauteilseite leichte Durchfeuchtungen auftreten. Sie werden im Laufe der Zeit geringer. Schließlich sickert kein Wasser mehr durch: Das Bauwerk bleibt trocken. In diesen Fällen ist mit dem anfänglichen Durchsickern von Wasser meistens ein Anspülen weißer Ablagerungen verbunden. Es handelt sich hierbei um gelöstes Calciumhydroxid, das an der Luft zu unlöslichem Calciumcarbonat umgewandelt wird: Es ist Kalkstein. Im Rissbereich findet bei genügend geringer Durchströmungsgeschwindigkeit des Wassers eine weitere Hydratation statt. Der Beton quillt im Rissbereich, feine Partikelchen verklemmen sich im Riss. Der Beton „heilt“ sich selbst, das Bauteil wird wasserundurchlässig. Sinngemäß kann das Gleiche auch bei anderen Fehlstellen eintreten, z.B. Nester bei unzureichender Verdichtung oder bei Entmischungen. Für eine „Selbstheilung“ des Betons sind folgende Bedingungen nötig: s 2ISSEOHNE"EWEGUNG s CHEMISCHNICHTANGREIFENDES7ASSER s GERINGE$URCHSTRÚMUNGSGESCHWINDIGKEIT

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10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

Die Durchströmungsgeschwindigkeit des Wassers ist abhängig von der Druckwasserhöhe hW, der Bauteildicke hb und der Rissbreite w. Aus der Druckwasserhöhe und der Bauteildicke kann das Druckgefälle i errechnet werden: Druckgefälle i = hW / hb

(10.39)

Eine Selbstheilung kann unter den vorgenannten Bedingungen erwartet werden, wenn die Rissbreiten der Tabelle 10.11 in Abhängigkeit vom Druckgefälle eingehalten sind. In diesen Fällen sind keine weiteren Maßnahmen nötig: Es fehlt nur das Wasser und einige Wochen Zeit zur Selbstheilung. Die Rissbreite kann mit einer Messlupe bestimmt werden. Die Druckwasserhöhe ergibt sich aus dem höchstens zu erwartenden Grundwasserstand hW über den Rissstellen mit der dort vorhandenen zugehörigen Rissbreite w (Bild 10.12).

10.9.4 Risse im erhärteten Beton Risse, die breiter als die selbstheilende Rissbreite sind, müssen abgedichtet werden. Das Abdichten sollte möglichst spät erfolgen, damit Bewegungen durch Temperaturdifferenzen und Schwinden keine Störungen hervorrufen. Bei Bauwerken im Grundwasser wird diese Arbeit sinnvoller Weise erst kurz vor dem Verfüllen der Baugrube stattfinden. Beim Abdichten von Rissen sind mehrere Verfahren möglich.

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10.9.4.1 Abdichtung durch Zementleim-Verpressung Für das Verpressen von Rissen sind Spezialzemente entwickelt worden, die mit einer besonders feinen Korngröße hergestellt werden. Sie gestatten ein Verpressen von Rissen über 0,5 mm zur Abdichtung auf wirtschaftliche Weise. Die Selbstheilung der Risse wird durch Verpressen mit Zementleim günstig beeinflusst und ermöglicht, falls einige Bereiche nicht einwandfrei dicht wurden. Die Rissursache muss bekannt sein, sie darf nicht wiederkehren. Die Rissufer müssen vorgenässt werden. Ein kraftschlüssiges Verbinden oder dehnfähiges Schließen der Risse mit Zementleim ist nicht möglich. 10.9.4.2 Abdichtung mit Bentonit Auf der künftigen Druckwasserseite können vor Rissen in Wänden und Decken spezielle Abdichtungsplatten aus Bentonit gestellt bzw. gelegt werden. Das trockene Bentonit-Material ist in beidseitigen Kaschierungen aus Pappe gehalten. Bei Wassereinwirkung quillt das Bentonit sehr stark auf. Es bildet sich eine dichte Schicht, die in hohem Maße wasserundurchlässig ist. 10.9.4.3 Abdichtung mit Abdichtungsbahnen Auf der künftigen Druckwasserseite können Risse durch streifenweises Überkleben von Abdichtungsbahnen wasserundurchlässig gemacht werden. Hierzu wird zweckmäßigerweise eine Bitumen-Schweißbahn mit Gewebeeinlage verwendet. Sicher sind zwei Lagen. Dazu kann die 1 m breite Bahn in Streifen von etwa 40 und 60 cm Breite geschnitten werden. Die erste Bahn von 40 cm Breite wird während des Erhitzens mit einem Propangasbrenner mit-

10.9 Instandsetzung

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tig über den Riss geklebt. Besonders an den Rändern ist die Bahn mit einem flachen Holz anzudrücken. Das seitlich herausquellende Bitumenmaterial ist so zu verteilen, dass ein sanfter Übergang vom Beton zur Schweißbahn entsteht. Darauf ist die zweite Bahn seitlich überlappend aufzubringen. Die Abdichtung sollte vor dem Verfüllen mit Hartfaserplatten o. ä. geschützt werden. 10.9.4.4 Abdichtung durch Kunstharz-Auftrag Risse, bei denen ein kraftschlüssiges Verkleben nicht erforderlich ist, können durch Auftragen von Kunstharz geschlossen werden. Dieses Tränkverfahren oder „Pinselverfahren“ ist anwendbar für: s LOTRECHTE&LÊCHEN s $ECKENUNTERSEITENBEI2ISSBREITENBISZU MM s "ETONOBERSEITENBEI2ISSBREITENBISZU MM Das Kunstharz wird bei Wänden und Decken auf beiden Bauteilseiten so lange aufgetragen, bis der Riss kein Harz mehr nachsaugt. Das Kunstharz wird bis zu einigen Zentimetern Tiefe durch Kapillarwirkung in den Riss hineingezogen. Die Eindringtiefe kann daher bei engen Rissen größer sein als bei breiteren Rissen. Bei Rissen in Sohlplatten, die nur von oben gefüllt werden können, sinkt das Harz zunächst durch die Schwerkraft ein und wird anschließend auf Grund der Kapillaraktivität weiter in das Bauteilinnere transportiert. Das Kunstharz muss eine niedrige Oberflächenspannung haben, es muss niedrig viskos sein. Es werden zweikomponentige, dünnflüssige, lösungsmittelarme Epoxidharze verwendet, so genannte Injektionsharze. Die Rissflanken müssen beim Einbringen des Injektionsharzes trocken sein, die Bauteiltemperatur sollte über 8 °C liegen. Die Richtlinie für „Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen“ des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton ist zu beachten [10.19]. Auch wenn eine Verklebung in ganzer Bauteildicke nicht erreicht werden kann, genügt diese Art der Rissabdichtung in den meisten Fällen. Voraussetzung ist allerdings, dass die Risse nicht in Bewegung sind. Bei einem eventuellen Wasserdurchtritt wird meistens die Wassergeschwindigkeit durch den höheren Widerstand im Riss so weit verringert, dass im nicht verklebten Bereich eine Selbstheilung des Betons einsetzen kann. 10.9.4.5 Abdichtung durch Kunstharz-Verpressung Breite, durchgehende Risse mit Rissbreiten von über 0,2 mm können kraftschlüssig durch Verpressen mit Injektionsharz verklebt werden. Das Verpressen der Risse ist mit großem Aufwand verbunden und kostenintensiv. Trotzdem kann dieses Verfahren billiger sein als umfangreiche konstruktive Maßnahmen zum Vermeiden von Rissen. Verpressarbeiten (Injektionen) sollen nur von Spezialfirmen mit geschultem Personal und geeigneten Geräten ausgeführt werden. Die Richtlinie „Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen“ [10.21] ist zu beachten. Von diesen Firmen ist auch die Auswahl des Injektionsharzes zu treffen. Es dürfen nur Harze verwendet werden, deren Eignung zur Rissverpressung bei Stahlbetonkonstruktionen nachgewiesen wurde.

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10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

Das Einpressen des Injektionsharzes geschieht mit Niederdruckgeräten (bis 10 bar) oder mit Hochdruckgeräten (bis 100 bar). Dazu können z.T. einfache Geräte verwendet werden (Handhebel- oder Fußhebelpressen, Pressen mit Bohrmaschine), oder es sind aufwändige Injektionspumpen erforderlich. Bei den meisten Verfahren wird ein dünnflüssiges Epoxidharz in den Riss eingepresst. Risse, deren Fugenflanken feucht sind und nicht kraftschlüssig verklebt werden müssen, können vorteilhaft mit dünnflüssigem Polyurethanharz verpresst werden. Das Einpressen erfolgt durch Verpresspacker, die im Rissverlauf aufgeklebt oder eingebohrt werden (Bild 10.51). Klebepacker werden bei Niederdruck, feinen Rissen und unklarem Rissverlauf in der Tiefe verwendet. Bohrpacker sind für Hochdruckgeräte und bei versetzten Rissflanken einzusetzen. Zwischen den Packern wird der Rissbereich mit einer schnellhärtenden Spachtelmasse verdämmt. Das Verpressen erfolgt von unten nach oben. Dazu werden Pressnippel unmittelbar vor dem Verpressen in die jeweiligen Packer eingeschraubt. Die Pressnippel gestatten jederzeit ein Nachpressen, verhindern aber durch ein Ventil ein Auslaufen des Harzes. Das Verpressen ist erfolgreich, wenn entweder auf der abgewendeten Seite oder am höher liegenden Packer das Harz austritt. Nach Beendigung des Verpressens sind alle Packer und die auf den Riss aufgebrachte Spachtelmasse zu entfernen. Die Bohrlöcher sind zu schließen. Über den Verpressvorgang und die dabei besonderen Vorkommnisse ist ein Protokoll anzufertigen. Vom verarbeiteten Harz ist täglich eine Rückstellprobe zu nehmen und mit Datum zu versehen.

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In besonderen Fällen können im Rissbereich über dem künftigen höchsten Wasserstand Bohrkerne zur Prüfung entnommen werden.

Bild 10.51: Verpresspacker im Bereich eines Risses in einer Stahlbetonwand. Der obere Bereich des Risses wurde infolge Selbstheilung inzwischen dicht, erkennbar bei Wasserdruck auf der Wandrückseite und an weißen Ablagerungen von Calciumcarbonat. [Werkfoto: contec]

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10.9 Instandsetzung

10.9.4.6 Abdichtung durch Verpressen gegen Wasserdruck Aller Wachsamkeit zum Trotz kann es der Beobachtung entgangen sein, dass breite Risse in der Konstruktion vorhanden sind. Wenn eine Abdichtung vor dem Wasserzutritt nicht durchgeführt wurde, müssen nun die Risse gegen den Wasserdruck abgedichtet werden. Dieses ist die teuerste Abdichtungsmaßnahme, aber sie ist möglich. Hierbei wird, ähnlich wie bei der Verpressung, nach Abschnitt 10.9.4.5 verfahren. Es werden Bohrpacker verwendet. Zum Verpressen ist Polyurethanharz geeignet, das zur Reaktion Wasser benötigt. Es schäumt dabei stark auf und wirkt schnell abdichtend. Allerdings sind kraftschlüssige Verklebungen damit nicht möglich. In neuerer Zeit bewährten sich auch schnellreaktive Acrylharze zur Abdichtung von Rissen gegen drückendes Wasser.

10.9.5 Poröse Betonbereiche Poröse Bereiche können durch ungenügende Verdichtung des Betons oder durch Entmischen des Betons beim Einbringen entstanden sein. Zur Abdichtung sind drei Verfahren möglich: s )NJEKTIONVON+UNSTHARZ s )NJEKTIONVON:EMENTLEIM s %RSETZENDURCH3PRITZBETON Diese Arbeiten sind von Spezialfirmen auszuführen. In Zusammenarbeit mit diesen Firmen muss die für den vorliegenden Fall sinnvollste Maßnahme ermittelt werden.

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10.9.5.1 Verpressen mit Kunstharz Bei porösen Bereichen können – ähnlich wie beim Verpressen von Rissen – Packer für Pressnippel und zur Entspannung gesetzt werden (Bild 10.52). Die poröse Fläche ist mit einer schnellhärtenden Spachtelmasse abzudecken. Danach kann das Verpressen mit Injektionsharz auf Epoxidharz-Basis erfolgen. Verpressarbeiten und nachfolgende Arbeitsgänge siehe Abschnitt 10.9.4.5.

Bild 10.52: Verpresspacker für eine Rasterinjektion im Bereich von Fehlstellen in einer Stahlbetonsohlplatte zum Verpressen mit Kunstharz [Werkfoto: contec]

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10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

10.9.5.2 Verpressen mit Zementleim Wenn poröse Bereiche größeren Ausmaßes mit gröberer Porenstruktur entstanden sind, kann eine Abdichtung durch Verpressen mit Zementleim zum Erfolg führen. Der Arbeitsgang läuft ähnlich wie bei Verpressarbeiten mit Kunstharz ab. Hierbei sind allerdings die komplizierten Nebenarbeiten, die bei den zweikomponentigen Injektionsharzen nötig sind, nicht erforderlich. Die Materialkosten sind geringer. Dennoch ist der gesamte Aufwand erheblich, so dass zu prüfen ist, ob sich dieses Arbeitsverfahren gegenüber einem Ersetzen durch Spritzbeton lohnt. 10.9.5.3 Ersetzen durch Spritzbeton Größere Bereiche schadhaften Betons werden am besten durch neuen Beton ersetzt. Dazu ist der Beton mit unzureichender Dichte zu entfernen. Bei Ausbesserungen, die die gesamte Bauteildicke erfassen, muss die Bauteilrückseite eingeschalt werden. Die Anschlussflächen des vorhandenen Betons sind anzufeuchten, um zu verhindern, dass dem jungen Beton Wasser entzogen wird. Vor Beginn der Spritzarbeiten ist deshalb der Beton abzuwaschen. Bei Spritzbeginn soll die Fläche soweit abgetrocknet sein, dass sie nur noch mattfeucht erscheint. Der Spritzbeton ist nach DIN 18 551 „Spritzbeton“ herzustellen [10.10]. Die Dicke der einzelnen Spritzlagen beträgt 2 bis 5 cm. Es wird in mehreren Lagen solange aufgetragen, bis die Fehlstelle ausgefüllt ist. Die jeweils nächste Schicht kann erst dann aufgetragen werden, wenn die vorherige Lage bereits so ausreichend erhärtet ist, dass sie die nachfolgende tragen kann. Die DAfStb-Richtlinie [10.21] ist zu beachten.

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Es ist dafür zu sorgen, dass der Spritzbeton genügend lange gegen Austrocknen geschützt wird. Es kann davon ausgegangen werden, dass bei sorgfältiger Ausführung der im Spritzverfahren aufgebrachte Beton gut am vorhandenen Beton haftet. Das setzt voraus, dass die Anschlussflächen genügend rau sind und durch Druckwasser von Staub befreit wurden. Die durch Spritzbeton ergänzten Querschnitte sind nach DIN 1045 zu bemessen.

10.9.6 Fehlerhaft eingebaute Fugenbänder Die Fehlerquellen beim Einbau von Fugenbändern können verschiedener Art sein. Beschädigte Fugenbänder können durch Schweißen ausgebessert werden, wenn es thermoplastische Fugenbänder sind (z.B. PVC-weich), oder durch Vulkanisieren, wenn es elastomere Fugenbänder sind (z.B. Kunstkautschuk). Es ist dazu nötig, das beschädigte Fugenband freizulegen. Deshalb sollten Fugenbänder nach Möglichkeit höchstens 30 cm hinter der zugänglichen Seite liegen. Diese Ausbesserungen sind schwierig durchzuführende Bauaufgaben. Fehlerhafte Bereiche bei Fugenbändern können durch Verpressen mit Injektionsharz abgedichtet werden. Bei Wasserdurchtritt und auch bei Dehnfugen kommt hierfür ein Verpressen mit Polyurethanharz in Frage. Das Material kann stark aufschäumend und elastisch eingestellt werden, so dass einerseits teilweise Bewegung in den Dehnfugen möglich bleibt, andererseits jedoch eine Abdichtung erfolgt. Die Dehnfuge kann vor dem Verpressen mit einem Schlauch so gesichert werden, dass beim Verpressen das Harz nicht ausläuft.

10.10 Literatur

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10.9.7 Abdichtung durch Injektionsschleier im Baugrund Entsprechend dem Merkblatt „Nachträgliches Abdichten erdberührter Bauteile“ [10.27] kann bei nicht anders abzudichtenden Fehlstellen ein Injektionsschleier als Abdichtungsmaßnahme im Erdreich außerhalb des Bauwerks ausgebildet werden. Der umgebende Baugrund wird als Stützgerüst für die Injektionsstoffe benutzt. Es sind rasterförmige Bohrungen herzustellen, die das Bauteil vollständig durchstoßen. Über besondere Packersysteme wird der Injektionsstoff mit einem abgestimmten Injektionsdruck so eingebracht, dass außerhalb des Bauwerks ein wirksamer Dichtungsschleier entsteht, der die Fehlstellen abdichtet. Diese Arbeiten sind von Spezialfirmen mit besonders ausgebildeten Fachkräften auszuführen, zu protokollieren und zu überwachen. Das Merkblatt der WTA [10.27] ist zu beachten.

10.10 Literatur Normen [10.1] DIN 1045: Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton. Teil 1: Bemessung und Konstruktion. 08.2008 Teil 2: Beton – Festlegung, Eigenschaften, Herstellung und Konformität; Anwendungsregeln zu DIN EN 206-1. 08.2008 Teil 3: Bauausführung. 08.2008 Teil 4: Ergänzende Regeln für die Herstellung und die Konformität von Fertigteilen. 08.2008 [10.2] Erläuterungen des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton DAfStb Heft 525: Erläuterungen zu DIN 10455-1. 09.2003 Heft 526: Erläuterungen zu den Normen DIN EN 206-1, DIN 1045-2, DIN 1045-3, DIN 1045-4 und DIN 4226. 05.2003 [10.3] DIN 1048 Prüfverfahren für Beton. 06.91 [10.4] DIN 4030 Beurteilung betonangreifender Wässer, Böden und Gase. 06.2008 [10.5] DIN 4095 Baugrund; Dränung zum Schutz baulicher Anlagen. 06.90 [10.6] DIN 7865 Elastomer-Fugenbänder zur Abdichtung von Fugen im Beton. 02.2008 [10.7] DIN 18195 Bauwerksabdichtungen. 08.2000 [10.8] DIN 18197 Abdichten von Fugen in Beton mit Fugenbändern. 10.2005 [10.9] DIN 18541 Fugenbänder aus thermoplastischen Kunststoffen zur Abdichtung von Fugen in Ortbeton. 09.2006 [10.10] DIN 18551 Spritzbeton. 01.2005 [10.11] DIN 19551 Kläranlagen. 12.2002 [10.12] DIN EN 197 Zement. 09.2007 [10.13] DIN EN 934 Zusatzmittel für Beton, Mörtel und Einpressmörtel. 04.2008 [10.14] DIN EN 12350 Prüfung von Frischbeton. 03.2000 [10.15] DIN EN 12390 Prüfung von Festbeton. 02.2001 [10.16] DIN EN 12504 Prüfung von Beton in Bauwerken. 07.2009

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10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

Vorschriften, Richtlinie, Merkblätter [10.17] DIBt: Bauregelliste A, Bauregelliste B und C - Ausgabe 1.2009 Deutsches Institut für Bautechnik Berlin, Sonderheft Nr. 38 [10.18] ZTV-ING: Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Ingenieurbauten. Bundesminister für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen. 12.2007 [10.19] DAfStb: Richtlinie Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton (WU-Richtlinie) 11.2003 [10.20] DAfStb: Richtlinie für Betonbau beim Umgang mit wassergefährdenden Stoffen. 10.2004 [10.21] DAfStb: Richtlinie Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen (Instandsetzungs-Richtlinie). 10.2001 [10.22] DAfStb: Richtlinie Vorbeugende Maßnahmen gegen schädigende Alkalireaktion im Beton (Alkali-Richtlinie). 05.2001 [10.23] DBC: Richtlinie für die Planung und Ausführung von Abdichtungen erdberührter Bauteile mit flexiblen Dichtungsschlämmen. Deutsche Bauchemie. 04.2006 [10.24] DBV: Merkblatt-Sammlung. Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein. 12.2009 [10.25] BDZ: Schriftenreihe der Bauberatung Zement und Zement-Merkblätter. Bundesverband der Deutschen Zementindustrie. [10.26] BDZ: Beton – Herstellung nach Norm. BetonMarketing Deutschland GmbH. Verlag Bau + Technik, Düsseldorf 2009 [10.27] WTA: Merkblatt Nachträgliches Abdichten erdberührter Bauteile. Merkblatt Gelinjektion. Wissenschaftlich-Technische Arbeitsgemeinschaft für Bauwerkserhaltung und Denkmalpflege. 05.2009

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Bücher, Aufsätze u. ä. [10.28] Basalla, A.: Wärmeentwicklung im Beton. Zement-Taschenbuch 1964/65. Bauverlag, Wiesbaden 1963 [10.29] Bonzel, J.; Dahms, J.: Der Einfluss des Zements, des Wasserzementwerts und der Lagerung auf die Festigkeitsentwicklung des Betons. Betontechnische Berichte 1966. Beton-Verlag, Düsseldorf 1967 [10.30] Braun, E.; Thun, D.: Abdichten von Bauwerken. Beton-Kalender 1984. Verlag Wilh. Ernst & Sohn, Berlin 1984 [10.31] Breitenbücher, R.: Zwangspannungen und Rissbildung infolge Hydratationswärme. Technische Universität München, 1989 [10.32] Bruy, E.: Über den Abbau instationärer Temperaturspannungen in Betonkörpern durch Rissbildung. Schriftenreihe des Otto-Graf-Instituts, Heft 56/1973 [10.33] Bundesverband der Deutschen Zementindustrie: Zement-Merkblätter und Schriftenreihe der Bauberatung Zement. Verlag Bau + Technik, Düsseldorf [10.34] Cziesielski/Friedmann: Gründungsbauwerke aus wasserundurchlässigem Beton. In: Bautechnik Heft 4/1985 [10.35] Cziesielski, E.: Gründungsbauwerke aus WU-Beton. In: Deutsche Bauzeitung Heft 12/1998 [10.36] DVGW: Wasserspeicherung – Planung, Bau, Betrieb und Instandhaltung von Wasserbehältern in der Trinkwasserversorgung. Arbeitsblatt W300. Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.V. Verlag wvgw, Bonn 06.2005 [10.37] Edvardsen, C.: Wasserundurchlässigkeit und Selbstheilung von Trennrissen im Beton. Heft 455 des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton DAfStb. 1996 [10.38] Falkner, H.: Fugenlose und wasserundurchlässige Stahlbetonbauten ohne zusätzliche Abdichtung. Vorträge Betontag 1983. Deutscher Beton-Verein, Wiesbaden 1984

10.10 Literatur

[10.39] Falkner, H.: Risse in Stahl- und Spannbetonbauten – Theorie und Praxis. Referat zur Studientagung „Verhalten von Bauwerken – Qualitätskriterien“ des Schweizerischen Ingenieur- und Architekten-Vereins am 23. und 24.9.1977, ETH Lausanne. SIA-Dokumentation 23/1977 [10.40] Falkner, H.: Zur Frage der Rissbildung durch Eigen- und Zwangspannungen infolge Temperatur in Stahlbetonbauteilen. In: Heft 208 DAfStb. Verlag Wilh. Ernst & Sohn, Berlin 1969 [10.41] Gertis, Kießl, Werner, Wolfseher: Hygrische Transportphänomene in Baustoffen. In: Heft 258 DAfStb. Verlag Wilh. Ernst & Sohn Berlin 1976 [10.42] Grube, H.: Leistungsfähigkeit von Beton bezüglich Undurchlässigkeit gegen äußere Angriffe. VDI-Berichte 1989 [10.43] Grube, H.: Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton. Elsner Verlag, Darmstadt, 1982 [10.44] Jungwirth, D.; Beyer, E.; Grübl, P.: Dauerhafte Betonbauwerke. Beton-Verlag, Düsseldorf 1986 [10.45] Kern, E.: Dichten von Rissen und Fehlstellen im Beton durch Injektion. In: Betonwerk + Fertigteil-Technik, Heft 7/1973 [10.46] Kießl, K.: Kapillarer und dampfförmiger Feuchtetransport in mehrschichtigen Bauteilen. Universität Essen – Gesamthochschule 1983 [10.47] Klopfer, H.: Bauphysikalische Betrachtungen der Schutz- und Instandsetzungsmaßnahmen für Betonoberflächen. In: Deutsches Architektenblatt 1/1990 [10.48] Klopfer, H.: Wassertransport und Beschichtungen bei WU-Beton-Wannen. Aachener Bausachverständigentage 1999 [10.49] Leonhardt, F.: Das Bewehren von Stahlbetontragwerken. Beton-Kalender 1971 und 1976, Teil II. Verlag Wilh. Ernst & Sohn, Berlin [10.50] Leonhard, F.: Massige, große Betontragwerke ohne schlaffe Bewehrung, gesichert durch mäßige Vorspannung. In: Beton- und Stahlbeton, S. 128–133, 1973 [10.51] Leonhardt, F.: Vorlesungen über Massivbau, Teil 1 bis 6. Springer-Verlag, Berlin 1978 [10.52] Linder, R.: Abdichtung von Bauwerken. Beton-Kalender 1982. Verlag Wilh. Ernst & Sohn, Berlin [10.53] Linder, R.: Baukörper aus wasserundurchlässigem Beton. Beton-Kalender 1986. Verlag Wilh. Ernst & Sohn, Berlin [10.54] Locher, F.-W.; Wischers, G.: Aufbau und Eigenschaften des Zementsteins. Zement-Taschenbuch 1974/75. Bauverlag, Wiesbaden 1974 [10.55] Lohmeyer, G.: Schäden an Flachdächern und Wannen aus wasserundurchlässigem Beton. Schadenfreies Bauen, Band 2. IRB-Verlag, Stuttgart 2001 [10.55a] Lohmeyer, G.: Stahlbetonbau – Bemessung, Konstruktion, Ausführung. Teubner-Verlag, Wiesbaden 2004 [10.56] Lohmeyer, G., Ebeling, K: Weiße Wannen – einfach und sicher. Verlag Bau + Technik, Düsseldorf 2009 [10.56a] Lohmeyer, G., Ebeling, K.: Die Dreifachwand für Keller. Wirtschaftliche Kombination aus Betonfertigplatten und Ortbeton. In: Beton, Heft 1/1996 [10.56b] Lohmeyer, G., Ebeling, K.: Die Dreifachwand für Keller. Bewehrung der Dreifachwand. In: Beton, Heft 11/1997 [10.56c] Lohmeyer, G., Ebeling, K., Stegink, H.: Die Dreifachwand im Ingenieurbau. Anwendungsbeispiel Wasserbehälter. In: Beton, Heft 1/1999 [10.57] Manns, W.: Elastizitätsmodul von Zementstein und Beton. Betontechnische Berichte 1970. Beton-Verlag, Düsseldorf 1971 [10.58] Meyer, G.; Meyer, R.: Rissbreitenbeschränkung nach DIN 1045. Verlag Bau + Technik, Düsseldorf 2007

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10 Wasserdurchlässige Bauten aus Beton

[10.59] Meyer, G.: Wasserdichte Trogbauwerke aus wasserundurchlässigem Beton. In: Beton-Stahlbetonbau, Heft 4/1984 [10.60] Nam Koong, H., Cziesielski, E.: Nachweis der Begrenzung der Rissbreite bei wasserundurchlässigem Beton. Diplomarbeit Technische Universität Berlin, Fachgebiet Allgemeiner Ingenieurbau. Berlin 12/2003 [10.61] Pfefferkorn, W.; Steinhilber, H.: Ausgedehnte fugenlose Stahlbetonbauten, Entwurf und Bemessung der Tragkonstruktion. Beton-Verlag, Düsseldorf 1990 [10.62] Powers, T. C.; Brownyard, T. L.: Studies of the Physical Properties of Hardened Portland Cement Paste, Studies of Water Fixation. Proc. American Concrete Institut 43/1946 [10.63] Ricken, D.: Ein einfaches Berechnungsverfahren für die eindimensionale, instationäre Wasserdampfdiffusion in mehrschichtigen Bauteilen. Universität Dortmund 1989 [10.64] Ripphausen, B.: Untersuchungen zur Wasserdurchlässigkeit und Sanierung von Stahlbetonbauten mit Trennrissen. Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen 1989 [10.65] Romberg, H.: Zementsteinporen und Betoneigenschaften. In: Beton-Informationen, Heft 5/1978. Herausgeber montanzement Marketing GmbH. Beton-Verlag, Düsseldorf 1978 [10.66] Rostásy, F. S.: Zwang in Außenwandplatten infolge von Temperaturunterschieden. In: Beton, Heft 7/1969 [10.67] Rostásy, F. S.; Henning, W.: Zwang und Oberflächenbewehrung dicker Wände. In: BetonStahlbetonbau, Heft 4 + 5/1985 [10.68] Schießl, P.: Beschränkung der Rissbreiten bei Zwangbeanspruchung. In: Betonwerk + Fertigteil-Technik, Heft 6/1976 [10.69] Simons, H.-J.: Konstruktive Gesichtspunkte beim Entwurf „Weißer Wannen“. In: Bauingenieur 1988, S. 429–437 [10.70] Springenschmid, R.; Nischer, P.: Untersuchungen über die Ursache von Querrissen im jungen Beton. In: Beton- und Stahlbetonbau, Heft 9/1973 [10.71] Springenschmid, R., Beddoe, R.: Feuchtetransport durch Bauteile aus Beton. In: Beton- und Stahlbetonbau, Heft 4/1999 [10.72] Vinkeloe, R.; Wolff, R.: Zwei „Weiße Wannen“ in Düsseldorf. In: Beton-Informationen, Heft 6/1982. Herausgeber: montanzement Marketing GmbH. Beton-Verlag, Düsseldorf 1982 [10.73] Walz, K.; Bonzel, J.: Festigkeitsentwicklung verschiedener Zemente bei niedriger Temperatur. Betontechnische Berichte 1961. Beton-Verlag, Düsseldorf 1962 [10.74] Weigler, H.; Karl, S.: Beton – Arten, Herstellung, Eigenschaften. Verlag Wilh. Ernst & Sohn, Berlin 1989 [10.75] Weigler, H.; Karl, S.: Junger Beton, Beanspruchung – Festigkeit – Verformung. In: Betonwerk + Fertigteil-Technik, Heft 6 und 7/1974 [10.76] Weigler, H.; Nicolay, J.: Konstruktionsleichtbeton – Temperatur und Rissneigung während der Erhärtung. In: Betonwerk + Fertigteil-Technik, Heft 5 und 6/1975 [10.77] Wesche, K.: Baustoffe für tragende Bauteile, Teil 2: Beton. Bauverlag, Wiesbaden 1981 [10.78] Wierig, H.-J.: Einige Beziehungen zwischen den Eigenschaften von „grünen“ und „jungen“ Betonen und denen des Festbetons. Betontechnische Berichte 1971, Beton-Verlag, Düsseldorf 1971 [10.79] Wierig, H.-J.: Wasserdampfdurchlässigkeit von Zementmörtel und Beton. In: Zement-KalkGips, Heft 9/1965 [10.80] Wischers, G.: Betontechnische und konstruktive Maßnahmen gegen Temperaturrisse in massigen Bauteilen. In: Beton, Heft 1/1964 [10.81] Wischers, G.; Dahms, J.: Das Verhalten des Betons bei sehr niedrigen Temperaturen. Betontechnische Berichte 1970. Beton-Verlag, Düsseldorf 1971

10.10 Literatur

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[10.82] Wischers, G.; Manns, W.: Ursachen für das Entstehen von Rissen in jungem Beton. Beton, Heft 4 und 5/1973 [10.83] Wisslicen, H.; Hillemeier, B.: Zu den Arbeits- und Scheinfugen in wasserundurchlässigen Stahlbeton-Konstruktionen. In: Beton- und Stahlbetonbau, Heft 6 und 7/1990 [10.84] Zement-Taschenbuch, herausgegeben vom Verein Deutscher Zementwerke e.V. Verlag Bau + Technik, Düsseldorf 2008 [10.85] Zimmermann, G. (Herausgeber): Bauschäden-Sammlung: Sachverhalt – Ursachen – Sanierung, Bd. 1 bis 14. IRB-Verlag, Stuttgart 2003 [10.86] Zimmermann, G. (Herausgeber): Schadenfreies Bauen. Band 1 bis 43. IRB-Verlag, Stuttgart 2009 [10.87] Zimmermann, G. (Herausgeber): Bauschädensfälle. Band 1 bis 9. IRB-Verlag, Stuttgart 2007

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11 Abdichtung mit Bentonit Von Dr.-Ing. Ralf Ruhnau

11.1 Abdichtungseigenschaften von Bentonit Abdichtungsschichten aus Natriumbentonit weisen gegenüber visko-elastischen Bitumenbzw. Kunststoffabdichtungen und starren mineralischen Abdichtungen vor allem folgende Vorteile auf: Fehlstellen aufgrund von Verarbeitungsfehlern werden vom Bentonit durch sein Quellvermögen ausgefüllt, auftretende Relativbewegungen im Bereich von planmäßigen Fugen oder durch Rissbildungen in der Rücklage können in weiten Bereichen schadlos aufgenommen werden, solange der Bentonit am Austrocknen gehindert wird. Treten dennoch Leckagen auf, so wird der Schaden – vergleichbar mit wasserundurchlässigen Betonkonstruktionen und bei Beschichtungen – im unmittelbaren Bereich der Fehlstelle zu Tage treten und kann gezielt nachgebessert werden.

11.2 Funktionsweise von Bentonitschichten als Abdichtung Die für die Bemessung maßgeblichen Eigenschaften des Bentonits, die Quellfähigkeit und das Abdichtungsverhalten, werden in erster Linie von dem Wasseraufnahmevermögen bestimmt. Damit ergeben sich die Bemessungsgrundlagen im Wesentlichen aus den quantitativen Zusammenhängen zwischen Wassergehalt, Quellfähigkeit und Wasserdurchlässigkeit. Wasserdurchlässigkeit Nach Abschluss des innerkristallinen Quellvorganges sind sämtliche Poren in Bentonitschichten wassergefüllt, so dass sich der Wassertransport nach Abschluss des Quellvorganges auf Strömungsvorgänge beschränkt. Der Durchströmungsvorgang durch Bentonitschichten kann als laminar vorausgesetzt werden: für sehr kleine Wasserbewegungen, wie sie hier vorliegen, gilt damit das Darcysche Filtergesetz. Bemessung der Abdichtungseigenschaften Im Gegensatz zu „wasserdichten“ Hautabdichtungen ist der Grad der Wasserundurchlässigkeit mineralischer Abdichtungsschichten auf Bentonitbasis neben den reinen Materialkennwerten abhängig von verschiedenen Randbedingungen: – Mit anwachsender Schichtdicke l nimmt der Wasserdurchfluss Q bei gleichbleibender Wasserdruckhöhe hW ab,

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11.2 Funktionsweise von Bentonitschichten als Abdichtung

– bei steigender Wasserdruckhöhe hW nimmt der Wasserdurchfluss Q bei gleichbleibender Schichtdicke l zu und – höhere Anpressdrücke ¥ verringern die Wasserdurchlässigkeit k. Für die Bemessung der Abdichtung interessiert letztlich der flächenbezogene Wasserdurchfluss qt in cm3 (m2·h) durch die Abdichtungsschicht bei gegebenen Randbedingungen. Damit lassen sich nach [11.1] Interaktionsdiagramme für die Bemessung von Bentonitschichten in abdichtungstechnischer Hinsicht gemäß Bild 11.1 angeben (Auftragung von qt und hW/l im Wurzelmaßstab in den Gültigkeitsgrenzen h ≤ 30 m und 1 ≤ 3 cm). Bemessung des Quelldruckes/Quellweges Die Quellung s in % von Bentonitschichten wird als „negative Setzung“ in Anlehnung an DIN 18 136 durch den Quotienten aus der Änderung der Schichtdicke l und der Anfangsdicke des trockenen, ungequollenen Bentonits l0 definiert. Sollen Bentonitschichten in abdichtungstechnischer Hinsicht entsprechend Bild 11.1 bemessen werden, so ist im Allgemeinen die Kenntnis der Endschichtdicke l im aufgequollenen Zustand erforderlich. In der Praxis werden zunächst jedoch lediglich die Einbauschichtdicke l0 sowie die zu erwartende Auflast ¥ bekannt sein. Aus dem Bemessungsdiagramm

11

Bild 11.1: Bemessungsdiagramm für die Durchlässigkeit von Bentonitschichten nach [11.1] für Wasser

346

11 Abdichtung mit Bentonit

Bild 11.2: Bemessungsdiagramm für das Quellverhalten von Bentonitschichten nach [11.1]

11 entsprechend Bild 11.2 lassen sich die zu erwartenden Bauwerksbewegungen (Hebungen/ Setzungen) beim Einsatz von Bentonitschichten ablesen und damit die Endschichtdicke l bestimmen; durch Variation der Parameter kann die Bemessung optimal den gestellten Anforderungen angepasst werden (Auftragung von l und l0 im Wurzelmaßstab mit der Gültigkeitsgrenze für l0 ≤ 3 cm). Einfluss der Wasserqualität Unterschiedliche Salzkonzentrationen wie sie im Grundwasser vorkommen können haben auf das Quell- und Abdichtungsverhalten von Bentoniten Einfluss: Bei zunehmender Salzkonzentration ergeben sich bei gleichem Wassergehalt geringere Schwelldrücke, das heißt, das Quellvermögen wird eingeschränkt. Mit Leitungswasser vorgequollener Bentonit ist wesentlich unempfindlicher gegenüber Elektrolyten in Form von Salzen. Beim Einsatz von Bentonitschichten als Abdichtung im Grundwasserbereich ist dementsprechend vorab die Wasserqualität zu untersuchen; bei höheren Ionenkonzentrationen von Salzen ist der Quellvorgang des Bentonits durch Beaufschlagung mit Leitungswasser auszulösen, bevor der Elektrolyt Zugang zu der Abdichtungsschicht hat.

11.3 Voraussetzungen für den Einsatz von Bentonitabdichtungen

347

Austrocknungsgefahr von Bentonitschichten Laborversuche haben ergeben, dass auch nach 60tägigen Austrocknungsperioden sowohl Abdeckungen mit lose überlappten PE-Folien als auch Umkehrdachaufbauten aus extrudierten stumpf gestoßenen Polystyrolplatten mit Kiesauflage eine Austrocknung der Bentonitabdichtung wirksam verhindern [11.1, 11.2]. Bei der Abdichtung von Stauanlagen mit extrem bindigen Böden (Tonen) bei Abdeckung mit Kiessanden wurden auch bei längerer Trockenheit in der Regel keine Schrumpfrisse festgestellt. Bindige Deckschichten von 30 bis 50 cm Dicke verhindern im Allgemeinen eine Austrocknung der darunter liegenden bindigen Abdichtungsschichten. Bei neueren mit Kunststofffolien kaschieren Bentonitprodukten wird die Austrocknung auch bereits bei deutlich geringeren Überdeckungen wirksam verhindert, so dass hier die Gefahr von Schwindrissbildungen in der Bentonitschicht vor der Aufbringung von Schutzschichten auf Anschlussbereiche und Durchdringungspunkte beschränkt wird.

11.3 Voraussetzungen für den Einsatz von Bentonitabdichtungen Die allgemein einzuhaltenden Vorgaben für den Einsatz von Bentonitabdichtungen lassen sich wie folgt zusammenfassen: – Die von der geplanten Abdichtungsschicht im Gebrauchszustand durchgelassene Wassermenge muss von der Raumluft innerhalb des abzudichtenden Gebäudes schadlos aufgenommen werden können; hierfür sind gegebenenfalls entsprechende Nachweise zu führen. – Das abzudichtende Bauwerk/Bauteil muss entweder in der Lage sein, die bei der entsprechenden Flächenpressung auf die Abdichtung zugeordneten Quellwege schadlos aufnehmen zu können, oder bei teilweise oder vollkommen behindertem Quellweg für den zugeordneten Quelldruck bemessen sein. – Der Abdichtung dürfen in der Regel keine in ihrer Ebene wirkenden Kräfte zugewiesen werden. Soll Bentonit als Gleitschicht wirken, sind die maximal aufnehmbaren Scherkräfte (reibender Schwerwiderstand) gemäß [11.1] zu berücksichtigen. – Die Qualität des die Abdichtung beaufschlagenden Wassers ist bei der Planung zu berücksichtigen; bei stark salzhaltigem Wasser ist dafür Sorge zu tragen, dass die Bentonitschicht vorab durch Beaufschlagung mit nicht elektrolytverunreinigtem Wasser zum Quellen gebracht wird. Im Wesentlichen kann zusammengefasst werden, dass überall dort, wo der Einsatz von Konstruktionen aus wasserundurchlässigem Beton geeignet ist, auch Abdichtungsschichten aus Bentonit als Alternative in Frage kommen und insbesondere die Kombination von gefügedichtem Beton und Betonschichten sinnvoll und wirtschaftlich ist. Im Vergleich zu reinen Konstruktionen aus wasserundurchlässigem Beton entfällt bei Bentonitabdichtungen bzw. Kombinationsabdichtungen Beton/Bentonit jedoch die gesamte Problematik der Rissbreitenbeschränkung; in aufgequollenen Bentonitschichten entstehen auch bei Bewegungen keine nennenswerten Zwangsbeanspruchungen, entstehende Risse in den Rücklagen durch Relativverschiebung werden durch die Quelleigenschaft selbst bei Rissbreiten bis zu ca. 2 mm (Volclay-Bentonit) überbrückt und sicher abgedichtet.

11

348

11 Abdichtung mit Bentonit

In bauaufsichtlicher Hinsicht sind Abdichtungen aus Bentonitschichten als nicht geregelte Bauprodukte einzustufen; in der Bauregelliste A, Teil 2 waren unter Nr. 1.11 Bentonitmatten bis zum Jahr 2008 explizit aufgeführt. In der Ausgabe 2008/2 der Bauregellisten sind diese Matten in der Liste A gestrichen und in die Bauregelliste C unter Punkt 1.16 als zusätzliche Dichtungsmaßnahme bei Bauteilen aus Beton mit hohem Wassereindringwiderstand eingruppiert worden. Bentonit ist als Abdichtungsstoff in der DIN 18195 nicht berücksichtigt, produktneutrale Richtlinien und Merkblätter existieren trotz der vorliegenden Langzeiterfahrung mit diesem Abdichtungsprinzip nicht. Zusammenfassend ist damit in bauaufsichtlich relevanten Einsatzbereichen die alleinige flächige Abdichtung mit Bentonitmatten nicht mehr zulässig. In den letzten Jahrzehnten wurden verschiedenste Bentonitprodukte für Flächenabdichtungen entwickelt bzw. weiterentwickelt und zum Teil auch wieder aus dem Markt genommen die beispielhaft in der Tabelle 11.1 zusammengestellt sind. Tabelle 11.1: Bentonitabdichtungssysteme für Flächenabdichtungen Abdichtungssystem

Produktname

Hersteller bzw. Anbieter

Wellpappe mit Betonitfüllung

Volclay-Panels

Cetco, Contec

zwischen zwei Geotextillagen adhäsiv gebundener Bentonit

Rawmat Typ S/P FraDimat BW/T Edilmodulo S/L

Rawell Frank Laviosa

ohne Schutzfolie

Dualseal Paraseal (Grundseal)

RPM Belgium bzw. Alteco Technik Paramount (GSE)

mit Schutzfolie

Swelltite 3000 Dualseal LG

Cetco, Contec RPM Belgium bzw. Tricosal-BBZ

ohne Bentoniteinstreuung (mit zusätzlicher HDPEFolie)

Voltex (Voltex DS)

Cetco, Contec Cetco

ohne Bentoniteinstreuung zusätzlich mit thermischer Verfestigung

MiraClay Bentofix NS Bentofix NSP 4900-3

MiraDri Terrafix Naue Fasertechnik

Bentoniteinstreuung im Kantenbereich, (im Vliesstoff), zusätzlich mit thermischer Verfestigung

Bentofix BZ 6000 Bentofix B 4000 Bentofix NSP 4900-1

Naue Fasertechnik Naue Fasertechnik Naue Fasertechnik

Bentoniteinstreuung vollflächig (im Vliesstoff), zusätzlich mit thermischer Verfestigung

Bentofix BFG 5000

Naue Fasertechnik

thermisch verbundene Geotextilien mit eingelagerter Bentonitschicht

Iintobent Typ 202 CEMtobent Typ 202

Iinteco BPA

PE-beschichteter Deckvliesstoff

Combiseal

Iinteco, BPA

Geotextilien zum Verbund mit Frischbeton

Voltex-Abdichtungsmatte sx Bentonit Dichtungsbahnen

Contec stekoX

Kunststoffdichtungsfolie (HDPE o. PVC) mit adhäsiv gebundenem Bentonit

11

vollflächig vernadelte Geotextilien mit eingelagerter Bentonitschicht

11.4 Ausführung von Bentonitabdichtungen

349

Im Hinblick darauf, dass die nicht geregelten Abdichtungsverfahren mit Bentonitprodukten im Verhältnis zu anderen hautförmigen Abdichtungen aus Bitumenwerkstoffen oder WU-Beton-Konstruktionen noch immer sehr selten zum Einsatz kommen, sind besondere Anforderungen an die Fachplaner und ausführenden Spezialbetriebe zu stellen. Ausreichende Erfahrungen mit der Planung und Erstellung von Bentonitabdichtungen sind Grundvoraussetzung für eine sach- und fachgerechte Ausführung. Soweit Schäden im Zusammenhang mit Bentonitabdichtungen auftreten, liegt dies praktisch immer an unzureichender Verarbeitung oder nicht bestimmungsgemäßem Einsatz der Abdichtungsprodukte [11.7]. Obwohl Bentonitabdichtungen sich bei sachgerechter Anwendung seit vielen Jahrzehnten bewährt haben, entsprechen sie zumindest in Deutschland nicht ohne weiteres dem allgemein anerkannten Stand der Technik, da von einer hierfür ausreichenden, umfassenden Verbreitung nicht ausgegangen werden kann. Dies kommt auch in der aktualisierten bauaufsichtlichen Regelung zum Ausdruck, wonach Bentonitmatten nur noch in Verbindung mit Wu-Beton-Konstruktionen für flächenhafte Abdichtungen zum Einsatz gelangen sollen. Insofern sollten Bauherren in privatrechtlicher Hinsicht, grundsätzlich in den Entscheidungsprozess für dieses Abdichtungsverfahren mit klarer objektspezifischen Erläuterung von Vor- und Nachteilen gegenüber genormten bzw. geregelten Verfahren einbezogen werden.

11.4 Ausführung von Bentonitabdichtungen

11.4.1 Abdichtung mit Bentonitsuspensionen (Schleierinjektionen) Die Verarbeitung von Bentonit in der Form von Suspensionen durch Injektionen in Bauteile oder angrenzendes Erdreich ist zwar im WTA-Merkblatt 4-6-98D (1999) sowohl für drückendes wie für nicht drückendes Wasser aufgeführt; in der Praxis haben Betonitschleierinjektionen jedoch allenfalls eine Bedeutung für temporäre Abdichtungen im Zuge von Tiefbauarbeiten. Als dauerhafte Abdichtungsmaßnahme kommen derartige Schleierinjektionen mit Bentonit nicht in Frage, da im Bereich nur temporär anstehenden Wassers die Gefahr des Schrumpfens der Bentonitsuspension und damit ein Unwirksamwerden des Abdichtungsschleiers zu befürchten ist und in drückendem Wasser die Gefahr des Dichtungsschleierabtrages durch Grundwasserbewegungen nicht auszuschließen ist. Für abdichtende Injektionen in Mauerwerksquerschnitten oder in das vorgelagerte Erdreich kommen eher Polyacrylatgele, Alkalisilikate, Epoxidharze, Polyurethanharze oder Silikonprodukte je nach Anwendungsfall in Betracht (siehe hierzu auch Abschnitt 15.4).

11.4.2 Abdichtung mit Bentonitpanels Bei der Abdichtung erdberührter Bauteile gegen drückendes Wasser mit Bentonitschichten liegen langjährige baupraktische Erfahrungen vor allem mit auf Volclay-Bentonit basierenden Verfahren vor, wobei hierbei im Wesentlichen folgende Erkenntnisse gewonnen wurden:

11

350

11 Abdichtung mit Bentonit

– Die abzudichtenden Bauteilflächen müssen frei von Graten und Hohlstellen sein. Risse in der Rücklage dürfen bei der Anwendung von Volclay-Bentonit maximal 2 mm breit sein, in breitere Risse wird das Abdichtungsmaterial bei höheren Wasserdrücken hineingedrückt. Damit sind die maximal zulässigen Rissbreiten in Betonbauteilen von in der Regel 0,2 mm bis 0,4 mm ohne weiteres durch Bentonit überbrückbar, so dass sie die Anforderungen an die Rücklage für Bentonitabdichtungen bei weitem erfüllen. Der hohe Aufwand für die Beschränkung der Rissbreiten, der für WU-Betonkonstruktionen betrieben werden muss, kann hier demnach vollkommen entfallen. – Auf die Abdichtung muss ein möglichst gleichmäßiger Anpressdruck wirken; die Abdichtung ist vor kleinflächigen Einzellasten (z.B. grobes, scharfkantiges Verfüllmaterial) gegen das anstehende Erdreich durch eine Schutzschicht (z.B. Filtervlies) ebenso wie andere Abdichtungssysteme zu schützen.

Bild 11.3: Volclay-Panels, mit Bentonit gefüllte Wellpappen, aus [11.4]

11

Das älteste vorkonfektionierte Bentonitprodukt für Flächenabdichtungen sind die sogenannten Volclay-Panels, in Wellpappen eingefülltes Volclay-Bentonitgranulat (Bild 11.3). Die Wellpappen dienen hierbei lediglich als Trägerplatte für das Bentonitgranulat. Erdfeuchte oder auch drückendes Wasser führen zur Aktivierung des trocknen Natriumbentonits, wobei dieser das Fünf- bis Siebenfache seines Gewichtes an Wasser binden kann und damit eine Volumenvergrößerung um das Zwölf- bis Fünfzehnfache entsteht (Bild 11.4). Damit wird aus dem trockenen Bentonit eine je nach vorhandener Auflast mehr oder weniger gelförmige Bentonithaut, die das Bauwerk bei fachgerechter Ausführung sicher umschließt und jede Umläufigkeit verhindert. Perforationen dieser Abdichtungsschicht zum Beispiel durch Schrauben werden hierbei durch den Quellvorgang abgedichtet (Bild 11.5). Derartige Bentonitabdichtungen bei Bauwerken werden seit Ende der 70er Jahre des letzten Jahrhunderts in Deutschland eingesetzt. Das erste Bauwerk, ein Krankenhaus, wurde 1978 mit dem Volclay-System gegen Grundwasser abgedichtet. Anfang der 80er Jahre des letzten Jahrhunderts erhielt dieses System eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung (Nr. Z 27.2-101) [11.3], die zwischenzeitlich allerdings ausgelaufen ist und nicht verlängert wurde. Die Abdichtung mit diesem Volclay-Panel-System erfolgt durch lose Überlappung der einzelnen Panels (Bild 11.6), wobei entscheidend für die Funktionsfähigkeit der Abdichtung der sofort nach Verlegung aufzubringende Schutz gegen Niederschlagswasser ist, um ein frühzeitiges Aufquellen der Abdichtungsschicht zu verhindern.

351

11.4 Ausführung von Bentonitabdichtungen

Bild 11.4: Quellvermögen von Natriumbentonit: links trockener Bentonit (Granulat), rechts vollständig aufgequollener Bentonit gleicher Granulatmenge (Suspension)

Bild 11.5: Von einer Schraube durchstoßene gequollene Bentonitschicht mit vollständig abgedichteter Perforation, aus [11.4]

11

Bild 11.6: Kellerwandabdichtung mit lose überlappten Volclay-Panels, aus [11.4]

Wenn auch das Quellvermögen des Bentonits bei Wasserzutritt manchen Einbaufehler ausgleicht, so sind doch auch hier Untergrundvorbereitungen und Mindestüberlappungen sowie vor allem eine ausreichende Fixierung zur Vermeidung von Hohllagen und die Verwahrung von Abdichtungsrändern erforderlich. Bereits in den Herstellerrichtlinien des Volclay-Bentonits aus dem Jahr 1981 [11.5] finden sich klare Vorgaben für den oberen Abdichtungsanschluss (Bild 11.7).

352

11 Abdichtung mit Bentonit

Bild 11.7: Oberer Anschluss der VolclayAbdichtung nach [11.5]

11.4.3 Abdichtung mit Kombinationen aus Bentonitschichten und Kunststoffbahnen oder Geotextilien

11

Neben den Volclay-Panels kamen zu Beginn der 90er Jahre des letzten Jahrhunderts weitere Bentonitabdichtungssysteme auf den Markt, die sich lediglich durch unterschiedliche Trägermaterialien unterscheiden. Sämtliche bekannten Produkte verwenden ebenfalls den natürlichen Natriumbentonit als Abdichtungsmaterial und kombinieren diesen beispielsweise mit PVC- oder HPDE Folien oder auch Vliesmatten (Bild 11.8). Allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen für die Bauwerksabdichtung für Produkte mit Geotextilmatten [11.7, 11.8] sind im Jahr 2009 ausgelaufen und werden nicht mehr verlängert. Für die Anwendung im Deponiebereich sind diese Matten durch Normen geregelt und CE gekennzeichnet. Mit Folien kaschierte Bentonitprodukte werden zum Teil auch für Abdichtungen außerhalb des drückenden Wassers vorgesehen, wobei auch hier das Abdichtungsprinzip letztlich allein von der aufquellenden Bentonitschicht bewirkt wird und auch diese folienkaschierten Materialien lediglich in den Stößen lose überlappt oder lediglich zu Montagezwecken mit Folienstreifen abgeklebt werden. Die eigentliche Dichtungsebene stellen diese Folienkaschierungen aufgrund nicht wasserdichter Nahtverbindungen jedoch nicht dar (Bild 11.9).

Bild 11.8: Mit Trägerfolien kaschierte Bentonitschicht, als Rollenware verarbeitbar, aus [11.6]

11.5 Konstruktive Durchbildung von Bauteilen mit Bentonitabdichtungen

353

Bild 11.9: Abdichtung offener Stöße oder von Perforationen durch Quellung des Bentonits – die Perforation in der Folienkaschierung bleibt bestehen, aus [11.6]

11 11.5 Konstruktive Durchbildung von Bauteilen mit Bentonitabdichtungen Abdichtungsanschlüsse und Rohrdurchführungen sind mit Hilfe von in die Abdichtungsschicht einbindenden Flanschen abzudichten. Mit Bentonit abgedichtete Fugen sind raumseitig mit einer Abdeckung (Schleppstreifen oder Ähnlichem) zu versehen, um ein Herausquellen des Fugenmaterials auszuschließen. Im Bereich von Anschlüssen und Durchdringungen können vorgequollene Bentonitpasten verwendet werden, wodurch auch komplizierte Geometrien und Abdichtungsdetails problemlos bearbeitet werden können. Hierbei ist jedoch vor allem darauf zu achten, dass zum Schutz vor Austrocknung unmittelbar auf die Abdichtungsschicht entweder eine Lage lose überlappter PE-Folien oder andere diffusionsbehindernde Deck- und Schutzschichten aufgebracht werden (Bild 11.10 und 11.11). Arbeitsfugen In den letzten zehn Jahren wurden vermehrt Quellbänder zur Abdichtung von Arbeitsfugen in Betonbauwerken verwendet. Hierbei sind grundsätzlich zwei unterschiedliche Arten

354

11 Abdichtung mit Bentonit

Bild 11.10: Abdichtung von Anschlüssen und Durchdringungen mit vorgequollener Bentonitpaste, aus [11.4]

11

Bild 11.11: Mit Schrumpfrissen durchzogene Bentonitpaste durch Austrocknung bei fehlendem Schutz während der Bauzeit, aus [11.4]

11.5 Konstruktive Durchbildung von Bauteilen mit Bentonitabdichtungen

355

dieser Quellbänder zu unterscheiden: Zum einen existieren Kunststoffquellbänder, die in der Regel nach einmaligem Aufquellen formstabil sind und bei späteren Bauwerksbewegungen einen dauerhaften Anpressdruck an die Arbeitsfugenränder nicht sicherstellen. Im Gegensatz hierzu sind bentonithaltige Quellbänder in der Lage, auch kleinere Lunker und Fehlstellen durch ihr Quellvermögen auszufüllen und dauerhaft einen Quelldruck bei vorhandener Wasserbeanspruchung auf die Fugen bzw. Rissflanken auszuüben und damit dauerhaft abzudichten (Bild 11.12 und 11.13).

Bild 11.12: Quellband aus Bentonit zur Abdichtung von Arbeitsfugen bei WU-Betonkonstruktionen

11

Bild 11.13 Bentonit-Quellband auf der Betonsohle fixiert, vor dem Einbringen des Wandbetons, aus [11.4]

Für derartige Quellfugenbänder existieren auch allgemeine bauaufsichtliche Prüfzeugnisse [11.9], so dass die bauaufsichtlichen Anforderungen an nicht geregelte Bauprodukte hier erfüllt werden können. Alternativ zu Quellfugenbändern sind betonitbeschichtete Fugenbleche entwickelt worden, die gegenüber unbeschichteten Blechstreifen den Vorteil aufweisen, dass Überlappungsstöße der Bleche und die Einbindung in den umgebenenden Beton durch die aufquellende Bentonitbeschichtung sicher abgedichtet werden (Bild 11.14 und 11.15). Auch für diese Konstruktion gibt es ein allgemeines bauaufsichtliches Prüfzeugnis [11.10].

356

11 Abdichtung mit Bentonit

Bild 11.14: Bentonitbeschichtete Arbeitsfugenbleche [11.4]

Bild 11.15: Einbau bentonitbeschichteter Fugenbleche [11.4] Links: Stoßsicherung mit Stoßklammern Rechts: Aktivstoß mit Bentonitbeschichtung, Streckmetall im Überlappungsbereich geschlitzt

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Bewegungsfugen Im Bereich von Bewegungsfugen ist der Einsatz von Bentonit problematischer, da hier darauf geachtet werden muss, dass ein Ausspülen oder Durchdrücken des Bentonits in die Fugenkammern verhindert wird. Hier haben sich Kombinationen aus elastomeren Fugenbändern und zusätzlichen Einlagen aus Bentonitpanels in der Praxis bewährt (Bild 11.16).

Bild 11.16: Bewegungsfuge mit elastischem Fugenprofil und „wasserseitiger“ Füllung mit Bentonit (beispielsweise mehrere Lagen VolclayPanels), aus [11.4]

11.5 Konstruktive Durchbildung von Bauteilen mit Bentonitabdichtungen

357

Anschlussfugen an andere Abdichtungssysteme Durch das Quellvermögen des Bentonits sind Anschlüsse an andere Abdichtungen, beispielsweise bei angrenzenden Neubaumaßnahmen an vorhandene Altbauten, vergleichsweise problemlos herstellbar, da – bei ausreichender Überlappungslänge der alten Abdichtung mit der Bentonitabdichtung – eine Hinterläufigkeit der Abdichtung ausgeschlossen ist und auch ohne aufwendige Klemmflanschkonstruktionen Abdichtungsanschlüsse in drückendem Wasser möglich sind (Bild 11.17 und 11.18).

Bild 11.17: Beispielhafter Abdichtungsanschluss an eine bahnenförmige Altbau-Abdichtung mit VolclayPanels

11

Bild 11.18: Beispielhafter Abdichtungsanschluss an eine WU-Betonkonstruktion mit BentonitQuellband und Volclay-Panels, aus [11.4]

Durchdringungen Neben der Möglichkeit, Durchdringungen von Bentonitabdichtungen mittels herkömmlicher Kunststoffflanschkonstruktionen, die weit genug in die Bentonitschicht einbinden, herzustellen, können hier ebenfalls Quellbänder, oftmals in Verbindung mit zusätzlichen

358

11 Abdichtung mit Bentonit

Bild 11.19: Rohrdurchführung mit einbetoniertem Flansch und außenliegender VolclayBentonitabdichtung

11 Bild 11.20: Rohrdurchführung durch WUBetonkonstruktion mit BentonitQuellband als Abdichtung, aus [11.4]

Abdichtungen durch vorgequollene Bentonitpaste, zur Anwendung gelangen (Bild 11.19 und 11.20).

11.6 Ausführungsbeispiele mit Bentonitabdichtungen In der Baupraxis sind Abdichtungen mit Bentonitprodukten insbesondere bei der Abdichtung von Arbeitsfugen mit Hilfe von Quellbändern (Bild 11.13 und 11.30) und in neuerer Zeit auch mit beschichteten Fugenblechen (Bild 11.14, 11.15 und 11.31) gebräuchlich, während Flächenabdichtungen mit Bentonitprodukten nach wie vor eher noch die Ausnahme dar-

359

11.6 Ausführungsbeispiele mit Bentonitabdichtungen

stellen. Unter dem Begriff „braune Wanne“ sind insbesondere Gebäudeabdichtungen gegen drückendes Wasser mit Volclay-Panels [11.5] ausgeführt worden (Bild 11.21 bis 11.24). Mit Kunststofffolien oder Geotextilien kaschierte Bentonitbahnen für Bauwerksabdichtungen insbesondere in Verbindung mit direkt aufbetonierten Wand- und Bodenplattenkonstruktionen werden von verschiedenen Herstellern angeboten, ständig weiterentwickelt und in der Baupraxis erprobt (Bild 11.25 bis 11.29). Für Deponieabdichtungen haben sich mit Geotextilen bewehrte Bentonitschichten in großem Umfang bewährt.

Bild 11.21: Abdichtung einer Bodenplatte gegen drückendes Wasser mit dem Volclay-Bentonit-System entsprechend Bild 11.3 („braune Wanne“), aus [11.4]

Bild 11.22: Verlegearbeiten von Volclay-Bentonit-Panels auf einer Bauwerkssohle, aus [11.4]

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360

11 Abdichtung mit Bentonit

Bild 11.23: Verlegearbeiten von Volcay-Bentonit-Panels an einer Kellerwand; Befestigung durch Nagelung der Panels an die Wandrücklage, aus [11.4]

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Bild 11.24: Unmittelbar nach der Verlegung von Volclay-Panels eingebrachtes und verdichtetes Erdreich zum Schutz und zur Erzielung eines ausreichenden Anpressdruckes bei Einsetzen des Quellvorganges, aus [11.4]

Bild 11.25: Abdichtung eines Parkdecks mit folienkaschierter Bentonitbahn entsprechend Bild 11.8 mit teilweise bereits aufgebrachter Wärmedämmung und Schutzschicht als Umkehrdachkonstruktion, aus [11.4]

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11.6 Ausführungsbeispiele mit Bentonitabdichtungen

Bild 11.26: Folienkaschierte Bentonitbahnen mit verklebten Stößen auf einer Flachdachkonstruktion, aus [11.4]

11 Bild 11.27: Mit Geotextilien bewehrte Bentonitmatten als Abdichtung einer Wandkonstruktion, aus [11.4]

Bild 11.28: Mit Geotextilien bewehrte Bentonitmatten mit Stützenfußdurchdringung – zusätzliche Abdichtung des Stützenflansches mit Bentonitpaste, aus [11.4]

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11 Abdichtung mit Bentonit

Bild 11.29: Rohrdruchdringung durch geotextilbewehrte Bentonitmatte, zusätzlich mit Quellfugenband in Höhe des zukünftigen Betonquerschnittes vor dem Einbringen des Betons, aus [11.4]

Bild 11.30: Abdichtung einer Arbeitsfuge zwischen zwei Betonierabschnitten mit Bentonitquellband entsprechend Bild 11.13, aus [11.4]

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Bild 11.31: Abdichtung von Arbeitsfugen an Elementwänden mit Hilfe bentonitbeschichteter Fugenbleche, aus [11.4]

11.7 Literatur

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11.7 Literatur [11.1] Ruhnau: Bemessungskriterien für die Anwendung von Natriumbentoniten als Bauwerksabdichtung. Dissertation, TU Berlin. Berlin 1985 [11.2] Cziesielski, Ruhnau: Abdichtung von Flachdächern mit Bentoniten. Forschungsbericht ERP 2483, November 1984, TU Berlin [11.3] Institut für Bautechnik: Zulassungsbescheid Z 27.2 101 vom 19. Januar 1984 „Abdichtungssystem mit Volclay-Panels der American Colloid Company, USA“ [11.4] Contec Bauwerksabdichtungen: Produktunterlagen „Dichte Bauwerke“. Waterstop Quellbänder, Fugenbleche und Volclay-Bentonit-System, Ausgabe 1. April 2004 [11.5] Hücker & Rasbach GmbH: Verarbeitungsrichtlinien für das Volclay Abdichtungssystem, Mai 1981 [11.6] BBZ Injektions- und Abdichtungstechnik GmbH: Dualseal Abdichtungssystem. 1.95 [11.7] Ruhnau, Platts, Wetzel: Schäden an Abditungen erdberührter Bauteile, Schadenfreies Bauen, Band 36, Fraunhofer IRB Verlag, 2005 [11.8] MFPA Leipzig: Allgemeines bauaufsichtliches Prüfzeugnis „Voltex-Bentonit-Abdichtungsmatte“ Nr. P SAC 02/2.2/04-332 vom 24.06.2004 [11.9] MFPA Leipzig: Allgemeines bauaufsichtliches Prüfzeugnis „Quellfugenband Contec-Waterstop RX 101“ Nr. P SAC 02/5.1/07-408 vom 10.11.2007 [11.10] MFPA Leipzig: Allgemeines bauaufsichtliches Prüfzeugnis „Fugenblech CONTAFLEXACTIV“ Nr. P SAC 02/5.1/07 369 vom 27.10.2007

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12 Dichtungsschlämmen Von Dipl.-Ing. Nils Oster

12.1 Einleitung Dichtungsschlämmen werden seit mehreren Jahrzehnten erfolgreich zur Abdichtung von Bauwerken eingesetzt, wenngleich diesbezügliche Regelungen in den einschlägigen Abdichtungsnormen erst seit kurzem und nur für einen sehr eingeschränkten Anwendungsbereich vorliegen bzw. in Vorbereitung sind. Ihre Anwendung umfasst unbeachtet dieses Umstandes – mehr oder weniger erfolgreich – ein breites Spektrum. So werden nicht nur Innenabdichtungen, beispielsweise von Behältern mit Dichtungsschlämmen, ausgeführt, sondern auch Abdichtungen von Balkonen und Terrassen sowie von Feuchträumen und Schwimmbädern (in der Regel in Verbindung mit Fliesen und Platten, vgl. Abschnitt 14). Weitere Anwendungsgebiete sind klassische Bauwerksabdichtungen im Erdreich sowohl als Abdichtung auf der Außenseite als auch als sogenannte Negativabdichtung auf der Innenseite erdberührter Bauteile. Nicht zuletzt werden Dichtungsschlämmen aber auch als Querschnittsabdichtung und im Spritzwasserbereich von Bauwerken eingesetzt. Nicht für alle diese Anwendungen sind Dichtungsschlämmen gleichermaßen geeignet, worauf im Folgenden näher eingegangen wird. Zu unterscheiden ist in diesem Zusammenhang zunächst einmal zwischen starren (zementgebunden) Dichtungsschlämmen, die keinerlei Riss überbrückende Eigenschaften besitzen und flexiblen Dichtungsschlämmen mit einem hohen Kunststoffdispersionsanteil und daraus folgend einer gewissen Elastizität. Letztere kommen seit Ende der 1970er Jahre verstärkt zum Einsatz. Dagegen haben starre Dichtungsschlämmen – wenn man sie als Weiterentwicklung von Sperrmörteln oder –putzen betrachtet – eine lange Tradition. So hieß es schon 1851 in Hoffmann´s Zeitschrift für Bauwesen [12.1]: Als Material für Isolirschichten sind mit Erfolg in Anwendung gekommen: … Starke Lagen von Trassmörtel oder Zement. Etwa um 1900 war das Vertrauen in derartige Abdichtungen jedoch erheblich gesunken. So hieß es 1891 in einem Handbuch für Architektur [12.2]: Am wenigsten zuverlässig 1,5 bis 2,0 cm Cementmörtel im Mischungsverhältnis 1:2. und 1903 in der Baukunde für Architekten [12.3]: Öfter wird als Isolirmittel auch eine Schicht fetten Zementmörtels zwischen zwei Steinschichten eingebettet, oder eine Isolirschicht aus ein paar Lagen gut gebrannter Dachsteine, die in fetten Zementmörtel verlegt werden hergestellt; auf die Wirkung dieses Mittels ist indeß kein allzu großer Verlaß. Dennoch tauchen Sperrmörtel quasi als Vorgänger der starren Dichtungsschlämmen 1960 in DIN 4117 Abdichtung von Bauwerken gegen Bodenfeuchtigkeit [12.4] auf. Dort heißt es beispielsweise für die Abdichtung von Wandflächen im Abschnitt 3.2.2 Sperrmörtel:

12.2 Anwendungsbereiche

365

Senkrechte Abdichtungen aus Sperrmörtel (Sperrputz nach Abschnitt 2.4.1) müssen mindestens 20 mm dick sein. Für die Vorbehandlung des Untergrundes und die Putzausführung gilt DIN 18550 und das Folgende: Sperrputz soll in einem fortlaufenden Arbeitsgang hergestellt werden. Sind Arbeitsunterbrechungen notwendig, so sind Überlappungen von 20 bis 30 cm vorzusehen. Sperrputz wird in mindestens zwei gleichmäßigen Lagen angeworfen, die untere Lage darf beim Anwurf der folgenden noch nicht erhärtet sein. In der Folgenorm DIN 18195 [12.5], die 1983 die DIN 4117 [12.4] ersetzte, fehlen Sperrmörtel und Dichtungsschlämmen dann allerdings wieder. Da starre und flexible Dichtungsschlämmen mit ihren Schichtdicken von nur wenigen Millimetern aber letztendlich doch nicht vergleichbar waren mit den in [12.4] geregelten Sperrmörteln, und insofern eine normative Regelung für diese Stoffe nicht gegeben war, wurden ab den 1970er Jahren vom Institut für Bautechnik (heute: Deutsches Institut für Bautechnik, DIBt) allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen für starre Dichtungsschlämmen (DS) und flexible Dichtungsschlämmen (FS) erteilt. Hierfür wurden spezielle Grundsätze erarbeitet, die auch konstruktive Ausführungsdetails beinhalteten. Ende der 1980er Jahre waren im Zuge der Liberalisierung der Bauvorschriften Zulassungen im Abdichtungsbereich nicht mehr erforderlich. Um die hierdurch entstandene Regelungslücke zu schließen, wurde vom Industrieverband Bauchemie und Holzschutzmittel e. V. (heute: Deutsche Bauchemie e. V.) 1988 ein entsprechendes Merkblatt verfasst und dieses 1992 in einer überarbeiteten Fassung vorgelegt [12.6]. Im Zuge der nationalen Umsetzung der EG-Bauproduktenrichtlinie wurden Dichtungsschlämmen in die vom Deutschen Institut für Bautechnik geführte Bauregelliste aufgenommen. Seit 1997 ist in diesem Zusammenhang ein allgemeines bauaufsichtliches Prüfzeugnis (abP) als Verwendbarkeitsnachweis für Dichtungsschlämmen erforderlich. Mit der Richtlinie für die Planung und Ausführung von Abdichtungen erdberührter Bauteile mit flexiblen Dichtungsschlämmen [12.7, 12.8] und der Richtlinie für die Planung und Ausführung von Abdichtungen von Bauteilen mit mineralischen Dichtungsschlämmen [12.9] hat der Deutsche Bauchemie e. V. auf diese geänderte Situation reagiert. Seit 2008 sind Dichtungsschlämmen nun auch in die DIN 18195 aufgenommen worden. Weitergehende Erläuterungen zu den verschiedenen Regelwerken für starre und flexible Dichtungsschlämmen sind dem Abschnitt 12.4 zu entnehmen. Weitergehende Angaben zu den bauaufsichtlichen Regelungen enthält der Abschnitt 6.

12.2 Anwendungsbereiche Dichtungsschlämmen werden heute in den folgenden Bereichen als Abdichtung verwendet: – als außenseitige Abdichtung von Kelleraußenwänden und als Abdichtung von Bodenplatten, – als nachträgliche innenseitige Abdichtung von Kelleraußenwänden und -bodenplatten, – als Querschnittsabdichtung in Wänden zur Verbindung einer innenseitigen Bodenplattenabdichtung mit einer außen liegenden Kelleraußenwandabdichtung,

12

366

12 Dichtungsschlämmen

– zur Abdichtung im Spritzwasserbereich, – zur Abdichtung von Feuchträumen und – als innen liegende Abdichtung im Behälterbau. Der jeweilige Anwendungsbereich einer Dichtungsschlämme ist im allgemeinen bauaufsichtlichen Prüfzeugnis beschrieben und muss vom Hersteller in technischen Merkblättern o. ä. angegeben werden. Dies bedeutet jedoch nicht zwingend, dass die Anwendung einer Dichtungsschlämme in allen im allgemeinen bauaufsichtlichen Prüfzeugnis beschriebenen bzw. vom Hersteller angegebenen Bereichen auch den allgemein anerkannten Regeln der Technik entspricht (vgl. Abschnitt 12.8).

12.3 Stoffe und Stoffeigenschaften Starre (mineralische) Dichtungsschlämmen bestehen im Wesentlichen aus Zement und Zuschlägen sowie besonderen Zusatzstoffen bzw. Zusatzmitteln. Sie werden mit Wasser angemischt und binden hydraulisch bzw. durch Trocknung und insofern relativ langsam ab. Flexible Dichtungsschlämmen werden aus Ein- oder Zweikomponentensystemen hergestellt. Sie bestehen im Wesentlichen aus Zement, Zuschlägen und einem relativ hohen Kunststoffanteil. Während starre Dichtungsschlämmen aufgrund ihrer Materialzusammensetzung keinerlei rissüberbrückende Eigenschaften besitzen, und bei entsprechenden Untergrundbewegungen spröde reißen, besitzen flexible Dichtungsschlämmen aufgrund ihres hohen Kunststoffanteils eine gewisse Rissüberbrückungsfähigkeit.

12

Im Einzelnen sind die für die Erlangung von allgemeinen bauaufsichtlichen Prüfzeugnissen zu erzielenden Stoffeigenschaften in den Prüfgrundsätzen zur Erteilung von allgemeinen bauaufsichtlichen Prüfzeugnissen für mineralische Dichtungsschlämmen für Bauwerksabdichtungen – PG-MDS [12.10] enthalten (vgl. Kapitel 12.4). Zum Zeitpunkt der Verfassung dieses Beitrags (Anfang 2010) war beabsichtigt diese Prüfgrundsätze zeitnah, d. h. bis zum Ende des Jahres zu veröffentlichen. Seit April 2009 sind Dichtungsschlämmen auch in DIN 18195 – Bauwerksabdichtungen aufgenommen und im Teil 2 [12.11] hinsichtlich verschiedener erforderlicher Stoffeigenschaften beschrieben (Tabelle 12.1). Für den Nachweis dieser stofflichen Eigenschaften gelten wiederum die Prüfgrundsätze [12.10]. Damit ist allerdings noch keine Festlegung getroffen, für welche Abdichtungsaufgaben Dichtungsschlämmen entsprechend DIN 18195 eigentlich verwendbar sind. Seit Juli 2009 liegt eine erste Antwort auf diese Frage vor. Dichtungsschlämmen wurden in die Neufassung des Teils 7 der Norm für Abdichtungen gegen von innen drückendes Wasser aufgenommen. Ob und inwieweit Dichtungsschlämmen zukünftig auch für die Abdichtung erdberührter Bauteile nach DIN 18195 eingesetzt werden dürfen, werden die zu erwartenden Neufassungen der Teile 3 bis 6 der DIN 18195 zeigen.

367

12.4 Regelwerke Tabelle 12.1: Anforderungen an Dichtungsschlämmen entsprechend DIN 18195-2; 2009-04, Tab. 7 Eigenschaft

Anforderung

nicht rissüberbrückende MDS

rissüberbrückende MDS

Standfestigkeit

kein Abrutschen

X

X

Brandverhalten

mindestens normalentflammbar

X

X

Schwinden

≤ 2,5 mm/m

X

Rissüberbrückung

mindestens 0,4 mm

Wasserdichtheit

wasserdicht Die Anforderungen für den jeweiligen Anwendungsbereich sind zu beachten

X

X

Verbundverhalten, Haftung

≥ 0,5 N/mm2

X

X

Schichtdickenabnahme nach Erhärtung

Wert ist anzugeben

X

X

X

12.4 Regelwerke Die Anwendung von Dichtungsschlämmen ist in zahlreichen DIN-Normen, Richtlinien, Merkblättern und sonstigen Vorschriften geregelt. Diese Regelwerke beeinflussen die Anwendung von Dichtungsschlämmen maßgeblich. Die wesentlichsten dieser Regelwerke werden nachfolgend benannt und kurz erläutert: Bauaufsichtliche Regelungen Die Verwendung von Dichtungsschlämmen wird in Deutschland wesentlich durch die bauaufsichtlichen Regelungen auf der Grundlage der Bauordnungen der Länder [12.12] einerseits und die europäischen technischen Spezifikationen nach der Bauproduktenrichtlinie [12.13] andererseits bestimmt. Hierdurch werden insbesondere verschiedene Materialeigenschaften definiert, die einzuhalten und nachzuweisen sind, um ein Produkt überhaupt in Verkehr bringen zu dürfen. Detaillierte Ausführungen zu den in diesem Zusammenhang vorliegenden umfänglichen Regelwerken, deren Anwendung und den daraus resultierenden Konsequenzen für Dichtungsschlämmen können dem Kapitel 6 dieses Buches entnommen werden. Prüfgrundsätze für die Erteilung eines allgemeinen bauaufsichtlichen Prüfzeugnisses für Bauwerksabdichtungen mit mineralischen Dichtungsschlämmen (PG-MDS) In der Bauregelliste A Teil 2, Abschnitt 1 werden Mineralische Dichtungsschlämmen für Bauwerksabdichtungen unter der laufenden Nummer 1.9 [12.14] geführt. Als Verwendbarkeitsnachweis für diese Bauprodukte wird ein allgemeines bauaufsichtliches Prüfzeugnis (abP) gefordert. Die Grundlage für die Bewertung und Erteilung von allgemeinen bauaufsichtlichen Prüfzeugnissen für Bauwerksabdichtungen mit mineralischen Dichtungsschlämmen bilden die Prüfgrundsätze für die Erteilung eines allgemeinen bauaufsichtlichen Prüfzeugnisses für Bauwerksabdichtungen mit mineralischen Dichtungsschlämmen [12.10].

12

368

12 Dichtungsschlämmen

In [12.10] wird neben verschiedenen formalen Anforderungen eine Vielzahl von Prüfungen beschrieben, denen Dichtungsschlämmen unterzogen werden müssen, um ein allgemeines bauaufsichtliches Prüfzeugnis zu erhalten. Für einen Teil dieser zu überprüfenden Produkteigenschaften werden zudem Anforderungen benannt, deren Einhaltung Voraussetzung für die Erteilung eines allgemeinen bauaufsichtlichen Prüfzeugnisses ist. Diese Anforderungen betreffen wesentliche Eigenschaften wie das Schwinden, die Zugfestigkeit, die Zugdehnung, das Brandverhalten, die Haftzugfestigkeit und Standfestigkeit und natürlich die Wasserundurchlässigkeit sowie die Rissüberbrückungsfähigkeit. Nicht sämtliche Anforderungen werden gleichermaßen für starre Dichtungsschlämmen und für flexible Dichtungsschlämmen gestellt. Beispielsweise werden Anforderungen an die Rissüberbrückungsfähigkeit natürlich nur an flexible Dichtungsschlämmen gestellt. So muss entsprechend [12.10] die Rissüberbrückungsfähigkeit einer flexiblen Dichtungsschlämme ≥ 0,4 mm betragen. Die Prüfgrundsätze zur Erteilung von allgemeinen bauaufsichtlichen Prüfzeugnissen für mineralische Dichtungsschlämmen für Bauwerksabsdichtungen [12.10] waren zum Zeitpunkt der Verfassung dieses Beitrages noch nicht amtlich veröffentlicht. Die Veröffentlichung im amtlichen Teil der DIBt-Mitteilungen [12.15] war jedoch noch im Jahr 2010 vorgesehen. DIN 18195 – Bauwerksabdichtungen Dichtungsschlämmen tauchen in der aktuellen Fassung der DIN 18195 [12.11] lediglich in den Teilen 2 (Stoffe, vgl. Kapitel 12.3) und 7 (Abdichtungen gegen von innen drückendes Wasser, Bemessung und Ausführung) auf, nicht aber in den Teilen 4 bis 6, die sich mit der Abdichtung erdberührter Bauteile befassen.

12

Zum Zeitpunkt der Verfassung dieses Beitrags wurde allerdings eine Neufassung des Teils 4 der Norm (Abdichtungen gegen Bodenfeuchte und nichtstauendes Sickerwasser – Bemessung und Ausführung) im Normausschuss diskutiert. In dieser Neufassung waren Dichtungsschlämme als Querschnittsabdichtungen sowie als Flächenabdichtung der Bodenplatte und der Kelleraußenwände vorgesehen. Richtlinie für die Planung und Ausführung von Abdichtungen erdberührter Bauteile mit flexiblen Dichtungsschlämmen Die Richtlinie [12.8] wurde unter Mitwirkung verschiedener interessierter Verbände (Ziegelindustrie, Kalksandsteinindustrie etc.) sowie von Sachverständigen und Planern erarbeitet und wird von der Deutschen Bauchemie e. V. herausgegeben. Sie beschreibt die für eine Abdichtung zugrunde zu legenden unterschiedlichen Lastfälle (Wasserbeanspruchung) und die einzusetzenden Stoffe für Grundierungen, die flexiblen Dichtungsschlämmen selbst sowie für Schutzschichten. Weiter beinhaltet sie in sehr kurzer Form Hinweise zu den bauaufsichtlichen Anforderungen sowie zu Arbeitssicherheit, Transport und Entsorgung. Den Kernteil der Richtlinie bilden jedoch die Beschreibung der Einsatzbereiche für flexible Dichtungsschlämmen und die Hinweise zu ihrer Ausführung. Hinsichtlich der Ausführungshinweise ist eine weitgehende Übereinstimmung zwischen der Richtlinie und vielen Produktdatenblättern der Hersteller festzustellen. Insoweit kann die Richtlinie [12.8] als maßgeblich angesehen werden. Hierin liegt nach Ansicht des Autors auch ihre eigentliche Bedeutung. Ein wesentlicher Teil der Ausführungen in den Kapiteln 12.5 und 12.6 bezieht

12.4 Regelwerke

369

sich daher auf die Richtlinie [12.8]. Anders verhält es sich mit den relativ umfänglichen Angaben zu den möglichen Einsatzbereichen für flexible Dichtungsschlämmen. Diese sind in der Richtlinie sehr weit gefasst und stehen damit im Widerspruch zu anderen wesentlichen Regelwerken wie der DIN 18195. Diesbezüglich gibt die Richtlinie aus Sicht des Autors nicht die allgemein anerkannten Regeln der Technik wieder (vgl. Abschnitt 12.8). Richtlinie für die Planung und Ausführung von Abdichtungen von Bauteilen mit mineralischen Dichtungsschlämmen Die Richtlinie [12.9] wurde unter Beteiligung von Vertretern der Deutschen Bauchemie e. V. und des Deutschen Holz- und Bautenschutzverbandes e. V. erarbeitet. Sie besitzt dieselbe Gliederung wie die vorstehend erläuterte Richtlinie für flexible Dichtungsschlämmen [12.8]. Ebenso ist die Bedeutung der einzelnen Kapitel der Richtlinie analog zu [12.8] zu bewerten. WTA-Merkblatt 4-6-05D: Nachträgliches Abdichten erdberührter Bauteile Das WTA-Merkblatt Nachträgliches Abdichten erdberührter Bauteile [12.16] beschreibt die Möglichkeiten von nachträglichen Abdichtungen in der Bauwerksinstandsetzung und Denkmalpflege. Es benennt und erläutert verschiedene Verfahren und Stoffe für die Außenund Innenabdichtung mit hautförmigen Abdichtungen sowie flächige und partielle Abdichtungen mit Injektionen. In diesem Zusammenhang werden Dichtungsschlämmen sowohl für die außenseitige nachträgliche Abdichtung als auch für die innenseitige nachträgliche Abdichtung (Negativabdichtung) als geeignet beschrieben. Für die außenseitige nachträgliche Abdichtung (in der Regel wird es sich hierbei um Kelleraußenwände handeln) werden Dichtungsschlämmen entsprechend [12.16] für sämtliche Wasserbeanspruchungen als geeignet eingestuft. Einzige Einschränkungen sind die Anwendungsgrenzen entsprechend [12.8] und [12.9] sowie Anforderungen an die Rissgefährdung des Untergrunds. So darf der Untergrund – entsprechend der diesbezüglichen Leistungsfähigkeit der Dichtungsschlämmen – bei mineralischen Dichtungsschlämmen überhaupt nicht rissgefährdet sein, während bei flexiblen Dichtungsschlämmen Rissbildungen < 0,2 mm zulässig sind. Dies bedeutet letztendlich aber eine massive Einschränkung der tatsächlichen Anwendungsmöglichkeiten (vgl. Abschnitt 12.8). Für Negativabdichtungen fehlt die Anwendungseinschränkung hinsichtlich der Rissgefährdung des Untergrunds. Dies ist aus Sicht des Autors nicht verständlich, zumal Negativabdichtungen entsprechend [12.16] sogar für den Lastfall drückendes Wasser als den allgemein anerkannten Regeln der Technik entsprechend eingestuft werden (vgl. Abschnitt 12.8). Anzumerken ist auch, dass in dem zum Zeitpunkt der Verfassung dieses Beitrags vorliegenden Entwurf für die Neufassung des WTA-Merkblatts Einschränkungen für den Anwendungsfall Negativabdichtung in der Form vorgesehen waren, dass die Eignung der Dichtungsschlämmen durch entsprechende Prüfzeugnisse nachgewiesen werden sollte.

12

370

12 Dichtungsschlämmen

12.5 Ausführung

12.5.1 Untergrund Untergründe, auf die eine Dichtungsschlämme aufgebracht werden soll, müssen ganz allgemein gesagt: – fest, – tragfähig, – ausreichend eben, – in geeigneter Weise saugfähig und – frei von trennenden Substanzen sein. Geeignete Untergründe sind insofern insbesondere gefügedichter Beton, vollfugig vermauertes Mauerwerk (fugenbündig abgestrichen) und entsprechende Putzoberflächen (Bild 12.1), soweit diese ausreichend tragfähig sind. Zur Überprüfung der Tragfähigkeit des Untergrundes, und ob dieser frei von trennenden Substanzen wie Staub, Schmutz oder Trennmitteln ist, dient eine Kratz- und Wischprüfung. So dürfen sich beim Streichen mit der Hand über den Untergrund weder Bestandteile von diesem lösen, noch darf die Hand verschmutzt werden. Bei einer Kratzprüfung, beispielsweise mit einem Nagel, dürfen keine Teile abspringen (z. B. Sinterschichten) und sich keine Hohlstellen zeigen. Eine ausreichende Ebenheit des Untergrundes ist dann sichergestellt, wenn Vertiefungen, wie beispielsweise Kiesnester, ausgefüllt werden und Kanten und Grate, wie sie bei Steinversätzen, Beton- oder Mörtelüberständen auftreten können, vorab beseitigt werden (Bild 12.2).

12

Bild 12.1: Aufbringen einer Dichtungsschlämme auf eine geeignete Putzoberfläche mit dem Quast [17]

12.5 Ausführung

371

Bild 12.2: Ausgleich von Unebenheiten im Untergrund vor dem Aufbringen einer Dichtungsschlämme [17]

Von einer ausreichenden Saugfähigkeit des Untergrundes kann dann ausgegangen werden, wenn der Untergrund matt-feucht ist und bei der Benetzungsprobe aufgetragenes Wasser nicht abperlt, sondern innerhalb kurzer Zeit vom Untergrund aufgesogen wird. Von grundlegender Bedeutung für den Erfolg einer Abdichtungsmaßnahme mit Dichtungsschlämmen ist überdies die Neigung des Untergrundes zu Rissbildungen. So können von flexiblen Dichtungsschlämmen, wie bereits ausgeführt, lediglich kleinere Rissbildungen überbrückt werden, während starre Dichtungsschlämmen keinerlei Riss überbrückende Eigenschaften besitzen. Insofern müssen nicht nur die vorstehend kurz erläuterten Anforderungen an die Oberfläche von Bauteilen, die mit Dichtungsschlämmen abgedichtet werden sollen, beachtet werden, sondern es muss auch sichergestellt sein, dass Rissbildungen im Untergrund entsprechend eingeschränkt (flexible Dichtungsschlämmen) oder sogar ausgeschlossen werden (starre Dichtungsschlämmen). Weitergehende Angaben zu den Anforderungen an den Untergrund und geeignete Vorbehandlungsmaßnahmen enthalten zum Teil auch die Produktdatenblätter der Hersteller von Dichtungsschlämmen.

12.5.2 Witterungseinflüsse Entsprechend [12.8] und [12.9] dürfen die Lufttemperatur, die Temperatur des Untergrundes und die Temperatur der zu verarbeitenden Dichtungsschlämme +5 °C nicht unterschreiten. Die Einwirkung von Niederschlägen ist bis zum Erreichen der Regenfestigkeit zu vermeiden. Ebenso ist ein zu schnelles Austrocknen, beispielsweise durch Sonnen- oder Windein-

12

372

12 Dichtungsschlämmen

wirkung, Wasserbelastung sowie Frosteinwirkung, entsprechend den jeweiligen Herstellerangaben zu vermeiden.

12.5.3 Schichtdicke und Mischungsverhältnisse In der Regel werden starre Dichtungsschlämmen aus einem vom Hersteller gelieferten Trockengemisch und Leitungswasser auf der Baustelle hergestellt. Hierbei sind entsprechend der vorgesehenen Verarbeitungstechnik (Spritzen, Spachteln oder Streichen) die jeweiligen Vorgaben des Herstellers zu beachten. Bei zweikomponentigen flexiblen Dichtungsschlämmen wird in der Regel eine Flüssigkomponente und eine Trockenkomponente nach den Vorgaben des Herstellers gemischt. Sowohl starre als auch flexible Dichtungsschlämmen müssen entsprechend [12.8] und [12.9] je nach Anwendungsfall und Wasserbeanspruchung mit einer Gesamttrockenschichtdicke von mindestens zwei Millimetern ausgeführt werden. Je nach angestrebter Schichtdicke sind hierfür mindestens zwei Arbeitsgänge erforderlich. Dabei muss die vorhergehende Schicht beim Auftragen jeder weiteren Schicht soweit ausgehärtet sein, dass sie nicht beschädigt wird. Die Überprüfung der erforderlichen Trockenschichtdicke erfolgt zum einen über den Materialverbrauch und zum anderen – da Ungleichmäßigkeiten beim Auftrag unvermeidbar sind – durch Messen der Trockenschichtdicke nach Fertigstellung der Beschichtung. Zu erwartende Schichtdickenschwankungen sind insofern bei der Ermittlung des Materialverbrauches entsprechend zu berücksichtigen. Es empfiehlt sich allerdings schon während des Aufbringens der Dichtungsschlämme die Nassschichtdicke zu überprüfen, wobei die Herstellerangaben zum produktspezifischen Verhältnis zwischen Nassschichtdicke und Trockenschichtdicke zu berücksichtigen sind.

12

12.6 Detailausbildung

12.6.1 Vorbemerkungen Soll die Abdichtung des Kellers mit Dichtungsschlämmen erfolgen, so ist im Regelfall zunächst einmal die Verwendung flexibler Dichtungsschlämmen obligatorisch, da eine absolute Rissfreiheit des Untergrundes, wie sie bei der Verwendung von starren Dichtungsschlämmen zwingend erforderlich wäre, nicht ohne weiteres vorausgesetzt werden kann. Insofern beziehen sich die Ausführungen in den Abschnitten 12.6.2 bis 12.6.6 im Wesentlichen auf Abdichtungen mit flexiblen Dichtungsschlämmen. Nachfolgend werden für die beim Abdichten mit Dichtungsschlämmen wesentlichen, häufig wiederkehrenden Anschlusssituationen und Detailpunkte Hinweise zu einer geeigneten Ausbildung gegeben. Diese Hinweise berücksichtigen insbesondere die materialspezifischen Eigenschaften von Dichtungsschlämmen und sind insofern speziell auf Dichtungsschlämmen abgestimmt. Sie finden sich teilweise auch in [12.8] und [12.9] wieder. Anzumerken ist, dass für die beschriebenen Anschlussdetails jedoch nicht ohne weiteres unterstellt werden

373

12.6 Detailausbildung

kann, dass diese auch den allgemein anerkannten Regeln der Technik entsprechen. In diesem Zusammenhang wird nochmals auf den Abschnitt 12.8 verwiesen.

12.6.2 Fußpunktausbildung von Kellerabdichtungen Der Fußpunktausbildung einer Kellerabdichtung kommt bekanntermaßen eine besondere Bedeutung für die Funktionsfähigkeit der gesamten Konstruktion zu. So ist erfahrungsgemäß ein großer Teil der in Kellern auftretenden Undichtigkeiten auf eine mangelhafte Ausführung dieses Bereiches zurückzuführen. Entsprechende Sorgfalt sollte auf die Planung und Ausführung dieses Anschlussbereiches verwendet werden. Eine Ausbildung des Fußpunktes für einen Keller mit Mauerwerkswänden, die entsprechend [12.8] für den Lastfall Bodenfeuchte und nichtstauendes Sickerwasser geeignet ist, ist auf Bild 12.3 dargestellt. Prinzipiell ist eine derartige Fußpunktausbildung auch bei der Verwendung von Beton anstatt Mauerwerk für die Kelleraußenwände ausführbar. In diesem Fall ist jedoch besonderes Augenmerk auf den Einbau der Dichtungsschlämme im Bereich der Anschlussbewehrung zwischen der Sohlplatte und der Stahlbetonaußenwand zu legen. Die Hohlkehle (Bild 12.4) wird zur Verbesserung der Sicherheit des Fußpunktes gegen das Eindringen von Wasser erst nach dem Einbau der vertikalen Abdichtung der Kelleraußenwand, beispielsweise aus einem Mörtel der Mörtelgruppen II oder III, hergestellt. Anschließend wird der Fußpunktbereich nochmals mit Dichtungsschlämme überarbeitet.

12

Bild 12.3: Fußpunktausbildung einer Kellerabdichtung gegen Bodenfeuchte und nichtstauendes Sickerwasser in Anlehnung an [12.8]

374

12 Dichtungsschlämmen

Bild 12.4: Herstellen einer Hohlkehle [12.17]

Für eine Abdichtung gegen aufstauendes Sickerwasser wird in [12.8] eine Mischkonstruktion aus einer WU-Beton-Bodenplatte (gemeint ist vermutlich eine Bodenplatte im Sinne einer Weißen Wanne und nicht lediglich eine Stahlbeton-Bodenplatte mit WU-Beton-Rezeptur) und einer vertikalen Abdichtung mit einer flexiblen Dichtungsschlämme auf Kelleraußenwänden aus Beton vorgeschlagen (Bild 12.5).

12

Bild 12.5: Abdichtung eines Kellers mit WUBeton-Bodenplatte und Außenwandabdichtung mit Dichtungsschlämme gegen aufstauendes Sickerwasser in Anlehnung an [12.8]

Insbesondere bei derartigen Mischkonstruktionen mit einer mittels Dichtungsschlämme abgedichteten Kelleraußenwand und einer WU-Beton-Bodenplatte ohne zusätzlich Abdichtung ist die Dichtungsschlämme durchgehend mindestens 10 cm an der Stirnseite der Betonbodenplatte herunterzuführen. Der Untergrundvorbereitung des Betons kommt bei diesem Anwendungsfall naturgemäß eine besondere Bedeutung zu. Insofern sind Löcher, Kiesnester etc. besonders sorgfältig zu verfüllen und Grate sowie überstehende Kanten usw. vollständig zu beseitigen. Trennende Substanzen, wie Trennmittel und Nachbehandlungsstoffe sowie Sinterschichten und festsitzende Verunreinigungen, sind ebenfalls sorgfältig zu entfernen.

12.6.3 Oberer Abschluss erdberührter Abdichtungen im Sockelbereich (Spritzwasserbereich) Auch der Spritzwasserbereich kann mit Dichtungsschlämme abgedichtet werden (Bild 12.6). Dabei sollte die Abdichtung entsprechend [12.8] bis mindestens 30 cm oberhalb

375

12.6 Detailausbildung

Bild 12.6: Abdichtung mit einer Dichtungsschlämme im Spritzwasserbereich in Anlehnung an [12.8]

Geländeoberkante hochgeführt werden. Anzumerken ist, dass entsprechend DIN 18 195-4 [12.11] schon eine Hochführung um mindestens 15 cm ausreichend ist. Zu beachten ist in diesem Zusammenhang, dass infolge des Materialwechsels zwischen dem Außenputz und dem Spritzwasserbereich eine geeignete Fugenausbildung zur Vermeidung von Rissbildungen erforderlich ist. Ansonsten besteht die Gefahr, dass an der Fassade herunter laufendes Niederschlagswasser in den Wandquerschnitt und damit hinter die Dichtungsschlämme gelangen kann. Eine solche Fugenabdichtung könnte beispielsweise mit geeigneten Dichtstoffen erfolgen. Hinweise zu den hierbei einzuhaltenden Randbedingungen und Anforderungen sind in [12.18] und [12.19] enthalten. Für die Ausbildung einer fachgerechten Fugenabdichtung sind insbesondere bei geringen Putzdicken gegebenenfalls weitergehende Maßnahmen erforderlich, so dass eine rechtzeitige detaillierte Planung auch für den Sockelbereich dringend anzuraten ist.

12.6.4 Durchdringungen Bezüglich der Ausführung von Durchdringungen einer mittels Dichtungsschlämme hergestellten Abdichtung ist zunächst zweierlei vorauszuschicken: – Zum einen sollten derartige Durchdringungen, soweit dies möglich ist, oberhalb des Bereiches angeordnet werden, für den eine Beanspruchung durch aufstauendes Sickerwasser zu erwarten ist. – Zum anderen sollte eine gewisse Bewegungsmöglichkeit für die einzuführenden Leitungen gegeben sein, um Setzungsunterschiede zwischen dem Bauwerk und dem angrenzenden Erdreich zumindest in gewissem Maße schadenfrei aufnehmen zu können.

12

376

12 Dichtungsschlämmen

Sofern eine Wasserbeanspruchung durch Bodenfeuchte und nichtstauendes Sickerwasser zugrunde gelegt werden kann, können Rohrdurchführungen entsprechend [12.8] mit Hilfe eines Mantelrohres hergestellt werden (Bild 12.7). Die einzudichtende Rohrleitung wird in das Mantelrohr eingeführt und mittels Ausschäumung fixiert. Anschließend wird zur Vermeidung einer Dreiflankenhaftung der Abdichtung außenseitig Vorfüllmaterial in den Hohlraum zwischen Rohrleitung und Mantelrohr eingebracht und der verbleibende Hohlraum bis zur außenseitigen Oberfläche der Wand mit mineralischer Dichtungsschlämme steif-plastischer Konsistenz ausgedrückt. Die eigentliche Andichtung an die Rohrleitung erfolgt durch eine dem Rohrdurchmesser angepassten Dichtmanschette mit Einlage, die an die flexible Dichtungsschlämme systemgerecht angeschlossen werden kann.

Bild 12.7: Rohrdurchführung für den Lastfall Bodenfeuchtigkeit und nichtstauendes Sickerwasser entsprechend [12.8]

12 Sofern eine höhere Sicherheit für die Dichtigkeit einer Rohrdurchführung gefordert wird, wie dies beispielsweise bei einer zugrunde zu legenden Wasserbeanspruchung durch aufstauendes Sickerwasser der Fall ist, wird die Verwendung von Los-/Festflansch-Konstruktionen empfohlen (Bild 12.8). Bei diesen Konstruktionen bestehen Mantelrohr und Festflansch aus einem Teil. Die Dichtigkeit zwischen Mantelrohr und Rohrdurchführung wird mit einer schraubbaren Quetschdichtung hergestellt. Die Dichtungsschlämme wird mit einer mindestens 10 cm breiten Überdeckung in eine Trägereinlage eingearbeitet, welche an die Los-/Festflanschkonstruktion angeschlossen werden kann.

12.6.5 Fugen Sofern die Anordnung von Fugen, beispielsweise bei Reihenhäusern mit zwei Haustrennwänden, erforderlich wird, benötigen auch diese eine sorgfältige Planung und Ausführung. Entsprechend [12.8] können für die Ausbildung von Dehnungsfugen auf das jeweilige Abdichtungssystem abgestimmte Dichtungsbänder zum Einsatz kommen. Die Dichtungsbänder werden entsprechend den Herstellerangaben mit flexiblen Dichtungsschlämmen,

377

12.6 Detailausbildung

Bild 12.8: Rohrdurchführung für den Lastfall aufstauendes Sickerwasser in Anlehnung an [12.7] und [12.8]

12

Bild 12.9: Fugenausbildung zwischen zwei Haustrennwänden in Anlehnung an [12.8]

flexiblen Reaktionsharzen oder kunststoffmodifizierter Bitumendickbeschichtung (KMB) befestigt. Sie sind wasserdicht an die Flächenabdichtung anzuschließen (Bild 12.9). In Abhängigkeit von der Art des verwendeten Dichtungsbandes und den zu erwartenden Bewegungen der an die abzudichtende Fuge angrenzenden Bauteile kann eine Schlaufenbildung erforderlich werden. Sofern eine Druckbelastung im Bereich der Fuge zu erwarten ist, muss diese druckstabil ausgeführt werden. Sofern größere Bewegungen der an die Fuge angrenzenden Bauteile zu erwarten sind, können auch hier Los-/Festflansch-Konstruktionen zum Einsatz kommen.

378

12 Dichtungsschlämmen

12.6.6 Schutzschichten Wie andere Abdichtungen auch, müssen Dichtungsschlämmen durch Schutzschichten dauerhaft vor schädigenden Einflüssen geschützt werden. So ist durch geeignete Maßnahmen sicherzustellen, dass die Abdichtung nicht durch Bewegungen des Erdreiches beschädigt wird. Ebenso sind Eindrückungen durch eine entsprechende Lastverteilung zu vermeiden. Als Schutzschichten kommen insbesondere geeignete Wärmedämmmaterialien, Bautenschutzmatten und Drainageschichten in Frage (vgl. auch DIN 18195-10 [12.11]). Sofern eine Schutzschicht mit der Dichtungsschlämme verklebt werden soll, muss selbstverständlich ein entsprechend abgestimmter Kleber verwendet werden.

12.7 Dichtungsschlämmen als Negativabdichtung Werden bei Bestandsbauten nachträgliche Abdichtungen erdberührter Bauteile erforderlich, ist es häufig nicht möglich sämtliche Flächen außenseitig freizulegen. Dies trifft natürlich für die Gebäudegrundfläche zu, sofern diese in die Abdichtungsmaßnahmen einzubeziehen ist, aber auch für überbaute Kelleraußenwandflächen bzw. an Nachbargebäude angrenzende Kellerwände. Für diese Bereiche stehen mehrere Möglichkeiten der Abdichtung zur Verfügung, die nicht den Anforderungen und aus Sicht des Autors auch nicht dem Sicherheitsstandard der DIN 18 195 entsprechen. Neben verschiedenen Injektionsverfahren, besteht eine Möglichkeit in der Abdichtung der innenseitigen Oberflächen der erdberührten Bauteile, der sogenannten Negativabdichtung. Auf Grund ihrer, bei fachgerechter Ausführung in vielen Anwendungsfällen, relativ guten Verkrallung mit mineralischen Untergründen, werden Dichtungsschlämmen insbesondere bei innenseitigen Wandabdichtungen, aber auch bei Bodenflächenabdichtungen häufig eingesetzt.

12

Hierbei sind einige Besonderheiten zu beachten: – So bleibt der gesamte innenseitig abgedichtete Bauteilquerschnitt dem Wasser ausgesetzt und wird bei entsprechender Beanspruchung komplett durchfeuchtet. Für diese Beanspruchung muss nicht nur die Negativabdichtung geeignet sein, sondern auch die im Bauteilquerschnitt verwendeten Materialien müssen dieser schadensfrei widerstehen können. Im oberen Bereich der nachträglich abgedichteten Bauteile sind zudem ggf. zusätzliche Maßnahmen durchzuführen, um ein kapillares Aufsteigen von Feuchtigkeit zu verhindern (z. B. Einbau von Horizontalsperren, Injektionen oder sonstigen Sperrschichten). Infolge einer Durchfeuchtung des Bauteilquerschnitts steigt dessen Wärmeleitfähigkeit an, was bei beheizten Kellerräumen zu einem höheren Heizenergiebedarf und einer erhöhten Gefahr hinsichtlich Tauwasser- und Schimmelpilzbildungen führen kann. – Werden beispielsweise Kelleraußenwände mit einer solchen Negativabdichtung versehen, so müssen in diese Außenwände einbindende Innenwände besonders beachtet werden, da sie ansonsten die Negativabdichtung unterbrechen. Das gleiche Problem besteht bei der Abdichtung von Bodenflächen, auf denen Kellerinnenwände stehen. Sofern ein vollständiger Rückbau dieser Wände (für Bodenflächenabdichtungen) oder zumindest ein partieller Rückbau direkt angrenzend an die Kelleraußenwände nicht möglich ist, muss die Innenabdichtung in den betreffenden Bereichen durch Injektionsabdichtungen ergänzt

12.8 Dichtungsschlämmen und die allgemein anerkannten Regeln der Technik

379

werden. In jedem Fall müssen Bodenbeläge (z. B. Fliesen, Estrich etc.) vor dem Aufbringen einer Dichtungsschlämme bis auf den Beton entfernt werden. – Nicht zuletzt ist auch dafür Sorge zu tragen, dass die innenseitige Abdichtung nicht im Rahmen der Nutzung, beispielsweise durch Dübel oder sonstige Befestigungen perforiert wird. Zusätzlich zu diesen prinzipiellen Schwachstellen ist zu beachten, dass erfahrungsgemäß nicht sämtliche am Markt erhältlichen Dichtungsschlämmen gleichermaßen als Negativabdichtung geeignet sind (vgl. Abschnitte 12.4 und 12.8). Insgesamt ist festzustellen, dass Negativabdichtungen zahlreiche Nachteile aufweisen, bei fachgerechter Ausführung nicht so preiswert sind, wie häufig vermutet wird und erfahrungsgemäß in einer Vielzahl von Fällen nicht den gewünschten Erfolg bringen. Sie können insofern nur als Kompromisse für die Fälle eingestuft werden, in denen höherwertige Abdichtungen nicht hergestellt werden können. Sofern jedoch eine Negativabdichtung mit einer Dichtungsschlämme hergestellt werden soll, sind die in den Abschnitten 12.5 und 12.6 gegebenen Ausführungshinweise sinngemäß zu beachten.

12.8 Dichtungsschlämmen und die allgemein anerkannten Regeln der Technik Der hauptsächliche Anwendungsbereich von Dichtungsschlämmen liegt nicht in der Abdichtung erdberührter Bauteile, sondern in der Abdichtung von Nassräumen, Schwimmbecken und Behältern sowie von Spritzwasserbereichen oberhalb des Erdreichs. Nicht nur deshalb stellt sich die Frage, ob Dichtungsschlämmen für diesen Anwendungsfall den allgemein anerkannten Regeln der Technik entsprechen. Für die Beantwortung dieser Frage lohnt sich ein kritischer Blick in die für die Abdichtung erdberührter Bauteile und die Abdichtung mit Dichtungsschlämmen wesentlichsten Regelwerke, die DIN 18 195 [12.11], die Richtlinien [12.8] und [12.9] sowie das WTA-Merkblatt Nachträgliches Abdichten erdberührter Bauteile [12.16]. Betrachtet man diese Regelwerke näher zeigt sich folgendes: In DIN 18 195 [12.11] sind Dichtungsschlämmen zwar mittlerweile in den Teilen 2 und 7 eingeführt, für die Abdichtung erdberührter Bauteile, die im Wesentlichen in den Teilen 4 bis 6 beschrieben wird, sind sie jedoch bislang nicht vorgesehen. Allerdings waren in der zum Zeitpunkt der Verfassung dieses Beitrags im Normausschuss diskutierten Neufassung des Teils 4 der DIN 18 195 Dichtungsschlämmen sowohl als Querschnittsabdichtungen vorgesehen als auch als Flächenabdichtung von Bodenplatten und Kelleraußenwänden (vgl. Abschnitt 12.4). Hier wird abzuwarten sein, in welche Richtung sich der Normausschuss letztendlich entscheidet. Auch in den Richtlinien [12.8] und [12.9] werden Anwendungsbereiche für Dichtungsschlämmen angegeben. Diese sind jedoch wesentlich weiter gefasst als in der derzeit gültigen Fassung der DIN 18 195 [12.11], sie gehen sogar über die derzeit im Normausschuss diskutierten Anwendungsbereiche deutlich hinaus. Gleiches gilt für das WTA-Merkblatt [12.16]. So können Dichtungsschlämmen entsprechend allen drei Regelwerken sowohl als außen liegende Flächenabdichtung als auch als innen liegende, sogenannte Negativabdichtung, eingesetzt werden. Um dies richtig einordnen zu können, sind einige weitergehende Betrachtungen zu den drei Regelwerken anzustellen:

12

380

12 Dichtungsschlämmen

– Entsprechend [12.16] dürfen mineralische Dichtungsschlämmen nur auf Untergründen eingesetzt werden, die nicht rissgefährdet sind. Damit scheiden aus Sicht des Autors nahezu sämtliche Anwendungen auf mineralischen Untergründen aus. So ist bei neu hergestellten Oberflächen schon eine Rissbildung infolge Schwinderscheinungen in der Regel nicht auszuschließen. Aber auch bei Bestandsbauten werden häufig zur Herstellung der sonstigen Oberflächenanforderungen (z. B. ausreichende Ebenheit) Ausbesserungen vonnöten sein, die wiederum die Gefahr von Rissbildungen infolge Schwinderscheinungen mit sich bringen. Selbst bei Bauteilen, deren Oberfläche keiner Ausbesserung bedarf, wird eine Rissgefährdung nicht prinzipiell auszuschließen sein, da im Zuge thermischer und/oder hygrischer Einwirkungen Bewegungen der Rissufer schon vorhandener Kleinstrisse zu erwarten sein werden. Für flexible Dichtungsschlämmen ist die Anforderung an den Untergrund hinsichtlich der Rissgefährdung mit einer Größenordnung von w < 0,2 mm ebenfalls restriktiv. Hier gilt mit gewissen Einschränkungen das für mineralische Dichtungsschlämmen Ausgeführte gleichermaßen. – Die Angaben in [12.16] zu verschiedenen, für den Erfolg einer Abdichtungsmaßnahme erfahrungsgemäß wesentlichen Punkten, wie der Ausbildung von Anschlüssen und Durchdringungen, sind pauschal und für die Praxis wenig hilfreich. So heißt es beispielsweise in Abschnitt 4.5.1 An- und Abschlüsse wörtlich: Anschlüsse (z. B. Arbeitsfugen, Wand-Sohlplatten-Anschlüsse) und Abschlüsse (z. B. Randbereiche) sind besonders kritische Bereiche der Abdichtung. Sie erfordern eine sorgfältige Planung und Ausführung. Konkrete Anforderungen, was dies bedeutet, enthält das WTA-Merkblatt nicht. – Auch die Richtlinien [12.8] und [12.9] enthalten Passagen, die eine Anwendung von Dichtungsschlämmen auf rissgefährdeten Untergründen letztendlich stark einschränken bzw. sogar ausschließen. So heißt es in [12.8] im Abschnitt 6.1 Grundlegende Anforderungen an die Tragwerksplanung und Ausführung wörtlich:

12

Soweit nach Fertigstellung der Bauteile mit Verformungen gerechnet werden muss, die zu Rissen führen könnten, sind ggf. Trennfugen vorzusehen, die nach Abschnitt 7.5 abzudichten sind. In [12.9] heißt es im gleichlautend überschriebenen Abschnitt 6.1 wörtlich: Soweit nach Fertigstellung der Bauteile mit Verformungen gerechnet werden muss, die zu Rissen führen könnten, ist eine Abdichtung aus mineralischen Dichtungsschlämmen erst nach dem Abklingen der Rißbildung aufzutragen oder es sind rißüberbrückende Abdichtungen zu wählen (siehe 6.2.1). … – Zudem sind in [12.9] die Anwendungsmöglichkeiten mineralischer Dichtungsschlämmen nur ungenügend beschrieben. So lässt der Abschnitt 6.2 Einsatzbereiche für mineralische Dichtungsschlämmen offen, für welche Wasserbeanspruchung mineralische Dichtungsschlämmen letztendlich eingesetzt werden können. Wörtlich heißt es dort: Nachfolgend wird die Lage der Abdichtung für die unterschiedlichen Einsatzbereiche in einfachen Prinzipskizzen dargestellt. Planungs- und Ausführungsdetails sowie die prinzipielle Machbarkeit der skizzierten Ausführung sind lastfall-, objekt- und untergrundabhängig.

12.9 Literatur

381

Die keinen Anspruch auf Vollständigkeit erhebenden vorstehenden Ausführungen zeigen einen Überarbeitungsbedarf der Regelwerke [12.8], [12.9] und [12.16] auf. So werden in diesen für den Einsatz von Dichtungsschlämmen wesentlichsten Regelwerken deren Anwendungsbereiche nicht eindeutig beschrieben bzw. die genannten Anwendungsbereiche werden auf Grund der an anderer Stelle aufgeführten Einschränkungen erheblich reduziert. In einem Teil dieser Regelwerke werden zudem die erfahrungsgemäß für den Erfolg einer Abdichtungsmaßnahme maßgeblichen Detailausbildungen, wie Anschlüsse, Abschlüsse und Durchdringungen, nur unzureichend beschrieben. Die Regelwerke [12.8], [12.9] und [12.16] sind aus Sicht des Autors daher nicht geeignet, die Etablierung der Ausführung von Dichtungsschlämmen als Abdichtung erdberührter Bauteile als allgemein anerkannte Regel der Technik zu fördern. Insgesamt kann aus Sicht des Autors nicht unterstellt werden, dass die Abdichtung erdberührter Bauteile mit Dichtungsschlämmen als in Fachkreisen allgemein anerkannt zu bezeichnen ist. Dem entsprechend können derartige Abdichtungen auch nicht als den allgemein anerkannten Regeln der Technik entsprechend eingestuft werden. Dagegen dürfte die Anwendung von Dichtungsschlämmen - als Abdichtung im Spritzwasserbereich, - zur Absperrung feuchter Untergründe vor dem Aufbringen der eigentlichen Abdichtung und - zur sonstigen Verbesserung der Untergrundbeschaffenheit vor dem Aufbringen der eigentlichen Abdichtung aus Sicht des Autors zwischenzeitlich als langzeitbewährt und in Fachkreisen allgemein anerkannt einzuschätzen sein. Ob eine solche Einschätzung demnächst auch für weitere Anwendungsbereiche, beispielsweise die Verwendung von Dichtungsschlämmen als Abdichtung gegen Bodenfeuchte und nichtstauendes Sickerwasser vorgenommen werden kann, wird aus Sicht des Autors in erster Linie davon abhängen, ob diese in DIN 18 195 aufgenommen werden. Nur dann wird voraussichtlich eine für die Bewertung der Langzeitbewährung ausreichende Anzahl an Objekten zur Verfügung stehen und die allgemeine Anerkennung in Fachkreisen zu erzielen sein. Bis dahin sollten Dichtungsschlämmen nur in den vorstehend genannten Anwendungsbereichen eingesetzt werden. Darüber hinaus gehende Anwendungen, selbst wenn sie von den allgemeinen bauaufsichtlichen Prüfzeugnissen (abP) abgedeckt werden, sollten – wenn überhaupt – nur bei Vorliegen einer entsprechenden privatrechtlichen Vereinbarung erwogen werden.

12.9 Literatur [12.1] Bemerkungen über die Mittel, die Trockenheit der Gebäude zu befördern. In: Hoffmann’s Zeischrift für Bauwesen. Berlin 1851, S. 40. Aus: Ahnert, R. und Krause, K. H.: Typische Baukonstruktionen von 1860 bis 1960, Band I, 6., stark bearbeitete und erweiterte Auflage. Huss-Medien GmbH, Berlin 2000

12

382

12

12 Dichtungsschlämmen

[12.2] Marx, E.: Wände und Wandöffnungen. In: Handbuch für Architektur. Teil III, Band 2, Heft 1. Darmstadt: Verlag A. Bergsträsser 1891. Aus: Ahnert, R. und Krause, K. H.: Typische Baukonstruktionen von 1860 bis 1960, Band I, 6., stark bearbeitete und erweiterte Auflage. HussMedien GmbH, Berlin 2000 [12.3] Baukunde für Architekten (Deutsches Bauhandbuch). Bearbeitet von den Herausgebern der Deutschen Bauzeitung und des Deutschen Baukalenders. Berlin: Verlag Deutsche Bauzeitung 1903. Aus: Ahnert, R. und Krause, K. H.: Typische Baukonstruktionen von 1860 bis 1960, Band I, 6., stark bearbeitete und erweiterte Auflage. Huss-Medien GmbH, Berlin 2000 [12.4] DIN 4117; 1960-11: Abdichtung von Bauwerken gegen Bodenfeuchtigkeit – Richtlinien für die Ausführung [12.5] DIN 18195: Bauwerksabdichtungen, Teil 1: Allgemeines; Begriffe (Ausgabe 1983-08) Teil 2: Stoffe (Ausgabe 1983-08) Teil 3: Verarbeitung der Stoffe (Ausgabe 1983-08) Teil 4: Abdichtungen gegen Bodenfeuchtigkeit – Bemessung und Ausführung (Ausgabe 1983-08) Teil 5: Abdichtungen gegen nichtdrückendes Wasser – Bemessung und Ausführung (Ausgabe 1984-02) Teil 6: Abdichtungen gegen von außen drückendes Wasser – Bemessung und Ausführung (Ausgabe 1983-08) Teil 7: Abdichtungen gegen von innen drückendes Wasser – Bemessung und Ausführung (Ausgabe 1989-06) Teil 8: Abdichtungen über Bewegungsfugen (Ausgabe 1983-08) Teil 9: Durchdringungen, Übergänge, Abschlüsse (Ausgabe 1986-12) Teil 10: Schutzschichten und Schutzmaßnahmen (Ausgabe 1983-08) [12.6] Industrieverband Bauchemie und Holzschutzmittel e. V.: Merkblatt Bauwerksabdichtungen mit zementgebundenen starren und flexiblen Dichtungsschlämmen. März 1992 [12.7] Deutsche Bauchemie e. V. u. a.: Richtlinie für die Planung und Ausführung von Abdichtungen erdberührter Bauteile mit flexiblen Dichtungsschlämmen; 1. Ausgabe, Januar 1999 [12.8] Deutsche Bauchemie e. V. u. a.: Richtlinie für die Planung und Ausführung von Abdichtungen erdberührter Bauteile mit flexiblen Dichtungsschlämmen; 2. Ausgabe, April 2006 [12.9] Deutsche Bauchemie e. V. u. a.: Richtlinie für die Planung und Ausführung von Abdichtungen von Bauteilen mit mineralischen Dichtungsschlämmen; 1. Ausgabe, Mai 2002 [12.10] DIBt Deutsches Institut für Bautechnik: Prüfgrundsätze zur Erteilung von allgemeinen bauaufsichtlichen Prüfzeugnissen für mineralische Dichtungsschlämmen für Bauwerksabdichtungen – PG-MDS, Veröffentlichung in Vorbereitung [12.11] DIN 18195: Bauwerksabdichtungen Teil 1: Grundsätze, Definitionen, Zuordnung der Abdichtungsarten (Ausgabe 2000-08), Teil 2: Stoffe (Ausgabe 2009-04), Teil 3: Anforderungen an den Untergrund und Verarbeitung der Stoffe (Ausgabe 2000-08), Teil 4: Abdichtungen gegen Bodenfeuchte und nichtstauendes Sickerwasser – Bemessung und Ausführung (Ausgabe 2000-08), Teil 5: Abdichtungen gegen nichtdrückendes Wasser auf Deckenflächen und in Nassräumen – Bemessung und Ausführung (Ausgabe 2000-08), Teil 6: Abdichtungen gegen von außen drückendes Wasser und aufstauendes Sickerwasser – Bemessung und Ausführung (Ausgabe 2000-08), Teil 7: Abdichtungen gegen von innen drückendes Wasser – Bemessung und Ausführung (Ausgabe 2009-07), Teil 8: Abdichtungen über Bewegungsfugen (Ausgabe 2004-03), Teil 9: Durchdringungen, Übergänge, An- und Abschlüsse (Ausgabe 2004-03), Teil 10: Schutzschichten und Schutzmaßnahmen (Ausgabe 2004-03)

12.9 Literatur

383

[12.12] Arbeitsgemeinschaft der für das Bau-, Wohnungs- und Siedlungswesen zuständigen Minister der Länder (Argebau): Musterbauordnung – MBO –, Fassung November 2002 [12.13] Richtlinie des Rates vom 21.12.1988 zur Angleichung der Rechts- und Verwaltungsvorschriften der Mitgliedsstaaten über Bauprodukte (89/106/EWG) (Bauproduktenrichtlinie, BPR) [12.14] Bauregelliste A, Teil 2, nicht geregelte Bauprodukte für die ein abP als Verwendbarkeitsnachweis erforderlich ist [12.15] Deutsches Institut für Bautechnik – DIBt, Berlin: DIBt-Mitteilungen, Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin [12.16] WTA Wissenschaftlich-Technische Arbeitsgemeinschaft für Bauwerkserhaltung und Denkmalpflege e. V.: Merkblatt 4-6-05/D - Nachträgliches Abdichten erdberührter Bauteile [12.17] Foto Saint-Gobain Weber GmbH [12.18] DIN 18540; 2006-12: Abdichten von Außenwandfugen im Hochbau mit Fugendichtstoffen [12.19] Oster, N., Bredemeyer, J.: Dichtung und Fuge – Streit um die „Silikonfuge“ am Bau muss nicht sein – vorausgesetzt, diese elastischen Dichtstofffugen wurden im Vorfeld geplant und es wird dafür das richtige Material ausgewählt; in: Deutsches Architektenblatt, Ausgabe Ost 11/07, corps. Corporate Publishing Services GmbH, Düsseldorf, 2007

12

13 Abdichtungen mit kunststoffmodifizierten Bitumendickbeschichtungen (KMB) Von Dipl.-Ing. Thomas Reuthe

13.1 Regelwerke und Lastfälle In der Bauwerksabdichtung liegen mit kunststoffmodifizierten Bitumendickbeschichtungen, in der Art wie sie heute verwendet werden, Erfahrungen seit 1968 [13.01] vor. Mit dem immer häufigeren Einsatz waren sowohl die material- als auch die anwendungstechnische Weiterentwicklung notwendig. Parallel dazu wurde die Bauweise in verschiedenen, sich ebenfalls weiter entwickelnden Regelwerken [13.02, 13.03] beschrieben und Qualitätskriterien formuliert. Da für KMB keine Stoffprüfnorm existiert, sind sie gemäß der europäischen Bauproduktenrichtlinie der Gruppe der nicht geregelten Bauprodukte zugeordnet. In der vom Deutschen Institut für Bautechnik (DIBt) bekannt gemachten Bauregelliste A Teil 2, Abschnitt 2 sind unter der laufenden Nummer 2.39 „Normalentflammbare, kunststoffmodifizierte Bitumendickbeschichtungen für Bauwerksabdichtungen“ genannt. Danach müssen für KMB Verwendbarkeitsnachweise in Form eines allgemeinen bauaufsichtlichen Prüfzeugnis (abP) nach den Prüfgrundsätzen für KMB (PG-KMB) [13.04] vorliegen. Die Produkte, die mit einem abP übereinstimmen, sind vom Hersteller mit einem Übereinstimmungszeichen (Ü-Zeichen) zu kennzeichnen. Nach den bisher geltenden nationalen Regelungen dürfen für Abdichtungen in Deutschland nur Produkte verwendet werden, die mit einem Ü-Zeichen gekennzeichnet sind. Inzwischen sind Bauwerksabdichtungen mit KMB Bestandteil der Ausführungsnorm DIN 18195. Nach DIN 18195 sind die festgelegten Eigenschaften für KMB durch die Erstprüfung einer bauaufsichtlich anerkannten Prüfstelle nachzuweisen. Die Prüfanforderungen finden sich in der DIN 18195, Teil 2, Tabelle 9 [13.05] (s. Tabelle 13.1). Sie sind praktisch gleich zu setzen mit den Prüfgrundsätzen für KMB zur Erteilung des allgemeinen bauaufsichtlichen Prüfzeugnisses. Die Prüfungen erfolgen an den Komponenten der KMB, der Trockenschicht und der erforderlichen Verstärkungseinlage. Darüber hinaus sind die KMB und alle anderen Systemkomponenten einschließlich der Verstärkungseinlage einer ständigen werkseigenen Kontrolle während der Produktion zu unterziehen (Eigenüberwachung). Bei der werkseigenen Prüfung müssen sich Werte ergeben, die sich in dem jeweils angegebenen Toleranzbereich der ermittelten Werte bei der Erstprüfung bewegen. Für die Verstärkungseinlage sind folgende Angaben zu machen: Flächengewicht, Zug-/Dehnungswerte, Maschenweite (bei Gewebe). Die Art und die Eigenschaften weiterer für die Verwendung als Abdichtung erforderlicher Hilfsstoffe (z. B. Grundierungen) sind vom Hersteller anzugeben. Mit der Aufnahme der KMB in die DIN 18195 gilt diese als geregelte Bauweise. Nach dieser Norm sind Abdichtungen mit KMB für folgende Wasserbeanspruchungen möglich: – Bodenfeuchte und nichtstauendes Sickerwasser an Außenwandflächen und Bodenplatten an Bodenplatten und Wänden [13.06]

385

13.1 Regelwerke und Lastfälle Tabelle 13.1: Prüfanforderungen an KMB nach [13.05] Nr.

Zusammensetzung und Eigenschaft

Prüfwert/Anforderung

1

Zusammensetzung der Flüssigkomponente

1.1

Festkörpergehalt als Massenanteil in %

Wert ist anzugeben Grenzwertabweichung ± 5 %

1.2

Aschegehalt als Masseanteil in % bezogen auf Festkörper

Wert ist anzugeben Grenzwertabweichung ± 2 %

1.3

Bindemittelgehalt als Masseanteil in % einschließlich nicht verdampfender organischer Anteile bezogen auf den Festkörper

≥ 35 %

1.4

Schichtdickenabnahme bei Durchtrocknung in %

Wert ist anzugeben Grenzwertabweichung ± 5 %

2

Eigenschaften der Trockenschicht

2.1

Dichte des Festkörpers

Wert ist anzugeben Grenzwertabweichung ± 1 g/cm3

2.2

Wärmestandfestigkeit

≥ + 70 °C

2.3

Kaltbiegeverhalten

≤ 0 °C

2.4

Wasserundurchlässigkeit

Schlitzbreite: 1 mm; Wasserdruck: 0,075 N/mm2, 24 h

2.5

Rissüberbrückung

≥ 2 mm Rissversatz etwa 0,5 mm Rissweite zum Zeitpunkt des Entstehens: ≤ 0,5 mm

2.6

Druckbelastung

0,06 MN/m2 Für Abdichtungen nach DIN 18195-6: 0,3 MN/m2

– nichtdrückendes Wasser auf Deckenflächen und in Nassräumen, mäßige Beanspruchung (z.B. Balkone sowie an Fußboden- und Wandflächen des Wohnungsbaus) [13.07] – aufstauendes Sickerwasser (an Kellerwänden und Bodenplatten bei Gründungstiefen bis 3 m und einem Abstand von mindestens 300 mm bis zum Bemessungswasserstand) [13.08] – Übergänge von Abdichtungen im erdberührten Bereich auf Bodenplatten aus Beton mit hohem Wassereindringwiderstand [13.09] In der KMB-Richtlinie [13.02, Anhang 1] werden weitere Wasserbeanspruchungen beschrieben, für die, nach Auffassung einer Anzahl von Fachverbänden, genügend Gründe und Erfahrungen vorliegen, dass Bauwerksabdichtungen mit KMB hergestellt werden können. Demnach ist die Abdichtung mit KMB für folgende Wasserbeanspruchungen außerhalb der DIN 18195 möglich: – von außen drückendes Wasser bis 3 m Eintauchtiefe (s. hierzu Abschnitt 13.7) – nichtdrückendes Wasser, hohe Belastung und drückendes Wasser auf erdberührten Deckenflächen (vgl. DIN 18195-5), wie intensiv begrünte Flächen, Parkdecks sowie Nassräume in Schwimmbädern In der KMB-Richtlinie werden darüber hinaus folgende Detaillösungen beschrieben: – Anschlüsse an waagerechte Abdichtungen aus mineralischer Dichtungsschlämme (MDS) in und unter Wänden – Anschlüsse an wasserundurchlässige Bauteile aus Beton (einschließlich der Fugen von Fertigteilen aus wasserundurchlässigem Beton), vgl. hierzu [13.09]

13

386

13 Abdichtungen mit kunststoffmodifizierten Bitumendickbeschichtungen (KMB)

Anschlüsse, Fugen und Mediendurchführungen aus Faserbeton, Metalle und Kunststoffe sind ebenfalls Bestandteil der KMB-Richtlinie. Es finden sich dort weitere technologische Hinweise, die weit über den Umfang der Norm hinausgehen [13.10]. Bei der Planung und Ausführung von Abdichtungen mit KMB sollte die aktuelle Richtlinie daher unbedingt Berücksichtigung finden. Im Fall der Anwendung von Lösungsvorschlägen, die über den Umfang der DIN 18195 hinausgehen, besteht die Notwendigkeit der Aufklärung des Bauherrn. Mit KMB dürfen nur Abdichtungen erdberührter Bauteile hergestellt werden, bei denen die Abdichtung auf der dem Wasser zugewandten Seite angebracht wird [13.11]. Behälterabdichtungen sind nicht möglich.

13.2 Stoffliche Einordnung KMB sind Produkte auf Basis von wässrigen Bitumenemulsionen. Lösemittelhaltige Bitumenspachtelmassen gehören demnach nicht zur Gruppe der KMB. Wegen fehlender Lösemittel haben Bitumenemulsionen den Vorteil, umweltfreundlich und nicht kennzeichnungspflichtig zu sein. Auch können sie dickschichtig und im Gegensatz zu Heißbitumen kalt verarbeitet zu werden. Bis zu völligen Durchtrocknung am Bauwerk sind sie allerdings vor Frost zu schützen [13.12]. Bitumenemulsionen sind Mischungen, bei denen Bitumentröpfchen mikroskopisch klein in Wasser fein verteilt sind. Die dafür notwendigen Emulgatoren bedingen, dass die Bitumentröpfchen entweder positiv (kationisch Emulsion) oder negativ (anionische Emulsion) geladen sind. Das Verhältnis von Bitumen zur „wässrigen“ Phase ist für die Stabilität von Bitumenemulsionen bestimmend. Das Verhältnis darf etwa zur Einstellung von Verarbeitungseigenschaften durch, z.B. Zugabe von Wasser, nicht verändert werden.

13

Die Kombination von Bitumen-Emulsion mit Kunststoffen ist zur Regulierung der notwendigen Eigenschaften in Dickbeschichtungen für Bauwerksabdichtung notwendig. Durch Zumischen von Polymerdispersionen bzw. der Verwendung von Polymerbitumen-Emulsionen werden vorrangig die temperaturabhängigen, plastischen (rheologischen) Eigenschaften

Bild 13.1: Stoffliche Einordnung der KMB auf Basis von Bitumenemulsionen nach [13.13]

13.2 Stoffliche Einordnung

387

des Bitumens gesteuert. Das Material wird flexibel und kalt verarbeitbar. Weitere Bestandteile von KMB sind Füllstoffe wie Polystyrolpartikel, Sande, Gesteinsmehle, Tone, Fasern oder Kunststoffgranulate. Zur Herstellung von stabilen Emulsionen dient der Einsatz von Hilfsstoffen. Sie werden zur Thixotropierung, zur Flexibilisierung und Konservierung des Materials benötigt [13.13].

13.2.1 Lieferformen und Konsistenzen KMB werden in Kunststoff- oder Metallgebinden in Mengen von ca. 30 l bzw. 30 kg geliefert. Ausnahmen bilden Sonderlieferformen mit Behältervolumen bis zu 1000 l. Sie sind i.d.R. für die maschinelle Verarbeitung vorgesehen. Das in der KMB enthaltene Wasser bedingt, dass Lagerung, Transport und Verarbeitung frostfrei zu erfolgen hat. In den Regelwerken wird aus Sicherheitsgründen deshalb eine Mindesttemperatur von +5 °C angegeben. Hohe Materialtemperaturen beschleunigen das Verdunsten des Emulsionswassers, so dass die Verarbeitung der KMB aus dem Lieferbehälter zügig erfolgen muss. Bei Unter- bzw. Überschreitung des Temperaturbereichs kann das Material unbrauchbar werden und ist gesondert zu entsorgen. 1-komponentige KMB sind pastöse Massen, die in annähernd luftdichten Behältern geliefert werden. Nach dem Öffnen der Behälter sind sie sofort verarbeitbar. Langstielige Werkzeuge, die sich der zylindrischen Form des Gebindes anpassen, eignen sich am besten zum Materialschöpfen. Nach dem Aufspachteln verdunstet das Emulsionswasser, was zum Brechen der Bitumenemulsion führt. Damit trennt sich der Wasseranteil vom Rest und die fein verteilten Bitumenteilchen fließen ineinander. Aus der flüssig-pastösen Masse entsteht zunächst eine torfähnliche Struktur, die nach völliger Durchtrocknung (Verfilmung) dann die Abdichtungshaut bildet. Das Aufrühren von 1-komponentiger KMB ist nicht zu empfehlen, da sich aufgrund thixotropischer Eigenschaften die Konsistenz mit zunehmender, zugefügter, kinetischer Energie verflüssigt. In diesem Zustand verbleibt die KMB, so dass sie über einen längeren Zeitraum nicht mehr als spachtelfähiges Material verarbeitet werden kann. Das Material fließt buchstäblich von der Kelle. Bei 2-komponentigen KMB befinden sich meist beide Komponenten, also die Bitumenemulsion und die Pulver- oder Flüssigkomponente, die als „Härter“ funktioniert in einem Kombigebinde. Das Anmischen der Komponenten erfolgt durch Zugabe einer definierten Menge Härtepulvers bzw. Härterflüssigkeit zur Bitumenkomponente. Beide Komponenten müssen sorgfältig mit leistungsfähigen Rührmaschinen und geeigneten Mischwerkzeug angemischt werden. Bei KMB auf Basis von anionischer Bitumenemulsion besteht die zweite Komponente aus einem hydraulisch abbindenden Härtepulver. Durch den Mischvorgang wird das Pulver in der Grundmasse homogen verteilt. Die notwendige Mischzeit ergibt sich aus der Forderung, dass die Konsistenz der KMB spachtelfähig und homogen (knotenfrei) sein muss. Bei nicht ausreichender Mischdauer können entstandene Pulverknötchen eine ernstzunehmende Schadensursache darstellen, wenn sie während des Auftrages nicht entfernt werden. Die hydraulische Reaktion verbraucht einen großen Teil des Emulsionswassers, was die Durchtrocknung deutlich beschleunigt.

13

388

13 Abdichtungen mit kunststoffmodifizierten Bitumendickbeschichtungen (KMB)

Auch für KMB auf Basis von kationischen Bitumenemulsionen, bei denen die zweite Komponente, eine Reaktionsflüssigkeit ist, müssen beide Komponenten sorgfältig vermischt werden. Die hervorgerufene katalytische Reaktion treibt das Wasser aus, welches an der Oberfläche verdunstet. Die Reaktionsdauer beeinflusst wesentlich die Verarbeitungszeit, in der auch die Verstärkungseinlage eingearbeitet sein muss. Diese übernimmt gleichzeitig die Funktion zur Ableitung des Reaktionswassers an der Oberfläche der Beschichtung. Angemischtes Material muss in der vom Hersteller angegebenen Topf- bzw. Verarbeitungszeit verbraucht sein. Tabelle 13.2: Konsistenzänderung bei Verarbeitung und Durchtrocknung der KMB

Art

KMB im Lieferzustand (frisch)

KMB als Beschichtung (aufgespachtelt)

KMB als Hautabdichtung (durchgetrocknet)

1-komponentig

Durchtrocknung durch natürliche Verdunstung

2-komponentig

beschleunigte Durchtrocknung durch chemische Reaktion und natürliche Verdunstung

geschlossene, dehnbare Beschichtung; nicht mehr verdünnbar mit Wasser

Konsistenz

flüssig-pastös

torfähnlich

plastoelastisch*

Farbe

schwarzbraun

schwarzbraun

schwarz

*temperaturabhängig

13.2.2 Durchtrocknung der Beschichtung Ein wesentliches Kriterium für die Funktionstüchtigkeit von Abdichtungen aus KMB ist deren vollständige Durchtrocknung. Für die Durchtrocknungsdauer von KMB müssen folgende Faktoren berücksichtigt werden:

13

Klima – Lufttemperatur – Relative Luftfeuchtigkeit – Niederschlag in Form von Tau, Nebel, Regen, Schnee – Luftbewegung/ Wind – Sonneneinstrahlung Bauteil und Baustelle – Bauteilfeuchte/ Saugfähigkeit des Untergrundes – Bauteiltemperatur (insbesondere gefrorener Untergrund) – Verschattung als Sonnenschutz – Schutz vor Niederschlag (Einhausung) – Einsatz aktiver Trocknungsmaßnahmen (Heizen)

389

13.2 Stoffliche Einordnung

Beschichtung – Art der KMB (1-komponentig, 2-komponentig) – Wasserbeanspruchung / Nassschichtdicke der KMB – Applikation (spritzen / spachteln) Der für die Verarbeitung günstige Temperaturbereich liegt zwischen +5 bis 30 °C. Hohe Temperaturen sind jedoch nicht gleichbedeutend mit günstigen Klimabedingungen für die Durchtrocknung. Sie sind immer im Zusammenhang mit Luftfeuchtigkeit und -bewegung (Wind) zu sehen. Bei länger anhaltender, ungünstiger Witterung kann es zur Sicherstellung der notwendigen Trocknungsbedingungen erforderlich sein, dass die Baugrube bzw. der Arbeitsraum einschließlich des zu beschichtenden Untergrundes eingehaust (Bild 13.2) und beheizt werden muss. Dabei dürfen keine Heizquellen mit offener Flamme als auch keine Infrarotstrahler für die Beheizung der beschichteten Flächen benutzt werden. Neben der Luft- und Materialtemperatur ist die Bauteiltemperatur zu beachten. Dies gilt besonders bei Frostgefahr oder wenn sich Flächen stark aufheizen können. Hohe Temperaturen insbesondere in Verbindung mit intensiver und direkter Sonneneinstrahlung auf porigen Untergründen erhöhen für die aufgetragene Beschichtung die Gefahr der Blasenbildung erheblich (s. Bilder 13.3, 13.4). Deshalb muss bei hohen sommerlichen Temperaturen, wie beim Putzen, auch beim Beschichten mit KMB der Sonne hinterher gearbeitet werden. In extremen Fällen ist allerdings hier ein aufwendigerer Schutz vor intensiver Sonneneinstrahlung durch Verschattungsmaßnahmen anzubringen.

13

Bild 13.2: Schutz vor Niederschlag durch Einhausung

390

13 Abdichtungen mit kunststoffmodifizierten Bitumendickbeschichtungen (KMB)

Bild 13.3: Untergrund haufwerksporiger Beton ohne Kratz- und Füllspachtelung

13

Bild 13.4: Verschattungsmaßnahmen gegen Sonneneinstrahlung

Rissbildungen in der Beschichtung können die Folge von zu schneller Austrocknung an der Oberfläche sein. Dabei schrumpft die von der Sonne direkt bestrahlte Oberfläche der Beschichtung stärker als der Rest, der meist Kontakt zum noch feuchten Untergrund hat. Die Spannungen innerhalb der Beschichtung lassen die Oberfläche förmlich zerreißen. Ursachen solcher Risse sind einerseits eine schwankende Schichtdicke, wie in Kehlanschlüssen, wo ein Wechsel von dicker zu dünner Schichtdicke stattfindet [13.14]. Wenn eine gleichmäßige Schichtdicke vorhanden ist, wie bei Mörtelkehlen, ist die Ursache nur auf das Schwinden der KMB zurück zu führen. Die Gefahr der Rissbildung infolge schneller Austrocknung betrifft insbesondere KMB mit geringem Trockenrückstand bzw. hohem Wassergehalt (Bild 13.5).

Bild 13.5: Risse in der Beschichtung über einer Mörtelkehle

391

13.2 Stoffliche Einordnung

Bild 13.6: Die Folge von gefrorenem Untergrund: KMB hat keine Haftung

Gefrorene Untergründe stellen eine besondere Gefahr für den Haftverbund der KMB dar. Der Untergrund muss deshalb generell frostfrei sein. Selbst wenn die Lufttemperatur schon mehrere Tage die +5 °C überschritten hat, können nach längeren Frostperioden massive Bauteilen noch gefroren sein. Das gefrorene Wasser im Bauteil taut erst allmählich auf. Es bildet einen dünnen Trennfilm zwischen Beschichtung und Untergrund. Die Abdichtung hat damit keinen festen Kontakt zum Untergrund und wird in der Folge schadhaft (Bild 13.6). Je trockener der Untergrund desto saugfähiger ist er, was die Durchtrocknung und den Haftverbund positiv beeinflusst. Bauteilfeuchte und Saugfähigkeit sind deshalb vor der Beschichtung mit KMB festzustellen. Da es sich bei KMB um Produkte auf Emulsionsbasis handelt, können auch mattfeuchte Untergründe beschichtet werden, sofern eine gewisse Saugfähigkeit vorhanden ist. Wenn die Saugfähigkeit des Untergrund stark gemindert ist, wie z.B. bei wasserundurchlässigen Betonbauteilen, muss dafür gesorgt werden, dass der Untergrund aktiv getrocknet wird. Stehendes Wasser oder ein glänzender Feuchtefilm insbesondere auf Fundamentbodenplatten sind generell zu entfernen. Die Saugfähigkeit des Untergrundes kann durch eine Benetzungsprobe, also dem Besprühen des Untergrundes mit Wasser geprüft werden. Das Wasser muss sich dabei schnell verteilen. Ergibt die Prüfung einen Abperleffekt, befinden sich trennende Subtanzen, wie z.B. Trennmittel- oder Nachbehandlungsmittelreste auf der Betonoberflächen. Bei 1-komponentigen KMB geschieht die Durchtrocknung nur auf physikalischem Weg. Ein Teil des Wassers wird vom mineralischen Untergrund aufgenommen. Der Rest verdunstet in die Atmosphäre. Im spachtelfähigen, also frischen Zustand bis zur Ausbildung einer regenfesten Haut ist die KMB nicht wasserfest. Das bedeutet, dass Schlagregen insbesondere bei 1-komponentigen Produkten zum „Ablaufen“ der Beschichtung vom Untergrund führen kann. Daher dürfen sie ohne besondere Schutzmaßnahmen (z.B. Einhausung) während oder bei drohendem Regen nicht eingesetzt werden. Die Zeit, bis sich eine regenfeste Haut gebildet hat, ist deshalb beim Bau zu berücksichtigen. Mit fortschreitendem Wasserentzug kommt es zur vollständigen Verfilmung der Beschichtung. Erst dann ist sie für flüssiges Wasser undurchlässig, plastoelastisch bzw. dehnfähig. Um die Durchtrocknung wesentlich zu beschleunigen, wurden KMB entwickelt, denen eine zweite Komponente zugegeben wird. Im Vergleich zu 1-komponentigen KMB entsteht nach

13

392

13 Abdichtungen mit kunststoffmodifizierten Bitumendickbeschichtungen (KMB)

kurzer Zeit eine regenfeste Haut. Der verbleibende Rest des Wassers muss allerdings auf natürliche Weise verdunsten, ehe die Verfilmung der Beschichtung vollständig abgeschlossen ist (Bild 13.7). Mit 2-komponentigen KMB wird frühzeitig die Regenfestigkeit und eine schneller und gleichmäßigere Durchtrocknung auch bei größeren Schichtdicken bei ungünstigeren Trocknungsbedingungen, wie niedrige Temperaturen erreicht. Da der Erfolg der Herstellung einer Abdichtungshaut mit KMB wesentlich von der Durchtrocknung abhängt, ist der Einsatz von 2-komponentigen KMB für die professionelle Anwendung zu bevorzugen. Alternativ zu „reinen“ 2-komponentigen Produkten, werden auch Kombinationen angeboten. Das sind 1-komponentige Produkte, denen bei ungünstiger Witterung bzw. Durchtrocknungsverhältnissen eine zweite Komponente mit definierter Menge als Abbindebeschleuniger zugemischt werden kann. In jedem Fall befördert die Zugabe der zweiten Komponente eine schnelle Regenfestigkeit (Bild 13.7). Die allgemeine Witterungsabhängigkeit bei der Verarbeitung vom KMB wird auch durch Einsatz von 2-komponentigen Produkten nicht aufgehoben. Wenn auch die Gefahr der Anlösung durch, z.B. Schlagregen bei 1-komponentigen KMB wesentlich höher ist. Bei andauerndem Niederschlag ist die Herstellung einer Abdichtung mit KMB ohne besondere Schutzmaßnahmen, z.B. durch Einhausen, nicht möglich (Bild 13.2). Im Spritzverfahren verarbeitete KMB trocknet im Vergleich zum handwerklichen Spachteln schneller durch.

1-komponentige KMB

2-komponentige KMB

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Bild 13.7: Schematische Darstellung der Trocknung von KMB nach [13.12] Phase 1: Bildung einer regenfesten Haut, Phase 2: Trocknung der gesamten Schicht, Phase 3: Trockenschicht unbelastet

13.3 Vorbereitende Arbeiten

393

13.2.3 Verbrauch Wie bei allen wasserhaltigen Produkten wird durch den Trocknungsprozess ein Schwinden ausgelöst. Das bedeutet für KMB, dass die aufgetragene Nassschichtdicke nicht der späteren Trockenschichtdicke entspricht. Die von Herstellern angegebenen Trockenrückstände liegen zwischen 60 bis 90 %. Damit schrumpfen die Dickbeschichtungen um ca. 10 bis 40 %. Die Angabe des Verbrauchs richtet sich nach der Rohdichte der KMB (bei 2-komponentigen Produkten entspricht das der Rohdichte des angemischten Materials). Ist die Rohdichte über 1 kg/dm3 wird der Verbrauch in Kilogramm angegeben. Für KMB mit Rohdichten unter 1 kg/dm3 erfolgt die Angabe meist in Liter. Die theoretische Trockenschichtdicke lässt sich wie folgt berechnen: Beispiel 1: Verbrauchsangabe in Kilogramm für Abdichtung nach DIN 18195-4 5 Verbrauch in kg/m2: Festkörpervolumen/ Trockenrückstand in %: 80 Rohdichte der KMB in kg/dm3: 1,15 2-komponentige KMB 5 80  4, 35 –  3, 48 mm 1,15 100 Beispiel 2: Verbrauchsangabe in Liter für Abdichtung nach DIN 18195-6, Abschn. 9 7,0 Verbrauch in l/m2: Festkörpervolumen/ Trockenrückstand in %: 64 Rohdichte der KMB in kg/dm3: 0,65 7 – 64  4, 48 mm 100 Weitere Aspekte, die in eine Materialkalkulation für ein Bauvorhaben eingehen müssen, sind die Struktur bzw. Rauhigkeit des Untergrundes im Hinblick auf die Ausführung einer Kratz- und Füllspachtelung, der für das Bauvorhaben vorliegende Lastfall sowie der Verbrauch für die Ausführung von Detailpunkten, wie Kehlen.

13.3 Vorbereitende Arbeiten KMB werden als pastöses Material im Spachtelverfahren auf den Untergrund aufgetragen. Das führt dazu, dass bei optimaler Ausführung, wie bei jeder Beschichtung die Abdichtung an jedem Punkt fest mit dem Untergrund verbunden ist. Daher gelten beim Umgang mit KMB alle Verarbeitungsregeln die bei anderen Beschichtungsarbeiten auch einzuhalten sind. Bei der Verarbeitung von KMB muss berücksichtigt werden, dass frische KMB unabhängig von der Art des Untergrundes immer klebt. Das bedeutet jedoch nicht, dass die Haftung nach der Durchtrocknung der KMB ausreichend und dauerhaft ist, um als Abdichtung zu funktionieren. Denn in vielen Fällen lässt sich die trocknete KMB vom Untergrund

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394

13 Abdichtungen mit kunststoffmodifizierten Bitumendickbeschichtungen (KMB)

wieder mühelos entfernen. Das Phänomen wird als „Scheinhaftung“ bezeichnet. Eine sorgfältige Prüfung und Vorbereitung des zu beschichteten Untergrundes ist also unbedingt notwendig. Das Ergebnis der Prüfung beeinflusst die Wahl des geeigneten Verfahrens zur Untergrundvorbereitung. Baustoffwechsel insbesondere bei erforderlichen Abdichtungsdetails, wie Mediendurchführungen, Fugen, An- und Abschlüssen sind zu beachten. Die wichtigsten Anforderungen, die ein Untergrund vor der Beschichtung erfüllen muss, sind in DIN 18195-3, Abschnitt 4 zusammengefasst. Demnach müssen Untergründe frostfrei, fest, eben, frei von Nestern und klaffenden Rissen, Graten und frei von schädlichen Verunreinigungen sein und müssen zudem bei aufgeklebten Abdichtungen oberflächentrocken sein.

13.3.1 Prüfung des Untergrundes Zunächst erfolgt die augenscheinliche Prüfung auf vorhandene scharfkantige Unebenheiten und Grate durch vorstehende Mörtel- und Betonreste oder Steinversätze. Großflächigen Unebenheiten kann mit der Beschichtung ohne Mühe gefolgt werden. Dabei darf die geforderte Schichtdicke nicht beeinträchtigt werden. Die Tragfähigkeit saugender Untergründe ist durch eine Wisch- und/ oder Kratzprüfung zu ermitteln. Eventuell ist es notwendig, die Haftzugfestigkeit zu ermitteln. Mit der Wischprobe, bei der mit der Hand über die zu beschichtende Fläche gestrichen wird, wird festgestellt, ob und wie viel Staub sich auf der Oberfläche befindet und ob sich Teile aus der Oberfläche herauslösen. Die Kratzprobe erfolgt mit einem Stahlnagel oder anderen geeigneten Werkzeug zur Feststellung von Sinterschichten, Hohlstellen. Dringt dabei der Nagel in den Untergrund, so ist die gesamte Schicht mit minderer Festigkeit zu entfernen (Bild 13.8). Putzflächen sind auf Hohlstellen zu untersuchen. Bilden nichtsaugende Baustoffe Untergründe bzw. Kontaktflächen für Abdichtungen mit KMB, ist nicht nur die Haftung zu prüfen, sondern auch die chemische Verträglichkeit. Es handelt sich dabei meist um Bauteile aus unterschiedlichen Kunststoffen. In seltenen Fällen kann es zu Reaktionen mit KMB kommen (vorrangig Weichmacherwanderung). Diese stel-

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Bild 13.8: Putzoberfläche mit ungenügender Tragfähigkeit für KMB

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13.3 Vorbereitende Arbeiten

len eine hohe Beeinträchtigung der Eigenschaften der KMB dar. Solche Beeinträchtigungen müssen ausgeschlossen werden.

13.3.2 Vorbereitung saugender Untergründe Überstehende Kanten und Vertiefungen sind zu beseitigen. Kanten sind entweder vorgefertigt gefast bzw. müssen auf der Baustelle mechanisch mit einer Fase versehen werden (Bilder 13.9, 13.10). Für die Vorbereitung von Betonuntergründen insbesondere im Fundamentbereich ist die Beseitigung von Schmutz und Zementleimschichten bis auf den tragfähigen, festen Betonstein notwendig. Trennende Substanzen, wie Trenn- und Nachbehandlungsmittel sind zu entfernen. Sowohl für das Fasen von Kanten als auch für die Entfernung von Zementleimschichten und sonstiger Verunreinigungen hat sich der Einsatz von handgeführten Diamantschleifscheiben bewährt (Bild 13.11). Ausbrüche oder Vertiefungen größer 5 mm sind mit geeigneten Mörtel zu schließen. Mauerwerk muss DIN 1053-1 [13.15] entsprechen. Unvermörtelte Stoßfugen größer als 5 mm sowie nicht verschlossene Vertiefungen, Mörteltaschen und Ausbrüche sind mit einem geeigneten Mörtel zu schließen (Bild 13.12). Im Regelfall ist die direkte Beschichtung von Mauerwerk ohne Putz möglich. Sind Steinversätze vorhanden, so besteht die Gefahr der Schichtdickenunterschreitung. Mit einer Kratz- und Füllspachtelung aus KMB darf keine Schichtdicke aufgetragen werden. Deshalb muss, um einer Schichtdickenunterschreitung vorzubeugen, die Fläche mit einem Dünn- oder Ausgleichsputz überarbeitet werden (Bilder 13.13, 13.14) [13.14]. Sind Putzuntergründe vorhanden, sind deren Abschlüsse so auszuführen, dass eine Hinterläufigkeit der Abdichtung auszuschließen ist. Geeignete Putze für Abdichtungen mit KMB

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Bild 13.9: Fundamentvorsprung mit betonierter Fase

Bild 13.10: Einsatz einer Diamantschleifscheibe am Fundamentvorsprung [Marke Weber-Deitermann]

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13 Abdichtungen mit kunststoffmodifizierten Bitumendickbeschichtungen (KMB)

Bild 13.11: Betonuntergrund nach Entfernen der Zementleimschicht

Bild 13.12: Vermörteln von Vertiefungen größer 5 mm

13 Bild 13.13: Schichtdickenunterschreitung bei Steinversatz [13.14]

Bild 13.14: Verbesserung eines Steinversatzes durch Dünn- oder Ausgleichsputz [13.14]

entsprechen Mörtelgruppe IIa und III nach DIN V 18550 [13.16] bzw. CS IV nach DIN EN 998-1 [13.17]. Haufwerksporige Baustoffe, wie Betonfertigteilplatten und Mauerwerk aus Betonsteinen nach DIN V 18151-100 [13.18], DIN V 18152-100 [13.19], DIN V 18153-100 [13.20] erfordern besondere Maßnahmen zum Schließen der Poren [13.12]. Auch bei allen anderen Bauteilen aus Beton (Ortbeton, Beton in WU-Qualität, Betonfertigteile) erhöht sich bei intensiver und direkter Sonneneinstrahlung insbesondere an heißen Sommertagen auf porigen Untergründen die Gefahr der Blasenbildung in der Beschichtung. Die in den Poren eingeschlossene Luft dehnt sich bei Erwärmung aus und drückt die Beschichtung vom Untergrund. Dafür sind meist nicht sichtbare, ungeöffnete Luftporen an der Oberfläche des Betons verantwortlich. Ungeöffnet deshalb, weil sie an der Oberfläche meistens von Zementleim überdeckt

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13.3 Vorbereitende Arbeiten

Bild 13.15: Kapillarpore an der Betonoberfläche [13.21]

Bild 13.16: Kapillarpore nach der Untergrundvorbereitung [13.21]

sind. In diesen Poren dehnt sich die erwärmte Luft aus und „bläst“ (Bild 13.3). Sie drückt die Beschichtung vom Untergrund ab. Um das zu verhindern, ist die Öffnung der Poren vor der Beschichtung notwendig. Dies kann durch die Anwendung eines Stahlbesens geschehen oder sogar den Einsatz von Sandstrahlgeräten notwendig machen [13.21] (Bilder 13.15, 13.16). Die geöffneten Poren sind dann z.B. mit einem geeigneten Mörtel oder nach erfolgtem Voranstrich mit KMB zu verspachteln (s. Abschn. 13.4.2, Bild 13.17). Erst nach deren Durchtrocknung bzw. nach Erreichen einer genügenden Festigkeit des Mörtels darf die Abdichtung mit KMB ausgeführt werden (Bild 13.18).

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Bild 13.17: Kratz- und Füllspachtelung über einer Kapillarpore [13.21]

Bild 13.18: Abdichtung mit KMB über einer Kapillarpore [13.21]

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13 Abdichtungen mit kunststoffmodifizierten Bitumendickbeschichtungen (KMB)

Bild 13.19: Faserzementrohrhülse für Mediendurchführung (möglich bei Bodenfeuchte und nichtstauendem Sickerwasser)

Faserbeton ist als mineralischer Untergrund für die Beschichtung mit KMB geeignet. Daher wird er für Anschlussbauteile als Rohrhülse mit oder ohne Kragen bei Mediendurchführungen durch massive Bauteile genutzt (Bild 13.19).

13.3.3 Vorbereitung nicht saugender Untergründe Da nicht saugende Untergründe kein oder wenig Emulsionswasser aufnehmen, muss das frei werdende Wasser in der KMB an der Oberfläche der Beschichtung verdunsten. Das verlängert den Durchtrocknungsprozess wesentlich.

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Für alle nicht saugenden Untergründe muss weiterhin beachtet werden, dass zwischen dem Klebeverhalten einer frischen und einer getrockneten KMB ein deutlicher Unterschied besteht. Das frische Material haftet an saugenden und nicht saugenden Untergründen gleichermaßen gut. Während sich nach Durchtrocknung der KMB auf nicht saugenden Untergründen eine sogenannte „Scheinhaftung“ einstellen kann. Die Beschichtung hat auf diesen Untergründen ohne spezielle Vorbereitung keine Möglichkeiten, sich intensiv im Untergrund zu verkrallen. Die durchgetrocknete KMB löst sich dabei restlos und sehr leicht vom Untergrund. Für Mediendurchführungen bei Bodenfeuchte und nichtstauendem Sickerwasser [13.06] ist der Einbau von gesonderten Anschlussbauteilen nicht gefordert. Daher kommen häufig Kunststoffe in Form von Rohren sowie Kabel mit Kunststoffisolierungen unterschiedlicher Art als Untergrund für KMB vor. Diese führen ohne besondere Maßnahmen, also eingemauert oder einbetoniert durch die Wand- oder Deckenkonstruktion und werden mit KMB kehlenartig eingespachtelt (Bild 13.20). Die verwendeten Kunststoffe bilden meist eine fettige oder ölige Oberfläche. Eine ausreichende Eindichtung solcher Einbauten mit KMB ist möglich. Um den Effekt einer Scheinhaftung auszuschließen, sind die Oberflächen aufzurauen. Das kann mit grobkörnigem Schleifpapier erfolgen. Häufig ist das zusätzliche Entfetten der Oberflächen unter Verwendung von Lösemitteln notwendig.

13.3 Vorbereitende Arbeiten

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Bild 13.20: Mediendurchführung bei Bodenfeuchte / nichtstauendem Sickerwasser [13.2]

Gleiches gilt für Mediendurchführungen bei nichtdrückendem Wasser, mäßige Beanspruchung [13.07]. Hier erfolgt die Einbindung an die KMB unter Einsatz von Klebeflanschen, Manschetten oder Los- und Festflanschkonstruktionen. Für Mediendurchführungen bei drückendem Wasser und aufstauendem Sickerwasser [13.08] ist der Einbau von Los- und Festflanschkonstruktionen gefordert (Bilder 13.21, 13.22). Diese Konstruktionen bestehen häufig aus Stahl. Mit vorgefertigten Einbauteilen z.B. aus bitumenverträglichen Kunststoffdichtungsbahnen wird der Anschluss in die Flächenabdichtung hergestellt. Zur Einbettung in die KMB besitzen die Bahnen eine Vlies- oder Gewebekaschierung. Im Klemmbereich sind sie jedoch unkaschiert. Ungeachtet dessen, sind bei Kon-

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Bild 13.21: Mediendurchführung bei aufstauendem Sickerwasser [13.2]

400

13 Abdichtungen mit kunststoffmodifizierten Bitumendickbeschichtungen (KMB)

Bild 13.22: Mediendurchführung mit Festund Losflansch aus Stahl

takt mit KMB Stahlflächen vorher zu entfetten, da sich fertigungstechnisch Fett- oder Ölfilme auf der Metalloberfläche befinden. Einbauteile aus Aluminium, Zink, Kupfer und andere Nichteisenmetalle sind gesondert vorzubereiten, da es in Kontaktzonen zu KMB auf Basis von anionischen Bitumenemulsionen zu Korrosion kommt, die die Haftung und die Materialeigenschaften insgesamt negativ beeinflusst. Dabei ist zu beachten, dass es bei Kontakt von KMB auf Basis von anionischen Bitumenemulsionen mit Aluminium zu Reaktionen kommt, die die KMB zerstört. Daher sind direkte Beschichtungen dieser Untergründe mit KMB nicht möglich. Müssen Übergänge insbesondere beim Bauen im Bestand hergestellt werden, so sind die Metallflächen mit chemisch beständigem Material zu beschichten, welches gleichzeitig einen geeigneten Untergrund für KMB darstellt. Das gilt sowohl für KMB auf Basis anionischer als auch für kationischer Bitumenemulsionen. Möglichkeiten bieten lösemittelhaltige Bitumenanstriche oder mineralische Dichtungsschlämmen. Jeder Fall ist jedoch gesondert zu prüfen.

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Wird ein Materialwechsel in der Konstruktion zwischen Kellergeschoß und Obergeschoß nicht angestrebt, so können auch sonst unübliche Untergründe für Bauwerksabdichtungen vorkommen. Deshalb gehören Schalungssteine aus Polystyrol auch zu den möglichen Untergründen für Abdichtungen im erdberührten Bereich. Die nichtsaugende Eigenschaft und relative Formstabilität der Oberfläche macht die Ausführung einer Bauwerksabdichtung in jedem Fall problematisch. Beschichtungen mit KMB sollten hier unabhängig vom vorliegenden Lastfall nur mit Verstärkungseinlage und nach abgestimmter Vorgehensweise mit dem Systemanbieter der KMB ausgeführt werden. Beim Bauen im Bestand ist häufig eine alte bituminöse Bauwerksabdichtung vorhanden, die ertüchtigt werden muss. Sie kann z.B. in Form eines bituminösen Anstrichs (kalt und heiß) oder einer KMB vorkommen. Bei guter Haftung der alten Abdichtung ist es nicht immer möglich, die Beschichtungen wirtschaftlich restlos zu entfernen ohne den Untergrund stark zu beschädigen. In diesem Fall ist zunächst eine Prüfung notwendig, um festzustellen, welcher Art die alte bituminöse Abdichtung ist. Besteht der Untergrund aus Teer bzw. Teer-

401

13.3 Vorbereitende Arbeiten

pech, so ist eine Überarbeitung mit KMB ausgeschlossen [13.02], da der Kontakt zu diesen Stoffen zur chemischen Reaktion (Fluxen) führt. Es ist zu prüfen, ob die alte Teerabdichtung restlos entfernt, oder mit einer chemisch beständigen Beschichtung versehen werden kann. Möglichkeiten bieten z.B. mineralische Dichtungsschlämmen. Im konkreten Fall ist die Eignung festzustellen. Handelt es sich hingegen um alte Bitumenabdichtungen, wie heiß oder kalt verarbeitbare Anstriche kann eine Überarbeitung mit KMB erfolgen, wenn die anderen Ergebnisse der Bauwerksdiagnose nicht dagegen sprechen (Bild 13.23). Eine Möglichkeit zur Herstellung eines guten Haftverbundes auf dickschichtigen Bitumenabdichtungen ist der Auftrag einer Haftbrücke. Die Überarbeitung erfolgt zunächst mit einem lösemittelhaltigen Bitumenanstrich. Dieser penetrieren durch die Lösemittel gut in den Bitumenuntergrund ein. Der Anstrich ist frisch-in-frisch mit Quarzsand abzustreuen [13.03]. Erst nach vollständiger Ablüftung der Lösemittel darf die Abdichtung mit KMB ausgeführt werden. Alte KMB (anionisch) dürfen überarbeitet werden, sofern der Hersteller keine anderen Angaben macht [13.03]. Wenn der Untergrund aus weichen Beschichtungen, wie latexhaltigen Bitumenanstrichen oder kationischen KMB besteht, wird eine Überarbeitung mit anionischen KMB nicht empfohlen. Grundsätzlich ist die Vorgehensweise zur Untergrundvorbereitung systemabhängig. Bei kritischen Untergründen sind Vorprüfungen unumgänglich.

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Bild 13.23: KMB auf alter bituminöser Abdichtung

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13 Abdichtungen mit kunststoffmodifizierten Bitumendickbeschichtungen (KMB)

13.3.4 Schutz vor rückwärtiger Durchfeuchtung Während der Bauphase dringt häufig Niederschlagswasser in ungeschützte Baukörper, weil Decken bzw. Dachaufbauten noch nicht vorhanden, Mauerwerkskronen nicht abgedeckt oder Havarien auf der Baustelle entstanden sind. Das Wasser staut sich auf Fundamentbodenplatten oder in Hohlräumen der Wandbaustoffe. Besondere Gefahr besteht bei Mauerwerk mit hoher Porosität oder hohem Anteil an Hohlräumen, wie Mörteltaschen. Dadurch werden die zu beschichtenden Bauteile durchfeuchtet. Die Folge ist rückwärtige Durchfeuchtung der außen aufgebrachten Abdichtung. Damit besteht die Gefahr, dass Wasser von der Innenseite einen hydrostatischen Druck auf die Hautabdichtung ausübt. Im frischen Zustand führt das zum Abspülungen der KMB (Bild 13.24). Ist die Konsistenz der KMB bereits torfig, so wird die vollständige Durchtrocknung mindestens so lange verhindert, bis das Wasser nicht mehr einwirkt. Das kann trotz zusätzlicher Maßnahmen, wie aktive Trocknung zu längeren Wartezeiten über mehrere Wochen führen. Durch Anordnen von geeigneten Zwischenabdichtungen mit mineralischen Dichtungsschlämmen (MDS) auf der Innenseite der betreffenden Bauteile (Bild 13.25), wird auf der Rückseite der Abdichtung einwirkendes Wasser ferngehalten.

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Bild 13.24: Aus dem Mauerwerk dringt Wasser durch die frische KMB

Bild 13.25: Auftrag einer MDS auf der Innenseite des Kellermauerwerkes zum Schutz vor rückwärtiger Durchfeuchtung

403

13.3 Vorbereitende Arbeiten

Bild 13.26: Vordichtung mit MDS auf der dem Wasser zugewandten Seite unterhalb KMB [Hölzen]

Diese Maßnahme kann auch als so genannte Negativabdichtung vorübergehend funktionieren, wenn sie auf der Außenseite des Bauteils unterhalb der KMB ausgeführt werden. Viele Systemanbieter von KMB empfehlen hier gezielt Kombinationsabdichtungen aus Dichtungsschlämmen und KMB (Bild 13.26), um von vorn herein die Gefahr der rückwärtigen Durchfeuchtung auszuschließen.

13.3.5 Innenecken und Wand-Bodenanschlüsse Innenecken und Wand/Bodenanschlüsse sind kehlenartig auszubilden. Bei Abdichtungen mit KMB werden zwei Möglichkeiten der Herstellung von Kehlen verfolgt. Die Kehle kann aus geeigneten Mörteln (z.B. kunststoffmodifizierten Mörteln auf Zementbasis) mit einem Radius von 4 bis 6 cm hergestellt werden (Bild 13.27). Die Herstellung der Kehlen hat den Vorteil, dass auch in diesen Bereichen eine homogene Schichtdicke der Abdichtungshaut mit KMB ausgeführt werden kann.

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Bild 13.27: Vorbereitung Anschluss Wand / Boden mit Mörtelkehle

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13 Abdichtungen mit kunststoffmodifizierten Bitumendickbeschichtungen (KMB)

Bild 13.28: Schnitt durch eine Kehle aus KMB, Trockenschichtdicke ca. 10 mm

Andererseits ist es auch möglich, wenn dies vom Hersteller für das jeweilige Produkt (2-komponentig) empfohlen wird, die Kehle mit KMB selbst auszuführen. Dabei ist darauf zu achten, dass der gewählte Radius möglichst klein sein muss, um die völlige Durchtrocknung nicht zu gefährden (Bild 13.28). Der Radius von KMB-Kehlen darf dabei 20 mm nicht überschreiten [13.02].

13.3.6 Anschluss an waagerechte Abdichtungen in und unter Wänden

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Dem Prinzip der wannenförmigen Abdichtung folgend, sind Mauersperrbahnen im Mauerwerk an die senkrechten und waagerechten Flächenabdichtungen so heran zuführen, dass keine Feuchtigkeitsbrücken insbesondere im Bereich von Putzflächen entstehen [13.06, Abschn. 6.1.3]. Mauersperrbahnen bestehen entweder aus Kunststoff- oder Bitumenbahnen [13.5]. Eine überlappende Einarbeitung dieser Bahnen in eine KMB ist dauerhaft nicht möglich. Das gilt unabhängig von der Lage der eingebauten Mauersperrbahn insbesondere für Kehlanschlüsse. Versuche, mehr oder weniger lange Überstände der jeweils gewählten Mauersperrbahn in die Dickbeschichtung einzubetten, würden das Schadensrisiko erhöhen [vgl. 13.14]. Die Begründung liefert der o. geschilderte Effekt der Scheinhaftung und die schwierige handwerkliche Ausführung [13.12]. Befindet sich die Mauersperrbahn unterhalb der ersten Steinlage bei vorhandenem Fundamentvorsprung, so ist ein Kehlanschluss notwendig. Sowohl bei der Ausführung der Kehle aus Mörtel als auch bei einer KMB-Kehle stört der Überstand der Bahn die Haftung der Kehle zum Untergrund. Die Mauersperrbahn muss daher auf der Außenseite bündig mit der Mauerwerkskante abgeschnitten werden (Bild 13.29). Bei dieser Ausführung stoßen waagerechte und senkrechte Abdichtung stumpf gegeneinander. Damit besteht nur eine Berührungsfläche zur Stirnseite einer Bitumenbahn von 3 bis 3,5 mm bzw. bei Verwendung von Kunststoff – oder Elastomer-Dichtungsbahn von 1,2 bis 1,5 mm [13.14].

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13.3 Vorbereitende Arbeiten

Bild 13.29: Vorbereiteter Fundamentvorsprung mit bündig abgeschnittener Mauersperrbahn

Bild 13.30: Werkzeug für die Verarbeitung von KMB (v.l.n.r.: Kehlenschlitten für Mörtel, Glättekelle zum Einbetten von Verstärkungseinlagen (Ecken gerundet), Kehlenschlitten für KMB, Glättekelle mit Abstandshalter für Nassschichtdickenkontrolle, Kelle für Außenecken, Rührwerkzeug für KMB) [Spirgatis]

Damit sind hohe Anforderungen an die Ausführung der jeweiligen Kehlenkonstruktion gestellt. Die Kehlen müssen damit selbst den wasserundurchlässigen Anschluss zwischen waagerechter und senkrechter Abdichtung des Baukörpers bilden. Das setzt die Verwendung geeigneter Mörtel bzw. KMB voraus. Um die Qualität der Kehlen auch konstruktiv sicher zu stellen, stellt die Industrie spezielle Kellen zur Verfügung, unter anderem. auch so genannte Kehlenschlitten (Bild 13.30). Eine sichere Alternative zum Einsatz der o.g. Bahnen für den Wand-Boden-Anschluss (Bild 13.31) ist die Verwendung mineralischer Dichtungsschlämmen (MDS) nach DIN 18195-2 [13.05]. Dichtungsschlämmen stellen für KMB einen geeigneten Untergrund dar. Damit ist eine feste Verbindung zur gewählten Kehlenkonstruktion ausführbar (Bild 13.32). Die Ausführung wird in der KMB-Richtlinie [13.02] beschrieben und ist seit vielen Jahren erfolgreiche Praxis.

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13 Abdichtungen mit kunststoffmodifizierten Bitumendickbeschichtungen (KMB)

Bild 13.31 Boden- / Wandanschluss bei Bodenfeuchte / nicht stauendem Sickerwasser [13.12]

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Bild 13.32: Wandanschluss bei aufstauendem Sickerwasser zur Bodenplatte aus wasserundurchlässigem Beton [13.12]

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13.4 Ausführung der Abdichtung mit KMB

13.4 Ausführung der Abdichtung mit KMB 13.4.1 Voranstrich Nach den notwendigen Arbeitsgängen zur Vorbereitung des Untergrundes erfolgt systembedingt in der Regel ein Voranstrich. Der Voranstrich dient zur Staubbindung und zur Herstellung einer gleichmäßigen Saugfähigkeit des Untergrundes. Dadurch werden Haftungsprobleme gemindert und die Durchtrocknung der KMB erfolgt gleichmäßig. Auf diese Weise lassen sich leichter Rückschlüsse ziehen, wie weit die Durchtrocknung einzeln beschichteter Flächen ist. Als Voranstrich eignen sich Bitumenemulsionen oder wässrige Lösungen. Werden lösemittelhaltige Produkte angewendet, so ist das vollständige Verdunsten des Lösemittels abzuwarten, bevor der nächste Arbeitsgang ausgeführt wird. Für die meisten Untergründe eignen sich Bitumenemulsionen, die mehr oder weniger mit Wasser verdünnt werden. Während ein dünner, lasierender Anstrich die Saugfähigkeit eines mineralischen Untergrundes für die Durchtrocknung zulässt, wird das durch deckende Anstriche von vorn herein verhindert (Bild 13.33). Beim Auftrag des Voranstrichs mit einer weichen Bürste oder Dachdeckerbesen oder mittels Spritzgerät muss darauf geachtet werden, dass möglichst alle Poren und Lunker an der Oberfläche benetzt werden. Für einige Untergründe kann der Einsatz von wässrigen Lösungen als Voranstrich zur Verbesserung der Oberflächenfestigkeit, z.B. bei Porenbeton ausgenutzt werden. Erst nach Durchtrocknung des Voranstriches darf der nächste Arbeitsgang erfolgen. Es darauf zu achten, dass unterschiedliche Baustoffe eine unterschiedliches Trocknungsverhalten bedingen. So gilt Betonuntergrund, meist in Form von Fundamentbodenplatten in WU-Qualität als schlecht saugfähig. Daher erfordert die Durchtrocknung auf diesem Untergrund i.d.R. eine längere Trockendauer als saugfähige Wandbaustoffe aus Mauerwerk. Einige Systemanbieter verzichten auf den Arbeitsgang Voranstrich. Dabei muss in jedem Fall sichergestellt sein, dass der Staub an der Oberfläche für das Gesamtsystem KMBAbdichtung nicht zu Haftungsverlust führt.

Bild 13.33: Lasierender Voranstrich mit verdünnter Bitumenemulsion

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408

13 Abdichtungen mit kunststoffmodifizierten Bitumendickbeschichtungen (KMB)

13.4.2 Kratz- und Füllspachtelung Je nach dem, wie die Oberflächenstruktur beschaffen ist, muss eine Kratz- und Füllspachtelung ausgeführt werden, um einen einheitlich ebenen Untergrund zu schaffen. Dies ist ein separater Arbeitsgang zur Untergrundvorbereitung und darf nicht als Abdichtungslage gezählt werden. Für die Kratz- und Füllspachtelung kann geeigneter Mörtel oder KMB verwendet werden. Sollte KMB eingesetzt werden, folgt die Spachtelung erst nach dem der systembedingte Voranstrich abgetrocknet ist. Die Kratz- und Füllspachtelung dient zum Schließen von Poren, Lunker, unvermörtelten Stoßfugen und anderen Vertiefungen, die ≤ 5 mm Breite aufweisen. Die Bezeichnung Kratz- und Füllspachtelung trägt die Art und Weise, wie die Spachtelung auszuführen ist, im Namen. Die Spachtelung erfolgt mit einer Glättekelle „kratzend“ über Grate und Spitzen des Untergrundes, wobei die oben beschriebenen Vertiefungen geschlossen werden. Dabei darf keine Beschichtung auf dem Untergrund entstehen. Es soll lediglich ein ebener und geschlossener Untergrund hergestellt werden (Bild 13.34). Bei Kontrolle des Arbeitsganges ist also die Oberflächenstruktur des Bauteils noch deutlich erkennbar.

Bild 13.34: Kratz- und Füllspachtelung mit Glättekelle [Marke Weber-Deitermann]

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Um chemische Unverträglichkeiten bei der Verwendung von KMB zu vermeiden, wird für die Kratz- und Füllspachtelung das gleiche Material verwendet, wie für die darauf folgende Abdichtungslage. Zwischen der Kratz- und Füllspachtelung und der ersten Abdichtungslage ist eine entsprechende Durchtrocknungsdauer einzuhalten. Bei Einhaltung der Mindestanforderungen an Untergrundfeuchte und Klimabedingungen reicht ca. 1 Tag für die Trocknung der Spachtelung.

13.4.3 Erste Abdichtungslage Eine Abdichtung mit KMB wird unabhängig vom vorliegenden Lastfall grundsätzlich in zwei Arbeitsgängen ausgeführt. Als Spachtelwerkzeuge sind Glättekellen aus Stahl geeignet. Zur Schichtdickenkontrolle der Nassschichtdicke können Kellen mit vorgegebenen „Abstandshaltern“ verwendet werden (Bild 13.30). Diese sind meist mit gerundeten Ecken ausgestattet, die sich insbesondere bei der Ausführung von Innenecken bewährt haben.

409

13.4 Ausführung der Abdichtung mit KMB

Zur Schichtdickenkontrolle wird empfohlen, in jedem Fall eine Verstärkungseinlage einzuarbeiten. Lediglich für Bodenfeuchte und nicht stauendes Sickerwasser [13.06] sowie in der Fläche bei nichtdrückendem Wasser bei mäßiger Beanspruchung [13.07] ist die Verstärkungseinlage nicht zwingend vorgeschrieben. Ist die Verstärkungseinlage nach völliger Durchtrocknung der letzten Lage nicht mehr sichtbar, so kann unabhängig von der verwendeten KMB davon ausgegangen werden, dass die erforderlichen Trockenschichtdicken von 3 bzw. 4 mm nach DIN 18195 erreicht sind. Dabei ist berücksichtigt, dass als Verstärkungseinlage unterschiedliche Gewebe und Vliese aus unterschiedlichem Material oder Kombinationen aus Gewebe oder Vlies mit perforierten Folien verwendet werden. Voraussetzung ist, dass als Verstärkungseinlage ein Material verwendet wird, welches im System geprüft ist und sich mit der eingesetzten KMB dauerhaft chemisch verträgt. Die Einbettung der Einlage erfolgt nach dem Auftrag der ersten Abdichtungsschicht in die noch frische KMB. Die meist als Bahn gelieferte Verstärkungseinlage wird mindestens 5 cm überlappend in die Beschichtung eingearbeitet (Bild 13.35). Beim Einlegen der Verstärkungseinlage dürfen keine Wellen oder Hohlräume insbesondere an Ecken und Kanten entstehen (Bild 13.36).

Bild 13.35: Verstärkungseinlage überlappend

13

Bild 13.36: Verstärkungseinlage hohlraumfrei in Kehlen und Kanten

410

13 Abdichtungen mit kunststoffmodifizierten Bitumendickbeschichtungen (KMB)

Die Verstärkungseinlage darf an keiner Stelle aus der Abdichtung herausragen, da das Gewebe i.d.R. kapillar saugfähig ist. So kann Wasser in die Beschichtung eindringen und zu Schäden führen. Die Gefahr besteht besonders an den oberen und unteren Abschlüssen bei Vertikalabdichtungen (s. Abschn. 13.4.6).

13.4.4 Zweite Abdichtungslage Die zweite Abdichtungslage erfolgt, wenn die erste Lage nicht mehr beschädigt werden kann. Bei günstiger Witterung ist dies meist am darauf folgenden Tag möglich. Die maximale Nassschichtdicke darf die erforderliche Nassschichtdicke nicht mehr als um 100% überschreiten [13.02]. Das bedeutet, dass z.B. bei Abdichtungslagen mit jeweils 4 mm Nassschichtdicke, die für eine Trockenschichtdicke ≥ 4 mm notwendig ist, maximal um 8 mm überschritten werden darf. In der Summe entspricht das einer Nassschichtdicke von maximal 16 mm, die z.B. in einer Hohlkehle aus KMB erreicht werden könnte. Diese Schichtdicke wird im Hinblick auf die notwendige Durchtrocknungsdauer als kritisch eingeschätzt. Für solche Anwendungen sollten daher nur KMB eingesetzt werden, die sich ausdrücklich dafür eignen und dafür vom Hersteller empfohlen werden. Handwerkliche Schwankungen der Schichtdicke sind unvermeidbar. Die Mindestschichtdicke darf jedoch an keiner Stelle unterschritten werden. Nach Fertigstellung der zweiten Abdichtungslage darf die Verstärkungseinlage an keiner Stelle der Abdichtung sichtbar sein. Die Ausnahme bilden KMB auf Basis kationischer Bitumenemulsion. Hier wird im zweiten Arbeitsgang ein Vlies auf die fertige Beschichtung aufgetragen, welches auch zur Ableitung des aus der Reaktion stammenden Wassers dient und somit an der Oberfläche der Abdichtung sichtbar bleibt. Tabelle 13.3: Bauwerksabdichtung mit KMB gemäß DIN 18195

13

Wasserbeanspruchung

DIN 18195, 2000-08

Ausführung mit KMB

Mindesttrockenschichtdicke

Bodenfeuchte und nichtstauendes Sickerwasser an Bodenplatten und Wänden

DIN 18195-04 Abschnitte 7.3.3 und 7.4.2

2 Arbeitsgänge*

3 mm

Nichtdrückendes Wasser auf Deckenflächen und in Nassräumen, mäßige Beanspruchung

DIN 18195-05 Abschnitt 8.2.8

2 Arbeitsgänge** mit Verstärkungseinlage an Kehlen und Kanten

3 mm

Aufstauendes Sickerwasser, Gründungstiefe ≤ 3 m, Bemessungswasserstand mind. 300 mm unter UK Kellersohle

DIN 18195-06 Abschnitt 9.1

2 Arbeitsgänge** mit Verstärkungseinlage

4 mm

* Die Aufträge können frisch in frisch erfolgen. ** Vor dem Auftrag der zweiten Abdichtungsschicht muss die erste Abdichtungsschicht so weit getrocknet sein, dass sie durch den darauf folgenden Arbeitsgang nicht beschädigt wird.

13.4.5 Fugen Arbeits- und Bewegungsfugen sind nur durch Einsatz von vorgefertigten Fugenbändern sicher in die Flächenabdichtung integrierbar. Die Fugenbänder sind auf das verwendete Abdichtungssytem abzustimmen. Sie müssen der Bauregelliste A Teil 2, Lfd. Nr. 1.4

13.4 Ausführung der Abdichtung mit KMB

411

„Normalentflammbare Fugenabdichtungen für Bauteile aus Beton mit hohem Wassereindringwiderstand gegen drückendes, nichtdrückendes Wasser und gegen Bodenfeuchtigkeit“ entsprechen. Der Verwendbarkeitsnachweis ist wie bei den KMB durch ein allgemein bauaufsichtliches Prüfzeugnis zu erbringen. Die Bänder bestehen aus einer elastischen Zugzone aus geeigneten Kunststoffen, die zur Einbettung in die frische KMB vlieskaschiert sind. Sie können mit KMB, mineralischen Dichtungsschlämmen oder Reaktionsharzklebstoffen befestigt werden [13.02]. Um schwierige Anschlüsse und Details sicher abzudichten, ist darauf zu achten, dass das eingesetzte Bandmaterial mit entsprechender Technik untereinander sicher gefügt werden kann. Die unmittelbare (vlieskaschierte) Klebezone an den Fugenbandrändern muss eine sichere und dauerhafte Verbindung mit der KMB eingehen. Daher sind bei Fugenabschlüssen, z.B. im Bereich von durchgehenden Fundamenbodenplatten, End- bzw. Kopfstücke mit entsprechender Kaschierung zum Verkleben mit KMB erforderlich. Es können dazu vorgefertigte Endstückbänder verwendet werden oder sie müssen auf der Baustelle hergestellt, d.h. aus Bandmaterial zusammengefügt werden. Es sind Bänder mit erforderlicher Breite einzusetzen. Bei Bewegungsfugen muss auch eine schlaufenförmige Verlegung des Bandes möglich sein (Bild 13.37). Wie bei allen Detailpunkten sind die jeweiligen Herstellerhinweise zu beachten und die entsprechenden Zusatzprodukte zu verwenden.

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Bild 13.37: Schlaufenförmige Anordnung eines Fugenbandes auf einer Fundamentbodenplatte, nach [Marke Weber-Deitermann]

13.4.6 An- und Abschlüsse, Übergänge und Arbeitsunterbrechungen Die KMB darf nach dem Verfüllen der Baugrube nicht mehr sichtbar sein. Insbesondere durch UV-Strahlung würde die Beschichtung sonst verspröden und geschädigt werden. Daher ist im Bereich von Spritzwasserzonen zwischen KMB und einem Sockelputz der

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13 Abdichtungen mit kunststoffmodifizierten Bitumendickbeschichtungen (KMB)

Bild 13.38: Oberer Abschluss mit MDS

Einsatz von mineralischen Dichtungsschlämmen sinnvoll. Die Überlappungszone zur Dichtungsschlämme muss mindestens 10 cm betragen (Bild 13.38). Im Fall von Bodenfeuchte und nichtstauendes Sickerwasser ist die Abdichtung mindestens 10 cm an der Stirnseite des Fundamentes herunter zu führen. Werden Abdichtungen gegen aufstauendes Sickerwasser nach DIN 18195 sowie drückendes Wasser auf anschließende wasserundurchlässige Betonbauteile ausgeführt, muss der Übergang mindestens 15 cm betragen [13.02]. Das gleiche gilt auch für Übergänge nach DIN 18195-9 [13.09] auf Fundamentbodenplatten aus wasserundurchlässigem Beton (Bild 13.39).

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Bild 13.39: Übergang auf eine Fundamentbodenplatte bei aufstauendem Sickerwasser nach [13.2]

13.4 Ausführung der Abdichtung mit KMB

413

Sind Arbeitsunterbrechungen notwendig, so ist die Abdichtungslage aus KMB auf „0 mm Schichtdicke“ auszustreichen. Bei Wiederaufnahme der Arbeiten ist der Bereich ohne besondere Maßnahmen mit der erforderlichen Nassschichtdicke zu überarbeiten. Der Überlappungsbereich sollte ≥ 10 cm breit sein. Wenn eine längere Unterbrechung erforderlich ist, muss der Untergrund in dem Bereich vorbereitet werden, um neuen Staub und Verschmutzungen zu entfernen. Unterbrechungen dürfen nicht an Ecken oder Detaileindichtungen erfolgen.

13.4.7 Maschinelle Verarbeitung Je nach Konsistenz kann KMB gespachtelt oder auch maschinell im Spritzverfahren verarbeitet werden. Entsprechend notwendige Vor- und Nachbereitungen sind beim Spritzverfahren zu berücksichtigen. Sowohl bei der Verarbeitung des Voranstrichs als auch der KMB sind wegen möglichen Sprühnebels besondere Schutzmaßnahmen für den Verarbeiter und angrenzende Bauteile notwendig (Bild 13.40). Wird bei großen Flächen Spritztechnik eingesetzt, so ist die Kratz- und Füllspachtelung trotzdem handwerklich mit der Glättekelle auszuführen. Während die Spritztechnik zum Materialauftrag genutzt werden kann, ist das Schließen der Vertiefungen nur mit Glättekelle möglich.

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Bild 13.40: Schutzmaßnahmen für angrenzende Bauteile bei Spritzabdichtung

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13 Abdichtungen mit kunststoffmodifizierten Bitumendickbeschichtungen (KMB)

Bild 13.41: Verarbeitung im Airlessverfahren

Auch das hohlraumfreie Einlegen des Verstärkungsgewebes muss handwerklich erfolgen. Mehrfach aufgetragene, dünne Lagen können die Durchtrocknung beschleunigen (Bild 13.41). Ein generelles Nachglätten der gespritzten, letzten Lage ist nicht notwendig. Sie kann der Oberflächenstruktur einer Apfelsine ähneln. Beide Verfahren, sowohl das Spachteln als auch das Spritzen, sind bezogen auf das Endergebnis als qualitativ gleichwertig zu betrachten. Vorausgesetzt wird dabei, dass für den jeweiligen Lastfall notwendigen Arbeitsschritte und die erforderliche Trockenschichtdicke eingehalten werden.

13.5 Qualität und Kontrolle der Abdichtung

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Die Qualität einer Abdichtung mit KMB wird zunächst anhand von zwei Größen beurteilt. Das sind die Trockenschichtdicke und der Grad der Durchtrocknung. Um den Grad der Durchtrocknung und die Trockenschichtdicke zu ermitteln, stehen derzeit noch keine praktikablen Möglichkeiten einer zerstörungsfreien Prüfung am Bauwerk zur Verfügung. Beide Größen müssen am Bauwerk zerstörend ermittelt werden. Wird die Trockenschichtdicke durch das Keilschnittverfahren direkt am Bauteil ermittelt, sollten geeignete Stellen dafür ausgewählt werden. Die Reparatur und die damit verbundene Durchtrocknung der Abdichtung an diesen Stellen müssen möglich sein. Um die Risiken bei einer Zerstörung der Abdichtung zu minimieren, wird bei der Herstellung der einzelnen Lagen die Nassschichtdicke gemessen. Zur Messung können vorgefertigte Messlehren mit Millimetereinteilung verwendet werden, welche durch frische Beschichtung bis zum Untergrund getaucht werden (Bild 13.42). Von der Nassschichtdicke kann dann auf die zu erreichende Trockenschichtdicke geschlossen werden (s. Abschn. 13.2.3). Für Abdichtungen nach DIN 18195 sind grundsätzlich 20 Messungen der Nassschichtdicke je Objekt bzw. mindestens 20 Messungen je 100 m 2 Abdichtungsfläche durchzuführen [13.22]. Je Arbeitsgang ist die Schichtdicke gesondert zu kontrollieren.

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13.5 Qualität und Kontrolle der Abdichtung

Bild 13.42: Prüfung der Nassschichtdicke

Die Grad der Durchtrocknung erfolgt über das Keilschnittverfahren an Referenzproben. Die Referenzproben sollten aus dem Baustoff des Untergrundes bestehen und möglichst unter den ungünstigsten Trocknungsbedingungen der jeweiligen Baustelle gelagert werden. Die Referenzprobe muss ebenfalls die maximale Nassschichtdicke der abgedichteten Fläche abbilden. Dabei sind insbesondere Kehlen aus KMB zu berücksichtigen. Beispiel: Bei einer Wand aus Kalksandstein wird ein Kalksandstein beschichtet und in der Baugrube eingelagert (Bild 13.43). Die Lagerbedingungen sollten dabei nach Möglichkeit den ungünstigsten Bedingungen für die Durchtrocknung am abgedichteten Bauteil entsprechen. Zur Herstellung der entsprechenden Schichtdicken kann eine Referenzmusterlehre verwendet werden (Bild 13.44). Der Grad der Durchtrocknung wird durch Anschneiden der Beschichtung festgestellt. Ist die Durchtrocknung abgeschlossen, müssen heraus gelöste Stücke ein plasto-elastisches

13

Bild 13.43: Lagerung der Referenzprobe in der Baugrube

Bild 13.44: Anfertigen einer Referenzprobe mit Musterlehre [Marke Weber-Deitermann]

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13 Abdichtungen mit kunststoffmodifizierten Bitumendickbeschichtungen (KMB)

Bild 13.45: Durchtrocknungsprüfung an Referenzprobe

Verhalten aufweisen. Sie dürfen nicht mehr torfig sein (Bild 13.45). Außerdem muss die KMB gut am Untergrund haften. Die Ergebnisse der Schichtdickenkontrollen (Anzahl, Lage, Ergebnis) und Durchtrocknungsprüfungen sind in einem Ausführungsprotokoll zu dokumentieren. Dazu können vorformulierte Formblätter genutzt werden, wie sie z.B. in der KMB-Richtlinie vorgeschlagen werden [13.02, Anhang 3]. Für Abdichtungen nach DIN 18195-5 und DIN 18195-6, Abschnitt 9 [13.07, 13.08] ist die Dokumentation in jedem Fall gefordert. Zur Sicherstellung der Ausführungsqualität sollten Abdichtungen mit KMB durch qualifizierte Verarbeiter ausgeführt werden. Eine Möglichkeit des Nachweises theoretischer und praktischer Fachkenntnisse bietet der Lehrgang „Herstellen von Abdichtungen aus kunststoffmodifizierten Bitumendickbeschichtungen nach DIN 18 195“ [13.23]. Insbesondere Planer und Bauherren sind aufgefordert, entsprechende Nachweise einzufordern.

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13.6 Schutzmaßnahmen Maßnahmen zum Schutz der Abdichtung sind während der Bauphase bis zur Durchtrocknung und zum dauerhaften Abwehr vorn schädigenden Einflüssen statischer, dynamischer und thermischer Art zu treffen (s. Abschn. 13.3). Die Maßnahmen müssen mit der KMB verträglich sein und dürfen erst nach deren Durchtrocknung angebracht werden. Die Schutzschichten müssen formstabil sein und dürfen die Last des Erddrucks nur flächig auf die Abdichtungsebene übertragen. Punkt- und/oder streifenförmige Belastungen sind wie bei allen bituminösen Abdichtungen nicht zulässig. In dem Fall würde die Abdichtungshaut zum Kriechen gebracht und beschädigt werden. Im Bereich solcher Belastungen ergeben sich dann Schichtdicken bis „Null“ Millimeter. Der Untergrund wird quasi freigelegt und die Abdichtung perforiert. Daher sind z.B. einschichtige Noppenbahnen als alleinige Maßnahme zum dauerhaften Schutz nicht geeignet. Sollen Dränmatten als Schutz Verwendung finden, müssen diese mit einer Gleitschicht meist als Folie ausgestattet sein. Dabei stellt die Gleitfolie eine Lastverteilungsschicht dar, die die Punktlast der Noppe in eine Flächenlast umwandelt.

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13.6 Schutzmaßnahmen

Bild 13.46: Schutz der Abdichtung einschließlich des Fundamentvorsprunges [Marke Weber-Deitermann]

Schutzschichten können multifunktionale Bauelemente sein, die gleichzeitig neben der Schutzfunktion z.B. auch Drän- und/ oder Perimeterdämmfunktion übernehmen (Bild 13.46). Geeignete Schutzmaßnahmen sind z.B. expandierte und extrudierte PolystyrolHartschaumplatten, Noppenbahnen bzw. Dränmatten mit Gleitschicht, Schaumglasplatten, Schutzestriche auf Trennlage. Die Montage von Schutzplatten muss mit geeignetem Kleber ausgeführt werden. Einerseits ist die Materialverträglichkeit zur eingesetzten KMB zu prüfen. Andererseits darf der Kleber nach Aushärtung die Abdichtung nicht mechanisch schädigen. Ungeeignet sind Klebemassen, die aushärten und dabei fester werden als die Abdichtungshaut selbst, z.B. zementgebundene Mörtel. Dabei würde wieder eine punktförmige Belastung entstehen und Schäden hervorrufen. Liegt der Lastfall Bodenfeuchte und nicht stauendes Sickerwasser vor, können Schutzplatten im Batzenklebeverfahren an der Abdichtung befestigt werden. Dabei hat der Kleber lediglich die Aufgabe die Schutzplatten solange zuhalten, bis der Erddruck nach dem Verfüllen der Baugrube sie ohnehin an die Abdichtung presst. Die Aushärtung des Montageklebers ist deshalb nicht relevant. Die Schutzplatten müssen fest auf dem Untergrund bzw. auf dem Fundamentvorsprung aufstehen. Ein Abrutschen der Platten während der Verdichtung des Verfüllbodens in der Baugrube muss verhindert werden. Kräfte, die aus der Verdichtung des Bodens an die Klebeverbindung der Platten übertragen werden, führen dort häufig zu waagerechter Rissbildung in der Abdichtungshaut oberhalb der Klebepunkte. Der Einsatz von Gleitfolien und Füllsanden kann vertikale Bewegungen der Schutzplatten verhindern (Bild 13.47). Bei aufstauendem Sickerwasser und drückendem Wasser sind Perimeterdämmplatten, die gleichzeitig als Schutz eingesetzt werden, vollflächig zu verkleben (Bild 13.48).

13

418

13 Abdichtungen mit kunststoffmodifizierten Bitumendickbeschichtungen (KMB)

Bild 13.47: Schutzplatte mit vorgehängter Gleitfolie

13

Bild 13.48: Vollflächige Verklebung von Perimeterdämmplatten

Während der Bauphase sind besonders Fundamentvorsprünge vor herabfallendem Mörtel gefährdet. Verschmutzungen und Mörtelreste sind umgehend zu beseitigen, um die Durchtrocknung nicht zu behindern und die Abdichtung vor mechanischer Beschädigung zu schützen (Bild 13.49). Die Schutzschichten sind so einzubauen, dass sie die Abdichtung in diesem Bereich nicht beschädigen. Geeignete Maßnahmen zum Schutz waagerechter Abdichtungen auf Sauberkeitsschichten sind Schutzestriche oder Bautenschutzmatten. Zwischen Abdichtung und Schutzschicht ist eine doppelte Trennlage aus PE-Folie anzuordnen. Ist eine Schädigung durch Wurzelwuchs zu erwarten, sind gesonderte Schutzmaßnahmen durch wurzelfeste Folien vorzusehen. KMB allein bieten keinen ausreichenden Wurzelschutz.

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13.7 Wannenförmige Abdichtung mit KMB

Bild 13.49: Mörtelverschmutzung auf der KMB während der Trocknungsphase

13.7 Wannenförmige Abdichtung mit KMB Die DIN 18195 geht prinzipiell von einer Abdichtung als geschlossene Wanne aus. Die Abdichtung ist so zu planen und auszuführen, dass es möglich ist, die senkrechte Abdichtung der aufgehenden Wände in die waagerechte zu überführen und dort anzubinden. Bei der Verwendung von KMB muss dieser Überlappungsbereich mindestens 10 cm ohne Berücksichtigung des erforderlichen Radius für die Kehle betragen. Als Rücklage für die waagerechte Abdichtung dient eine Sauberkeitsschicht. Die Sauberkeitsschicht muss sich als Untergrund für KMB eignen, der Beton ausreichend bewehrt und bemessen sein. So bald die Betonoberfläche erhärtet und begehbar ist, kann mit der Vorbereitung des Untergrundes begonnen werden (s. Abschn. 13.3.2). Danach wird mit dem Auftrag der Abdichtung entsprechend den Boden- und Wasserverhältnissen in zwei Arbeitsgängen unter Einarbeitung einer Verstärkungseinlage begonnen (Bild 13.50). Auch in diesem Fall darf die Verstärkungseinlage nach der Fertigstellung an keiner Stelle sichtbar sein. Besonderes Augenmerk ist dabei auf die äußeren Kanten der Sauberkeitsschicht zu achten.

Bild 13.50: Ausführung der ersten Abdichtungslage

13

420

13 Abdichtungen mit kunststoffmodifizierten Bitumendickbeschichtungen (KMB)

Bild 13.51: Waagerechte Abdichtung mit KMB

Für die waagerechte Abdichtung muss der Nachweis der vollständigen Durchtrocknung der Abdichtungslagen anhand einer Referenzprobe mit zerstörender Prüfung erfolgen. Das erfordert die Einplanung einer Wartezeit, die sich je nach Witterungsverhältnissen unterschiedlich lang gestaltet. Fällt während der Ausführung Niederschlag auf die Fläche, so sind Wasserlachen sofort zu entfernen, um den Trocknungsprozess nicht zu unterbrechen. Die Durchtrocknung muss dafür so weit fortgeschritten sein, das die Fläche begehbar ist. Erst nach völliger Durchtrocknung sind die nachfolgenden Arbeitsgänge auszuführen (Bild 13.51). Sowohl die Sauberkeitsschicht mit der Abdichtung als auch die Schutzmaßnahmen sind so zu dimensionieren, dass ein sauberer Anschluss der senkrechten Wandabdichtung an die waagerechte Abdichtung erfolgen kann. Daher ist besonders im Randbereich darauf zu achten, dass auch dort während des weiteren Baufortschrittes der Schutz der Abdichtung immer gewährleistet bleibt. Geeignete Schutzmaßnahmen sind Schutzestriche und Bautenschutzmatten.

13

Bei Verwendung eines Schutzestrichs wird dieser über die gesamte Abdichtungsfläche ausgeführt. Der Anschlussbereich ist durch einen Kellenschnitt zu trennen und zunächst an Ort und Stelle zu belassen (Bild 13.52). Die Entfernung muss ohne Beschädigung der waagerechten Abdichtung möglich sein. Als Trennlage zwischen Estrich und Abdichtung wird eine geeignete 2-lagige Folie z.B. aus Polyethylen ausgeführt. Die Schutzmaßnahmen im Anbindungsbereich an die senkrechte Abdichtung sind so lange vorzuhalten, bis die Ausführung der senkrechten Abdichtung erfolgt.

Bild 13.52: Schutzestrich mit Kellenschnitt im Randbereich

13.8 Ausblick

421

Bild 13.53: Anschluss der senkrechten zur waagerechten Abdichtung

Nach den Rohbaumaßnahmen, dem Errichten der Wände und Decken werden die abzudichtenden Flächen mit der erforderlichen Untergrundbehandlung, dem Voranstrich und der Kratzspachtelung vorbereitet. Nun wird die senkrechte Abdichtung mit der KMB wiederum in zwei Arbeitsgängen ausgeführt. Es ist im Anschlussbereich auf höchste Sauberkeit und Sorgfalt zu achten. Nur dann ist gewährleistet, dass die Haftung bzw. Verfilmung der beiden Abdichtungsschichten untereinander optimal wird. Ist die Abdichtung völlig durchgetrocknet, können Maßnahmen zum Schutz bzw. zur Perimeterdämmung ausgeführt werden (Bild 13.53). Eine Vielzahl von Bauwerken wurden nach dem Prinzip der Schwarzen Wanne mit KMB abgedichtet. Der Grund waren hohe Anforderungen an das Innenraumklima der Kellerräume. Die Bauwerke befinden sich dort, wo sich in bindigem Boden zeitweise Sickerwasser aufstaut, Schichtenwasser oder Grundwasser vorhanden ist. Damit handelt es sich entweder um Ausführungen nach DIN 18195-6, Abschn. 9 [13.08] oder um Ausführungen nach Anhang 1 der KMB-Richtlinie [13.02].

13.8 Ausblick Die Jahrzehnte lange Anwendung, die Häufigkeit und deren Langlebigkeit (Tabelle 13.4) sprechen für die Anwendung von KMB. Die in der Tabelle 13.4 aufgeführten Abdichtungen gegen nichtdrückendes Wasser sind überwiegend Abdichtungen mit KMB. Dabei muss beachtet werden, dass bis zur Änderung der DIN 18 195 der Lastfall nichtdrückendes Wasser auch für die Abdichtung von Kellerwänden galt.

13

422

13 Abdichtungen mit kunststoffmodifizierten Bitumendickbeschichtungen (KMB) Tabelle 13.4: Lebensdauer Bauteile und Bauteilschichten [13.24] Bauteil / Bauteilschicht Abdichtung gegen nichtdrückendes Wasser

mittlere Lebenserwartung von – bis [a]

Lebenserwartung [a]

30 – 60

40

Die Bauwerksabdichtung mit KMB wird sich in den nächsten Jahren weiter entwickeln. Zur Qualitätssteigerung von Bauwerksabdichtungen mit KMB sind folgende Punkte zu berücksichtigen: 1. Zur Gruppe der KMB gehört heute eine Vielzahl von Produkten mit unterschiedlicher stofflicher Zusammensetzung. In Deutschland liegen für mehr als 65 lieferbare Produkte allgemein bauaufsichtliche Prüfzeugnisse vor. Trotzdem gibt es aus der Sicht des Anwenders deutliche Unterschiede zwischen den Produkten, die in der jeweils verfolgten Materialtechnologie begründet sind. Beispielsweise hat der Trockenrückstand der KMB großen Einfluss darauf, welcher Materialeinsatz notwendig ist, um die in den Regelwerken geforderten Trockenschichtdicken zu erreichen. Um solche Unterschiede dem Anwender und Planer transparenter zu machen, wäre die Schaffung einer Stoffprüfnorm wünschenswert. Schließlich stellen die heutigen bauaufsichtlichen Anforderungen lediglich ein Mindestschutzniveau dar, d.h. sie sind für den Verwendungszweck Bauwerksabdichtung gebrauchstauglich [13.25]. 2. Die Ausführung der Abdichtung mit KMB hat durch qualifizierte Handwerker zu erfolgen. Nachweise einer Qualifizierung (z.B. Lehrgang „Herstellen von Abdichtungen aus kunststoffmodifizierten Bitumendickbeschichtungen nach DIN 18 195“ [13.23]) sind von den Verantwortlichen, die mit der Vergabe von Leistungen zur Bauwerksabdichtung beauftragt sind, einzufordern. Diese sollten Voraussetzung für die Vergabe von Abdichtungsleistungen sein.

13

3. Die handwerkliche Ausführung als auch das Materialverhalten hinsichtlich Schichtdicke und Durchtrocknung bedingen, dass der Qualitätsüberwachung von Abdichtungsarbeiten mit KMB eine besondere Bedeutung beizumessen ist. Die derzeitige Praxis mit mehr oder weniger zerstörenden Prüfungen darf nicht im Sinne einer unversehrten Abdichtungshaut gefestigt werden. Vielmehr sollten Anstrengungen für die Entwicklung von zerstörungsfreien Messverfahren zur Überprüfung der Qualität der KMB unternommen werden. Auch bietet die Untersuchung des Verhaltens der Trockenschichtdicke von Abdichtungen mit KMB im eingebauten Zustand unter Berücksichtigung der Wasserbeanspruchung und des Erddruckes Raum für Forschung im Bauwesen. Eiin weiteres Feld für Forschung und Entwicklung bietet die Untersuchung des Verhaltens von Abdichtungen mit KMB im eingebauten Zustand unter Berücksichtigung der Wasserbeanspruchung und des Erddruckes.

13.9 Literatur [13.01] Kabrede, Hans-Axel; Spirgatis, Rainer: Abdichten erdberührter Bauteile, Gebäudeinstandsetzung Band 1, Fraunhofer IRB Verlag, 2003 [13.02] Richtlinie für die Planung und Ausführung von Abdichtungen mit kunststoffmodifizierten Bitumendickbeschichtungen (KMB) – erdberührte Bauteile –, 2. Ausgabe, November 2001

13.9 Literatur

[13.03] Nachträgliches Abdichten erdberührter Bauteile, Merkblatt 4-6-05/D, WissenschaftlichTechnische Arbeitsgemeinschaft für Bauwerkserhaltung und Denkmalpflege e.V. [13.04] PG-KMB - Prüfgrundsätze für die Erteilung von allgemeinen bauaufsichtlichen Prüfzeugnissen für normalentflammbare, kunststoffmodifizierte Bitumendickbeschichtungen für Bauwerksabdichtungen, Mitteilungen DIBt. Nr. 5 vom 09.10.2006, S. 205, Mai 2006 [13.05] DIN 18195-2, Bauwerksabdichtung: Stoffe, Tabelle 9, Berlin, Beuth-Verlag, Au-gust 2000 [13.06] DIN 18195-4, Bauwerksabdichtungen: Abdichtungen gegen Bodenfeuchte und nicht-stauendes Sickerwasser an Bodenplatten und Wänden, Berlin, Beuth-Verlag, August 2000 [13.07] DIN 18195-5, Bauwerksabdichtungen: Abdichtungen gegen nichtdrückendes Wasser auf Deckenflächen und Nassräumen, Berlin, Beuth-Verlag, August 2000 [13.08] DIN 18195-6, Bauwerksabdichtungen: Abdichtungen gegen von außen drückendes Wasser und aufstauendes Sickerwasser, Berlin, Beuth-Verlag, August 2000 [13.09] DIN 18195-9, Bauwerksabdichtungen: Durchdringungen, Übergänge, An- und Abschlüsse, Berlin, Beuth-Verlag, März 2004 [13.10] DIN 18195 Beiblatt 1, Berlin, Beuth-Verlag, Januar 2006 [13.11] Klopfer, Heinz: Lufsky Bauwerksabdichtung, 4 Werkstoffe zur Bauwerksabdichtung, 5. Auflage, Oktober 2001 [13.12] Kohls, Arno: Bauwerksabdichtung mit kunststoffmodifizierten Bitumendickbeschichtungen, Bauphysik-Kalender, Verlag Ernst und Sohn Berlin, April 2005 [13.13] Handbuch zum Qualifizierungslehrgang „Herstellen von Abdichtungen aus kunst stoffmodifizierten Bitumendickbeschichtungen (KMB), Herausgeber Ausbildungsbeirat beim Zentralverband Deutsches Baugewerbe (ZDB) e.V. [13.14] Ruhnau, Ralf; Wetzel, Hendrick H.; Platts, Thomas: Schäden an Abdichtungen erdberührter Bauteile. Bd. 36, Fraunhofer IRB Verlag, 2005 [13.15] DIN 1053-1, Mauerwerk, Berechnung und Ausführung, Berlin, Beuth-Verlag, November 1996 [13.16] DIN V 18550, Putz und Putzsysteme – Ausführung, Berlin, Beuth-Verlag, April 2005 [13.17] DIN EN 998-1, Festlegungen für Mörtel im Mauerwerksbau – Teil 1: Putzmörtel; Deutsche Fassung EN 998-1:2003, Berichtigungen zu DIN EN 998-1:2003-09; Deutsche Fassung EN 998-1:2003/AC:2005, Berlin, Beuth-Verlag, Mai 2006 [13.18] DIN V 18151-100, Hohlblöcke aus Leichtbeton – Teil 100: Hohlblöcke mit besonderen Eigenschaften, Vornorm , Berlin, Beuth-Verlag, Oktober 2005 [13.19] DIN V 18152-100,Vollsteine und Vollblöcke aus Leichtbeton – Teil 100: Vollsteine und Vollböcke mit besonderen Eigenschaften, Berlin, Beuth-Verlag, Oktober 2005 [13.20] DIN V 18153-100, Mauersteine aus Beton (Normalbeton) – Teil 100: Mauersteine mit besonderen Eigenschaften, Berlin, Beuth-Verlag, Oktober 2005 [13.21] Reuthe, Thomas: Kellerabdichtung mit kunststoffmodifizierter Bitumendickbeschichtung (KMB), Teil 2 – Untergründe und Durchtrocknung, holzbaureport, Beilage Informationsdienst 3/2003 [13.22] DIN 18195-3, Bauwerksabdichtungen: Anforderungen an den Untergrund und Verarbeitung der Stoffe, Berlin, Beuth-Verlag, August 2000 [13.23] www.kmb-ausbildung.de, Ausbildungsbeirat KMB-Lehrgang e.V. [13.24] Leitfaden Nachhaltiges Bauen, Anlage 6: Bewertung der Nachhaltigkeit von Gebäuden und Liegenschaften, Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung, Stand: Januar 2001, 2. Nachdruck [13.25] Herold, Christian: Aktuelle bauaufsichtliche und normative Regelungen für Abdichtungsprodukte und -verfahren in der Bauwerks- und Dachabdichtung, Deutsches Institut für Bautechnik (DIBt), Berlin, Januar 2008

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14 Abdichtungen im Verbund mit Fliesen und Platten Von Dipl.-Ing. Thomas Platts

14.1 Grundsätzliches Abdichtungen im Verbund mit Fliesen und Platten, im Folgenden auch als Verbundabdichtungen oder mit Kurzzeichen als AIV bezeichnet, haben sich in der Baupraxis insbesondere in Innenräumen wegen des vereinfachten konstruktiven Aufbaus gegenüber Bahnenabdichtungen nach DIN 18195-5 [14.1] in der Mehrzahl der Ausführungen durchgesetzt und bewährt. Sie können im Innen- und Außenbereich angeordnet werden und sind dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzschicht in Boden- und Wandbereichen im Dünnbettverfahren unmittelbar auf die Abdichtung aufgebracht wird. Aufwändige Zwischenschichten oder Einbauteile wie armierter Putz, Telleranker etc. entfallen (Bild 14.1) und es lassen sich geringere Aufbauhöhen realisieren. Verbundabdichtungen unterbinden durch ihre Lage unmit-

Bild 14.1: Oben: Wandaufbau in Nassräumen mit Abdichtung nach DIN 18195-5 und mit Verbundabdichtung Links: Bodenaufbau in Nassräumen mit Abdichtung nach DIN 18195-5 und mit Verbundabdichtung im Bodenbereich

14.2 Beanspruchungen und Beanspruchungsklassen

425

telbar unter der Oberfläche den Eintrag von Feuchtigkeit in den Untergrund, zum Beispiel Estrich. Dies ist insbesondere bei Beanspruchung von nicht hygienischen oder chemisch bedenklichen Wässern günstig. Grundsätzlich werden Verbundabdichtungen mit – Flüssig zu verarbeitenden Abdichtungsstoffen – Bahnenförmigen Abdichtungen – Plattenförmigen Abdichtungen hergestellt. Hierbei stellen die flüssig zu verarbeitenden Abdichtungsstoffe derzeit die Regelausführung dar. Anforderungen an die Stoffe und ihre Ausführung werden bereits seit den 1980er Jahren in Merkblättern des Zentralverbandes des Deutschen Baugewerbes geregelt [14.2, 14.3]. Seit April 1999 sind flüssig zu verarbeitende Abdichtungsstoffe auch Bestandteil der Bauregelliste. Ausführungen mit bahnen- oder plattenförmigen Abdichtungen im Verbund mit Fliesen und Platten sind zumindest auf dem Deutschen Markt bislang wenig verbreitet. Vergleichbare Regeln wie für flüssig zu verarbeitende Abdichtungsstoffe existieren noch nicht. Der folgende Beitrag beschreibt die Beanspruchungen von Verbundabdichtungen. Es werden die wesentlichen bauaufsichtlichen und privatrechtlichen Regeln für die Planung und Ausführung erläutert insbesondere vor dem Hintergrund der Harmonisierung des Bauwesens innerhalb der Europäischen Gemeinschaft. Nach einem Überblick über die als Verbundabdichtungen einsetzbaren Stoffe und ihre grundsätzliche Verarbeitung werden Hinweise zur Detailplanung und Ausschreibung einer Verbundabdichtung in Abhängigkeit von den Beanspruchungen gegeben, damit die Voraussetzungen für eine fachgerechte Ausführung zielsicher geschaffen werden.

14.2 Beanspruchungen und Beanspruchungsklassen von Verbundabdichtungen Verbundabdichtungen sind den unterschiedlichsten Beanspruchungen ausgesetzt. Durch die Lage der Abdichtung unmittelbar unter der Oberfläche sind diese Beanspruchungen zum Teil jedoch höher als bei „herkömmlichen“ Abdichtungen, die in der Regel unter dickeren Schutz- und Konstruktionsschichten eingebaut werden. – Beanspruchung durch Wasser (z. B. Brauch- und Reinigungswasser, Niederschläge, FrostTauwechsel) – thermische Beanspruchung (z. B. Temperaturschwankungen der Außen- und Raumluft im Tages- und Jahreszyklus, Erwärmung durch heißes Wasser im Wechsel mit kaltem Wasser) – chemische Beanspruchung (z. B. Reinigungsmittel, Säuren, Chlor, Alkalität des Fliesenklebers) – mechanische Beanspruchungen (z. B. Begehen oder Befahren der Nutzschicht) – sonstige Beanspruchungen.

14

426

14 Abdichtungen im Verbund mit Fliesen und Platten

Für flüssig aufzubringende Abdichtungsstoffe wird nach dem derzeit gültigen ZDB-Merkblatt „Hinweise für die Ausführung von flüssig zu verarbeitenden Verbundabdichtungen mit Bekleidungen und Belägen aus Fliesen und Platten für den Innen- und Außenbereich“ [14.2] zwischen hohen und mäßigen Beanspruchungsklassen unterschieden (siehe Tabelle 14.1 und 14.2). Hinsichtlich der mäßigen Beanspruchung erfolgt eine weitergehende Einstufung zwischen geringfügig und mäßig. Tabelle 14.1: Feuchtigkeitsbeanspruchungsklassen im bauaufsichtlich geregelten Bereich (hohe Beanspruchung) nach [14.2] Beanspruchungsklasse

Beanspruchung

Anwendungsbeispiele

A

direkt oder indirekt1) beanspruchte Flächen in Räumen, die durch Brauch- und Reinigungswasser hoch2) beansprucht sind

Wände und Böden von Umgängen in öffentlichen und privaten Schwimmbädern oder öffentliche Duschanlagen

B

Flächen in Schwimmbecken im Innenund Außenbereich (mit von innen drückendem Wasser)

Wand- und Bodenflächen von Behältern (z. B. Schwimmbecken)

C

direkt oder indirekt1) beanspruchte Flächen in Räumen bei hoher 2) Wasserbeanspruchung und in Verbindung mit chemischer Beanspruchung

Wand- und Bodenflächen in gewerblichen Großküchen bei begrenzter chemischer Beanspruchung (ausgenommen sind Räume, die Anlagen zum Umgang mit wassergefährdenden Stoffen im Sinne des Wasserhaushaltsgesetzes – § 19 WHG – aufweisen)

Tabelle 14.2: Feuchtigkeitsbeanspruchungsklassen im bauaufsichtlich nicht geregelten Bereich (mäßige Beanspruchung) nach [14.2]

14

Beanspruchungsklasse

Beanspruchung

Anwendungsbeispiele

A0

direkt oder indirekt1) beanspruchte Flächen in Räumen, die nur zeitweise und kurzfristig mit Spritzwasser mäßig3) beansprucht sind

Spritzwasserbelastete Wände oder Böden in Bädern mit haushaltsüblicher Nutzung ohne oder mit Bodenablauf (bodengleiche Duschen)

B0

Bauteile, im Außenbereich mit nichtdrückender Wasserbeanspruchung

Balkone und Terrassen (nicht über genutzten Räumen)

1) direkt = Wand- und Bodenflächen, die planmäßig direkt mit Wasser beansprucht werden (z. B. Wände im Duschbereich, Fußböden bodengleicher Duschen oder in öffentlichen Bädern) indirekt = Wand- und Bodenflächen in Nassräumen außerhalb direkt beanspruchter Bereiche (z. B. unmittelbar angrenzende Umkleidezonen in öffentlichen Duschen und Bädern) 2) hoch = sehr häufig oder lang anhaltend 3) mäßig = nicht sehr häufig

Bei den mäßig beanspruchten Abdichtungen geht man davon aus, dass die Konstruktion einschließlich Belag nach der Wasserbelastung während eines längeren Zeitraumes wieder abtrocknen kann; dies gilt zum Beispiel im Bereich privat genutzter Bäder. Liegt diese Voraussetzung nicht vor (häufig oder gar ständige Beaufschlagung durch Wasser und dadurch nur bedingte Abtrocknung) liegen hoch beanspruchte Abdichtungen vor. Als Beispiele seien öffentliche Duschen oder auch Beckenumgänge in Schwimmbädern genannt. Ebenfalls

14.3 Technische Regeln zur Planung und Ausführung von Verbundabdichtungen

427

hohe Beanspruchung liegt vor, wenn eine Beaufschlagung durch Chemikalien und Reinigungsmittel erfolgt. Auch Schwimm- und Therapiebecken zählen aufgrund der ständigen Wasserbeanspruchung zu den durch Wasser hoch beanspruchten Bereichen.

14.3 Technische Regeln zur Planung und Ausführung von Verbundabdichtungen Bei der Errichtung von Bauwerken sind bauaufsichtliche (öffentlich rechtliche) und privatrechtliche Regelungen zu unterscheiden. Bauaufsichtliche Regelungen müssen bei der Planung und Ausführung von Bauwerken immer beachtet und dürfen nicht durch privatrechtliche Festlegungen abgeändert oder außer Kraft gesetzt werden. Sie gelten für alle Bauwerke, die in den Geltungsbereichen der Landesbauordnungen fallen. Die bauaufsichtlichen Regelungen für die zu verwendenden Bauprodukte finden sich in der Bauregelliste [14.4]. Die zugehörigen Anwendungsregeln sind der Liste der Technischen Baubestimmungen [14.5] zu entnehmen. Die grundsätzliche Erläuterung der Relevanz bauaufsichtlicher Regelungen, des Systems der Bauregellisten, der Liste der Technischen Baubestimmungen sowie der Kennzeichnung von Abdichtungsprodukten ist in Kapitel 6 dieses Buches enthalten. Aus diesem Grund wird in der Folge nur auf die Regelungen für Verbundabdichtungen und die Besonderheiten der „neuen“ ETAG 022 nochmals eingegangen. Bauaufsichtliche Regelungen stellen nur bestimmte Mindeststandards sicher. Sie werden daher durch weitergehende privatrechtliche Regelungen, wie zum Beispiel Konstruktionsnormen der DIN oder Richtlinien und Merkblätter von Verbänden ergänzt. So kann sichergestellt werden, dass nicht nur ein gesetzlicher Mindeststandard eingehalten, sondern auch die anerkannten Regeln der Technik, deren Umsetzung ein Bauherr bei der Errichtung eines Bauwerkes erwarten darf, ausreichend berücksichtigt werden. Dies gilt vor allem vor dem Hintergrund der zunehmend auch in Deutschland zu berücksichtigenden Regelungen innerhalb der Europäischen Gemeinschaft.

14.3.1 Bauregelliste, ETAG 022 und CUAP Für die Ausführung von Verbundabdichtungen im Innen- und Außenbereich wird zwischen bauaufsichtlich geregelten und bauaufsichtlich nicht geregelten Bereichen unterschieden. Bauaufsichtliche Anforderungen werden nur bei hoher Beanspruchung für die Ausführung von Abdichtungen in Nassräumen und bei der Ausführung als Abdichtung von Behältern, zum Beispiel Schwimmbecken gestellt. Ein Nassraum wird nach DIN 18195-1 [14.1] wie folgt definiert: „Innenraum, in dem nutzungsbedingt Wasser in solcher Menge anfällt, dass zu seiner Ableitung eine Fußbodenentwässerung erforderlich ist. Bäder im Wohnungsbau ohne Bodenablauf zählen nicht zu den Nassräumen.“ Andere Anwendungen, zum Beispiel in Wohnungsbädern ohne Bodenablauf mit Duschtasse oder auf Balkonen, gelten als bauaufsichtlich nicht relevant.

14

428

14 Abdichtungen im Verbund mit Fliesen und Platten

Verbundabdichtungen gehören zu den sogenannten ungeregelten Bauprodukten, also Produkte, für die keine Produktnormen existieren. Bislang waren sie ausschließlich Bestandteil der Bauregelliste A, Teil 2, Nr. 1.10: „Abdichtungsstoffe im Verbund mit Fliesen- und Plattenbelägen für Bauwerksabdichtungen gegen nichtdrückendes Wasser bei hoher Beanspruchung wie zum Beispiel in Nassräumen im öffentlichen und gewerblichen Bereich sowie gegen von innen drückendes Wasser wie zum Beispiel bei Schwimmbecken im Innenund Außenbereich“. Der Nachweis der Verwendbarkeit erfolgt in Form eines allgemein bauaufsichtlichen Prüfzeugnisses (abP) auf der Grundlage der „Prüfgrundsätze zur Erteilung von allgemeinen bauaufsichtlichen Prüfzeugnissen für flüssig zu verarbeitende Abdichtungsstoffe im Verbund mit Fliesen und Platten (PG-AIV)“ [14.6], welche von bauaufsichtlich anerkannten Prüfstellen in Abstimmung mit dem DIBt erstellt wurden. Für bahnen- und plattenförmige AIV liegen vergleichbare Prüfgrundsätze vor [14.7, 14.8]. Die Übereinstimmung des Produktes mit dem abP wird durch den Hersteller durch das Übereinstimmungszeichen (Ü-Zeichen) kenntlich gemacht. Auf den Umfang der Prüfungen für den Verwendbarkeitsnachweis wird in Abschnitt 14.4.2.1 nochmals eingegangen. Liegt hingegen nur eine mäßige Beanspruchung vor, werden aus baufsichtlicher Sicht keine Anforderungen an die zu verwendenden Abdichtungsprodukte gestellt. Diese Produkte sind der Liste C, Nr. 2.13 zuzuordnen: „Abdichtungsstoffe, außer den in Bauregelliste A Teil 1 genannten Baustoffen, im Verbund mit Fliesen- und Plattenbelägen gegen nichtdrückendes Wasser bei mäßiger Beanspruchung, wie zum Beispiel Balkone oder spritzwasserbelastete Fußböden- und Wandflächen im Wohnungsbau“ Für Produkte dieses Einsatzbereiches werden keine abP’s erteilt.

14

Gemäß Bauproduktenrichtlinie [14.9] soll die Brauchbarkeit von in Europa frei gehandelten und verwendeten Produkten auf der Grundlage von harmonisierten europäischen Normen oder europäischen technischen Zulassungen (ETA = European Technical Approval) nachgewiesen werden. In den vergangenen Jahren ist deshalb von der Europäischen Organisation für Technische Zulassungen EOTA (=European Organisation for Technical Approval) unter maßgeblicher deutscher Beteiligung auch eine Leitlinie für europäisch technische Zulassungen (ETAG = European Technical Approval Guideline) für „Abdichtungen für Böden und Wände in Nassräumen“ (ETAG 022) [14.10] erarbeitet worden. Diese bildet die Grundlage für die Erteilung der entsprechenden ETA. Hierbei definiert die ETAG 022 einen Nassraum als öffentliche oder häusliche Einrichtung, in denen Wände und Böden gelegentlich, häufiger oder länger anhaltend mit Wasser beansprucht werden. Eine Kopplung an einen Bodenablauf wie in DIN 18195 ist nicht vorgesehen. Auf europäischer Ebene werden also auch für mäßige oder geringe Beanspruchungen im Wohnungsbau anders als in Deutschland Mindestanforderungen an die einzusetzenden Produkte gestellt. Durch die Beschränkung der Anwendung auf Innenräume ergibt sich ein über die ETA abgedeckter Temperaturbereich von 5°C bis 40°C. Die Leitlinie gilt nicht für Abdichtungen von Schwimmbecken, industriellen Anlagen und im Außenbereich. In Deutschland kann seit kurzem der Nachweis der Brauchbarkeit für flüssig aufzubringende Abdichtungen entsprechend den Festlegungen der Bauregelliste B Teil 1, Nr. 3.5.3.2 (Abschnitt 3 – Bausätze im Geltungsbereich von Leitlinien für europäische technische Zulas-

14.3 Technische Regeln zur Planung und Ausführung von Verbundabdichtungen

429

sungen) auch durch eine europäische technische Zulassung gemäß ETAG 022 erbracht werden (Hinweis: Die ETAG 022 wurde bislang nur hinsichtlich des Teil 1 für flüssig zu verarbeitende Stoffe veröffentlicht. Teil 2 (bahnenförmige Abdichtungsstoffe) und Teil 3 (plattenförmige Abdichtungsstoffe) lagen bis Redaktionsschluss nur im Entwurf vor.). Die ETAG 022 sieht die Zulassung von Bausätzen vor. Ein Bausatz ist eine spezielle Form eines „Bauprodukts“ im Sinne der Bauproduktenrichtlinie. Er besteht aus mehreren „Komponenten“, die – mit einer gemeinsamen CE-Kennzeichnung in den Verkehr gebracht – auf der Baustelle zusammengefügt und – somit als „zusammengefügtes System“ im Bauwerk verwendet werden In diesem Zusammenhang umfasst ein Bausatz jede vom Antragsteller spezifizierte Komponente, wie zum Beispiel Grundierung, Dichtschicht, Verstärkungsgitter, -matten oder -fliese, die im gesamten System oder nur bereichsweise in Ecken und Durchdringungen verwendet werden sowie Dichtbänder und Abdichtungen für Fugen und mögliche Verstärkungseinlagen für Durchdringungen, Bodenabläufe usw. Die Bausätze können mit oder ohne Nutzschicht verwendet werden. Wenn eine Nutzschicht aus Fliesen vorgesehen ist, ist (sind) der Fliesenkleber (die Kleber) zu benennen und entsprechenden Prüfungen zu unterziehen. Keramische Fliesen und ihr Verfugungsmaterial sind jedoch nicht Teil des Bausatzes. Dies gilt auch für Rohre, Bodenabläufe und Ähnliches. Die Konformität des Produktes/Bausatzes mit der ETA wird durch den Hersteller durch die Anbringung des Konformitätszeichens (CE-Zeichen) erklärt. Zusätzlich werden für CEgekennzeichnete Produkte bauaufsichtlich eingeführte Anwendungsregeln im Teil II der Technischen Baubestimmungen, Nr. 2.13 angegeben. Auf den Umfang des Brauchbarkeitsnachweises wird nochmals in Abschnitt 14.4.2 eingegangen. Anders als bei den harmonisierten europäischen Normen gibt es für die Zulassungsleitlinien keine Koexistenzphase. Das bedeutet für Deutschland, dass bei hoher Beanspruchung durch nichtdrückendes Wasser für den Nachweis der Verwendbarkeit des Abdichtungsproduktes auch weiterhin die Vorlage eines abP ausreichend ist. Alternativ kann der Nachweis durch eine ETA erbracht werden, die dann auch in den Mitgliedsstaaten der Europäischen Gemeinschaft gilt. Es bleibt dem einzelnen Hersteller überlassen zu entscheiden, welcher Weg für seine Produkte vorteilhaft erscheint. Die Erlangung einer ETA ist auch ohne Leitlinie möglich. Hierzu wird von den europäischen Zulassungsstellen eine CUAP (Common Understanding of Assessment Procedure – eine auf ein spezielles Produkt und/oder besonderen Anwendungsbereich bezogene Beurteilungsgrundlage) abgestimmt. Vergleichbare Produkte können dann nach dieser CUAP geprüft werden. Für Verbundabdichtungen ist dies im Vorgriff auf ETAG 022 vereinzelt erfolgt: – CUAP 06.05/21: Bausatz aus Kunststoffabdichtungsbahnen und weiteren Komponenten zur Herstellung eines Abdichtungssystems auf Wänden und Böden (BRL B, Teil 1, Abschnitt 5.6.5.21) – CUAP 06.05/23: Bausatz aus einer flüssig aufgebrachten polymermodifizierten Dichtungsschlämme unter einem Fliesenbelag zur Abdichtung im Innen- und Außenbereich (BRL B, Teil 1, Abschnitt 5.6.5.23) Das bauaufsichtliche Regelungskonzept für Verbundabdichtungen in Nassräumen ist in Bild 14.2 nochmals zusammengefasst.

14

430

14 Abdichtungen im Verbund mit Fliesen und Platten

Bild 14.2: Bauaufsichtliches Regelungskonzept für Verbundabdichtungen

14.3.2 Anwendungsregeln für Verbundabdichtungen In Abhängigkeit davon, ob für Bauprodukte oder Bausätze Produktnormen, allgemeine bauaufsichtliche Prüfzeugnisse oder europäische technische Zulassungen existieren, wird auch der Anwendungsbereich an unterschiedlicher Stelle beschrieben bzw. veröffentlicht.

14

Wird für ungeregelte Bauprodukte, wie Verbundabdichtungen, als Verwendbarkeitsnachweis ein abP vorgelegt, muss auch die Anwendung des Produktes im abP ausführlich beschrieben sein. Beispielhaft ist in Bild 14.3 ein Auszug aus einem abP für eine mineralische, flexible Dichtungsschlämme mit der Angabe des Verwendungsbereiches dargestellt: Soll für ein Bauvorhaben ein Bausatz verwendet werden der über eine ETA auf der Grundlage der ETAG 022 verfügt, müssen (durch den Planer oder den Ausführenden) die Eigenschaftswerte und Klassifizierungen aus der ETA mit den nationalen Anwendungsregeln abgeglichen werden. In Deutschland finden sich für Verbundabdichtungen die Anwendungsregeln in der Liste der Technischen Baubestimmungen Teil II, Abschnitt 2, laufende Nummer 2.13 und der zugehörigen Anlage 2/12. In Tabelle 14.3 sind die Anforderungen für die Anwendung bei hoher Beanspruchung durch nicht drückendes Wasser (Beanspruchungsklasse A) zusammengefasst.

431

14.3 Technische Regeln zur Planung und Ausführung von Verbundabdichtungen

Bild 14.3: Auszug aus dem allgemeinen bauaufsichtlichen Prüfzeugnis für eine zweikomponentige, flexible Dichtungsschlämme [14.11]

Tabelle 14.3: Anforderungen an Abdichtungen für Wände und Böden in Nassräumen mit einer ETA nach ETAG 022 Teil 1, Teil 2 oder Teil 3 für die Anwendung bei hoher Beanspruchung durch nichtdrückendes Wasser (Beanspruchungsklasse A) [14.12] Lfd. Nr. 1

Produkteigenschaft gemäß ETAG 022 Teil … (Abschnitt)

ETAG 022 Teil 1

2

ETAG 022 Teil 2

3

ETAG 022 Teil 3

4

5

1

Bauverhalten

E

E

E

2

Freisetzung gefährlicher Stoffe

Einhaltung der gesetzlichen Anforderungen an Stoffe, die im eingebauten Zustand freigesetzt werden können

Einhaltung der gesetzlichen Anforderungen an Stoffe, die im eingebauten Zustand freigesetzt werden können

Einhaltung der gesetzlichen Anforderungen an Stoffe, die im eingebauten Zustand freigesetzt werden können

3

Wasserdampfdurchlässigkeit

Angabe des Wertes

Angabe des Wertes

Angabe des Wertes

4

Wasserdichtheit

Wasserdicht

Wasserdicht

Wasserdicht

5

Rissüberbrückungsfähigkeit

Nachweis nur bei rissgefährdeten Unterlagen: ≥ 0,4 mm

Nachweis nur bei rissgefährdeten Unterlagen: ≥ 0,4 mm

Nachweis nur bei rissgefährdeten Unterlagen: ≥ 0,4 mm

6

Haftzugsfestigkeit

≥ 0,5 MPa

≥ 0,5 MPa

≥ 0,5 MPa

14

432

14

14 Abdichtungen im Verbund mit Fliesen und Platten

Lfd. Nr.

Produkteigenschaft gemäß ETAG 022 Teil … (Abschnitt)

ETAG 022 Teil 1

ETAG 022 Teil 2

ETAG 022 Teil 3

7

Kratzfestigkeit

Nachweis nur bei Systemen ohne Nutzschicht: kratzfest

Nachweis nur bei Systemen ohne Nutzschicht: kratzfest

Nachweis nur bei Systemen ohne Nutzschicht: kratzfest

8

Fugenüberbrückungsfähigkeit

Nachweis nur bei Unterlagen Fugen: Beurteilungskategorie 2: Prüfung bestanden

Nachweis nur bei Unterlagen Fugen: Beurteilungskategorie 2: Prüfung bestanden

Nachweis nur bei Unterlagen Fugen: Beurteilungskategorie 2: Prüfung bestanden

9

Undurchlässigkeit an Fugen

Nachweis nicht vorgesehen

Nachweis nicht vorgesehen

Wasserdicht

10

Wasserdichtheit an Durchdringungen

Beurteilungskategorie 2: Prüfung bestanden

Beurteilungskategorie 2: Prüfung bestanden

Beurteilungskategorie 2: Prüfung bestanden

11

Scherfestigkeit der Fugennähte

Nachweis nicht vorgesehen

Keine Anforderungen

Nachweis nicht vorgesehen

12

Flexibilität

Nachweis nicht vorgesehen

Keine Anforderungen

Nachweis nicht vorgesehen

13

Rutschfestigkeit

Keine Anforderungen

Keine Anforderungen

Keine Anforderungen

14

Formbeständigkeit

Nachweis nicht vorgesehen

Angabe des Wertes

Angabe des Wertes

15

Temperaturbeständigkeit

Beurteilungskategorie 2: Haftzugfestigkeit ≥ 0,5 MPa. Zusätzlicher Nachweis bei rissgefährdeten Unterlagen: Rissüberbrückung ≥ 0,4 mm oder bei Unterlagen mit Fugen: Nachweis der Fugenüberbrückungsfähigkeit

Änderung der Zugfestigkeit und Dehnung: ≤ 20 %

Änderung der Biegesteifigkeit: ≥ 20% Haftzugfestigkeit: ≥ 0,3 MPa

16

Wasserbeständigkeit

Haftzugfestigkeit: ≥ 0,3 MP

Haftzugfestigkeit: ≥ 0,3 MPa

Nachgewiesen, wenn Anforderungen gemäß Zeile 10 und Zeile 6 erfüllt sind

17

Alkalibeständigkeit

Haftzugfestigkeit: ≥ 0,3 MP

Haftzugfestigkeit: ≥ 0,3 MP

Haftzugfestigkeit: ≥ 0,3 MP

18

Verschleißfestigkeit

Keine Anforderungen

Keine Anforderungen

Keine Anforderungen

19

Reinigungsfähigkeit

Keine Anforderungen

Keine Anforderungen

Keine Anforderungen

20

Reparierbarkeit

Haftzugfestigkeit: ≥ 0,3 MPa

Reparierbar

Reparierbar

21

Dicke der Dichtungsschicht

≥ 2,0 mm bei mineralischen Dichtschlämmen ≥ 1,0 mm bei Reaktionsharzsystemen ≥ 0,5 mm bei Dispersionen

≥ 0,20 mm mit Nutzschicht ≥ 0,70 mm ohne Nutzschicht

≥ 5 mm

22

Verarbeitbarkeit

Verarbeitbar

Verarbeitbar

Verarbeitbar

14.3 Technische Regeln zur Planung und Ausführung von Verbundabdichtungen

433

Hinweis: Abdichtungen mit einer europäischen technischen Zulassung auf der Basis der Zulassungsleitlinie ETAG 022 Teile 1, 2 und 3 können auch in Bereichen mit mäßiger Beanspruchung (Beanspruchungsklasse A0) verwendet werden. Hierzu werden keine bauaufsichtlichen Anforderungen gestellt. ETAG 022 stellt an Abdichtungen darüber hinaus Anforderungen an die Dauerhaftigkeit. Das Prüfungs- und Beurteilungskonzept ist so angelegt, dass eine Nutzungsdauer von mindestens 25 Jahren anzunehmen ist. Für die bislang über CUAP geregelten Bausätze wird der Anwendungsbereich ebenfalls über die Liste der Technischen Baubestimmungen Teil 2, hier Abschnitt 14.4 laufende Nummern 14.4.4 und 14.4.6 unter Berücksichtigung der Anlage 4/4 bestimmt. Hiernach ist die Anwendung für die Beanspruchungsklassen A zulässig. Außerhalb baufaufsichtlicher Anforderungen dürfen auch diese Systeme in Bereichen mit mäßiger Beanspruchung (Beanspruchungsklasse A0) verwendet werden. Hinsichtlich weiterführender Literatur zu bauaufsichtlichen Regelungen für Abdichtungsprodukte wird beispielhaft auf die Aufsätze von Hemme und Herold in [14.12] verwiesen.

14.3.3 Konstruktions- und Bemessungsregeln Die maßgebliche Konstruktions- und Bemessungsnorm für Bauwerksabdichtungen DIN 18195 sah bislang keine AIV vor. Mit der Neuausgabe des Teils 7 vom Juli 2009 ist dies zumindest für flüssig zu verarbeitende Verbundabdichtungen gegen von innen drückendes Wasser anders. – DIN 18195-7: Bauwerksabdichtungen – Abdichtungen gegen von innen drückendes Wasser, Ausgabe 2009-07 [14.1] Hinweise zur Anwendung, Auslegung und Detailausbildungen von AIV finden sich vor allem in den Merkblättern des Zentralverbandes des Deutschen Baugewerbes: – Hinweise für die Ausführung von Verbundabdichtungen mit Bekleidungen und Belägen aus Fliesen und Platten für den Innen- und Außenbereich, Stand 2010-01 [14.2] – Hinweise für Planung und Ausführung keramischer Beläge im Schwimmbadbau, Stand 2008-07 [14.3] Weiterhin gibt es Richtlinien und Merkblätter anderer Verbände, die AIV zum Gegenstand haben, zum Beispiel: Bundesverband Estrich und Belag (BEB): – Abdichtungsstoffe im Verbund mit Bodenbelägen (2007) [14.13] Informationsdienst Holz: – Merkblatt Reihe 3 I Teil 2: Bäder und Feuchträume im Holzbau und Trockenbau, Ausgabe 2007-06 [14.4] Koordinierungskreis Bäder: – Richtlinien für den Bäderbau (KOK-Richtlinien), Ausgabe 2002 [14.1] Darüber hinaus finden sich praktische Hinweise für die Ausführung in Planungsratgebern der Hersteller, zum Beispiel: – Sopro Planer, 4. Auflage, 2008

14

434

14 Abdichtungen im Verbund mit Fliesen und Platten

14.3.4 AIV – anerkannte Regel der Technik!? Neben den bauaufsichtlichen Regelungen, die wie bereits erwähnt nur ein Mindestschutzniveau gewährleisten, sind bei der Realisierung von Bauvorhaben auch privat- oder zivilrechtliche Anforderungen zu beachten. Architekten, Ingenieure und ausführende Unternehmen erbringen ihre Leistungen auf der Grundlage von Bauverträgen. Hierbei handelt es sich um Werkverträge im Sinne des gesetzlichen Werkvertragsrechts (§§ 631 bis 650 BGB). Bei entsprechender Vereinbarung gelten zusätzlich die Anforderungen der VOB. Nach § 13 VOB/B ist eine Bauleistung dann frei von Sachmängeln, wenn die Leistung zum Zeitpunkt der Abnahme die vereinbarte Beschaffenheit aufweist und den anerkannten Regeln der Technik entspricht. Damit ein Bauprodukt oder eine Bauweise den anerkannten Regeln der Technik entspricht (was einen unbestimmten unter anderem dem technischen Fortschritt unterliegenden Rechtsbegriff darstellt) müssen folgende Randbedingungen erfüllt sein: – Es existieren abgesicherte wissenschaftliche Grundlagen und Technische Regeln für die Planung und Ausführung, wie z. B. DIN-Normen und andere Fachregeln (im Einzelfall können diese auch mündlich überliefert sein). – Den in der Baupraxis tätigen Fachleuten, z. B. Architekten oder Ingenieure, sind das Bauprodukt oder die Bauweise allgemein bekannt und werden von der Mehrheit für richtig gehalten und angewandt werden. – Bauprodukt und Bauweise haben sich ausreichend lange bewährt (Langzeiterfahrungen). Ist nur eine der vorgenannten Kriterien nicht erfüllt, kann ein Bauprodukt oder eine Bauweise nicht zu den allgemein anerkannten Regeln der Technik zählen, sondern „nur“ als Stand der Technik bezeichnet werden. Zumindest für flüssig zu verarbeitende AIV liegen technische Regeln vor, die Bauweise ist in Deutschland allgemein bekannt und wird umfänglich von den am Bau tätigen angewandt. Auch Langzeitbewährungen (> 20 Jahre) liegen vor.

14

Bereits im Jahr 2000 enthielt DIN 18195-5, Abschnitt 7.2 einen Hinweis darauf, dass spritzwasserbelastete Flächen von Nassräumen im Wohnungsbau abweichend zu den geregelten Ausführungen auch „durch andere Maßnahmen, deren Eignung nachzuweisen ist, hinreichend gegen eindringende Feuchtigkeit geschützt“ werden können. Diese Formulierung zielte unter anderem auf die bereits zu diesem Zeitpunkt weit verbreiteten flüssig zu verarbeitenden Abdichtungen im Verbund mit Fliesen und Platten ab. Die Aufnahme von Verbundabdichtungen neben mineralischen Dichtungsschlämmen und Flüssigkunststoffen in die DIN 18195-7 für von innen durch drückendes Wasser beanspruchte Abdichtungen stellt insoweit die Anpassung der Abdichtungsnorm an den technischen Fortschritt und die Baupraxis dar. Da zumindest aktuelle DIN-Normen die Vermutung in sich tragen, die anerkannte Regel der Technik wiederzuspiegeln, kann der Einsatz von AIV nach DIN 18195-7 als anerkannte Regel der Technik bezeichnet werden. Inwieweit diese Annahme auch auf das ZDB-Merkblatt für Verbundabdichtungen übertragen werden kann, ist unter Fachleuten umstritten und wurde unter anderem im Rahmen des Leipziger Abdichtungsseminares 2009 kontrovers diskutiert. Beispielhaft sei an dieser Stel-

14.4 Stoffe

435

le auf Herold [14.12], der diese Auffassung bejaht und auf Wetzel [14.17], der sie verneint verwiesen. Ob das aktuelle ZDB-Merkblatt [14.2] diese Kontroverse tatsächlich entschärft bleibt zumindest zweifelhaft, da teilweise vorhandene Widersprüche zu anderen Technischen Regeln nicht vollständig ausgeräumt wurden. Nach Ansicht des Autors kann die Einstufung als a. R. d. T. auf das aktuelle Merkblatt nur eingeschränkt angenommen werden. Zwar stellt das Merkblatt grundsätzlich eine geeignete Technische Regel dar, um die Planung und Ausführung von flüssig zu verarbeitenden AIV allgemein gültig zu beschreiben, und es liegt nunmehr der notwendige aktuelle Bezug zu den seit 2005 erfolgten Änderungen in den PG-AIV und dem europäischen Regelungen (ETAG 022) vor (siehe hierzu auch Abschnitt 14.6). Allerdings wird entgegen diesseitiger Auffassung nach wie vor in [14.2] dargelegt, dass direkt beanspruchte Wandflächen (mäßige Beanspruchung) bei feuchteunempfindlichen Untergründen nicht „zwingend“ abgedichtet werden müssen (vgl. auch Abschnitte 14.4.1.1 und 14.5.1.1). Derart „schwammige“ Formulierungen sind insbesondere im Streitfall für alle Beteiligten wenig hilfreich. Einschränkend ist weiter zu beachten, dass es sich bei AIV nach wie vor um ungeregelte Bauprodukte handelt. Allein das Vorliegen eines Verwendbarkeits- oder Brauchbarkeitsnachweises in Form eines abP’s oder einer ETA führt nicht automatisch zu einer Einstufung nach den anerkannten Regeln der Technik. Hierauf wurde unter anderem im Rahmen der Aachener Bausachverständigentage 2005 hingewiesen [14.16]. Auch Wetzel teilt in [14.17, 14.18] diese Auffassung. Viele Bauverträge enthalten außerdem hinsichtlich der vereinbarten Beschaffenheit weiterführende Hinweise wie „Ausführung nach DIN“, die zum Ausdruck bringen sollen, dass man eine „normgerechte“ Ausführung erwartet. Derartige Formulierungen in Verträgen sind häufig Ausgangspunkt für Streitigkeiten, wenn dennoch nicht in Normen geregelte Bauprodukte oder Ausführungen zur Anwendung gekommen sind. Es wird deshalb die Empfehlung gegeben, die Ausführung von Verbundabdichtungen vor der Herstellung immer ausdrücklich vertraglich zu vereinbaren und einen Bauherrn eindeutig und gegebenenfalls auch für den Laien nachvollziehbar über vorhandene Abweichungen von der DIN 18195 aufzuklären. Eindeutiger sieht die Beurteilung bei den bahnen- und plattenförmigen AIV aus. Diese Bauweisen sind zumindest in Deutschland der breiten Fachöffentlichkeit wenig bekannt. Erfahrungen in der Ausführung liegen vergleichsweise wenig vor, so dass bahnen- und plattenförmigen AIV nach Auffassung des Autors derzeit nicht zu den anerkannten Regeln der Abdichtungstechnik gezählt werden können.

14.4 Stoffe Im folgenden Abschnitt werden die wesentlichen Stoffe bzw. Materialien zur Herstellung einer Abdichtung im Verbund mit Fliesen und Platten beschrieben. Schwerpunkt liegt hierbei auf den Abdichtungsstoffen und den an sie zu stellenden Anforderungen nach den PGAIV [14.6 bis 14.8].

14

436

14 Abdichtungen im Verbund mit Fliesen und Platten

14.4.1 Untergründe Gemäß dem ZDB-Merkblatt zu Abdichtungen im Verbund mit Belägen aus Fliesen und Platten im Innen- und Außenbereich [14.2] wird die Anforderung gestellt, dass die Oberfläche des Untergrundes ausreichend ebenflächig, tragfähig und frei von durchgehenden Rissen sein muss. Hinsichtlich der Ebenheit gelten die Anforderungen der DIN 18202 – Toleranzen im Hochbau. Die Maßgenauigkeit und die Lage des Untergrundes soll der fertigen Bekleidungsfläche entsprechen, da über im Dünnbett verlegte Fliesen und Platten praktisch kein Ausgleich mehr möglich ist. Der Untergrund muss ferner eine weitgehend geschlossene, seiner Art entsprechende gleichmäßige Beschaffenheit und eine ausreichende Festigkeit aufweisen. Trennmittel, lose Bestandteile, Staub, Absandungen, Bindemittelanreicherung, Ausblühungen, Verschmutzungen und Ähnliches dürfen die Haftung der Abdichtung nicht beeinträchtigen. Der Untergrund darf sich nach dem Auftragen der Abdichtung und der Beläge nur begrenzt verformen. Werden starre Abdichtungssysteme oder Plattenbeläge zu früh aufgebracht, kann es zum Beispiel bei einer Betonwand aufgrund von Verformungsdifferenzen aus Schwinden und Kriechen dazu kommen, dass ein Fliesenbelag abscherbelt oder eine Abdichtung aus starren mineralischen Dichtungsschlämmen reißt. Schwind- und Kriechvorgänge sollen deshalb weitestgehend abgeschlossen sein. Risse in Untergründen sind in der Regel auf eine Rissweitenänderung von maximal 0,2 mm zu begrenzen. Als Richtwert für die notwendigen Zeitspannen zwischen Herstellung des Untergrundes und Applikation der Beläge wird in [14.2] für Untergründe aus Beton nach DIN 1045 und Mauerwerk aus mit Bindemitteln gebundenen Steinen nach DIN 1053 ein Zeitraum von ca. sechs Monaten benannt. Vergleichbare Schäden können auch an Estrichen auftreten, weshalb in [14.2] für die Belegreife folgende Grenzwerte für den mit dem CM-Gerät bestimmten Feuchtegehalt von Estrichen auf Dämmschichten oder Trennlagen nicht überschritten werden sollen: – bei beheizten kalziumsulfatgebundenen Estrichen u ≤ 0,3 % – bei unbeheizten kalziumsulfatgebundenen Estrichen u ≤ 0,5 % – bei Zementestrichen u ≤ 2,0 % – bei zementgebundenen Schnellestrichen sind die Herstellerangaben zu beachten. Zementestriche sollen darüber hinaus mindestens 28 Tage alt sein. Für weitergehende Ausführungen hinsichtlich der Verformungsdifferenzen zwischen Untergrund und Belägen wird beispielhaft auf [14.19] verwiesen.

14

Ausgangspunkt für Schäden ist häufiger auch die Wahl ungeeigneter Trockenbauplatten. Die Verwendung von „Feuchtraum“-Gipskartonplatten ist nur bei mäßiger Beanspruchung (A0) zulässig. Bei höheren Beanspruchungen müssen andere, zum Beispiel zementgebundene Bauplatten oder Verbundelemente aus expandiertem oder extrudiertem Polystyrol mit Mörtelbeschichtung und Gewebearmierung als Bekleidung für Ständerwände verwendet werden. Generell gilt nach [14.2]: – im mäßig beanspruchten Bereich können auch feuchtigkeitsempfindliche Untergründe mit Abdichtung eingesetzt werden, – bei Flächen mit Bodenablauf dürfen keine feuchtigkeitsempfindlichen Untergründe eingesetzt werden. In den Tabellen 14.4 und 14.5 ist getrennt nach den Beanspruchungsklassen angegeben, wie der jeweilige Untergrund (siehe auch Tabellen 14.1 und 14.2 in Abschnitt 14.2) bzw. Verwendungsbereich nach [14.2] beschaffen sein muss.

437

14.4 Stoffe Tabelle 14.4: Untergründe für Wände nach [14.2] Feuchtigkeitsbeanspruchungsklassen

A

B

C

Kalksandstein-Planblocksteine ohne oder mit nur dünner Spachtelung

+

Zementputz der Mörtelgruppe P III CS IV nach DIN V 18550 und DIN EN 998-1 (für Beanspruchungsklasse B ohne Kalkhydrat/Kalkzuschlag und Mindestdruckfestigkeit 6 N/mm2)

+

Hohlwandplatten aus Leichtbeton nach DIN 18148, verarbeitet nach DIN 4103 mit hydraulisch erhärtenden Mörteln

+

Verbundelemente aus expandiertem oder extrudiertem Polystyrol mit Mörtelbeschichtung und Gewebearmierung

+

Porenbeton-Bauplatten nach DIN 4166, verarbeitet nach DIN 4103

+

Zementgebundene mineralische Bauplatten

+

Wandflächen im Außenbereich mit nicht drückender Wasserbeanspruchung

+

Wandflächen, die nicht sehr häufig mit Spritzwasser beansprucht sind

+

Kalkzementputz der Mörtelgruppe P II nach DIN 18550-1 und 18550-2 (1)

bauaufsichtlich nicht geregelter Bereich

Wandflächen bei sehr häufiger und langanhaltender Wasserbeanspruchung in Verbindung mit begrenzter chemischer Beanspruchung

Beton nach DIN 1045

B0

druckwasserbeanspruchte Wandflächen in Behältern, innen und außen

Wandflächen, die durch Brauch- und Reinigungswasser sehr häufig oder langanhaltend beansprucht sind

bauaufsichtlich geregelter Bereich

A0

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+ +

+

Gipsputz der Mörtelgruppe P IV nach DIN 18550-1 und 18550-2 (1) (2)

+

Wandbauplatten aus Gips nach DIN 12859 (1) (2)

+

Gipskartonplatten/Gipsfaserplatten nach DIN 18180 bzw. DIN EN 15283 (1) (2)

+

14

438

14 Abdichtungen im Verbund mit Fliesen und Platten Tabelle 14.5: Untergründe für Bodenbeläge [14.2] Feuchtigkeitsbeanspruchungsklassen

A

B

C

B0

druckwasserbeanspruchte Bodenflächen in Behältern, innen und außen

Bodenflächen bei sehr häufiger und langanhaltender Wasserbeanspruchung in Verbindung mit begrenzter chemischer Beanspruchung

Bodenflächen, die nicht sehr häufig mit Brauch- oder Reinigungswasser beansprucht sind

Bauteile im Außenbereich mit nicht drückender Wasserbeanspruchung

bauaufsichtlich nicht geregelter Bereich

Bodenflächen, die durch Brauch- und Reinigungswasser sehr häufig oder lang anhaltend beansprucht sind

bauaufsichtlich geregelter Bereich

A0

Beton nach DIN 1045

+

+

+

+

+

Zementestrich nach DIN 18560

+

+

+

+

+

Gussasphaltestrich nach DIN 18560

+

+

+

Verbundelemente aus expandiertem oder extrudiertem Polystyrol mit Mörtelbeschichtung und Gewebearmierung (3) (4)

+

+

Zementgebundene mineralische Bauplatten (3) (4)

+

+

Gipskartonplatten/Gipsfaserplatten, verarbeitet nach DIN 18180 bzw. DIN EN 15282 (3)

+

Calciumsulfatgebundene Estriche nach DIN 18560 (3)

+

+

Fußnoten zu Tabellen 14.4 und 14.5: ( ) Bei nicht genannten Untergründen ist die Eignung nachzuweisen.

14

(1) Feuchtigkeitsempfindliche Untergründe wie z. B. Gipsbaustoffe sind in der Feuchtigkeits-Beanspruchungsklasse A nicht zulässig. (2) Bei feuchtigkeitsempfindlichen Untergründen wie z. B. Gipsbaustoffen ist auch in der Feuchtigkeits-Beanspruchungsklasse A0 (z. B. Bad mit haushaltsüblicher Nutzung ohne Bodenablauf) eine Abdichtung im Spritzwasser belasteten Bereich erforderlich. (3) ohne Bodenablauf (4) Falls Bodenabläufe vorgesehen sind, müssen Elemente mit werkseitig eingebautem Bodenablauf und Eignungsnachweis durch ein abP verwendet werden.

Besonders hingewiesen sei an dieser Stelle auch auf die sogenannten feuchteunempfindlichen Untergründe, welche nach [14.2] nicht zwingend eine Abdichtung erfordern und zu denen seit der Merkblatt-Ausgabe 2010-01 auch Porenbeton-Bauplatten zählen. Die meisten der dort benannten Baustoffe sind zwar in dem Sinne feuchteunempfindlich als das ein erhöhter Feuchtegehalt unkritisch für ihre Funktions- und Dauerhaftigkeit ist. Dennoch erfolgt bei entsprechender Beanspruchung eine Wasseraufnahme. Wird die Wasserabgabe

439

14.4 Stoffe

in der Folge behindert, können auch bei diesen Baustoffen Feuchteschäden im Bad selbst oder in benachbarten Räumen auftreten (siehe hierzu auch Abschnitt 14.5.1.1)

14.4.2 Abdichtungsstoffe Verbundabdichtungen werden in drei Stoffgruppen unterteilt: – flüssig zu verarbeitende Abdichtungsstoffe – bahnenförmige Abdichtungsstoffe – plattenförmige Abdichtungsstoffe

14.4.2.1 Flüssig zu verarbeitende Abdichtungsstoffe Als flüssig zu verarbeitende Abdichtungsstoffe werden Kunststoff-Zement-Mörtel-Kombinationen (flexible Dichtungsschlämmen), Reaktionsharze (EP, PUR, UP) und Polymerdispersionen verwendet. Polymerdispersionen Polymerdispersionen sind Gemische von Polymerdispersionen mit organischen Zusätzen. Sie können mit mineralischen Füllstoffen angereichert werden. Die Erhärtung der Polymerdispersionen erfolgt an der Luft durch Trocknen. Es handelt sich um einkomponentige Abdichtungsstoffe, die gebrauchsfertig in Gebinden geliefert und in der Regel durch Streichen oder Rollen auf den Untergrund aufgetragen werden (Bild 14.4). Zur Verbesserung des Haftverbundes wird von den Herstellern der Stoffe in der Regel vorab der Auftrag einer Grundierung gefordert. Besonders wichtig ist dies bei stark saugenden Untergründen wie beispielsweise Gipskartonplatten. Polymerdispersionen sind grundsätzlich in mindestens zwei Aufträgen auszuführen. Um die vollständige Deckung des zweiten Auftrages besser kontrollieren zu können, bieten ver-

14

Bild 14.4: Auftrag einer Verbundabdichtung mit Polymerdispersion (hier: erstens Arbeitsgang auf bereits ausgeführter Grundierung) [Foto: PCI-Augsburg GmbH]

440

14 Abdichtungen im Verbund mit Fliesen und Platten

schiedene Hersteller, die Abdichtung in unterschiedlichen Farbtönen an. Die Mindesttrockenschichtdicke von Polymerdispersionen beträgt 0,5 mm. Die Verwendung von Polymerdispersionen ist allgemein auf den Innenbereich beschränkt und kann nach [14.2] im bauaufsichtlich geregelten Bereich in der Beanspruchungsklasse A an Wandflächen sowie im bauaufsichtlich nicht geregelten Bereich an Wänden und Böden (Beanspruchungsklasse A0) eingesetzt werden. Kunststoff-Zement-Mörtelkombinationen Als Kunststoff-Zement-Mörtelkombinationen bezeichnet man Gemische, die aus hydraulisch abbindendem Zement, mineralischen Zuschlägen, organischen Zusätzen und Polymerdispersionen in pulverförmiger oder flüssiger Form (z. B. als flexible Dichtungsschlämme) bestehen. Sie werden als ein- oder zweikomponentige Materialien angeboten. Die Erhärtung erfolgt durch Hydratation und Trocknung. Die Verarbeitung der Kunststoff-Zement-Mörtelkombinationen erfolgt in mindestens zwei Arbeitsgängen mit Zahnspachtel und Kelle (vgl. Bild 14.5 bis 14.7). Als Mindesttrockenschichtdicke sind 2,0 mm für das Gesamtsystem einzuhalten. AIV mit Kunststoff-Zement-Mörtelkombinationen werden im bauaufsichtlich geregelten Bereich in der Beanspruchungsklasse A und B sowie im bauaufsichtlich nicht geregelten Bereich in allen Beanspruchungsklassen eingesetzt. Ein Haupteinsatzbereich dieser Abdichtungsstoffe liegt bei Balkonen und Terrassen über nicht genutzten Räumen. Für Wand- u. Bodenflächen in Räumen mit begrenzter chemischer Beanspruchung, zum Beispiel Großküchen sind sie nicht vorgesehen. Die Beanspruchungsklasse B geht von Füllwasser mit Trinkwassereigenschaften aus. Für abweichende Beanspruchungen, wie zum Beispiel Mineral- oder Solebecken, sind ergänzende Nachweise erforderlich.

14

Bild 14.5: Aufbringen einer flexiblen Dichtungsschlämme [Foto: PCI-Augsburg GmbH]

441

14.4 Stoffe

Bild 14.6: Verteilen der flexiblen Dichtungsschlämme mit einem Zahnspachtel [Foto: PCI-Augsburg GmbH]

Bild 14.7: Glätten der Abdichtung [Foto: PCI-Augsburg GmbH]

Reaktionsharze Reaktionsharze bestehen aus einem Gemisch von synthetischen Harzen und organischen Zusätzen mit oder ohne mineralische Füllstoffe. Die Aushärtung erfolgt durch chemische Reaktion (z. B. Polyaddition bei Epoxidharzen (EP)oder Polymerisation bei Ungesättigtem Polyester (UP)). Die Abdichtung ist nach der Aushärtung beständig gegen unterschiedliche Wässer, verdünnte Säuren, Laugen, Salzlösungen sowie weitere vom Hersteller anzugebene Stoffe, wie beispielsweise Mineralöle. Abdichtungen mit Reaktionsharzen können im Innen- und Außenbereich bei hohen Beanspruchungen in allen Beanspruchungsklassen A, B und C eingesetzt werden. Im bauaufsichtlich nicht geregelten Bereich werden sie wegen der gegenüber Polymerdispersionen oder flexiblen Dichtungsschlämmen höheren Kosten eher selten eingesetzt. Eine AIV aus Reaktionsharzen besteht aus einer Grundierung (in der Regel lösemittelfreie unpigmentierte Epoxidharze) und der eigentlichen flexiblen Abdichtungsschicht (in der Regel PU). Reaktionsharze sind vorzugsweise in einem Temperaturbereich von +10 °C bis +25 °C zu verarbeiten. Bei geringeren Temperaturen müssen in der Regel Kälteaktivatoren zur Verlängerung der Topfzeiten beigemischt werden. Zum Zeitpunkt des Aufbringens der Reaktionsharzabdichtung muss die Taupunkttemperatur mit einem hinreichenden Sicherheitsabstand überschritten sein (in der Regel °O > °L + 3 °C), um negative Auswirkungen auf den Haftverbund zwischen Abdichtung und Untergrund sicher zu vermeiden. Die Gefahr der Taupunktunterschreitung besteht vor allem im Frühjahr und im Herbst. Zur Sicherstellung dieses Kriteriums sind die Oberflächentemperatur des Untergrundes, die Lufttemperatur und die relative Luftfeuchte zu messen. Gleichfalls soll bei niedrigen Außentemperaturen das Material über Nacht nicht im Freien, in Baustellenfahrzeugen oder Ähnlichem gelagert, sondern möglichst bis kurz vor Beginn der Arbeiten in beheizten Räumen aufbewahrt werden, damit das Abdichtungsmaterial nicht stärker abkühlt.

14

442

14 Abdichtungen im Verbund mit Fliesen und Platten

Die Verarbeitung einer Reaktionsharzabdichtung ist beispielhaft in den Bildern 14.8 bis 14.10 dargestellt. Je nachdem, ob die Abdichtung auf Boden oder Wand appliziert wird, stehen selbstverlaufende oder standfeste Flüssigabdichtungen zur Verfügung. Die Mindestschichtdicke für Reaktionsharzabdichtungen beträgt nach ZDB-Merkblatt [14.2] 1,0 mm. Werden flüssig zu verarbeitende Verbundabdichtung vollflächig mit einer Vlieseinlage versehen ergeben sich in der Regel deutlich höhere Dicken der Abdichtungsschicht von etwa 2,0 mm.

Bild 14.8 (oben links): Aufbringen der Epoxidharzgrundierung mit anschließender Quarzsand-Abstreuung [Foto: Sopro Bauchemie GmbH, Wiesbaden] Bild 14.9 (oben rechts): Applikation der Abdichtung im Wandbereich in zwei Arbeitsgängen [Foto: Sopro Bauchemie GmbH, Wiesbaden]

14

Bild 14.10 (links): Applikation der Abdichtung auf dem Boden in zwei Arbeitsgängen [Foto: Sopro Bauchemie GmbH, Wiesbaden]

Anforderungen an die Stoffe und Stoffsysteme für den Verwendbarkeitsnachweis Wie in Abschnitt 14.3 bereits erläutert ist der Verwendbarkeitsnachweis im Sinne der BRL A Teil 2 über die abgestimmten PG-AIV [14.6] zu führen. Für flüssig zu verarbeitende Abdichtungsstoffe ist der Teil 1 der PG-AIV maßgebend. Während früher häufig der Verwendbarkeitsnachweis auf an einfachen Probekörpern durchgeführte Wasserdruckversuche beschränkt war, sind heutzutage umfangreiche Prüfungen an Stoffen und Verbundkörpern durchzuführen. In Tabelle 14.6 sind die Prüfungen und Anforderungen an die erhärteten Stoffe und Verbundkörper tabellarisch zusammengestellt.

443

14.4 Stoffe Tabelle 14.6: Anforderungen an die Stoffe und Stoffsysteme für den Verwendbarkeitsnachweis (nach [14.6]) Art der Prüfung

Prüfungen erforderlich für Verwendungsbereich / Beanspruchungsklasse A (Wand)

A (Boden)

B

C

Prüfung an den erhärteten Stoffen Standfestigkeit

+

+

+

Trockenschichtdicke

+

+

+

+

Beständigkeit gegen Kalilauge (Reaktionsharze)

+

+

+

Brandverhalten

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Prüfungen an den Verbundkörpern Trocken- und Nassfestigkeit Frostbeständigkeit Temperatur- und Alterungsbeständigkeit

+

Beständigkeit gegen Kalilauge Beständigkeit gegen Kalkwasser

+

Wasserundurchlässigkeit

+

+

+

+

Rissüberbrückung

+

+

+

+

Chemikalienbeständigkeit

+

Wasserdichtigkeit im eingebauten System Druck 20 cm Wassersäule Druck bis 30 m Wassersäule (3 bar)

+

+

+ +

Neueste Entwicklung im Rahmen der Prüfungen ist der Nachweis der „Wasserdichtheit im eingebauten Zustand (Beckenauskleidung)“ für das gesamte Abdichtungssystem, also einschließlich Dichtbänder, Manschetten etc. Für diese Prüfung wird eine Behälterkonstruktion entsprechend Bild 14.11 nach den Vorgaben der Hersteller ausgekleidet und nach einem ebenfalls vom Hersteller vorzugebenden Zeitraum erstmalig mit Wasser beaufschlagt. Für die Beanspruchungsklassen A und C gilt das System als wasserdicht, wenn nach 28-tägiger Beaufschlagung mit einer Wassersäule von 0,2 m kein Wasseraustritt erkennbar ist. Für Abdichtungen von Becken und Behältern (Beanspruchungsklasse B) beginnt die Beaufschlagung bei 0,5 bar (5 mWS) und ist im 7-Tage-Zyklus um jeweils weitere 0,5 bar bis zur maximalen Beanspruchung von 3 bar stufenweise heraufzusetzen. Die zulässige Beckentiefe ergibt sich aus dem Quotienten des erreichten Wasserdrucks (mWS) und dem Sicherheitsfaktor 2,5. Das bedeutet für ein System, welches bei 2,0 bar Prüfdruck Undichtigkeiten zeigt, wird die zulässige Beckentiefe aus dem vorangegangenen (schadensfreien) Prüfintervall (1,5 bar) berechnet: Maximale Beckentiefe = 15 m / 2,5 = 6 m. Nach DIN 18195-7, Abschnitt 7.5 [14.1] darf die im abP für das jeweilige Produkt angegebene maximale Beckenfüllhöhe nicht überschritten werden.

14

444

14 Abdichtungen im Verbund mit Fliesen und Platten

Bild 14.11: Prinzipaufbau zur Bestimmung der Wasserdichtigkeit im eingebauten Zustand (ohne Fliesen) [14.6]

14

In ETAG 022 werden Systemprüfungen noch konsequenter umgesetzt, da sie die Grundlage zur Beurteilung von Bausätzen (Kits) bildet. Wie in den PG-AIV wird unter anderem ein Prüfbehälter gebaut, in den die Abdichtung (mit oder ohne Nutzschicht) einschließlich Dichtbändern, Anschlüssen an Bodenabläufe etc. einzubauen ist. Die Wasserdichtheit aller Details, zum Beispiel an Durchdringungen im Boden und an Innen- und Außenecken, wird geprüft, indem der Boden mit Wasserdruck beaufschlagt wird. Anschließend wird die Oberfläche einer Folge von dynamischen Belastungen sowie Heiß- und Kaltwasserbeaufschlagung unterzogen. Anschließend wird der Boden wieder mit Wasserdruck beaufschlagt. 14.4.2.2 Bahnenförmige Abdichtungsstoffe Eines der wesentlichen Probleme bei der Ausführung von flüssig zu verarbeitenden AIV ist die Gewährleistung einer gleichmäßigen, ausreichenden Schichtdicke. Unterschreitungen der nach [14.2] geforderten Mindestdicken führen immer wieder zu Streitigkeiten über die Bauausführung bzw. sind Ausgangspunkt für Feuchteschäden. Diesem Problem will die Industrie mit werkseitig hergestellten Abdichtungsmaterialien in Bahnen- oder Plattenform entgegentreten. Bahnenförmige AIV sind Abdichtungsbahnen auf thermoplastischer oder elastomerer Basis. Bei den meisten auf dem Markt angebotenen bahnenförmigen AIV handelt es sich

445

14.4 Stoffe

um Polyethylenfolien, die zur Gewährleistung des Haftverbundes, beispielsweise zu zementären Dünnbettmörteln, beidseitig vlieskaschiert sind. Die Dicke der Abdichtungsschicht muss nach [14.8] mindestens 0,2 mm betragen. Der Verwendbarkeitsnachweis wird mit Bezug auf Bauregelliste A Teil2, laufende Nummer 1.10 über ein allgemein bauaufsichtliches Prüfzeugnis auf der Grundlage der PG-AIV [14.8] erbracht. Die meisten geprüften Produkte können hiernach in den Beanspruchungsklassen A1/A2 und B gemäß ZDB-Merkblatt eingesetzt werden. Vereinzelt ist auch die Anwendung in Beanspruchungsklasse C möglich. Die Verlegung der Bahnen erfolgt auf ebenen, ausreichend trockenen und gegebenenfalls grundierten Untergründen (z. B. Zement- oder Anhydritestriche, Gipskartonplatten etc.) im Wand- und Bodenbereich. Der Zuschnitt der Bahnen erfolgt mit Schere oder Cuttermesser. Sie werden mit einem geeigneten Dünnbettmörtel, der im abP genau bezeichnet ist, auf dem Untergrund wie eine Tapete verklebt und anschließend mit einem Glätter angedrückt. Die Ausbildung der Stöße erfolgt vorzugsweise durch Überlappung, wobei zur Herstellung wasserundurchlässiger Stöße abweichend zur Untergrundverklebung manche Hersteller den fehlstellenfreien Einsatz von flexiblen Dichtungsschlämmen vorsehen. Nach dem Aushärten des Dünnbettmörtels können die vorgesehenen Keramik- oder Naturwerksteinbeläge wie auf flüssig zu verarbeitenden AIV verlegt werden (Bild 14.12 bis 14.14). Beidseitig vlieskaschierte Polyethylenfolien sind begrenzt rissüberbrückend. Als Grenzwert wird in den abP’s in der Regel angegeben, dass nach der Beschichtung Risse sich um nicht mehr als 0,2 mm aufweiten dürfen.

14 Bild 14.12 (oben links): Zum Verkleben der Stöße wird eine flexible Dichtungs-schlämme fehlstellenfrei auf die Abdichtungsbahn aufgebracht [Foto: PCI-Augsburg GmbH] Bild 14.13 (oben rechts): Innerhalb der klebeoffenen Zeit die folgende Bahn einlegen [Foto: PCI-Augsburg GmbH] Bild 14.14 (links): Bahnen mit Taufel, Gummiwalze oder Klopfbrett andrücken [Foto: PCI-Augsburg GmbH]

446

14 Abdichtungen im Verbund mit Fliesen und Platten

Die vorstehenden Beschreibungen machen deutlich, dass die meisten handelsüblichen bahnenförmigen Verbundabdichtungen nicht den Qualitätsstandards von ein- oder mehrlagig verarbeiteten Bahnen aus Bitumenwerkstoffen, Kunstoffen oder Elastomeren nach DIN 18195-2 [14.1] entsprechen. Vereinzelt sind aber auch hochwertigere bahnenförmige Verbundabdichtungen mit entsprechendem Verwendbarkeitsnachweis am Markt erhältlich, zum Beispiel mit 2mm dicken Butylkautschuckbahnen. Solche bahnenförmigen Verbundabdichtungen sind noch am ehesten mit den aus der DIN 18195 bekannten bahnenförmigen Abdichtungsprodukten vergleichbar. Beispielhaft sei hier auf ein System verwiesen (Bild 14.15 und 14.16), welches überwiegend im Schwimmbadbau oder auch in Autowaschanlagen angewendet wird. Die höhere Sicherheit des dargestellten Abdichtungssystems, zu dem auch eine leitfähige Untergrundspachtelung zum Auffinden eventueller Fehlstellen vor dem Einbau von Schutzspachtelung und Fliesenbelag gehört, führt zwangsläufig auch zu deutlich höheren Herstellungskosten.

Bild 14.15: Bahnenförmige Verbundabdichtung aus 2 mm dicker Butylkautschukbahn in einem Schwimmbecken [Foto: Fa. Steuler Industrieller Korrosionsschutz]

14

Bild 14.16: Bahnenförmige Verbundabdichtung aus 2 mm dicker Butylkautschukbahn – hier mit Durchführung einer Dichtheitsprüfung [Foto: Fa. Steuler Industrieller Korrosionsschutz]

14.4.2.3 Plattenförmige Abdichtungsstoffe Plattenförmige Abdichtungsstoffe bestehen aus einzelnen werkseitig hergestellten Platten, die gemeinsam mit weiteren Komponenten, wie Fugenbändern, Manschetten und Ähnlichem, die Abdichtung bilden. Sie bestehen je nach Hersteller aus unterschiedlichen Hartschaum-Trägerelementen, zum Beispiel expandiertem Polystyrol-Hartschaum, die auf der Oberfläche beidseitig mit einem speziellen Versteifungsmaterial und einem Vliesgewebe zur Verbesserung der Haftung mit dem Fliesenkleber versehen sind. Der Verwendbarkeitsnachweis wird mit Bezug auf Bauregelliste A Teil 2, laufende Nummer 1.10 über ein allgemein bauaufsichtliches Prüfzeugnis auf der Grundlage der PG-AIV [14.9] erbracht. Die geprüften Produkte können unterschiedlich in den Beanspruchungsklassen A und/oder B bzw. C gemäß ZDB-Merkblatt eingesetzt werden.

447

14.4 Stoffe

Bild 14.17: Verlegen der Bauplatten auf tragfähigem ebenen Untergrund durch vollflächiges Ankleben der Platten [LUX ELEMENTS GmbH &. Co. KG]

Bild 14.18: Abdichten der Plattenstöße im Spritzwasserbereich mit Dichtungsbändern verklebt in flexibler Dichtungsschlämme [LUX ELEMENTS GmbH &. Co. KG]

Die Platten werden als angeklebte (bei Erfordernis auch verdübelte) Vorsatzschalen, Bekleidungen von Ständertragwerken oder Rohrkästen, Estrichelemente für bodengleiche Duschen, zum Herstellen von Küchenarbeitsplatten, Waschtischen und Ähnlichem angeboten und eingesetzt (Bild 14.17 und 14.18). Die Platten selbst sind wasserdicht bzw. wasserundurchlässig. Die Fugen zwischen den einzelnen Platten werden mit Dichtbändern und flüssig zu verarbeitenden Abdichtungsstoffen, wie beispielsweise Kunststoff-Zement-Mörtelkombinationen, abgedichtet. Es dürfen ausschließlich die Klebemörtel, Abdichtungsstoffe, Fliesenkleber und weitere Komponenten verwendet werden, die im jeweiligen abP benannt sind.

14.4.3 Dünnbettmörtel Zum Ansetzen der Fliesen und Platten bei Verbundabdichtungen werden Dünnbettmörtel verwendet. Hierbei muss es sich auch im bauaufsichtlich nicht geregelten Bereich um ein nach DIN EN 12004 geprüften und mit einer CE-Kennzeichnung versehenes Produkt handeln. Zum Umfang der Prüfungen sei an dieser Stelle auf [14.19] verwiesen. Grundsätzlich werden die Kleber nach ihrem Bindemittel unterschieden: – zementhaltige Mörtel – Dispersionskleber – Reaktionsharzkleber Liegt ein abP oder eine ETA für einen Bausatz vor, dürfen nur die Mörtel oder Kleber verwendet werden, die im Prüfzeugnis bzw. in der Zulassung benannt sind. Während die meisten Hersteller von flüssig zu verarbeitenden Verbundabdichtungen in der Regel auch eigene Kleber oder Mörtel herstellen, ist dies bei den Herstellern von bahnen- und plattenförmigen

14

448

14 Abdichtungen im Verbund mit Fliesen und Platten

AIV nicht unbedingt der Fall. Bei diesen Anwendungen liegen häufig mehrere Prüfzeugnisse vor, aus denen die Verwendbarkeit unterschiedlicher Dünnbettmörtel hervorgeht.

14.4.4 Fliesen- und Plattenbeläge Die Fliesen und Plattenbeläge bilden in Hinblick auf die Abdichtung die Schutzschicht. Gleichzeitig sind sie Nutz- und Verschleißschichten und prägen das optische Erscheinungsbild eines Raumes oder eines Außenbauteils. Sie sind in einem gesonderten Arbeitsgang anzusetzen oder zu verlegen. Zum Einsatz kommen im Wesentlichen keramische Beläge sowie kunstharz- und zementgebundene Platten. Entscheidendes Kriterium für die Dauerhaftigkeit ist neben den Materialqualitäten vor allem die Verarbeitung der Fliesen und Platten und hier insbesondere die Gewährleistung einer ausreichenden Haftung zwischen Belag und Mörtel bzw. Kleber. Hinsichtlich des Haftverbundes unterscheidet man drei Mechanismen bzw. deren Kombination: – Vermörtelung (mechanische Adhäsion) – Verzahnung (durch Profilierung der Fliesenunterseite („Schwalbenschwänze“)) – Verklebung (thermodynamische Adhäsion) Auf die Mechanismen des Haftverbundes wird an dieser Stelle nicht weiter eingegangen. Diese werden beispielsweise von Cziesielski in [14.19] ausführlich und anschaulich erläutert. Nach DIN 18157 wird ein weitgehend vollflächiges Ansetzen von keramischen Belägen im Dünnbettmörtel gefordert. Um dies zu erreichen stehen für die Verarbeitung zwei Verfahren und deren kombinierte Anwendung zur Verfügung: – Floating-Verfahren – Buttering-Verfahren – Buttering-Floating-Verfahren

14

Beim Floating-Verfahren wird der Dünnbettmörtel mit einer Zahnkelle auf den Untergrund aufgetragen und die Fliese in den so vorbereiteten Mörtel eingeschoben und angedrückt. Es entsteht keine vollflächige Verklebung. Dennoch wird diese Verlegemethode zumindest im Bereich mäßiger Beanspruchung und auch bei Fliesen in hoch beanspruchten Nassräumen (Beanspruchungsklasse A) als geeignet eingestuft, einen hinreichenden Haftverbund zu erzielen [14.19]. Beim Buttering-Verfahren wird der Mörtel auf die Unterseite der Fliese oder Platte aufgekämmt und anschließend auf dem Untergrund appliziert. Beim Buttering-Floating-Verfahren wird der Dünnbettmörtel sowohl auf den Untergrund als auch die Keramikrückseite aufgetragen. Es konnte gezeigt werden, dass das ButteringFloating-Verfahren wesentlich höhere Haftzugwerte im Vergleich zu nur im Floating- oder nur im Butteringverfahren aufgebrachten Fliesen aufweist [14.19]. Im Schwimmbadbereich soll nach [14.3] das Ansetzen der Fliesen im Buttering-FloatingVerfahren erfolgen. Cziesielski empfiehlt diese Verlegeart darüber hinaus auch für den Außenbereich und bei Abdichtungen der Beanspruchungsklasse C (Großküchen, Industrie und ähnlich), wenn die Fliesen in zementgebundenem Dünnbettmörtel verlegt werden sollen.

14.5 Ausführungsbeispiele

449

14.4.5 Fugenmörtel Fugenmörtel werden nach DIN EN 13888 in Abhängigkeit des Bindemittels in zementhaltige Fugenmörtel (CG) und Reaktionsharz-Fugenmörtel (RG) unterschieden. Die richtige Wahl des Fugenmörtels ist entscheidend für Nutzbarkeit und Dauerhaftigkeit der Verbundabdichtung und der Beläge. Zementgebundene Fugenmörtel werden in der Regel sowohl bei mäßig als auch bei hoch beanspruchten Abdichtungen der Klassen A0 und A eingesetzt. In den Beanspruchungsklassen B und C ist im Einzelfall zu prüfen, inwieweit wegen der zu erwartenden Beaufschlagung, zum Beispiel mit verdünnten Säuren, der Einsatz von Reaktionsharz-Fugenmörtel erforderlich wird. Die Verarbeitung zementgebundener Fugenmörtel geschieht durch Einschlämmen des Fugenmörtels in die Fugen zwischen den Fliesen. Nach dem Ansteifen wird der Mörtel mit einem Schwamm abgezogen und von den Fliesen abgewaschen.

14.5 Ausführungsbeispiele Wie bei allen Abdichtungssystemen kommt auch bei den AIV der Ausbildung von Detailpunkten besondere Bedeutung zu. Deshalb werden im Folgenden Ausführungsbeispiele in Detailpunkten vorgestellt. Der Schwerpunkt der Beispiele liegt hierbei bei den Abdichtungen in Innenräumen. Die Ausführung von Schwimmbad- und Behälterabdichtungen wird im Rahmen dieses Aufsatzes nicht weiter betrachtet. Diesbezüglich sei beispielsweise auf Arndt [14.21] oder Wowra [14.22]verwiesen.

14.5.1 Verbundabdichtungen in Innenräumen 14.5.1.1 Abdichtung in häuslichen Bädern ohne Bodenablauf Im bauaufsichtlich nicht geregelten Bereich wird in [14.2] in der Beanspruchungsklasse A0 für so genannte feuchteunempfindliche Untergründe an Wänden angegeben: „Bereich ohne zwingend erforderliche Abdichtung“ Gleichzeitig wird in [14.2] als Anwendungsbeispiel für die Beanspruchungsklasse A0 häusliche Bäder benannt. Nach Auffassung des Autors sollten, auch wenn dies nach den Technischen Regeln [14.1, 14.2] nicht zwingend erforderlich ist, auch spritzwasserbelastete Bereiche von häuslichen Bädern (ohne Bodenabläufe) immer abgedichtet werden, denn die Beanspruchung der Wandflächen ist unabhängig davon, ob man eine Duschwanne oder eine bodengleiche Dusche mit Bodenablauf hat, in der Regel gleich. Wetzel hat dies in [14.17] anschaulich dargestellt. Bild 14.20 zeigt sinnvolle Vorschläge für die Anordnung von Abdichtungen in Wohnungsbädern ohne Bodenabläufe. Vergleichbare Darstellungen wurden mit der Ausgabe 2010-01 auch in [14.2] aufgenommen.

14

450

14 Abdichtungen im Verbund mit Fliesen und Platten

Bild 14.19: Vergleich der Wasserbelastungen bei einer Dusche mit Bodenablauf und Duschwanne [14.17]

14 Bild 14.20: Anordnung von Abdichtungen in häuslichen Bädern mit Wanne ohne Duschnutzung und Dusche (links) bzw. mit Badewanne als Dusche (rechts) [14.14]

Typische Beispiele für Anwendungen, die bei feuchteunempfindlichen Untergründen keiner Abdichtung bedürfen sind: – Gäste-WCs (ohne Dusch- und Bademöglichkeit), – Hauswirtschaftsräume, – Küchen mit haushaltsüblicher Nutzung, – Wände im Bereich von Sanitärobjekten wie Handwaschbecken oder wandhängende WCs.

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14.5 Ausführungsbeispiele

Es sei an dieser Stelle nicht verschwiegen, dass über die Notwendigkeit der Abdichtung von spritzwasserbelasteten Flächen in häuslichen Bädern unterschiedliche Meinungen in der Fachwelt bestehen. Oswald vertritt eine gegenteilige Auffassung im Sinne der Technischen Regeln [14.20]. Wetzel [14.17] stützt hingegen die Ansicht des Autors. Cziesielski geht noch einen Schritt weiter und begründet die Notwendigkeit Abdichtungen in Bädern mit häuslicher oder haushaltsähnlicher Nutzung anordnen zu müssen, unter anderem damit, dass nach DIN 1986-100 (Entwässerungsanlagen für Gebäude- und Grundstücke) in Verbindung mit DIN 820-23 (Normungsarbeit – Gestaltung von Normen) auf einen Bodenablauf nur in begründeten Einzelfällen verzichtet werden darf [14.19]. Die vorstehenden Ausführungen machen deutlich, dass es auch bei der Entscheidung über die Ausführung einer Abdichtung in häuslichen Bädern und vergleichbaren Nutzungen empfehlenswert ist, einen Bauherrn über die unterschiedlichen Auffassungen in der Fachwelt zu informieren und insbesondere dem bautechnischen Laien eine begründete Entscheidungsvorlage zu erarbeiten, die ihn in die Lage versetzt über den Einbau oder den Wegfall einer Abdichtung in Bädern ohne Bodenablauf zu befinden. Nur so läuft man als Planer und/oder Ausführender deutlich weniger Gefahr im Falle nachträglicher Streitigkeiten über die Ausführung einen Sorgfaltsverstoß (Verletzung der Hinweispflicht) begangen zu haben. 14.5.1.2 Rand- und Bewegungsfugen Im Bereich von Randfugen und Feldbegrenzungsfugen ist die Abdichtung mit vorgefertigten Einlagen (Dichtbändern) auszuführen. Planmäßige Bauteilbewegungen zwischen Wand-, Boden- und Belagsfeldern sind gegebenenfalls durch die Ausbildung von Schlaufen aufzunehmen Bild 14.21 zeigt die Regelausführung am Übergang zwischen Estrich und Wand. Bei den Dichtbändern handelt es sich zumeist um dünne Folien mit freiliegendem Vlies oder Gewebestreifen, als Anschluss für die flüssig aufzubringende Abdichtung. Bei den bahnenförmigen AIV werden entweder ebenfalls zusätzliche Dichtungsbänder eingebracht oder die Bahnen aus Boden- und Wandbereich einfach durch Überlappung miteinander verbunden. Plattenförmige AIV erfordern grundsätzlich zusätzliche Fugenbänder. Die Bilder

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Bild 14.21: Boden-Wandanschluss gemäß ZDB-Merkblatt [14.2]

452

14 Abdichtungen im Verbund mit Fliesen und Platten

Bild 14.22: Ausführung eines Fugenbandes mit einer flexiblen Dichtungsschlämme a) 1. Arbeitsschritt mit Einarbeiten / Fixieren des Dichtbandes am Untergrund – hier Eckformteil b) 2. Arbeitsschritt mit Auftrag der Dichtungsschlämme auf dem Gewebestreifen c) + d) 3. + 4. Arbeitsschritt mit Auftrag der Abdichtung durch Rollen oder Spachteln [Fotos: Sopro Bauchemie GmbH, Wiesbaden]

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14.22a bis 14.22d zeigen am Beispiel einer flexiblen Dichtungsschlämme die Ausführung von Fugenbändern. Bild 14.23 zeigt den Schnitt einer Duschkabine mit plattenförmigen AIV mit Fugenbändern über sämtlichen Plattenstößen. Bei flüssig zu verarbeitenden AIV lässt sich für diesen Anschluss eine deutlich höhere Sicherheit erzielen, wenn man auf Systeme zurückgreift, die vollflächig mit einer Vlieseinlage versehen werden und dadurch ohne die beschriebenen Dichtbänder auskommen. Da sich der Estrich in vielen Fällen stärker verformt (schüsseln, aufwölben, schwinden) kommt es immer wieder zu Flankenabrissen der üblicherweise in den Ixeln eingebrachten Dichtungsmassen. Dies ist ein Grund warum Dichtungsmassen allein keine fachgerechte Abdichtung bilden. Derartige Schäden aber auch natürlicher Verschleiß oder Schimmelpilzbildungen in Nassbereichen führen dazu, dass diese Fugen turnusmäßig erneuert werden müssen („Wartungsfuge“). Diese Wartungsarbeiten stellen ein erhöhtes Beschädigungsrisiko für die dahinterliegenden dünnen Dichtungsbänder dar. Eine Möglichkeit insbesondere in den hochbeanspruchten Schwimmbadbereichen oder gewerblichen Küchen ist der Einsatz von Hohlkehlfliesen. Hierdurch wird einerseits die am

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14.5 Ausführungsbeispiele

Bild 14.23: Duschkabine mit plattenförmigen AIV mit Dichtbändern über sämtlichen Fugen [Foto: LUX ELEMENTS GmbH & Co. KG]

stärksten mit Spritzwasser (z. B: Reinigung mit Druckwasser) belastete Fuge aus der Bodenebene herausgehoben. Bei ausreichender Höhe des vertikalen Schenkels kann auch eine darüber liegende elastisch geschlossene Fuge oberhalb des Dichtbandes angeordnet werden. In mäßig beanspruchten Bereichen (A0) werden von der Industrie auch spezielle Randprofile als Übergänge angeboten, die die Ausführung eines elastischen Dichtstoffs entbehrlich machen (Bild 14.24). In [14.17] wird darüber hinaus vorgeschlagen zusätzlich ein etwa 20 mm breites PVC-Profil aufzukleben, um das Dichtband vor unvorsichtigem Hineinschneiden zu schützen (Bild 14.25). Ähnliches sieht die Fa. Sopro ihren Planungsvorgaben bei Abdichtungen der Beanspruchungsgruppe C durch Anordnung eines Hinterfüllprofils vor.

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Bild 14.24: Randprofil im Übergang zwischen Boden und Wand [Foto: Fa. Schlüter/Systems KG]

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14 Abdichtungen im Verbund mit Fliesen und Platten

Bild 14.25: Vorschlag zum Schutz einer AIV im Bereich von „Wartungsfugen“ bei hoch beanspruchten Abdichtungen [14.17]

14.5.1.3 Durchdringungen und Einbauteile Nach [14.2] sind Durchdringungen mit Dichtflansch und/oder Dichtmanschetten in die Flächenabdichtung einzubinden (Bild 14.26). Hierbei ist es wichtig, dass die Manschetten oder Flansche an vorher eingebaute Rohrverlängerungen und nicht an die Baustopfen aus Kunststoff angeschlossen werden.

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Bild 14.26: Installationsdurchführung gemäß ZDB-Merkblatt [14.2]

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14.5 Ausführungsbeispiele

Manschetten liegen dadurch dicht an der Leitung an, weil das vorgesehene Loch etwas kleiner ist als der Rohrdurchmesser. Beim Einbau darf die Manschette nicht überdehnt werden. Deshalb sind die wesentlich größeren Baustopfen vor der Montage zu entfernen. In Bild 14.27 bis 14.29 sind handelsübliche Dichtmanschetten für Rohrdurchdringungen dargestellt, wobei die meisten vlieskaschierten PE-Folien ohne Gummi-Dichtkragen angeboten werden. Besondere Anforderungen sind an Durchdringungen in Räumen erforderlich, die der Beanspruchungsgruppe C zuzuordnen sind. Hier werden im Fußbodenbereich (z. B. unter Waschtischen) Frisch- und Schmutzwasserleitungen von Edelstahlhüllrohren oder -kästen, die vollständig in quarzsandgefülltem Epoxidharz eingegossen werden oder mit Los-Festflansch-Konstruktionen (Bild 14.30) ausgerüstet sind, benötigt, um die ausreichende Dichtigkeit und Beständigkeit gegenüber chemischer Beanspruchung zu gewährleisten.

14 Bild 14.27 (oben links): Übliche Dichtmanschette mit Folie und freier Gewebearmierung [Foto: Sopro Bauchemie GmbH, Wiesbaden] für flüssig zu verarbeitende AIV Bild 14.28 (oben rechts): Spezielle Dichtmanschette mit beidseitig vlieskaschierter PE-Folie und Gummi-Dichtkragen [Foto: Fa. Dallmer]. Bild 14.29 (links): Dichtmanschette für plattenförmige AIV [Foto: LUX ELEMENTS GmbH & Co. KG]

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14 Abdichtungen im Verbund mit Fliesen und Platten

Bild 14.30: Hüllrohr mit Los-FestflanschKonstruktionen, in die die Flächenabdichtung aus Reaktionsharz eingebunden ist [Foto: Sopro Bauchemie GmbH, Wiesbaden]

14.5.1.4 Bodenabläufe Bodenabläufe sind an die Flächenabdichtung anzuschließen. Nach [14.2] sind nur Bodenabläufe mit Klebe- oder Los- und Festflansch zu verwenden. An den Flansch werden Träger aus Gewebe, Vlies oder Folien, die in die Flächenabdichtung einbinden, angeschlossen. Hierzu gibt es mittlerweile eine Vielzahl von Herstellern die entsprechende Produkte anbieten. Bild 14.31 zeigt ein Regeldetail nach [14.2]. Bild 14.32 verdeutlicht die Ausführung anhand einer Reaktionsharzabdichtung im Küchenbereich (vor Setzen des Losflansches und Montage des Aufsatzelementes). Ähnlich ist auch die Ausbildung von Rinnen in hochbeanspruchten Bereichen auszuführen. Hier ist zu klären, ob eine höhere thermische Beanspruchung der Rinne vorliegt. Wenn ja,

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Bild 14.31: Bodenablauf mit Klemmflansch gemäß ZDB-Merkblatt [14.2]

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14.5 Ausführungsbeispiele

Bild 14.32: Ausführung einer PU-Abdichtung im Bereich eines Bodenablaufes [Foto: Sopro Bauchemie GmbH, Wiesbaden]

Bild 14.33: Abdichtungsanschluss an eine Rinne mit hoher thermischer Beanspruchung (z. B. in gewerblichen Küchen)

sollte die Abdichtung nicht unmittelbar an der Rinne befestigt werden (Bild 14.33). Bei thermisch nicht belasteten Rinnen ist der Anschluss direkt an Rinne jedoch möglich. 14.5.1.5 Übergänge zwischen Nass- und Trockenräumen Auch in Türbereichen zwischen Nass- und Trockenräumen muss der Feuchteschutz gewährleistet sein und die AIV sicher angeschlossen werden können. Hierzu reicht ein einfaches Ausstreichen der Verbundabdichtung auf dem Estrich nicht aus. Je nach Beanspruchung werden hier unterschiedlich umfängliche Maßnahmen notwendig. Das ZDB-Merkblatt [14.2] bietet hier lediglich einen Ausführungsvorschlag für die Beanspruchungsklasse A0. Zum Befestigen der Trennschienen ist im Estrich eine Aussparung vorzusehen. Die Schienen sind mit Reaktionsharz oder anderen geeigneten Werkstoffen zu befestigen bzw. zu ver-

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14 Abdichtungen im Verbund mit Fliesen und Platten

Bild 14.34: Übergang im Türbereich gemäß ZDB-Merkblatt [14.2]

gießen. Die Flächenabdichtungen sind an Trennschienen in Türdurchgängen mit Gewebe, Vlies oder Folien anzuschließen oder mit Abdichtungsstoffen einzudichten. Bei mäßiger Beanspruchung (A0) sind als Übergänge kleine Absätze empfehlenswert. Alternativ ist die Ausbildung einer im Türbereich mit Gefälle verlegten Fliese oder die Herstellung einer Schwelle möglich (Bild 14.35a/b). Sollen bei mäßiger Beanspruchung Schwellen oder Höhenversprünge vermieden werden, kann ersatzweise in Erwägung gezogen werden auch den angrenzenden Trockenraum im Bodenbereich mit abzudichten. Dies führt in Abhängigkeit von den örtlichen Gegebenhei-

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Bild 14.35a: Schwellenausbildung zwischen Nass- und Trockenraum bei mäßiger Beanspruchung mit Höhenversprung

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14.5 Ausführungsbeispiele

Bild 14.35b: Schwellenausbildung zwischen Nass- und Trockenraum bei mäßiger Beanspruchung mit im Gefälle verlegter Fliese im Türbereich

ten unter Umständen zu geringeren Aufwendungen als die beschriebenen Schwellenkonstruktionen. Bei hoher Beanspruchung (z. B. öffentliche Duschen oder Großküchen) werden in Türbereichen in der Regel Rinnen eingebaut, um ein Überschwappen anfallenden Brauch- und Reinigungswassers in den Trockenraum wirksam zu verhindern.

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Bild 14.36: Übergang im Türbereich zwischen Nass- und Trockenraum bei hoher Beanspruchung gemäß ZDB-Merkblatt [14.3]

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14 Abdichtungen im Verbund mit Fliesen und Platten

14.5.1.6 Türen Wie Türschwellen bilden auch die Anschlüsse an die Türzargen immer wieder Ausgangspunkte für Feuchteschäden. Im Bereich von Türen muss die Abdichtung hinterlaufsicher angeschlossen und ent-sprechend den Erfordernissen an der Wand aufgekantet werden. In [14.2] finden sich über die Ausführung keine detaillierten Hinweise mit Ausnahme des Hinweises, die Türzargen nach Herstellung der Abdichtung einzubauen. Grundsätzlich gilt, dass die Abdichtungsunterlage auch im Bereich der Zarge geschlossen sein muss. Dies ist bei Ständerwänden mit Metallprofilen in der Regel nicht der Fall, da die Beplankungen hier nicht herum geführt werden. Muss also eine AIV bei Ständerwänden auch über den Querschnitt angeordnet werden, muss bis in die geforderte Höhe ein Stahlblech als ausreichender Untergrund für die Applikation der AIV zusätzlich eingestellt werden. Einen Sondervorschlag bei vorhandener Türzarge in einer monolithischen Wand zeigt Bild 14.37. Bei dieser Ausführung ist aber zwingend darauf zu achten, dass die vor der Abdichtung eingebrachten Materialien feuchtebeständig sind, da sie im Zeitraum der Nutzung nicht geschützt sind. Diese Ausführung sollte deshalb nur bei mäßiger Beanspruchung zur Ausführung kommen.

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Bild 14.37: Mögliche Abdichtungsführung bei vorhandener Zarge [Foto: Sopro Bauchemie GmbH, Wiesbaden]

14.5.1.7 Bade- , Duschwannen und barrierefreie Duschen Bei feuchtigkeitsempfindlichen Umfassungsbauteilen und bei den Beanspruchungsklassen A und C ist nach [14.2] eine Flächenabdichtung unter und hinter Wannen erforderlich. Die Ausführung einer elastischen Fuge zwischen Bade- bzw. Duschwanne und Wand stellt keine Abdichtungsmaßnahme dar. Mit Fugenprofilen oder mit elastischen Fugenfüllstoffen geschlossene Fugen sind nicht dauerhaft wasserdicht. Unterbrochene Abdichtungsführungen im Bereich der Wannen gelten als schadensträchtig [14.19].

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14.5 Ausführungsbeispiele

a)

b)

c)

Bild 14.38: Oberer Abschluss von Dusch- und Badewanne im Wandbereich [14.14] a) Befestigung von Sanitärobjekten mit Wannenleisten b) Anschluss Duschtasse – Wand mit hochgezogenem Duschtassenrand c) Anschluss Duschtasse – Wand d) Anschluss Duschtasse – Wand

d)

1 2 3 4 5 7 9 10

Flächenabdichtung Dichtband Sekundärabdichtung Primärabdichtung Fliesen im Dünnbett Beplankung/Bekleidung (ein- bzw. zweilagig) Duschtasse/Badewanne vorkomprimiertes Dichtungsprofil, „Dichtungsschnur“

Bild 14.38 zeigt verschiedene Anschlüsse von Dusch- oder Badewannen am oberen Rand. Neben der Verbundabdichtung wird die Hinterläufigkeit im Bereich der Wannen an der oberen Wand durch zwei weitere Dichtungsebenen gewährleistet. In [14.14] werden diese als Primär- und Sekundärdichtung bezeichnet. Die Primärdichtung ist die nicht sichtbare Dichtung zwischen Wannenrand und Beplankungsebene. Sie kann mit elastischen Materia-

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14 Abdichtungen im Verbund mit Fliesen und Platten

lien, Profilen, Schaumstoffdichtbändern oder ähnlichem ausgeführt werden. Die so genannte Sekundärdichtung im Übergang zwischen Wannenrand und Fliese wird in der Regel mit elastischen Dichtstoffen vorgenommen. Diese Fuge bedarf der turnusmäßigen Wartung und stellt für sich allein keine funktionsfähige Abdichtungsmaßnahme dar (siehe auch Hinweise in Abschnitt 14.5.1.2) In den letzten Jahren werden auch in häuslichen Bädern zunehmend mehr barrierefreie Duschen eingebaut. Es ist zu beachten, dass man mit dem Einbau derartiger Duschsysteme ungeachtet der Konstruktionsart in den Geltungsbereich der DIN 18195-5 für mäßig beanspruchte Nassräume (mit Bodenablauf) fällt. In Hinblick auf das ZDB-Merkblatt [14.2] fällt man je nach Nutzung in die Beanspruchungsklasse A0 (häusliches Bad) bzw. A (öffentliche Duschen). Für die Herstellung barrierefreier Duschen sind verschiedene Konstruktionsarten möglich: Soll der Boden auch im Duschbereich gefliest werden kann zur Herstellung des Duschbereichs die zum Bodenablauf hin notwendige partielle Gefällegebung im Estrich vorgenommen werden. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass keine elastischen Fugen im Übergang zum angrenzenden Bodenbereich notwendig sind. Nachteilig ist zu bewerten, dass die tatsächliche Gefällegebung und die Ebenheit des Untergrundes für die nachfolgende Verfliesung stark abhängig von der handwerklichen Sorgfalt sind. Außerdem widerspricht die Ausbildung eines Gefälles den Anforderungen der DIN 18540 (Estriche im Bauwesen), wonach Estriche mit konstanter Dicke auszuführen sind. Alternativ stehen für geflieste Böden vorgefertigte Elemente aus XPS-Formteilen mit vorgefertigtem Gefälle, die auf Unterbauelementen eingebaut werden zur Verfügung (Bild 14.39). Diese weisen eine hohe Maßgenauigkeit hinsichtlich Gefälle und Abmessungen auf. Aufgrund des Wechsels im Untergrund wird am Übergang zum Estrich außerhalb der Dusche eine mit elastischem Dichtstoff gefüllte Fuge notwendig. Auch diese Fuge ist eine Wartungsfuge und stellt ein hohes Beschädigungsrisiko für das erforderliche Dichtband der AIV dar (siehe Abschnitt 14.5.1.2).

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Bild 14.39: XPS-Formteil für die Konstruktion einer bodengleichen Dusche mit bahnenförmiger Verbundabdichtung [Foto: Fa. Schlüter System KG]

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14.5 Ausführungsbeispiele

Bei bodengleichen Duschwannen unterscheidet man Systeme mit allseitig umlaufenden, werkseitig montierten Dichtbändern und Systeme mit umlaufendem entwässerbaren Wannenträger und aufgelegter Duschwanne, bei denen der Wannenträger über ein Dichtband an die AIV angeschlossen wird. Der Vorteil der letztgenannten Systeme ist, dass die Abdichtung nicht unmittelbar an einer Wartungsfuge liegt sondern geschützt eingebaut wird. Dies verringert die bereits mehrfach angesprochene Beschädigungsgefahr für die Dichtbänder deutlich. Auch ist ein Ausbau der Wanne möglich, ohne die Abdichtung zu beschädigen. Zu beachten ist, dass die bei diesen Systemen eingesetzten Dichtbänder nicht Bestandteil der Systemprüfungen gemäß den PG-AIV bzw. der ETAG 022 (und damit nicht Bestandteil der geprüften „Bausätze“) sind.

a)

b)

c)

Bild 14.40: a) Bodengleiche Duschwanne mit entwässerbarem Wannenträger und aufgesetzter Duschwanne (System Kaldewei ESR) b) Anschluss Abdichtung im Wandbereich c) Versiegelung der Fugenkanten

14.5.2 Verbundabdichtungen im Außenbereich Nach [14.2] ist der Anwendungsbereich von Verbundabdichtungen im Außenbereich auf Balkone und Terrassen über nicht bewohnten Räumen beschränkt. Sie werden der Beanspruchungsklasse B0 zugeordnet.

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14 Abdichtungen im Verbund mit Fliesen und Platten

Bei Terrassen über bewohnten Räumen dürfen Verbundabdichtungen nur als zusätzliche Maßnahmen, beispielsweise zum Schutz des Estrichs vor Durchfeuchtung eingesetzt werden. Die eigentliche Abdichtung derartiger Bauteile ist entsprechend den Anforderungen der DIN 18195-5 [14.1] oder den Flachdachrichtlinien [14.23] mit Bitumen- oder Kunststoffbahnen herzustellen. Grundsätzlich ist bei der Ausführung von Balkonen und Terrassen ein ausreichendes Gefälle zu planen. Dieses sollte im Endzustand mindestens 2 % betragen. Das Gefälle kann entweder bereits mit der Balkonplatte selbst (Fertigteile) oder durch einen Gefälleestrich, der auf die Rohdecke aufgebracht wird, erzielt werden. Weiterhin sind ausreichende Entwässerungsmöglichkeiten für den Bemessungsregen (z. B. Bodenablauf, vorgehängte Rinnen am freien Rand) und Notentwässerung für den Havariefall (z. B. Wasserspeier) vorzusehen. An aufgehenden Bauteilen ist die Verbundabdichtung hochzuführen. Entsprechend den Anforderungen der DIN 18195 sollte die Aufkantungshöhe unabhängig vom Abdichtungsmaterial mindestens 15 cm betragen. Bild 14.41 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Balkonabdichtung.

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Bild 14.41: Verbundabdichtung auf Balkonen [14.19]

In der Regel werden flexible Dichtungsschlämmen als AIV im Bereich von Balkonen und Terrassen verwendet. Bei erdberührten Terrassen ist zu beachten, dass die Abdichtung auch rückwärtig aufsteigender Feuchte ausgesetzt sein kann. Dies ist bei der Auswahl des geeigneten Produktes zu beachten. Die gilt auch hinsichtlich der Anforderungen an die Untergrundfeuchte allgemein, da zum Beispiel Estriche im Außenbereich höhere Ausgleichsfeuchten als im Innenbereich aufweisen.

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14.6 Ausblick

Bild 14.42: Ausführung einer Dichtungsschlämme im Anschlussbereich zur Außenwand mit eingelegtem Dichtungsband [Foto: Sopro Bauchemie GmbH, Wiesbaden] Bild 14.43: Vollflächiger Auftrag einer Dichtungsschlämme in zwei Arbeitsgängen [Foto: Sopro Bauchemie GmbH, Wiesbaden] Bild 14.44: Auftrag einer flexiblen Dichtungsschlämme an einem Bodenablauf [Foto: Sopro Bauchemie GmbH, Wiesbaden]

Die Applikation der Stoffe erfolgt grundsätzlich wie im Innenbereich. Die Flächenabdichtung ist über Dichtungsbänder an aufgehende Bauteile oder Abläufe anzuschließen. Die Bilder 14.42 bis 14.44 zeigen beispielhaft Ausführungen von Dichtungsschlämmen im Bereich von Balkonen.

14.6 Ausblick Flüssig zu verarbeitende Abdichtungen im Verbund mit Belägen aus Fliesen und Platten stellen in Innenräumen, für Behälter und Schwimmbecken und im Bereich von Balkonen häufig angewendete Abdichtungskonstruktionen dar. Sie sind in vielen Anwendungen allgemein anerkannt und wurden für den Bereich der Behälter und Schwimmbecken im Juli 2009 erstmalig in einen Weißdruck der DIN 18195 aufgenommen. Die weitergehende Berücksichtigung der AIV auch für die Innenraumabdichtungen gegen nicht drückendes Wasser wird im Rahmen der zuständigen Ausschüsse zur DIN 18195 derzeit beraten. Neben den bereits seit Jahrzehnten am Deutschen Markt eingesetzten flüssig zu verarbeitenden AIV sind in den vergangenen Jahren mit bahnen- und plattenförmigen Abdichtungsstoffen weitere Gruppen hinzugekommen. Es bleibt abzuwarten, in welchem Umfang auch

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14 Abdichtungen im Verbund mit Fliesen und Platten

diese Stoffe von den am Bau Tätigen mehrheitlich angenommen und eingebaut werden und von den zuständigen Ausschüssen unabhängige Konstruktions- und Bemessungsregeln auch hierfür aufgestellt werden. Die Entwicklung der Normungsarbeit und die Umsetzung der Bauproduktenrichtlinie innerhalb der Europäischen Gemeinschaft in den vergangenen Jahren hat unter anderem zur Verabschiedung der ETAG 022 Teil 1 für die Erteilung Europäischer Technischer Zulassungen für flüssig zu verarbeitende Verbundabdichtungen geführt. Die Teile 2 und 3 für bahnen- und plattenförmige AIV liegen zwar bislang nur im Entwurf vor, jedoch ist deren Bearbeitungsstand weit fortgeschritten, so dass ihre Bekanntmachung absehbar ist. In der näheren Zukunft gilt es vorhandene Unklarheiten und Widersprüche zwischen DIN 18195, ZDB-Merkblatt und europäischen Regelungen in Hinblick auf die Verbundabdichtungen zu beseitigen. Einen ersten Schritt bildet hier das neue Klassifizierungs- und Zuordnungsschema gemäß [14.2] (vgl. auch Abschnitt 14.2). Die Übernahme des Klassifizierungsund Zuordnungssystems auch in die DIN 18195 wurde vom DIBt vorgeschlagen. Parallel hierzu wird auf europäischer Ebene die EN 14891 „Flüssig zu verarbeitende Abdichtungsstoffe im Verbund mit Fliesen und Plattenbelägen – Definitionen, Spezialfunktionen und Prüfverfahren“ bearbeitet. Ob diese Norm den Status einer harmonisierten Norm erhalten wird und inwieweit sie sich gegebenenfalls von der ETAG 022 abgrenzt bleibt abzuwarten.

14.7 Literatur

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[14.1] DIN 18195: Bauwerksabdichtungen, soweit in Hinblick auf Verbundabdichtungen relevant, bestehend aus den Teilen: DIN 18195-1:2000-08: Grundsätze, Definitionen, Zuordnung der Abdichtungsarten DIN 18195-2:2009-04: Stoffe DIN 18195-3:2000-08: Anforderungen an den Untergrund und Verarbeitung der Stoffe DIN 18195-5:2000-08: Abdichtungen gegen nichtdrückendes Wasser auf Deckenflächen und in Nassräumen, Bemessung und Ausführung DIN 18195-7:2009-07: Abdichtungen gegen von innen drückendes Wasser; Bemessung und Ausführung [14.2] Zentralverband Deutsches Baugewerbe: Hinweise für die Ausführung von flüssig zu verarbeitenden Verbundabdichtungen mit Bekleidungen und Belägen aus Fliesen und Platten für den Innen- und Außenbereich, Stand 2010-01 [14.3] Zentralverband Deutsches Baugewerbe: Schwimmbadbau – Hinweise für Planung und Ausführung keramischer Beläge im Schwimmbadbau, Stand 2008-07 [14.4] Deutsches Institut für Bautechnik (DIBt): Bauregelliste A, B und Liste C, Ausgabe 2008/1 mit Änderung 2008/2 [14.5] Deutsches Institut für Bautechnik (DIBt): Liste der Technischen Baubestimmungen, Ausgabe September 2008 und vorgesehener Änderungen Februar 2009 [14.6] Säurefliesner-Vereinigung e.V. u.a.: Prüfgrundsätze zur Erteilung eines allgemeinen bauaufsichtlichen Prüfzeugnisses für flüssig zu verarbeitende Abdichtungsstoffe im Verbund mit Fliesen- und Plattenbelägen (PG-AIV), Ausgabe 2008-02

14.7 Literatur

[14.7] Säurefliesner-Vereinigung e. V. u. a.: Prüfgrundsätze zur Erteilung eines allgemeinen bauaufsichtlichen Prüfzeugnisses für Abdichtungsstoffe im Verbund mit Fliesen- und Plattenbelägen Teil 3: Bahnenförmige Verbundabdichtungen, Stand 2006-06 [14.8] Säurefliesner-Vereinigung e.V. u.a.: Prüfgrundsätze zur Erteilung eines allgemeinen bauaufsichtlichen Prüfzeugnisses für Abdichtungsstoffe im Verbund mit Fliesen- und Plattenbelägen (PG AIV) – Teil 3: Plattenförmige Verbundabdichtungen, Ausgabe 2007-12 [14.9] Richtlinie des Rates vom 21. Dezember 1988 zur Angleichung der Rechts- und Verwaltungsvorschriften der Mitgliedsstaaten über Bauprodukte (Richtlinie 89/106/EWG – Bauproduktenrichtlinie) [14.10] ETAG 022: Leitlinie für die europäische technische Zulassung für Abdichtungen für Wände und Böden in Nassräumen; Teil 1: Flüssig aufzubringende Abdichtungen mit oder ohne Nutzschicht (Fassung 2007-07); Teil 2 „Abdichtungsbahnen mit verschweißten/verklebten Nähten“ und Teil 3 „Wasserdichte Platten mit zugehörigen Fugendichtbändern“ (z. Z. Entwurf) [14.11] TU München – MPA Bau: Allgemeines bauaufsichtliches Prüfzeugnis P-T23868/02 vom 07.03.2003 zu „PCI-Seccoral-2K“ [14.12] MFPA Leipzig GmbH: Tagungsband zum 4. Leipziger Abdichtungsseminar 2009 [14.13] Bundesverband Estrich und Belag (BEB): Abdichtungsstoffe im Verbund mit Bodenbelägen (2007) [14.14] Informationsdienst Holz: Merkblatt Reihe 3 I Teil 2: Bäder und Vorwort Feuchträume im Holzbau und Trockenbau, Ausgabe 2007-06 [14.15] Koordinierungskreis Bäder: Richtlinien für den Bäderbau (KOK-Richtlinien), 4. Auflage 2002 [14.16] Tagungsband der Aachener Bausachverständigentage 2005, Vieweg & Sohn Verlag, Wiesbaden 2005, darin Beiträge von Oswald: – Bauaufsichtliche Prüfzeugnisse als Grundlage für zuverlässige Abdichtungsprodukte – Aussagewert und Missbrauch von Prüfzeugnissen [14.17] Wetzel: Abdichtungen in Innenräumen – geänderte bauaufsichtliche Regelungen, neue Normen und Richtlinien sowie Beispiele aus der Praxis, Seminarunterlagen zum Vortrag am 05.05.2009 vor der Hamburgischen Ingenieurkammer-Bau [14.18] Wetzel: Gut gedichtet. In: Deutsches Architektenblatt, Heft 10/2007, Seiten 66–69 [14.19] Cziesielski: Verbundabdichtungen – Praktische Anwendungen, in Bauphysik-Kalender 2008, Verlag Ernst & Sohn, Berlin 2008 [14.20] Oswald: Abdichtung im Mauerwerksbau, in Mauerwerk-Kalender 2002, Verlag Ernst & Sohn Berlin [14.21] Arndt: Schäden im Schwimmbadbau, Band, Fachbuchreihe Schadenfreies Bauen, Fraunhofer IRB Verlag Stuttgart, 2009 [14.22] Wowra: Abdichtung gegen von innen drückendes Wasser, in Bauphysik-Kalender 2008, Verlag Ernst & Sohn, Berlin 2008 [14.23] Zentralverband des Deutschen Dachdeckerhandwerks Fachverband Dach-, Wand- und Abdichtungstechnik e.V.: Fachregel für Abdichtungen (Flachdachrichtlinie) – Regel für Abdichtungen nicht genutzter Dächer – Regel für Abdichtungen genutzter Dächer und Flächen, Ausgabe 2008-10

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15 Abdichtungen mit Gelinjektionen Von Dr.-Ing. Ute Hornig

15.1 Anwendungsbereich Mit dem Begriff Gel werden Materialien bezeichnet, die sich in ihren stofflichen Grundlagen und in ihren Eigenschaften zum Teil deutlich von langjährig bekannten Abdichtungsmaterialien unterscheiden. Durch die Injektion von Gelen lassen sich unter bestimmten Randbedingungen Abdichtungen gegen drückendes und nicht drückendes Wasser sowie gegen Bodenfeuchte herstellen. Dazu werden die in der Regel mehrkomponentigen, flüssigen Ausgangsstoffe in Fehlstellen, Zwischenräume, Risse oder den angrenzenden Baugrund injiziert und erhärten innerhalb kurzer Zeit zu dauerelastischen Körpern, die ihrerseits die Abdichtung übernehmen. Gelinjektionen stellen Sonderverfahren dar, die nur in Ausnahmefällen planmäßig bei Neubauvorhaben eingesetzt werden. In der Regel kommen sie für nachträgliche Abdichtungen zum Einsatz, bei denen auf Grund von Besonderheiten, wie sie z. B. von außen unzugängliche Bauteile, Überbauungen, für andere Verfahren unzugängliche wasserführende Strukturen darstellen, konventionelle, geregelte Verfahren technisch nicht ausführbar oder unwirtschaftlich sind. In den letzten Jahren haben Gele einen festen Platz in der nachträglichen Bauwerksabdichtung eingenommen. Die Gründe dafür liegen in interessanten Materialeigenschaften, guter Verarbeitbarkeit und Kostengesichtspunkten. Wie bei fast jeder technischen Anwendung stehen den Vorteilen auch Nachteile gegenüber, deren Kenntnis für einen zweckentsprechenden Einsatz der Materialien erforderlich ist.

15.2 Grundlagen 15.2.1 Planungsgrundsätze Unter Injektionen wird im Grund- und Tiefbau das Einpressen von Injektionsmaterialien (Injektionsstoffen) in den Untergrund zur Abdichtung und/oder Verbesserung der Tragfähigkeit verstanden. Grundsätzlich werden zwei Arten von Injektionen unterschieden: die Injektion ohne und die Injektion mit Baugrundverdrängung [15.3]. Abdichtungsinjektionen zählen grundsätzlich zur Gruppe der Injektionen ohne Baugrundverdrängung, bei denen der für den Wassertransport zugängliche Porenraum des Baugrundes mit dem Injektionsmittel gefüllt wird. Grundlage ist der Gedanke, dass mit der Füllung der vorhandenen Porenräume des Untergrundes eine Abdichtung mit oder ohne Verfestigung verbunden ist, wenn der Injektionsstoff nach seinem flüssigen, pumpfähigen Ausgangszustand aushärtet [15.4].

15.2 Grundlagen

469

Abdichtungen durch Injektionen müssen grundsätzlich geplant werden, da das Injektionsergebnis von einer Vielzahl von Randbedingungen abhängig ist und falsch angewendete Verfahren und Stoffe neben der nicht erreichten Abdichtung erhebliche Folgeschäden an Bauwerken hervorrufen können. Hinweise für Planung und Ausführung von Injektionen sind im ABI-Merkblatt [15.2], der Richtlinie der Bahn AG [15.5] und dem WTA-Merkblatt 5.20 [15.6] enthalten. Die Planung von Gelinjektionen sollte mindestens die nachfolgend aufgeführten Aspekte berücksichtigen: – Ermittlung der Schadensursache – Diagnostik / Voruntersuchung / Leckageortung Feststellung von Art, Lage und Aufbau der feuchtegeschädigten Bauteile Ermittlung von Art, Anordnung und Aufbau ggf. vorhandener Abdichtungen, Dränagen oder anderer Randbedingungen, die Einfluss auf die Abdichtung haben können. Ausschluss anderer Ursachen für die Feuchteschäden, wie z. B. Leitungsschäden, bauphysikalisch bedingte Durchfeuchtungen, etc. – Ermittlung der bestehenden und künftigen Beanspruchung der Abdichtung Für erdberührte Bauteile ist grundsätzlich zwischen einer Beanspruchung der Abdichtung durch Bodenfeuchtigkeit oder drückendes Wasser zu unterscheiden, dabei sind der gegenwärtige Zustand und ggf. künftig zu erwartende Veränderungen der Beanspruchung einzubeziehen; auch zeitweilig aufstauendes Sickerwasser wird für den Zeitpunkt des Aufstauens zum drückenden Wasser und erfordert eine dementsprechende Abdichtung; Hilfsmittel für die Beurteilung stellen Baugrundgutachten, hydrogeologische Karten, Prognosen zu Veränderungen des Grundwasserspiegels (betrifft häufig frühere Tagebaugebiete) und/oder Beobachtungen an benachbarten Gebäuden dar. – Festlegung des Abdichtungsziels und des Zeitpunktes seines Erreichens Grundsätzlich sollte eine nachträgliche Abdichtung dazu führen, dass kein Wasser mehr in das Bauwerk eintritt und die gewünschte Nutzung beeinträchtigt. In diesem Fall muss das Erreichen einer Wasserdichtigkeit das erklärte Ziel sein. Es ist aber auch denkbar, dass im Fall von Umnutzungsvorhaben, Veränderungen der äußeren Beanspruchung oder Ertüchtigung verschlissener Abdichtungen objektiv bedingt durch die vorhandene Bausubstanz eine Wasserdichtigkeit mit den zur Verfügung stehenden Mitteln nicht erreicht werden kann, sondern nur sDAS%RREICHENDER7ASSERUNDURCHLÊSSIGKEITUNDODER sDIE%INSCHRÊNKUNGDES7ASSERZU ODER AUSTRITTESMÚGLICHIST Neben der Festlegung des Ziels muss der Planer den Zeitpunkt des Erreichens und der dazu ggf. noch notwendigen flankierenden Maßnahmen festlegen. Jahrzehnte lang massiv durchfeuchtete Bausubstanz benötigt ohne zusätzliche Trocknung oft Jahre zum Austrocknen. Häufig wird der Austrocknungsvorgang von Salzausblühungen an Bauteiloberflächen begleitet, die ein Scheitern der Abdichtungsbemühungen suggerieren. – Aufstellen eines Abdichtungskonzeptes Der Planer erstellt unter Berücksichtigung der vorangehend benannten Untersuchungen und Überlegungen sowie unter wirtschaftlichen und technischen Gesichtspunkten ein Abdichtungskonzept. Die Standsicherheit muss während und nach den Abdichtungsarbeiten gewährleistet sein. Sind zum Erreichen des Instandsetzungsziels flankierende Maßnahmen erforderlich, müssen sie bei der Planung berücksichtigt werden. Das Konzept enthält Vorgaben für das anzuwendende Verfahren, mögliche Abdichtungsstoffe, einzuhaltende Randbedingungen, Ausführungszeiten und Angaben zur Qualitätssicherung.

15

470

15 Abdichtungen mit Gelinjektionen

15.2.2 Stoffe für Gelinjektionen 15.2.2.1 Allgemeines Die Bezeichnung Gel leitet sich vom Namen Gelatine ab und wurde von Graham, einem Mitbegründer der Kolloidchemie geprägt [15.1]. Gele stellen kohärente Systeme dar, bei denen dispergierte Substanz und Dispersionsmittel zusammenhängen und sich durchdringen. Sie besitzen eine festkörperähnliche Struktur, die von Kapillarsystemen durchzogen ist. Bei den für Abdichtungen verwendeten Gelen handelt es sich in der Regel um Hauptvalenzgele, bei denen eine dreidimensionale Vernetzung wasserunlöslicher Polymerketten über chemische Bindungen vorliegt. Das Netzwerk wird in der Regel durch Einlagerung von Flüssigkeit in das Kapillarsystem nicht zerstört. Die Fähigkeit Wasser einzulagern, d.h. zu quellen, ist eine der besonderen Eigenschaften der formbeständigen, sich elastisch verhaltenden Materialien. Das Wasser lagert sich an die hydrophilen Seitengruppen der bei der Reaktion entstehenden Polymere an, Bild 15.1. Es wird in der Gelstruktur gebunden und ist im Gelkörper nicht mehr frei beweglich.

Bild 15.1: Schematische Darstellung der Gelstruktur [15.2]

15

Über die Mischungszusammensetzung, Reinheit der Ausgangsstoffe, Molekülkettenlängen und den Vernetzungsgrad lassen sich die Eigenschaften der Gele beeinflussen. Grundsätzlich stehen für Abdichtungen organische Gele mit Kohlenstoffgrundgerüst auf Acrylat- und auf Polyurethanbasis zur Verfügung. Gele, deren Molekülgrundgerüst aus Silizium enthaltenden Ketten besteht, z. B. Weichgele (Silikatgele), eignen sich in der Regel nur für temporäre Abdichtungen. 15.2.2.2 Injektionsstoffe auf Acrylatbasis Gele auf Acrylatbasis bestehen bis auf wenige Ausnahmen aus Stammkomponente, Katalysator, Initiator und Wasser. Die Stammkomponente enthält wasserlösliche Derivate der Acryl- und Methacrylsäure. Als Katalysatoren (Beschleuniger) kommen entweder Amine oder ebenfalls Acryl- und Methacrylsäure-Derivate zur Anwendung, die der Stammkomponente vor der Verarbeitung zugesetzt werden. Diese Mischung stellt die verarbeitungsfertige A-Komponente dar. Als Initiatoren (Härter) werden wasserlösliche, radikalbildende Salze verwendet. Der in Wasser gelöste Initiator ergibt die verarbeitungsfertige B-Komponente.

471

15.2 Grundlagen

Komponente A und Komponente B werden im vorgegebenen Mischungsverhältnis (in der Regel 1:1 Volumenteile) mit einer Zweikomponentenpumpe verarbeitet. Das Schema in Bild 15.2 verdeutlicht die Zusammensetzung.

Stammkomponente

Wasser

+

+

Katalysator / Beschleuniger

Initiator / Härter

=

=

aktivierte A-Komponente

aktivierte B-Komponente

Weiterverarbeitung im Verhältnis von A : B = 1 : 1 Volumenteilen Acrylatgel

Bild 15.2: Mischungsschema für Acrylatgele

Für spezielle Anwendungen kann das Wasser der B-Komponente durch eine Polymerdispersion auf Acrylbasis ersetzt werden. Im Ergebnis entsteht bei der Reaktion ein gefülltes Acrylatgel. Bild 15.3 verdeutlicht die Mengenverhältnisse der einzelnen Komponenten von zwei unterschiedlichen Acrylatgelen als Standardmischung und als gefülltes Gel.

Bild 15.3: Zusammensetzung von Standardgel (links) und gefülltem Gel (rechts)

Bei der Reaktion der vorgemischten niedrigviskosen Komponenten A und B entsteht durch radikalische Polymerisation und Additionsreaktionen nach einer produktabhängigen Reaktionszeit aus den Monomeren ein weich- bis gummielastischer Gelkörper. Die Reaktionszeit, das ist die Zeit bis zur Entstehung eines nicht mehr fließfähigen, elastischen Körpers, hängt von der Art der Gele, den Mischungsanteilen und der Temperatur ab. Sie variiert zwischen wenigen Sekunden bis zu etwa 60 Minuten. Die meisten Acrylatgele weisen Reaktionszeiten auf, die unter 10 Minuten liegen. 15.2.2.3 Injektionsstoffe auf Polyurethanbasis Injektionsstoffe auf Polyurethanbasis lassen sich in Polyurethanharze, Polyurethanschäume und Polyurethangele unterscheiden. Ausgangsstoffe für diese Produkte sind Polyole und

15

472

15 Abdichtungen mit Gelinjektionen

Diisocyanate bzw. Polyisocyanate. Zusätzlich können Additive wie Katalysatoren, Inhibitoren, Vernetzer, Emulgatoren, Schaumstabilisatoren u.a. eingesetzt werden. Polyurethanharze sind zweikomponentige Produkte, die im Wesentlichen aus Polyolen in der A-Komponente und Polyisocyanaten in der B-Komponente bestehen. Als Reaktionsprodukte entstehen Polyurethanelastomere, die je nach Rohstofftyp elastisch bis starr sein können. Polyurethanschäume sind einkomponentige Produkte auf Basis von PolyurethanPrepolymeren, die in geringem Maße noch freie, reaktive Isocyanat-Gruppen enthalten. Die Prepolymere werden hergestellt, indem man Polyisocyanate in leichtem Überschuss mit Polyolen reagieren lässt, so dass nicht alle Isocyanat-Gruppen mit Hydroxyl-Gruppen abreagieren. Die freien Isocyanat-Gruppen reagieren mit dem Wasser im Injektionsbereich unter Abspaltung von Kohlendioxid. In der Rezeptur enthaltene Stabilisatoren verhindern das Zusammenfallen des durch die Kohlendioxid-Abspaltung entstehenden Schaums [15.2]. Polyurethangele stellen eine Sonderform der Polyurethan-Schäume dar. Bei den Gelen wird das Polyurethan-Prepolymer mit wasserliebenden (hydrophilen) Seitengruppen modifiziert. Werden diese Polyurethan-Prepolymere mit Wasser in Verbindung gebracht, kommt es neben der Schaumreaktion (unter Abspaltung von Kohlendioxid) zu einer Reaktion der hydrophilen Seitengruppen mit Wasser. Diese Reaktion überwiegt im Vergleich zur Schaumreaktion, so dass als Reaktionsprodukt Polyurethangel entsteht, Bild 15.4.

Polyurethanprepolymer

Polyurethanprepolymer

+

+

Wasser der Prepolymerkomponente vor dem Injizieren im Verhältnis im Bereich von 1:1 bis 1:10 zugemischt

wässrige Polymerdispersion der Prepolymerkomponente vor dem Injizieren i. d. R. im Verhältnis von 1:1 zugemischt

+

+ Wasser am Injektionsort*)

=

=

Polyurethangel

gefülltes Polyurethangel

*) kann in Abhängigkeit von der vorliegenden Menge und dem gewählten Mischungsverhältnis Einfluss auf das Endprodukt haben.

Bild 15.4: Mischungsschema für Polyurethangele [15.2]

15 Im Gegensatz zu den Acrylatgelen besteht das Polyurethangel nur aus einer Stammkomponente (Polyurethan-Prepolymer), der zur Verarbeitung direkt vor der Injektion eine bestimmte Menge an Wasser zugesetzt wird. Die Dosierung der Wassermenge erfolgt unmittelbar vor der Injektion mit einer 2-Komponenten-Pumpe mit einstellbarem Mischungsverhältnis. Über die definiert zugegebene Wassermenge können die Reaktionszeit und die Endeigenschaften eingestellt werden. Produktabhängig kann dem Polyurethan-Prepolymer Wasser im Volumenverhältnis von 1 : 1 bis etwa 1 : 10 zugesetzt werden. Mit zunehmendem Wasseranteil kommt es zu einer Verringerung der Festigkeit und Formstabilität. Das Material wird weicher.

15.2 Grundlagen

473

Eine Sonderform der Polyurethan-Gele bilden die gefüllten PUR-Gele. Diese Produkte bestehen aus zwei Polymerkomponenten, da neben dem Polyurethan-Prepolymer anstelle von Wasser eine wässrige Polymerdispersion auf Acrylbasis zugegeben wird. Die Verarbeitung erfolgt in der Regel im Mischungsverhältnis von 1 : 1 (Volumenteilen), siehe Bild 15.4. 15.2.2.4 Sonstige Injektionsstoffe Neben den Injektionsstoffen auf Acrylat- und Polyurethanbasis werden für temporäre Abdichtungen (Injektionssohlen) und nachträgliche Horizontalsperren im Mauerwerk Injektionsstoffe eingesetzt, deren Molekülgrundgerüst aus Silizium enthaltenden Ketten besteht. Für Injektionssohlen werden in der Regel Silikatgele (Weichgele) verwendet, deren Rohstoffbasis Wasserglas ist [15.8]. Dabei handelt es sich um ein transparentes, glasartig erstarrtes Gemisch verschiedener Natrium- oder Kaliumsilikate. Die wässrigen Lösungen dieser Silikate werden ebenfalls als Wassergläser bezeichnet. Sie sind in verschiedenen Dichten, Alkalitäten sowie unterschiedlichen Kieselsäuregehalten erhältlich. Zur Gelbildung wird ein geeignetes Wasserglas mit einem entsprechenden Härter versetzt. Gebräuchliche Härter sind z. B. Natriumaluminat sowie verschiedene Ester. Je nach eingesetztem Wasserglas und zugehörigem Härter sind verschiedene Reaktionszeiten einstellbar. Im Bereich der nachträglichen Horizontalsperre von Mauerwerk durch Injektionen wird eine Vielzahl von siliziumbasierten Injektionsstoffen verwendet. Eine grobe Einteilung lässt sich vornehmen, wenn man diese Stoffe in Silikate und Silikone unterscheidet [15.2]. Bei den eingesetzten Silikaten handelt es sich um Wasserglas, insbesondere die wässrigen Lösungen von Kaliumsilikaten (Kaliwasserglas). Diese bewirken bei aufsteigender Feuchtigkeit eine Kapillarverengung, indem im Porensystem des Mauerwerks allmählich ein Kieselsäuregel abgeschieden wird. Im Gegensatz zu den Kaliwassergläsern (Kaliumsilikate) wirken die Silikone und silikonverwandten Produkte hydrophobierend (wasserabweisend). Das Aufbringen des Silikons auf die Kapillaroberfläche kann nach verschiedenen Konzepten erfolgen. Man unterscheidet wässrige Lösungen, Lösungen mit organischen Lösungsmitteln sowie Emulsionen. In wässrigen Lösungen werden vor allem Produkte auf Basis von Kaliummethylsilikonat eingesetzt. Das alkalisch reagierende Silikonat bildet mit der Kohlensäure aus der Luft das hydrophobierend wirkende Silikon. Produkte auf dieser Basis sowie auch in Kombination mit Kaliwassergläsern werden im Allgemeinen als Verkieselungen bezeichnet. Bei den silikonbasierten Injektionsstoffen, die organische Lösungsmittel enthalten, gibt es im Wesentlichen Lösungen der hydrophobierenden Silikone selbst sowie Lösungen von Siloxanen (in Kombination mit Silanen). Eine Weiterentwicklung im Bereich der silikonbasierten Injektionsstoffe sind die Silikonmikroemulsionen (SMK). Die hier verwendeten Silikonrohstoffe sind chemisch so modifiziert, dass sie wie Tenside wirken. Sie enthalten praktisch 100 % Wirkstoffanteil und können aufgrund der Tensidstruktur selbstemulgierend in ein wässriges System eingebracht werden. Neben den hier genannten Stoffen gibt es immer wieder Neuentwicklungen und Modifikationen, die durch Zusatz anderer Stoffe oder durch Kombination bekannter Materialien entstehen. Damit sollen Injektionsstoffe mit speziellen Eigenschaften hergestellt werden. Ihr Einsatz beschränkt sich in der Regel auf Sonderanwendungen und wird hier nicht weiter behandelt.

15

474

15 Abdichtungen mit Gelinjektionen

15.2.3 Anforderungen an Injektionsgele 15.2.3.1 Charakterisierung von Gelen Neben der stofflichen Unterscheidung, Abs. 15.2.2, lassen sich Injektionsgele durch ihre besonderen Eigenschaften charakterisieren. Die Eigenschaften der aus mehreren Einzelkomponenten bestehenden Gele können in begrenztem Umfang durch Variation der Mischungsverhältnisse oder Zusätze verändert werden. Eine wichtige Kenngröße stellt die Reaktionszeit dar. Für die Reaktionszeit von Gelen – sie wird auch als Gelzeit oder Topfzeit (Gebindeverarbeitungszeit) bezeichnet – gibt es gegenwärtig keine einheitliche Definition. Allgemein kennzeichnet diese Größe den Übergang vom flüssigen in den festen Zustand, das heißt den Zustand, in dem das Material nicht mehr injizierbar (verarbeitbar) ist. Die Bestimmung der temperaturabhängigen Reaktionszeit erfolgt in der Regel visuell über die Beobachtung des Materialverhaltens beim „Umtopfen“ oder die Beobachtung des „Fäden ziehen“, wobei die Topf- oder Gelzeit der Zeitpunkt der Entstehung einer zusammenhängenden gelartigen Masse ist. Da die vorangehend beschriebene Ermittlung der Reaktionszeit subjektiven Schwankungen unterliegt, stellen die in Datenblättern angegebenen Zeiten in der Regel Anhaltswerte dar. Alternativ wird die Reaktionszeit wie bei Injektionsharzen als die Zeit bis zum Erreichen einer dynamischen Viskosität von 1000 mPas bei konstanter Temperatur angegeben. Diese Bestimmungsmethode ist reproduzierbarer, bereitet aber bei sehr schnell reagierenden Gelen, sowie bei Gelen mit sehr starkem Viskositätsanstieg gerätetechnisch Probleme, Bild 15.5.

15

Bild 15.5: Zeitabhängiger Viskositätsanstieg bei konstanter Temperatur von typischen Acrylatgelen

475

15.2 Grundlagen

Die Zusammensetzung und indirekt auch die Reaktionszeit wirken sich auf die Ausbildung der Kettenlängen und damit der Netzwerkstruktur aus. Von der Polymerstruktur hängen wiederum die mechanischen Eigenschaften in Bezug auf Elastizität und Stabilität ab. Im ausreagierten Zustand weisen die Gele Parallelen zu anderen hochpolymeren Werkstoffen auf und unterscheiden sich grundlegend von den für das Bauwesen typischen mineralischen Baustoffen. Alle wesentlichen Eigenschaften sind zeit-, temperatur- und wassergehaltsabhängig. Neben der Reaktionszeit sind die Quelleigenschaften der Gele von besonderer Bedeutung für die Abdichtungsfunktion. Bedingt durch die Struktur der Gele als kohärente Systeme mit spezieller Hohlraumstruktur sind die Stoffe in der Lage, begrenzte Mengen an Wasser aufzunehmen – sie quellen. Bild 15.6 zeigt für marktübliche Injektionsgele das Quellvermögen, definiert als zeitabhängige Massezunahme bei der Einlagerung in Wasser.

Bild 15.6: Quellverhalten von Injektionsgelen bei Wasserlagerung

Durch das den Gelen eigene Quellvermögen können z. B. Fehlstellen, die nach der Injektion verbleiben und nicht ausreichend gefüllt sind, kompensiert werden. Das Gel quillt in den noch vorhandenen Hohlraum und dichtet ihn ab. Alle für Abdichtungsinjektionen geeigneten Gele sind in ihrem Quellvermögen begrenzt d.h. sie nehmen nur soviel Wasser auf, dass die Netzwerkstruktur nicht zerstört wird. Diese Eigenschaft ist wichtig, damit sich das Material bei ständigem Wasserangebot nicht unendlich ausdehnt und so die für die Dichtungswirkung erforderlichen mechanischen Eigenschaften verliert. Das Quellvermögen ist typisch für jedes Material und dient auch als Unterscheidungsmerkmal zwischen unterschiedlichen Produkten. Das Quellvermögen ist in der Regel unbegrenzt reversibel. Bei Trocknung wird das eingelagerte Wasser wieder abgegeben, Masse und Volumen verringern sich. Bei erneuter Wasserlagerung kommt es wieder zur Masse- und Volumenzunahme. Bei extremer künstlicher Trocknung wird sowohl das zusätzlich eingelagerte als auch das im Gel systembedingt enthaltene Wasser abgegeben. Dadurch kommt es zu einer Verringerung der Masse, die bei erneuter Wasserlagerung in der Regel nicht mehr kompensiert wird, Bild 15.7. Bei allseitigem Raumabschluss können Gele durch die Behinderung der Volumenvergrößerung bei Wasserkontakt einen Quelldruck aufbauen. Die Höhe des entstehenden Quelldrucks ist sowohl vom Grad der Quellbehinderung als auch vom Volumen des Gels abhängig. Bei

15

476

15 Abdichtungen mit Gelinjektionen

Bild 15.7: Langzeitquellverhalten eines Acrylatgels

Injektionen in gut injizierbare Böden ist in der Regel nicht mit einem Quelldruckaufbau zu rechnen, der wesentliche Auswirkungen auf das Bauwerk haben könnte. Bei Injektionen in das Bauteil kann sich unter ungünstigen Randbedingungen allerdings ein Quelldruck in einer Höhe aufbauen, die zu Beeinträchtigungen an der Bausubstanz führt. 15.2.3.2 Allgemeine Anforderungen Aus dem Einsatz als Abdichtungsstoff ergeben sich Anforderungen, die von allen Materialien erfüllt werden müssen, auch wenn die einzelnen Eigenschaften je nach Einsatzbereich von unterschiedlich großer Bedeutung sind, Tabelle 15.1. Tabelle 15.1: Allgemeine Anforderungen an Injektionsgele Anforderung

Grund

Wasserundurchlässigkeit

Durch die Struktur der Gele ist ein Wasseraustausch durch Trocknen und erneute Wasseraufnahme möglich. Diese Prozesse laufen sehr langsam ab und die ausgetauschten Wassermengen sind für die Belange der Abdichtung ohne Bedeutung. Gele können im Sinne des Wortes nicht als wasserdicht bezeichnet werden. Sie sind wasserundurchlässig.

Wasserbeständigkeit

Gele dürfen nicht unbegrenzt Wasser aufnehmen (quellen) und dadurch ihre mechanischen Eigenschaften bis zum Verlust der Dichtfunktion verschlechtern. Die Gelstruktur darf durch das Quellen nicht zerstört werden.

mechanische Stabilität

Die Gele müssen zu formstabilen, viskoelastischen Festkörpern aushärten und diese Eigenschaft langfristig behalten. Die Druck- und Biegezugfestigkeit reiner Gele ist geringer als die der meisten anderen Baustoffe. Die Druck- und Biegezugfestigkeit von Gel-Sand-Gemischen lässt sich jedoch für spezielle Anwendungen nutzen.

Umweltverträglichkeit

keine Abgabe gesundheits- und umweltgefährdender Stoffe, frei von organischen Lösemitteln, Acrylamid und / oder N-Methylolacrylamid, Toluylendiisocyanaten (TDI) und Phthalatweichmachern

gleichbleibende Qualität

gleichbleibende Qualität der Verarbeitungseigenschaften, reproduzierbare Reaktionszeit und Viskositätsentwicklung

Verträglichkeit mit anderen Baustoffen, Bauprodukten und der Konstruktion

Bei Kontakt mit Beton oder anderen Baustoffen dürfen sich die Materialeigenschaften der Gele nicht negativ verändern; keine Beeinflussung der Eigenschaften von Fugenbändern oder Fugeneinlagen, keine Begünstigung von Korrosion der Bewehrung

15

477

15.2 Grundlagen

Der Nachweis, dass Injektionsgele die allgemeinen Anforderungen erfüllen, wird über Prüfungen gemäß DB-Richtlinie [15.5] und ABI-Merkblatt [15.2] geführt. 15.2.3.3 Anwendungsbezogene Anforderungen Eine Reihe weiterer, teilweise gegenläufiger Anforderungen ergibt sich aus den verschiedenen Einsatzgebieten der Gele, Tabelle 15.2. Die relative Bedeutung der einzelnen Eigenschaften für die jeweilige Anwendung soll durch die entsprechenden Symbole verdeutlicht werden. Für typische Injektionsgele auf Acrylatbasis sind in der letzten Spalte charakteristische Werte angegeben. Tabelle 15.2: Anforderungen an Gele zur nachträglichen Bauwerksabdichtung Eigenschaft Reaktionszeit

Schleierinjektion

Flächeninjektion

Partielle Injektion

Beispiele

(+)

(+)

(o)

30 s – 10 min

Viskosität flüssig

(+)

(o)

(o)

5 – 100 mPas

Fließverhalten im Baugrund

(+)

(-)

(-)

–

Oberflächenspannung flüssige Mischung

(+)

(o)

(-)

35 – 55 mN/m

Biegezugspannung

(o)

(-)

(+)

< 0,1 N/mm2

Verformbarkeit / Dehnfähigkeit

(o)

(-)

(+)

> 20 %

Begrenztes Quellen, max. Massezunahme

(o)

(+)

(+)

10 – 50 %

Reversibilität des Quellen und Schrumpfens

(o)

(+)

(+)

unbegrenzt

Haftung am Untergrund

(o)

(-)

(+)

0,1 – 0,2 N/mm2

Beständigkeit gegen chemische Einwirkungen

(o)

(+)

(+)

beständig

Beständigkeit gegen biologische Einwirkungen

(+)

(-)

(-)

beständig

(+) sehr wichtig, (o) wichtig, (-) weniger wichtig

Aus der Sicht der Materialprüfung ergibt sich bei der Bewertung der Eigenschaften von Gelen gegenwärtig noch eine Reihe von Problemen. Es liegen noch nicht für alle Funktionseigenschaften ausreichende Erkenntnisse darüber vor, durch welche Materialeigenschaften des Gels sie abgebildet werden können. Ein Beispiel dafür ist der Einfluss der Oberflächenspannung auf den Porenfüllgrad bei der Schleierinjektion und damit auf die Dichtigkeit. Für andere Eigenschaften haben sich noch keine allgemein anerkannten Prüfverfahren durchgesetzt. Das nahe liegende Bestreben, genormte Prüfverfahren für andere Stoffe zu adaptieren, kann zu Prüfungen führen, die den Materialien nicht gerecht werden und tendenziell zu gute oder zu schlechte Ergebnisse liefern. Wenn Klarheit besteht, welches Prüfverfahren zur Beurteilung wesentlicher Eigenschaften geeignet ist, besteht die Aufgabe darin, Grenzwerte zu definieren. Für die Festlegung sind zunächst prinzipielle Anforderungen maßgebend. Das heißt beispielsweise, dass für die Viskosität oder das Quellen eine Obergrenze oder für die Verformbarkeit Mindestwerte festgelegt werden müssen. Der konkrete Grenzwert ist jedoch häufig noch nicht ausreichend durch Versuche und Erfahrungen in der Anwendung untermauert. Beispielsweise muss aus dem Grenzwert von 15 % Masseänderung bei Wasserlagerung nicht zwangsläufig abgeleitet werden, dass ein Gel mit 17 % Masseänderung unbrauchbar ist.

15

478

15 Abdichtungen mit Gelinjektionen

15.2.3.4 Umweltverträglichkeit Eine wesentliche Anforderung stellt die Umweltverträglichkeit von Gelen dar. Sie ist für alle Gele, die in den Baugrund injiziert werden und damit potenziell in Kontakt mit Grundwasser kommen können, sowohl für den flüssigen Ausgangszustand als auch über die Erhärtungsphase hinaus, für den ausreagierten Injektionsstoff nachzuweisen. Dafür müssen durch den Hersteller die vom Gesetzgeber geforderten Nachweise erbracht werden, d. h. eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung muss beantragt werden. Grundlage für die Nachweisführung sind die Grundsätze zur Bewertung der Auswirkungen von Bauprodukten auf Boden und Grundwasser [15.10]. Bewertet werden neben der chemischen Zusammensetzung der Stoffe die im jeweils vorgesehenen Anwendungsfall durch Einwirkung von Wasser eluierbaren Inhaltsstoffe und deren mögliche Auswirkung auf die Beschaffenheit von Boden und Grundwasser. Bei der Bewertung der vom Hersteller anzugebenden Stoffzusammensetzung gelten u. a. folgende Ausschlusskriterien [15.18]: – Geltende gesetzliche Verwendungsverbote und Beschränkungen für spezielle Stoffe (z. B. Chemikalienverbotsverordnung) müssen eingehalten werden. – Kein aktiver Einsatz von krebserzeugenden, erbgutverändernden oder reproduktionstoxischen Stoffen gemäß EU-Richtlinie 67/548/EWG [15.19] – Bei Gelen auf Acrylatbasis ist der Umu- oder der Ames-Test durchzuführen, bei Gelen auf Polyurethanbasis ist das Eluat auf aromatische Amine und/oder freie Isocyanate zu untersuchen. Die Eluate werden über praxisnahe Laborversuche gewonnen, mit denen sich die Freisetzungsraten der ökologisch relevanten Stoffe feststellen lassen. Der dazu verwendete Versuchsaufbau, der den praktischen Fall einer Abdichtung im Baugrund nachbilden soll, ist in Bild 15.8 schematisch dargestellt. Das Wasser strömt an einem definiert hergestellten Injektionskörper vorbei. Es nimmt dabei Substanzen auf, die während der Injektion der Flüssigkomponenten, bei der Reaktion und anschließend vom erhärteten Gelsandgemisch abgegeben werden. An den Eluaten werden zeitabhängig zunächst allgemeine (pH-Wert, elektrische Leitfähigkeit, Geruch, Färbung, Trübung) und stoffliche Parameter (TOC-Gehalt = Total Organic

15

Bild 15.8: Eluatherstellung im Säulenversuch mit umgekehrter Fließrichtung

15.3 Injektionsverfahren

479

Carbon u. a.) ermittelt und mit Geringfügigkeitsschwellen verglichen. Aus drei Eluatfraktionen mit dem höchsten TOC-Werten wird ein Mischeluat hergestellt. An diesem Mischeluat und einer Eluatfraktion, bei der der TOC auf den Ausgangswert des umströmenden Wassers zurückgegangen ist, werden die biologischen Parameter ermittelt. Grundsätzlich sollten die allgemeinen Parameter und der pH-Wert innerhalb von 28 Tagen auf die Ausgangswerte des umströmenden Wassers abgeklungen sein. Gehalte an TOC > 50 mg/l erfordern den Nachweis der biologischen Abbaubarkeit der organischen Inhaltsstoffe. Die zusätzlich durchzuführenden aquatischen Ökotests dürfen in bestimmten Verdünnungsstufen (G-Werte) der Eluate keine toxische Wirkung zeigen. Im Einzelnen bedeutet das [15.18]: – Leuchtbakterien-Luminiszenz-Hemmtest: GL ≤ 8 (Wenn GL > 8, dann kann zusätzlich der Leuchtbakterien-Zellvermehrungs-Hemmtest durchgeführt werden. Wenn hierbei GLW ≤ 2 ist, gilt der Test insgesamt als bestanden.) – Daphnien-Test: GD ≤ 8 (Dieser Wert gilt für Bauprodukte wie z. B. die Schleierinjektionen, die erst nachträglich im Boden und Grundwasser aushärten. Für andere Bauprodukte gilt GD ≤ 4.) – Algen-Test: GA ≤ 8 (Dieser Wert gilt für Bauprodukte wie z. B. die Schleierinjektionen, die erst nachträglich im Boden und Grundwasser aushärten. Für andere Bauprodukte gilt GD ≤ 4.) – Umu- bzw. Ames-Test: Das Eluat darf kein mutagenes Potential aufweisen. Die allgemeine bauaufsichtliche Zulassung ersetzt nicht die wasserrechtliche Erlaubnis nach § 2 Abs. 1 Wasserhaushaltsgesetz (WHG). Ein bestimmungsgemäßer Einsatz der Bauprodukte, die nach diesen Grundsätzen zugelassen wurden, führt in der Regel nicht zu einer schädlichen Veränderung des Grundwassers. Die Bewertung der Umweltverträglichkeit von Schleierinjektionen im Rahmen einer allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung erleichtert daher der Wasserbehörde die Erteilung einer wasserrechtlichen Erlaubnis.

15.3 Injektionsverfahren 15.3.1 Schleierinjektion 15.3.1.1 Prinzip Das Prinzip der Schleierinjektion besteht darin, über Bohrungen durch ein undichtes Bauteil hindurch, ein Injektionsgel über Bohrpacker an die Bauwerksaußenseite in den Baugrund zu injizieren, Bild 15.9. Das im flüssigen Zustand sehr niedrig viskose Gel breitet sich in dem zugänglichen Porengefüge des Baugrundes aus. Es verdrängt das dort vorhandene Wasser und bildet nach einer produktabhängigen Reaktionszeit unter Einbeziehung des Erdstoffes an der Bauwerksaußenseite einen elastischen, wasserundurchlässigen Injektionskörper.

15

480

15 Abdichtungen mit Gelinjektionen

Bild 15.9: Prinzip der Gelschleierabdichtung

In durchlässigen Sanden bilden sich um die Austrittsstellen im Idealfall halbkugelförmige Injektionskörper aus einem Gel - Erdstoff - Gemisch. Durch die Überlappung der Einflussbereiche der einzelnen Injektionen entsteht an der Außenseite des Bauwerkes ein vollflächiger Gelschleier, der die Funktion der Abdichtung gegen drückendes, nicht drückendes und aufstauendes Sickerwasser übernimmt. Damit ein geschlossener wasserundurchlässiger Gelschleier vor dem undichten Bauwerk entsteht, müssen vor der Ausführung durch den Planer die maßgebenden Randbedingungen bzw. Einflussfaktoren ermittelt und eine darauf abgestimmte Technologie vorgegeben werden. In der Regel ist von einer erfolgreichen Injektionsmaßnahme auszugehen, wenn der Gelschleier (Gel-Erdstoff-Gemisch) im abzudichtenden Bereich auf der gesamten Fläche eine Mindestdicke von ca. 10 cm aufweist. 15.3.1.2 Randbedingungen

15

Die Gelschleierinjektion unterscheidet sich durch einige Besonderheiten von der „normalen“, in der Regel verfestigenden Baugrundinjektion im Grundbau und kann daher auch nur teilweise auf die in diesem Bereich vorliegenden Erfahrungen und Kenntnisse zurückgreifen. Zum einen handelt es sich bei dem von der Injektion erfassten Baugrund in der unmittelbaren Umgebung von Bauwerken meist um aufgefülltes Material. Dieses Material ist durch unterschiedliche Verdichtung, stark wechselnde Eigenschaften sowie teilweise durch Hohlräume und Fremdkörper bestimmt. Zum anderen erfolgt die Injektion nicht in einen quasi-unendlichen Raum, sondern in einen Halbraum, der durch die Wand des Bauwerkes begrenzt ist. Die Reichweite der Injektion soll sich auf die unmittelbare Nähe der abzudichtenden Bauwerkswand beschränken, eine Verfestigung des angrenzenden Erdreiches ist nicht angestrebt und auch nicht notwendig. Wie im Abschnitt 15.3.1.1 dargestellt, erfolgt die Injektion durch Bohrungen im abzudichtenden Bauteil. Daraus ergibt sich, dass das Ergebnis der Schleierinjektion wesentlich vom gewählten Bohrraster bestimmt wird. Das optimale Bohrraster hängt von den Eigenschaften des Bauwerks (Bauteilabmessungen, Baustoffe, Geometrie etc.), dem anstehenden Baugrund und der gewählten Technologie (Ein- oder Mehrstufeninjektion, Fördermenge, Injektionsdruck etc.) ab.

15.3 Injektionsverfahren

481

Mit einer Vergrößerung des Bohrlochabstandes steigt der Materialverbrauch. Es ist je Bohrloch eine größere Wandfläche zu bedecken, was, bedingt durch die allseitige (halbkugelförmige) Ausbreitung des Gels, zu einer größeren Dicke des Gelschleiers führt. Dem mit dem Bohrlochabstand wachsenden Materialverbrauch steht ein sinkender Aufwand für die Herstellung der Bohrungen gegenüber. Als Faustregel gilt, dass bei schwierig zu durchbohrenden Bauteilen mit großer Dicke oder eng liegender Bewehrung ein größerer Rasterabstand der Bohrlöcher zu bevorzugen ist, bei geringer Bauteildicke oder schwer injizierbarem Baugrund dagegen ein kleinerer. Bei durchlässigen (k = 10 –4 bis 10 –6 m/s) und schwach durchlässigen (k = 10 –6 bis 10 –8 m/s) Böden nach DIN 18130-1 [15.7] haben sich bei ausgeführten Vorhaben Bohrlochabstände von 30 bis 50 cm bewährt. Bei stark oder sehr stark durchlässigen Böden (k > 10 –4 m/s) kann ebenfalls auf diese Abstände zurückgegriffen werden, sie können in besonderen Fällen bei diesen Böden auch vergrößert werden. Das Verhältnis von Bohrlochabstand und injizierter Materialmenge ist unter Berücksichtigung der geplanten Injektionstechnologie so zu gestalten, dass an den Überlappungsstellen der einzelnen Injektionskörper eine Dicke des Gelschleiers (Gel-Erdstoff-Gemisches) von 10 cm sichergestellt ist. Bei geprüften Materialien ist für diese Schleierdicke in einer Eignungsprüfung die Wasserundurchlässigkeit bei einer Wasserdruckbeanspruchung von 1 bar nachgewiesen [15.5]. Dieser Nachweis beinhaltet auch die Dichtigkeit der vertikalen Fuge zwischen einer bestehenden Gelabdichtung und des durch Nachinjektion gebildeten Gelkörpers. Auf die Entstehung und Funktionsfähigkeit der Gelschleierabdichtung hat neben dem Gel mit seinen speziellen Eigenschaften eine Reihe weiterer Faktoren einen entscheidenden Einfluss. Das ergibt sich u.a. aus der Besonderheit der Injektion durch das abzudichtende Bauteil hindurch in den angrenzenden Baugrund. Die unmittelbar an das Bauwerk angrenzende Baugrundschicht wird wegen der Penetration mit dem injizierten Gel Bestandteil der neuen Dichtung.

15

Bild 15.10: Nachweis der Dichtigkeit, link Prüfstand, rechts Prinzipskizze

482

15 Abdichtungen mit Gelinjektionen

In Tabelle 15.3 sind die unter diesem Gesichtspunkt für die Ausbildung eines Gelschleiers maßgebenden Faktoren zusammengestellt. Tabelle 15.3: Einflussfaktoren auf die Ausbildung eines Gelschleiers Baugrund

Injektionstechnologie

Injektionsgel

Boden Porenanteil Porengrößen Durchlässigkeit Wassergehalt Korngrößenverteilung Schichtenfolge Lagerungsdichte Temperatur

Pumpe Fördermenge Förderkonstanz Konstanz des eingestellten Mischungsverhältnisses Volumenstrom Injektionsdruck

im flüssigen Zustand Reaktionszeit zeitabhängige Viskosität Fließverhalten Oberflächenspannung

Packer Austrittsöffnung Innendurchmesser Packerabstände Injektionsdauer Injektionsstufen

im ausreagierten Zustand Verformbarkeit Festigkeit Dichtigkeit sonstige Eigenschaften Quellfähigkeit Synärese Beständigkeit Permeabilität

Während Baugrund, Injektionstechnologie und Materialeigenschaften sich in erster Linie auf die Ausbildung des Gelschleiers auswirken, haben das Bauwerk und die mechanische Belastung des Dichtkörpers vor allem Bedeutung für die Funktionsfähigkeit und Dauerhaftigkeit der Abdichtung. 15.3.1.3 Einfluss des Baugrundes Der Baugrund im Injektionsbereich beeinflusst grundlegend das Ergebnis der Schleierinjektion, da sich aus den Baugrundeigenschaften die Anwendungsgrenzen für die Schleierinjektion mit Gelen ergeben. Aus dem Prinzip der Gelschleierherstellung folgt, dass das Gel im Porensystem des Bodens fließen muss. Gefügeveränderungen im Boden durch die Fließvorgänge sind zu vermeiden. Die Strömung soll energiearm (laminar) sein, um die angestrebte Verdrängung des Wassers im Porensystem durch Gel sicherzustellen. Turbulenzen würden zu einer Durchmischung von Gel und Wasser während der Injektion führen. Eine solche Durchmischung verschlechtert unkontrolliert die Eigenschaften des ausreagierten Gels, in besonderen Fällen bis zur Unbrauchbarkeit der Abdichtung [15.14].

15

Der Einfluss des Baugrundes auf die Ausbreitung des Gels lässt sich über die Betrachtung der Reynoldszahl und des Gesetzes von Darcy qualitativ veranschaulichen. Die nachfolgenden Gleichungen Nr. 15.1 bis 15.1c gelten für Strömungen in Rohren, sind jedoch im Grundsatz auch für die Betrachtung der Fließvorgänge im injizierbaren Boden geeignet. Für reale Strömungen in Böden wird die Gültigkeit des Gesetzes von Darcy durch das Korngerüst, durch physikalische und chemische Eigenschaften des Bodens und der strömenden Flüssigkeit begrenzt. Die untere Grenze der Gültigkeit fällt, abhängig vom hydraulischen Gradienten, ungefähr in den Grenzbereich zwischen injizierbarem und nicht injizierbarem Boden, der bei schluffigen und tonigen Böden erreicht wird. Die obere Gültigkeitsgrenze liegt, ebenfalls abhängig

15.3 Injektionsverfahren

483

vom Druckgefälle, am Übergang zwischen Sanden und Kiesen. Durch die unregelmäßige Porenstruktur des injizierten Bodens gibt es keinen abrupten Übergang zwischen laminarer und turbulenter Strömung, sondern einen Übergangsbereich mit zunehmender Turbulenz [15.16]. Die nachfolgend angegebenen Beziehungen stellen im Sinne von Thesen grundlegende Zusammenhänge dar. Die Reynoldszahl wird ermittelt nach der Gleichung: V–d Re  (15.1) ν darin bedeuten V Strömungsgeschwindigkeit d Durchmesser des Rohres / des Porenkanals ~ kinematische Viskosität der Flüssigkeit, proportional zur dynamischen Viskosität Für Reynoldszahlen Re ≤ 2320 spricht man von laminaren Strömungen, bei Re > 2320 handelt es sich um eine turbulente Strömung. Der angestrebte Fall einer laminaren Strömung des Injektionsstoffes (Re ≤ 2320) lässt sich theoretisch durch die Einhaltung folgender Randbedingungen erreichen: a) Die Strömungsgeschwindigkeit darf einen kritischen Wert nicht überschreiten. 2320 – ν v b vkrit  (15.1a) d Das Kriterium begrenzt den Volumenstrom bei der Injektion und damit die erreichbare Injektionsmenge je Bohrung, da die Injektionszeit durch die Reaktionszeit des Materials begrenzt wird. b) Der Durchmesser der Porenkanäle muss klein sein. 2320 – ν d b d krit  (15.1b) v Diese Anforderung deckt sich mit den Erfahrungen aus der Injektionspraxis, wonach in wassergesättigtem groben Kies mit entsprechend großen Porenkanälen meist kein Gelschleier herstellbar ist. Es tritt eine starke Vermischung von Gel und Wasser auf, die häufig die Gelschleierausbildung verhindert. Noch größere Probleme bestehen bei der Injektion wassergefüllter Hohlräume mit Gel. c) Die Viskosität muss groß sein. v–d ν r ν krit  (15.1c) 2320 Diese Beziehung gilt nur für die Betrachtung der Strömungsart. Sie macht deutlich, dass sich allein aus der Betrachtung der Einflussgrößen auf die Reynoldszahl keine praktikablen Schlussfolgerungen für die Injektion ableiten lassen. Eine hohe Viskosität des Injektionsstoffes sichert zwar eine laminare Strömung, wirkt sich aber insgesamt negativ auf das Injektionsergebnis aus.

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15 Abdichtungen mit Gelinjektionen

Aus dem Gesetz von Darcy h V  k –i  k – l mit V Filtergeschwindigkeit k Durchlässigkeitsbeiwert i hydraulischer Gradient, Quotient aus Druckhöhe und Strömungsweg

(15.2)

ergibt sich wegen der Abhängigkeit des Durchlässigkeitsbeiwertes k von der Viskosität des Fluids, ρ –g k K– F (15.3) ηF mit K Permeabilität ¡F Dichte des Fluids g Erdbeschleunigung [F dynamische Viskosität des Fluids dass eine hohe Viskosität des Fluids und ein niedriger Durchlässigkeitsbeiwert k des Bodens einen hohen Druck bei der Injektion erfordern. Bei der Schleierinjektion besteht das Ziel, den zugänglichen Porenraum des Baugrundes mit Gel zu füllen und dabei das Gefüge des Bodens möglichst nicht zu verändern. Gefügeveränderungen können sich bei der Injektion durch Suffosion (Ausspülung von Feinbestandteilen) oder durch Aufreißen des Baugrundes ergeben. Beide Vorgänge sind unerwünscht, weil sie das Injektionsergebnis negativ beeinflussen. Die Suffosion vergrößert den Hohlraumgehalt und die Durchlässigkeit des Bodens in der Umgebung der Injektionsstelle, was durch die Entstehung von Bereichen mit turbulenter Strömung zur Vermischung von Gel und vorhandenem Wasser führen kann, siehe Gleichung (15.1b). Mit zunehmender Entfernung von der Injektionsstelle verringert sich wegen des größeren durchströmten Querschnittes die Strömungsgeschwindigkeit. Dabei können sich herausgelöste Bodenteilchen wieder ablagern (Kolmation), so dass sich die Durchlässigkeit des Bodens verringert [15.17].

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Während der Injektion wirkt auf den bearbeiteten Boden ein Strömungsdruck, der, wenn er einen kritischen Wert überschreitet, zum Aufreißen des Bodens führen kann. Dieser sogenannte Aufreißdruck wird von der Dichte und Mächtigkeit sowie der Kohäsion des Bodens über der Injektionsstelle beeinflusst. Wird der Aufreißdruck überschritten, bilden sich Klüfte, sogenannte Finger, in denen das Gel abfließt und für die Ausbildung eines Gelschleiers nicht zur Verfügung steht. Einen Sonderfall des Aufreißens stellt die Öffnung der Trennfläche zwischen Bauwerk und Boden dar. Das in den entstehenden Spalt strömende Gel bildet eine Haut aus reinem Gel, die eine effektive und materialsparende Dichtung bilden kann, Bild 15.11. Leider ist diese Gelhaut mit den verfügbaren Einflussmöglichkeiten der Injektionstechnologie nicht zuverlässig und vollflächig herstellbar, so dass sie hier nicht näher betrachtet wird [15.15]. Die Anwendungsgrenzen für die Gelschleierinjektion werden durch die Injizierbarkeit des Baugrundes, das heißt durch seine Durchlässigkeit gegenüber dem eingesetzten Injektionsstoff bestimmt. Bezogen auf die Kornverteilung der Böden ergibt sich ein injizierbarer

15.3 Injektionsverfahren

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Bild 15.11: Gelhaut, Injektion eines gering durchlässigen Bodens

Bereich, der auf einer Seite durch geringe Korngrößen (z. B. Schluff mit Durchlässigkeitsbeiwerten k < 10 –7) begrenzt ist. Auf der anderen Seite stellt grobkörniges Material wie Kies oder Schotter die Grenze der Injizierbarkeit dar. Als Kriterium zur Beurteilung der Ausführbarkeit kann wegen der niedrigen Anfangsviskosität der Gele der für Wasser ermittelte Durchlässigkeitsbeiwert k gelten. Von praktischer Bedeutung ist vor allem die untere Grenze des injizierbaren Korngrößenbereiches. Sie liegt in der Größenordnung von k = 10 –7 m/s. Ein genauer Grenzwert kann nicht angegeben werden, da sich auch Materialeigenschaften des Gels und technologische Parameter der Injektion auf die Ausbildung des Gelschleiers auswirken. 15.3.1.4 Beurteilung der Injizierbarkeit Sind Korngrößenverteilung, Durchlässigkeit sowie Porengrößen und Porenanteil des zu injizierenden Bodens bekannt, lässt sich in Kenntnis des einzusetzenden Injektionsgels die Injizierbarkeit des Bodens, die Reichweite der Injektion und die Form des entstehenden Injektionskörpers abschätzen. Meist handelt es sich bei den Böden in der unmittelbaren Umgebung von Bauwerken nicht um gewachsenen Baugrund, sondern um inhomogenes Auffüllmaterial. Eine Aussage über die tatsächlichen Bodenverhältnisse, die ringsum für alle zu injizierenden Bereiche eines Bauwerks gültig ist, lässt sich daher nur über eine hohe Untersuchungsdichte erreichen. Damit ist ein hoher Aufwand für Probenahme und Untersuchung verbunden, der bei den meisten Vorhaben aus Kostengründen und zum Teil wegen Unzugänglichkeit wesentlicher Bereiche des zu injizierenden Bodens nicht betrieben wird. Eine wirtschaftlich effektive Alternative zu umfangreichen Baugrunduntersuchungen besteht in der Durchführung von Probeinjektionen mit Wasser, für die die ohnehin erforderlichen Bohrungen in den Bauteilen genutzt werden können. Mit dieser Methode lassen sich mit vergleichsweise geringem Aufwand Informationen zum Baugrund in den unmittelbar von der Injektion erfassten Bereichen gewinnen. Eine hohe Dichte der Untersuchungsstellen lässt sich wegen der geringen Zusatzkosten ohne weiteres realisieren. Bei der Probeinjektion wird durch ein Bohrloch mit Packer Wasser in den Baugrund injiziert. Dabei wird ein vorgewählter Volumenstrom, auch als Durchfluss oder Einpressrate bezeichnet, kurzzeitig konstant gehalten und der sich dabei an der Injektionsstelle einstel-

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15 Abdichtungen mit Gelinjektionen

lende Druck gemessen. Durch stufenweise Erhöhung und anschließende Absenkung des Volumenstromes entstehen Wertepaare aus Volumenstrom und Druck, die sich als Kurve auftragen und bewerten lassen [15.17]. Als Vergleich können die grundlegenden Formen der Volumenstrom-Druck-Diagramme dienen, die in der Literatur zu Injektionen im Grundbau, z. B. [15.13] beschrieben sind. Der maximale Volumenstrom für die Probeinjektionen soll mindestens dem entsprechen, der bei der Gelinjektion angestrebt wird. In gut injizierbarem Boden kann der maximale Volumenstrom bei 3 bis 5 l/min liegen. Gering durchlässige Böden erfordern zur Begrenzung des Injektionsdruckes zum Teil wesentlich niedrigere Werte. In Bild 15.12 sind Beispiele für Q-p-Diagramme für gut injizierbaren Boden (Fall a): k = 5 · 10 –4 m/s) und schlecht injizierbaren Boden (Fall b) k = 3 · 10 –7 m/s) dargestellt [15.17]. Für die Bewertung ist nicht der Druck entscheidend, der zur Realisierung des geplanten Durchflusses erforderlich ist, sondern der Verlauf der Kurve. Im Fall a) besteht ein annähernd linearer Zusammenhang zwischen Durchfluss und Injektionsdruck, der sowohl im aufsteigenden als auch im absteigenden Ast der Kurve sichtbar ist. Dagegen zeigt das Diagramm b), dass bei ungünstigen Baugrundverhältnissen bereits ein Durchfluss von 0,5 l/ min zu Gefügeveränderungen im Boden führt, die sich auf die Durchlässigkeit auswirken.

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Bild 15.12: a) Q-p-Diagramm einer Probeinjektion in gut injizierbaren Boden, b) Q-p-Diagramm einer Probeinjektion in schlecht injizierbaren Boden

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15.3 Injektionsverfahren

Voraussetzung für die Aufnahme von Messwerten zur Darstellung im Q-p-Diagramm ist eine pulsationsfrei arbeitende Pumpe, mit einstellbarer Durchflussmenge und Druckmessung unmittelbar an der Injektionsstelle. 15.3.1.5 Anforderungen an das Material Von den im Abschnitt 15.2.3.3, Tabelle 15.2, genannten Eigenschaften sind für das Ergebnis der Schleierinjektion vor allem die Reaktionszeit, die Viskosität und die Oberflächenspannung des verwendeten Injektionsstoffes von Bedeutung. Wie in den Abschnitten 15.3.1.3 und 15.3.1.4 dargestellt, müssen der Injektionsdruck und die Fließgeschwindigkeit begrenzt werden, um ein Aufreißen des Bodens zu vermeiden. Dadurch ist eine Mindestzeit erforderlich, um die geplante Gelmenge an einem Bohrloch zu injizieren. Bei üblichen Injektionstechnologien können eine bis sechs Minuten je Injektionsstufe erforderlich sein. Zeit für Nebenarbeiten wie das Nachspannen undichter Packer ist zusätzlich zu berücksichtigen. Die Reaktionszeit des Gels sollte in Abhängigkeit von den genannten Erfordernissen im Bereich zwischen zwei und zehn Minuten liegen, wobei in Sonderfällen Abweichungen in beide Richtungen möglich sind. Bei der Einstellung der Reaktionszeit ist zu berücksichtigen, dass sie durch die Temperatur des Baugrundes wesentlich bestimmt wird. Diese entspricht in der Tiefe eines üblichen Kellergeschosses ungefähr dem Jahresmittel der Lufttemperatur, liegt also in der Größenordnung von 8 bis 10 °C. Ist die Reaktionszeit des Gels kürzer als die Injektionszeit, das heißt, härtet das zuerst injizierte Gel noch während der Injektion aus, wird die Ausbreitung im Boden gestört [15.14]. Das nachströmende Gel sucht sich unkontrolliert neue Fließwege. Es entstehen unregelmäßige Injektionskörper mit stark schwankender Dicke, Bild 15.13. Eine zur Abdichtung erforderliche Mindestdicke des Gelschleiers kann dabei nicht gewährleistet werden. Ist die Reaktionszeit dagegen wesentlich länger als erforderlich, verbleibt das Gel nach dem Ende des Fließens im flüssigen Zustand und unterliegt dann dem Einfluss von Kapillarkräften und der Gravitation. In der Folge kann sich eine unvollständige Füllung der Poren und ein Absinken des Injektionskörpers ergeben.

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Bild 15.13: Schleierinjektion mit einem sehr rasch erhärtenden Gel

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15 Abdichtungen mit Gelinjektionen

Die Auswirkungen der Viskosität des Injektionsstoffes auf das Fließverhalten sind im Abschnitt 15.3.1.3 im Zusammenhang mit den Strömungsvorgängen erläutert worden. Die wasserähnliche Viskosität der Gele ist als Vorteil gegenüber anderen Injektionsstoffen zu sehen. Sie ermöglicht das Eindringen in Böden mit Durchlässigkeitsbeiwerten ab ca. 10 –7 m/s bei Injektionsdrücken, die unterhalb des Aufreißdruckes des Bodens liegen [15.15]. Eine weitere Materialeigenschaft der Gele, die sich auf die Qualität der hergestellten Abdichtung auswirkt, ist die Oberflächenspannung. Bei Materialuntersuchungen zur Injizierbarkeit und Dichtigkeit zeigte sich, dass Gele mit sehr ähnlicher Viskosität und Dichte unter gleichen Versuchsbedingungen das Porensystem des Versuchssandes in unterschiedlichem Maß füllen. Vergleichsuntersuchungen ergaben einen Zusammenhang zwischen Porenfüllgrad und Oberflächenspannung derart, dass die Materialien mit einer hohen Oberflächenspannung einen geringeren Porenfüllgrad erreichten [15.16]. Der Grund liegt offenbar in der unterschiedlichen Benetzbarkeit der Kornoberflächen, die im Zusammenhang mit der Oberflächenspannung steht. Die Oberflächenspannung der verschiedenen Gele wird vermutlich wesentlich durch das Herstellungsverfahren bestimmt. Die marktüblichen Acrylatgele lassen sich nach ihrer Oberflächenspannung in Gruppen unterteilen, die mit den Herstellungsverfahren korrespondieren. Bild 15.14 zeigt die Oberflächenspannung handelsüblicher Acrylatgele [15.16]. Die Bestimmung erfolgt an der Mischung aus allen A-Komponenten und Wasser ohne Initiator. Zur Angabe von gesicherten Grenzwerten reichen die vorliegenden Ergebnisse noch nicht aus.

Bild 15.14: Oberflächenspannung verschiedener Acrylatgele (Mischung ohne Initiator) in Abhängigkeit von der Temperatur

15 15.3.1.6 Injektionstechnologie Der Planer einer nachträglichen Bauwerksabdichtung durch Schleierinjektion muss im Rahmen seines Leistungsumfanges auch Vorgaben zur Injektionstechnologie erarbeiten. Mit Kenntnis der Zusammenhänge bei Schleierinjektionen lässt sich die entstehende Abdichtung über eine Reihe von Einflussfaktoren an die Gegebenheiten des jeweiligen Objektes anpassen. Durch den Planer sind zumindest die nachfolgend aufgeführten Vorgaben zu machen. Die Einbeziehung des ausführenden Spezialunternehmens bei der Planung ist fachlich von Vorteil, widerspricht aber der üblichen Ausschreibungspraxis. Es wird deshalb selten davon Gebrauch gemacht.

15.3 Injektionsverfahren

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– Festlegung des Bohrrasters Das Bohrraster entscheidet wesentlich nicht nur über den Abdichtungserfolg, sondern auch über die Wirtschaftlichkeit der nachträglichen Abdichtung. Es muss meist ein Kompromiss zwischen Bohraufwand und erforderlicher Materialmenge gefunden werden, siehe Abschnitt 15.3.1.2. Böden mit geringer Durchlässigkeit erfordern wegen der eingeschränkten Reichweite der Injektion meist ein enges Bohrraster. – Wahl des Injektionsmaterials Mit der Wahl des Materials wird eine Vorentscheidung über den Bereich möglicher Reaktionszeiten getroffen. Die Fließeigenschaften des gewählten Materials und die Oberflächenspannung wirken sich auf das Injektionsergebnis aus. Bestehen keine besonderen Anforderungen, sollte ein Material verwendet werden, mit dessen Verarbeitung das ausführende Unternehmen vertraut ist. – Packergeometrie Die Packer müssen mit ihrer Geometrie das Einbringen der erforderlichen Mengen des Gels in der vorgesehenen Zeit ermöglichen. Es soll kein großer Druckverlust am Packer entstehen und die Fließgeschwindigkeit darf nicht so weit ansteigen, dass der Packer als Düse wirkt und Gefügeveränderungen im Boden verursacht. Diese Anforderungen werden erfüllt, wenn der Innendurchmesser der Packer mindestens 6 mm beträgt. Die Verschlussstücken oder Anschlussnippel dürfen den Durchfluss nicht reduzieren. – Anzahl der Injektionsstufen Im einfachsten Fall wird die gesamte für ein Bohrloch vorgesehene Gelmenge in einer Injektionsstufe, also in einem kontinuierlichen Prozess in den Baugrund gebracht. Dabei entsteht in gut injizierbarem Boden ein annähernd halbkugelförmiger Injektionskörper. Der Gelschleier erreicht bei dieser Technologie eine größere Maximaldicke, als es für die Abdichtung erforderlich wäre. Zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit sollte die Gelmenge auf mehrere Injektionsstufen aufgeteilt werden. Nach Injektion der ersten Stufe reagiert das Gel aus. Der entstandene Injektionskörper bildet ein Widerlager, an dem das Gel der folgenden Injektionsstufe parallel zur Bauwerksaußenfläche vorbei strömt. Durch die Mehrstufeninjektion vergrößert sich bei gleicher Gelmenge die bedeckte Wandfläche, der spezifische Materialverbrauch sinkt.

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Bild 15.15: Ausbildung des Gelschleiers in Abhängigkeit von der Anzahl der Stufen; links: 1-Stufeninjektion, rechts: 2-Stufeninjektion

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15 Abdichtungen mit Gelinjektionen

– Reaktionszeit des Materials Die Reaktionszeit des Materials muss größer sein als die Injektionszeit einer Injektionsstufe. Dadurch wird sichergestellt, dass sich kein Fließwiderstand durch Aushärtung des Gels während der Injektion aufbaut. Die Reaktionszeit soll die Injektionszeit aber nicht wesentlich überschreiten, um unkontrollierte Verlagerungen des injizierten Gels auszuschließen. – Verpressmengen Die erforderliche Gelmenge wird auf der Grundlage des zugänglichen Porenraumes im Boden und des anteiligen Volumens des Injektionskörpers je Bohrloch festgelegt. Die Menge muss während der Injektion für jedes Bohrloch und jede Injektionsstufe ermittelt werden. Der sichtbare Materialaustritt aus benachbarten Packern bei der Injektion ist kein geeignetes Maß zur Festlegung der Injektionsmenge. – Volumenstrom und Injektionsdruck Der Volumenstrom bei der Injektion sollte vorgegeben werden, um den Injektionsdruck zu begrenzen und ein Aufreißen des Bodens zu vermeiden. Auf der Grundlage der Druckmessung unmittelbar am Packer muss der Volumenstrom ggf. korrigiert werden.

15.3.2 Flächeninjektion in Bauteile 15.3.2.1 Prinzip Das Prinzip der Flächeninjektion in Bauteile besteht darin, ursprünglich nicht für Abdichtungszwecke vorgesehenen Konstruktionsteilen nachträglich die Funktion der Abdichtung zuzuweisen. Die gelegentlich für dieses Verfahren verwendete Bezeichnung Konstruktionsvergelung beschreibt diese Art der Flächeninjektion treffender. Durch die Injektion von Gelen in Bauteile können die für den Wassertransport verantwortlichen Wege abgedichtet werden. Hauptanwendungsgebiet sind historische Bauwerke, bei denen bedingt durch Bauweise und verwendete Baustoffe (z. B. Naturstein, Stampfbeton etc.) Hohlräume zur Verfügung stehen, in die Injektionsstoffe eingebracht werden können. Voraussetzung ist ein wasserdurchlässiges Baustoffgefüge, bei dem der Wassertransport über Risse, Fugen, Hohlräume oder das Porensystem erfolgt. Mit der Injektion werden diese Fehlstellen gefüllt. Das Bauwerk wird dazu nicht komplett durchbohrt, sondern die Bohrkanäle enden vor der Außenseite des Bauwerkes. Die Festlegung von Bohrlängen und Bohrraster richtet sich nach den vorhandenen Baustoffen, der Geometrie des Bauteils sowie nach Art und Abmessungen der wasserführenden Hohlräume.

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Das niedrigviskose Material wird unter mäßigem Druck in die Packer injiziert und verteilt sich unter Verdrängung des dort vorhandenen Wassers im Bauteil. Eine Aufweitung von bestehenden Rissen und Fehlstellen oder die Neubildung von Rissen durch zu hohen Injektionsdruck ist potenziell möglich. Daher muss der Injektionsdruck unter Berücksichtigung der statischen Belange des Bauwerkes durch den Planer begrenzt werden. Bild 15.16 verdeutlicht schematisch das Prinzip. Oft lassen sich Schleierinjektion und Injektion in Bauteile nicht voneinander trennen. Insbesondere bei Schleierinjektionen in den Baugrund werden bei hohlraumreichem Mauerwerk parallel zur Entstehung des Gelschleiers an der Außenseite auch Fehlstellen im Bauteil mit Gel gefüllt. Diese Tatsache muss bei der Planung der Mengen und Drücke berücksichtigt werden.

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15.3 Injektionsverfahren

Bild 15.16: Prinzip der Flächeninjektion

Das Prinzip der Flächeninjektion kann auch für die Herstellung einer nachträglichen Horizontalsperre in Mauerwerk angewendet werden. Abweichend von den zuvor beschriebenen Anwendungen wird bei der Horizontalsperre nur ein Teilbereich injiziert. Die Anordnung der Injektionsbohrungen muss sicherstellen, dass mindestens 2 Lagerfugen erfasst sind. Für die Funktionsfähigkeit der nachträglichen Horizontalsperre ist das weitestgehende Entfernen von Bohrrückständen von wesentlicher Bedeutung. Vorzugsweise sollten für diese Anwendung Gele eingesetzt werden, deren Reaktionszeit mehr als 10 min beträgt. Die Injektion erfolgt mit geringen Fördermengen innerhalb der Reaktionszeit der Materialien. Bei der Herstellung von nachträglichen Horizontalsperren ist immer mindestens eine Nachinjektion einzuplanen, um alle für den kapillaren Wassertransport zur Verfügung stehenden Wege zu erreichen. 15.3.2.2 Anwendungsgrenzen und Randbedingungen Die Anwendungsgrenzen werden von der Art und der Größe des zu füllenden Porengefüges vorgegeben, da das Bauteil bei diesem Verfahren selbst zum Abdichtungselement wird. Bauteile, die flächenhaft abgedichtet werden, müssen in ihrem Baustoffgefüge zusammenhängende Transportwege für den Injektionsstoff aufweisen. Mauerwerk aus Steinen mit kleinen Porendurchmessern und geringer Wasseraufnahme (z. B. Kalksandsteinmauerwerk, Klinker etc.) sind nur bedingt für Flächeninjektionen im Bauteil geeignet. Die Anwendung bei Beton- und Stahlbetonbauteilen ist praktisch nicht möglich. Auf Grund des zu beschränkenden Injektionsdrucks lassen sich bei kleinporigem Ziegelmauerwerk die für den kapillaren Wassertransport zur Verfügung stehenden Poren in den Steinen in der Regel nicht ausreichend füllen. Der Injektionsstoff verteilt sich aufgrund der Porengröße des Mörtels überwiegend in den Fugen. Die Ziegel selbst nehmen nur in den angrenzenden Bereichen Injektionsstoff auf. Neben der Füllung größerer Porenräume zu Lasten kleinerer Porenabmessungen spielt auch bei der Flächenvergelung die Oberflächenspannung eine wesentliche Rolle. Injektionsgele

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15 Abdichtungen mit Gelinjektionen

mit niedrigerer Oberflächenspannung verbessern das Benetzungsverhalten und können zu einem höheren Porenfüllgrad führen. Hohe Oberflächenspannungen erzeugen in den Kapillaren Widerstandskräfte und erschweren die Füllung. Das Injektionsraster ist vom Ausbreitungsverhalten des Injektionsstoffes während seiner stoffspezifischen und temperaturabhängigen Verarbeitungszeit sowie vom Baustoffgefüge des Bauteils abhängig. Die Bohrungen sind so einzubringen, dass der Bohrkanal so lang wie möglich ist. Auf diese Weise wird eine große Anzahl von Lagerfugen, Hohlräumen, Poren und anderen für den Wassertransport zur Verfügung stehenden Fehlstellen erfasst. Bei der Festlegung des Rasters (Abstände, Neigungswinkel, Bohrlängen, Bohrdurchmesser) ist insbesondere bei Natursteinmauerwerk zwischen Bohraufwand und Bohrlänge zu optimieren, z. B. sind Bohrungen in Fugenkreuze zu bevorzugen, Bild 15.17. Der Injektionsdruck muss auf der Grundlage von Voruntersuchungen am konkreten Bauwerk begrenzt werden, um die Entstehung neuer sowie die Aufweitung vorhandener Risse zu vermeiden. Drücke zwischen 10 und 20 bar am Packer sind meist ausreichend, um die Injektionen durchzuführen. Injiziert wird in der Regel von unten nach oben mit geringen Fördermengen (Volumenstrom) und einer definierten Materialmenge in mindestens 2 Injektionsstufen. Folgende Abbruchkriterien haben sich bewährt: – maximaler Druckaufbau am Packer (Grenzwertfestlegung in Abhängigkeit vom Bauwerk) – Erreichen der festgelegten Materialmenge – Materialaustritt aus benachbarten Bohrungen – Materialaustritt aus Fugen – Injektionszeit (Zeit zum Injizieren einer zuvor festgelegten Materialmenge)

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Bild 15.17: Flächeninjektion einer Gewölbebrücke aus Naturstein

15.3 Injektionsverfahren

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Für die Flächeninjektionen werden überwiegend Gele mit Reaktionszeiten ≥ 2 min eingesetzt, damit bei den gewünschten geringen Fördermengen ausreichend Zeit zur Verteilung des Gels im Bauwerk verbleibt. Bewährt haben sich für diese Aufgabenstellung insbesondere Gele auf Acrylatbasis, die durch ihre wasservergleichbare niedrige Viskosität selbst in feine Risse, Poren und Fehlstellen eindringen und sie füllen. Die Verwendung von Injektionsstoffen auf anderer Materialbasis, deren Eignung für den entsprechenden Anwendungsfall nachgewiesen ist, ist ebenfalls möglich. Sofern Hohlräume größerer Abmessungen (im Zentimeterbereich) vorhanden sind, sowie bei der Abdichtung großer Bauteildicken (> 60 cm), kann, bei nachgewiesener Verträglichkeit, eine vorhergehende Füllung mit Zementsuspension oder Zementleim die Wirtschaftlichkeit erhöhen. Alternativ lässt sich der Materialverbrauch durch den Einsatz von Gelen mit Reaktionszeiten < 60 s beschränken. Bei der Anwendung von Acrylatgelen zur Abdichtung in der Konstruktion kann es durch die B-Komponente im Verlauf der Abtrocknung der Bauteile zu Salzausblühungen kommen. Diese Ausblühungen lassen sich nach dem Abtrocknen mechanisch entfernen. Sie stellen keinen Mangel dar.

15.3.3 Flächeninjektion in Bauteilzwischenräume 15.3.3.1 Prinzip Die Flächeninjektion in Bauteilzwischenräume nutzt vorhandene Trennflächen zwischen einzelnen Bauteilen oder Schichten. In diese Zwischenräume wird das Gel gezielt injiziert und erhärtet dort zur neuen Dichtungsschicht. Flächeninjektionen in Bauteil- bzw. Bauwerkszwischenräume können mit Injektionsgelen auf Basis von Polyurethan oder Acrylat ausgeführt werden. Zu bevorzugen sind die modifizierten, gefüllten Systeme, da sie sich durch höhere Eigenfestigkeiten, bessere Untergrundhaftung und Klebrigkeit sowie minimierte Permeabilitäten auszeichnen. Durch Voruntersuchungen ist zu klären, ob eine gleichmäßige Verteilung des Injektionsmaterials in der vorgesehenen Fläche möglich ist. Es muss sichergestellt sein, dass eine zusammenhängende Dichtungsschicht ausreichender Dicke entsteht, in der das Injektionsgel allein oder zusammen mit funktionsfähigen Teilen der ursprünglichen Abdichtung das Erreichen des Instandsetzungsziels sicherstellt. Abdichtende Injektionen in Bauteil- bzw. Bauwerkszwischenräume sind Sonderfälle der Flächenabdichtung. Flächig injizierbare Zwischenräume ergeben sich in Abhängigkeit von der Konstruktion in Form von: – Bauteil- oder Bauwerkstrennfugen, mit Trennfolien, Faserplatten, Mineralwolle oder ähnlichen Material – Trennflächen zwischen Bauteilen und außen angeordneten Abdichtungsbahnen – Zwischenräumen zwischen mehrlagigen Abdichtungssystemen u. ä. – mehrschaligen Bauteilen z. B. Spritzbetonschale und innenliegende WU-Konstruktion bei Tunnelkonstruktionen oder Vorsatzschalen Durch Voruntersuchungen ist zu klären, ob sichergestellt werden kann, dass der Injektionsstoff nicht unkontrolliert abfließt. Dazu können z. B. Bauteilversuche an nachgestellten Konstruktionen oder Probeinjektionen vor Ort durchgeführt werden. Die Injektion der

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15 Abdichtungen mit Gelinjektionen

Bild 15.18: Injektion zwischen Bauteilaußenseite und Noppenbahn, die als Feuchteschutz verlegt wurde

Zwischenräume muss mit Parametern (betrifft insbesondere Packerabstand, Injektionsdruck und Materialmengen) erfolgen, die konkret auf das Objekt abgestimmt sind. Die in den Zwischenräumen realisierbaren Schichtdicken müssen im Zusammenwirken mit den vorhandenen Einbaumaterialien (z. B. Faserplatten, Steinwolle, Vlies) die geforderte Wasserundurchlässigkeit gegenüber der einwirkenden Beanspruchung sicherstellen. Die Festlegung von Bohrtiefe, Bohrraster und Bohrtechnik erfordert darüber hinaus besondere Aufmerksamkeit, um vorhandene, funktionsfähige Abdichtungsebenen nicht zu zerstören. In gleicher Weise dürfen Bohrungen durch die Bauteile / Bewehrung nicht zur Gefährdung der Standsicherheit des Bauwerks führen. Diese Einschätzung sollte in komplizierten Fällen durch einen Tragwerksplaner erfolgen. Das Bohrverfahren zur Herstellung der Injektionskanäle ist auf die erforderliche Genauigkeit abzustimmen. Die größte Präzision lässt sich mit Kernbohrungen erreichen. 15.3.3.2 Randbedingungen und Grenzen Die Flächeninjektion in Bauteilzwischenräume führt nur zu einer funktionsfähigen Abdichtungsschicht, wenn das Material nicht unkontrolliert abfließt und der eingesetzte Injektionsstoff auf das Bauwerk abgestimmt und für die anstehenden Beanspruchungen geeignet ist. Dazu sind je nach Anwendungsfall folgende Materialeigenschaften von Bedeutung:

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– Stabilität Der Injektionsstoff bildet im Zwischenraum eine eigenständige Abdichtung. Er muss im ausgehärteten Zustand in der möglichen Dicke eine mechanische Festigkeit aufweisen, die ein Abgleiten oder Zusammenrutschen verhindert. Die Formstabilität des Gels muss unter dem Einfluss von Wasserdruck gewährleistet bleiben. – Verträglichkeit Keine Beeinträchtigung der mechanischen Eigenschaften von Fugenbändern, Abdichtungen auf Kunststoff oder Bitumenbasis, Kunststoffeinbauteilen o.ä.; Das Injektionsgel darf nicht zur Schädigung bestehender Bauwerksteile führen.

15.3 Injektionsverfahren

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– Korrosionsgefährdung Das Injektionsgel darf keine Korrosion an der Bewehrung und an metallischen Einbauteilen hervorrufen; der Nachweis ist in Form eines entsprechenden Prüfzeugnisses zu führen. – Haftung Für die Funktionsfähigkeit ist es von Vorteil, wenn das Injektionsgel am Bauteil, der Zwischenschicht, Teilen der Abdichtung o.ä. haftet, da durch den Haftverbund eine Unterstützung der Abdichtungsfunktion ermöglicht wird. Fehlstellen oder geringe Haftung lassen sich in der Regel durch die Quelleigenschaften der Gele kompensieren. Dass kann allerdings zu anfänglichen Undichtigkeiten führen, die bei einem guten Haftverbund nicht auftreten. – Beständigkeit Beständig gegen Flüssigkeiten, die mit dem Bauwerk und der neuen Abdichtung in Kontakt treten; insbesondere ist darauf zu achten, dass keine hoch alkalischen Flüssigkeiten pH ≥ 13, wie z. B. in Lösung gehende Erstarrungsbeschleuniger von Spritzbeton, dauerhaft mit dem Injektionsgel in Kontakt stehen; bei speziellen chemischen Beanspruchungen sind Eignungsuntersuchungen im Einzelfall erforderlich. – Reaktionszeit Die Reaktionszeit ist in Abhängigkeit von den erforderlichen Fließwegen einzustellen. Bei der Injektion in wassergefüllte Hohlräume sollte die Reaktionszeit nur wenige Sekunden betragen, um die Gefahr der Vermischung des Materials mit Wasser vor der Reaktion zu verhindern. Ggf. muss während der Injektion eine Wasserhaltung eingesetzt werden oder mit einer Vorinjektion eine Wassersperre aufgebaut werden.

15.3.4 Injektion von Rissen und Fugen 15.3.4.1 Injektion von Rissen Eine spezielle Form von partiellen Injektionen stellt die Injektion wasserführender Risse dar. Undichte Arbeitsfugen werden in Bezug auf Injektionen wie Risse behandelt. Gele sind grundsätzlich für Rissinjektionen geeignet, sofern die Standsicherheit des Bauwerks weder durch das Schadensbild noch durch die Injektionsmaßnahme beeinflusst wird und für sie ein Eignungsnachweis gemäß DIN EN 1504-5 vorliegt [15.19]. Im Rahmen des Nachweises sind die Dehnfähigkeit, Haftung auf unterschiedlichen Untergründen, begrenztes Quell- und Schrumpfverhalten sowie Reversibilität der Quellprozesse zu überprüfen. Für den Einsatz in Stahlbetonbauwerken muss außerdem der Nachweis erbracht werden, dass vom eingesetzten Material keine Korrosionsgefährdung für den Bewehrungsstahl ausgeht und ggf. vorhandene Fugeneinlagen (wie z. B. thermoplastische Fugenbänder oder Elastomerfugenbänder) nicht in ihren mechanischen Eigenschaften beeinflusst werden. Sofern die Verträglichkeit von der Dosierung einzelner Mischungsbestandteile abhängig ist, muss zuverlässig sichergestellt werden, dass die Injektionsstoffe nur in der geprüften Konfiguration zum Einsatz kommen. Die Verfahrensweise zum Füllen von Rissen durch Injektion ist für die meisten Füllstoffe in [15.11] beschrieben. Sie lässt sich im Allgemeinen auch auf die nicht in den Regelwerken aufgeführten Injektionsgele übertragen. Angepasst an die Besonderheiten der Gele sind

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15 Abdichtungen mit Gelinjektionen

Abweichungen in der Verfahrensweise möglich. Das betrifft zum Beispiel folgende Punkte: – Verfahrensweise bei starker Wasserbelastung Um das Ausschwemmen des Injektionsstoffes zu verhindern, kann: s DER3CHNITTPUNKTVON)NJEKTIONSBOHRUNGUND2ISSWEITERZURWASSERZUGEWANDTEN3EITE verlegt s -ATERIALMITSEHRKURZER2EAKTIONSZEITVERWENDET s DER2ISSZEITWEILIGZUR"EGRENZUNGDES$URCHFLUSSESVERDÊMMTWERDEN – Abweichende Rissbreiten und Rissbewegungen Bei nachgewiesener Eignung des Injektionsstoffes kann der Einsatz von Gelen bei sehr kleinen Rissbreiten, wasserführenden Rissen und / oder größeren Rissbreitenänderungen als ±10 % vorteilhaft sein. Risse werden in der Regel wechselseitig unter einem Winkel von ca. 45° angebohrt, so dass der Riss etwa in Bauteilmitte gekreuzt wird, Bild 15.19. Daraus ergibt sich ein Abstand von halber Bauteildicke zum Riss und zum nächsten Bohrkanal. Diese Vorgehensweise ist bis zu Bauteilstärken von ca. 60 cm sinnvoll. Für stärkere Bauteile ist ein auf das Injektionsziel abgestimmtes Bohrschema zu erarbeiten. Gegebenenfalls sind mehrere Bohrreihen notwendig. Meist ist es ausreichend, wenn nur ein Teil des Querschnittes starker Bauteile durch die Injektion erfasst wird. Dabei ist eine durchgehende Abdichtungsebene herzustellen.

15 Bild 15.19: Rissinjektion wasserführender Riss mit Rissbreite ≤ 0,2 mm [Quelle: Desoi]

15.3.4.2 Injektion von Bewegungsfugen und Hohlräumen Undichte Bewegungsfugen werden nachträglich in der Regel auf der dem Wasser zugewandten Seite des Fugenbandes durch eine partielle Schleierinjektion, entsprechend Abschnitt 15.3.1 abgedichtet.

15.3 Injektionsverfahren

497

Eine weitere Möglichkeit besteht in der Injektion des Zwischenraumes zwischen Fugenband und innerer (wasserabgewandter) Bauteiloberfläche mit gefüllten Polyurethangelen oder gefüllten Acrylatgelen, die für diese Anwendung über einen entsprechenden Funktionsnachweis verfügen. Grundsätzlich beruht die Wirkung auf den zwei Prinzipien: – Haftung des Gels an den Fugenflanken und – Quellvermögen bei Wasserzutritt, jeweils bei gleichzeitiger Verformbarkeit. Ein Vorteil bei der Injektion von Bewegungsfugen besteht darin, dass die Menge des benötigten Injektionsstoffes zuvor relativ genau abgeschätzt werden kann. Vor der Injektion der Fuge sollte vorhandenes Fugenfüllmaterial weitestgehend ausgeräumt werden. Die Fugenflanken müssen frei von losen und trennenden Bestandteilen sein. Bei tiefen Fugen t > 50 cm reicht ggf. teilweises Entfernen der vorhandenen Abstellung. Bis zu welcher Tiefe frei geräumt wird, hängt von Art und Schichtdicke der Fugenfüllung sowie von der Fugengeometrie sowie ggf. vorhandenen Fugenbändern ab. In der Regel wird vor der Injektion die Fuge verdämmt. Die Verdämmung soll das Austreten des Injektionsstoffes bei der Fugenfüllung verhindern und ein Widerlager für die quellfähigen Materialien im Gebrauchszustand schaffen. Darüber hinaus kann das Austrocknen der Gele auf der Bauwerksinnenseite vermieden werden. Zur Verdämmung eignen sich in Abhängigkeit vom Injektionsstoff z. B. Fugenfüllprofile, Kompressionsprofile, Bleche oder dauerelastische Fugenverschlussmassen. Die Verdämmung muss so ausgelegt werden, dass auch ein ggf. entstehender Quelldruck abgefangen werden kann. Die Fugeninjektion erfolgt über Packer, Lanzen oder vorher verlegte Verfüllschläuche. Bei der Injektion über Packer sind die Bohrungen so anzulegen, dass die Fuge beidseitig gekreuzt wird und beginnend vom Fugenband nach innen injiziert wird. In der Detailplanung sind die Bauteil- und Umgebungstemperaturen während der Injektion, die zu erwartende Wasserdruckbeanspruchung, die Fugenbewegungen sowie die Anschlüsse an andere Fugenabdichtungen zu beachten. Der auszuwählende Injektionsstoff ist den jeweiligen Randbedingungen anzupassen. Das Füllen von Bewegungsfugen ist eine Sonderanwendung, die einer besonders sorgfältigen Planung und Ausführung bedarf. Die Eignung der einzusetzenden Injektionsgele ist nachzuweisen. Insbesondere die noch zu erwartenden Fugenbewegungen und Beanspruchungen der nachträglichen Abdichtung sind im Vorfeld für den konkreten Einsatzzweck zu ermitteln. Vom Planer ist in Abhängigkeit von den erwarteten zeitabhängigen Bauteilbewegungen und Umgebungsbedingungen (Jahreszeit, Temperatur) auch der Zeitpunkt der Injektion vorzugeben. Das abdichtende Füllen von Hohlräumen erfolgt unter Verwendung von Bohrpackern über rasterförmig angeordnete Bohrungen. Die Bohrtiefe ist so zu begrenzen, dass ein Materialaustritt an der Rückseite des abzudichtenden Bauteils ausgeschlossen ist. Der dazu erforderliche Abstand zur rückseitigen Bauteilfläche ist abhängig von der Beschaffenheit des Bauteils. Reichen Gefügestörungen bis zur Bauteiloberfläche, kann an zugänglichen Stellen eine Verdämmung angebracht werden. Bei der Injektion in wassergefüllte Hohlräume muss sichergestellt sein, dass das verdrängte Wasser abfließen kann. Weitergehende Ausführungen sind dem Abschnitt 15.3.2 zu entnehmen.

15

498

15 Abdichtungen mit Gelinjektionen

15.4 Injektionsgeräte und Zubehör Gelinjektionen sollten ausschließlich mit 2-Komponenten-Pumpen ausgeführt werden. Die Auswahl geeigneter Pumpentechnik erfolgt in Abhängigkeit von den eingesetzten Injektionsstoffen, den Anforderungen des Bauwerkes, des Baugrundes sowie der Größe des Vorhabens und obliegt in der Regel dem ausführenden Unternehmen. Im Wesentlichen kommen für Gelinjektionen Kolben- und Membranpumpen zum Einsatz. Die eingesetzten Pumpen müssen folgende allgemeine Anforderungen erfüllen [15.2]: – baustellentaugliche, robuste Bauweise – wartungsfreundlicher Aufbau – Beständigkeit aller verwendeten Materialien gegenüber den Injektionsgütern und den entsprechenden Reinigungsmitteln. Neben den allgemeinen Anforderungen müssen Pumpen, die sich für die Injektion von Gelen eignen folgende Eigenschaften aufweisen [15.2]: – Zwangsförderung der Komponenten mit zuverlässig einstellbarem oder festem Mischungsverhältnis – leistungsfähiger Mischkopf zur Durchmischung der vor der Injektion zusammengeführten Komponenten – Zusätzliche Spülpumpe mit höherem Maximaldruck – Kontrollmöglichkeit für die Förderung beider Komponenten (z. B. Durchflussanzeige, Wägung der Komponenten während der Injektion) oder Messtechnik zur Kontrolle des Drucks, des Volumenstromes oder Begrenzung der Fördermenge für die einzelnen Komponenten mit Warnung oder Abschaltung bei Mischfehlern – Aufzeichnung von Druck, Fördermenge und Materialtemperatur, soweit projektbezogen vom Planer vorgegeben Bei Abdichtungsinjektionen werden die Injektionsstoffe über Packer in die Konstruktion oder in den Baugrund eingebracht. Die Packer müssen zuverlässig im Bauteil befestigt werden können und den auftretenden Injektionsdrücken standhalten. Darüber hinaus muss eine

15

Bild 15.20: Injektionszubehör links oben: Schnellschnappverschluss mit Druckmessung am Packer rechts oben: Niederdruck Verschlussstück; links: Stahlpacker mit Kugelnippelverschluss [Quelle: Desoi]

15.5 Qualitätssicherung

499

Absperrmöglichkeit den Materialaustritt verhindern. Innendurchmesser und Geometrie der Packer sind in Abhängigkeit von der erforderlichen Fördermenge und den Fließeigenschaften des Injektionsstoffes auszuwählen. Bei Niederdruck-Injektionen und bei der Messung des Injektionsdruckes dürfen Packer und Absperreinrichtungen keine wesentlichen Querschnittsverringerungen aufweisen, die zu einem Druckaufbau führen. Rückschlagventile, die einen hohen Öffnungsdruck erfordern, sind zu vermeiden.

15.5 Qualitätssicherung Bei Abdichtungen mit Gelen handelt es sich um eine Sonderform der nachträglichen Abdichtung. Die Besonderheiten beruhen vor allem auf folgenden Tatsachen: – Einsatz von Stoffen mit Eigenschaften, die von den bislang für Abdichtungen eingesetzten Stoffen zum Teil deutlich abweichen und für die relativ wenige Erkenntnisse zur Wirkungsweise vorliegen; Besondere Eigenschaften wie z. B. das Quellverhalten lassen sich nicht ohne Weiteres klassifizieren und bewerten; – Einsatz von mehrkomponentigen Stoffen, die vor der Injektion vorgemischt werden müssen – Gel entsteht erst am Abdichtungsort – Mischfehler können sich u.U. auf die Funktionsfähigkeit auswirken; an die Verarbeitung werden daher sehr hohe Anforderungen gestellt; – Abdichtung ist in der Regel nicht sichtbar und damit nicht direkt kontrollierbar. – Verfahren sind weitestgehend empirisch entstanden und bedürfen bis auf wenige Ausnahmen einer vorherigen Planung durch einen mit Injektionen vertrauten Fachkundigen Wegen der vorangehend benannten Besonderheiten spielen Qualitätssicherung und Überwachung von Gelinjektionen eine wesentliche Rolle bei der Sicherstellung des Abdichtungserfolges. Nur über eine präzise Dokumentation der Injektionsarbeiten, die Kontrolle der Applikation und der sich im Inneren des Bauwerkes verändernden Durchfeuchtungserscheinungen ist auf die sach- und fachgerechte Ausführung einer Injektion zu schließen. Eine Eigenüberwachung ist daher bei allen Injektionsarbeiten erforderlich. Sie kann durch das ausführende Unternehmen oder durch eine beauftragte sachkundige Stelle durchgeführt werden. Die Überwachung ist mit Beginn der Injektionsmaßnahme aufzunehmen und lückenlos durchzuführen. Aufgabe der Eigenüberwachung ist die Überprüfung der verwendeten Materialien und Geräte auf Einhaltung der geforderten Eigenschaften und ordnungsgemäße Funktion sowie Sicherung der Übereinstimmung zwischen Ausführung der Arbeiten und Planungsvorgaben. Im Rahmen der Überwachung sind nachvollziehbare Aufzeichnungen zu allen den Injektionserfolg beeinflussenden Daten anzufertigen. Die Aufzeichnungen müssen mindestens folgenden Inhalt haben [15.2]: – Tag der Verpressung, – Bauteil- und Umgebungstemperatur – Abweichungen von den Planungsvorgaben

15

500

15 Abdichtungen mit Gelinjektionen

– – – – – –

Bohrschema (Anzahl und Abstand der gesetzten Packer) Chargenkennzeichnung des verpressten Materials Mischungsverhältnis und Reaktionszeit des Materials Injektionsmenge Injektionsdruck Vermerke zur Überprüfung und Funktionskontrolle der Injektionstechnik sowie der Geräte zur Dosierung und Mischung der Komponenten

Bei kontinuierlicher Erfassung und fachkundiger Beurteilung der Injektionsparameter und der sich einstellenden Zustände können sich schon während der Injektion Hinweise auf erforderliche Änderungen der Technologie ergeben. Darüber hinausgehend kann projektbezogen die Aufzeichnung des Verlaufes von Druck und Volumenstrom über die Injektionszeit erforderlich werden. Die Aufzeichnungsart ist vor Beginn der Injektionsmaßnahme mit dem Auftraggeber abzustimmen. Ob das manuelle Aufzeichnen der geforderten Parameter genügt oder eine Injektionspumpe mit digitaler Aufzeichnung gefordert wird, hängt vom Umfang der Injektionsarbeiten ab.

15.6 Literatur

15

[15.1] Dörfler, Hans-Dieter: Grenzflächen- und Kolloidchemie, VCH Verlagsgesellschaft mbH, 1994 [15.2] Merkblatt: Abdichtung von Bauwerken durch Injektionen – ABI-Merkblatt, 2. Auflage, Fraunhofer IRB Verlag 2007 [15.3] DIN 4093: Baugrund; Einpressen in den Untergrund; Planung, Ausführung, Prüfung [15.4] Idel, K. H.: Injektionsverfahren, Grundbau Taschenbuch, 5. Auflage, S. 55 ff. [15.5] DB AG Richtlinie 804.6102 Vergelungsmaßnahmen, Planung, Durchführung und Qualitätssicherung, Mai 2003 [15.6] WTA Merkblatt 5-20-08 Gelinjektion in der Bauwerksabdichtung [15.7] DIN 18130-1:Mai 1998, Baugrund Untersuchungen, Bestimmung des Wasserdurchlässigkeitsbeiwertes, Teil 1, Laborversuche [15.8] Brauns, J.; Kast, K.; Hötzl, H.; Eiswirth, M.: Anwendung von Weichgelen zur horizontalen Abdichtung von Baugruben durch Injektionssohlen – Fragen zur Beeinflussung der Grundwasserqualität. Mitteilungen Abteilung Erddammbau und Deponiebau, Universität Karlsruhe, Heft 6, 1996 [15.9] DIN EN 1504-5: Produkte und Systeme für den Schutz und die Instandsetzung von Betontragwerken - Definitionen, Anforderungen, Qualitätsüberwachung und Beurteilung der Konformität – Teil 5: Injektion von Betonbauteilen, Ausgabe:2005-03 [15.10] Grundsätze zur Bewertung der Auswirkung von Bauprodukten auf Boden und Grundwasser, Teil 1; Deutsches Institut für Bautechnik - DIBt Schriften, Fassung April 2005 [15.11] Instandsetzungs-Richtlinie des DAfStb Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen, Ausgabe Oktober 2001 [15.12] Hornig: Anforderungen an die Funktions- und Umwelteigenschaften von Gelen zur nachträglichen Bauwerksabdichtung. Kurzfassung eines Vortrags zu den 16. Hanseatischen Sanierungstagen. Schriftenreihe Heft 16

15.6 Literatur

501

[15.13] Kutzner, Christian: Injektionen im Baugrund, Ferdinand Enke Verlag Stuttgart 1991 [15.14] Hornig; Rudolph: Nachträgliche Bauwerksabdichtung, Fließvorgänge von Hydrogelen im Boden. Forschungsbericht Nr. 7533-70-846-98/3 SMWK, Vorabbericht Leipzig 2001 [15.15] Rudolph, Matthias; Hornig, Ute: Experimentelle Untersuchungen zur Ausbreitung des Gelschleiers im Baugrund. LACER 99 [15.16] Rudolph, Matthias: Unterlagen zur Anwenderschulung Gelschleierinjektion, Teil 2: Entstehung des Gelschleiers, Leipzig, Hanau 2005 [15.17] Rudolph, Matthias: Ermittlung der Injizierfähigkeit von Böden bei Schleierinjektionen mit Gel. In: Bautechnik (in Vorbereitung) [15.18] Strathmann, Brigitte: Gelinjektionen in den Baugrund – Aspekte des Gewässer- und Bodenschutzes und Umsetzung in der Praxis. Kurzfassung des Vortrags auf dem 4. Leipziger Abdichtungsseminar, Januar 2009 [15.19] Richtlinie 67/548/EWG des Rates zur Angleichung der Rechts- und Verwaltungsvorschriften für die Einstufung, Verpackung und Kennzeichnung gefährlicher Stoffe vom 27. Juni 1967 (ABl. EG vom 16.08.1967 Nr. L 196 S. 1) zuletzt geändert am 29. April 2004 durch Artikel 1 der Richtlinie 2004/73/EG der Kommission zur neunundzwanzigsten Anpassung der Richtlinie 67/548/EWG des Rates zur Angleichung der Rechts- und Verwaltungsvorschriften für die Einstufung, Verpackung und Kennzeichnung gefährlicher Stoffe an den technischen Fortschritt (ABl. EU vom 30.04.2004 Nr. L 152 S. 1; ABl. EU vom 16.06.2004 Nr. L 216 S. 3; ABl. EU vom 07.07.2004 Nr. L 236 S. 18)

15

16 Wärmedämmung im Erdreich Von Dr. Holger Merkel

16.1 Problemstellung Die Wärmedämmung erdberührter Bauteile von Gebäuden gehört heute grundsätzlich zu den allgemein anerkannten Regeln der Technik. Drei Konstruktionsvarianten sind möglich: – Außendämmung mit außenseitiger Bauwerksabdichtung, Bild 16.1 – Innendämmung, Bild 16.2 – Außendämmung außerhalb der Bauwerksabdichtung (Perimeterdämmung), Bild 16.3 In der Baupraxis hat sich sowohl aus bauphysikalischen, wie auch konstruktiven und wirtschaftlichen Gründen die Außendämmung auf der Außenseite der Bauwerksabdichtung (Bild 16.3) durchgesetzt. Dabei reicht die Breite der Anwendungen vom Frostschutz von Gebäuden, wie er besonders in den skandinavischen Ländern praktiziert wird, bis zur lastabtragenden Wärmedämmung unter Gründungsplatten.

Bild 16.1: Außenseitige Wärmedämmung einer Kellerwand mit einer Abdichtung entsprechend DIN 18195

Bild 16.2: Innenseitige Wärmedämmung einer Kelleraußenwand

503

16.2 Beanspruchung von Wärmedämmstoffen im Erdreich

Bild 16.3: Perimeterdämmung

In erster Linie soll die Wärmedämmung natürlich die Wärmeverluste beheizter Kellerräume reduzieren. Den notwendigen Wärmeschutz leistet eine Wärmedämmung, die nach den Anforderungen der DIN 4108 und der Energieeinsparverordnung (EnEV) bemessen und ausgeführt wurde. Sie bildet aber auch als außerhalb der Bauwerksabdichtung liegende Funktionsschicht einen Schutz gegen deren mechanische Beanspruchung. Beide Funktionen – Wärmeschutz und mechanischer Schutz – sollen dauerhaft sein. Das bedeutet, besonders hohe Anforderungen an die verwendeten Wärmedämmstoffe zu stellen. Der Wärme-und Feuchtigkeitsschutz von erdberührten Bauteilen ist besonders sorgfältig zu planen und auszuführen, da sich Schäden später oft nur unvollkommen und immer nur mit hohem Aufwand beheben lassen. Häufig ist bei der Planung eines Gebäudes die spätere Nutzung der Kellergeschosse nicht genau bekannt bzw. es kommt später zu einer Umnutzung dieser Räume. Deshalb ist es sinnvoll, bereits von Anfang an einen Wärmeschutz zu bemessen und auszuführen, der eine spätere Nutzung der Kellerräume ermöglicht. Die Wärmeschutzanforderungen sind in den letzten Jahren kontinuierlich gestiegen. Die künftigen Verordnungen werden nicht mehr weit vom Passivhaus entfernt sein. Gleichzeitig wird auch die europäische Harmonisierung der Dämmstoffnormen vorangetrieben. Beides stellt neue Anforderungen an den Kenntnisstand des Planers und Bauausführenden.

16.2 Beanspruchung von Wärmedämmstoffen im Erdreich Wärmedämmstoffe im Erdreich werden durch 4 wesentliche Einwirkungen beansprucht: 1. Wasser 2. Mechanische Lasten 3. Frost-Tauwechsel 4. Biochemische Einwirkungen

16

504

16 Wärmedämmung im Erdreich

Wasser Nach DIN 18195 [16.1] lassen sich drei wesentliche Arten der Wasserbeanspruchung definieren: – Bodenfeuchtigkeit: Wasser, das in den Poren und Kapillaren des Bodens gehalten wird oder durch das Erdreich versickert. Es übt keinen hydrostatischen Druck auf das Bauwerk aus. – Nichtdrückendes Wasser: Wasser, das in das Erdreich einsickert und auf der Bauteiloberfläche abfliesst. Es bildet sich keine Wasseransammlung, sodaß auch kein hydrostatischer Druck auf das Bauwerk einwirken kann. – Drückendes Wasser (Grundwasser): Wasser, das auf das Bauwerk einen hydrostatischen Druck ausübt. Der Lastfall Bodenfeuchte nach DIN 18195 kann für stark durchlässige Böden mit einem Wasserdurchlässigkeitsbeiwert k > 10 –4 m/s angenommen werden. Stark durchlässige Böden sind z. B. Kies, Sand- und Kiessandböden. Wasser, das in den Boden einsickert kann durch weniger durchlässige Bodenschichten (k ≤ 10 –4 m/s), wie bindige Böden oder auch Sandböden mit hohem Feinsandanteil aufgestaut werden. Der Lastfall „nicht stauendes Wasser“ kann dann nur durch eine Dränung nach DIN 4095 [16.2] erreicht werden. Sie verhindert, dass sich ein hydrostatischer Druck auf das Bauwerk aufbauen kann. Im Falle eines wenig wasserdurchlässigen Bodens, der von gut durchlässigen Bodenschichten durchzogen wird, kann Wasser nur in diesen Schichten abfliessen. Es bildet sich Schichtenwasser. Durch ein Bauwerk können diese Schichten unterbrochen werden und Wasser wird aufgestaut. Damit entsteht ein hydrostatischer Druck auf das Bauwerk. Die DIN 18195 definiert in diesem Zusammenhang noch den speziellen Lastfall des zeitweise aufstauenden Sickerwassers. Er tritt dann ein, wenn die Gründungstiefe des Bauwerks < 3 m und wenn der Wasserdurchlässigkeitsbeiwert k < 10 –4 m/s ist. Gebäude können ganz oder teilweise in das Grundwasser eintauchen. Zur Festlegung der notwendigen Abdichtungsmassnahmen ist der Bemessungswasserstand aus langjährigen Beobachtungen festzulegen. Dabei sollte nicht vergessen werden, dass dieser durch Baumaßnahmen in der Umgebung oder durch Änderungen in der Wasserförderung von Wasserwerken stark schwanken kann. Im Zweifelsfall sollte dann immer der kritische Lastfall für das Gebäude gewählt werden. Das wirkt sich natürlich auch auf die Wahl des Wärmedämmstoffes für die Perimeterdämmung aus. Durch Kapillarleitung kann das Wasser über den Grundwasserspiegel ansteigen. Dieser Bereich wird als Kapillarsaum bezeichnet.

16

Die kapillare Steighöhe ist abhängig von der Bodenart. Perimeterdämmstoffe, die nicht für die Anwendung im Bereich drückenden Wassers (Grundwasser) zugelassen sind, dürfen auch nicht in den Kapillarsaum des Grundwassers eintauchen.

16.3 Baurechtliche Regelungen und Anforderungen an Perimeterdämmungen

505

Mechanische Lasten Der auf eine Perimeterdämmung einwirkende Druck hängt von der Einbautiefe ab, aber auch von der Bodenart. In den einschlägigen Normen findet man entsprechende Bemessungsvorschriften und Anforderungen an erdberührte Bauwerksteile. Diese sind hier nicht Gegenstand der Erörterungen. Als Faustformel kann angenommen werden, dass der Erdruhedruck auf eine Kelleraussenwand etwa um 10–12 kN/m 2 pro Meter Einbautiefe zunimmt. Die Lasten aus angrenzenden Bauwerken oder die Beanspruchung aus lotrechten Verkehrlasten sind zusätzlich zu berücksichtigen. Für die Anwendung als lastabtragende Wärmedämmung sind die Pressungen infolge der Last des Bauwerks massgeblich. Grundsätzlich gilt, dass Perimeterdämmstoffe hochdruckfest sein müssen, um dauerhaft den mechanischen Beanspruchungen standhalten zu können. Frost-Tauwechsel Die thermische Beanspruchung von Perimeterdämmstoffen ist mit zunehmender Einbautiefe gering. Lediglich im Bereich nahe der Erdoberfläche muß mit Frost-Tauwechselbeanspruchung gerechnet werden. Dies umsomehr je stärker die Wand- oder Bodenkonstruktion gedämmt ist. Das betrifft vorallem Fundamentplatten nicht-unterkellerter Gebäude [16.3]. Deshalb ist entweder eine Frost-Tauwechselbeständigkeit der Dämmstoffe zu fordern oder es sind entsprechende Schutzmaßnahmen zu treffen. Biochemische Einwirkungen Die langjährigen Erfahrungen mit Wärmedämmstoffen aus XPS und Schaumglas in der Perimeterdämmung belegen zweifelsfrei ihre Langzeitbeständigkeit im Erdreich. Beide Produkttypen sind verrottungsfest und unempfindlich gegen Huminsäuren, Bakterien, Schädlinge und Schimmelpilzbefall. Sie bilden keine Nahrungsgrundlage für Ungeziefer. Das Material Schaumglas ist gut beständig gegen Säuren und organische Lösungsmittel. Wärmedämmstoffe aus Polystyrol-Hartschaum (XPS und EPS) sind beständig gegen eine Vielzahl von Säuren und Salzen, sowie gegen betonaggressive Substanzen.

16.3 Baurechtliche Regelungen und Anforderungen an Perimeterdämmungen In der Musterbauordnung bzw. den darauf basierenden Landesbauordnungen sind die Verwendbarkeitsregeln für Bauprodukte beschrieben. Danach dürfen Bauprodukte für die Perimeterdämmung verwendet werden, wenn sie entweder Technischen Regelwerken entsprechen, die in den Bauregellisten des Deutschen Instituts für Bautechnik (DIBt) bekannt gemacht sind oder wenn für sie eine Allgemeine Bauaufsichtliche Zulassung vorliegt. Darüber hinaus, können für die Verwendung in Einzelfällen auch entsprechende Genehmigun-

16

506

16 Wärmedämmung im Erdreich

gen der jeweiligen Obersten Baubehörde des betreffenden Bundeslandes in dem sich das Bauvorhaben befindet, erteilt werden. Der Einbau von Wärmedämmstoffen, für die die beschriebenen Verwendbarkeitsnachweise nicht vorliegen, widerspricht den allgemein anerkannten Regeln der Technik. Damit ist die Werkleistung mangelhaft, mit den sich für den Bauausführenden ergebenden negativen Konsequenzen. Dies vorausgeschickt, werden im folgenden die derzeit gültigen Regelungen für Perimeterdämmungen näher ausgeführt.

16.3.1 Normative Regelungen Nach DIN 4108-2:2003-06 [16.4] „Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden“ dürfen bei der Berechnung des Wärmedurchlasswiderstandes nur die Schichten raumseitig zur Bauwerksabdichtung berücksichtigt werden. Ausgenommen hiervon sind Wärmedämmschichten aus extrudiertem Polystyrol-Hartschaum (XPS) nach DIN EN 13164 [16.5] und Wärmedämmstoffe aus Schaumglas nach DIN EN 13167 [16.6]. Diese Wärmedämmschichten können auch dann für die Berechnung des Wärmedurchlasswiderstandes herangezogen werden, wenn sie erdberührt ausserhalb der Bauwerksabdichtung eingebaut sind. Für andere Wärmedämmstoffe, wie beispielsweise expandierten Polystyrol-Hartschaum (EPS) oder PUR-Hartschaumdämmstoffe müssen Verwendungsnachweise im Sinne der Landesbauordnungen durch allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen erbracht werden. Dabei muss der Anwender die Bestimmungen dieser Zulassungen genau beachten. Der Hinweis auf eine Zulassung allein reicht nicht aus, um die Mängelfreiheit der Bauleistung sicherzustellen. Ausserdem sind Zulassungen für spezielle Einbaubedingungen, wie die Perimeterdämmung im Grundwasserbereich oder unter Gründungsplatten erforderlich. 16.3.1.1 Nachweis des Wärme-und Feuchtigkeitsschutzes Mindestwärmeschutz und Tauwasserfreiheit Der Mindestwärmeschutz für Bauteile, ist in DIN 4108-2 [16.4] festgelegt. Tabelle 16.1: Mindestwerte für Wärmedurchlasswiderstände von Bauteilen nach DIN 4108-2:2003-06 Bauteil

Wärmedurchlasswiderstand R in m2 K/W Räume mit üblichen Innentemperaturen

Räume mit niedrigen Innentemperaturen

Wände von Aufenthaltsräumen gegen Erdreich

1,2

0,55

Unterer Abschluss nicht unterkellerter Aufenthaltsräume unmittelbar an das Erdreich bis zu einer Raumtiefe von 5 m grenzend

0,90

0,90

16

Aus den Anforderungen an den Mindestwärmeschutz ergeben sich die erforderlichen Dämmstoffdicken (Tabelle 16.2).

507

16.3 Baurechtliche Regelungen und Anforderungen an Perimeterdämmungen Tabelle 16.2: Erforderliche Dämmstoffdicken zur Erreichung des Mindestwärmedurchlasswidertsandes für verschiedene Bemessungswerte der Wärmeleitfähigkeit o [W/(mK)] R [m2 K/W]

Dämmstoffdicke [mm] o = 0,030

o = 0,035

oª= 0,040

oª= 0,045

oª= 0,050

1,20

40

50

50

60

60

0,55

20

20

30

30

30

0,90

30

40

40

40

50

Aus der Tabelle 16.2 ist ersichtlich, dass der Mindestwärmeschutz für normalbeheizte Aufenthaltsräume gegen Erdreich mit einer Dämmstoffdicke von 60 mm sicher erreichbar ist. Damit ist die Tauwasserfreiheit an der Oberfläche des ungestörten Wandbereiches sichergestellt. Die DIN 4108-2 bestimmt, dass der Mindestwärmeschutz an jeder Stelle vorhanden sein muss. Der Tauwasser-Nachweis für Kelleraussenwände mit Perimeterdämmung ist in DIN 4108-3 [16.7] geregelt. Für Kelleraussenwände aus einschaligem Mauerwerk nach DIN 1053-1 oder Beton nach DIN EN 206-1 bzw. DIN 1045-2 mit aussenliegender Wärmedämmung (Perimeterdämmung) mit ausreichendem Wärmeschutz nach DIN 4108-2 ist kein rechnerischer Nachweis des Tauwasserausfalls infolge Wasserdampfdiffusion notwendig. Im Bereich von Wärmebrücken, wie z. B. in Eckbereichen kann es jedoch trotzdem zur Tauwasserbildung und Schimmelpilzbildung kommen. Deshalb kann für Wärmebrücken ein gesonderter Nachweis erforderlich werden, bei dem die spezifischen Nutzungsbedingungen des Raumes berücksichtigt werden müssen. Die Norm fordert die Einhaltung eines Mindestwertes für den Temperaturfaktor fRsi, um Schimmelpilzbildung in Aufenthaltsräumen zu vermeiden. Die Einhaltung des Mindestwertes fRsi ≥ 0,70 ist nachzuweisen [16.8]. Dieser Nachweis kann entfallen, wenn: – die konstruktive Lösung der DIN 4108 Bbl. 2 [16.9] entspricht, – bei Ecken von Aussenbauteilen mit gleichartigem Aufbau, deren Einzelkomponenten die Anforderungen nach Tabelle 2 erfüllen. Letzteres ist praktisch nur im Fall einer Plattengründung oder der Konstruktion einer ‚Weissen Wanne’ möglich. Die Wärmedämmschicht der Bodenplatte kann lückenlos an die Wärmedämmschicht der aufgehenden Wand herangeführt werden [16.10]. Im Zusammenhang mit dem Tauwasserschutz ist auch das sommerliche Verhalten von Kellerräumen zu berücksichtigen. Was heißt das ? Durch die thermische Trägheit der massiven Kellerwände- und fussböden sowie die in der Regel sehr geringe Sonneneinstrahlung durch Fenster bleibt im Sommer die Raumtemperatur deutlich unter der Lufttemperatur der Umgebung. Wird jetzt warme Außenluft durch intensive Lüftung in den Raum gebracht, kann die darin enthaltene Feuchtemenge an den kalten Kellerwänden insbesondere in Übergangsbereichen Wand/Fußboden kondensieren. Dieser Effekt wird in der Praxis oft nicht ausreichend erkannt.

16

508

16 Wärmedämmung im Erdreich

Energiesparender Wärmeschutz Der energiesparende Wärmeschutz von Gebäuden wird nach der gültigen EnergieeinsparVerordnung – EnEV – bemessen. Die EnEV 2009 [16.11] fordert für erdberührte Bauteile von Wohngebäuden und normal beheizten Nichtwohngebäuden einen Höchstwert des Wärmedurchgangswertes U = 0,35 W/(m2 K) für das Referenzgebäude nicht zu überschreiten. Beim erstmaligen Einbau, Ersatz oder Erneuerung von Bauteilen wird die Einhaltung eines Höchstwertes von U = 0,30 W/(m 2 K) gefordert. Passivhäuser erfordern sogar U-Werte, die zwischen 0,15 W/(m 2 K) und 0,20 W/(m 2 K) liegen. Deshalb werden in der Tabelle 16.3 die notwendigen Dämmstoffdicken zur Erzielung von Wärmedurchgangswerten U zusammengestellt, wie sie dem heutigen und künftig zu erwartenden Wärmeschutzniveau entsprechen. Diese Werte sollen dem Praktiker als Anhaltspunkte dienen. Es wurde eine 20 cm dicke Betonplatte aus Beton als erdberührtes Bauteil für die Berechnung angenommen. Dabei spielt es praktisch keine Rolle, ob es sich um eine Wand oder eine Bodenplatte handelt. Tabelle 16.3: Erforderliche Wärmedämmschichtdicke zur Erreichung eines bestimmten Wärmedurchgangswertes U für die Perimeterdämmung Dicke [mm]

U-Wert in W/(m2 K) für erdberührte Bauteile mit Bemessungswerten der Wärmeleitfähigkeit o = 0,030

o = 0,035

o = 0,040

o = 0,045

o = 0,050

60

0,44

0.51

0,57

0,63

0,69

80

0,34

0,39

0,44

0,49

0,54

100

0,28

0,32

0,36

0,40

0,44

120

0,24

0,27

0,31

0,34

0,38

140

0,20

0,24

0,27

0,30

0,33

160

0,18

0,21

0,24

0.26

0,29

180

0,16

0,19

0,21

0,24

0,26

200

0,15

0,17

0,19

0,21

0,24

Die Erfüllung der Anforderungen der EnEV 2009 für neu zu errichtende Gebäude erfordert folglich eine Mindestdämmschichtdicke von 100 mm. Für Passivhäuser sind Dämmschichtdicken von mehr als 180mm notwendig.

16 16.3.1.2 Produkt-und Anwendungsnormen Die Produkte nach den europäischen Produktnormen werden vom Hersteller mit dem CEZeichen gekennzeichnet. Mit dieser Kennzeichnung erklärt der Hersteller, dass die von ihm bezeichneten Eigenschaften seines Produktes den Anforderungen der für sein Produkt zutreffenden Norm entsprechen.

16.3 Baurechtliche Regelungen und Anforderungen an Perimeterdämmungen

509

Für werkmässig hergestellte Wärmedämmstoffe gelten die harmonisierten Europäischen Produktnormen, die als DIN-Normen – DIN EN 13162 bis DIN EN 13171 – in Deutschland herausgegeben wurden. Die Hersteller müssen unter dem CE-Zeichen einen Bezeichnungsschlüssel angeben, für den die in Tabelle 16.4 aufgelisteten Symbole zu verwenden sind. Tabelle 16.4: Eigenschaften und ihre Bezeichnungen nach den harmonisierten europäischen Produktnormen Eigenschaft

Bezeichnung nach EN Produktnormen

Nennwert der Wärmeleitfähigkeit

λD

Nennwert des Wärmedurchlasswiderstandes

RD

Brandverhalten (Euroklassen)

A, B, C, D, E, F

Druckspannung bei 10% Stauchung oder Druckfestigkeit

CS(10\Y)x

Zugfestigkeit senkr. zur Plattenebene

TRx

Kriechverhalten

CC(i1/i2/y)σc

Wasseraufnahme im Diffusionsversuch

WD(V)x

Wasseraufnahme bei kurzzeitigem teilweisen Eintauchen

WSx

Wasseraufnahme bei langzeitigem teilweisen Eintauchen

WL(P)x

Wasseraufanhme bei langzeitigem vollständigen Eintauchen

WL(T)x

Frost-Tau-Wechselbeständigkeit

FT1; FT2

Wasserdampfdiffusion

MUx

Dimensionsstabilität im Normalklima

DS(N)x

Dimensionsstabilität bei definierter Temperatur-und Feuchtebelastung

DS(TH)x

Verformungsverhalten bei definierter Druck- und Temperaturbeanspruchung

DLT(i)x

Biegesteifigkeit

BSx

Grenzabmasse der Dicke

T

Der Bezeichnungsschlüssel unter dem CE-Zeichen kann dann beispielsweise für ein Wärmedämmstoff aus Polystyrol-Extruderschaum nach DIN EN 13164 folgendermassen aussehen: XPS – EN 13164 –T1 – CS(10\Y)500 – CC(2/1,5/50)180 – WD(V)3 – FT2 Dies bedeutet im Einzelnen : XPS – EN 13164: extrudierter Polystyrol-Hartschaum nach (DIN) EN 13164, T1: Klasse der Grenzabmasse für die Dicke (Dickentoleranz), CS(10\Y)500: Stufe für die Druckspannung bei 10 % Stauchung oder die Druckfestigkeit, kein Wert darf kleiner als 500 kPa sein, CC(2/1,5/50)180: Stufe für das Kriechverhalten, bei einer dauernden Belastung des Dämmstoffes mit einer Last von 180 kPa ist die gesamte Dickenänderung nach 50 Jahren kleiner als 2 % und die Kriechverformung kleiner als 1,5 %,

16

510

16 Wärmedämmung im Erdreich

WD(V)3: maximale Wasseraufnahme im Diffusionsversuch nach DIN EN 12088, FT2: Stufe der Widerstandsfähigkeit gegen Frost-Tauwechselbeanspruchung, die Wasseraufnahme nach dem Frost-Tauwechselversuch nach DIN EN 12091 darf um nicht mehr als 1 Vol-% erhöht sein, die Druckfestigkeit darf um nicht mehr als 10% unter dem Anfangswert vor der Beanspruchung liegen. Der Nennwert der Wärmeleitfähigkeit wird unter dem CE-Zeichen mit oD deklariert. Ausserdem muss der Hersteller einen Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit o nach DIN V 4108-4 [16.12] angeben. Nur dieser Wert kann für den Nachweis des Wärmeschutzes in Deutschland verwendet werden. Die Norm unterscheidet dabei zwei Kategorien von Bemessungswerten. Bemessungswerte nach Kategorie I werden aus dem Nennwert der Wärmeleitfähigkeit oD, wie er sich aus der Produktnorm durch Herstellerdeklaration ergibt, durch Multiplikation mit einem sogenannten Sicherheitsfaktor 1,2 ermittelt. Es gilt: o = oD · 1,2 Ein Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit nach Kategorie II kann für den jeweiligen Dämmstoff im Rahmen einer bauaufsichtlichen Zulassung erteilt werden, wenn der Hersteller zusichert, dass ein bestimmter Grenzwert der Wärmeleitfähigkeit ogrenz von seinem Produkt nicht überschritten wird. In diesem Fall gilt: o = ogrenz · 1,05 Liegt eine derartige Zulassung nicht vor, muss der Bemessungswert nach Kategorie I für den Wärmeschutznachweis verwendet werden. Andernfalls gilt der Nachweis als nicht erbracht. Der Planer muss also beim Wärmeschutznachweis sehr genau darauf achten, ob für das ausgeschriebene Produkt ein Bemessungwert nach Kategorie II bauaufsichtlich zugelassen wurde. Der Bauüberwacher muss sich davon überzeugen, dass das angelieferte Produkt diese Zulassung auch wirklich besitzt. Die Mindestanforderungen an Wärmedämmstoffe, die nach DIN 4108-2 für die Perimeterdämmung genormt sind, werden in DIN 4108-10 [16.13] angegeben. Für den Anwendungsbereich der Perimeterdämmung werden die Anwendungskurzzeichen PW (Perimeter Wand) und PB (Perimeter Boden) verwendet. Die Druckbelastbarkeit wird beispielsweise durch die Kurzzeichen:

16

dh: hohe Druckbelastbarkeit ds: sehr hohe Druckbelastbarkeit dx: extrem hohe Druckbelastbarkeit beschrieben. Je nach Dämmstofftyp werden unterschiedliche Mindestanforderungen gestellt.

511

16.3 Baurechtliche Regelungen und Anforderungen an Perimeterdämmungen Tabelle 16.5: Mindestanforderungen an Perimeterdämmstoffe aus XPS (Auszug aus Tabelle 5 der DIN 4108-10) Anwendungskurzzeichen

Druckspannung bei 10% Stauchung oder Druckfestigkeit

PW, dh

CS(10/Y)300

Kriechverhalten

Wasseraufnahme durch Diffusion

Wasseraufnahme nach Frost-Tauwechselbeanspruchung

WD(V)5

FT1

PW, ds

CS(10/Y)500

CC(2/1,5/50)150

WD(V)5

FT1

PW, dx

CS(10/Y)700

CC(2/1,5/50)200

WD(V)5

FT1

PB, dh

CS(10/Y)300

WD(V)5

FT1

PB, ds

CS(10/Y)500

CC(2/1,5/50)150

WD(V)5

FT1

PB, dx

CS(10/Y)700

CC(2/1,5/50)200

WD(V)5

FT1

Tabelle 16.6: Mindestanforderungen an Perimeterdämmstoffe aus Schaumglas (Auszug aus Tabelle 8 der DIN 4108-10) Anwendungskurzzeichen

Punktlast

Druckfestigkeit

Biegefestigkeit

Zugfestigkeit

Kriechverhalten

PW, dh

PL(P)2

CS(Y)400

BS200

TR150

CC(2/1,5/50)150

kurzlangWasserzeitige zeitige dampfWasser- Wasser- diffusion aufn. aufn. WS

WL(P)

≥ 40000

PW, ds

PL(P)1

CS(Y)900

BS450

TR150

CC(2/1,5/50)270

WS

WL(P)

≥ 40000

PW, dx

PL(P)1

CS(Y)1200

BS500

TR150

CC(2/1,5/50)480

WS

WL(P)

≥ 40000

PB, dh

PL(P)2

CS(Y)400

BS200

TR150

CC(2/1,5/50)150

WS

WL(P)

≥ 40000

PB, ds

PL(P)1

CS(Y)900

BS450

TR150

CC(2/1,5/50)270

WS

WL(P)

≥ 40000

PB, dx

PL(P)1

CS(Y)1200

BS500

TR150

CC(2/1,5/50)480

WS

WL(P)

≥ 40000

Die Bedeutung der Kurzzeichen für die Produkteigenschaften kann den jeweiligen Produktnormen entnommen werden und ist auch in [16.14] ausführlich erläutert.

16.3.2 Allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen Allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen für die Anwendung als Perimeterdämmung sind derzeit für Wärmedämmstoffe aus Expandierten Polystyrol- und Polyurethan-Hartschaumstoffen erforderlich. Für XPS und Schaumglas sind nur spezielle Anwendungen, die nicht durch die Norm DIN 4108-2 abgedeckt sind, zulassungspflichtig. Dazu gehören die: – Anwendung im Bereich ständig oder langanhaltend drückenden Wassers (Grundwasser), – Anwendung als lastabtragende Wärmedämmung unter Gründungsplatten. Eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung gilt nur produktbezogen. Dementsprechend geben die nachfolgenden Tabellen nur einen orientierenden Überblick. Die produktbezogenen Bestimmungen sind den jeweils gültigen Zulassungen zu entnehmen.

16

512

16 Wärmedämmung im Erdreich

16.3.2.1 Anwendungsbereiche Die Tabellen 16.7 und 16.8 geben einen zusammengefassten Überblick über die derzeit durch bauaufsichtliche Zulassungen abgedeckten Anwendungsbereiche für Perimeterdämmstoffe. Dabei ist jedoch zu beachten, dass die Angaben die maximal zulässigen Einbaubedingungen für die Stoffgruppe bedeuten und nicht für jedes Produkt einer Stoffgruppe gelten. Tabelle 16.7: Anwendungsbereiche für XPS und Schaumglas sowie für EPS- und PUR-Hartschaum nach bauaufsichtlichen Zulassungen Produkte

zul. Einbautiefe [m]

spez. Anforderungen an Bodenbeschaffenheit

Abstand zu senkr. Verkehrslasten > 5 kN/m2

Einbau im Kapillarsaum des Grundwassers

Einbau im drückenden Wasser

XPS

keine Beschränkung

keine Anforderungen

keine Anforderungen

zulässig

zulässig bis 7 m Eintauchtiefe

Schaumglas

keine Beschränkung

keine Anforderungen

keine Anforderungen

zulässig

zulässig bis 12 m Eintauchtiefe

EPS

≤ 3,0

gut wasserdurchlässig

≥3m

nicht zulässig

nicht zulässig

EPS (≥ 30 kg/m3)

≤ 6,0

gut wasserdurchlässig

≥3m

nicht zulässig

nicht zulässig

EPS (≥ 35 kg/m3)

≤ 6,0

gut wasserdurchlässig

keine Anforderung

nicht zulässig

nicht zulässig

PUR

≤ 3,0

gut wasserdurchlässig

≥3m

nicht zulässig

nicht zulässig

Für die Anwendung als lastabtragende Wärmedämmung unter Gründungsplatten sind aufgrund der hohen Anforderungen nur wenige Produkte allgemein bauaufsichtlich zugelassen. Tabelle 16.8: Anwendung von Wärmedämmstoffen als lastabtragende Wärmedämmung unter Gründungsplatten Produkt

Rechenwert der Druckspannung [N/mm2]

Grenzwert der Stauchung nach Zulassungen

Anwendung im Grundwasser (Eintauchtiefe)

XPS

0,13 – 0,24

3%

zulässig (max. 7,0 m )

Schaumglas

0,16 – 0,38

keine Anforderung

zulässig (max. 12 m)

EPS (≥ 35 kg/m3)

0,09 – 0,11

5%

nicht zulässig

16 16.3.2.2 Bestimmungen für Entwurf und Bemessung Für Wärmedämmstoffe sind die Bestimmungen für die Berechnung des Wärmeschutzes wesentlich. Während für die Anwendung von XPS und Schaumglas für Perimeterdämmungen nach DIN 4108-2 die Bemessungswerte nach DIN 4108-4 gelten, muss für Wärmedämmstoffe aus EPS und PUR ein Zuschlag zum Wärmedurchgangskoeffizienten ΔU berücksichtigt werden. Er beträgt derzeit ΔU = 0,04 W/(m 2 K).

16.4 Produkteigenschaften

513

Das bedeutet, dass die U-Werte in Tabelle 16.3 um diesen Wert zu erhöhen sind. Die Konsequenz daraus ist die notwendige Vergrösserung der Dämmstoffdicke um 1 bis 2 cm (mit höherer Wärmeleitfähigkeit und geringeren U-Werten zunehmend). Bei einigen XPS-Produkten für die Anwendung im Bereich langanhaltend oder ständig drückenden Wassers (Grundwasser) sind höhere Bemessungswerte der Wärmeleitfähigkeit als nach DIN 4108-4 zu beachten. Für die Anwendung als lastabtragende Wärmedämmung sind in den Zulassungen Rechenwerte der Druckspannung festgelegt (siehe Tabelle 16.8). Sie enthalten Sicherheiten [16.15] und können daher von den Stoffkennwerten der Hersteller abweichen. In den Zulassungen des DIBt finden sich Rechenwerte der Druckspannung nach DIN 1055100, die mit fcd bezeichnet werden. Diese liegen höher als die in der obigen Tabelle angegebenen. So betragen die Werte nach [16.16] für XPS-Wärmedämmstoffe unterschiedlicher Stufen der Druckfestigkeit: – CS(10\Y)300  fcd = 185 – CS(10\Y)500  fcd = 255 – CS(10\Y)700  fcd = 355 Zu beachten ist, dass Produkte für die keine Rechenwerte der Druckspannung bauaufsichtlich festgelegt wurden nicht eingebaut werden dürfen, da in diesem Fall kein prüfbarer statischer Nachweis für die Gründungsplatte erfolgen kann.

16.4 Produkteigenschaften 16.4.1 Wärmeleitfähigkeit Die Bemessungswerte der Wärmeleitfähigkeit betragen derzeit für Wärmedämmstoffe nach harmonisierten europäischen Produktnormen zwischen 0,030 W/(mK) und 0,055 W/(mK). Die Ausschreibung gleichwertiger Produkte muss produktbezogene und bauaufsichtlich geregelte Zuschläge zur Wärmeleitfähigkeit oder zum Wärmedurchgangswert berücksichtigen. Nur so kann der geplante Wärmeschutz auch praktisch umgesetzt werden. Die Bemessungswerte der Wärmeleitfähigkeit müssen aus der Norm DIN 4108-4 oder produktbezogen aus allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen entnommen werden. Der Nachweis von Bemessungswerten der Kategorie II nach DIN 4108-4 erfolgt in Deutschland durch ein Übereinstimmungszertifikat einer anerkannten Prüfstelle.

16.4.2 Druckfestigkeit Eine Grundanforderung an Perimeterdämmstoffe ist, dass sie ausreichend druckfest sein müssen. Die Anwendungsnorm DIN 4108-10 fordert mindestens hohe Druckbelastbarkeit (dh).

16

514

16 Wärmedämmung im Erdreich

Die Normanforderungen an die Nennwerte der Druckfestigkeit betragen mindestens 300 kPa (0,3 N/mm 2) für XPS-Dämmstoffe und 400 kPa (0,4 N/mm 2) für SchaumglasDämmstoffe. Andere Wärmedämmstoffe weisen geringere Druckfestigkeiten auf und unterliegen deshalb auch Beschränkungen hinsichtlich Anwendung und Belastungen (Tabellen 16.7 und 16.8). Als Druckfestigkeit nach DIN EN 826 [16.17] wird der Belastungswert bezeichnet, bei dem nach Durchlaufen einer näherungsweise linear elastischen Verformung (Stauchung) ein ausgeprägtes Maximum in der Druckspannungs-Stauchungskurve erreicht wird. Tritt kein ausgeprägtes Maximum der Druckspannungs-Stauchungskurve auf, weil sich der Schaumstoff kontinuierlich verformt, wird nach Norm DIN EN 826 der Maximalwert der Druckspannung bei einer zugehörigen Stauchung von 10 % angegeben.

Bild 16.4: Schematische Spannungs-Dehnungskurve nach DIN EN 826 ¥10: Druckspannungswert bei 10 % Stauchung; ¥m: Druckfestigkeitswert; ¥c: Prüfspannung für dauernde Belastung (Kriechprüfung)

Dies ist zum Beispiel bei EPS der Fall. Deshalb wird für EPS-Dämmstoffe nur die Druckspannung bei 10 % Stauchung, wie z. B. CS(10)200 angegeben. Im Gegensatz dazu wird für Wärmedämmstoffe aus Schaumglas nur die Druckfestigkeit angegeben. Die Nennwerte der Druckfestigkeit geben jedoch keinen Aufschluß über das Verhalten des Wärmedämmstoffes im Bauwerk unter dauernd einwirkender Last. Zur Charakterisierung des Dämmstoffes wird das Zeitstands- oder Kriechverhalten nach Prüfnorm DIN EN 1606 [16.18] ermittelt. Das mechanische Verhalten eines Dämmstoffes setzt sich grundsätzlich aus dem spontanelastischen Verformungsanteil beim Aufbringen der Last und dem zeitabhängigen Verformungsanteil zusammen.

16

Je nach der stofflichen Zusammensetzung können diese Anteile sehr unterschiedlich sein. Dabei können auch notwendige werksseitig oder auf der Baustelle aufgebrachte Beschichtungen eines Dämmstoffes eine erhebliche Rolle spielen. Die DIN EN 1606 beschreibt einerseits das Prüfverfahren und andererseits das Verfahren zur Extrapolation der Meßwerte auf lange Zeiträume [16.19]. Zur Charakterisierung des Kriechverhaltens von Wärmedämmstoffen hat es sich durchgesetzt, die Druckspannung anzugeben, bei der nach 50 Jahren eine Stauchung von 2 % der Anfangsdicke des Dämmstoffes nicht überschritten wird.

515

16.4 Produkteigenschaften

Das Kriechverhalten wird nach harmonisierten europäischen Produktnormen mit CC(i1/ i2/y)¥c bezeichnet. Die Bezeichnung CC bedeutet Compressive Creep, d.h. das Kriechverhalten unter Druckbelastung (siehe Abschnitt 16.3.1.2). Die normativen Mindestanforderungen an XPS und Schaumglas für das Kriechverhalten können den Tabellen 16.5 und 16.6 entnommen werden.

16.4.3 Wasseraufnahmeverhalten Wärmedämmstoffe für die Perimeterdämmung müssen unempfindlich gegenüber Feuchtebeanspruchungen sein. Das gilt sowohl für die Wasseraufnahme bei direktem Wasserkontakt als auch durch Diffusionsvorgänge. Schaumglas und XPS nehmen direkt kein Wasser auf. Auch nicht bei erhöhtem Druck in grösseren Einbautiefen und bei Grundwasserbelastung (siehe Tabelle 16.7) Für die Begrenzung der Wasseraufnahme durch Diffusion oder infolge von Frost-Tauwechseln gelten die Grenzwerte in Tabelle 16.9. Tabelle 16.9: Grenzwerte für die Wasseraufnahme von Perimeterdämmstoffen nach Normen und Zulassungen. Anforderungen

Dimension kg/m3

Anwendungstypen nach DIN 4108-10 max. zulässige Wasseraufnahme durch Diffusion

Vol-%

max. zulässige Wasseraufnahme bei Unterwasserlagerung

Vol-%

max. zulässige Wasseraufnahme nach FrostTauwechsel

Vol-%

1) 2) 3) 4)

XPS 30

Schaumglas 100

EPS 30

PUR 30

PW und PB

PW und PB

nicht genormt

nicht genormt

WD(V)31)

–

WD(V)101)

–

≤ 3.0

keine Anforderung2)

≤ 10

≤ 8.0

WL(T)0.71)

WL(P)1)

WL(T)51)

–

≤ 0.5

3)

≤ 5.0

≤ 5.0

FT21)

–

–

–

≤ 1.0

keine Anforderung4)

≤ 20

≤ 15

Bezeichnung nach Europäischen Produktnormen (DIN EN) Diffusionsdicht Langzeitige Wasseraufnahme bei teilweisem Eintauchen ≤ 0,5 kg/m2 Ungeschütztes Schaumglas ist für Einbausituationen in Frost-Tauwechselbeanspruchungszonen nicht geieignet

Die für EPS und PUR erhöhten zulässigen Wasseraufnahmewerte müssen durch den Zuschlag ΔU beim Nachweis des Wärmeschutzes berücksichtigt werden . Ausserdem dürfen diese Wärmedämmstoffe nicht in Bereichen mit langanhaltend oder ständig drückendem Wasser eingesetzt werden. Die Stufen der langzeitigen Wasseraufnahme durch Diffusion bedeuten nach DIN EN 13164 für XPS-Dämmstoffe:

16

516

16 Wärmedämmung im Erdreich Tabelle 16.10: Stufen der langzeitigen Wasseraufnahme durch Diffusion für Wärmedämmstoffe aus XPS Stufe

Anforderung dN = 50 mm

dN = 100 mm

dN = 200 mm

WD(V)3

≤3

≤ 1,5

≤ 0,5

WD(V)5

≤5

≤3

≤ 1,5

Für EPS-Dämmstoffe gelten die Stufen nach DIN EN 13163 [16.20]: Tabelle 16.11: Stufen der langzeitigen Wasseraufnahme durch Diffusion für Wärmedämmstoffe aus EPS Stufe WD(V)3

Anforderung ≤3

WD(V)5

≤5

WD(V)10

≤ 10

WD(V)15

≤ 15

16.4.4 Dauerhaftigkeit Dauerhaftigkeit wird definiert, als die Fähigkeit eines Bauproduktes seine geforderte Leistungsfähigkeit über einen vorgegebenen oder langen Zeitraum unter vorhersehbaren Einwirkungen und bei normalen Maßnahmen der Instandhaltung aufrecht zu erhalten [16.21]. Wärmedämmstoffe müssen demzufolge über einen langen Zeitraum ihre Wärmedämmfähigkeit, ihre Struktur und Beschaffenheit sowie die weiteren im Einbauzustand geforderten Eigenschaften behalten.

16

Die Bestimmung der Dauerhaftigkeit von Wärmedämmstoffen kann nach zwei grundlegenden Methoden erfolgen: – Simulation des Langzeitverhaltens im Labortest s !LTERUNGSVERHALTENDER7ÊRMELEITFÊHIGKEIT s ,ANGZEITIGE7ASSERAUFNAHMEDURCH5NTERWASSERLAGERUNG s ,ANGZEITIGE7ASSERAUFNAHMEDURCH$IFFUSION s ,ANGZEITIGE7ASSERAUFNAHMENACH&ROST 4AU 7ECHSELZYKLEN s +RIECHVERHALTENUNTER$AUERLAST Diese Prüfungen sind in DIN EN Normen spezifiziert. – Prüfung des Langzeitverhaltens im Einbauzustand unter natürlichen Klimabedingungen Beispiel für einen Labortest Werden die Wärmedämmstoffe im Erdreich nicht durch bestimmte Massnahmen, wie z. B. Beschichtungen geschützt sind sie im oberflächennahen Bereich durch Frost-Tauwechsel

517

16.4 Produkteigenschaften

beansprucht. Um die Dauerhaftigkeit eines Wärmedämmstoffes gegenüber diesen Einwirkungen einschätzen zu können erfolgt die Frost-Tauwechselprüfung nach DIN EN 12091 [16.22]. Der Frost-Tauwechselversuch wird an Proben durchgeführt, die vorher im Diffusionsversuch befeuchtet wurden. Der Versuchsablauf und die Randbedingungen sind in Bild 16.5 schematisch dargestellt.

Bild 16.5: Schematische Darstellung des Frost-Tauwechselversuchs nach DIN EN 12091

Nach dem Versuch darf die Wasseraufnahme nicht mehr als 1 Vol-% für die Stufe FT2 und nicht mehr als 2 Vol-% für die Stufe FT1 betragen. Diese Werte werden gegenwärtig nur von XPS-Dämmstoffen erreicht. Außerdem muß bei dieser Prüfung ein Kriterium für die Strukturintegrität erfüllt werden. Die Druckfestigkeit der Probe darf um nicht mehr als 10 % geringer sein als vor dem Versuch. Beispiel für Praxisprüfungen Die Langzeitbeständigkeit insbesondere von XPS-Dämmstoffen [16.23] und Schaumglas in erdberührten Anwendungen ist aufgrund der langjährigen weltweiten Erfahrungen zweifelsfrei nachgewiesen.

16

Bild 16.6: Probenahme aus einer Perimeterdämmung im drückenden Wasser

518

16 Wärmedämmung im Erdreich

Bild: 16.7: Querschnitt durch eine XPS-Wärmedämmplatte nach 32 Jahren in frost-tauwechselbeanspruchter Anwendung

16.5 Konstruktive Ausbildung von Kelleraussenwänden und Bodenplatten mit Perimeterdämmung

16.5.1 Randbedingungen für die konstruktive Ausbildung von Bauteilen mit einer Perimeterdämmung Die konstruktive Ausbildung von Perimeterdämmungen für Kelleraussenwände und Bodenplatten ist von folgenden Randbedingungen abhängig: – Anstehendes Erdreich, Erddruck – Druckbeanspruchung durch benachbarte Bauwerke – Feuchtigkeits- bzw. Wasserbeanspruchung (Bodenfeuchtigkeit, drückendes Wasser, nichtdrückendes Wasser) – Art der Abdichtung (Abdichtung entsprechend DIN 18195 bzw. wasserundurchlässiger Beton) Der auf eine Perimeterdämmung einwirkende Druck hängt von der Einbautiefe ab aber auch von der Bodenart. Als Faustformel kann angenommen werden, dass der Erdruhedruck auf eine Kelleraussenwand etwa um 10–12 kN/m 2 pro Meter Einbautiefe zunimmt. Die Lasten aus angrenzenden Bauwerken oder die Beanspruchung aus lotrechten Verkehrslasten (Zulassungen beachten!) sind gegebenenfalls zusätzlich zu berücksichtigen.

16

Für die Anwendung als lastabtragende Wärmedämmung sind die Pressungen infolge der Last des Bauwerks zu berücksichtigen. Bei schlecht wasserdurchlässigen, bindigen Böden, wie sie in Deutschland häufig anzutreffen sind kann sich Stauwasser infolge von Niederschlägen bilden. Durch eine Dränanlage kann verhindert werden, dass sich ein hydrostatischer Druck auf die Abdichtung und das Bauwerk aufbaut. Im Bereich von Grundwasser muss dagegen die Perimeterdämmung und die Abdichtung dem hydrostatischen Druck ohne entlastende Massnahmen widerstehen.

16.5 Konstruktive Ausbildung von Kelleraussenwänden und Bodenplatten mit Perimeterdämmung

519

16.5.2 Konstruktive Grundsätze für die Perimeterdämmung 16.5.2.1 Nicht-druckwasserbeanspruchte Anwendungen Perimeterdämmplatten sind auf Wand- und Bodenflächen dicht gestossen und im Verband zu verlegen. Die Wärmedämmschicht ist so zu planen und auszuführen, dass Wärmebrücken vermieden bzw. minimiert werden. Entsprechende Planungshinweise sind in DIN 4108, Beiblatt 2 oder auch in den technischen Unterlagen der Hersteller zu finden (Bild 16.8). Zur Vermeidung von Wärmebrücken sind vorzugsweise Platten mit Stufenfalz zu verwenden. Die Wärmedämmplatten werden mit geeigneten Bitumenklebern punktförmig mit der Abdichtung verklebt Bild 16.9. Eine alternative Methode ist das Verkleben mit speziellen aufschäumenden Polyurethan-Klebern. Dabei wird der Kleber, wie in Bild 16.10 gezeigt, streifenförmig auf die abgedichtete Kellerwand aufgebracht und die Wärmedämmplatte anschliessend fest angedrückt.

16

Bild 16.8: Ausbildung des Anschlusses Kellerwand-Fussboden

520

16 Wärmedämmung im Erdreich

Bild 16.9: Verkleben von XPS-Dämmplatten auf der Kelleraussenwand [Foto: Dow Deutschland Anlagenges. mbH]

Bild 16.10: Verklebung von Perimeterdämmplatten mit Polyurethan-Kleber

16

Platten aus Schaumglas sind miteinander vollfugig und an den Bauteilflächen punktförmig mit einem geeigneten Bitumenkleber zu verkleben. Sie müssen eben auf dem Untergrund aufliegen. Schaumglasplatten ohne Kaschierung müssen stets vollflächig in Bitumen eingebettet werden. Ist Frost an den Schaumglasplatten nicht auszuschließen, so sind sie mit einer mindestens 2 mm dicken frostbeständigen Bitumenspachtelmasse zu beschichten [16.24]. Bei werksseitig beschichteten Produkten kann dies entfallen. Perimeterdämmplatten an senkrechten Wänden sollen am Fusspunkt der Wand so aufgelagert sein, dass die vertikalen Kräfte aus Eigengewicht in das Auflager abgeleitet werden. Dabei ist besonders auf den Schutz der Abdichtung im Bereich der Hohlkehle zu achten.

16.5 Konstruktive Ausbildung von Kelleraussenwänden und Bodenplatten mit Perimeterdämmung

521

Bild 16.11: Verlegung von kaschierten Schaumglasplatten (boards) im Sandbett

Für die Wärmedämmung von Bodenplatten muss die Auflagefläche für die Dämmplatten ausreichend tragfähig und eben sein. Die Ebenheit wird durch eine Sauberkeitsschicht erreicht. Diese kann beispielsweise aus verdichtetem Kies-Sand-Gemisch oder Magerbeton bestehen. Die Verlegung der Dämmplatten erfolgt lose, dicht gestoßen und im Verband. Oberhalb der Wärmedämmung des Bodens kann eine PE-Folie verlegt werden. Die Verlegung der Bewehrung für die Betonplatte erfolgt auf Abstandshaltern. Bei Anwendung von EPS- oder PUR-Perimeterdämmplatten in schlecht wasserdurchlässigen, bindigen Böden ist eine Dränung zwingend erforderlich. Dies gilt nicht für Perimeterdämmplatten aus Schaumglas und XPS, die auch für die Anwendung im Bereich des Grundwassers zugelassen sind. Im Bereich der Geländeoberkante ist ein Hinterlaufen der Wärmedämmschicht durch Oberflächenwasser zu vermeiden. Der Übergangsbereich zwischen Perimeterdämmung und Sockel ist so auszubilden, dass bei Wärmedämmverbundsystemen die Armierungsschicht und der Putz ca. 20 bis 30 cm unterhalb der Geländeoberkante enden [16.25]. Bei Verwendung von Wärmedämmplatten mit integrierten Dränrillen ist darauf zu achten, dass die oberseitigen Öffnungen der Dränrillen in geeigneter Weise, z. B. mit einem Kaltbitumenabstrich verschlossen werden. Die Baugrube ist lagenweise mit einem geeigneten Sand-Kies Gemisch zu verfüllen und zu verdichten. Bei bestimmten Dämmplattentypen kann ein mechanischer Schutz erforderlich sein, um Beschädigungen zu vermeiden (Zulassungen beachten!).

16

522

16 Wärmedämmung im Erdreich

16.5.2.2 Druckwasserbeanspruchte Anwendungen Für die Perimeterdämmung in Bereichen langanhaltend oder ständig drückenden Wassers ist abweichend von den bereits genannten Grundsätzen folgendes zu beachten: Die Wärmedämmplatten sind mit der Wandabdichtung vollfächig zu verkleben. Damit soll ein Hinterlaufen der Wärmedämmung verhindert werden. Dafür werden Bitumenkleber verwendet. Polyurethan-Kleber, wie sie für nicht-druckwasserbeanspruchte Anwendungen eingesetzt werden, sind hier nicht geeignet. Bei der Anwendung von Wärmedämmplatten aus XPS ist zu beachten, dass die Plattenränder zusätzlich verspachtelt werden müssen. Eine mehrlagige Verlegung von Perimeter-Dämmplatten ist in Zulassungen geregelt, dabei müssen diese ebenfalls vollflächig und vollfugig miteinander verklebt werden. Die produktspezifischen Anforderungen für die Ausführung sind den jeweiligen bauaufsichtlichen Zulassungen zu entnehmen. Perimeterdämmplatten müssen dauerhaft gegen Auftrieb gesichert sein. Die Auftriebssicherung ist nachzuweisen. Dabei ist die Wechselwirkung zwischen Perimeterdämmung und Abdichtung zu berücksichtigen und gegebenenfalls die Beanspruchung der Abdichtung durch konstruktive Massnahmen in den zulässigen Grenzen zu halten. Die Auftriebskräfte können z. B. durch Konsolen oberhalb des Grundwasserspiegels aufgenommen werden. Es kann auch der unmittelbare Anschluss der Perimeterdämmung an ein Wärmedämmverbundsystem im Sockelbereich ausreichend sein.

16 Bild 16.12: Perimeterdämmung im Bereich einer tragenden Fundamentplatte bei anstehendem Schichtbzw. Grundwasser

16.5 Konstruktive Ausbildung von Kelleraussenwänden und Bodenplatten mit Perimeterdämmung

523

Bild 16.13: Ausbildung des Anschlusses Kelleraussenwand-Fundamentplatte

16 Bild 16.14: Verlegung von XPS als Wärmedämmung im drückenden Wasser [Foto: Dow Deutschland Anlagenges. mbH]

524

16 Wärmedämmung im Erdreich

16.5.2.3 Lastabtragende Wärmedämmung unter Gündungsplatten Es gelten die Grundsätze für die Anwendung unter Bodenplatten, wie sie bereits in Abschnitt 16.4.2.1 genannt wurden. Die Bilder 16.15 und 16.16 zeigen einige Konstruktionsbeispiele mit XPS und Schaumglas für diese Anwendung. In der Regel werden Konstruktionen aus WU-Beton auf diese Weise wärmegedämmt.

Bild 16.15: Verlegen von Schaumglasplatten als Perimeterdämmung in Heißbitumen unter einer Fundamentplatte

16

Bild 16.16: Verlegung von XPS als lastabtragende Wärmedämmung [Foto: Dow Deutschland Anlagenges. mbH]

525

16.6 Zusammenfassung

Bild 16.17: Mehrlagige Verlegung einer Perimeterdämmung unter der Fundamentplatte von Passivhäusern

Die erhöhten Anforderungen an den Wärmeschutz, sowie die zunehmende Umsetzung der Passivhaus-Bauweise machen auch unter Gründungsplatten Wärmedämmschichten bis zu 300 mm erforderlich. Dies kann durch mehrschichtige oder mehrlagige Ausführung der Wärmedämmschicht erreicht werden. Die bauaufsichtliche Regelung dieser Ausführungsvariante erfolgt gegenwärtig über eine Zustimmung im Einzelfall oder eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung. Die mechanischen Eigenschaften, insbesondere das Verhalten unter Dauerlast müssen in jedem Fall nachgewiesen werden. Dafür werden sowohl das Kurzzeit- als auch das Langzeittragverhalten unter kombinierter Schub- und Druckbelastung geprüft.

16.6 Zusammenfassung Perimeterdämmungen stellen eine effiziente und wirtschaftliche Methode zur Wärmedämmung von Bauteilen im Erdreich dar. Die Eignung von Perimeterdämmungen ist für Wärmedämmstoffe aus Schaumglas und XPS, deren Anwendung in der DIN 4108-2 genormt ist, langjährig nachgewiesen. Für andere Wärmedämmstoffe ist der bauaufsichtlich geforderte Eignungsnachweis durch Zulassungen erbracht. Für die Perimeterdämmung steht eine Vielzahl von Produkten mit einer grossen Bandbreite von Eigenschaften zur Verfügung. Anwendungen im Grundwasserbereich sind genauso möglich wie der Einsatz unter Gründungsplatten. Damit kann eine nahezu lückenlose Wärmedämmung des Bauwerks im erdberührten Bereich sichergestellt werden. Ein zusätzlicher Vorteil von Perimeterdämmungen ist der Schutz der Abdichtung, wie er auch in der DIN 18195 gefordert wird.

16

526

16 Wärmedämmung im Erdreich

16.7 Literatur

16

[16.1] DIN 18195: 2000-08: Bauwerksabdichtungen, August 2000 [16.2] DIN 4095:1990: Baugrund, Dränung zum Schutz von baulichen Anlagen, Planung, Bemessung und Ausführung, Beuth-Verlag, Berlin 1990 [16.3] Roots, P.; Hagentoft, C. E.: Frost Heave in Swedish Slab-On-Grade, Buildings IX International Conference, Clearwater Dec. 2004 [16.4] DIN 4108-2:2003-06: Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden, Teil 2: Mindestanforderungen an den Wärmeschutz, Beuth-Verlag, Berlin, 2003 [16.5] DIN EN 13164:2001-10: Werkmässig hergestellte Produkte aus extrudiertem Polystyrolschaum (XPS) –Spezifikation , Beuth-Verlag, Berlin 2001 [16.6] DIN EN 13167:2001-10: Werkmässig hergestellte Produkte aus Schaumglas (CG) – Spezifikation, , Beuth-Verlag, Berlin 2001 [16.7] DIN 4108-3:2001-07: Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden, Teil 3: Klimabedingter Feuchteschutz, Beuth-Verlag, Berlin 2001 [16.8] DIN EN ISO 13370:1998-12: Wärmeübertragung über das Erdreich – Berechnungsverfahren, Dezember 1998 [16.9] DIN 4108 Beiblatt 2:2004-01 : Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden –Wärmebrücken-Planungs und Ausführungsbeispiele, Beuth-Verlag 2004, Berlin 2004 [16.10] Willems, W.; Schild, K.: Wärmebrücken, Berechnung-Bilanzierung-Vermeidung, BauphysikKalender 2007, Ernst & Sohn, Berlin 2007 [16.11] Verordnung zur Änderung der Energieeinsparverordnung vom 29.4.2009: Bundesgesetzblatt Jahrgang 2009, Teil I Nr. 23, Bonn 30.04.2009 [16.12] DIN V 4108-4:2004-07: Wärmeschutz und Energieeinsparung in Gebäuden – Wärme- und feuchteschutztechnische Kennwerte. Beuth-Verlag 2004, Berlin 2004 [16.13] DIN V 4108-10:2004-06: Wärmeschutz und Energieeinsparung in Gebäuden – Anwendungsbezogene Anforderungen an Wärmedämmstoffe. Beuth-Verlag 2004, Berlin 2004 [16.14.] Merkel, H.: Wärmedämmstoffe für Gebäude – Die harmonisierten Europäischen Produktnormen für werkmäßig hergestellte Wärmedämmstoffe. Bauphysik-Kalender 2003 (Hrsg.: E. Cziesielski), Verlag Ernst & Sohn, Berlin 2003 [16.15] Boy, E.: Lastabtragende Wärmedämmung, DiB Spezial, Dezember 2006 [16.16] DIBt Z-23.34-1324: Extrudergeschäumte Polystyrol-Hartschaumplatten „Roofmate-A, Floormate 500-A, Floormate 700-A“ für die Anwendung als lastabtragende Wärmedämmung unter Gründungsplatten, Antragsteller Dow Deutschland Anlagenges. mbH [16.17] DIN EN 826:1996-05: Wärmedämmstoffe für das Bauwesen – Bestimmung des Verhaltens bei Druckbeanspruchung, Beuth-Verlag 1996, Berlin 1996 [16.18] DIN EN 1606:1997-01: Wärmedämmstoffe für das Bauwesen – Bestimmung des LangzeitKriechverhaltens bei Druckbeanspruchung, Januar 1997 [16.19] Krollmann, N.: Langzeitverhalten von extrudiertem Polystyrol-Hartschaum bei konstanter und zyklisch wechselnder Druckbeanspruchung. In: Bauphysik 17 (1995), Heft 1 [16.20] DIN EN 13163:2001-10: Wärmedämmstoffe für Gebäude – Werkmäßig hergestellte Produkte aus expandiertem Polystyrolschaum (EPS) – Spezifikation, Oktober 2001 [16.21] ‘Durability and the Construction Products Directive’, European Commission, DG Enterprise and Industry, Brussels, Dec. 2004 [16.22] DIN EN 12091:1997-08: Bestimmung des Verhaltens bei Frost-Tau-Wechselbeanspruchung, August 1997

16.7 Literatur

527

[16.23] Merkel, H.: Long-term Performance of Extruded Polystyrene Thermal Insulation Products; 11th International Conference on Durability of Building Materials and Components, Istanbul May 2008 [16.24] DIBt Z-23.5-103: Schaumglasplatten „Foamglas-Platte T4“, „Foamglas-Platte S3“, etc. für die Anwendung als Perimeterdämmung im drückenden Wasser, Antragsteller Deutsche Foamglas GmbH. [16.25] Bundesverband der Deutschen Mörtelindustrie e.V. et al. (Hrsg.): Wärmedämmverbundsysteme im Sockel- und im erdberührten Bereich. Ausgabe Oktober 2000

16

17 Sanierung von Abdichtungen Von Dipl.-Ing. Michael Bonk

17.1 Vorbemerkungen zur Sanierung von Abdichtungen Mängelrügen an Bauwerksabdichtungen haben in den letzten Jahren deutlich zugenommen. Eine Ursache sind die in den letzten Jahrzehnten gestiegenen höheren Nutzungsanforderungen von Kellerräumen und der hieraus resultierenden Sensibilität der Nutzer zu sehen. Während Keller früher ausschließlich unbeheizt waren und für untergeordnete Lagerzwecke genutzt wurden, werden Kellerräume heutzutage gemäß [17.26] vielfach zum Beispiel als Fitnessräume, Partykeller, Hobbyräume, Saunabereiche und Arbeitsbereiche hochwertig genutzt. Die Hauptursache des Anstiegs von Abdichtungsschäden liegt jedoch darin, dass die Planungs- und Ausführungsanforderungen zu wenig beachtet werden und dass häufig unqualifizierte Ausführungsfirmen ohne die erforderliche Durchführung einer fachgerechten Schadensdiagnose und einer darauf aufbauenden Sanierungsplanung tätig werden. Die Erfahrung als Bausachverständiger zeigt hierbei auf, dass es hinsichtlich Rügen wegen nicht funktionsfähiger Abdichtungen nach Sanierungen häufig zu Rechtsstreitigkeiten kommt. Die Ursache vieler Auseinandersetzungen liegt darin begründet, dass sowohl Planer als auch Ausführende an das Sanierungsprojekt herangegangen sind wie bei einem Neubauvorhaben. Die Planung und Durchführung von Sanierungsmaßnahmen ohne Durchführung einer Schadens- und Feuchtediagnostik muss jedoch als fahrlässig, wenn nicht sogar als grob fahrlässig bewertet werden [17.29]. Bereits im 3. Bauschadensbericht des Bundesministeriums für Raumordnung, Bauwesen und Städtebau [17.4] wurden diese Defizite bei der erforderlichen Schadensdiagnose, wie folgendes Zitat belegt, erkannt: Bauherren ist klarzumachen, dass eine verlässliche Diagnose die notwendige Voraussetzung für die Planung einer kostengünstigen Instandsetzung und Modernisierung ist. Die am häufigsten anzutreffenden Schadensbilder in Kellerräumen sind exemplarisch in den Bildern 17.1 bis 17.3 dargestellt. Die folgenden Abschnitte beschäftigen sich im Wesentlichen mit der Sanierung von Abdichtungen im Bereich von Gründungen; ergänzend wird hinsichtlich der Sanierung von Nassräumen auf [17.1], von Flachdächern auf [17.2] und von Balkonen und Terrassen auf [17.2] und [17.3] verwiesen. Bereits im oben zitierten 3. Bauschadensbericht des Bundesministeriums für Raumordnung, Bauwesen und Städtebau [17.4] werden die durch Fehler bei der Planung, Ausführung und Materialverwendung verursachten vermeidbaren Schadenskosten bei Hochbauleistungen mit ca. 3,4 Milliarden Euro benannt. Etwa die Hälfte, nämlich 1,7 Milliarden Euro, entfallen hierbei auf Fehlleistungen bei Sanierungen, Instandsetzungen bzw. Modernisierungen. Schäden bei Bauteilen im Erdreich machen hiervon sowohl im Neubau als auch bei Sanierungsvorhaben einen Schadensanteil von jeweils ca. 16 % aus. Diese Zahlen verdeutlichen,

529

17.1 Vorbemerkungen zur Sanierung von Abdichtungen

dass der Sanierungsplanung von Abdichtungen zu wenig Aufmerksamkeit gewidmet wird und somit immer häufiger die „Sanierung der Sanierung“ durchgeführt werden muss. Aufbauend auf dem Grundlagenwissen für Planungen und Ausführungen von Abdichtungen im Neubau werden im Folgenden ergänzend Empfehlungen zur Vorgehensweise bei der Sanierung von Abdichtungen gegeben. In der Abdichtungsbranche ist unabhängig von der tatsächlichen Qualifikation nahezu jeder mit Gewerbeschein legitimiert, Abdichtungsarbeiten auszuführen. Neben seriösen und kompetenten Firmen existieren auf dem Markt auch viele Anbieter mit Verfahren, die nach natur-

Bild 17.1: Kapillar aufsteigende Feuchtigkeit im Mauerwerk mit einhergehenden Salzausblühungen

Bild 17.2: Stark salzgeschädigtes Mauerwerk mit Putzabsprengungen

17 Bild 17.3: Stehendes Wasser in einem Kellerraum infolge einer Leckage

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17 Sanierung von Abdichtungen

wissenschaftlichen Erkenntnissen nicht funktionieren können. Diese obskuren Verfahren, die zum Beispiel in Zeitschriften als preiswerte Allheilmittel angepriesen werden, werden im Folgenden nicht behandelt. Um eine dauerhafte und auf den jeweiligen Problemfall abgestimmte Sanierungsvariante festlegen zu können, muss analog zur Vorgehensweise in der Medizin über die rein visuelle Beobachtung hinausgehend erst eine umfassende Diagnose durchgeführt werden, um dann die richtige und optimale Therapie festlegen zu können. Für die Sanierung von Abdichtungen heißt das, dass unter Berücksichtigung von wirtschaftlichen und technischen Aspekten eine fachgerechte Sanierung stets sorgfältige Voruntersuchungen und Planungen erfordert. Die hierzu im Einzelnen durchzuführenden Schritte werden in den nächsten Abschnitten ausführlich erläutert. Prinzipiell muss zunächst stets die tatsächliche Schadens- bzw. Feuchtigkeitsursache unter Berücksichtigung der vorhandenen Wasserbeanspruchung ermittelt werden (siehe Abschnitte 17.2 bis 17.4). Anschließend ist auf der Grundlage dieser Voruntersuchungen eine Sanierungsplanung durchzuführen (siehe Abschnitt 17.5). Die wichtigsten der hierfür zur Verfügung stehenden Sanierungsmöglichkeiten mit ihren jeweiligen Vor- und Nachteilen, den zur beachtenden Randbedingungen und Anwendungsgrenzen werden in den Abschnitten 17.6 bis 17.9 erläutert. Aufgrund der zahlreichen auf dem Markt vorhandenen Diagnosesysteme und Sanierungsvarianten kann es sich im Folgenden nur um das Aufzeigen der prinzipiellen Vorgehensweise bei Abdichtungssanierungen handeln. Insbesondere bei der Auswahl einer oder einer Kombination der vorgestellten Sanierungsmöglichkeiten (z. B. Injektionsverfahren) oder bei strittigen bzw. sich in ständiger Entwicklung befindenden Verfahren (z. B. Schleierinjektionen) wird daher empfohlen, auch die angegebenen Literaturverweise zu den jeweiligen Verfahren zu berücksichtigen.

17.2 Abdichtungsunabhängige Feuchtigkeitseinflüsse Jedes Gebäude ist im Hinblick auf seine Architektur, seine Geschichte, seine Nutzung, seine Baustoffe, seine Bauweise und seine äußeren Beanspruchungen ein Unikat. Den erforderlichen Voruntersuchungen, der Bestandsaufnahme und der angestrebten Zielsetzung kommt daher als Grundlage für eine Sanierungsplanung besondere Bedeutung zu.

17

Der Nachweis eines Verstoßes gegen die anerkannten Regeln der Technik von Abdichtungen bei auftretenden Feuchtigkeitserscheinungen kann insbesondere, da die Austrittsstelle des Wassers im Rauminneren nicht zwangsläufig in unmittelbarer Nähe der Eintrittsstelle liegen muss und auch mehrere voneinander unabhängige Ursachen vorliegen können, nur durch umfassende Untersuchungen sämtlicher möglicher Schadensursachen erfolgen. Hierbei ist zunächst zu klären, ob tatsächlich Abdichtungsfehler das Auftreten der Feuchtigkeitserscheinungen bewirkt haben oder sonstige Feuchtigkeitseinflüsse, wie sie auch in [17.5] beschrieben worden sind, vorliegen. Es sollte daher so vorgegangen werden, dass zunächst sämtliche abdichtungsunabhängige Feuchtigkeitseinflüsse untersucht und gegebenenfalls ausgeschlossen werden, ehe man eine komplexe Schadensdiagnostik durchführt. Durch das Ausschließen möglicher Schadensursachen, die mit Sicherheit nicht in Frage kommen, wird der Kreis der möglichen Ursachen eingeengt. Aus wirtschaftlichen Überlegungen wird empfohlen, neben der Überprüfung von Undichtigkeiten bei Wasserleitungen,

531

17.2 Abdichtungsunabhängige Feuchtigkeitseinflüsse

Abfluss- und Heizungsrohren auch folgende abdichtungsunabhängige Feuchtigkeitseinflüsse zu betrachten, deren Ausschluss mit einfachsten Mitteln möglich ist: – Tauwasser – Bauwasser – Niederschläge

17.2.1 Tauwasser Auch bei intakten Abdichtungsmaßnahmen kann unter bestimmten klimatischen Randbedingungen Oberflächentauwasser auf Innenbauteilen auftreten [17.6]. Diese Tauwasserbildungen treten auf, wenn die raumseitige Innenoberflächentemperatur gleich oder niedriger ist als die Taupunkttemperatur der Raumluft. Die Menge des anfallenden Tauwassers hängt von der Dauer und Intensität der Taupunkttemperaturunterschreitung ab. Bevor es zur Oberflächentauwasserbildung kommt, kann es in Abhängigkeit von der Größe der Kapillaren des Baustoffes auch schon zur Kapillarkondensation in den oberflächennahen Kapillaren kommen. Tauwasserbildungen in unbeheizten unterirdischen Bauten und Kellern treten in der Regel im Sommer auf. Dies liegt darin begründet, dass warme Außenluft im Sommer absolut gesehen einen erheblich höheren Feuchtegehalt aufweist als die kühlere Kellerraumluft (Bild 17.4). Gelangt nun die feuchte, warme Außenluft in die kühleren unbeheizten Räume, so steigt die relative Luftfeuchtigkeit an und es kann an den Bauteiloberflächen zur Taupunkttemperaturunterschreitung und somit zur Tauwasserbildung kommen.

17 Bild 17.4: Zusammenhang zwischen Lufttemperatur und dem maximal aufnehmbaren Feuchtegehalt der Luft

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17 Sanierung von Abdichtungen

Ein sicheres Indiz für Tauwasserbildungen in unbeheizten Kellerräumen ist die Tatsache, dass diese mit Beginn der kühleren Jahreszeit schnell und vollständig verschwinden. Eine sichere und insbesondere bei historisch wertvollen Bauten häufiger angewandte Möglichkeit zur Überprüfung, ob Tauwasser auftritt, besteht darin, dass eine zeitparallele Erfassung von Luft- und Oberflächentemperaturen sowie der Luftfeuchte durchgeführt und ausgewertet wird. Hierbei werden so genannte Datenlogger mit interner Stromversorgung und der Größe einer Zigarettenschachtel eingesetzt, die keine optische oder akustische Beeinträchtigung des Betriebes historischer Bauten (z. B. Museen) durch Kabel oder Messrechner nach sich ziehen.

17.2.2 Bauwasser Bei Neubauten ist es nicht gänzlich zu vermeiden, dass während der Bauphase Bauwasser in das Innere des außenseitig abgedichteten Kellertroges gelangt. Es seien hier exemplarisch Wasserbelastungen aus überschüssigem Anmachwasser, offen gelassenen Zapfhähnen, Niederschlägen vor Vollendung der Dacheindeckung und auch über Kellerlichtschächte und Regenentwässerungsleitungen in das Gebäudeinnere eindringendes Wasser genannt. Diese gesamten Wassermengen gelangen letztendlich zu einem großen Teil von oben in den abgedichteten Kellertrog und benötigen einen längeren Zeitraum, um über Pumpensümpfe oder auf dem Wege der Verdunstung abgeführt zu werden. Es kann daher vorkommen, dass die raumseitigen Bauteiloberflächen begünstigt durch trockene Witterung zunächst visuell trocken erscheinen und zu einem späteren Zeitpunkt Wasserlachen auf der Sohlenoberfläche auftreten. Häufig, insbesondere wenn dieser Zeitpunkt zufällig mit dem Einstellen der Wasserhaltung zusammenfällt, wird dieser Mangel auf eindringendes Grundwasser infolge einer unwirksamen Abdichtung zurückgeführt. Diese Schlussfolgerung ist jedoch, wie das folgende Beispiel zeigt, nicht ohne weitere Prüfungen möglich. Allein die auf dem Weg der Verdunstung abzuführende Wassermenge des Anmachwassers kann beträchtlich sein. Der Sättigungsfeuchtegehalt ΦS [m3/m3], der die Wassermenge angibt, die ein Baustoff in einem Kubikmeter enthalten kann, wenn sämtliche Poren und Kapillaren mit Wasser gefüllt sind, beträgt gemäß [17.7] für Beton 0,22 [m 3/m3]. Eine 1 m dicke Betonsohle im Keller eines Gebäudes der Abmessungen 100 × 50 m kann somit bis zu 1100 m3 (0,22 m × 100 m × 50 m × 1 m) Wasser enthalten. Ein großer Teil dieser Wassermenge wird dem Raum auf dem Wege der Verdunstung zugeführt. Bei unzureichenden Be- und Entlüftungsmaßnahmen, zum Beispiel bei frühzeitigem Einbau dicht schließender Kellerfenster im Winter führt dies zu einem Ansteigen der relativen Luftfeuchtigkeit und zu massiven Tauwasserbildungen auf den raumabschließenden Bauteiloberflächen (vgl. 17.2.1). Die Tatsache, dass massive Tauwasserbildungen bis hin zu Pfützenbildungen auftreten, ist, wie das Beispiel zeigen soll, noch kein Indiz für unzureichende Abdichtungsmaßnahmen.

17

17.2.3 Niederschläge Neben Niederschlägen, die während der Bauzeit anfallen (siehe Bauwasser), können auch Niederschläge während der Nutzung trotz intakter Abdichtungsmaßnahmen in Einzelfällen zu Feuchtigkeitserscheinungen oder sich füllenden Pumpensümpfen führen. Gemeint

17.3 Ortung von Leckagen

533

sind hier Niederschläge, die von oben offenen Bauteilen wie zum Beispiel außen liegenden Kellertreppen, Zufahrtsrampen, Zugangstreppen von U-Bahnhöfen, nicht entwässernden Lichtschächten oder offenen Parkdecks der Obergeschosse aufgefangen werden und in den abgedichteten Trog gelangen können. Vor einer kostenintensiven Überprüfung der Abdichtungsausführung sollte daher zunächst überprüft werden, ob derartige Wasserauffangstellen vorhanden sind und ob diese die in [17.8] vorgegebene Regenspende durch Entwässerungsmöglichkeiten und zum Beispiel bei Kellertreppen entsprechenden Aufkantungen zum Kellertrogbereich schadensfrei abführen können. Sofern hingegen größere Auffangstellen ohne entsprechende Entwässerungsmöglichkeiten vorhanden sind, die zum Ansteigen des Wassers in Pumpensümpfen führen können, sollten entsprechend den Empfehlungen in [17.5] über einen längeren Beobachtungszeitraum Zusammenhänge zwischen Niederschlagsmengen, Flächen der möglichen Auffangstellen und zusätzlich zu fördernden Wassermengen untersucht werden, um somit gegebenenfalls Niederschläge im Bereich von Auffangstellen als Schadensursache zu bestätigen oder auszuschließen. Überprüft werden sollte auch, ob unterhalb von Kellerfenstern Wasserablaufspuren vorhanden sind, die darauf hindeuten, dass entweder die Lichtschachtentwässerung unzureichend ist oder die Geländeprofilierung nicht den Randbedingungen entsprechend ausgebildet ist.

17.3 Ortung von Leckagen Sofern Wasser in das Rauminnere eindringt und zu Pfützenbildungen oder sogar zu flächig stehendem Wasser führt, stellt sich nach dem Ausschluss der in Abschnitt 17.2 erläuterten abdichtungsunabhängigen Feuchtigkeitseinflussgrößen die Frage, an welchen Stellen Wasser in das Bauwerk eindringt. Vor Durchführung der in Abschnitt 17.4 beschriebenen komplexen Feuchtediagnostik ist es hilfreich, zunächst mit einfachen Methoden zu prüfen, ob lediglich vereinzelte ausführungsbedingte Fehlstellen die Undichtigkeit bewirkt haben. Zu den häufigsten Ursachen derartiger Fehlstellen gehören örtlich begrenzte Beschädigungen der Abdichtung (Bild 17.5), nicht fachgerecht ausgebildete Durchdringungen der Abdichtung (Bild 17.6) sowie nicht mit der nötigen Sorgfalt bzw. nicht fachgerecht ausgebildete Abdichtungsübergänge zwischen Außenwänden und Sohlplatten (Bild 17.7). Während Leckagen im Bereich von Wänden häufiger vorzufinden sind, treten Leckagen an Sohlplattenabdichtungen relativ selten auf. Dies liegt darin begründet, dass kleinere handwerkliche Ausführungsmängel infolge des Einpressdruckes bei bituminösen Abdichtungsverfahren unter der Bauwerkslast kompensiert werden können. Sofern Wasser nicht an zahlreichen über den Grundriss verteilten Stellen in das Rauminnere eindringt, sondern lediglich im Bereich einer oder mehrerer Fehlstellen, gilt es, diese Fehlstellen möglichst genau zu lokalisieren, um somit die Aufgrabungsarbeiten zur Überprüfung und Sanierung der Abdichtung auf die notwendigen Bereiche zu beschränken. Neben der visuellen Prüfung, die in zahlreichen Fällen, wie zum Beispiel bei Undichtigkeiten im Bereich von Durchdringungen (Bild 17.6) schon zur Lokalisierung der Wassereindringstelle führen kann, existieren auch verschiedene Messverfahren, mit denen letztendlich über den relativen Feuchtegehalt der Konstruktion ein Rückschluss hinsichtlich der örtlichen Lokalisierung von Leckagen gezogen werden kann. In Anbetracht dessen, dass

17

534

17 Sanierung von Abdichtungen

Bild 17.5: Beschädigung der Abdichtung infolge von Bauschuttresten und fehlender Schutzschicht

Bild 17.6: Mangelhafter Anschluss der Abdichtung an eine Rohrdurchdringung

Bild 17.7: Unter- bzw. Hinterläufigkeit der Vertikalabdichtung im Übergangsbereich zu einer WU-Beton-Bodenplatte

zur reinen Lokalisierung von feuchten Bauteilbereichen keine absoluten Feuchtegehalte der Baustoffe zum Beispiel mittels CM-Gerät (Bild 17.8) oder nach der „Darr-Methode“ erforderlich sind, können diese vor der eigentlichen Schadensdiagnostik durchzuführenden orientierenden Untersuchungen zerstörungsfrei, schnell und somit preisgünstig erfolgen.

17

Im Folgenden werden von den indirekten Verfahren zur Beurteilung des Feuchtegehaltes die am häufigsten angewandten Lokalisierungsverfahren zur Eingrenzung von Abdichtungsleckagen kurz beschrieben. Angemerkt werden muss hierbei, dass einige der im Folgenden erläuterten Verfahren aufgrund ihres nicht unerheblichen Aufwandes das eigentliche Ziel, nämlich die örtliche Eingrenzung einer undichten Stelle, nicht rechtfertigen. Ein ausführlicher Vergleich instrumenteller Feuchtigkeitsmessverfahren und eine umfassende Bewer-

535

17.3 Ortung von Leckagen

Bild 17.8: CM-Gerät

tung ihrer baupraktischen Relevanz ist in [17.9] enthalten. In [17.25] werden darüber hinaus physikalische Grundlagen der Leckageortung insbesondere für Abdichtungen über Dämmschichten (z. B. Flachdächer) mit den zugehörigen Messverfahren beschrieben. Elektrische Verfahren (Dielektrizitätsmessgerät) Grundsätzlich muss sehr klar und eindeutig ausgesagt werden, dass sämtliche detektierenden Feuchtigkeitsmessverfahren bei durchfeuchtetem Mauerwerk lediglich eine qualitative Bewertung ermöglichen. Eine quantitative Bewertung des Feuchtezustandes von Mauerwerk ist mit diesen Messverfahren nicht möglich. Dies liegt darin begründet, dass elektrische Feuchtemessungen wie zum Beispiel die Widerstandsmessung oder auch zerstörungsfreie Messungen mit Hilfe sogenannter Kugelkopfelektroden oder solche mit Messmonitoren nur die elektrischen Leitfähigkeitsverhältnisse des Messuntergrundes abbilden. Die elektrische Leitfähigkeit des Messuntergrundes (z. B. von Mauerwerk) wird hierbei jedoch nicht nur durch den Feuchtegehalt, sondern auch durch unterschiedliche Rohdichten des Mauerwerks, durch bauschädliche Salze oder auch Installationen bzw. Stahleinbauteile im Wandaufbau beeinflusst. Um elektrische Feuchtemessungen richtig auszuwerten, ist das Wissen hierüber von grundlegender Bedeutung.

17

536

17 Sanierung von Abdichtungen

Elektrische Feuchtigkeitsmessgeräte beruhen entweder auf dem Prinzip elektrischer Widerstandsmessung oder auf dem Prinzip, bei dem die Dielektrizitätskonstante des Baustoffes ermittelt wird. Aufgrund ihrer leichten Handhabbarkeit sind derartige Geräte weit verbreitet. Sie haben sich insbesondere zur Kontrolle von Trocknungsmaßnahmen und zur Beurteilung von Holzfeuchtigkeit bewährt. Zur Feuchtediagnostik als Grundlage für eine Sanierungsplanung sind sie, da die Leitfähigkeit und somit der Anzeigewert maßgeblich von der Salzkonzentration und der Art des Baustoffes abhängt und darüber hinaus lediglich Feuchtetrends und keine absoluten Feuchtegehalte angegeben werden, ungeeignet. Als Lokalisierungshilfe von Undichtigkeiten können elektrische Verfahren unter der Voraussetzung, dass keine Versalzungen vorhanden sind, aufgrund der einfachen Handhabung und der Anzeige von Feuchtetrends eine sehr gute Hilfestellung bieten. Mikrowellenverfahren Das Mikrowellen-Messverfahren gehört zu den dielektrischen Messverfahren, bei denen der Unterschied zwischen der Dielektrizitätskonstante (DK) von Wasser und den Baustoffen ermittelt wird. Für die Ermittlung des Wassergehaltes wird in dem zu untersuchenden Werkstoff durch Mikrowellen ein elektromagnetisches Feld erzeugt. Die Bestimmung des Wassergehaltes im Baustoff erfolgt dann über den durch die Wassermoleküle hervorgerufenen Energieverlust des elektromagnetischen Feldes sowie die Änderung der Ausbreitungsgeschwindigkeit der elektromagnetischen Wellen. Das Ergebnis der Mikrowellen-Feuchtemessung erhält man in der Regel in Form eines dimensionslosen Feuchteindexes zwischen 0 und 4000. Dabei bedeuten niedrige Feuchteindizes niedrige Wassergehalte und hohe Indizes dementsprechend hohe Feuchtegehalte. Es handelt sich somit um eine relative Messung. Dies bedeutet, dass lediglich Feuchtetendenzen und keine absoluten Feuchtegehalte ermittelt werden. Für einzelne häufig vorhandene Baumaterialien wie zum Beispiel Ziegel, Kalksandstein und Holz können beim verwendeten Messverfahren – bei entsprechender Kalibrierung der Messgeräte – die Feuchtegehalte in Masse-Prozent ausgegeben werden. Auf Grund der Inhomogenität einzelner Baustoffe sowie des unterschiedlichen Aufbaus von Bauteilen wie zum Beispiel Mauerwerkswänden sind diese Werte jedoch als Annäherung anzusehen. Weiterhin werden im Gegensatz zu dem Dielektrizitätsmessgerät Mikrowellen-Feuchtemessungen durch eventuell in Baustoffen vorhandene Salze nicht im Messergebnis beeinflusst. Da die Mikrowellen von Metall wie zum Beispiel Bewehrungsstählen reflektiert werden, ist die Verwendung auf Stahlbeton nur bedingt bzw. unter Berücksichtigung bestimmter Randbedingungen möglich. Es können Einzelmessungen sowie Messungen in Feldern durchgeführt werden. Weiterhin ist es durch Verwendung unterschiedlicher Messköpfe möglich, die Feuchte in verschiedenen Bauteiltiefen und somit über den Bauteilquerschnitt zu ermitteln. Hierbei bietet sich eine Feuchtemessung für den oberflächennahen Bereich (Oberflächenmessung, bis ca. 3 cm Bauteiltiefe) in Verbindung mit einer Messung bis in 30 cm Bauteiltiefe (Volumenmessung) an.

17

Bei der Raster-Feuchtemessung werden an bestimmten Punkten eines Messfeldes Feuchtemessungen durchgeführt. Aus diesen Messwerten wird dann computergestützt die Feuchteverteilung im Messfeld ermittelt und grafisch dargestellt. Auch hier kann die Messung im oberflächennahen Bereich sowie im Bauteilinneren erfolgen. Ergebnis der Messung ist eine grafische Darstellung der Feuchteverteilung über das Messfeld (Bild 17.9)

537

17.3 Ortung von Leckagen

Oberfläche

Volumen

Bild 17.9: Feuchte im gesamten Wandquerschnitt, verstärkt im unteren Bereich [Quelle: MW Components GmbH]

Werden die Ergebnisse der Oberflächen- und der Volumenmessung miteinander verglichen, lässt sich aus den Feuchteverteilungen auf mögliche Ursachen des Schadens schließen (vgl. Abs. 17.4, Bild 17.11). Die in Bild 17.9 dargestellten Messergebnisse zeigen auf, dass sowohl die oberflächennahen Bereiche als auch das Wandinnere des Bauteils feucht sind. Der Feuchtegehalt im unteren Wandbereich ist größer als im oberen. Diese Feuchteverteilung deutet auf aufsteigende Feuchte im Bauteil hin. Auch Feuchteschäden wie Baufeuchte oder Leckagen in der Wand ergeben für den Schadensfall typische Feuchteverteilungen. Die Schwäche der Mikrowellenmesstechnik liegt darin, dass im Bauteil vorhandene Metalle oder Hohlräume die Ergebnisse stark verfälschen und die Oberfläche des zu bewertenden Untergrundes nahezu eben sein muss. Farbversuch Das im Erdreich vorhandene Wasser wird mit fluoreszierenden Mitteln mit dem Ziel gefärbt, diese Farbstoffe im Bauwerksinneren nachzuweisen. Somit können insbesondere Undichtigkeiten im Bereich von Rohrdurchführungen, deren Lage vorab bekannt ist, gut nachgewiesen werden. Häufig werden jedoch die Farbstoffe vom Mauerwerk bzw. vom Beton derartig gefiltert, dass ein zweifelsfreier Nachweis schwierig sein kann. Darüber hinaus besteht bei diesem Verfahren der Nachteil, dass die Lage der vermuteten Undichtigkeit vor Zugabe der fluoreszierenden Mittel in etwa bekannt sein sollte. Chemische Wasseranalyse Eine vergleichende Wertung chemischer Analysen des Grundwassers und des im Gebäudeinneren ankommenden Wassers ist zum einen relativ aufwendig und liefert zum anderen insbesondere bei Betonbauten nicht immer eindeutige Ergebnisse. Dies liegt daran, dass die im Grundwasser vorhandenen Stoffe sich mit den Alkalien des Betons vermischen und somit das im Gebäudeinneren ankommende Wasser maßgeblich von den Analysewerten des Grundwassers abweichen kann. Thermografie (Infrarottechnik) Mit Hilfe der Thermografie werden Oberflächentemperaturen gemessen. Im Thermografiebild zeichnen sich feuchte Bereiche ab, weil der Wärmedurchgang eines Bauteiles mit seinem

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17 Sanierung von Abdichtungen

Feuchtegehalt zunimmt. Sichere Nachweise können hiermit beispielsweise bei Leckageortungen von Fußbodenheizungen erbracht werden. Bei der Leckageortung von Kellerabdichtungen ist dieses Verfahren aufgrund der verfälschten Aussage im Bereich von Wärmebrücken und dem erzielbaren Ergebnis, welches häufig nahezu identisch mit der rein visuellen Überprüfung ist, in der Regel nicht erforderlich. Neutronensonde Das Messgerät nach dem Neutronenbremsverfahren basiert darauf, dass schnelle Neutronen beim Auftreffen auf einen etwa die gleiche Masse aufweisenden Wasserstoffkern gebremst werden. Diese Bremsung wird registriert und in der Art ausgewertet, dass eine Angabe über den relativen Feuchtegehalt getroffen wird. Das Verfahren ermöglicht somit, eingeschlossene Feuchtigkeitsanreicherungen in Bauteilen von bis zu 30 cm Dicke anzuzeigen. Das Verfahren wird erfolgreich bei Leckageortungen im Bereich von Flachdächern eingesetzt. Bei der Leckageeingrenzung von durchfeuchteten und salzbelasteten Wänden ist es aufgrund der leichten Handhabbarkeit und der Unabhängigkeit von im Bauteil enthaltenen Metallen ein sinnvolles, jedoch noch relativ teures Hilfsmittel.

17.4 Diagnostik zur Ermittlung der Schadensursache

17

Zur Festlegung eines auf den jeweiligen Problemfall abgestimmten Sanierungsverfahrens ist nach der Durchführung der in Abschnitt 17.3 vorgestellten Verfahren zur Ermittlung von Feuchtetrends eine umfassende Bauzustandsanalyse zwingend erforderlich. Dies liegt insbesondere auch darin begründet, dass es eine Vielzahl von möglichen Sanierungsverfahren gibt, die jedoch sämtlichst nur unter bestimmten Voraussetzungen und Randbedingungen zum Erfolg führen. So wird beispielsweise bei der Wahl von Injektionsverfahren die Kenngröße des Durchfeuchtungsgrades zwingend benötigt. Im Rahmen der komplexen Feuchtediagnostik werden für ausgewählte Messachsen über den Bauteilquerschnitt Durchfeuchtungs- und Versalzungsprofile ermittelt. Die Ergebnisse der komplexen Feuchtediagnostik sind die wesentliche Grundlage für die Sanierungsplanung. Sicherlich könnte man sagen, wenn Feuchte- und Salzschäden vorhanden sind, muss eine neue Abdichtung her und raumseitig mit ein Sanierputz angeordnet werden. Dies ist auf den ersten Blick richtig, gleichwohl im Hinblick auf die Nachhaltigkeit und die Schadensfreiheit viel zu kurz gegriffen, wenn nicht sogar schon fahrlässig. Denn das Schadenspotenzial liegt nicht an der Oberfläche, sondern im Bauteilinneren! Das heißt, die Anordnung einer neuen Abdichtung oder eines Sanierputzes allein reicht nicht aus, um zukünftig Schäden zu vermeiden. Liegt im Mauerwerksquerschnitt nach erfolgter Sanierung immer noch ein hohes Feuchte- und Schadsalzpotenzial vor, können trotz angeordneter Abdichtung und trotz angeordnetem Sanierputz sehr rasch neue Schadensbilder auftreten. Dann stellt sich jedoch die Frage, sind die Schadensbilder auf eine mangelhafte Ausführung der neu angeordneten Abdichtung zurückzuführen oder auf das Feuchtepotenzial im Mauerwerk. Da Vergleichswerte aufgrund einer fehlenden komplexen Feuchtediagnostik fehlen, fängt man an, „im Trüben zu fischen“. Die Ergebnisse der komplexen Feuchtediagnostik helfen einerseits, das Restschadenspotenzial, was gegeben sein kann, realistisch einzuschätzen und zum anderen den Bauablauf derart zu steuern, dass das Restschadenspotenzial gemindert werden kann. Dies ist zum Beispiel

17.4 Diagnostik zur Ermittlung der Schadensursache

539

derart möglich, dass nach neu angeordneter Abdichtung eine gezielte Bauteilaustrocknung mit verbundenen Schadsalzreaktionen vorgesehen wird, bevor der Innenausbau erfolgt. Als Entscheidungshilfe und Anleitung zum Vorgehen bei Instandsetzungen wurde 1999 von der Wissenschaftlich-Technischen Arbeitsgemeinschaft für Bauwerkserhaltung und Denkmalpflege e.V. (WTA) ein Merkblatt zur Mauerwerksdiagnostik [17.40] veröffentlicht, welches ein einheitliches Vorgehen zur Beurteilung des Baubestandes und seiner Schäden im Rahmen der Vorarbeit für die anschließende Instandsetzungsplanung beschreibt. Eine umfassende Schadensdiagnostik umfasst unabhängig von dem zu untersuchenden Baustoff folgende Arbeitsstufen: – Schadensdokumentation – qualitative Feuchtigkeitsmessungen/Ortung von Leckagen (vgl. Abschnitt 17.3) – Prüfen objektjektspezifischer Randbedingungen – Feuchtediagnostik – Schadsalzanalyse Im Folgenden werden die für die einzelnen Arbeitsstufen zu erbringenden Leistungen beschrieben und erläutert: Schadensdokumentation Zur Schadensdokumentation gehören Angaben über Umfang und Lage vorhandener Schädigungen. Zweckmäßigerweise sollten diese Angaben zur späteren Überprüfung und Lokalisierung in Grundrisspläne eingetragen und durch eine entsprechende Fotodokumentation belegt werden (Schadenskartierung). Zur Schadensdokumentation gehören auch Angaben über mögliche Feuchtequellen wie zum Beispiel Rohrdurchdringungen, Regenfallrohre, Tauwasseranfall an Wasserleitungen, Feuchteeintritt über Kellerfenster und Treppen sowie Angaben über die Art und Lage vorhandener Horizontalsperren. Prüfen objektspezifischer Randbedingungen Die Beanspruchung der Abdichtung ist ein maßgebliches Kriterium der Beurteilung und Sanierungsplanung. Es ist daher im Rahmen der Schadensdiagnostik zwingend erforderlich, zum Beispiel über Bodengutachten Angaben über die Baugrund- und Grundwasserverhältnisse zu erlangen und zu berücksichtigen. Die hieraus resultierenden Beanspruchungsarten wurden im Abschnitt 3.1 eingehend erläutert. Es muss an dieser Stelle jedoch nochmals darauf hingewiesen werden, dass bei der Ermittlung des höchsten Grundwasserstandes jahreszeitliche Schwankungen und langfristige Veränderungen des Grundwasserstandes zu berücksichtigen sind [17.10]. Eine während der Kelleraushubarbeiten trockene Baugrube ist, wie die im Bild 17.10 dargestellte Grundwasserganglinie aufzeigen soll, kein ausreichendes Indiz dafür, dass Grundwasser nicht ansteht. Wichtig und hilfreich zur Beurteilung und Schwachstellenaufdeckung kann darüber hinaus die Auswertung sämtlicher Erkenntnisse zur Vorgeschichte des Bauwerkes zum Beispiel durch Sichtung von Archiven der Bauämter, altem Bildmaterial und, falls vorhanden, Literatur zum Gebäude sein. Insbesondere bei denkmalgeschützten Gebäuden können umfangreiche Literaturrecherchen zum Aufdecken des Originalbestandes, der ursprünglich eingesetzten Baustoffe und zur Schadensursachenforschung beitragen.

17

540

17 Sanierung von Abdichtungen

Bild 17.10: Grundwasserganglinie der Messstelle 799 in Berlin-Rudow

Für die weitere Bewertung und Sanierungsplanung sind darüber hinaus folgende stichpunktartig aufgelistete Punkte von Bedeutung [17.11]: – Geländeprofilierung – Gebäudealter sowie Alter der Abdichtung – Bauteilabmessungen – Art der geplanten bzw. ausgeführten Abdichtung – bisherige und künftige Nutzung – Be- und Entlüftungsmöglichkeiten – Beheizungs- und Dämmmaßnahmen Feuchtediagnostik

17

Ziel der Feuchtediagnostik ist die Ermittlung der Feuchteverteilung über die Bauteilhöhe und den Bauteilquerschnitt. Hierzu müssen Baustoffproben vorzugsweise in Form von Stemmproben achsenweise in unterschiedlichen Höhen aus dem Mauerwerk entnommen werden. Bei der Entnahme von Bohrkernen zum Beispiel zur Ermittlung von Tiefenprofilen müssen, um den Feuchtegehalt nicht zu verfälschen, die Hinweise des WTA-Merkblattes zur Messung der Feuchte von mineralischen Baustoffen [17.41] zwingend beachtet werden. Es werden hierbei Hinweise zum Bohrkerndurchmesser [d ≥ 50 mm), zur Bohrkronenbestückung und zur Kühlungsart vorgegeben. Wichtig für die weitere Beurteilung sind hierbei zum einen die Festlegung repräsentativer Entnahmebereiche und zum anderen die eindeutige Beschriftung sowie luft- und dampfdichte Verpackung der im Labor auszuwertenden Proben. Bohrkerne werden vorab in einzelne Teile zerlegt, so dass Aussagen zur Feuchteverteilung über den Wandquerschnitt möglich werden. Beim Bohren lassen sich Kernabschnitte von 5 cm ohne Probleme abbrechen, womit man für einen Wandquerschnitt eine entsprechende Anzahl an Baustoffproben erhält. Während der Probenentnahme ist es darüber hinaus notwendig, die Raumlufttemperatur, die relative Raumluftfeuchte sowie die Oberflächentemperaturen zu messen. Die entnommenen Proben, die nach der

17.4 Diagnostik zur Ermittlung der Schadensursache

541

Entnahme sofort luftdicht zu verpacken sind, werden im Labor auf folgende Kenngrößen hin untersucht: – Massebezogener Feuchtegehalt FG – Sättigungsfeuchte FS – Durchfeuchtungsgrad DFG – Hygroskopischer Feuchtegehalt F HYG – Hygroskopischer Durchfeuchtungsgrad DFGHYG Der massebezogene Feuchtegehalt (FG) wird gravimetrisch nach der Darr-Methode aus der Gewichtsdifferenz zwischen entnommener Probe und getrockneter Probe ermittelt. Er gibt den Feuchtegehalt zum Zeitpunkt der Probenentnahme an, wobei die Ergebnisse aus unterschiedlichen Bohrtiefen und Höhenstufen bereits erste Hinweise auf die Feuchteverteilung über den Wandquerschnitt geben. Die Sättigungsfeuchte (FS) gibt an, wieviel Feuchtigkeit eine Baustoffprobe bei Wasserlagerung unter Atmospährendruck aufnehmen kann. Durch die Ermittlung der Sättigungsfeuchte ist es möglich, den Durchfeuchtungsgrad zu berechnen, der wiederum ausschlaggebend für die weitere Beurteilung ist. Der Durchfeuchtungsgrad DFG ergibt sich aus dem Verhältnis des massebezogenen Feuchtegehaltes zur Sättigungsfeuchte (DFG = FG · 100 / FS). Der Durchfeuchtungsgrad ist bei der Wahl von Injektionsverfahren von maßgeblicher Bedeutung. Bei Durchfeuchtungen über 90 % sind bei Frosteinwirkungen Materialzersetzungen möglich. Die Feuchtebeanspruchung kann hierbei wie folgt bewertet werden: Feuchtebeanspruchungsgruppe I: 0 % ≤ DFG ≤ 5 % sehr geringer Feuchtegehalt (unkritisch) Feuchtebeanspruchungsgruppe II: 5 % ≤ DFG ≤ 10 % geringer Feuchtegehalt Feuchtebeanspruchungsgruppe III: 10 % ≤ DFG ≤ 35 % mittlerer Feuchtegehalt Feuchtebeanspruchungsgruppe IV: 35 % ≤ DFG ≤ 75 % stark erhöhter Feuchtegehalt Feuchtebeanspruchungsgruppe V: 75 % ≤ DFG ≤ 100 % extremer Feuchtegehalt Der hygroskopische Feuchtegehalt (F HYG) gibt an, welche Feuchtigkeitsmenge ein Baustoffprobe bei einem vordefinierten Raumklima (z. B. 20 °C und ‘ = 76 %) aus der Umgebungsluft bis zur Gewichtskonstanz aufnimmt. Die hygroskopische Wasseraufnahmefähigkeit von Baustoffen wird durch deren Porengröße und durch eingelagerte Salze bestimmt. Bei starken Salzbelastungen kann beispielsweise hygroskopisch bedingt derartig viel Feuchtigkeit aufgenommen werden, dass sich entsprechende Feuchtigkeitsschäden einstellen. Zur Bestimmung des hygroskopischen Feuchtegehaltes empfiehlt die Ö-Norm B 3355 [17.48] ein Klima von 20 °C ±2 °C und 85 % ±5 % relativer Luftfeuchtigkeit. Entsprechend dem WTA-Merkblatt [17.41] wird demgegenüber empfohlen, im Hinblick auf die hygroskopische Feuchtigkeitsaufnahme das Sorptionsverhalten bei drei unterschiedlichen relativen Luftfeuchten zu ermitteln. Dies ist sicherlich in wissenschaftlicher Hinsicht richtig und bei

17

542

17 Sanierung von Abdichtungen

sehr bedeutenden Bauwerken notwendig, im Regelfall jedoch im Hinblick auf den Einfluss auf die Aussagekraft der Ergebnisse nicht immer erforderlich. Hier reicht aufgrund der Erfahrungen und der Ansicht des Verfassers die einfache Betrachtung des hygroskopischen Verhaltens wie in der Ö-Norm beschrieben aus, wobei gemäß [17.29] eine relative Luftfeuchte von 76 %, die sich über einer gesättigten Kochsalzlösung (NaCl) einstellt, sinnvoll erscheint. Die Ermittlung des hygroskopischen Feuchtegehalts ist mit ca. 4 Wochen sehr langwierig, da die Probe bei Lagerung in einem Klimaschrank nur vergleichsweise langsam Feuchtigkeit aufnimmt. Der hygroskopische Durchfeuchtungsgrad (DFGHYG) errechnet sich aus dem Verhältnis des hygroskopischen Feuchtigkeitsgehaltes zur Sättigungsfeuchte wie folgt: DFGHYG = F HYG · 100 / FS. Durch die Ermittlung der oben genannten Kenngrößen lassen sich eine Reihe von Rückschlüssen insbesondere aufgrund der Feuchteverteilung über den Wandquerschnitt ziehen. In Bild 17.11 sind exemplarisch Feuchteprofile über den Wandquerschnitt mit unterschiedlichen Feuchteaufnahmemechanismen dargestellt. Die Kenntnis des hygroskopischen Durchfeuchtungsgrades ist maßgebliche Voraussetzung zur Festlegung der raumseitigen Sanierungsmaßnahmen, da der hygroskopische Durchfeuchtungsgrad am besten eine Beurteilung dahingehend ermöglicht, inwieweit auch nach erfolgter Sanierung aufgrund hygroskopischer Effekte eine weitere Feuchtebeanspruchung des Mauerwerks hervorgerufen werden kann. Die erläuterten Kenngrößen können im Wesentlichen wie folgt ausgewertet werden: – Um festzustellen, in welcher Größenordnung eine Durchfeuchtung vorliegt, ist zunächst der ermittelte massebezogene Feuchtegehalt FG dem praktischen Wassergehalt des untersuchten Baustoffes gegenüberzustellen. Vergleichswerte zum praktischen Feuchtegehalt, das heißt, zu dem Feuchtegehalt, der in der Praxis in eingebauten Baustoffen mit einer Wahrscheinlichkeit von 90 % nicht überschritten wird, können der Tabelle 17.1 entnommen werden. – Aus der Gegenüberstellung zwischen dem Durchfeuchtungsgrad und dem hygroskopischen Durchfeuchtungsgrad können mehrere Erkenntnisse gezogen werden. Wenn der hygroskopische Durchfeuchtungsgrad annähernd gleich dem Durchfeuchtungsgrad ist, so kann hieraus gefolgert werden, dass der Salzgehalt Hauptursache für die Durchfeuchtung ist. Ist hingegen der hygroskopische Durchfeuchtungsgrad deutlich geringer als der Durchfeuchtungsgrad, ist eindringende oder kapillar aufsteigende Feuchtigkeit hauptursächlich. Werte von hygroskopischen Ausgleichsfeuchten unterschiedlicher Baustoffe sind in der Tabelle 17.2 enthalten. – Eine ansteigende Durchfeuchtung zum Mauerwerksquerschnitt deutet auf kapillar aufsteigende Feuchtigkeit hin (vgl. Bild 17.11). – Eine ansteigende Durchfeuchtung zur Wandoberfläche hin deutet auf hygroskopische Effekte oder Tauwasserbildungen hin (Bild 17.11).

17

– Eine ansteigende Durchfeuchtung zum Erdreich hin deutet auf von außen eindringende Feuchtigkeit infolge von Mängeln der Vertikalabdichtung hin (Bild 17.11). Darüber hinaus können weitere wichtige Beurteilungskriterien über die Herkunft der Feuchtigkeit aus den absoluten Feuchtemesswerten und den Feuchteprofilen über die Wandhöhe und den Wandquerschnitt abgeleitet werden.

543

17.4 Diagnostik zur Ermittlung der Schadensursache Tabelle 17.1: Praktische Wassergehalte von Baustoffen (entnommen aus [17.42]) Baustoffe

Massebezogener Wassergehalt [%]

Ziegel

1

Kalksandstein

3

Beton mit geschlossenem Gefüge mit dichten Zuschlägen

2

Beton mit geschlossenem Gefüge mit porigen Zuschlägen

13

Leichtbeton mit haufwerksporigem Gefüge mit dichten Zuschlägen nach DIN 4226-1

3

Leichtbeton mit haufwerksporigem Gefüge mit porigen Zuschlägen nach DIN 4226-2

4,5

Porenbeton

6,5

Gips, Anhydrit

2

Gussasphalt, Asphaltmatrix

0

Anorganische Stoffe in loser Schüttung; expandiertes Gesteinglas (z.B. Blähperlit)

1

Mineralische Faserdämmstoffe aus Glas-, Stein-, Hochofenschlacken-(Hütten)Fasern

1,5

Schaumglas

0

Holz, Sperrholz, Spanplatten, Holzfaserplatten, Schilfrohrplatten und -matten, organische Faserdämmstoffe

15

Holzwolle-Leichtbauplatten

13

Pflanzliche Faserdämmstoffe aus Seegras, Holz-, Torf- und Kokosfasern und sonstigen Fasern

15

Korkdämmstoffe

10

Schaumkunststoffe aus Polystyrol, Polyurethan (hart)

1

Tabelle 17.2: Hygroskopische Ausgleichsfeuchte unterschiedlicher Baustoffe gemäß WTA-Merkblatt 4-5-99/0 [17.40] Baustoff

Hygroskopische Ausgleichsfeuchten in Masse % (entsprechende relative Luftfeuchte)

Historische Vollziegel

< 2 bis 3 (75 % rel. LF)

Vollziegel (Rohdichte 1900)

< 1 (80 % rel. LF)

Porosierter Hochlochziegel (Rohdichte 800)

0,75 (80 % rel. LF)

Kalkputz, -mörtel

< 0,5 (75 % rel. LF)

Kalkzementputz

< 1,5 (75 % rel. LF)

Kalksandstein (Rohdichte 1900)

1,3 /80 % rel. LF)

Vulkanischer Tuff (Kassel)

< 6 (75 % rel. LF)

< 10 (95 % rel. LF)

< 2 (75 % rel. LF)

< 4 (95 % rel. LF)

< 1,3 (75 % rel. LF)

< 2 (95 % rel. LF)

Rheinischer Tuff Toniger Sandstein Quarzitischer Sandstein Karbonatischer Sandstein

< 0,2 (95 % rel. LF) < 0,8 (75 % rel. LF)

< 1,3 (95 % rel. LF)

Granit

< 0,1 (75 % rel. LF)

< 0,2 (75 % rel. LF)

Marmor

< 0,01 (75 % rel. LF)

< 0,05 (95 % rel. LF)

17

544

17 Sanierung von Abdichtungen

Bild 17.11: Zusammenhänge zwischen Feuchtigkeitsprofilen und Feuchtigkeitsursachen gemäß [17.8]

Schadsalzanalyse In der Tabelle 17.3 sind einige der maßgeblichen bauschädlichen Salze zusammengestellt: Tabelle 17.3: Übersicht der maßgeblichen bauschädlichen Salze aus [17.12]

Verbindung

17

Name

Sulfate

MgSO4 · 7 H2O CaSO 4 · 2 H2O Na 2SO4 · 10 H2O 3 CaO · Al2O3 · 3 CaSO4 · 32 H2O

Epsomit Gips Mirabilit Ettringit

Nitrate

Mg(NO3)2 · 6 H2O Ca(NO3)2 · 4 H2O 5 Ca(NO3)2 · 4 NH4NO3 · 10 H2O

Nitromagnesit Nitrocalcit Kalksalpeter

Chloride

CaCl2 · 6 H2O NaCl

Antarcitit Halit

Carbonate

Na 2CO3 · 10 H2O K 2CO3 CaCO3

Natrit Pottasche, Kaliumcarbonat Calcit

Zu den am häufigsten vorkommenden bauschädlichen Salzen sei folgendes angemerkt: – Sulfate Der so genannte „saure Niederschlag“, der seine Ursache in Verbrennungsprozessen hat, gelangt bei unzureichender bzw. fehlender Bauwerksabdichtung über das Erdreich in das Bauteil und reagiert dort mit den Kalkbestandteilen des Steines oder Mörtels zum Beispiel zu Kalziumsulfat (Gips). – Nitrate Nitrate sind sehr stark hygroskopisch. Sie bilden sich durch Umsetzung von Eiweißprodukten unter Einwirkung von Bakterien zum Beispiel aus Urin bzw. Fäkalien.

17.4 Diagnostik zur Ermittlung der Schadensursache

545

– Chloride Chloride können bei Bränden von PVC-Teilen, als Streusalze oder durch salzsäurehaltige Reinigungsmittel in Bauteile eindringen. In Verbindung mit Wasser besteht bei Chloriden die Gefahr der Lochfraßkorrosion. Neben der Feuchtediagnostik ist die Schadsalzanalyse mit der Ermittlung der vorhandenen Versalzungsart und des Versalzungsgrades für die Beurteilung und insbesondere für die Festlegung einer geeigneten Sanierungsmaßnahme von maßgeblicher Bedeutung. Die Salzanalyse muss hierbei so vorgenommen werden, dass sich Gradienten der Salzverteilung sowohl über die Wandhöhe als auch über den Wandquerschnitt ergeben. Hieraus können beispielsweise, sofern Salzanreicherungen lediglich in der äußeren Putzschicht vorhanden sind und auch die Feuchtediagnostik lediglich Feuchtigkeitsanreicherungen zum Rauminneren hin aufzeigt, einfache Sanierungsmaßnahmen zum Beispiel durch Aufbringen von Sanierputzen festgelegt werden. Es wird dringend empfohlen, Schadsalzanalysen lediglich von nachweislich geeigneten und akkreditierten Labors mit entsprechenden Erfahrungen auf diesem Gebiet durchführen zu lassen. Die Bewertung der Schadsalze unter Zuhilfenahme von Indikatorpapieren oder Indikatorlösungen ist hingegen unzuverlässig und nicht zu empfehlen. Bei der Schadsalzanalytik wird zwischen der quantitativen sowie der qualitativen Schadsalzanalytik differenziert. Qualitative Schadsalzanalytik Da viele Labors nicht über die erforderliche apparative Ausrüstung verfügen, werden häufig lediglich qualitative Analysen durchgeführt. Es wird hierbei durch Farbreagenzien nachgewiesen, welche Anionen oder Kationen sich in Lösung befinden, wobei je nach Farbintensität den Laboranten eine Einteilung des Versalzungsgrades in folgende Stufen überlassen wird: – geringe Konzentration – mittlere Konzentration – hohe Konzentration – extrem hohe Konzentration Derartige Angaben sind für eine umfassende Sanierungsplanung jedoch unzureichend. Quantitative Schadsalzanalytik Hierbei erfolgt eine genaue Bestimmung der Massenanteile bauschädlicher Salze, untergliedert nach den am häufigsten vorkommenden Salzen wie Chloride, Sulfate und Nitrate etc. Gemäß dem WTA-Merkblatt [17.40], in dem exakte Vorgaben zur Probenentnahme und Probenauswertung vorgegeben sind, sollen die Salzgehalte mit einer Genauigkeit von zwei Dezimalstellen angegeben werden. Aus diesen Ergebnissen, insbesondere aufgrund der Verteilung über die Wandhöhe und den Wandquerschnitt, können wichtige Erkenntnisse hinsichtlich der Ursachen und auch zur Sanierungsplanung getroffen werden. Darüber hinausgehende Untersuchungen zur Ermittlung der Art von Chloriden, Nitraten, Sulfaten etc. sind in der Regel nur bei höheren Salzbelastungen erforderlich. In Einzelfällen kann jedoch auch die Salzspezies an abgekratzten Salzausblühungen mit Hilfe der Röntgendiffraktometrie (Verfahren zur Kristallbestimmung) ermittelt werden. In der Tabelle 17.4 ist eine Bewertung schadensverursachender Wirkungen verschiedener Salzionen in Mauerwerkskörpern gemäß dem WTA-Merkblatrt [17.40] zusammengefasst.

17

546

17 Sanierung von Abdichtungen Tabelle 17.4: Bewertung der schadensverursachenden Wirkung verschiedener Salzionen in Mauerwerkskörpern (Angaben in Masse %) auf [17.40] < 0,2

Chloride

0,2 bis 0,5

> 0,5

Nitrate

< 0,1

0,1 bis 0,3

> 0,3

Sulfate

< 0,5

0,5 bis 1,5

> 1,5

Gering

Mittel

Hoch

Nur in Ausnahmefällen erforderlich

In Einzelfällen erforderlich

Erforderlich

Belastung Maßnahmen

Nicht erforderlich

Weitere Untersuchungen

Gesamtsalzgehalt (Salzverbindung, Kationenbestimmung)

Hinsichtlich Chloridbelastungen ist ergänzend darauf hinzuweisen, dass bei tragwerkssichernden Maßnahmen wie zum Beispiel dem Einbau von Ankern oder Nadeln bei Chloridbelastungen > 0,1 Masse % wegen der Gefahr von Lochfraßkorrosion auf die Auswahl besonderer Stahlgüten und spezieller Verpress- und Verfüllmörtel geachtet werden muss. Aus den Ergebnissen der Untersuchungen betreffend Salzkonzentration und Salzprofil können Rückschlüsse auf mögliche Sanierungsmaßnahmen getroffen werden. Beispielsweise deuten von unten nach oben und vom Wandinneren zur Oberfläche hin ansteigende Salzkonzentrationen auf hygroskopisch bedingte Feuchtigkeit hin. Zu den Fragen, wie bauschädliche Salze in die Konstruktion gelangen können bzw. dort entstehen, welche Auswirkungen bestimmte Schadsalzkonzentrationen aufweisen und welche Löslichkeiten sowie Kristallisationsdrücke sie aufweisen, wird auf die entsprechende Grundlagenliteratur [17.8], [17.12] und [17.13] verwiesen. Statistisch gesehen werden am häufigsten Sulfate und Chloride und erst mit größerem Abstand Nitrate festgestellt. Die Kenntnis der Salzart ist von Bedeutung, weil verschiedene Salze bei unterschiedlichen relativen Luftfeuchtigkeiten Feuchtigkeit aus der Luft ziehen. Zusammenhänge zwischen der hygroskopischen Wasseraufnahme von Ziegelsteinen mit und ohne Versalzung sind in der folgenden aus [17.12] entnommenen Tabelle dargestellt: Tabelle 17.5: Hygroskopische Wasseraufnahme von Ziegelsteinen mit unterschiedlicher Salzbelastung gemäß [17.12] Salzart

17

Versalzungsgrad [mg/g Ziegel]

Wasseraufnahme in M.-% in Abhängigkeit von Lagerdauer und Luftfeuchte 20 d / 65 % r. F.

20 d / 97 % r. F.

20 d / 86 % r. F.

180 d / 83 % r. F.

Ohne Salz

–

–

0,3

–

–

NaCl

29

1,0

9,3

5,5

–

NaCl

43

–

11,1

6,2

13,2

MgSO4

55

2,3

4,1

3,1

4,5

MgSO4

28

1,3

2,2

1,8

2,9

Ca(NO3)2

82

5,1

10,8

–

–

Ca(NO3)2

107

5,2

12,1

9,4

12,5

17.5 Sanierungsplanung

547

17.5 Sanierungsplanung Im Abschnitt 17.1 ist dargestellt, dass eine wirkungsvolle Therapie (Sanierung) nur auf einer umfassenden Diagnose (Ursachenermittlung) aufbaut. Nach Durchführung der in den Abschnitten 17.2 bis 17.4 erläuterten Untersuchungsverfahren liegen entsprechende Diagnoseergebnisse, die Grundlage für die Sanierungsplanung sein müssen, vor. Ein Patentrezept zur Auswertung sämtlicher Diagnoseergebnisse kann es jedoch nicht geben. Bei der Auswertung und Sanierungsplanung unter Berücksichtigung sämtlicher objektspezifischer Randbedingungen ist ausschließlich der Sachverstand des Planers bzw. Gutachters gefragt. Grundsätzlich müssen folgende Schritte durchgeführt werden: – Beseitigung der Feuchtequelle – Austrocknung des Bauwerks – Renovierung des Ausbaus Zur Beseitigung der Feuchtequelle muss zunächst die Feuchtigkeitsursache auf der Grundlage der Ergebnisse der Schadensdiagnose ermittelt werden. Wie bereits ausgeführt, kann es bei feuchte- und salzgeschädigtem Mauerwerk kein Patentrezept hinsichtlich der Sanierungsplanung geben. Vielmehr ist es häufig so, dass mehrere Ursachen letztendlich zum Schaden geführt haben. Dem Planer obliegt es nun, aus der Vielzahl der möglichen Sanierungsmöglichkeiten eine bzw. eine Kombination für das jeweils zu beurteilende Objekt festzulegen. Zu beachten sind hierbei neben technischen Aspekten unter Berücksichtigung der gewünschten Nutzung insbesondere auch wirtschaftliche Aspekte, da bei einer hochwertigen Nutzung die anfallenden Sanierungskosten beträchtlich sein können. Die maßgeblichen Zusammenhänge zwischen den Ergebnissen der Feuchtediagnostik bzw. der Salzanalytik und den vermutlichen Feuchtigkeitsursachen wurden bereits im Abschnitt 17.4 aufgeführt. Grundsätzlich können folgende Feuchtigkeitsursachen häufig auch in Form von Kombinationen mehrerer Ursachen vorliegen: – kapillar aufsteigende Feuchtigkeit infolge nicht funktionsfähiger oder fehlender Horizontalsperren – hygroskopisch bedingte Feuchtigkeit infolge von Versalzungen – Leckagefeuchtigkeit infolge von Fehlstellen bzw. für die vorhandene Wasserbeanspruchung ungeeigneter Abdichtungsmaßnahmen In den Abschnitten 17.6 bis 17.9 werden für sämtliche dieser möglichen Schadensursachen verschiedenste Sanierungsmöglichkeiten mit ihren Vor- und Nachteilen sowie den zu beachtenden Randbedingungen beschrieben. Neben der Beseitigung der Feuchtequelle besteht ein weiteres Ziel der Planung darin, Maßnahmen zur Beschleunigung der Austrocknung des Bauwerks vorzugeben. Die Austrocknungszeit ist hierbei abhängig vom Ausgangszustand der Durchfeuchtung, dem möglichen Luftwechsel und von der Größe der Verdunstungsfläche sowie den klimatischen Randbedingungen wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftbewegung in den an das durchfeuchtete Bauteil angrenzenden Raum. Beispielsweise mit Hilfe folgender Maßnahmen können Austrocknungszeiten minimiert werden (vgl. [17.9]): – Entfernen von Farbanstrichen, Fliesen, Holzpaneelen und dichten Putzoberflächen – Entfernen von versalzenen Putzschichten und Ausblühungen

17

548

17 Sanierung von Abdichtungen

– – – –

gezielte Be- und Entlüftungen während der Trocknungsphase Beheizungsmaßnahmen während der Trocknungsphase Aufstellen von Kondensationstrocknern Aufstellen von Mikrowellen-Trocknungsgeräten

Mikrowellentrocknungsgeräte, die mit einer genehmigten Frequenz arbeiten müssen, erwärmen das im Bauwerk vorhandene Wasser bzw. bringen die Wassermoleküle zum Schwingen und durchdringen dabei das Objekt. Die Trocknung über Verdunstung erfolgt hierbei von innen nach außen. Unterstützt werden kann diese in der Regel aufgrund der relativ hohen Kosten auf kleinere Flächen anwendbare Maßnahme durch das Aufstellen von Kondensationstrocknern. Erst im Anschluss an die Beseitigung der Feuchtigkeitsursachen und der Austrocknung des Bauwerks ist die Renovierung des Ausbaus vorzunehmen. Die Wirksamkeit der Sanierung sollte durch begleitende Feuchtigkeitsmessungen überprüft werden.

17.6 Sanierung bei kapillar aufsteigender Feuchtigkeit Die kapillare Wasseraufnahme gehört zu den wesentlichen Transportmechanismen in porösen Materialien, wobei ein Porensystem, wie es in vielen Baustoffen wie zum Beispiel Mauerwerk, vorhanden ist, mit Radien zwischen 10 –8 und 10 –3 m [17.14] Voraussetzung für den kapillaren Feuchtetransport ist. Der physikalische Hintergrund der Kapillarität begründet sich im Auftreten von Grenzflächenspannungen zwischen flüssigen und festen Stoffen. Zur Veranschaulichung der hierbei auftretenden Saugvorgänge von Wasser in idealisierten Kapillaren wird auf Bild 17.12 verwiesen. Für die Baupraxis ist festzuhalten, dass feinporige Baustoffe Wasser zwar langsamer saugen als grobporige, wobei jedoch die Steighöhe in feinporigen Baustoffen erheblich höher ist. Wenn die Bauschadensdiagnose kapillar aufsteigende Feuchtigkeit als Ursache bzw. Mitursache für Feuchteschäden ergeben hat (vgl. Bild 17.1 und Bild 17.11), sind nachträgliche horizontale Abdichtungsmaßnahmen unumgänglich (vgl. z. B. Bilder 17.13 und 17.14). Diese

17 Bild 17.12: Idealisiertes Kapillarmodell zur Veranschaulichung der Steighöhen von Wasser infolge von Saugvorgängen

17.6 Sanierung bei kapillar aufsteigender Feuchtigkeit

549

Bild 17.13: Mauersägeverfahren zur nachträglichen Erstellung einer Horizontalsperre [17.23]

Maßnahmen sind in der Regel sehr kostenintensiv, so dass schon immer versucht worden ist, den nachträglichen Einbau von Horizontalsperren zu umgehen. In der Vergangenheit wurde eine Vielzahl von wirkungslosen Verfahren wie der Einbau von Mauerlungen, Belüftungskanälen, Entstrahlungsgeräten und anderes mehr entwickelt, angeboten und verwendet. Der fehlende Erfolg hat jedoch gezeigt, dass lediglich mechanische und chemische Verfahren wissenschaftlich begründete Erfolge verzeichnen, wohingegen auch elektrophysikalische Verfahren äußerst umstritten sind. Ebenso ist das raumseitige Aufbringen dichter Schichten, zum Beispiel Sperrputze, keine Alternative, da hierdurch die Verdunstungsmöglichkeit stark beeinträchtigt wird, die Feuchtigkeit noch höher steigt und der Sperrputz nach einer gewissen Zeit insbesondere durch Salzkristallisationen abgesprengt wird. Grundsätzlich ist beim nachträglichen Einbau von Horizontalsperren zwischen folgenden Verfahren zu unterscheiden: – Mechanische Verfahren (Abschnitt 17.6.1 bis 17.6.4) – Verfahren, Randbedingungen und Werkstoffe für nachträgliche mechanische Horizontalsperren sind im WTA-Merkblatt „Nachträgliche mechanische Horizontalsperre“ [17.43] beschrieben. – Injektionsverfahren (Abschnitt 17.6.5) – Die Wirkprinzipien, Verarbeitungsbedingungen und Verarbeitungsgrenzen der jeweiligen Injektionsstoffe sind im WTA-Merkblatt „Mauerwerksinjektionen gegen kapillare Feuchtigkeit“ [17.44] erläutert. – elektrophysikalische Verfahren (Abschnitt 17.6.6)

17

550

17 Sanierung von Abdichtungen

Bild 17.14: Nachträglich eingebrachte Horizontalsperre in Form von Edelstahlblechen [17.23]

In den folgenden Abschnitten werden diese Verfahren kurz vorgestellt und unter Berücksichtigung ihrer Vor- und Nachteile sowie der zu beachtenden Randbedingungen bewertet. Um insbesondere bei mechanischen Verfahren einen ordnungsgemäßen Anschluss der neuen Horizontalsperre an die Vertikalabdichtung zu erzielen, ist es in der Regel unumgänglich, parallel zur Sanierung der Horizontalabdichtung auch die Vertikalabdichtung zu erneuern bzw. zu überarbeiten.

17.6.1 Maueraustauschverfahren Beim Maueraustauschverfahren wird das Mauerwerk in dem Bereich, in dem nachträglich die Horizontalsperre eingebracht werden soll, abschnittsweise entfernt. Anschließend wird die neue Horizontalsperre in Form einer Bitumenbahn oder Kunststoffplatte eingebracht und die Öffnung in der Regel mit Mörtel hohlraumfrei verschlossen (Bild 17.15). Wichtig ist hierbei die Beachtung des Lastabtrages, so dass stets ein Tragwerksplaner hinzugezogen werden sollte.

17

Der Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, dass gleichzeitig mit dem Einbringen der Horizontalsperre versalzenes Mauerwerk und erodierter Mörtel entfernt werden, so dass der gesamte Salzgehalt des Mauerwerks reduziert wird. Ein weiterer Vorteil liegt in der einfachen visuellen Überprüfung der ausgeführten Maßnahme. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist der hohe Arbeitsaufwand und die hieraus resultierenden hohen Kosten, die bei einem 40 cm dicken Mauerwerk doppelt so hoch sind wie beispielsweise beim Rammverfahren [17.6].

551

17.6 Sanierung bei kapillar aufsteigender Feuchtigkeit

Bild 17.15: Prinzipskizze zum Mauerwerksaustausch und dem Einbau einer horizontalen Sperrschicht

Wirtschaftlich und technisch sinnvoll einsetzbar ist dieses Verfahren daher nur für abgegrenzte Mauerwerksbereiche und insbesondere auch nur dann, wenn gleichzeitig Salzbelastungen vorliegen und somit reduziert werden können. Gleiches gilt im Übrigen auch für das in [17.43] vorgestellte Kernbohrverfahren, bei dem durch Überlappen der Kernbohrungen die entstehenden Hohlräume mit Dichtmörtel verfüllt werden.

17.6.2 Rammverfahren Das Verfahren zum Einrammen von Chromstahlblechen wurde vor ca. 25 Jahren in Österreich entwickelt. Es werden hierbei mit einer pneumatischen Ramme bei einer Schlagfrequenz von etwa 1000 bis 1500 Schlägen/Minute geriffelte oder auch glatte Edelstahlbleche bzw. -platten in die Lagerfuge des Mauerwerkes getrieben (Bild 17.16). Die letzten zwei Wellen der geriffelten Bleche müssen sich hierbei überlappen (Mindestüberlappung > 20 mm). Der Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, dass zu keiner Zeit eine Unterbrechung der Lastübertragung erfolgt und die fertige Ausführung visuell leicht zu überprüfen ist. Im Vergleich zu sämtlichen anderen mechanischen Verfahren ist das Einrammen von Edelstahlblechen am preiswertesten. Anwendungsgrenzen des Verfahrens liegen darin, dass eine durchgehende Lagerfuge vorhanden sein muss und die relativ starken Erschütterungen beim Einrammen zu Rissbildungen in angrenzenden Bereichen führen können [17.15]. Das Verfahren ist auf Mauerwerksdicken zwischen ca. 80 bis 100 cm beschränkt. Vor der Anwendung des Rammverfahrens

17 Bild 17.16: Prinzipskizze zum Rammverfahren mit scharfkantigen Edelstahlblechen zur Herstellung einer horizontalen Sperrschicht

552

17 Sanierung von Abdichtungen

ist eine Chloriduntersuchung des Mauerwerks anzuraten, um Lochfraß am Blech zu vermeiden. Bei hohen Chloridgehalten sind Molybdänbleche zu verwenden.

17.6.3 Mauersägeverfahren Beim Mauersägeverfahren wird das Mauerwerk abschnittsweise in einer Lagerfuge unter Zuhilfenahme von Seil-, Kreis-, Ketten- oder Schwertsägen aufgetrennt (Bilder 17.17 und 17.18). Es entsteht hierbei je nach Verfahren ein etwa 10 bis 30 mm hoher Mauerwerksschlitz. In diesen Schlitz werden als Sperrschicht mit entsprechender Überlappung Kunststofffolien, bitumenkaschierte Alu- oder Bleifolien oder korrosionsbeständige Platten eingeschoben

Bild 17.17: Vorbereitungen zum Mauersägeverfahren mit entsprechend großem erforderlichem Arbeitsraum [17.23]

17 Bild 17.18: Kreissäge mit Wandführung [17.23]

553

17.6 Sanierung bei kapillar aufsteigender Feuchtigkeit

Bild 17.19: Einbringen der korrosionsbeständigen Horizontalsperre in den Sägeschlitz [17.23]

Bild 17.20: Einbringen der korrosionsbeständigen Horizontalsperre in den Sägeschlitz [17.23]

(Bild 17.19). Zur Sicherstellung der Lastübertragung im Bauzustand werden in der Regel Kunststoffkeile eingeschlagen (Bild 17.20). Die verbleibenden Hohlräume werden mit Zementsuspension unter Quellmittelzugabe verpresst (Bild 17.21). Zur Vermeidung von Rissbildungen sollten nur kurze Abschnitte aufgesägt werden, wobei diese zügig abgestützt, abgedichtet und verfüllt werden müssen.

17

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17 Sanierung von Abdichtungen

Bild 17.21: Prinzipskizze des Mauersägeverfahrens zum Einbringen einer horizontalen Sperrschicht

Der Vorteil dieses Verfahrens liegt in der theoretisch unbegrenzten Mauerwerksdicke und der leichten visuellen Überprüfbarkeit der ausgeführten Maßnahme. Es ist jedoch anzumerken, dass ab Mauerwerksdicken von ca. 100 cm Seilsägen zur Anwendung kommen und die Kosten bei derartigen Mauerwerksdicken stark ansteigen. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die meisten Sägen aufgrund ihrer Schlitten bzw. Führungen entsprechend groß dimensionierte Arbeitsräume vor der Wand benötigen und dieses Verfahren unfallträchtig ist. Bei Schnitttiefen von mehr als 70 cm sollte stets von beiden Seiten der Wand geschnitten werden, was wiederum ein frei zugängliches Mauerwerk erfordert. Sofern keine durchgehende Lagerfuge vorhanden ist, zum Beispiel bei Naturstein- oder zweischaligem Mauerwerk, ist es erforderlich, die Sägeblätter bzw. Sägeketten mit Wasser zu kühlen, wofür beträchtliche Wassermengen benötigt werden.

17.6.4 V-Schnittverfahren Bei der etwas älteren Methode des V-Schnittverfahrens, welches im WTA-Merkblatt [17.43] schon gar nicht mehr aufgeführt ist, wird das Mauerwerk in zwei Arbeitsgängen mit einer Trennscheibe unabhängig von der Lagerfuge von beiden Seiten unter einem Winkel von beispielsweise 30° aufgeschnitten. Bevor jedoch der zweite Schnitt erfolgt, muss der erste Schlitz verfüllt werden. Vor der Verfüllung werden hierbei die Schnittstellen des Schlitzes hydrophobiert, so dass das Mauerwerk den nachfolgend einzufüllenden quellfähigen zementgebundenen Vergussmörtel nicht sofort das Anmachwasser entzieht. Das Bild 17.22 zeigt schematisch die Anordnung der Schnitte und die Reihenfolge des Arbeitsablaufes. Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass es unabhängig von durchgehenden Lagerfugen des Mauerwerks ausgeführt werden kann. Da bei diesem Verfahren das Mauerwerk nicht vollständig durchtrennt wird, kann der Schlitz des weiteren über größere Längen im Vergleich zum Sägeverfahren ausgeführt werden, ohne dass stützende Keile verwendet werden müssen.

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Dennoch sollte zur Ermittlung der konstruktionsabhängigen zulässigen Schnittlänge und somit zur Vermeidung von Rissschädigungen ein Tragwerksplaner eingeschaltet werden. Wegen des hohen Zeit- und Kostenaufwandes wird dieses Verfahren heutzutage in der Praxis nur noch in Einzelfällen angewendet.

17.6 Sanierung bei kapillar aufsteigender Feuchtigkeit

555

Bild 17.22: Prinzipdarstellung des V-Schnittverfahrens mit den Arbeitsschritten A bis D

17.6.5 Injektionsverfahren Heutzutage ist die Bohrlochinjektion mit einem Marktanteil von weit über 70 % das am häufigsten eingesetzte Verfahren gegen kapillar aufsteigende Feuchtigkeit. Während die vorgestellten mechanischen Verfahren hinsichtlich ihrer kapillarbrechenden Wirkung unumstritten sind, wurden Injektionsverfahren und deren dauerhafte Wirksamkeit in der Fachwelt noch vor wenigen Jahren heftig diskutiert. Dies liegt jedoch hauptsächlich darin begründet, dass häufig unqualifizierte Ausführungsfirmen ohne erforderliche Voruntersuchungen für den jeweiligen Problemfall nicht die optimalen Injektionsmittel wählen, Inhomogenitäten und Hohlräume des Mauerwerks vernachlässigen und den vorhandenen Durchfeuchtungsgrad nicht berücksichtigen. Sofern horizontale Abdichtungen mittels eines im Vergleich mit den mechanischen Verfahren in der Regel preisgünstigeren Injektionsverfahrens hergestellt werden sollen, ist es daher unumgänglich, erfahrene Ausführungsfirmen mit entsprechenden Referenzen sowie auf dieses Gebiet spezialisierte Sachverständige insbesondere zur Festlegung des Injektagemittels zu beauftragen. In Anbetracht der Komplexität und des Umfanges der zu beachtenden Randbedingungen, der unterschiedlichen Einbringverfahren und der zahlreichen zur Verfügung stehenden Injektionsmittel wird im Folgenden ein Überblick über mögliche Maßnahmen gegeben und insbesondere auf die einschlägige Literatur [17.9, 17.12, 17.13, 17.14, 17.15, 17.32] verwiesen. Bei den Injektionsverfahren werden flüssige Substanzen in das Mauerwerk eingebracht, die sich über den Mauerwerksquerschnitt kapillar verteilen und so eine horizontale Sperrschicht bewirken. Bei den eingebrachten Substanzen wird unterschieden in – Substanzen zur Verengung bzw. Verstopfung der Kapillaren – Substanzen zur Hydrophobierung des kapillaren Netzes – kombinierte Substanzen zur Verengung und Hydrophobierung Diese Wirkungsprinzipien sind im Bild 17.23 schematisch dargestellt.

17

556

17 Sanierung von Abdichtungen

Bild 17.23: Schematische Darstellung der Wirkungsprinzipien zur Reduzierung der kapillaren Steighöhe

Bei der Auswahl eines geeigneten Injektionsmittels mit entsprechendem Prüfzeugnis und der Art des Einbringverfahrens sind insbesondere der Durchfeuchtungsgrad und der Aufbau des Mauerwerks zu berücksichtigen. Bei mehrschaligem Mauerwerk bzw. bei Hohlräumen im Mauerwerk muss vorab zur Vermeidung des Abfließens des Injektionsmittels eine Verpressung zum Beispiel mit Zementsuspensionen erfolgen. Damit sich das Injektionsmittel im Wandquerschnitt durchgehend verteilen kann, sollte bei drucklosen Injektionen der Durchfeuchtungsgrad der Wand in Abhängigkeit von der Sättigungsfeuchte weniger als 50 betragen. Je geringer der Durchfeuchtungsgrad, desto besser stehen die Chancen, das Injektionsmittel über den gesamten Mauerwerksquerschnitt zu verteilen, so dass Trocknungsmaßnahmen (Abschnitt 17.5) vor dem Einbringen des Injektionsmittels bei einigen Verfahren sinnvoll und in einigen Fällen unumgänglich sind. Bei den heute auf dem Markt angebotenen Injektionsmitteln (z. B. Silikonmikroemulsionkonzentrate) ist, sofern man die Hinweise des diesbezüglichen WTA-Merkblattes [17.44] strikt beachtet, die Angabe von maximal zulässigen Durchfeuchtungsgraden überholt. Ein maßgeblicher Aspekt hinsichtlich der Wirksamkeit sind die Bohrlochabstände sowie die Anordnung der Bohrlöcher zueinander. Um gute Ergebnisse zu erzielen, sollten die Bohrlochabstände je nach gewähltem Einbringverfahren zwischen 10 bis 15 cm betragen (Bild 17.24).

17 Bild 17.24: Prinzipdarstellung der Bohrlochanordnung bei drucklosen Injektionen

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17.6 Sanierung bei kapillar aufsteigender Feuchtigkeit

Da sich die Injektionsmittel in saugfähigen Mörtelfugen besser verteilen können als in Ziegelmauerwerkssteinen, ist es anzuraten, mindestens eine Lagerfuge anzubohren [17.12]. Hinsichtlich der Technologie des Einbringens der Injektionsmittel wird unterschieden zwischen drucklosen Injektionsverfahren, Druckinjektionen, Impulssprühverfahren und Mehrstufeninjektionen. Bei den drucklosen Injektionsverfahren erfolgt die Verteilung des Injektionsmittels über die Schwerkraftwirkung und über die Kapillaraktivität des Wandbaustoffs (Bild 17.25). Derartige Verfahren sollten lediglich bei Durchfeuchtungsgraden < 50 %, gut saugendem Mauerwerk und Mauerwerksdicken < 50 cm angewendet werden, wobei stets mit sogenannten Vorratsbehältern gearbeitet werden sollte, die zum einen das Injektionsmittel über längere Zeit zur Verfügung stellen und zum anderen eine Kontrolle der eingebrachten Menge ermöglichen. Von der leider noch häufig verbreiteten „Gießkannentechnik“ ist mit Verweis auf [17.8] dringend abzuraten.

Bild 17.25: Zweireihige Anordnung einer drucklosen Injektion [17.23]

Einen höheren technischen Aufwand, aber auch bessere Wirkungsgrade erzielen Druckinjektionen (Bild 17.26). Der Durchfeuchtungsgrad darf bei Druckinjektionen höher sein als bei drucklosen Verfahren, wobei auch Mauerwerksdicken > 50 cm problemlos injiziert werden können. In der Regel wird das Injektionsmittel hierbei über Packer mit einem von der Mauerwerksdicke abhängigen Einpressdruck (z. B. bei Niedrigdruckinjektionen < 10 bar) eingebracht. Die Mehrstufeninjektion ist eine Variante der Druckinjektion, die bei hohen Durchfeuchtungsgraden angewendet wird. Bei dieser Variante kann im ersten Schritt, also vor dem Einbringen der eigentlichen Injektion, eine Zementsuspension zur Hohlraumverfüllung eingebracht werden. Beim Impulssprühverfahren wird das Injektagemittel in die Bohrlöcher über Bohrlochlanzen zugeführt, wobei der Sprühimpuls in Abhängigkeit von der Saugfähigkeit des Mauerwerkes eingestellt wird. Die Auswahl eines für den jeweiligen Problemfall geeigneten Injektionsmittels sollte auch aufgrund der unzähligen auf dem Markt angebotenen Stoffe mit ihren jeweiligen Vor- und Nachteilen sowie zu beachtenden Randbedingungen stets einem Experten übertragen werden. Von Bedeutung sind unter anderem die Viskosität und die Fließeigenschaften

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17 Sanierung von Abdichtungen

Bild 17.26: Beispiel einer Druckinjektion [17.23]

des Injektionsmittels, damit eine gleichmäßige Verteilung auch in kleinen Kapillarporen gewährleistet wird. Silikate, Silane, Epoxidharz, Acrylate, Paraffine, Silikonate, Siloxane, Polyurethanharze und Zementleime bzw. Kombinationsprodukte hiervon stellen einen groben Überblick der möglichen Materialien dar, wobei deren Wirkmechanismen und die hierbei zu beachtenden Randbedingungen in [17.9], [17.12] und [17.13] erläutert sind. Die am häufigsten angewendeten Injektionsmittel sowie Hinweise zu ihren Wirkprinzipien sind in der Tabelle 17.6 zusammengefasst. In den letzten Jahren haben sich insbesondere Silikonmikroemulsionen als Injektagemittel hervorgehoben, da sie auch bei stark durchfeuchtetem Mauerwerk einsetzbar sind. Sie benötigen zur abdichtenden Wirkung im Gegensatz zu den Silikonaten oder Silanen nicht die Reaktion mit dem Kohlendioxid der Luft, sondern lediglich die im Baustoff vorhandene Feuchtigkeit. Derartige Emulsionen können aufgrund ihrer sehr geringen Teilchengröße (10 –9 bis 10 –10 m) sehr gut in die Baustoffkapillaren eindringen und so die abdichtende Wirkung herstellen. Unabhängig vom Einbringverfahren und dem Injektagemittel ist in jedem Fall das WTAMerkblatt [17.44], in dem die Verarbeitungsbedingungen für die unterschiedlichen Injektionsstoffe beschrieben werden, zu beachten.

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Bei der Durchführung von Injektionen sollten generell folgende aus [17.30] übernommene Hinweise beachtet werden: – Um Beschädigungen an der Vertikalabdichtung beispielsweise infolge Durchbohrens sicher zu vermeiden, sollten Injektionen vor Erstellung der Außenwandabdichtung ausgeführt werden. – Übergänge zwischen Injektionen und Flächenabdichtungen lassen sich nur durch Überlappung herstellen. – Hohlräume im Mauerwerk müssen vorab zum Beispiel mit (hoch sulfatbeständigen) Zementsuspensionen verfüllt werden. – Hochlochziegel sind für Injektionsabdichtungen ungeeignet, da theoretisch jeder einzelne Hohlraum angebohrt und verfüllt werden muss.

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17.6 Sanierung bei kapillar aufsteigender Feuchtigkeit Tabelle 17.6: Injektionsmittel und ihre Wirkungsprinzipien (Tabelle entnommen aus [17.27]) Injektionsmittel

Wirkprinzip

Bemerkungen

Alkalisilikate – Kaliwasserglas

kapillarverengend

Bei der Abscheidung von Kieselgel bilden sich auch leicht lösliche Salze, die den Salzgehalt gegenüber dem Ursprungszustand erhöhen, Folge können hygroskopische Feuchteschäden sein. – Schwinden des Gels kann erneute Feuchtigkeitserscheinungen nach sich ziehen

Kaliummethylsiliconat

hydrophobierend

Auch hier nachträgliche Erhöhung des Salzgehaltes möglich, Anwendung sollte auf geringe Durchfeuchtungsgrade beschränkt bleiben

Kombinationsprodukte aus vorstehenden Produktgruppen

kapillarverengend und hydrophobierend

Auch hier nachträgliche Erhöhung des Salzgehaltes möglich

Silikonmikroemulsionen

hydrophobierend

Wasserverdünnbare, selbstemulgierende Lösung auf Basis spezieller Silikonrohstoffe, die sich unter Druck sehr gut in den Poren verteilt, auch bei hohen Durchfeuchtungsgraden einsetzbar

Organische Harze

kapillarverengend und hydrophobierend

Zum Beispiel Epoxidharze oder Polyurethanharze, Verteilung unter Umständen problematisch, Harzausfall langwierig

Acrylatgele

kapillarverdichtend

Wasserbindendes Acrylat mit guten niedrigviskosen Eigenschaften und schnellen Abbinde- bzw. Reaktionszeiten, auch bei hohen Durchfeuchtungsgraden einsetzbar

Paraffine

kapillarverdichtend

Mauerwerk muss vorgetrocknet und auf mindestens 80° C aufgeheizt werden, damit sich das geschmolzene Paraffin in den Poren verteilt

– Anhand von Probeinjektionen sind Erkenntnisse über den voraussichtlichen Verlauf der Verfüllung zu gewinnen. Materialverbrauch, Druck, Zeitspannen sind zu dokumentieren. Nur so ist es für den Ausführenden möglich, rechtzeitig zu erkennen, falls Unregelmäßigkeiten auftreten. – Bei Injektionen kann systembedingt nicht garantiert werden, dass alle den Feuchtetransport maßgeblichen Poren im ersten Arbeitsschritt verfüllt wurden. Zeitlich versetzte Nachinjektionen können nicht ausgeschlossen werden. Räumlichkeiten, in denen dies nicht gewährleistet ist, sind für die Ausführung von Injektionsmaßnahmen ungeeignet.

17.6.6 Elektrophysikalische Verfahren Elektrophysikalische Verfahren basieren auf dem Prinzip der Elektroosmose, nach dem sich Wasser in einem elektrischen Feld bei bestimmten Voraussetzungen zur Kathode hin bewegt [17.12]. Diese wird so angelegt, dass die Feuchtigkeit ohne Schaden anzurichten verdunsten oder verbleiben kann [17.8]. Das Prinzip der Elektroosmose kann durch folgenden Versuch erläutert werden: Eine feinkörnige Bodenprobe wird in ein U-förmig gebogenes, mit Wasser gefülltes Glasrohr gebracht, so dass die Bodenprobe als ein wassergefülltes Kapillarsystem angesehen

17

560

17 Sanierung von Abdichtungen

Bild 17.27: Prinzip der Elektroosmose

Bild 17.28: Versuchsaufbau zur Elektroosmose

werden kann. Wird nun eine Gleichspannung angelegt, so zeigt sich der Wassertransport in Richtung des Potentialgefälles im Ansteigen des Wassers in dem an die Kathode angeschlossenen Röhrchenende (Bild 17.27 und Bild 17.28) Seit Jahrzehnten wird versucht, dieses wissenschaftlich bestätigte Prinzip der Elektroosmose zur Entfeuchtung von Mauerwerk zu nutzen. Inzwischen besteht nahezu Einigkeit darüber, dass die so genannte „passive Elektroosmose“, bei der durch Kurzschließen zweier Mauerwerksbereiche ohne externe Spannung das mauereigene Strömungspotential kompensiert werden soll, bei der Entfeuchtung von Mauerwerk nicht den gewünschten Erfolg bringt [17.12].

17

Bei der „aktiven Elektroosmose“ werden durch das Anlegen von elektrischen Spannungen zwischen 1 und 80 Volt an spezielle widerstandsfähige und korrosionsbeständige Elektrodensysteme im Mauerwerk zielgerichtet elektrische Felder geschaffen mit dem Ziel, das Wasser elektroosmotisch in eine vorgegebene Richtung zu transportieren. Die nach neueren Erkenntnissen [17.10, 12] erheblichen Spannungen von über 50 V, die erforderlich sind, damit die osmotische Kraft in der Lage ist, die Kapillarkräfte zu überwinden, führt neben einem hohen Stromverbrauch auch zu Sicherheitsrisiken. Bei der Bewegung einer flüssigen Phase relativ zur festen Phase entsteht eine Gleitebene zwischen der inneren starren und der äußeren diffusen Doppelschicht. Die Doppelschicht

17.7 Sanierung bei hygroskopisch bedingter Feuchtigkeit

561

ist hierbei diejenige Schicht, bei der sich zwei entgegengesetzt geladene Schichten von Ladungsträgern gegenüberstehen. Das Zeta-Potential ist definitionsgemäß das durch die Deformation der Doppelschicht entstehende elektrische Potential in der Gleitebene [17.24]. Es ist der einzige direkt messbare elektrische Parameter einer Doppelschicht und hängt von vielen Einflussgrößen wie zum Beispiel der Art und Konzentration der Ionen, der Porosität und Permeabilität der porösen Feststoffe dem pH-Wert und vielem mehr ab. Eine tatsächliche Entfeuchtung durch eine aktive Elektroosmose setzt gemäß [17.16] insbesondere eine niedrige Ionenkonzentration der Porenflüssigkeit, ein ausgeprägtes und gleichwertiges Zeta-Potential sowie einen nicht zu hohen Durchfeuchtungsgrad voraus. Darüber hinaus ist eine aktive Elektroosmose, sofern der Wasserzustrom nicht unterbrochen wird, infolge der auch bei optimalen Randbedingungen zu geringen Wassertransportleistungsfähigkeit nicht sinnvoll. Mit Verweis auf die einschlägige Literatur stellen elektrophysikalische Entfeuchtungsverfahren im Hinblick auf die gewünschte dauerhafte Entfeuchtung bzw. die Kapillarunterbrechung keine gleichwertigen Maßnahmen zu den vorgestellten mechanischen und chemischen Verfahren dar; es besteht noch kein gesicherter Stand der Technik.

17.7 Sanierung bei hygroskopisch bedingter Feuchtigkeit In der Außenwandkonstruktion vorhandene Salze haben die als Hygroskopizität bezeichnete Eigenschaft, aus der Umgebungsluft Feuchtigkeit aufzunehmen. Hierbei kann die hygroskopisch bedingte Feuchtigkeitsaufnahme infolge von Versalzungen die kapillare Wasseraufnahme weit übersteigen, so dass an dieser Stelle nochmals auf die Notwendigkeit der in Abschnitt 17.4 erläuterten Schadensdiagnostik, bestehend aus der Feuchtediagnostik und der Schadsalzanalyse, verwiesen wird. Die Größe der hygroskopisch bedingten Feuchtigkeitsaufnahme hängt hierbei von der relativen Luftfeuchtigkeit und der Art und Konzentration vorhandener Salze ab. Am stärksten hygroskopisch verhalten sich Nitratverbindungen, die bereits ab einer relativen Luftfeuchtigkeit von ‘ = 50 % Feuchtigkeit aus der Umgebungsluft „ziehen“, wohingegen Sulfatverbindungen zumindest hinsichtlich der Hygroskopizität am unkritischsten einzustufen sind. Bauschädliche Salze weisen neben ihren hygroskopischen Eigenschaften zahlreiche weitere negative Eigenschaften für die Bausubstanz auf. Als Beispiele für die Auswirkungen dieser negativen Eigenschaften seien Kristallisationen, Hydratations- und Frostschäden genannt. Ein auf bauschädliche Salze zurückzuführendes typisches Erscheinungsbild ist die Zermürbung eines Baustoffes an der Bauteiloberfläche. Salzkristallisationen entstehen, indem Wasser im Bauteil bis zu der Ebene transportiert wird, in der das Wasser verdunstet (Baustoffoberfläche/Kristallisationsebene). In dieser Kristallisationsebene kristallisieren die Salze, wobei ihr Volumen erheblich vergrößert wird. Es entsteht ein Kristallisationsdruck, da durch die Größe der Baustoffkapillaren die Volumenvergrößerung begrenzt wird. Sofern der Kristallisationsdruck, der vergleichbar ist mit dem Druck, der entsteht, wenn Wasser gefriert, größer wird als die Festigkeit des Baustoffes, entstehen Zermürbungen/Schädigungen des Baustoffes.

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17 Sanierung von Abdichtungen

Insofern müssen nicht nur zur Reduzierung hygroskopisch bedingter Feuchtigkeit, sondern insbesondere auch zum Erhalt der Baukonstruktion und zur Vermeidung von salzbedingten Folgeschäden Sanierungsmaßnahmen durchgeführt werden, die in der Regel eine Reduzierung der bauschädlichen Salze beinhalten. Eine Auswahl geeigneter Maßnahmen wird in den folgenden Abschnitten 17.7.1 und 17.7.2 vorgestellt. In Anbetracht dessen, dass die Ursachen vorhandener Versalzungen und einer damit zusammenhängenden hygroskopischen Feuchtigkeitsaufnahme häufig auf mangelbehaftete horizontale und/oder vertikale Abdichtungsmaßnahmen zurückzuführen sind, müssen auf der Grundlage der Ergebnisse der Schadensdiagnose (Abschnitt 17.4) gegebenenfalls zusätzlich zu den im Folgenden erläuterten Salzbekämpfungsmaßnahmen auch Abdichtungsmaßnahmen gemäß den Abschnitten 17.6 bzw. 17.8 zur Vermeidung erneuter Salzbildungen durchgeführt werden.

17.7.1 Entsalzungsverfahren Grundsätzlich sollte vor Durchführung von Entsalzungsmaßnahmen dafür gesorgt werden, dass der Salznachschub gestoppt wird, was wiederum in der Regel nur durch entsprechende Abdichtungsmaßnahmen zu erreichen ist. In der Tabelle 17.7 ist eine Auswahl der maßgeblichen und im Folgenden erläuterten Entsalzungsverfahren dargestellt. Tabelle 17.7: Übersicht möglicher Entsalzungsverfahren

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Verfahrensbezeichnung

Wirkungsprinzip

Mauerwerksaustausch

Salzentfernung

Chemische Salzbehandlung

Salzumwandlung

Kompressenverfahren

Salzreduzierung

Opferputzverfahren

Salzreduzierung

Elektrophysikalische Verfahren

Salzreduzierung

Sanierputze (Abs. 17.7.2)

Salzbeibehaltung/Salzeinlagerung

In vielen Fällen weist die Wandoberfläche entsprechend den Transportmechanismen des Salzes eine wesentlich höhere Schadsalzkonzentration auf als der übrige Mauerwerksquerschnitt. Der einfachste und wirkungsvollste Weg, diese Salzanreicherungen an der Oberfläche zu beseitigen, ist der Abbruch bzw. Austausch des geschädigten Materials. Die Putzschicht ist hierbei bis ca. 1 m über die visuell sichtbare Schadensgrenze zu entfernen, wobei die Mauerwerksfugen auf einer Tiefe von ca. 20 bis 30 mm ausgekratzt werden müssen. Insbesondere bei partiellen nicht umwandelbaren Nitratbelastungen kann mit vergleichsweise geringem Aufwand sogar ein Mauerwerksaustausch mit gleichzeitiger Erneuerung der Abdichtung sinnvoll sein. Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass lediglich der Materialaustausch eine Salzentfernung bewirkt, während die im Folgenden aufgeführten Maßnahmen eine Salzreduzierung bzw. Salzumwandlung zum Ziel haben (vgl. Tabelle 17.7). Die häufig propagierte chemische Salzbehandlung (Salzumwandlung) beruht auf dem Prinzip, die letztendlich durch ihre Löslichkeit gefährlichen Salze in unlösliche umzu-

17.7 Sanierung bei hygroskopisch bedingter Feuchtigkeit

563

wandeln [17.12]. Wasserlöslichkeit der Salze bedeutet hierbei, dass diese mit dem Wasser im Bauteil transportiert werden können. Dort, wo das Wasser verdunstet, nämlich an den Bauteiloberflächen, wird dem Salz sein Lösungsmittel entzogen und die Salze kristallisieren aus. Die Umwandlung der Salze in unlösliche Salze erfolgt durch das Auftragen chemischer, meist giftiger Mittel wie zum Beispiel Bleihexafluorsilikat oder Bariumchlorid. Da die Dosierungsmenge maßgeblich von der Salzkonzentration abhängt und diese wiederum über den Querschnitt stark variieren kann und darüber hinaus die Mittel abhängig von der Saugfähigkeit der Konstruktion in der Regel nur in die äußeren Oberflächen eindringen, kann keine Salzentfernung, sondern lediglich eine Salzumwandlung von ca. 50 % erreicht werden. Das Verfahren der chemischen Salzumwandlung ist letztendlich nur bei oberflächennahem Sulfat und eingeschränkter Chlorid- und Karbonatbelastung empfehlenswert, während Nitratverbindungen nicht umgewandelt werden können. Eine weitere bewährte Maßnahme ist die Salzreduzierung mit saugfähigen Kompressen [17.13]. Zur Entsalzung werden hochkapillare Materialien wie zum Beispiel reiner Kalkmörtel oder Zellulose als Opferschicht aufgebracht und permanent feucht gehalten (Bild 17.29). Da die Kompressen einen erheblich niedrigeren Gehalt an Salzionen aufweisen, wandern die Salze in diese Opferschicht, welche zwangsläufig mehrmals ausgetauscht werden muss. Der Nachteil des Verfahrens ist, dass es lediglich auf eng abgrenzte Bereiche anzuwenden ist. Größere Flächen können auch durch das Aufbringen von Opferputzen behandelt werden, die prinzipiell nach dem gleichen Verfahren wie die Kompressen funktionieren. Der Unterschied besteht darin, dass Opferputze in der Regel nicht befeuchtet werden, sondern die

17 Bild 17.29: Salzreduzierung durch das Auftragen saugfähiger Kompressen auf den Fugenmörtel eines Bruchsteinmauerwerks [17.23]

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17 Sanierung von Abdichtungen

zum Salztransport erforderliche Feuchtemenge aus dem Mauerwerk beziehen und somit erheblich längere Stand- bzw. Wirkungszeiten erfordern. Eine weitere mögliche Maßnahme besteht darin, die Bauteiloberfläche mit verdichtenden Materialien auf der Basis von Fluaten zu behandeln. Diese scheiden nach dem Aufbringen Kieselgel aus, so dass die Salze wiederum nicht bis zur Oberfläche transportiert werden können, sondern von der verdichteten Schicht zurückgehalten werden. Infolge der hierbei gegebenenfalls entstehenden Kristallisationsdrücke handelt es sich bei dieser Maßnahme genauso wie beim Aufbringen von Zementschlämmen lediglich um Verzögerungsmaßnahmen. Da sich bekannterweise an Elektroden Salzkonzentrationen ansammeln können, werden auch elektrophysikalische Verfahren zur Salzreduzierung angewandt. Hierbei ist insbesondere das an der ehemaligen Ostberliner Akademie der Wissenschaften vor ca. 20 Jahren entwickelte AET-Verfahren (Aktive Entsalzung und Trocknung) hervorzuheben [17.8, 17.17], welches mit einer Gleichspannung von ca. 60 V arbeitet. In Anbetracht dessen, dass die Anwendung für den Praktiker ohne wissenschaftliche Beratung nicht möglich ist und darüber hinaus noch keine ausreichend gesicherten Untersuchungsergebnisse aus der Praxis vorliegen, ist die Anwendung des AET-Verfahrens derzeit noch nicht ohne Einschränkungen zu empfehlen.

17.7.2 Sanierputze Sanierputze können nicht die Ziele der Trockenlegung oder vollständigen Entsalzung erfüllen. Sie dienen vielmehr als flankierende Maßnahmen bei nachträglichen Abdichtungs- und/ oder Entsalzungsverfahren. Insbesondere in folgenden Anwendungsfällen werden Sanierputze häufig angewendet: – als begleitende Maßnahme im Anschluss an Entsalzungs- oder Abdichtungsmaßnahmen – nach Einbau einer Horizontalsperre zur Kaschierung eines salzgeschädigten Mauerwerks – bei untergeordneter Nutzung der Räume und geringen Feuchtigkeitsschäden in der Denkmalpflege, wenn eine Abdichtung aus wirtschaftlichen Gründen nicht möglich oder aus konservatorischen Gründen nicht erwünscht ist. Anzumerken ist hierbei, dass im Hinblick auf den Erhalt der Bausubstanz dieses Vorgehen nicht ohne weiteres zu empfehlen ist. Sanierputze sind keine Sperrputze, sondern im Gegenteil Werktrockenmörtel zur Herstellung eines Putzes mit hoher Porosität, hoher Wasserdampfdiffusionsdurchlässigkeit und reduzierter kapillarer Leitfähigkeit. Infolge dieser Eigenschaften wird die Verdunstungszone des Wassers und die Kristallisationsebene der im Mauerwerk vorhandenen Restsalze von der Oberfläche in tiefere Putzschichten verlagert. Das Wirkungsprinzip von Sanierputzen ist schematisch in Bild 17.30 dargestellt.

17

Infolge der in die Putzoberfläche verzögerten Salzeinwanderung wird auch die hygroskopisch bedingte Feuchtigkeitsanreicherung an der Putzoberfläche gemindert. Anfallende Salze, die gelöst mit der Feuchtigkeit im Mauerwerk transportiert werden, können in den relativ großen Poren des Sanierputzes schadensfrei kristallisieren. Es entsteht somit eine salzfreie und visuell trocken wirkende Oberfläche des Innenraumes. Erst nach der Sätti-

17.7 Sanierung bei hygroskopisch bedingter Feuchtigkeit

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Bild 17.30: Schematische Darstellung des Wirkungsprinzips von Sanierputzen im Vergleich mit üblichen Putzen

gung des Porenraumes von Sanierputzen mit Salzen können erneut Schäden auftreten. Bei fachgerechter Anwendung ist mit einer Lebensdauer von etwa 10 bis 15 Jahren zu rechnen. Um einen wirksamen und langlebigen Sanierputz zu erhalten, müssen hinsichtlich der Zusammensetzung und der Ausführung bestimmte Randbedingungen erfüllt werden, welche im WTA-Merkblatt „Sanierputzsysteme“ [17.33] erläutert sind. In der Regel gehören zu einem Sanierputzsystem ein Spritzbewurf (Haftbrücke), ein Unterputz (Grundputz) und ein Oberputz (Sanierputz). Das Aufbringen des Sanierputzes sollte mindestens 80 cm über den visuell sichtbar geschädigten Bereich hinausgehen, wobei dichte Anstriche das Austrocknen des Sanierputzes behindern, so dass es zu Putzabplatzungen oder Blasenbildungen des Anstriches kommen würde. Zur Erhöhung der Langlebigkeit sollten Sanierputze auf stark versalzenem Mauerwerk erst nach Durchführung von Entsalzungsmaßnahmen (Abschnitt 17.7.1) aufgebracht werden. Damit sich die Poren des Sanierputzes nicht zu schnell infolge Salzeinwanderung füllen, ist es darüber hinaus empfehlenswert, auch bei geringen Salzkonzentrationen neben dem Abschlagen des Altputzes auch den Fugenmörtel auf 2 bis 3 cm Tiefe zu erneuern. Häufig wird die Wirkung von Sanierputzen überschätzt, so dass diese nicht als flankierende Maßnahmen, sondern als Ersatz von Abdichtungs- oder Entsalzungsmaßnahmen ausgeführt werden. Die dann auftretenden Beanspruchungen können jedoch von Sanierputzen mittelfristig nicht schadensfrei aufgenommen werden. Es ist daher Folgendes zu beachten: – Sanierputze ersetzen keine Abdichtungsmaßnahmen – Sanierputze führen nicht zur vollständigen Entsalzung von Mauerwerk, sondern sie können die Salze lediglich vorübergehend speichern. Detaillierte Hinweise zur Planung und Ausführung von Sanierputzen werden in [17.31] gegeben.

17

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17 Sanierung von Abdichtungen

17.8 Sanierung bei Undichtigkeiten Die Sanierung bei Undichtigkeiten (Bild 17.31) ist in der Regel technisch erheblich einfacher als die Sanierung kapillar aufsteigender bzw. hygroskopisch bedingter Feuchtigkeit. Die maßgebliche Voraussetzung für eine fachgerechte und somit dauerhafte Sanierungsmaßnahme bei Undichtigkeiten ist die Durchführung einer Leckageortung (Abschnitt 17.3) und einer Schadensdiagnose (Abschnitt 17.4). Die Schadensdiagnose muss hierbei insbesondere eine Festlegung der vorhandenen Wasserbeanspruchung und eine Überprüfung der Abdichtungsart und Abdichtungsausführung durch Aufgraben der Schadstelle beinhalten. Die zahlreichen möglichen Ursachen der Undichtigkeiten können prinzipiell auf folgende Umstände bzw. Kombinationen hiervon zurückgeführt werden. Planungsfehler Planungsfehler liegen vor, wenn für die Kelleraußenwände bzw. die Kellersohle eine Abdichtung gewählt worden ist, die nicht den Anforderungen hinsichtlich der vorhandenen Wasserbeanspruchung genügt. Sofern Stauwasser ansteht, besteht durch die Anordnung einer Dränanlage die Möglichkeit, die Wasserbeanspruchung, ohne dass zusätzliche Abdichtungsmaßnahmen erforderlich werden, zu reduzieren (vgl. Abschnitt 17.9). In der Regel ist es jedoch erforderlich, die Abdichtung in der Art zu erneuern bzw. zu überarbeiten, dass sie den Anforderungen hinsichtlich der vorhandenen Wasserbeanspruchung genügt (vgl. 17.8.1). Technisch extrem aufwendig und kostspielig kann es dann werden, wenn Grund-

17 Bild 17.31: Undichtigkeiten im Bereich der Kellerwandkanten sowie über den Lichtschacht eindringende Feuchtigkeit

17.8 Sanierung bei Undichtigkeiten

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wasser ansteht und die Kellerkonstruktion und deren Abdichtung nicht für diese Beanspruchung ausgelegt sind (Abschnitt 17.8.3). Weitere Planungsfehler können darin liegen, dass insbesondere bei drückender Wasserbeanspruchung Abdichtungsdetails wie zum Beispiel Durchdringungen, An- und Abschlüsse, Schutzschichten, Lichtschachtanbindungen, Versprünge und Fugen planerisch nicht berücksichtigt wurden. Ausführungsfehler Neben der trivialen Tatsache, dass Ausführungsfehler dann vorliegen, wenn Planungsvorgaben missachtet werden, existiert bei der Ausführung von Abdichtungen eine Vielzahl möglicher Fehlerquellen. Zu diesen typischen Ausführungsfehlern gehören beispielsweise unzureichende Schichtdicken von Bitumendickbeschichtungen, fehlende Untergrundvorbehandlungen, fehlende Voranstriche, falsch ausgeführte An- und Abschlüsse insbesondere im Übergangsbereich Kelleraußenwand/Fundament, unzureichende Bahnenüberdeckungen, nicht sachgerecht abgedichtete Durchdringungen und Fugen, zu spät angeordnete Schutzmaßnahmen, gänzlich fehlende Schutzschichten, Abdichtungsverarbeitung bei zu geringen Außenlufttemperaturen und Verfüllen der Baugrube mit Schuttresten. Auf die Vielzahl der möglichen Fehlerquellen kann im Folgenden im Detail nicht eingegangen werden. Es ist vielmehr so, dass die Fehlerquelle im Zuge der Leckageortung und Schadensdiagnose gefunden werden muss, um dann den betroffenen Bereich unter Berücksichtigung der in den vorhergehenden Abschnitten detailliert erläuterten Ausführungsempfehlungen, zum Beispiel im Bereich von Durchdringungen, zu überarbeiten.

17.8.1 Außenwandabdichtung Ursächlich für Undichtigkeiten von Außenwandabdichtungen kann entweder eine vereinzelte Fehlstelle im Bereich einer Detailausbildung oder aber eine generell für die vorhandene Wasserbeanspruchung ungeeignete Abdichtungsmaßnahme sein. Von den zahlreichen möglichen im Abschnitt 7 vorgestellten Werkstoffen bzw. Bauweisen zur Bauwerksabdichtung kommen im Kelleraußenwandbereich fast ausschließlich kunststoffmodifizierte Bitumendickbeschichtungen, bituminöse Dichtungsbahnen oder auch wasserundurchlässige Betonkonstruktionen zur Ausführung. Die bei Sanierungsmaßnahmen von Bitumendickbeschichtungen und wasserundurchlässigen Betonkonstruktionen zu beachtenden maßgeblichen Punkte werden im Folgenden erläutert. Bei Sanierungsmaßnahmen von bituminösen Dichtungsbahnen ist prinzipiell nach der gleichen Vorgehensweise wie bei Bitumendickbeschichtungen vorzugehen, wobei hinsichtlich der fachgerechten Detaillösungen für Durchdringungen, An- und Abschlüsse etc. ergänzend zu den Bildern 17.32 und 17.33 in den vorhergehenden Abschnitten und in [17.11] zahlreiche Lösungsvarianten dargestellt sind. Zunächst sei jedoch generell darauf hingewiesen, dass Innenabdichtungen von Außenwandkonstruktionen wegen der weiteren Durchfeuchtung des Mauerwerks, der sich einstellenden höheren Wärmeleitfähigkeit des Mauerwerks, der Gefahr kapillar noch höher aufsteigender Feuchtigkeit und der Gefahr von Salzkristallisationen im Vergleich zur außenseitig aufgebrachten Abdichtung zahlreiche Nachteile aufweisen und nach Möglichkeit vermieden werden sollten.

17

568

17 Sanierung von Abdichtungen

Bild 17.32: Gewöhnlicher Stoß bei bituminösen Abdichtungen gegen drückendes Wasser [17.10]

Bild 17.33: Schematische Darstellung des Bauablaufs bei der Ausführung eines rückläufigen Stoßes gegen drückende Wasserbeanspruchung [17.10]

Kunststoffmodifizierte Bitumendickbeschichtung

17

In den letzten zwei Jahrzehnten wurden Kelleraußenwände immer häufiger mit Bitumendickbeschichtungen abgedichtet. Der Marktanteil von Bitumendickbeschichtungen bei Kellerabdichtungsmaßnahmen beträgt nach Herstellerangaben derzeit über achtzig Prozent. Hinsichtlich der kontrovers geführten Diskussion [17.18] zu den Vor- und Nachteilen von Bitumendickbeschichtungen sei angemerkt, dass eigene Auswertungen einer größeren Anzahl von Schadensfällen eindeutig gezeigt haben, dass Fehler nicht das Material, sondern ausschließlich die Verarbeitung (Schichtdicke, Untergrundbehandlung (Beispiel Bild 17.34),

569

17.8 Sanierung bei Undichtigkeiten

Bild 17.34: Vom Mauerwerk abgeschälte Bitumendickbeschichtung wegen fehlender Untergrundvorbehandlung

Anschlussausbildung) betreffen. Kunststoffmodifizierte Bitumendickbeschichtungen sind seit dem Jahr 2000 in die Neuauflage der DIN 18195 [17.34] mit entsprechend zu beachtenden Ausführungsvorschriften aufgenommen worden. Bei der Produktauswahl ist zwingend darauf zu achten, dass ausschließlich kunststoffmodifizierte Bitumendickbeschichtungen zu verwenden sind, die nachweislich den Anforderungskriterien der DIN 18195-2 [17.34] entsprechen. Für den Fall, dass die Abdichtungsausführung zwar fehlerfrei, jedoch in einer für die vorhandene Wasserbeanspruchung unzureichenden Schichtdicke aufgebracht ist, kann durch das nachträgliche Aufbringen einer Bitumendickbeschichtung des gleichen Materials die Sanierung erfolgen. Je nach Hersteller seien hier als Richtwerte der einzuhaltenden Trockenschichtdicken 3 mm bei Beanspruchung durch Bodenfeuchtigkeit bzw. 4 mm beim Lastfall „vorübergehend aufstauendes Sickerwasser“ genannt [17.35]. Zur nachträglichen Herstellung einer ausreichenden Schichtdicke muss die vorhandene Bitumendickbeschichtung zunächst gereinigt und mit einem bitumenhaltigen Voranstrich als Haftgrund versehen werden. Zu beachten ist hierbei, dass bei der Verwendung von Emulsionen sofort nach deren Trocknung weitergearbeitet werden kann, wohingegen lösemittelhaltige Voranstriche ein hohes Eindringvermögen besitzen. Bei der Verwendung von lösemittelhaltigen Voranstrichen muss daher ausreichend lange abgewartet werden, bis das Lösemittel entwichen ist. In den frischen Voranstrich ist zur Sicherstellung der Standfestigkeit der aufzubringenden Bitumendickbeschichtung trockener Quarzsand einzustreuen. Sofern lediglich vereinzelte Fehlstellen der Bitumendickbeschichtung zum Beispiel im Bereich von Rohrdurchdringungen oder im Bereich von Beschädigungen durch Bauschutt vorhanden sind, ist die Abdichtung im entsprechenden Bereich zunächst mechanisch zu reinigen. Hohlliegende Randzonen sind auszuschneiden und die Ränder der vorhandenen Bitumendickbeschichtung sind an den nachzubessernden Stellen anzuschrägen. Nach dem

17

570

17 Sanierung von Abdichtungen

Auftrag der Grundierung ist zur Sanierung möglichst das gleiche oder ein nachweislich verträgliches Abdichtungsmaterial in zwei Schichten unter Beachtung der erforderlichen Schichtdicke aufzubringen. Der erste Auftrag erfolgt in der gleichen Schichtdicke, die die angrenzenden Flächen aufweisen. Im Anschluss an die Austrocknung der ersten Lage wird die nachzubessernde Fläche und der angrenzende Bereich mit einer Überlappungsbreite von mindestens 10 cm auf Null auslaufend überarbeitet. Exemplarisch für die Vielzahl der möglichen Detailausbildungen werden in den Bildern 17.35 sowie 17.36 Maßnahmen im Bereich von Rohrdurchdringungen für die Lastfälle Bodenfeuchtigkeit und vorübergehend aufstauendes Sickerwasser dargestellt, wobei gegebenenfalls erforderliche Überarbeitungen dieser Bereiche entsprechend dem oben Erläuterten erfolgen sollte. Sehr häufig wird die KMB-Abdichtung im Übergangsbereich Kelleraußenwand/Fundamentplatte nicht fachgerecht ausgeführt. Vom Grundsatz gelten auch hier die im letzten Absatz beschriebenen Sanierungsmaßnahmen. Ergänzend sind für diesen Bereich folgende Punkte zu beachten: – KMB bis ca. 25 cm über die Sohlplatte zurückbauen. – Untergrund reinigen, Haftbrücke aufbringen.

Bild 17.35: Rohrdurchführung beim Lastfall Bodenfeuchtigkeit

17 Bild 17.36: Rohrdurchführung beim Lastfall vorübergehend aufstauendes Sickerwasser

17.8 Sanierung bei Undichtigkeiten

571

– Ausbilden einer mineralischen Hohlkehle mit r ≈ 4 bis 6 cm, die vor den nächsten Schritten zunächst austrocknen muss. – Sofern die Hohlkehle aus KMB erstellt wird, ist ein Radius von r ≈ 2 cm nicht zu überschreiten, da ansonsten eine Trocknung der KMB-Hohlkehle nicht gewährleistet wird. – Vordichten des gesamten Bereiches im Schlämmverfahren zu Vermeidung rückseitiger Durchfeuchtung. – Auftrag des Haftgrundes. – Auftrag der kunststoffmodifizierten Bitumendickbeschichtung in mehreren Arbeitsgängen, gegebenenfalls mit mittiger Einarbeitung einer Verstärkungslage. Wasserundurchlässige Betonkonstruktionen Zu berücksichtigen ist stets, dass wasserundurchlässige Betonkonstruktionen nicht wasserdicht, sondern lediglich wasserundurchlässig sind. Dies bedeutet, dass durch wasserundurchlässige Betonbauteile nicht nur ein Feuchtetransport infolge der klimabedingten Wasserdampfdiffusion, sondern auch ein kapillarer Feuchtetransport von der wasserbeaufschlagten Bauteilseite zur Raumseite hin auftritt. Bei Nichtbeachtung dieses Punktes können Feuchtigkeitsanreicherungen beim Anordnen von dampfdichten oder feuchteempfindlichen Belägen auftreten. Diese sind in der Art zu sanieren, dass die im Abschnitt 6 zum Thema Innenausbau vorgestellten Maßnahmen und Konstruktionen umgesetzt werden. Durchfeuchtungserscheinungen können trotz größter Sorgfalt bei wasserundurchlässigen Betonkonstruktionen an örtlichen Fehlstellen im Betongefüge, wie zum Beispiel an Rissen oder Kiesnestern, auftreten. Derartige Fehlstellen lassen sich nachträglich dauerhaft und wirksam zum Beispiel durch Verpressen schließen [17.19]. Von besonderer Bedeutung ist die Ermittlung der Rissursache, da bei sich bewegenden Rissen gegebenenfalls zusätzliche aufwendige Konstruktionen, zum Beispiel anzuflanschende Dehnungsprofile oder Dehnschlaufen erforderlich werden können. Größere Fehlstellen wie Kiesnester können mit Zementsuspensionen verpresst werden, während Risse in der Regel mit Epoxidharz oder modifiziertem Polyurethanen zu verpressen sind. Zu beachten ist, dass bei Epoxidharz im Gegensatz zu modifizierten Polyurethanen ein trockener Untergrund erforderlich ist. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird hinsichtlich der Sanierung durch Rissverpressung bzw. Baugrundverpressung ergänzend auf die detaillierten diesbezüglichen Ausführungen im Abschnitt 10 verwiesen.

17.8.2 Sohlplattenabdichtung Undichtigkeiten bzw. Feuchteerscheinungen im Bereich von Kellersohlen treten vergleichsweise zu Außenwänden relativ selten auf. Wenn jedoch derartige Undichtigkeiten vorhanden sind, handelt es sich in der Regel um einen Planungsfehler, der darin besteht, dass die vorhandene Wasserbeanspruchung nicht berücksichtigt worden ist. Es ist daher für die Wahl einer geeigneten Sanierungsmaßnahme wiederum unumgänglich, zunächst die vorhandene bzw. anzusetzende Wasserbeanspruchung zu ermitteln. Der große Nachteil der Abdichtungssanierung im Bereich von Sohlplatten besteht im Vergleich zur Sanierung von Kelleraußenwänden darin, dass die Sanierungsmaßnahme auf der dem Wasser abgewandten Rauminnenseite durchgeführt werden muss. Im Folgenden wird eine Auswahl möglicher Sanierungsmaßnahmen in Abhängigkeit der Wasserbeanspruchung vorgestellt.

17

572

17 Sanierung von Abdichtungen

Beanspruchung durch Bodenfeuchtigkeit und nicht stauendes Sickerwasser Fußböden von Kellerräumen untergeordneter Nutzung können, sofern lediglich eine Wasserbeanspruchung durch Bodenfeuchtigkeit vorliegt, ohne zusätzliche Abdichtung ausgeführt werden, wenn zum Beispiel eine mindestens 15 cm dicke kapillarbrechende Schicht unterhalb der Sohle angeordnet wird (Bild 17.37). Sofern vor dem Betoniervorgang keine oder nicht überlappende Trennfolien entsprechend Bild 17.37 angeordnet werden, besteht die Gefahr, dass der Beton in die Kiesschüttung läuft und die kapillarbrechende Schicht ihre Wirkung verliert. Aber auch im Zuge der immer häufiger angestrebten hochwertigeren Nutzung von Kellerräumen zum Beispiel als Hobbyraum oder Gästezimmer können bei der in Bild 17.37 dargestellten Konstruktion nachträgliche Abdichtungsmaßnahmen erforderlich werden. Hierbei können als Abdichtungsmaterialien einlagige Kunststoffdichtungsbahnen, Asphaltmastix oder einlagige Bitumenbahnen verwendet werden (Bild 17.38). Auch Dichtungsschlämmen können ausgeführt werden, wenn die „Richtlinien für die Planung und Ausführung von Abdichtungen erdberührter Bauteile mit mineralischen Dichtungsschlämmen“ [17.45] beachtet werden (vgl. auch Abschnitt 17.8.5). Zu beachten ist, dass diese nachträglich aufgebrachte Fußbodenabdichtung an die Horizontalsperren angearbeitet werden sollte und Schutzschichten, wie sie zum Beispiel in Bild 17.38 dargestellt sind, angeordnet werden müssen. Damit gegebenenfalls auftretende Bewegungen der Schutzschicht nicht zu Beschädigungen der Bahnenabdichtungen führen, ist darüber hinaus ein Verbund zwischen Abdichtung und Schutzschicht durch das Anordnen einer Trennfolie zu verhindern.

Bild 17.37: Kellerfußboden mit kapillarbrechender Schicht

Bild 17.38: Kellerfußboden mit nachträglicher einlagiger Abdichtung

Drückendes Wasser (aufstauendes Sickerwasser)

17

Hinsichtlich der nachträglichen raumseitigen Anordnung von Fußbodenabdichtungen bei drückendem Wasser mit schwacher Beanspruchung (aufstauendes Sickerwasser) gilt vom Prinzip das unter dem Begriff Bodenfeuchtigkeit Erläuterte. Es ist jedoch zusätzlich zu beachten, dass im Gegensatz zur Beanspruchung durch Bodenfeuchtigkeit, bei der nahezu sämtliche in DIN 18195-2 [17.34] genannten Abdichtungsstoffe verwendet werden dürfen, exaktere Vorgaben hinsichtlich der Wahl, der Art und Lage der Abdichtungsbahnen in DIN 18195-6 [17.34] gegeben sind. Außerdem muss bei der Ausführung insbesondere auf eine

573

17.8 Sanierung bei Undichtigkeiten

Bild 17.39: Kellerraum mit innenseitiger Dränanlage und Pumpensumpf

ausreichende Überlappung von mindestens 10 cm der Bahnen und eine sorgfältige vollflächige Verklebung geachtet werden. In Fällen, bei denen drückendes Wasser nur an vereinzelten Tagen im Jahr in Form von sich kurzfristig anstauendem Sickerwasser auftritt, werden des Öfteren innenseitige Dränanlagen, die das anfallende Wasser zu Pumpensümpfen leiten, angeordnet (Bild 17.39). Diese Maßnahme stellt eine preiswerte Alternative zur wasserdruckhaltenden Innenwanne bei lediglich kurzzeitig auftretendem Schichtenwasser dar. Es handelt sich allerdings nicht um ein anerkanntes und somit sicheres Abdichtungsverfahren, sondern vielmehr um eine Kaschierungsmaßnahme, bei der zudem noch Raumhöhe verlorengeht. Anzumerken ist insbesondere, dass bei Sandeinspülungen in die Pumpensümpfe, also bei Erosionserscheinungen, eine derartige Maßnahme nicht zulässig und bei hochwertiger Nutzung der Räume darüber hinaus nicht empfehlenswert ist. Bei wasserundurchlässigen Konstruktionen mit hochwertiger Nutzung können aufgeständerte Fußböden hingegen insbesondere bei feuchteempfindlichen oder dampfdichten Belägen eine sinnvolle Maßnahme zur Vermeidung von Feuchteschäden sein.

17.8.3 Wasserdruckhaltende Innenwanne Diese sehr kostenaufwendige und technisch komplizierte Sanierungsmaßnahme führt zu einer uneingeschränkten Nutzung der Kellerräume. Insbesondere bei Erosionserscheinungen mit größeren Wassereinbrüchen und zur Sicherstellung der Auftriebssicherheit kann eine derartige Maßnahme erforderlich werden. Die Ursache von Wassereinbrüchen liegt häufig darin, dass bei der Festlegung der Wasserbeanspruchung die jahreszeitlichen Schwankungen und langjährigen Beobachtungen des höchsten Grundwasserstandes nicht berücksichtigt werden. Insbesondere in den Zentren der Großstädte wurden beispielsweise in den 60er und 70er Jahren langfristig Grundwasserabsenkungen im Zuge der Erstellung von U-Bahn-Bauten durchgeführt. Seit einigen Jahren wurden Wasserhaltungsmaßnahmen aus Gründen des Umweltschutzes jedoch baurechtlich eingeschränkt, so dass das anfallende Wasser nunmehr über Negativbrunnen dem Grundwasser wieder zugeführt wird. Die hieraus resultierende Anhebung des Grundwasserstandes auf die Stände der 40er und 50er Jahre führt häufig dazu, dass insbesondere Gebäude

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574

17 Sanierung von Abdichtungen

Bild 17.40: Ca. 10 Jahre nach der Baufertigstellung aufgetretene Kellerüberflutung im Bereich der Berliner Innenstadt infolge eingestellter Grundwasserabsenkungsmaßnahmen eines U-Bahn-Baus [17.20]

aus den 60er und 70er Jahren, die lediglich gegen Bodenfeuchtigkeit oder nichtdrückendes Wasser abgedichtet wurden, nunmehr durch drückendes Wasser beansprucht werden und entsprechende Durchfeuchtungen und Kellerüberflutungen auftreten (Bild 17.40). Mit Verweis auf die Gewährleistungspflicht für versteckte Mängel sei darauf hingewiesen, dass eine Informationspflicht von Planern bzw. Bauvorlageberechtigten zur Einholung der Grundwasserstände bei der Festlegung der Art der erforderlichen Abdichtung besteht. Wasserdruckhaltende Innenwannen können also dann erforderlich werden, wenn Grundwasser ansteht und die Konstruktion zum Beispiel aus den oben genannten Gründen lediglich gegen Bodenfeuchtigkeit abgedichtet worden ist. Insbesondere beim Einspülen von Sandbestandteilen in das Gebäudeinnere besteht sofortiger Handlungsbedarf, um Standsicherheitsgefährdungen infolge von Bodenerosionen schnellstmöglich entgegenzuwirken. Die Schwierigkeit bei der Planung und Ausführung wasserdruckhaltender Innenwannen besteht unter anderem darin, dass der hydrostatische Druck durch den Innentrog, welcher auch gegen Auftrieb gesichert werden muss, aufgenommen werden muss. Ein Nachteil der Abdichtungsanordnung auf der Innenseite liegt darin, dass die verbleibende außenseitige Konstruktion weiterhin durchfeuchtet wird und somit die Gefahr besteht, dass infolge kapillar aufsteigender Feuchte die Wandflächen auch über die Höhe des Grundwasserstandes durchfeuchtet werden. Bei Mauerwerksbauten sind daher zusätzliche Horizontalsperren gemäß Abschnitt 17.6 erforderlich.

17

Wegen des erheblichen technischen und finanziellen Aufwandes beim Anordnen nachträglicher wasserdruckhaltender Innenwannen sollte in jedem Einzelfall auch unter Beachtung der angestrebten Nutzung überprüft werden, ob der Aufwand das spätere Ergebnis rechtfertigt. Bei der Planung einer wasserdruckhaltenden Innenwanne (Bild 17.41) sind insbesondere folgende Punkte zu berücksichtigen: – Die neue Kellersohle und die im Grundwasserbereich liegenden Kelleraußenwände müssen für den maximal auftretenden Wasserdruck bemessen werden. Für die Durchführung der Baumaßnahme sind in der Regel Grundwasserabsenkungen erforderlich.

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17.8 Sanierung bei Undichtigkeiten

Bild 17.41: Prinzipskizze einer wasserdruckhaltenden Innenwanne aus WU-Beton

– Sofern Sandbestandteile eingespült wurden, sind die Sohlen in den entsprechenden Bereichen wegzustemmen um den Umfang der Bodenerosion zu prüfen und gegebenenfalls Bodenverfüllarbeiten, Bodenververdichtungsmaßnahmen oder Bodeninjektionen durchzuführen. – Sofern die Nutzhöhe erhalten oder erhöht werden soll, muss die alte Sohlplatte komplett abgebrochen werden. – Zur Gewährleistung der Grundbruchsicherheit im Bauzustand können chemische Bodenverfestigungen erforderlich werden. – Die Auftriebssicherung der neuen Wanne nur durch ihr Eigengewicht ist in der Regel unzureichend. Der Nachweis der Auftriebsicherung erfolgt gemäß [17.36] mit 1,1-facher Sicherheit. – Eine mögliche und in [17.20] detailliert beschriebene Maßnahme ist die Verdübelung zwischen der neu zu errichtenden Wanne und der vorhandenen Wandkonstruktion. – Die infolge des hydrostatischen Druckes auftretenden Kräfte können zum Beispiel von einer im Kellerinneren neu zu errichtenden WU-Beton-Wanne aufgenommen werden. – Die Alternative zur WU-Beton-Wanne besteht in der Anordnung von bituminösen Abdichtungen zwischen der vorhandenen Konstruktion und dem Innentrog [17.10].

17.8.4 Flächen- und Schleierinjektionen Sofern erdberührte Außenbauteilbereiche nicht mehr zugänglich gemacht werden können, stellen Flächen- oder Schleierinjektionen insbesondere auch für denkmalgeschützte Gebäude eine alternative, nicht genormte, jedoch bei fachgerechter Ausführung bewährte Abdichtungsmaßnahme dar. Unter den Begriffen „Flächeninjektionen“ bzw. „Schleierinjektionen“ versteht man nachträgliche Abdichtungsmaßnahmen mittels Injektionsstoffen, die entweder im Bauteil (Flächeninjektion) oder im Baugrund (Schleierinjektion) eingebracht werden. Zur Information sei angemerkt, dass der umgangssprachliche Begriff der „Vergelung“ nicht exakt definiert wird, da die Interpretationen in der diesbezüglichen Literatur fließend sind. In der Regel wird unter dem Begriff „Vergelung“ jedoch die Flächeninjektion (Injektion im Bauteilkörper) verstanden [17.26]. Bei Flächen- und Schleierinjektionen werden starr oder elastisch aushärtende Injektionsstoffe entweder im Hoch- oder Niederdruckverfahren ein-

17

576

17 Sanierung von Abdichtungen

gebracht, wobei derartige Injektionen nach Herstellerangaben sowie dem WTA-Merkblatt [17.38] für sämtliche Lastfälle von Bodenfeuchtigkeit bis zu drückendem Wasser eingesetzt werden können. Als Injektionsstoffe stehen sowohl mineralische Stoffe auf der Basis von Bentoniten, Silikaten und Zementen als auch Kunststoffe auf der Basis von feuchtigkeitsverträglichen Acrylharzgelen, Epoxidharzen und Polyurethanen zur Verfügung. Die folgende Tabelle 17.8 zeigt eine Übersicht der Injektionsmaterialien mit der Zuordnung zu der zugehörigen Wasserbeanspruchung. Von diesen möglichen Materialien werden fast ausschließlich Polyurethane und die preislich relativ günstigen gelbildenden Acrylharze eingesetzt. Tabelle 17.8: Einsatzgebiete von Injektionsmaterialien aus [17.38] Injektionsmaterial

Wasserbeanspruchung

feucht

wasserführend

Bentonit

+

+

+

+

Silikat

+

+

+

+1) 3)

Zement

+

+

+

+1) 4)

Epoxidharz

+2)

–

+

–

Polyurethanharz

+

+

+

+

Acrylatharzgel

+

+

+

+

1) 2) 3) 4)

17

Bauteilzustand

Bodenfeuchtigkeit

Nicht drückendes oder drückendes Wasser

keine Verformungsfähigkeit nur feuchteverträgliche Harze nur in Kombination mit Zement nur in Kombination mit Silikaten

Maßgeblich für die Wirksamkeit einer derartigen in der Regel kostenintensiven nachträglichen Abdichtungsmaßnahme ist eine extrem sorgfältige Planung, bei der sämtliche Randbedingungen erfasst werden müssen, um zum einen das für den jeweiligen Einzelfall optimale Injektionsmaterial und zum anderen die erforderlichen Bohrlochabstände und die Art des Einbringverfahrens festzulegen. Vergelungen dürfen ausschließlich von qualifiziertem Personal mit entsprechendem Qualifikationsnachweis (vgl. [17.38]) ausgeführt werden, wobei eine Person während der gesamten Injektionsarbeiten ständig anwesend sein muss. Gefordert wird darüber hinaus, dass die Abdichtungsmaßnahmen zu dokumentieren sind, wobei die Dokumentation während des Gewährleistungszeitraumes aufbewahrt werden muss. Folgende Parameter sind gemäß dem WTA-Merkblatt [17.38] hierbei mindestens zu dokumentieren: – Feuchtegehalt der Baustoffe – Wanddicke – Umgebungstemperaturen – Temperatur des Injektionsstoffes – Produktname, Herstellerbezeichnung sowie Chargennummer des Injektionsstoffes – Reaktionszeit des Injektionsstoffes – Injektionsgerät – Injektionsdruck

577

17.8 Sanierung bei Undichtigkeiten

– Packerabstand und Packeranordnung – Materialverbrauch (je Packer bzw. je Quadratmeter) – bei Schleierinjektionen zusätzlich die Angabe der Wasserbelastung während der Ausführung. Die bisherigen Erfahrungen und Kenntnisse wurden hinsichtlich der Vorarbeiten, der erforderlichen Stoffe, der zu verwendenden Geräte, der zu beachtenden Ausführungsvorschriften und einer vorzunehmenden Qualitätssicherung im WTA-Merkblatt 4-6-05 [17.38] zusammengefasst. Die maßgeblichen der in diesem Merkblatt vorgegebenen Hinweise werden im Folgenden für Flächeninjektionen, Schleierinjektionen und partielle Injektionen wiedergegeben und erläutert. Flächeninjektionen Bei der Flächeninjektion wird die Abdichtungsebene im Bauteil ausgebildet. Der Injektionsstoff wird im Baustoffgefüge hierbei derartig angeordnet, dass eine durchgehende Abdichtungsebene entsteht (vgl. Bild 17.42). Das Einbringen des Injektionsstoffes erfolgt mit auf das Bauteil abgestimmtem Druck über Rasterbohrungen. Das Bohrlochraster muss vorab entsprechend den jeweiligen Randbedingungen von einem Sachverständigen gegebenenfalls auch durch erforderliche Vorinjektionen festgelegt werden. Die Bohrlöcher werden hierbei so gebohrt, dass sie ca. 5 cm vor der Außenoberfläche der Wand enden. Bei Bedarf können Nachinjektionen erforderlich werden, wobei anschließend die verbleibenden Öffnungen der Einfüllstutzen mit schwindarmem und quellfähigem Mörtel zu schließen sind. Zur Überprüfung der Wirksamkeit der

17 Bild 17.42: Nachträgliche Innenabdichtung mittels Flächeninjektion im Bauteil [17.38]

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17 Sanierung von Abdichtungen

Abdichtungsmaßnahme sollten vor Durchführung der Injektionsmaßnahme Feuchtigkeitsmessungen durchgeführt werden, um Vergleichswerte für den Fall vorlegen zu können, dass die Maßnahme nicht den gewünschten Erfolg bringt. Schleierinjektionen Schleierinjektionen werden direkt im Baugrund im Niederdruckverfahren (< 10 bar) flächig vor dem abzudichtenden Bauteil angeordnet. Der umgebende Baugrund dient hierbei als Stützgerüst (Bild 17.43). Das während der Injektion dünnflüssige stark viskose Injektionsgut verteilt sich im Porengefüge des anstehenden Baugrundes und verdrängt infolge des Niederdruckverfahrens das dort vorhandene Wasser. Durch chemische Reaktion kann das Füllgut je nach Rezeptur innerhalb von Sekunden bis Minuten in den Gelzustand übergehen. Es wird somit eine Gelschicht vor der außenseitigen Bauteiloberfläche als neue Abdichtungsebene gebildet. Schleierinjektionen haben gegenüber Flächeninjektionen den großen Vorteil, dass das Bauteil mit der Zeit vollständig austrocknen kann. Als Nachteil von Schleierinjektionen gegenüber der Flächeninjektion ist die anfänglich nicht vorhandene Kontrollmöglichkeit zu sehen. Das Injektionsgut wird unkontrollierbar in einen inhomogenen Baugrund eingebracht, während bei Flächeninjektionen mit bekanntem Fugennetz der zu erwartende Füllgüterverbrauch diagnostizierbar und somit kontrollierbar ist. Der Rasterabstand der durch das Bauteil hindurchgehenden Bohrlöcher ist derartig festzulegen, dass im Baugrund ein vollflächiger Injektionsschleier ausgebildet wird. Die Anzahl der erforderlichen Bohrlöcher variiert je nach Baugrund und Injektionsmaterial, wobei jedoch als Größenordnung hinsichtlich der überschlägigen Ermittlung der erforderlichen

17 Bild 17.43: Systemskizze einer Schleierinjektion im Baugrund [17.38]

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17.8 Sanierung bei Undichtigkeiten

Bohrlochanzahl davon ausgegangen werden kann, dass je Bohrloch ein Injektionsschleier mit einem Durchmesser von ca. 30 cm ausgebildet werden kann. Es ist stets ratsam, vor der Durchführung der Injektionsarbeiten Probeinjektionen vorzunehmen, um abschätzen zu können, ob mit dem vorgesehenen Bohrlochraster ein vollflächiger Injektionsschleier ausgebildet werden kann und wie hoch der zu erwartende Materialverbrauch sein wird. Nach Abschluss des Injektionsvorgangs werden die Einfüllstutzen entfernt, wobei die verbleibenden Öffnungen über die gesamte Tiefe mit einem schwindarmen, quellfähigen Mörtel zu verschließen sind. Sofern Schleierinjektionen ausgeführt werden sollen, muss stets berücksichtigt werden, dass die Injektionsstoffe mit Grundwasser oder auch mit Sickerwasser in Kontakt treten können. Aus diesem Grunde ist eine behördliche Genehmigung von der zuständigen Wasserbehörde bei der Durchführung von Schleierinjektionen im Baugrund zu erwirken oder es müssen Produkte verwendet werden, für die vom Hersteller ein gültiger Nachweis der physiologischen Unbedenklichkeit vorliegt, welcher wiederum von den Wasserbehörden anerkannt wird. Sofern eine Wärmedämmung außenseitig angeordnet ist, ist eine wirksame Schleierinjektion nur möglich, wenn zwischen Wärmedämmung und der Altabdichtung ein ausreichender Hohlraum zum Einbringen des Injektionsmaterials vorhanden ist. Bei vollflächig verklebten Dämmplatten, so wie sie bei einer drückenden Wasserbeanspruchung ausgeführt werden müssten, kann dieses Verfahren nicht sinnvoll zur Anwendung kommen. Partielle Injektionen Im Zusammenhang mit einbindenden Wänden bei der Ausführung von Innenabdichtungen, Rissbildungen, Hohlräumen, Anschlüssen oder Durchdringungen können Injektionen auch auf diese Bereiche beschränkt werden, um Undichtigkeiten zu unterbinden. Diese Art der Injektion wird in [17.38] als partielle Injektion bezeichnet. Ein Beispiel einer partiellen Injektion wird in Bild 17.44 gezeigt.

Bild 17.44: Übergang Außenwand zur einbindenden Innenwand im Injektionsverfahren und raumseitiger Dichtungsschlämme gemäß [17.38]

17.8.5 Innenabdichtung mit Dichtungsschlämmen Von Bauherren wird immer häufiger der Wunsch geäußert, nachträgliche Abdichtungen vom Rauminneren aus herzustellen. Begründet wird dieser Wunsch mit den eingesparten Aufgrabungsarbeiten sowie Teilbereichen, die wegen Überbauungen (z. B. Terrassen oder

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17 Sanierung von Abdichtungen

Garagen) schwer oder nicht mehr zugänglich sind. Die im Mai 2002 von der chemischen Industrie veröffentlichte Richtlinie zu Dichtungsschlämmen [17.45] gibt ganz allgemein an, dass Dichtungsschlämmen als Innenabdichtung für sämtliche Wasserbeanspruchungen geeignet wären. Dies hat sowohl in der Fachwelt als auch bei Bauherren zur Irritationen geführt. Es sollte daher stets beachtet werden, dass Innenabdichtungen Kompromisse darstellen, zahlreiche Nachteile aufweisen, bei fachgerechter Ausführung nicht so preiswert sind, wie es vermutet wird, und in einer Vielzahl von Fällen nicht den gewünschten Erfolg bringen. Bei drückender Wasserbelastung entspricht die Anwendung einer raumseitigen Dichtungsschlämme nicht den anerkannten Regeln der Technik [17.27].

17

Folgende Punkte sollten bei der Entscheidungsfindung im Hinblick auf die Anordnung von Innenabdichtungen insbesondere bei der Verwendung von Dichtungsschlämmen daher stets beachtet werden: – Das erdberührte Bauteil bleibt weiterhin vollständig durchfeuchtet. – Salze können in die Kelleraußenwände weiterhin eingetragen werden. – Infolge der Wanddurchfeuchtung steigt die Wärmeleitfähigkeit mit der Folge von Tauwassergefährdungen und bei beheizten Kellern einem höheren Heizenergieverbrauch. – Es dürfen wegen der weiterhin stattfindenden Wanddurchfeuchtung nur feuchtebeständige Baustoffe vorhanden sein. Unzulässig sind in diesem Zusammenhang zum Beispiel Gipsbaustoffe, Porenbetonsteine sowie Holzwolleleichtbauplatten. – Zusätzlich zur Innenabdichtung müssen unter- bzw. oberhalb der Kellerdecke Horizontalabdichtungen angeordnet werden, damit es durch aufsteigende kapillare Feuchtigkeit nicht zu neuen Schäden im Erdgeschossbereich kommt (vgl. Abschnitt 17.6). – Sofern Untergrundbewegungen, das heißt Rissbildungen, nicht vollständig ausgeschlossen werden können, scheiden starre Dichtungsschlämmen wegen ihrer materialbedingten Sprödheit als mögliches Abdichtungsprodukt aus. – Sofern Salze im Mauerwerk vorhanden sind, ist zu beachten, dass diese das Erstarren bzw. Erhärten zementgebundener Abdichtungssysteme negativ beeinflussen. Darüber hinaus ist, wie im Abschnitt 17.7 erläutert, infolge von Kristallisationsprozessen mittelfristig mit neuen Schäden zu rechnen. – Im Bereich einbindender Innenwände muss die Abdichtung durchgeführt werden [17.28]. Dies kann in Analogie zum Abschnitt 17.6.1 durch einen Teilrückbau oder durch Injektionen (vgl. Abschnitt 17.8.4.) erfolgen. Die entsprechenden Maßnahmen sind schematisch in den Bildern 17.44 und 17.45 dargestellt. – Sofern Installationen in der Wand vorhanden sind, muss die Wand aufgestemmt werden, um die Dichtungsschlämme hinter den Installationen ausführen zu können (Bild 17.46). – Zu beachten sind darüber hinaus die Nutzungseinschränkungen, die dadurch entstehen, dass nachträgliche Befestigungen/Verdübelungen zum Beispiel für Regale oder Bilder die Abdichtung perforieren würden. – Innenwände, die auf der Bodenplatte stehen, müssen in der Regel im unteren Bereich über den gesamten Wandquerschnitt injiziert werden (geeignet für diese Maßnahme wären Flächeninjektionen, die im Abschnitt 17.8.4 beschrieben werden). – Vor dem Aufbringen der Dichtungsschlämme sind sämtliche Bodenbeläge (z. B. Estriche, Fliesenbeläge etc.) bis auf den Beton zu entfernen.

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17.8 Sanierung bei Undichtigkeiten

Bild 17.45: Übergang Außenwand zur einbindenden Innenwand mit Dichtungsschlämme gemäß [17.38]

Bild 17.46: Ausführungsempfehlung des WTA-Merkblattes [17.38] bei Durchdringungen in Verbindung mit raumseitigen Dichtungsschlämmen

– Raumseitig aufgebrachte Dichtungsschlämmen bedürfen nicht nur im Fußbodenbereich, sondern auch im Wandbereich einer Schutzschicht. Diese Schutzschicht kann im Wandbereich vorzugsweise durch einen Sanierputz gebildet werden. Die Richtlinien zu Dichtungsschlämmen [17.44, 17.45] relativieren bei rückseitig einwirkender Wasserbeanspruchung den Abdichtungserfolg wie folgt: „Sofern vom Hersteller bestätigt, kann mit flexiblen Dichtungsschlämmen gegen rückseitig einwirkendes Wasser abgedichtet werden. Die Ausführung der Abdichtung ist in solchen Fällen sehr objektabhängig und kann deshalb in dieser Richtlinie nicht erschöpfend behandelt werden.“ Die Anwendung von Dichtungsschlämmen als Innenabdichtung bei rückseitig einwirkender Feuchte wurde in der aktuellen Ausgabe 2006 [17.46] erheblich eingeschränkt: – Der Abschnitt 6.2.7 der Ausgabe 1999 „Abdichtungen gegen rückseitig einwirkendes Wasser“ wurde ersatzlos gestrichen. – Ein Einsatz wurde nur noch auf temporär rückseitige Feuchteerscheinungen während der Bauphase beschränkt. Bis derartige Abdichtungen für den hier beschriebenen Verwendungszweck als Abdichtung gegen drückendes Wasser zweifelsfrei zu den anerkannten Regeln der Technik gehören, werden vermutlich noch einige Jahre vergehen.

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17 Sanierung von Abdichtungen

Im Spritzwasserbereich sowie bei Bodenfeuchtigkeit und nicht stauendem Sickerwasser sind Dichtungsschlämmen, sofern die Anforderungen der oben zitierten Richtlinie sowie die in diesem Buch aufgelisteten zu beachtenden Punkte berücksichtigt werden, eine sinnvolle Alternative zu anderen Abdichtungsmaßnahmen.

17.9 Reduzierung der Wasserbeanspruchung 17.9.1 Ringdränungen Es kommt häufiger vor, dass nach dem Auftreten von Durchfeuchtungserscheinungen ohne weitere Diagnosen auf Wunsch des Eigentümers oder auf Empfehlung ausführender Firmen nachträglich in ihrer Wirkung überschätzte Ringdränagen eingebaut werden. In Anbetracht dessen, dass nachträglich angeordnete Dränanlagen nur bei den im Folgenden erläuterten Voraussetzungen sinnvoll anzuwenden sind, ist die oben beschriebene Verfahrensweise ohne vorherige Diagnose meist wenig erfolgreich. Unter Dränung wird die Entwässerung des Erdreichs durch Dränanlagen zur Vermeidung von aufstauendem und somit drückendem Wasser verstanden [17.21]. Sofern also zum Beispiel bei reinen Sandböden gar keine Möglichkeit des sich aufstauenden Wassers gegeben ist, sind Dränanlagen wenig sinnvoll. Lediglich für den Fall, dass infolge der Geländeprofilierung oder der Bodenschichtung mit eingelagerten bindigen Bodenschichten mit Hang- oder Schichtenwasser gerechnet werden muss, können Dränanlagen dafür sorgen, dass dieses Wasser abgeleitet wird, ohne einen hydrostatischen Druck auf die Abdichtung auszuüben. Eine Reduzierung der Wasserbeanspruchung bei Grundwasser ist hingegen durch Dränanlagen nicht möglich [17.22]. Bei Berücksichtigung dieser Punkte kann die Schlussfolgerung gezogen werden, dass nachträglich angeordnete Ringdränagen zur Reduzierung der Wasserbeanspruchung nur dann sinnvoll und effektiv eingesetzt werden können, wenn sowohl zeitweise stauendes Hangoder Stauwasser als auch gleichzeitig eine für diese Wasserbeanspruchung (drückendes Wasser gemäß [17.34]) ungeeignete Abdichtung vorliegen. Sofern diese Voraussetzungen vorliegen, kann eine Durchfeuchtung (Bild 17.47) durch die Verlegung einer Ringdränung (Bild 17.48) entgegengewirkt werden.

17

Die fachgerechte Ausführung einer Dränung, welche einen erheblichen technischen Aufwand erfordert, erfolgt auf der Grundlage der DIN 4095 [17.37]. Hierbei sind insbesondere folgende Punkte zu beachten (vgl. Bild 17.49): – Rohrgefälle der Dränleitungen > 5 mm/m – Anordnen von Reinigungs- bzw. Spülschächten an jedem Knickpunkt – Einbringen einer Filter- und Sickerschicht bzw. eines Mischfilters – Wahl des Rohrdurchmessers entsprechend der anfallenden Wasserspende – richtige Wahl der Höhenlage der Dränrohre zum Fundament (vgl. Bild 17.48). Da die Kelleraußenwand für die Verlegung von Ringdränungen bis zum Fundament umlaufend freigegraben werden muss und eine fachgerecht ausgeführte Ringdränage technisch aufwendig ist sowie gewartet werden muss, stellt sich darüber hinaus die Frage, ob es gegebenenfalls kostengünstiger ist, nicht durch Dränanlagen das zeitweise aufstauende Wasser

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17.9 Reduzierung der Wasserbeanspruchung

Bild 17.47: Feuchtigkeitsschäden infolge sich auf bindigen Bodenschichten aufstauendem Wasser

Bild 17.48: Anordnung einer Ringdränung mit Mischfilter zur Ableitung sich anstauenden Wassers

Bild 17.49: Beispielhafte Anordnung von Dränleitungen, Kontroll- und Reinigungsschächten (aus [17.10])

zu unterbinden, sondern die Abdichtung so zu überarbeiten, dass sie für eine drückende Beanspruchung geeignet ist (Abschnitt 17.8.2). Hier sollte für den Einzelfall eine Kosten-/ Nutzen-Analyse durchgeführt werden.

17.9.2 Sickerdolen In Hanglage errichtete Gebäude weisen auf der dem Haus zugewandten Seite stets eine größere Wasserbeanspruchung auf. Als nachträgliche in der Regel begleitende Sanierungsmaßnahme zur Reduzierung dieser Wasserbeanspruchung ist das Anordnen von Sickerdolen eine sinnvolle Maßnahme. Das anfallende Oberflächenwasser sinkt in der Sickerdole ab und wird in Höhe der Fundamentsohle durch mit Gefälle versehene Dränrohre aufgefangen und um das Gebäude herumgeleitet (Bild 17.50).

17

584

17 Sanierung von Abdichtungen

Bild 17.50: Prinzipschema einer Sickerdole zur Reduzierung der Wasserbeanspruchung im Hangbereich

17.10 Literatur

17

Zitierte Literatur [17.1] Cziesielski, E, und Bonk, M.: Schäden an Abdichtungen in Innenräumen, 2. Auflage. Schadenfreies Bauen, Band 8, herausgegeben von G. Zimmermann. IRB-Verlag Stuttgart, 2003 [17.2] Schild, E. u.a.: Schwachstellen. Band I: Flachdächer, Dachterrassen, Balkone. 4. Auflage. Bauverlag Wiesbaden und Berlin, 1987 [17.3] Oster, N.: Schäden an Balkonen. Schadenfreies Bauen, Band 33, herausgegeben von G. Zimmermann und R. Ruhnau. IRB-Verlag Stuttgart, 2004 [17.4] Bundesministerium für Raumordnung, Bauwesen und Städtebau: Dritter Bericht über Schäden an Gebäuden. Bonn 1996 [17.5] Lufsky, K.: Bauwerksabdichtungen. 4. Auflage. B. G. Teubner Stuttgart, 1983 [17.6] Reduzierung von Mauerwerksfeuchte. Fraunhofer-Informationszentrum Raum und Bau-Heft F 2329. Fraunhofer IRB-Verlag, 1998 [17.7] Künzel, H.: Die kapillare Wasseraufnahme von Baustoffen. In: Der deutsche Baumeister BDB 1974, Heft 1, Seite 46

17.10 Literatur

[17.8] Arendt, C.: Altbausanierung-Leitfaden zur Erhaltung und Modernisierung alter Häuser. Stuttgart. Deutsche Verlagsanstalt, 1993 [17.9] Venzmer, H.: Sanierung feuchter und versalzener Wände, 1. Auflage. Verlag für Bauwesen GmbH Berlin, München, 1991 [17.10] Cziesielski, E. u.a.: Lehrbuch der Hochbaukonstruktionen, 3. Auflage. Teubner Verlag Stuttgart, 1997 [17.11] Haack, A. u. a.: Abdichtungen im Gründungsbereich und auf genutzten Deckenflächen, 2. Auflage. Verlag Wilhelm Ernst & Sohn, 2003 [17.12] Weber, H.: Instandsetzung von feuchte- und salzgeschädigtem Mauerwerk, 2. Auflage. Expertverlag Renningen, 1998 [17.13] Weber, H.: Mauerfeuchtigkeit, Ursachen und Gegenmaßnahmen, 3. Auflage. Expertverlag Renningen, 1988 [17.14] Schubert, H.: Kapillarität in porösen Feststoffen. Springer Verlag Berlin, 1982 [17.15] Bauforschungsbericht des Bundesministers für Raumordnung, Bauwesen und Städtebau: Bauschadensschwerpunkte bei Sanierungs- und Instandsetzungsmaßnahmen Teil 2, Heft F 2257. IRB-Verlag Stuttgart, 1994 [17.16] Hettmann, D.: Zur Beeinflussung des Feuchte- und Salzgehaltes im Mauerwerk. In: Bautenschutz und Bausanierung 16 (1993), Seiten 72–75 [17.17] Friese, P.: Ein neues Verfahren zur Sanierung salzverseuchter Wände mit aufsteigender Feuchtigkeit. In: Bautenschutz und Bausanierung 11 (1988), Seiten 122–127. [17.18] Kamphausen, P. A.: Zur Praxisbewährung von Bitumendickbeschichtungen. In: Der Sachverständige. Ausgabe 07/08-1998 [17.19] Wittmann, F. H.: Injizieren von Rissen. WTA-Schriftenreihe, Heft 5. Aedificatio-Verlag Freiburg, 1996 [17.20] Zimmermann, G. (Hrsg.): Bauschäden-Sammlung. Band 6. Forum-Verlag Stuttgart, 1986 [17.21] Muth, W.: Schäden an Dränanlagen. Schadenfreies Bauen, Band 17. IRB-Verlag Stuttgart [17.22] Schild, E.: Schwachstellen. Band III: Keller-Dränagen, 3. Auflage. Bauverlag GmbH Wiesbaden Berlin [17.23] Lömpel Bautenschutz GmbH & Co. KG: Informationsbroschüre zur Sanierung und Instandhaltung. Lömpel Bautenschutz GmbH & Co. KG, Wernerstr. 10-11, 97450 Arnstein [17.24] Scherpke, G.: Bestimmung elektrokinetischer Feuchtetransportkenngrößen für poröse Baustoffe für die Bewertung elektroosmotischer Anlagen zur Trockenlegung feuchten Mauerwerks. Dissertation an der TU Wien bei o. Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr. Schneider, Heft 6, Januar 1999 [17.25] Rödel, A.: Leckageortung an Bauwerksabdichtungen. Bauphysikkalender 2002. Verlag Ernst & Sohn, 2002 [17.26] Frössel, F.: Mauerwerkstrockenlegung und Kellersanierung. Fraunhofer IRB-Verlag, 2001 [17.27] Ruhnau, R.; Platts, T.; Wetzel, H.-H.: Schäden an Abdichtungen erdberührter Bauteile. Schadenfreies Bauen, Band 35. IRB-Verlag Stuttgart, 2004 [17.28] Kabrede, H.-A.: Abdichten erdberührter Bauteile. Fraunhofer IRB-Verlag, 2003 [17.29] Rahn, A.C.; Bonk, M.: Analyse von Feuchte- und Salzschäden an historischen Gebäudem. In: Bauphysik Kalender 2008. Verlag Ernst & Sohn, 2008 [17.30] Platts, T.: Sanierungsplanung bei feuchte- und salzgeschädigtem Mauerwerk. In: Bauphysik Kalender 2008. Verlag Ernst & Sohn, 2008 [17.31] Weber, J.; Hatkesbrink, V. (Hrsg.): Bauwerksabdichtung in der Altbausanierung. Teubner Verlag Wiesbaden, 2006

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17 Sanierung von Abdichtungen

Normen, Regelwerke, Vorschriften [17.32] WTA-Merkblatt 4-4-96 – Mauerwerksinjektionen gegen kapillare Feuchtigkeit. WTAGeschäftsstelle, Ahornstr. 5 in 82065 Baierbrunn. [17.33] WTA-Merkblatt 2-9-04 – Sanierputzsysteme. WTA-Geschäftstelle, Ahornstr. 5 in 82065 Baierbrunn. [17.34] DIN 18195, Bauwerksabdichtungen, Teile 1, 3, 4, 5, 6 (August 2000), Teil 8, 9 und 10 (März 2004), Teil 7 (Juni 2008), Teil 2 (April 2009). [17.35] Richtlinie für die Planung und Ausführung von Abdichtungen mit kunststoffmodifizierten Bitumendickbeschichtungen (KMB) (November 2001). Deusche Bauchemie e.V. u. a. [17.36] DIN 1054 (November 1976). Zulässige Belastung des Baugrundes [17.37] DIN 4095 (Juni 1990). Dränung zum Schutz baulicher Anlagen. [17.38] WTA-Merkblatt 4-6-05 – Nachträgliches Abdichten erdberührter Bauteile. WTA-Geschäftsstelle, Ahornstr. 5 in 82065 Baierbrunn. [17.39] DIN 1986: Teil 1 (Juni 1988), Teil 2 (März 1995), Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke [17.40] WTA-Merkblatt 4-5-99/D – Beurteilung von Mauerwerk – Mauerwerksdiagnostik. WTA Publications, Edelbergstr. 6, 80686 München [17.41] WTA-Merkblatt 4-11-02/D – Messung der Feuchte von mineralischen Baustoffen. WTA Publications, Edelbergstr. 6, 80686 München [17.42] DIN V 4108-4: Wärmeschutz – und Energiesparung in Gebäuden. 1998-10, Anhang A, Tabelle A1 [17.43] WTA-Merkblatt 4-7-02/D – Nachträgliche mechanische Horizontalsperre. WTA Publications, Edelbergstr. 6, 80686 München [17.44] WTA-Merkblatt 4-4-04/D – Mauerwerksinjektionen gegen kapillare Feuchtigkeit. WTA Publications, Edelbergstr. 6, 80686 München [17.45] Richtlinie für die Planung und Ausführung von Abdichtungen von Bauteilen mit mineralischen Dichtungsschlämmen. Deutsche Bauchemie e.V. u.a. 1. Ausgabe, Stand Mai 2002 [17.46] Richtlinie für die Planung und Ausführung von Abdichtungen erdberührter Bauteile mit flexiblen Dichtungsschlämmen. Deutsche Bauchemie e.V. u.a. 2. Ausgabe, Stand April 2006 [17.47] WTA-Merkblatt 4-6-05/D – Nachträgliches Abdichten erdberührter Bauteile, WTA Publications, Edelbergstr. 6, 80686 München [17.48] Ö-Norm B3355: Trockenlegung von feuchtem Mauerwerk. Juni 1999

17

18 Kostenvergleich zwischen weißer, schwarzer und brauner Wanne Von Dipl.-Ing. Jürgen Schlicht

18.1 Dichtungs- und Bausysteme Bei Gebäuden, deren Kellergeschosse im Grundwasser stehen, ist je nach Nutzung und Tragsystem zu entscheiden, welches der folgenden Dichtungssysteme für Kellerwände und Gebäudesohle eine optimale Funktion bei gleichzeitiger Wertung der Kosten erfüllt. Diese Dichtungssysteme sind: 1. Wasserundurchlässiger Beton, Arbeitsbegriff „Weiße Wanne“ 2. Bituminöse Außenhaut-Abdichtung oder Folien-Abdichtung, Arbeitsbegriff „Schwarze Wanne“ 3. Außenhaut-Abdichtung mit Bentonit-Platten, Arbeitsbegriff „Braune Wanne“ Erläuterung zum Begriff „Weiße Wanne“: Der Deutsche Ausschuss für Stahlbeton hat im November 2003 eine Richtlinie für „Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton“ (WU-Richtlinie) sowie 2006 Erläuterungen zu dieser Richtlinie herausgegeben. In dieser Richtlinie sind die Anforderungen an die Gebrauchstauglichkeit der Bauwerke aus WU-Beton nach Nutzungsklassen der Gebäude und äußerer Beanspruchung durch Wasser im Boden festgelegt. Für den Kostenvergleich der o. g. Dichtungssysteme wird für die „Weiße Wanne“ die Nutzungsklasse B zugrundegelegt. Bei dieser ist ein begrenzter Wasserdurchtritt zulässig, der u.a. durch „temporär bis zur Selbstheilung wasserführende Risse“ verursacht wird. Diese Nutzungsklasse gilt z. B. für Tiefgaragen und Lagerräume mit geringen Anforderungen und verkörpert gemäß Definition in den Erläuterungen zur WU-Richtlinie den klassischen Fall der „Weißen Wanne“. Erläuterung zum Begriff „Schwarze Wanne“: Außenhaut-Abdichtungen aus Bitumenschweißbahnen oder Kunststofffolie sind absolut wasserdicht, so dass für die Ausführung der Betonbauteile lediglich „Normalbeton“ eingesetzt wird, ohne Zusatzmaßnahmen bezüglich Betonrezeptur, Beschränkung der Rissweite und Fugen-Sonderkonstruktionen wie beim WU-Beton. Diese Außenhaut-Abdichtung kann in Anlehnung an die WU-Richtlinie in ihrer Wirksamkeit der Gebäudenutzungsklasse A zugeordnet werden. Erläuterung zum Begriff „Braune Wanne“: Über Materialzusammensetzung der Bentonit-Platten und Einsatzmöglichkeiten im Grundwasserbereich wird ausführlich in Kapitel 11 „Abdichtung mit Bentonit“ berichtet. Diese Außenhaut-Abdichtung kann in Anlehnung an die WU-Richtlinie in ihrer Wirksamkeit der Gebäudenutzungsklasse B zugeordnet werden, da die Bentonitabdichtung nicht absolut wasserdicht ist und für die Ausführung der Betonbauteile lediglich „Normalbeton“ ohne Zusatzmaßnahmen eingesetzt wird.

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18 Kostenvergleich zwischen weißer, schwarzer und brauner Wanne

Für durch Grundwasser beanspruchte Gebäude kommen folgende Gründungskonstruktionen aus Stahlbeton in Betracht: A) Aufgelöste Gebäudesohle mit voutenförmig integrierten Einzel- und Streifenfundamenten (Bild 18.1) B) Gebäudesohle als durchgehende Platte mit überwiegend konstanter Dicke (Bild 18.2) C) Gebäudesohle als durchgehende Platte mit hochliegenden Fundamentbalken Die Kelleraußenwände für alle Versionen bestehen aus Stahlbeton. Aus konstruktiven und ausführungstechnischen Gründen sollten die Dichtungs- und Gründungssysteme nur in folgenden Kombinationen angewandt werden: – Dichtungssystem 1 mit Bausystem A, B oder C – Dichtungssystem 2 mit Bausystem B oder C – Dichtungssystem 3 mit Bausystem A, B oder C Die Kosten für die Version A sind wegen des erhöhten Aufwandes für den Bodenaushub der Einzel- und Streifenfundamente, für die Sauberkeitsschicht in den Fundamentschrägen sowie für die Erschwernisse bei der Bewehrungsführung trotz geringeren Betonstahlbedarfs etwas höher als bei der mit konstanter Dicke durchgehenden Platte gemäß Version B. Ebenfalls ist die Version C teurer als die Version B. Um ein durchgehendes Fußbodenniveau im Keller zu erreichen, müssen die Felder zwischen den über der durchgehenden Platte angeordneten Fundamentbalken mit Sand aufgefüllt und mit einer nichttragenden Betonsohle überdeckt werden. Hinzu kommt bei der „Weißen Wanne“, dass bei einer Leckage das Grundwasser in das gesamte Feld eindringt und die Schadensstelle nur schwer zu orten ist. Die nachfolgenden Betrachtungen beschränken sich deshalb nur auf die durchgehende Gebäudesohle Typ B in Kombination mit den drei Dichtungssystemen 1, 2 und 3. Für diese drei Varianten wird ein Kostenvergleich anhand eines Modellgebäudes durchgeführt. Hierbei werden nur die erdberührten Außenbauteile mit dem jeweiligen Dichtungssystem kostenmäßig verglichen. Dagegen bleiben Innenbauteile (Stützen, Innenwände, Geschossdecken) sowie Sonderbauteile, wie Aufzugsunterfahrten, Kelleraußentreppen und Zufahrtsrampen, unberücksichtigt.

18.2 Modell-Gebäude für den Kostenvergleich Als Modellgebäude wird ein Bürohaus mit fünf Geschossen und einem Kellergeschoss mit einer Grundfläche von 30 × 45 m = 1350 m2 gewählt; das Stützenraster beträgt 7,5 × 7,5 m, die Kellergeschosshöhe 4,0 m. Die Stützenlasten sind mit 5000 KN angesetzt. Die zulässige Bodenpressung beträgt 0,3 MN/m2, die Bettungszahl CB = 10 MN/m3. Der Grundwasserspiegel liegt 2,0 m unter Gelände.

18

Die Konstruktionsabmessungen sind für alle Varianten gleich (Bild 18.2): – Fundamentplatte d = 80 cm – Kelleraußenwände d = 35 cm Die Betongüte ist C 25/30.

18.3 Kostenermittlung für die Dichtungssysteme

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18.3 Kostenermittlung für die Dichtungssysteme Die Kosten für die Einzelleistungen werden in der nachfolgenden Darstellung zur Vereinfachung des Kostenvergleiches gewerkeweise mit wenigen Kenndaten zusammengefasst.

18.3.1 Kalkulationsgrundlagen Kalkulationsgrundlage ist bei den Stahlbeton- und Mauerarbeiten ein Verrechnungslohn von 37,50 €/h und ein Zuschlag auf Materialkosten von 10 %. Bei Subunternehmerleistungen (Erdarbeiten und Dichtungsarbeiten) ist ein Verrechnungslohn von 34,00 €/h sowie ein Zuschlag von 10 % auf die Gesamt-Subleistung eingesetzt.

18.3.2 Kostenrelevante Randbedingungen und Zuordnungen Erdarbeiten Die Erdarbeiten weisen für die drei Varianten kostenmäßig keine größeren Unterschiede auf, die Kosten liegen in einer Spanne von 56.780,00 € (Variante 1B) und 58.955,00 € (Variante 2B). Die Abweichungen sind im zusätzlichen Aushub für die Varianten 2B und 3B infolge des erforderlichen Schutzbetons begründet. Die Bodenabfuhr wird in den Kostenvergleich wegen der variablen Kosten für unterschiedliche Transportentfernungen und Deponiegebühren nicht einbezogen. Die Baugrube ist mit Böschungen von 45° und 1 m Arbeitsraum konzipiert, als Boden ist Sand (Bodenklasse 3) vorausgesetzt. Abdichtungsarbeiten Den eigentlichen Leistungen der Abdichtungsarbeiten bei der „Schwarzen“ und „Braunen Wanne“ sind zusätzlich die Herstellung des Schutzbetons auf der Sohle und des Schutzmauerwerks bzw. der Schutzplatten vor den Außenwänden zugeordnet, während die Sauberkeitsschicht (Unterbeton) bei den Stahlbetonarbeiten berücksichtigt ist. In den Stahlbetonarbeiten der „Weißen Wanne“ sind Anteile enthalten, die den Dichtungsarbeiten zuzuordnen sind. Diese sind erhöhte Kosten für spezielle Betonrezeptur, wie Zement mit niedriger Abbindewärme, Betonzusatzmittel (Verzögerer, Verflüssiger), erhöhte Bewehrung zur Beschränkung der Rissweite, Fugenbänder und spezielle Ausbildung der Wand-Sohlenfuge und von Sollbruchstellen in den Außenwänden. Außerdem ist der erhöhte Schalungsaufwand (waserdichte Ausführung der Schalungsanker) hier berücksichtigt. Stahlbetonarbeiten Die Stahlbetonarbeiten werden unter Berücksichtigung der vorgenannten Zuordnungen in allen 3 Varianten als Grundkosten ausgewiesen. Diese sind somit unabhängig vom Abdichtungssystem für alle Varianten gleich hoch.

18

590

18 Kostenvergleich zwischen weißer, schwarzer und brauner Wanne

Bauzeitabhängige Kosten Ein wesentlicher Aspekt ist die unterschiedliche Länge der Bauzeit bei den einzelnen Varianten. Da Gebäude mit Abdichtungsmaßnahmen überwiegend im Schutz einer Grundwasserabsenkung errichtet werden müssen, sind die Betriebsdauer der Grundwasser-Absenkungsanlage sowie die zu fördernde Wassermenge bedeutsame Kostenfaktoren. Hinzu kommen kommunale Gebühren. Hierzu zählen die Hebegebühr zur Entnahme von Grundwasser aus dem Untergrund, die bis zu 0,30 €/m3 beträgt, und die Einleitungskosten in das kommunale Abwassersystem. Sofern wegen der örtlichen Gegebenheiten eine Einleitung in einen Mischwasserkanal erforderlich ist, kostet diese ca. 2,40 €/m3, die Einleitung in einen natürlichen Vorfluter bzw. einen Regenwasserkanal (sog. Abwasser-Trennsystem) ist dagegen kostenfrei. Bei dem Kostenvergleich wird im Folgenden von dem günstigen Fall der Einleitung des Grundwassers in einen Vorfluter oder einen Regenwasserkanal ausgegangen. Die Kosten für die Leitung zum Vorfluter (Errichten, Vorhalten und Demontieren) sind für alle drei Varianten praktisch gleich, so dass diese als kostenneutral außer Betracht bleiben. Da während der Abdichtungsarbeiten die Baustelle bereits überwiegend voll installiert ist, sind auch die Vorhaltekosten der Baustelleneinrichtung sowie die Gehaltskosten des Bauleitungspersonals im Kostenvergleich wegen der unterschiedlichen Bauzeiten mit zu berücksichtigen. Größere Baustellen werden aus organisatorischen Gründen in mehrere Bauabschnitte unterteilt, um eine Entkoppelung voneinander abhängiger Gewerke und damit gleichzeitig eine Parallelarbeit zu ermöglichen. Hierdurch wird eine Verkürzung der Bauzeit und eine Senkung der von der Bauzeit abhängigen Kosten erreicht. Im vorliegenden Fall, der sich auf eine kleinere Baustelle bezieht, wird eine überlappende Arbeit der Gewerke nicht in Betracht gezogen. Aus verlängerter Bauzeit resultierende Kosten der einzelnen Varianten für entfallende Mieteinnahmen sind in den Kostenvergleich nicht einbezogen; sie sind abhängig von der Ortslage und der vermietbaren Fläche. Auf Basis der vorgenannten Grundlagen und Bedingungen werden die drei Varianten hinsichtlich ihrer Kosten untersucht. Die in den Kostenvergleich nicht einbezogenen o. g. Leistungen und Kosten sind entsprechend den örtlichen Verhältnissen hinzuzufügen, sofern diese für eine Entscheidungsfindung für eine der drei Varianten maßgebend werden sollten.

18.3.3 Kosten für das System „Weiße Wanne“ Variante 1B – Weiße Wanne mit durchgehender 80 cm dicker Fundamentplatte (Bild 18.2) Erdarbeiten

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Bodenaushub und Verfüllung (9.185 m3/2.705 m3)

56.780,00 €

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18.3 Kostenermittlung für die Dichtungssysteme

Abdichtungsarbeiten als Teil der Stahlbetonarbeiten 2 Lagen Baufolie als Gleitschicht Zulage für WU-Beton C 25/30 gegenüber Normalbeton Sohle 1.080 m3 Wände 210 m3 Zulage für erhöhten Schalungsaufwand (wasserdichte Schalungsanker) Wände 600 m 2 Wandsockel 35/15 cm auf der Sohle frisch auf frisch betoniert, einschließlich Schalung und PVC-Fugenband 150 m Sollbruchstellen in den Kelleraußenwänden aus PVC-Fugenband Abstand ca. 8 m 80 m Zusätzliche Bewehrung für Schwinden und Beschränkung der Rissweite w = 0,15 mm 36 t 43.785,00 €

In Stahlbetonarbeiten enthaltene anteilige Abdichtungsarbeiten Stahlbetonarbeiten für Sohle und Außenwände Sohlenbeton

1080 m3

Wandbeton

210 m3

Betonstahl

159 t

º ® » ® ¼

einschließlich Schalung insgesamt 322.020,00 €

./. Anteil für Dichtungsarbeiten Grundkosten der Stahlbetonarbeiten Gesamtkosten der Variante 1B

./.

43.785,00 € 278.235,00 €

netto 378.800,00 €

Gesamtstunden Variante 1B (Abdichtung + Stahlbeton) = 3.099 h Die Variante 1B ist die kostengünstigste Ausführung und wird deshalb für die nachfolgenden Varianten als Vergleichsbasis zugrundegelegt.

18.3.4 Kosten für das System „Schwarze Wanne“ Variante 2B – Schwarze Wanne mit Bitumenabdichtung und durchgehender 80 cm dicker Fundamentplatte (Bild 18.2 und 18.3) Erdarbeiten Bodenaushub und Verfüllung (9.432 m3/2885 m3)

58.955,00 €

18

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18 Kostenvergleich zwischen weißer, schwarzer und brauner Wanne

Abdichtungsarbeiten und zugehörige Leistungen Klebung aus 2 Lagen Bitumenschweißbahn G200 S5 Sohle 1.350 m2 Wände 510 m 2 einschließlich Schutzbeton und Schutzmauerwerk und Bitumenanstrich der Wände oberhalb des Grundwassers Stahlbetonarbeiten für Sohle und Außenwände Sohlenbeton 1080 m3 º® einschließlich Wandbeton 210 m3 »® Schalung ¼ Betonstahl 123 t

87.190,00 €

278.235,00 €

Bauzeitabhängige Mehrkosten Verlängerte Bauzeit gegenüber Variante 1B: Gesamtstunden Variante 2B (Dichtung + Stahlbeton) = 4.242 h Gesamtstunden Variante 1B (Dichtung + Stahlbeton) ./. 3.099 h Differenz

= 1.143 h

Zimmerer-, Beton-, Maurer- und Abdichtungskolonne jeweils 10 Mann mit 10 Stunden-Schicht 1.143 h

= 11,4 ≈ 11 Arbeitstage

10 Mann · 10 h/Tag

Vorhalten der Baustelleneinrichtung: 11 AT 6.000,00 €/Monat · = 22 AT/Monat

3.000,00 €

Bauleitungspersonal: 1 Bauleiter + 1 Polier 15.000,00 €/Monat ·

11 AT = 22 AT/Monat

7.500,00 €

Grundwasserhaltung: Vorhalten und Betrieb der Absenkungsanlage (11 AT = 15 Kalendertage) 1.000,00 €/Kalendertag · 15 Kalendertage =

15.000,00 €

Mehrfördermenge des Grundwassers: 350 m3/h · 24 h · 15 Kalendertage = 126.000 m3 Hebegebühr: 0,30 €/m3 · 126.000 m3 =

18

37.800,00 €

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18.3 Kostenermittlung für die Dichtungssysteme

Einleitung in Mischwasserkanal (alternativ) 2,40 €/m3 · 126.000 m3 = (302.400,00 €) 63.300,00 €

Mehrkosten infolge verlängerter Bauzeit der Variante 2B gegenüber Variante 1B Gesamtkosten der Variante 2B

netto

487.680,00 €

Gesamtkosten der Variante 1B

netto ./.

378.800,00 €

Mehrkosten der Variante 2B gegenüber Variante 1B

netto

108.880,00 €

18.3.5 Kosten für das System „Braune Wanne“ Variante 3B – Braune Wanne mit Volclay-Bentonit-Abdichtung und durchgehender 80 cm dicker Fundamentplatte (Bild 18.2 und 18.3) Erdarbeiten Bodenaushub und Verfüllung (9.320 m3/2.795 m3)

57.920,00 €

Abdichtungsarbeiten und zugehörige Leistungen Abdichtung aus Volclay-Bentonit-Platten Sohle 1350 m 2 Wände 510 m 2 einschließlich Schutzbeton und Hartfaserplatte als Schutz der Wandabdichtung zusätzliche Abdichtung der Wand-Sohle-Fuge und der Sollbruchstellen in den Wänden (a = 8 m) mit Bentonitstangen „Waterstop RX“ 50.950,00 €

Bitumenanstrich der Wände oberhalb des Grundwassers Stahlbetonarbeiten für Sohle und Außenwände Sohlenbeton 1080 m3 º® einschließlich Wandbeton 210 m3 »® Schalung ¼ Betonstahl 123 t

278.235,00 €

Bauzeitabhängige Mehrkosten Verlängerte Bauzeit gegenüber Variante 1B: Gesamtstunden Variante 3B (Dichtung + Stahlbeton) = 3.388 h Gesamtstunden Variante 1B (Dichtung + Stahlbeton) ./. 3.099 h Differenz

=

289 h

Zimmerer-, Beton- und Volclay-Dichtungskolonne jeweils 10 Mann mit 10 Stunden-Schicht 289 h 10 Mann · 10 h/Tag

= 2,9 ≈ 3 Arbeitstage

18

594

18 Kostenvergleich zwischen weißer, schwarzer und brauner Wanne

Vorhalten der Baustelleneinrichtung: 3 AT 6.000,00 €/Monat · = 22 AT/Monat

820,00 €

Bauleitungspersonal: 1 Bauleiter + 1 Polier 15.000,00 €/Monat ·

3 AT = 22 AT/Monat

2.045,00 €

Grundwasserhaltung: Vorhalten und Betrieb der Absenkungsanlage (3 AT = 4 Kalendertage) 1.000,00 €/Kalendertag · 4 Kalendertage =

4.000,00 €

Mehrfördermenge des Grundwassers: 350 m3/h · 24 h · 4 Kalendertage = 33.600 m3 Hebegebühr: 0,30 €/m3 · 33.600 m3 =

10.080,00 €

Einleitung in Mischwasserkanal (alternativ) 2,40 €/m3 · 33.600 m3 = (80.640,00 €) 16.945,00 €

Mehrkosten infolge verlängerter Bauzeit der Variante 3B gegenüber Variante 1B Gesamtkosten der Variante 3B

netto

Gesamtkosten der Variante 1B

netto ./. 378.800,00 €

Mehrkosten der Variante 3B gegenüber Variante 1B

netto

404.050,00 € 25.250,00 €

18.3.6 Vergleichende Auswertung Aus dem Kostenvergleich der drei Varianten ergeben sich folgende Resultate (vgl. Bild 18.4): Die kostengünstigste Ausführung ist die Variante 1B – „Weiße Wanne“ aus wasserundurchlässigem Beton mit 378.800,00 € netto. Danach ist die Variante 3B – „Braune Wanne“ mit Volclay-Bentonit-Abdichtung einzustufen.

18

Die Mehrkosten zur „Weißen Wanne“ betragen 25.500,00 € netto. Diese Bauweise wird jedoch in Deutschland noch recht selten angewandt, da für diese bisher noch keine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung besteht. Zu beachten ist auch das Wetterrisiko bei der Ausführung der Sohlenabdichtung, denn die Bentonitplatten müssen bis zur Herstellung der Fundamentplatte vor Durchfeuchtung, z. B. Regenwasser, geschützt werden. Erst durch das Gewicht der Sohlplatte wird bei Durchfeuchtung der Bentonitplatten ein ausreichender Quelldruck erzeugt, der die abdichtende Wirkung des Bentonits hervorruft.

18.4 Kosten von zusätzlichen Ausbau-Elementen

595

Die teuerste Bauweise ist die Variante 2B – „Schwarze Wanne“ mit Abdichtung aus Bitumenschweißbahnen. Die Mehrkosten zur „Weißen Wanne“ betragen 108.880,00 € netto. Bei der „Schwarzen Wanne“ ist allerdings zu werten, dass die Kosten für die „Weiße Wanne“ für die Nutzungsklasse B nach der WU-Richtlinie ermittelt wurden, während die „Schwarze Wanne“ der höherwertigen Nutzungsklasse A zuzuordnen ist. Wenn die „Weiße Wanne“ für die gleiche Nutzungsklasse konzipiert würde, entstünden beträchtliche Mehrkosten, die die Kostendifferenz zur „Schwarzen Wanne“ reduzieren würden, wobei die „Weiße Wanne“ aber dennoch einen Kostenvorteil bietet.

18.4 Kosten von zusätzlichen Ausbau-Elementen Nach dem Kostenvergleich für die Konstruktionsvarianten des Rohbaues wird hier auf einige konstruktive und kostenrelevante Gesichtspunkte des Ausbaues eingegangen. Die im Jahr 2003 erschienene Richtlinie für „Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton“ und die 2006 herausgegebenen „Erläuterungen“ basieren auf neuen Forschungen zum Wasserdurchdurchtritt durch wasserundurchlässigen Beton bei äußerer Belastung durch Grund-, Hoch- und Schichtenwasser. Bei entsprechender Wahl der Mindestdicke des Betonquerschnittes, der Betongüte und des Wasserzementwertes sowie der rechnerisch zulässigen Rissweite kann bei der Nutzungsklasse A eine Wasserdichtigkeit erzielt werden, die der Qualität einer „Außenhautabdichtung / Schwarzen Wanne“ gleichwertig ist. Die Nutzungsklasse A wird bei hochwertigen Lagerräumen mit Anforerungen an niedrige Luftfeuchtigkeit gewählt. Bei der Nutzungsklasse B wird ein ständiger oder zeitlich begrenzter sehr geringer Wasserzutritt gestattet, die hierdurch bedingte höhere Raumluftfeuchtigkeit wird durch Lüftungsanlagen entsprechend reduziert. Dieser Wasserzutritt kann an der raumseitigen Betonoberfläche leichte Wasserflecken erzeugen, hervorgerufen durch die gegenüber Nutzungsklasse A zulässige größere rechnerische Rissweite. Diese durch den Betonquerschnitt verlaufenden Trennrisse in der Größenordnung bis zu 0,2 mm unterliegen jedoch einem Selbstheilungseffekt durch Quellvorgänge, so dass dieser Wasserzutritt im Lauf einiger Monate wesentlich abklingt und zum großen Teil zum Stillstand kommt. Allen 3 Abdichtungsvarianten ist jedoch gemeinsam, dass die im Beton eingeschlossene Baufeuchte aus dem Betoniervorgang durch Diffusion an den raumseitigen Betonoberflächen über einen Zeitraum von mehreren Monaten bis zu 2 Jahren austritt. Dieser Vorgang ist unabhängig vom Abdichtungssystem und betrifft auch innenliegende Bauteile, wobei hier durch die beidseitige Belüftung der Trocknungsvorgang allerdings wesentlich schneller abläuft. Auf diese Erscheinung ist bei den Ausbauarbeiten zur Vermeidung von Schäden Rücksicht zu nehmen. Aus diesem Grunde wird hier auf einige Ausführungsarten bei der Verkleidung der Betonoberflächen eingegangen, die jedoch für alle 3 Abdichtungsvarianten in ähnlicher Weise gelten und somit kostenneutral sind.

18

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18 Kostenvergleich zwischen weißer, schwarzer und brauner Wanne

18.4.1 Anstriche / Beschichtungen auf Sohlen und Wänden Vorzugsweise sollten dampfdurchlässige Oberflächenanstriche bzw. -beschichtungen angeordnet werden. Alternativ können bei Flächen mit hohem Oberflächenverschleiß. z. B. Tiefgaragen, auch dampfdichte Beschichtungen aus Epoxidharz eingesetzt werden. Entscheidend ist, dass diese Anstriche eine hohe Haftzugfestigkeit (>1,5 N/mm 2) zum Untergrund aufweisen, um Blasenbildung infolge des Wasserdampfdrucks zu verhindern. Hierfür ist eine Vorbehandlung des Untergrundes erforderlich, wie Aufrauen der Oberfläche und Grundierung mit einem lösungsmittelfreien Epoxidharz bzw. Aufbringen einer Epoxidharz-Kratzspachtelung. Nach Abstreuung dieser Untergrundvorbehandlung wird dann der dampfdichte Deckanstrich aufgebracht. Diese Zweikomponenten-Spezialanstriche auf Epoxidharzbasis haben eine höhere Verschleißfestigkeit als die dampfdurchlässigen Materialien. Die Kostenunterschiede gegenüber den dampfdurchlässigen Anstrichen sind allerdings beträchtlich.

18.4.2 Fliesen Es sollten keine glasierten Fliesen sondern Keramikplatten verwendet werden. Der Dampfdiffufusionswiderstand von Keramikplatten ist niedriger als von glasierten Fliesen. Als Kleber sollte ein Fabrikat auf Zementbasis gewählt werden.

18.4.3 Räume mit hohen Anforderungen an geringe Raumluftfeuchtigkeit Lagerräume für Papier, Akten, Bücher, Zeichnungen, Gemälde, Holz, Musikinstrumente und feuchtigkeitsempfindliche Lebensmittel müssen durch entsprechende Lüftungsanlagen und Luftentfeuchter fortwährend auf einer niedrigen Raumluftfeuchte gehalten werden. Eine Kostenermittlung ist hierfür nur schwer durchzuführen, da in Gebäuden für die geschilderte Nutzung im Allgemeinen eine Lüftungsanlage für das gesamte Gebäude existiert, so dass der auf den Keller entfallende Kostenanteil ohne eine konkrete Planung bezüglich Raumnutzungen und Flächenanteil kaum abgrenzbar ist. Bewährt hat sich, bei Lagerung von feuchtigkeitsempfindlichem Material einen HohlraumFußboden auf der Gebäudesohle anzuordnen. Der Hohlraum wird durch eine Kunststoffschalung in Form sog. „Eierkartons“ gebildet. Der hierauf hergestellte Estrich wird dadurch punktweise gestützt. Die maximal mögliche Höhe des Hohlraumes beträgt nach derzeitigen Fabrikaten 8 cm. Diese reicht aus, dass in Verbindung mit einer Lüftungsanlage eine Luftzirkulation innerhalb des Hohlraum-Fußbodens zur Abführung von Wasserdampf stattfindet.

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Wichtig ist hierbei, zwischen Raumwänden und Hohlraum-Estrich eine ausreichend breite umlaufende Fuge auszubilden, über die der Luftaustausch erfolgen kann. Gleichzeitig sollte zwischen Wand und Regalen, Materialstapeln und Anlagen der Gebäudetechnik ein Abstand von mindestens 5 cm eingehalten werden. Die Kosten für einen Hohlraum-Estrich betragen ca. 40,00 €/m 2, während ein normaler Estrich bei 17,50 €/m 2 liegt.

18.5 Zusammenfassung

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18.5 Zusammenfassung Es werden Kostenvergleiche für drei unterschiedliche Abdichtungssysteme in Verbindung mit einer durchgehenden 80 cm dicken Gebäudesohle durchgeführt, wobei sich die Kostenuntersuchung nur auf die erdberührten Bauglieder (Sohle und Außenwände) erstreckt. Es zeigt sich, dass die „Weiße Wanne“ aus wasserundurchlässigem Beton kostenmäßig einen knappen Vorsprung vor der „Braunen Wanne“ mit Volclay-Bentonit-Abdichtung besitzt, während die „Schwarze Wanne“ mit Abdichtung aus Bitumenschweißbahnen die teuerste Lösung darstellt. Die „Schwarze Wanne“ hat jedoch für bestimmte Nutzungen ihre spezifischen technischen Vorteile. Insbesondere bei elektrischen Betriebsräumen ist die „Schwarze Wanne“ die technisch beste Ausführungsvariante. Jedem Bauherrn und Architekten ist zu empfehlen, in Abhängigkeit von der vorgesehenen Nutzung des zu errichtenden Gebäudes sorgfältige Vorüberlegungen und Kostenermittlungen für die einzelnen Ausführungsmöglichkeiten eines im Grundwasser gelegenen Kellergeschosses anzustellen. Dieser vorliegende Beitrag soll hierzu eine Anregung und Übersicht zu berücksichtigender Kostenfaktoren bieten.

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18 Bild 18.1

18.5 Zusammenfassung

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18 Bild 18.2

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Bild 18.3

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18.5 Zusammenfassung

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18 Bild 18.4

Sachwortverzeichnis 2-Komponenten-Pumpe 498 A Abdichtung – gegen aufstauendes Sickerwasser 228 f. – gegen Grundwasser 228 – im Verbund mit Fliesen und Platten 67 – im Verbund mit Fliesen und Plattenbelägen 81 – in häuslichen Bädern 449 – mit Beton 230 –, Anordnung und Ausbildung 165 ff. –, Balkon 222 –, Dachterrasse 222 –, flüssig aufzubringende 108 ff. –, Regeln zur 55 f. Abdichtungsbahn 66, 73 Abdichtungsführung, Bade- bzw. Duschwanne 460 –, barrierefreies Duschen 460 –, Türzarge 460 Abdichtungsinjektion 468 Abdichtungsstoff im Verbund mit Fliesen und Platten 79 Abdichtungstechnik 52 ff. ABI-Merkblatt 469 Abschluss 80, 132, 183 Abweichung 81 Acrylatgel 471, 476 Alkali-Kieselsäure-Reaktion 232 allgemeines bauaufsichtliches Prüfzeugnis 54, 66 Aluminium 400 anerkannte Regeln der Bautechnik 53 f. – – – –, Abweichungen 58 f. anerkannte Regeln der Technik (aRdT) 61, 65, 79, 81 Anflanschung 289 Anforderung, bauaufsichtliche 78 f. –, privatrechtliche 79 Anforderungsprofil 76 Anhang ZA 70, 74 Anschluss 80, 132, 182 f. Anwendbarkeitsnachweis 68 Anwendungsbestimmung 76

Anwendungsnorm 76, 81 Anwendungsregelung 77 f. Arbeitsfuge 294 ff. Arbeitsmodell 237 Asphaltmassen 66 Auffahrtsrampe 67 Auftriebskraft 129 Auftriebssicherung 327, 522 Ausführungsüberwachung 174 Austrocknungsbereich 237 B Badezimmer 57 Bahnart, Kennzeichnung 146 Bauart, nicht geregelte 68 bauaufsichtlicher Verwendbarkeitsnachweis 62 Baugrundeigenschaft 482 Baugrunderkundung, unterlassene 55 Bauordnungsrecht 80 Bauprodukte 61 – mit ETA 74 –, geregelte 66 –, neue 53 –, nicht geregelte 67 Bauproduktengesetz (BauPG) 52, 63, 73 Bauproduktenrichtlinie (BPR) 69 Bauregelliste 62, 427 Bauregelliste A 65 f. Bauregelliste A, Teil 1 66 Bauregelliste A, Teil 2 68 Bauregelliste A, Teil 3 68 Bauregelliste B, Teil 1 74 f. Bausätze mit ETA 74 Baustoff, haufwerksporiger 396 Baustoffoberfläche 85 Bauteil, wasserundurchlässiges 56 Bauteilabmessung 282 Bauteildicke 282 Bauvertrag 65, 80 Bauvertragsrecht 80 Bauwasser 532 Bauwerksabdichtung 215 f. –, bituminöse 400 –, Planung 160 ff.

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–, Werkstoffe 85 ff. Bauwerksgründung 275 Beanspruchungsklasse 234 Becken 58 Behälter 58 Bemessungswasserspiegel 33 Bemessungswasserstand 55, 160 Bentonit 334, 344 ff. –, Abdichtungseigenschaften 344 Bentonitabdichtung 118 ff., 347 ff. –, Ausführungsbeispiele 358 ff. Bentoniteinstreuung 348 Bentonitmatte 67, 69 Bentonitpanel 349 Bentonitpaste 119 Bentonitplatte, Wetterrisiko 594 Bentonitpulver 119 Bentonitschichten 344 Bentonitsuspension 119, 349 Bentonittafelstreifen 119 Beschaffenheit, übliche 53 Beton 114 –, Klassifizierung 231 f. –, schwindarmer 246 –, Verhalten 251 –, Zusammensetzung 231 Betonierfuge 294 ff., 298 Betonuntergrund 395 Betonzugspannung 256 Bewegungsfuge 67, 80, 132, 302 ff. Beweislast 54 Bezeichnungsschlüssel 509 Biegezugzone 262 f. Bitumen 89, 137 Bitumenabdichtung 401 Bitumenabdichtungsbahn 145 ff. –, Materialeigenschaft 148 –, Verarbeitung 150 Bitumenbahn 73, 75, 77, 96 ff., 137 ff. Bitumendachdichtungsbahn 176 Bitumendeckanstrich 152 Bitumendickbeschichtung 79, 81, 100, 568 –, kunststoffmodifizierte 69, 384 ff. Bitumenemulsion 121, 386 Bitumen-Kaltselbstklebebahn 159, 177 Bitumenkleber 519 Bitumenlösung 121 Bitumenprodukte 89

Bitumenschweißbahn 145 ff., 152, 176 –, Materialeigenschaft 148 –, Verarbeitung 150 Bitumenspachtelmasse 520 Bitumenwerkstoff 208 ff., 215 f. Bodenablauf 456 Bodenfeuchte 20, 80 Bodenfeuchtigkeit 55, 504 Bohrraster 489 Brandschutz 61 Brauchwasser 15 Brechpunkt nach Fraaß 141 Brücke 67 Brückenbelag 67 Bürstenstreichverfahren (BSTV) 151, 212 C CE-Kennzeichnung 63, 66, 70 f., 73 f., 76, 81 CE-Zeichen 508 CM-Gerät 534 CUAP 73, 75, 77, 427 CUAP-Verfahren 70 D Dampfbremse 122 ff. Dauerhaftigkeit 52, 79, 516 Dehnung 148 Deutsches Institut für Bautechnik 62 Dichtigkeitsbegriff 85 Dichtungsrohr 301 Dichtungsschlämme 364 ff., 579 – als Negativabdichtung 378 f. –, Anforderungen 367 –, mineralische 56, 58, 67, 79, 81, 108 f. Dichtungsschleier 339 Dielektrizitätsmessgerät 535 DIN 18195 Bauwerksabdichtungen 88 f., 160 ff., 368 Dränanlage 30 –, Bemessung 47 Dränelement 36, 44 Dränleitung 31 Dränmaßnahme 129 Dränrohr 31 Dränung 30 ff., 55, 504, 521 Dreifachwand 287 Druckfestigkeit 514

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–, Nennwert 514 Druckgefälle 268 Druckspannung, Rechenwerte 513 Druckwasserbereich 237 Druckwasserhöhe 268 Durchdringung 59, 80, 132, 182, 286, 357, 375 f., 454 ff. Durchfeuchtungsgrad 541 –, hygroskopischer 542 Durchlässigkeit 485 Durchlässigkeitsbeiwert 16, 27 Durchtrocknung, Grad der 414 E Ecke 132 Eigenspannung 249, 253 f. Eignungsnachweis 79, 81 Einbaubedingung 512 Einbauteil 130 ff. Eindringtiefe 141 Einfluss, zwangauslösender 238 Einwirkung 503 Elastizitätsmodul 253 Elastomer 106 Elastomerbahn 73, 75, 77 Elastomer-Dichtungsbahn 104 ff. Elektroosmose 560 elektrophysikalisches Verfahren 559 EnEV 2009 508 Entsalzungsverfahren 562 ff. Epoxidharz 122 Erdruhedruck 505 Erstprüfung (ITT) 70 f., 76 Erweichungspunkt 140 ETAG 70 ETAG 022 67, 73, 75, 77, 427 ETAG 033 73, 75 Ethylencopolymerisat-Bitumen (ECB) 106 Ethylen-Vinylacetat-Terpolymer (EVA) 106 europäisch harmonisierte Normen 66 europäische technische Zulassung (ETA) 54, 63, 67, 69 f. Expositionsklasse 232 F Faserbeton 398 Festigkeitsklasse 233 Festigkeits-Zeitbeiwert 281

Feuchtebilanz 314 f. Feuchtediagnostik 538, 540 Feuchtegehalt, hygroskopischer 541 –, massebezogener 541 Feuchteschutz 65, 69 Feuchtigkeit, kapillar aufsteigende 548 ff. Filterschicht 37 Filtervlies 37 Flächendrän 31 Flächeninjektion 575 ff. – in Bauteile 490 – in Bauteilzwischenräume 493 Flüssigabdichtung 57 Flüssigkunststoff 67, 79, 81 – für Bauwerksabdichtungen 111 f. Frost-Tauwechsel 505 Frost-Tauwechselversuch 517 Fuge 177 ff., 376 f. Fugenabdichtung 288 f. Fugenausbildung 287 ff. Fugenband 66, 290 –, Arten 291 Fugenbänder 66 Fugenblech 290, 304 –, beschichtetes 67 Fugenblechkreuz 301 Fugeneinlage, quellfähige 67 Fußpunktabdichtung 56 G Gebäudenutzungsklasse 587 Gebrauch¬stauglichkeit 274 Gebrauchstauglichkeit 52, 79 Gel 468 –, gefülltes 471 –, Umweltverträglichkeit 478 Gelinjektion 468 Geotextil 353 Geotextillage 348 Gesundheitsschutz 61 Gieß- und Einwalzverfahren 211 f. Gießverfahren 151, 211 Gleitschicht 122 ff. Grat 394 Grenzflächenspannung 85 Großküche 57 Grundierung 120 ff. Grundwasser 19, 21

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–, aggressives 23 Grundwasserspiegel 33 H Haftschlämme 122 Haftwasser 18, 169 harmonisierte europäische Normen (hEN) 63, 69 Heizungskeller 310 Hilfsregel 59 Hochwasser 19 Hofkellerdecke 67 Hohlraum-Fußboden 596 Hydratationswärme 239 Hygroskopizität 561 I Injektion 468, 335 – von Bewegungsfugen 497 – wasserführender Risse 495 Injektionsdruck 490, 492 Injektionsmittel 556 Injektionsraster 492 Injektionsschlauchsystem 67 Injektionsschleier 339 Injektionsstufe 489 Injektionstechnologie 488 Injektionsverfahren 555 ff. Injizierbarkeit 485 Innenabdichtung, Nassraum 220 Innenwanne, wasserdruckhaltende 573 f. Instandsetzung 332 ff. J Juteträgerschicht 96 K Kabeldurchführung 286 Kältebiegeversuch 148 Kante 132 Kapillarbereich 237 Kapillarsaum des Grundwassers 504 Kapillarwasser 17, 169 Kehle 132 Keller 309 f. –, hochwertig genutzter 312 Kellerabdichtung, Fußpunktausbildung 373

Kellerraum, sommerliches Verhalten 507 Kellertreppe, außenliegende 188 Kernbereich 237 Klärbecken 324 ff. Klasse 74 Klebeart 209 ff. Klebemassen 66 KMB 386 –, 1-komponentige 391 f. –, 2-komponentige 392 KMB-Abdichtung 202 Koexistenzperiode 66, 71 Konformitätsbescheinigung 70 Konformitätsbescheinigungsverfahren 70 Konformitätserklärung 72 Konformitätsnachweis 71, 75 Konsolankerkonstruktion 201 Konstruktionsvergelung 490 Kontrollschacht 42 Kratz- und Füllspachtelung 408 Kriechen 242 ff. Kriechverhalten 514 Kriechzahl 253 KSK-Bahn 97 Kunstharz-Verpressung 335 Kunststoff 398 Kunststoffbahn 73, 75, 77, 352 Kunststoff-Dichtungsbahn 104 ff. Kunststoffdichtungsfolie 348 Kunststoffprodukt 104 ff. Kunststoff-Zement-Mörtelkombination 440 Kupfer 400 L Lagerkeller 310 Landesbauordnung 62, 74 Langzeitverhalten 516 Leckage, Ortung 533 ff. Lehm 118 Lehm-Dichtung 118 ff. Leistungsstufe 74 Leitlinie für europäische technische Zulassungen 77 Lichtschacht 188, 284 Liste C 62, 65 ff., 69 f. Liste der Technischen Baubestimmungen (LTB) 62, 74, 77 Los-Festflansch-Konstruktion 183 ff.

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Luftfeuchte 13 Lüftung, natürliche 236 M Manschette 455 Maueraustauschverfahren 550 Mauersägeverfahren 552 Mauersperrbahn 56 Mediendurchführung 400 Merkblatt 54 Mikrowellenverfahren 536 Mindestdicke von Bauteilen 235 Mindestwärmeschutz 506 Mischkopf 498 Mörtel, wasserundurchlässiger 6 Musterbauordnung 61 N Nachbehandlung 247 Nassraum 57, 67, 77, 427 Nassraumabdichtung 57, 75 Natriumbentonit 119 Neutronensonde 538 Nichteisenmetall 400 Niederschlag 532 Niederschlagswasser 14 Nutzungsklasse 236 O Oberflächenschutzsystem 112 ff. Oberflächenspannung 488 Ökotest 479 Opferputz 563 Organisation für Europäische Technische Zulassungen (EOTA) 69 P Packergeometrie 489 Parkhaus 67 Passivhaus-Bauweise 525 PE-beschichteter Deckvliesstoff 348 Penetration 141 Perimeterdämmplatte 128, 418 Perimeterdämmstoff, Mindestanforderung 511 Perimeterdämmung 502 PG-AIV 67, 69 PG-FLK 67, 69

PG-KMB 69 PG-MDS 67, 69 Polyisobutylen (PIB) 106 Polymerbitumen 97 –, Kennzeichnung 146 Polymerbitumenbahn 96 ff. –, kaltselbstklebende 97 Polymerdispersion 121, 439 Polymerdispersionsschlämme 122 Polymerlösung 122 Polyolefinen (FPO), flexible 107 Polystyrol-Hartschaum (XPS), extrudierter 506 Polyurethangel 472 –, gefülltes 472 Polyurethan-Kleber 519 f., 522 Polyvinylchlorid (PVC) 106 Porenfüllgrad 488 Produkt, geregeltes 62 –, neues 58 –, nicht geregeltes 62, 66 Produktionskontrolle (FPC), werkseigene 70 ff. Produktkennzeichnung 72 Produktnorm, harmonisierte europäische 509 Prüfzeugnis, allgemeines bauaufsichtliches 54, 62, 81 PVC-weich (PVC-P) 106 Q Quellbändern 119 Quelldruck 345, 475 Quellprofil 289 Quellverhalten 475 Quellweg 345 Querschnittsabdichtung 56, 165 R Rammverfahren 551 Randfuge 451 Raumklima 236 Raumnutzung 236 Reaktionsharz 441 Regelung, bauaufsichtliche 61 ff. Regelwerk 54 Reibung 255 ff. Reibungsbeiwert 256

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Reißfestigkeit 148 Relaxation 242 ff. Richtlinie 54 Richtlinie der Bahn AG 469 Ringdränleitung 39 Ringdränung 582 Ring-und-Kugel-Methode 140 Riss, selbstheilender 333 Rissbreite, begrenzte 280 –, Begrenzung 271 –, rechnerische 269 –, zulässige 267 ff. Rissgefahr 250 ff., 266 f. –, ausführungstechnische Maßnahmen 266 –, betontechnische Maßnahmen 266 –, konstruktive Maßnahmen 266 Risssicherheit 261 ff. Rohfilzschicht 96 Rohrdurchführung 286 Rückstauklappe 43 S Salzreduzierung 563 Sanierputz 564 Sanierungsplanung 547 f. Sättigungsfeuchte 541 Sauberkeitsschicht 521 Säulenversuch mit umgekehrter Fließrichtung 478 Schadensdokumentation 539 Schadsalzanalyse 544 Schalenriss 261 f. Schallschutz 61 Schalung, aufgestelzte 327 Schalungsstein aus Polystyrol 400 Schaumglas 129, 506 Scheinfuge 300 ff. Schichtaufbau 101 f. Schichtenwasser 18, 21 Schleierinjektion 349, 479, 484, 575 ff. Schrumpfdehnung 244 Schutz gegen Abkühlen 246 –, mechanischer 503 Schutzfolie 348 Schutzmaßnahme 65, 127 ff. Schutzniveau 76 Schutzschicht 127 ff.

Schwarze Wanne 203 f. Schweißverfahren 213 Schwelle 458 Schwimmbecken 58, 67, 319 ff. Schwimmbeckenumgang 57 Schwinddehnung 244 Schwinden 238, 242 ff. Setzung 238 Sicherheit 52 Sicherheitsniveau 74, 76 Sickerdole 583 Sickerschicht 31, 37 Sickerwasser 16 –, aufstauendes 17, 20, 80, 173 –, nichtstauendes 16, 20, 169 Sockel 521 Sockelbereich 56, 374 f. Sohlplatte 274 Sollriss-Stelle 132 Spritzbeton 338 Spritzwasserbereich 374 f. Spülpumpe 498 Spülschacht 42 Stand der Technik 79 Standsicherheit 61 Steinkohlenteerpech 137 Stoß, geklebter 304 –, geschraubter 305 –, geschweißter 304 T Tauwasser 531 Tauwasserbildung 315 ff. Tauwasser-Nachweis 507 Technische Baubestimmungen 61, 74 Temperaturausgleich, Zeitpunkt 241 Temperaturdehnzahl 253 Temperatureinwirkung 238 Temperaturerhöhung im Beton 240, 242 Temperaturverlauf 259 Thermografie 537 Tiefgarage 311 Tonabdichtung 116 Trägereinlage, Kennzeichnung 146 Tragfähigkeit saugender Untergründe 394 Trennlage 122 ff. Trennriss 263 –, Vermeidung 278

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–, Vermeidung durch ausführungstechnische Maßnahmen 279 –, Vermeidung durch betontechnische Maßnahmen 279 –, Vermeidung durch konstruktive Maßnahmen 278 f. Trinkwasserbehälter 322 ff. Trockenschichtdicke 414 Trocknungsschwinden 244 Trog 67 Trogbauwerk 326 ff. Tunnel 67, 329 ff. U Übereinstimmungsnachweis 66 ff., 70 Übereinstimmungsnachweisverfahren 63 Übereinstimmungszeichen (Ü-Zeichen) 63 Übereinstimmungszeichenverordnung 63 Übergabeschacht 42 Übergang 80, 132 Überlappstoß, geschweißter 304 Überwachungsklasse 233 Umweltschutz 61 Unterdeckbahn 73 Unterspannbahn 73 Untersuchung, geotechnische 55 Ü-Zeichen 73 V Verarbeitungsregel 54 Verarbeitungsrichtlinie 54 Verbundabdichtung 57 f., 109 f., 424 ff. –, Anwendungsregeln 430 –, bahnenförmige Abdichtungsstoffe 444 –, Balkone und Terrassen 463 ff. –, bauaufsichtliches Regelungskonzept 430 –, Bauregelliste 428 –, Beanspruchungsklassen 426 –, ETAG 022 428 –, flüssig zu verarbeitende 439 –, hohe Beanspruchung 426 –, Konstruktions- und Bemessungsregeln 433 –, mäßige Beanspruchung 426 –, plattenförmige Abdichtungsstoffe 446 Verformungsbehinderung 255 ff. Verpressarbeiten 335 Verpresssystem 289

Versagensfolge 53 Versickerungsanlage 43 Versickerungsschacht 43 Versiegelung 120 ff. Verwendbarkeitsnachweis 68, 70, 76, 79, 506 –, bauaufsichtlicher 69 VOB 65 Volclay-Bentonit-Streifen 356 Volclay-Panel 350 Volumenstrom 490 Voranstrich 120 ff. Vorflut 43 Vorfluter 31 Vorratskeller 310 V-Schnittverfahren 554 W Wand, Öffnungen 284 f. –, Zwangbeanspruchung 275 ff. Wandbahn im GEV 152 Wanddrän 31 Wandhöhe 283 f. Wandsohlenabdichtungsanschluss, mit Arbeitsraum 188 ff. –, ohne Arbeitsraum 193 ff. Wan¬ne, braune 116, 587 Wanne, Kostenvergleich 587 ff. Wanne, schwarze 116, 587 Wanne, weiße 116, 587 Wärmebrücke 507 Wärmedämmstoff 503 Wärmedämmung,lastabtragende 512, 513 Wärmedurchgangskoeffizient, Zuschlag 512 Wärmeleitfähigkeit, Bemessungswert 510 –, Nennwert 510 Wärmeschutz 61, 503 –, energiesparender 508 Wärmestandsfestigkeitsprüfung 149 Wasser, drückendes 20, 172, 504 –, eindiffundierendes 313 –, langanhaltendes oder ständig drückendes 522 –, nicht drückendes 20, 80, 170, 504 –, nicht stauendes 504 –, von außen drückendes 80 –, von innen drückendes 80

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Wasseraufnahme 515 –, Stufen der langzeitigen – durch Diffusion 516 Wasserbeanspruchung 20 ff., 385, 504 Wasserbeanspruchungsart 55 –, Ermittlung der 55 Wasserdampfdiffusion 312 Wasserdurchlässigkeit 34, 344 Wasserdurchlässigkeitsbeiwert 34 Wassereindringwiderstand 230 –, hoher 56, 114 Wasserkreislauf 12 f. Wasserqualität 346 wasserundurchlässige Bauten 230 ff. – –, Ausführung 308 Wellpappe 348 Wischprobe 394 Witterungseinfluss 258 ff., 371 WTA-Merkblatt 4-6-05D 369 WU-Beton 230 –, konstruktive Durchbildung 272 ff. WU-Betonbauteile 67 WU-Richtlinie 587

X XPS-Schaumstoffplatte 128 Z Zementleim-Verpressung 334 Zertifizierungsstelle 72 Zink 400 Zulassung, allgemeine bauaufsichtliche 62, 506, 511 Zulassungsleitlinie 75 Zustimmung im Einzelfall 62 Zuverlässigkeit 52 Zwang 248 Zwangsförderung 498 Zwangslüftung 236