Artikel herunterladen

Regelungen und Empfehlungen
für wasserundurchlässige
(WU-)Bauwerke aus Beton
Gebäude angrenzend erfordern meist
aufwendige Fugenkonstruktionen.
Von Thomas Freimann, Nürnberg
Weiße Wannen
Wasserundurchlässig geplante Bauwerke in Form einer geschlossenen
Wanne, bei der Abdichtung und
Tragwirkung vom Baustoff Beton
übernommen werden. Die Planung
beinhaltet Aussagen zur Rissverteilung bzw. einen Nachweis zur Begrenzung der Rissbreite sowie eine
detaillierte Vorgabe der Fugensicherungsmaßnahmen. Sinnvoll ist
eine Optimierung in konstruktiver,
betontechnischer und ausführungstechnischer Hinsicht, um Eigen- und
Zwangspannungen im Bauwerk gering zu halten. Die in der Regel hellen Betonoberflächen haben zu der
Namensgebung geführt.
1 Allgemeines
Bauwerke, die unterhalb der Geländeoberkante erstellt werden, müssen
gegen außen anstehende Bodenfeuchtigkeit, Sickerwässer oder gegen drückendes Grundwasser abgedichtet werden.
Man unterscheidet starre und hautförmige Abdichtungen. Hautförmige, auf der wasserzugewandten
Seite aufgebrachte Abdichtungen sind nach DIN 18195 [1] genormt und entkoppeln tragende
und abdichtende Funktion des Bauwerks. Der Anwendungsbereich der
DIN 18195 beinhaltet jedoch keine wasserundurchlässigen Bauwerke.
DIN 18195 „Bauwerksabdichtungen“
ist daher für WU-Bauwerke aus Beton nicht anzuwenden!
Als wasserundurchlässige (WU-) Konstruktionen bezeichnet man Bauwerke aus Beton, die ohne zusätzli-
che äußere hautförmige Abdichtung
erstellt werden und allein aufgrund
des Baustoffs und besonderer konstruktiver Maßnahmen wie Fugenabdichtung und Rissbreitenbegrenzung
einen Wasserdurchtritt in flüssiger
Form verhindern (Bild 1). Eine Diffusion von Wasserdampf wird nicht
unterbunden. WU-Bauwerke aus Beton gehören zu der Gruppe der starren Abdichtungen und verbinden die
tragende und abdichtende Funktion
in einer Schicht miteinander. Vorteil
dieser Bauweise ist die einfache, einschichtige Konstruktion der Wand,
die gegenüber mechanischen Angriffen von außen unempfindlich ist. Die
Herstellung ist witterungsunabhängig. Eventuelle Undichtigkeiten lassen sich leicht räumlich eingrenzen.
Nachteilig ist ein höherer Planungsaufwand der Baukonstruktion, auf
den nachfolgend eingegangen wird.
Raum- bzw. Dehnfugen zwischen
Gebäudeteilen oder an bestehende
Bild 1: Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton
ohne zusätzliche
hautförmige Abdichtung. Bauweisen aus Ortbeton,
Elementwänden
(Halbfertigteile)
mit Kernbeton oder
Vollfertigteilen.
Arbeits- und Sollrissfugen mit Fugenabdichtungen.
2 Begriffe
Schwarze Wannen
Bauwerke mit hautförmiger, früher
häufig schwarzer, meist bituminöser
oder kunststoffhaltiger Abdichtung,
die als Bahnen bzw. als Anstrich oder
gespachtelt aufgetragen werden. Die
Ausführung ist in DIN 18195 genormt.
Braune Wannen
Bauwerke mit spezieller außen aufgetragener Bentonitabdichtung.
Bentonit ist ein bräunliches Tonmineral mit hohem Quellvermögen
und damit abdichtender Wirkung.
Diese Form der Abdichtung ist im
Wohnungsbau selten zu finden, sie
stammt aus dem Spezialtiefbau.
3 Regelwerke
Bis vor kurzem gab es in Deutschland kein einheitliches Regelwerk für
den Bau wasserundurchlässiger Bauwerke aus Beton, obwohl (oder vielleicht weil) Weiße Wannen seit Jahrzehnten erfolgreich gebaut werden.
Beton-Informationen 3/4 · 2005
55
Auf der Grundlage allgemeiner
Regelwerke für den Betonbau wie
DIN 1045 / DIN EN 206-1 [2] gibt es
Merkblätter mit empfehlendem
Charakter vom Deutschen Betonund Bautechnik-Verein und von
der ehemaligen Bauberatung Zement (Tafel 1). Daneben musste sich
der Planer auf verschiedene Veröffentlichungen in der Fachliteratur stützen. Im Mai 2004 ist vom
Deutschen Ausschuss für Stahlbeton (DAfStb) die Richtlinie „Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton
(WU-Richtlinie)“ [3] veröffentlicht
worden, die erstmalig Anforderun-
gen an Planung und Ausführung
stellt (Tafel 2). Bauphysikalische
Besonderheiten und weitere nutzungsbedingte Anforderungen sind
allerdings weiterhin vom Planer gesondert zu berücksichtigen und
nicht Bestandteil der WU-Richtlinie.
Nach der WU-Richtlinie können wasserundurchlässige Wände aus Ortbeton, Elementwänden (GitterträgerHalbfertigteile, Dreifachwände) oder
Vollfertigteilen hergestellt werden.
Die Regelungen der Richtlinie stellen eine Ergänzung zum Nach-
Tafel 1: Regelwerke und Empfehlungen für den Bau von wasserundurchlässigen
Bauwerken aus Beton
DIN 1045 Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton (07/2001)
Teil 1: Bemessung und Konstruktion
Teil 2: Anwendungsregeln zu DIN EN 206-1
Teil 3: Bauausführung
Teil 4: Ergänzende Regeln für die Herstellung und die Konformität von Fertigteilen
DIN-Fachbericht 100: Beton. Zusammenstellung von DIN EN 206-1 und DIN 1045-2
(1. Auflage 2001)
DIN EN 206-1 Beton – Festlegung, Eigenschaften, Herstellung, Konformität (07/2001)
Richtlinie „Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton (WU-Richtlinie)“ (November
2003), Deutscher Ausschuss für Stahlbeton
Merkblätter Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein E.V. (DBV), Berlin
Wasserundurchlässige Baukörper aus Beton (06/1996)
Fugendichtungen im Hochbau (1996)
Fugenausbildung für ausgewählte Baukörper aus Beton (04/2001)
Verpresste Injektionsschläuche für Arbeitsfugen (06/1996)
Abstandhalter (06/1996)
Betonierbarkeit von Bauteilen aus Beton und Stahlbeton (11/1996)
Sachstandsbericht „Quellfähige Fugeneinlagen für Arbeitsfugen“ (02/1999)
Zementmerkblätter: Schriftenreihe der Bauberatung Zement, Verlag Bau+Technik
VBT, Düsseldorf
H10 Wasserundurchlässige Bauwerke (08/2002)
B22 Arbeitsfugen (01/2002)
DIN 7865 Elastomer-Fugenbänder zur Abdichtung von Fugen in Beton, Teile 1 und 2
(2/1982)
DIN 18541 Fugenbänder aus thermoplastischen Kunststoffen zur Abdichtung von
Fugen in Beton, Teile 1 und 2 (11/1992)
E DIN 18197 Abdichten von Fugen in Beton mit Fugenbändern (7/2000)
Lohmeyer, G.: Weiße Wannen – einfach und sicher. Verlag Bau+Technik,
Düsseldorf 2004
Hohmann, R.: Fugenabdichtungen bei wasserundurchlässigen Bauwerken aus Beton.
Frauenhofer IRB Verlag, Stuttgart 2004
Beton-Informationen 3/4 · 2005
56
weis der Gebrauchstauglichkeit nach
DIN 1045-1 dar. Bei der Planung eines WU-Bauwerks sollte sie daher im
Bauvertag vertraglich vereinbart sein.
Ergänzend zur WU-Richtlinie wird
ein Erläuterungsband erscheinen,
der weitergehende Informationen
zur Auslegung einzelner Anforderungen enthält.
Als maßgebliche Begriffe sind festgelegt:
Wasserundurchlässigkeit
Im Sinne der Richtlinie ist Wasserundurchlässigkeit erreicht, wenn die Anforderungen an die Begrenzung des
Wasserdurchtritts durch den Beton,
durch Fugen, Arbeitsfugen und Sollrissquerschnitte, durch Einbauteile
(Durchdringungen) und Risse erfüllt
werden. Hier wird eine ganzheitliche
Betrachtung des Bauwerks angestrebt
und im Weiteren auf die Planungsverantwortung für die genannten
einzelnen Elemente hingewiesen.
Beanspruchungsklasse
Die Beanspruchungsklasse wird vom
Anwender (Planer) festgelegt und
berücksichtigt die Art der Beaufschlagung des Bauwerks oder Bauteils mit Feuchte oder Wasser. Zur
Festlegung der Beanspruchungsklasse ist u.a. die Kenntnis des Bemessungswasserstands erforderlich.
4 Lastfall Wasser /
Feuchtetransport
Lastfall Wasser
WU-Konstruktionen verhindern
den Durchtritt von Wasser in flüssiger Form. Die Kenntnis über den
außen anstehenden Lastfall „Wasser“ ist deshalb von großer Bedeutung. Die Bandbreite der Beanspruchung reicht von Bodenfeuchte über
Sicker- und Schichtenwasser (stauend oder nicht stauend) bis hin zu
Tafel 2: Inhalt der DAfStb-Richtlinie: Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton
(WU-Richtlinie)
1
2
3
4
5
Anwendungsbereich
Verweisungen
Begriffe
Aufgaben der Planung
Festlegungen
5.1 Wasserundurchlässigkeit
5.2 Beanspruchungsklassen
5.3 Nutzungsklassen
6 Anforderungen
6.1 Beton
6.2 Bauteildicke
6.3 Fugen und Durchdringungen
7 Entwurf
8 Berechnung und Bemessung
8.1 Einwirkungen
8.2 Lagerungsbedingungen
8.3 Zwang
8.4 Vorspannung
8.5 Nachweise
nicht drückendem und drückendem
Wasser. Der Bemessungswasserstand,
also der höchstmögliche Wasserstand durch Grund-, Schichten- oder
Hochwasser während der Nutzungsphase, muss dem Planer bekannt
sein. Die Weiße Wanne sollte bis
mindestens 30 cm über den Bemessungswasserstand geführt werden.
9 Bewehrungs- und Konstruktionsregeln
9.1 Bewehrungsführung
9.2 Fugenausbildung, Sollrissquerschnitte
10 Fugenabdichtungen
10.1 Anwendungsregeln
10.2 Unbeschichtete Fugenbleche
11 Ausführung
11.1 Allgemeines
11.2 Zusätzliche Maßnahmen
12 Dichten von Rissen und Instandsetzung von Fehlstellen
12.1 Allgemeines
12.2 Wasserseitige Dichtungsmaßnahmen
12.3 Füllen von Rissen, undichten
Fugen und undichtem Betongefüge
12.4 Instandsetzung von Fehlstellen
Aus der Höhe der Druckwasserbelastung wird in Abhängigkeit von der
Wand- oder Sohlplattendicke die
maximale Rissbreite bestimmt, die
unter Berücksichtigung der Selbstheilung der Risse rechnerisch angenommen werden darf. Die Art der
Wasserbeanspruchung wird in eine
Beanspruchungsklasse eingestuft.
Bild 2: Arbeitsmodell für Feuchtebedingungen im Betonquerschnitt bei einseitiger
Wasserbeaufschlagung in Anlehnung an [4]
Neben dem hydrostatischen Wasserdruck muss ein eventueller chemischer Angriff des Wassers berücksichtigt werden. Ergibt die Wasseranalyse nach DIN 4030-2 einen
Angriffsgrad XA2 aufgrund eines pHWerts < 5,5 oder aufgrund von Kalk
lösender Kohlensäure, dürfen die in
der WU-Richtlinie aufgeführten Rechenwerte für die Trennrissbreiten
nicht in Ansatz gebracht werden!
Feuchtetransport
Feuchtetransport und Diffusion innerhalb eines ungestörten Bauteilquerschnitts aus wasserundurchlässigem Beton kann nach neueren
Untersuchungen [4] wie im Bild 2
zusammengefasst werden. Die kapillare Wasseraufnahme auf der
wasserzugewandten Seite erfolgt
unabhängig vom hydrostatischen
Wasserdruck maximal bis in eine Tiefe von etwa 7 cm. Auf der luftzugewandten Seite trocknet das Bauteil
langsam aus. Dieser Diffusionsbereich
beschreibt die Zone, in der das Überschusswasser des Betons an die Innenluft abgegeben wird (Entweichen
der Baufeuchte). Die Austrocknungstiefe im Diffusionsbereich liegt maximal bei etwa 8 cm, weil der Diffusionswiderstand mit der Tiefe im Beton
zunimmt. Zudem wirkt die bei raumseitiger Nutzung durch Personen abgegebene Feuchtemenge der Austrocknung durch Diffusion entgegen.
Solange sich Kapillarbereich und Diffusionsbereich nicht überschneiden
(z.B. Bauteildicken > 20 cm), findet
im Kernbereich offensichtlich kein
Feuchtetransport statt. Das bedeutet,
dass sich die raumseitige Feuchteabgabe bei ausreichender Dicke nahezu unabhängig von den Randbedingungen und der Feuchtesituation auf
der Außenseite verhält. Bei Bauwerken mit hochwertiger Nutzung verlangsamt sich die Diffusion im Austrocknungsbereich im Laufe der Zeit
und erreicht einen Gleichgewichtszustand, da das TemperaturgefälBeton-Informationen 3/4 · 2005
57
le von innen (ca. 20 °C) nach außen
(ca. 8 °C) der Wasserdampfabgabe
nach innen entgegenwirkt.
5 Elemente einer WU-Planung
Eine wasserundurchlässige Betonkonstruktion erfordert mehr als nur
den Baustoff „wasserundurchlässiger
Beton“ oder „Beton mit hohem Wassereindringwiderstand“, um funktionsfähig zu sein. Die in der Planung
zu berücksichtigenden einzelnen
Elemente sind (Bilder 3 a, b):
 Bauphysik
Wärmedämmung, Lüftung, Nutzungsanforderungen
Insbesondere die Anforderungen aus
der Nutzung sind im Vorwege mit
dem Auftraggeber zu klären und
vertraglich festzulegen. In der WURichtlinie werden Nutzungsklassen
genannt, die vertraglich zu vereinbaren sind. Die Besonderheiten der
diffusionsoffenen Konstruktion muss
dem Nutzer im Hinblick auf Nutzungsänderungen deutlich gemacht
werden, um spätere Feuchteschäden
auszuschließen.
 Baustoff
Beton mit hohem Wassereindringwiderstand (neue Bezeichnung nach DIN 1045-2) (früher:
wasserundurchlässiger Beton oder
WU-Beton)
 Zwangspannungen im Bauwerk;
Aussagen zur Rissbreite,
Bewehrungsführung; Nachweis
zur Begrenzung der Rissbreite,
Ziel: Optimierung der Konstruktion hinsichtlich Zwang
 Fugenplanung
Auswahl und Anordnung von
Fugenabdichtungen
 Bauausführung
Betonierbarkeit, Verdichtung,
Nachbehandlung
a)
6 Konstruktionsschritte
truktion müssen diese Risse mit Hilfe von Bewehrung auf eine vorher
bestimmte maximale Rissbreite begrenzt werden. Alternativ kann auch
versucht werden, die Entstehung der
Zwangspannungen durch eine günstige zwangarme Konstruktion zu
vermindern. Zusammengefasst sind
drei Wege möglich, eine Weiße Wanne zu konstruieren:
 Bauweise mit vermindertem
Zwang (keine unkontrollierte
Trennrissbildung). Durch günstige
Konstruktion oder enge Scheinfugenabstände nur geringe Zwangspannungen im Bauwerk. Wenig
Bewehrung; ggf. viele Fugen
 Bauweise mit beschränkter Riss-
Durch die kraftschlüssige Verbindung der zu unterschiedlichen Zeitpunkten betonierten Sohlplatte
und Wände werden die Verformungen der Bauteile behindert. Auch
die Reibung auf der Unterseite von
Sohlplatten sowie die Gebäudegeometrie behindern Verformungen,
die sich im Beton z.B. aufgrund von
Temperaturänderungen oder Trocknungsschwinden (Verkürzen durch
Austrocknung) einstellen wollen.
Dadurch entstehen Zwangspannungen, die die Zugfestigkeit des Betons überschreiten können. An diesen Stellen reißt der Beton. Bei einer
wasserundurchlässigen Betonkons-
bildung. (Voller Zwang à Trennrissbildung mit Rissbreitenbegrenzung). Nachweis zur Begrenzung
der Rissbreite; höhere Bewehrungsgehalte; wenig Fugen
 Bauweise mit zugelassenen Trenn-
rissen und nachträglich vorgesehenen Dichtungsmaßnahmen.
Wenig Bewehrung; kaum Fugen;
entstehende Risse werden planmäßig verpresst. (Zugänglichkeit
der Bauteile muss sichergestellt
sein.)
Unabhängig von den nachfolgend
speziell für WU-Bauwerke durchzu-
b)
Bilder 3a und 3b: Planungsanforderungen an wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton
Beton-Informationen 3/4 · 2005
58
führenden Planungsschritten müssen allgemeine Festlegungen nach
DIN 1045 / DIN EN 206-1 getroffen
werden. Dazu gehört z.B. die Auswahl
der Expositionsklassen, die wiederum
Mindestdruckfestigkeitsklassen und
die Maße für die Betondeckungen
nach sich zieht. Die Anforderungen
an den Beton können durchaus höher
sein als diejenigen aus den Vorgaben
an eine WU-Konstruktion.
Folgende Konstruktionsschritte sind
bei der Planung von WU-Bauwerken
durchzuführen (Bild 4):
6.1 Ermittlung des Bemessungswasserstands und der Beanspruchungsklasse
Neben der Höhe des Wasserdrucks
bzw. der Art des auftretenden Wassers ist auch ein eventueller chemischer Angriff durch das Grundwasser
zu berücksichtigen. Bei der Festlegung der Beanspruchungsklasse (Tafel 3) geht das Ergebnis des Bodengutachtens entscheidend mit ein.
Der Bemessungswasserstand ist definiert als „...der höchste innerhalb der
planmäßigen Nutzungsdauer zu erwartende Wasserstand (Grundwasser,
Schichtenwasser, Hochwasser) unter
Berücksichtigung langjähriger Beobachtungen und zukünftiger Gege-
benheiten: der höchste planmäßige
Wasserstand.“
Dies zeigt, dass der Bemessungswasserstand vom Planer mit einer besonderen Sorgfalt ermittelt werden
muss. Rückfragen in der Bau-Nachbarschaft oder Schürfungen vor Ort
allein reichen nicht aus. Als erste
Planungsgrundlage können Grundwasserstände bzw. Grundwasserganglinien bei den örtlichen Stadtentwässerungsämtern angefordert
bzw. Grundwasserflurstandskarten
eingesehen werden und hieraus die
höchsten gemessenen Grundwasserstände (HGW) festgestellt werden.
Je nach örtlicher Aufzeichnung von
außergewöhnlichen Niederschlagsereignissen werden Zuschläge zum
HGW (kurzzeitige Grundwasseranstiege) abgeschätzt und ein Bemessungswasserstand ermittelt. In der
Nähe von Überschwemmungsgebieten gestaltet sich die Abschätzung
eines maximalen Hochwasserpegels
(z.B. HW100: hundertjähriges Hochwasser) als sehr schwierig. Hier sollte
eine Abstimmung mit den Wasserwirtschaftsämtern oder Baugrundinstituten vorgenommen werden.
Ebenso ist vom Planer bzw. Bodengutachter in Erfahrung zu bringen,
ob sich der Bauwerksstandort in ei-
Bild 4:
Vorgehensweise bei
der Planung
von wasserundurchlässigen
Bauwerken
aus Beton
nem durch Grundwasserförderung
bedingten Absenkungsbereich befindet (z.B. Braunkohletagebau). Über
lange Zeiträume zu erwartende geplante Aufspiegelungen sind im Sinne der WU-Richtlinie als „zukünftige
Gegebenheiten“ zu berücksichtigen.
Der Grundwasserstand, der sich ohne
Grundwasserförderung in extremen
Nassperioden einstellen würde, ist
der zu berücksichtigende höchste
Bemessungsgrundwasserstand.
Für die in Tafel 3 genannten „wenig
durchlässigen Bodenschichten“, die
zu einem Aufstau von Sickerwasser
führen können, sind in der Richtlinie keine Durchlässigkeitsbeiwerte kf
vorgegeben. Zur Information sind in
Tafel 4 die Durchlässigkeitsbereiche
von Böden nach DIN 18130 mit den
zugehörigen Bodenarten dargestellt.
6.2 Festlegung der Nutzungsklasse
Vom Planer ist in Abstimmung mit
dem Bauherrn bzw. in Abhängigkeit
von der Funktion und der angestrebten Nutzung eine Nutzungsklasse A oder B festzulegen (Bild 5). Als
höherwertige Anforderung dürfen
z.B. in der Nutzungsklasse A keine
Feuchtstellen auf der Bauteiloberfläche innen als Folge eines Wasserdurchtritts auftreten. „Feuchtstellen“
im Sinne der Richtlinie sind feuchtebedingte Dunkelfärbungen oder
auch die Bildung von Wasserperlen.
Zur Unterbindung von Tauwasser auf
den Innenflächen müssen zusätzliche
raumklimatische Maßnahmen (Lüftung, außen liegende Wärmedämmung, Heizung) getroffen werden.
Bei Vereinbarung der Nutzungsklasse A muss der Planer den Bauherrn
hierauf gesondert hinweisen.
Bei der Nutzungsklasse B sind Feuchtstellen auf der Bauteiloberfläche zulässig. Im Gegensatz zur Nutzungsklasse A wird somit eine nur begrenzBeton-Informationen 3/4 · 2005
59
Tafel 3: Zuordnung der Beanspruchungsklassen
Beanspruchungsklasse 1
Beanspruchungsklasse 2
drückendes Wasser
nicht stauendes Sickerwasser
q Grundwasser, Schichtenwasser, Hochwasser oder anderes
Wasser, dass einen hydrostatischen Druck ausübt (auch
zeitlich begrenzt)
q Wasser, das bei sehr stark durchlässigen Böden
(kf ≥ 10-4 m/s) ohne Aufstau absickern kann
q Wasser, das bei wenig durchlässigen Böden durch dauerhaft funktionierende Dränung nach DIN 4095 abgeführt
wird.
nicht drückendes Wasser
Bodenfeuchte
q Wasser in tropfbarer flüssiger Form mit geringem hydrostatischen Druck (Wassersäule ≤ 10 cm)
q kapillar im Boden gebundenes Wasser
zeitweise aufstauendes Sickerwasser
q Wasser, das sich auf wenig durchlässigen Bodenschichten
ohne Dränung aufstauen kann. Bauwerkssohle liegt mindestens 30 cm über Bemessungswasserstand
Tafel 4: Durchlässigkeitsbereiche von Böden nach DIN 18130 mit den zugehörigen
Bodenarten
kf [m/s]
unter 10
Bereich
Bodenart
sehr schwach durchlässig
toniger Schluff
10-8 bis 10-6
schwach durchlässig
Fein- bis Mittelschluff
über
10-6 bis 10-4
durchlässig
Mittel- bis Grobschluff
über
10-4 bis 10-2
stark durchlässig
Sand
über
10-2
sehr stark durchlässig
Kies
-8
te Wasserundurchlässigkeit gefordert.
Feuchtstellen dürfen im Bereich von
Trennrissen, Sollrissquerschnitten, Fugen und Arbeitsfugen auftreten.
Die Nutzungsklasse A stellt die
Variante für hochwertig genutzte
Bauwerke dar. Daher sind neben
den Anforderungen an die Wasserundurchlässigkeit i.d.R. auch
raumklimatische Anforderungen aus
der Energieeinsparverordnung zu
beachten. Mit einer außen liegenden Wärmedämmung wird gleichzeitig einem möglichen Tauwasseranfall
auf der Innenseite entgegengewirkt.
6.3 Bestimmung der Mindestbauteildicken
Nutzungsklasse A:
• Standard für Wohnungsbau
• Lagerräume mit hochwertiger Nutzung
Nutzungsklasse B:
• Einzelgaragen, Tiefgaragen
• Installations- und Versorgungsschächte und -kanäle
• Lagerräume mit geringen Anforderungen
Beton-Informationen 3/4 · 2005
60
Bild 5: Nutzungsklassen
nach der WURichtlinie
In der WU-Richtlinie werden Mindestbauteildicken empfohlen (Bild 6).
Bei drückendem Wasser sollte eine
Ortbetonwand oder eine Elementwand mindestens 24 cm dick sein
(nur für Beton mit 16 mm Größtkorn
und mit besonderen Anforderungen
an die Betonzusammensetzung; siehe
Abschnitt 7). Bei Wänden aus Vollfertigteilen kann die Dicke auf 20 cm
herabgesetzt werden. Bodenplatten
sollten mit mindestens 25 cm Dicke
ausgeführt werden.
Die Wanddicken und die Bewehrungsanordnungen müssen einen
risikofreien Betoneinbau und eine
ausreichende Verdichtung bei innen
liegenden Fugenabdichtungen erlauben. In Abhängigkeit vom Größtkorn im Beton werden darüber hinaus Mindestbreiten bW,i zwischen
den Bewehrungslagen gefordert, um
einen einwandfreien Betoneinbau
zu ermöglichen. Nur für Beanspruchungsklasse 1 und bei innen liegenden Fugenabdichtungen gilt:
 8 mm Größtkorn: bW,i ≥ 12 cm
 16 mm Größtkorn: bW,i ≥ 14 cm
 32 mm Größtkorn: bW,i ≥ 18 cm
Für einen Beton mit einem Größtkorn von 32 mm ergibt sich bei Beanspruchungsklasse 1 bei üblicher
Betondeckung und je nach Bewehrungsdurchmesser damit eine Mindestdicke etwa zwischen 27 cm und
30 cm (Bild 7).
6.4 Druckgefälle i berechnen und
rechnerische Rissbreite wk
festlegen
Das Druckgefälle i wird als Quotient
der Wasserdruckhöhe zur Bauteildi-
cke an der betrachteten Stelle (potenzieller Ort der Rissbildung) ermittelt. Anhand des Druckgefälles wird
die maximale rechnerische Rissbreite in der WU-Richtlinie vorgegeben
(Bilder 8a und 8b), die unter der
Voraussetzung der Selbstheilung
einen Wasserdurchtritt unterbindet.
(Als Selbstheilung eines Risses wird
die zeitliche Abnahme des Wasserdurchtritts bezeichnet.) An dieser
Stelle muss darauf hingewiesen werden, dass sich die rechnerisch angenommenen Rissbreiten aufgrund von
Streuungen bei Materialeigenschaften und Ausführung sowie Vereinfachungen bei der Rissberechnung von
den tatsächlich auftretenden Rissen
unterscheiden können [5].
Grundlage der rechnerischen Rissbreiten ist die Annahme einer potenziellen Selbstheilung im Riss,
wenn das Druckgefälle und damit
die Strömungsgeschwindigkeit im
Riss nicht zu groß wird. Der Prozess
der Selbstheilung im Beton und daraus abgeleitete Empfehlungen für
Rissbreiten wurden in [6] ausführlich
beschrieben und bilden die Grundlage für die Rissbreiten in der WURichtlinie. Verantwortlich für die
Selbstheilung von Rissen ist als we-
Bild 6: Empfohlene Mindestbauteildicken für wasserundurchlässige Betonbauwerke
sentliche Einflussgröße die Neubildung von Calciumcarbonat an den
Rissflanken. Die Calcitkristalle erreichen dabei annähernd Größen, die
der Rissbreite entsprechen. Von nur
geringem Einfluss ist das Quellen sowie eine Nachhydratation des Zementsteins. Durch Feinststoffe im
Wasser kann die Leckrate schneller
abnehmen, da sie ein mechanisches
Zusetzen des Risses bewirken können. Als Zeitraum für die Selbstheilung von statischen Rissen werden in
[6] etwa 20 Tage angegeben (Bild 9).
Der größte Rückgang der Leckraten
auf etwa 1 % bis 20 % der anfänglichen Leckrate findet in den ersten
3 bis 5 Tagen statt. Dynamische Risse dagegen erfordern je nach Rissbewegung einen längeren Zeitraum
der Selbstheilung, der bis zu 25 Wochen betragen kann (Bild 10). Die
Selbstheilung ist nahezu unabhängig von der Zementart. Vorsicht ist
beim Vorhandensein von säurehaltigen Wässern geboten, da dann die
Calciumcarbonat-Neubildung erheblich beeinträchtigt wird. Die WURichtlinie begrenzt daher z.B. den
Gehalt an CO2 auf ≤ 40 mg/l und
den pH-Wert auf ≥ 5,5. Ebenfalls
dürfen nur dynamische Risse bis maximal Δw ≤ 10 % auftreten.
Bild 7: Bauteildicken aufgrund der Mindestanforderungen
an das lichte Maß bwi zwischen den Bewehrungslagen
Beton-Informationen 3/4 · 2005
61
Bild 8a: Bestimmung des Druckgefälles
a)
Bild 8b: Maximale Trennrissbreite
b)
Bild 9: Grenzen von rechnerischen Rissbreiten in Anlehnung an DIN 1045-1 (Bild 9a) und bei Ausnutzung der Selbstheilung
in Rissen (Bild 9b)
6.5 Konstruktion hinsichtlich
Zwangbeanspruchung optimieren
Risse entstehen im Festbeton, wenn
durch behinderte Dehnungen die
Zugspannungen im Bauteil die Zugfestigkeit des Betons überschreiten.
Dies kann durch äußere Lasten wie
Eigengewicht oder Verkehrslasten
oder durch lastunabhängige behinderte Verformungen geschehen. Lastunabhängige Verformungen können sowohl zu Eigenspannungen als
auch zu Zwangspannungen führen.
Ursachen lastunabhängiger Beanspruchungen können sein:
Bild 10: Prozess der Selbstheilung auf der Außenseite eines Wasserbehälters etwa
2 Wochen nach der Probefüllung (Druckgefälle i = 25; Risse mit w < 0,15 mm
waren anfänglich Wasser führend)
Beton-Informationen 3/4 · 2005
62
 thermisch
– Abfließen der Hydratationswärme
Tafel 5: Rechenwerte von Reibungsbeiwerten bei unterschiedlichen Trennschichten (in Anlehnung an die DAfStb-Richtlinie „Betonbau beim Umgang mit wassergefährdenden Stoffen“, Entwurf 2004)
Untergrund
Gleitschicht
1. Verschiebung
Mineralgemisch (Kies)
keine
1,4 … 2,1
Sandbett
keine
0,9 … 1,1
Unterbeton
2 Lagen PE-Folie
0,6 … 1,0
Unterbeton
PTFE (Teflon)-beschichtete Folie
0,2 … 0,5
Unterbeton
Bitumen 5 bis 8 mm dick
Sorten 30/45, 50/70 oder 70/100
≈ 0 (bei T > 0°C)
– Temperaturänderungen
– Frost
 hygrisch
– Schwinden (Trocknungsschwinden) (Feuchte)
– Schrumpfen (chemisches +
autogenes Schwinden)
– Quellen
 chemisch
– Treibreaktionen (z.B. Alkalireaktion; Ettringitbildung)
– Bewehrungskorrosion
Das Ziel jeder WU-Planung sollte eine geometrisch einfache, möglichst zwangarme Bauwerkskonstruktion in Verbindung mit einer
risikoarmen, kontrollierbaren Ausführung sein. Neben einer Optimie-
rung der Betonzusammensetzung
und der Ausführung (Nachbehandlung) kann bereits das Bauwerk
selbst zwangarm konstruiert werden.
Vorteilhaft ist eine ebene, reibungsarme Sohlplatte mit gleichmäßiger
Dicke (Bild 11). Querschnittsänderungen, Versprünge oder Vouten begünstigen dagegen eine Rissbildung
(Bild 12). Durch die Anordnung von
Trenn- oder Gleitschichten können
rechnerische Reibungsbeiwerte zwischen Sohle und Baugrund verringert werden (Tafel 5).
Als Alternative zu Lagerungsbedingungen mit geringer Verformungsbehinderung können auch Sollrissfugen
(Scheinfugen) angeordnet wer-
Bild 11: Entstehung von Zwangspannungen
den. Diese müssen den Querschnitt
um mindestens 1/3 der Bauteildicke
schwächen. Größere Bewehrungsmengen sollten über Sollrissfugen
vermieden werden, damit die geplanten Risse ohne Begrenzung entstehen
können. Sollrissfugen müssen mit einer Fugenabdichtung versehen werden. Bewegungsfugen (Raumfugen)
sind nach Möglichkeit zu vermeiden,
da hierfür sehr aufwendige Fugenabdichtungen notwendig werden.
Weitere konstruktive Maßnahmen
zur Verringerung der Rissgefahr in
WU-Bauteilen sind:
 Begrenzung der Bauteilabmes-
sungen
 Begrenzung und wechselseiti-
ge Anordnung von Betonierabschnitten
Je kleiner einzelne Betonierabschnitte sind, desto geringer ist die Verformungsbehinderung für den Lastfall
„Abfließen der Hydratationswärme“
(Bild 13). In geschosshohen Wänden
treten bei Behinderung der Längsverformungen durch die bereits erkaltete Sohlplatte (bzw. das Fundament) vereinfacht etwa im Abstand
der zweifachen Wandhöhe Risse auf,
Bild 12: Entstehung von Zwangspannungen durch Sohlenvertiefung
Beton-Informationen 3/4 · 2005
63
Geregelte Fugenabdichtungen
 unbeschichtete Fugenbleche
(innen liegend)
 Fugenbänder (innen/außen liegend; für Raumfugen ausschließlich)
Bild 13: Eigenspannungen über den Querschnitt bzw. Zwangspannungen in
Längsachse der Wand durch Abfließen der Hydratationswärme (ungleichmäßige
Wärmeverteilung über den Bauteilquerschnitt und Behinderung der Längsverformung durch Sohlplatte)
die entweder durch die Festlegung
von Betonierabschnitten (Sollrissfugen) gezielt geführt werden können
oder durch Bewehrung verteilt und
in der Breite begrenzt werden müssen. Da bei kurzen Betonierabschnitten jedoch der Aufwand durch die
größere Anzahl planmäßiger Fugendichtungen zunimmt, ist das Festlegen baupraktisch sinnvoller Betonierabschnitte in Kombination mit
noch vertretbaren Bewehrungsgehalten nicht zuletzt eine wirtschaftliche Abwägung.
6.6 Fugenaufteilung und Abdichtungssystem festlegen
Hierunter fallen Arbeitsfugen an Betonierabschnitten, geplante Scheinfugen zur Zwangverminderung und
Raumfugen (Bewegungsfugen) zwischen Gebäudeabschnitten. Die Art
des Fugenabdichtungssystems ist auf
das Druckgefälle abzustimmen. Bewegungsfugen sollten nur wenn unbedingt notwendig (z.B. Setzungsunterschiede, Gebäudetrennfugen)
Beton-Informationen 3/4 · 2005
64
eingeplant werden, da die ordnungsgemäße Ausführung sehr aufwendig
ist. Auswahl und Festlegung des Abdichtungssystems sowie die Ausbildung der Knotenpunkte fallen eindeutig in den Verantwortungsbereich
des Planers!
Das Fugenabdichtungssystem muss
als geschlossenes System an den
Stoßpunkten zwischen horizontalen und vertikalen Fugen miteinander verbunden sein. Fugenabdichtungssysteme können sein (Bild 14):
Fugenbleche, Fugenbänder, Injektionsschläuche, Dichtrohre, Bentonitfolien, Quellprofile, Kompressionsdichtungen, streifenförmige, außen
liegende Dichtungen oder Kombinationen aus diesen wie z.B. beschichtete Fugenbleche.
Die Verwendung von Fugenbändern
ist in DIN 18197 geregelt. Für unbeschichtete Fugenbleche nennt die
WU-Richtlinie besondere Verwendungsregeln, die in Bild 15 dargestellt sind.
Nicht geregelte Fugenabdichtungen
 Injektionsschläuche / Verpressschläuche (innen)
 Quellprofile (innen liegend)
 Dichtrohre (innen liegend)
 Bentonitfolien (außen liegend)
 beschichte Fugenbleche (innen
liegend)
 streifenförmige außen liegende
Dichtungen (außen)
 Kombinationen (z.B. Fugenblech
+ Quellprofil)
Zukünftig wird von jedem nicht geregelten Fugenabdichtungssystem
ein Verwendbarkeitsnachweis in
Form eines allgemeinen bauaufsichtlichen Prüfzeugnisses (ABP) verlangt,
in dem die Anwendungsbereiche
festgelegt und durch eine amtliche
Prüfung nachgewiesen sind.
Eine Liste mit geprüften „nicht geregelten“ Fugenabdichtungssystemen mit Angabe des Verwendungsbereichs (Wasserdruck)
ist im Internet unter www.abpfugenabdichtungen.de zu finden.
Zusammenfassende Angaben zur
Planung und zum Einbau von Fugenabdichtungssystemen enthält [8].
6.7 Einbauteile, Durchdringungen
Alle Durchdringungen durch wasserundurchlässige Bauwerke müssen
sorgfältig geplant und abgedichtet
werden. Dies betrifft nicht nur Rohrdurchführungen oder Leitungskanäle, sondern auch Ankerhülsen aus
dem Verspannen der Schalung. Die
richtige Auswahl von wassersperrenden Schalungsankern und geeigneten Abstandhaltern (z.B. aus Faserze-
Bild 14: Systeme von Fugenabdichtungen mit zugehörigen
Regelungen
ment) für die Bewehrung gehört zur
vollständigen Planungsleistung (siehe Abschnitt 9). Grundsätzlich sollten alle Rohrdurchführungen die
Wände oder Sohlplatte rechtwinklig
auf möglichst kurzem Weg durchstoßen. Zwischen den Bewehrungslagen eingebaute parallel verlaufende Rohrleitungen wirken durch
die Querschnittsverminderung wie
eine nicht abgedichtete Scheinfuge
und führen meist zu Undichtigkeiten. Für Rohrdurchführungen bietet
die Industrie beispielsweise Faserzementeinsätze oder Dichtmanschetten an. Nachträglich eingebaute
Bild 15: Anforderungen an unbeschichtete Fugenbleche
nach WU-Richtlinie
Rohre können z.B. mit einer EPDMSchraubdichtung wirksam abgedichtet werden (Bild 16).
6.8 Bauphysikalische Anforderungen aus der Nutzung
Bei hochwertiger, wohnraumartiger Nutzung muss eine wasserbeständige außen liegende Perimeter-Wärmedämmung vorgesehen
werden. Sofern Wand- und Fußbodeninnenflächen nutzungsbedingt
z.B. durch Fußbodenaufbauten, PVCBeläge oder dergleichen diffusionsdicht verschlossen werden, muss unter diesen Flächen eine Abdichtung
angeordnet werden. Die verhinderte
Dampfdiffusion kann sonst im Laufe der Zeit zu Feuchteansammlungen führen, da das Gleichgewicht im
Austrocknungsbereich gestört wird.
Alternativ können vorgefertigte aufgeständerte Fußbodensysteme Abhilfe schaffen und eine Luftzirkulation ermöglichen.
7 Anforderungen an den
Beton
Bild 16: Ausführung einer Rohrdurchdringung mit einer EPDM-Schraubdichtung gegen Faserzementeinsatz
Als besondere Betoneigenschaft nach
DIN 1045 und DIN EN 206-1 ist ein
Beton mit hohem Wassereindringwiderstand zu vereinbaren. Die erforderliche Dichtigkeit wird bei üblichen Bauteildicken bis zu 40 cm über
einen maximalen äquivalenten Wasserzementwert (w/z)eq ≤ 0,60 sichergestellt. Dies entspricht bei Normalbeton einer Mindestdruckfestigkeitsklasse C25/30 mit einem Mindestzementgehalt von 280 kg/m3.
Aus der statischen Berechnung heraus kann eine höhere Festigkeitsklasse notwendig werden. Die Dauerhaftigkeit der Betonrandzone wird über
die vom Planer festzulegenden Expositionsklassen und somit durch die
dafür geforderte Betonzusammensetzung sichergestellt. Ein Beispiel
für die Festlegung zeigt Bild 17. Gegebenenfalls werden durch Auswahl
besonderer Expositionsklassen wie
z.B. XA2 (mäßiger chemischer Angriff) höhere Anforderungen an die
Betonzusammensetzung erforderlich. In Abhängigkeit von den Expositionsklassen wird die Betondeckung
festgelegt. Die Einbaukonsistenz des
Betons sollte der Konsistenzklasse F3
oder weicher entsprechen.
Bei Ausnutzung der Mindestwanddicken nach der WU-Richtlinie und bei
Beanspruchungsklasse 1 ist ein BeBeton-Informationen 3/4 · 2005
65
mit einem maximalen Größtkorn von
16 mm vorzusehen. Eine Zusammenstellung aller Anforderungen an den
Beton sowie an die Größtkorn-Begrenzung bei innen liegenden Fugenabdichtungen zeigt Bild 18.
Bild 17: Beispiel für die Festlegung
von Expositionsklassen für eine Weiße
Wanne
ton mit einem (w/z)eq ≤ 0,55 (entspricht C30/37) zu verwenden. Für
Wände ist in diesem Fall ein Beton
Um Zwangspannungen innerhalb
des Bauwerks und somit die Rissgefahr möglichst gering zu halten, sind
ggf. weitere Vorgaben an die Betonzusammensetzung sinnvoll. Lastunabhängige Verformungen durch
Hydratationswärme und Trocknungsschwinden lassen sich durch geeignete Betone vermindern. Mögliche
Maßnahmen sind:
 Verwendung von Zement mit
niedriger Hydratationswärme-
entwicklung (NW-Zemente) oder
von Zement mit normaler Anfangsfestigkeit, z.B. CEM 32,5 N
(vorzugsweise CEM III-Zemente)
 niedrige Frischbetontemperatur
(bzw. Begrenzung der Frischbetontemperatur im Sommer)
 Begrenzung des Zementleimvolumens auf VZL ≤ 290 l/m3 (in Anlehnung an die DAfStb-Richtlinie „Betonbau beim Umgang mit
wassergefährdenden Stoffen“)
8 Nachweise
Die erforderlichen Nachweise richten sich nach den gewählten Entwurfsgrundsätzen für die Nutzungsklassen (Bild 19). Der Nachweis der
Bild 18: Anforderungen an die Betonzusammensetzung für wasserundurchlässige Betonbauwerke nach der WU-Richtlinie
Beton-Informationen 3/4 · 2005
66
Wasserundurchlässigkeit ist ein
zusätzlicher Gebrauchstauglichkeitsnachweis. Für den Nachweis
zur Begrenzung der Rissbreite gilt
DIN 1045-1, Abschnitt 11.2. Dabei
ist stets von der häufigsten Einwirkungskombination auszugehen.
Neben den in der WU-Richtlinie
geforderten Nachweisen sind zur
Sicherstellung der Tragfähigkeit,
Gebrauchstauglichkeit und Dauerhaftigkeit die für übliche tragende
Stahlbetonbauwerke geltenden
Anforderungen zu erfüllen wie
 Nachweise in den Grenzzu-
ständen der Tragfähigkeit und
Gebrauchtauglichkeit nach
DIN 1045-1
 Festlegung von Expositionsklas-
sen nach DIN 1045-2 mit der zusätzlichen Anforderung „Beton
mit hohem Wassereindringwiderstand“ (weitere Hinweise siehe
Kapitel 7)
Bei zwangbeanspruchten Bauwerken
ist stets eine Mindestbewehrung zur
Begrenzung der Rissbreite bei Erstrissbildung anzuordnen, wenn keine
genauere Berechnung geführt wird.
Für Stahlbetonbauwerke ohne Vorspannung gilt:
Der dabei verwendete Beiwert k zur
Berücksichtigung von nicht linear
verteilten Betonzugspannungen
(s. DIN 1045-1 Abschnitt 11.2.2,
Absatz 5) ist nach Vorgabe aus der
WU-Richtlinie stets k = 1.
Die Nachweise zur Begrenzung
der Rissbreiten müssen in dem jeweiligen Entstehungszeitraum der
Zwangschnittgrößen geführt werden. Dies kann einen Nachweis zu
unterschiedlichen Zeitpunkten, z.B.
Erhärtungsphase und Nutzungsphase, erforderlich machen.
Für Ortbetonbauteile und Elementwände mit abgedichteten Sollrissquerschnitten gilt der Nachweis der
Trennrissfreiheit als erbracht, wenn
die Sollriss- oder Fugenabstände so
gewählt werden, dass Risse infolge Lasten und Zwang in den dazwischen liegenden Bereichen vermieden werden.
Eine Rissbreitenbegrenzung kann
auch durch eine Kombination aus
Stabstahl- und Stahlfaserbewehrung (Berechnung nach dem DBVMerkblatt „Stahlfaserbeton“) erreicht werden. Dies ermöglicht eine
Abminderung der Stabstahlbewehrung und kann den Einbau des Betons ggf. erleichtern. Durch Stahl-
fasern können die Mikrorissbildung
(die etwa ab Erreichen der 0,8fachen
Betonzugfestigkeit entsteht) und die
Nachrisseigenschaften günstig beeinflusst werden.
Beim Einsatz von Elementwänden
wird eine bestimmte Rauigkeit der
Schaleninnenflächen gefordert, um
einen guten Verbund zum auf der
Baustelle eingebrachten Kernbeton
zu erreichen. Die mittlere Rautiefe muss Rt ≥ 0,9 mm betragen und
vom Elementwandhersteller nachgewiesen werden. Die Rautiefe ist
an drei Stellen nach DIN EN 1766
(Sandflächenverfahren) zu prüfen
und zu mitteln. Die Prüfung ist an
gesondert hergestellten mindestens
1 m2 großen Platten einmal im Monat während der Produktion durchzuführen.
Da Elementwände auch im Hochbau
verwendet werden und dort eine geringere Rauigkeit aufweisen dürfen, sollte der Planer bereits im Leistungsverzeichnis einen Hinweis mit
aufnehmen, dass die eingesetzten
Elementwände den „Anforderungen
der WU-Richtlinie des DAfStb“ entsprechen müssen.
9 Bauausführung
Zu den Maßnahmen während der
Bauausführung gehören neben dem
Einbau der Bewehrung die Überwachung des regelkonformen Betoneinbaus sowie die Nachbehandlung
des Betons.
Betondeckung
Die Betondeckungen richten sich
nach den Expositionsklassen, die für
das Bauteil festgelegt worden sind.
Wenn keine besonderen Beeinträchtigungen durch Chlorid (z.B. Tausalze) gegeben sind, wird in aller Regel
die Expositionsklasse XC2 maßgebend für die Betondeckung sein
Beton-Informationen 3/4 · 2005
67
 Stababstände bei kreuzweiser An-
ordnung der Bewehrungsstäbe:
s ≥ ∅ Größtkorn + 1 cm
 Betonieröffnungen in der Beweh-
rung ≥ ∅ Schüttrohr bzw. Pumpenschlauch + 4 cm
à ∅ Schüttrohr
10 ... 18 cm
à ∅ Pumpenschlauch 8 ... 15 cm
Abstand von Betonieröffnungen
ca. 2,50 m (bei enger Bewehrung
ca. 1,50 m)
 Abstand der Rüttellücken
(-gassen) in cm = ∅ Innenrüttler in mm
– z.B.: Rüttler mit 50 mm ∅:
ca. 50 cm
– Breite der Rüttellücke/-gasse
b = 6 ... 10 cm, vorzugsweise
10 cm (Bild 21)
 Bewehrung in der geplanten Hö-
henlage unverschieblich einbauen
 Betondeckung nach den Vorga-
ben des Bewehrungsplans durch
ausreichende Anzahl stabiler Abstandhalter mit der Eignung „wasserundurchlässig“ sicherstellen
Bild 19: Nachweisführung der Rissbegrenzung bei wasserundurchlässigen Bauwerken nach WU-Richtlinie
(Bild 20). Für Stabdurchmesser bis
20 mm ist damit ein Verlegemaß von
cV = 3,5 cm bei einem Vorhaltemaß
von Δc = 1,5 cm einzuhalten. Beide
Maße müssen auf dem Bewehrungsplan eingetragen werden.
Beton-Informationen 3/4 · 2005
68
Einbau der Bewehrung
Die Bewehrungsführung muss ein
einwandfreies Einbauen und Verdichten des Betons ermöglichen. Bei
dichter Bewehrung sind Rüttellücken
und Einfüllöffnungen einzuplanen.
Abstandhalter und Schalungsanker
dürfen die Wasserundurchlässigkeit
des Bauwerks nicht beeinträchtigen.
Geeignete Abstandhalter können z.B.
nach dem DBV-Merkblatt „Abstandhalter“ als wasserundurchlässig gekennzeichnet sein (Bilder 22 und
23). Spezielle Schalungsanker –
z.B. mit aufgeschweißter Wassersperrplatte oder als mehrteiliger Ankerstab mit Wassersperre (Bild 24) –
sind vor allem bei Druckwasserbeanspruchung zur Sicherstellung der
Wasserundurchlässigkeit erforderlich.
Arbeits- und Betonierfugen
Arbeits- und Betonierfugen sind vor
dem nächsten Betonierabschnitt von
Verunreinigungen, losem Beton und
Zementschlempe zu reinigen und
ausreichend vorzunässen. Zum Zeit-
Bild 20: Betondeckung nach DIN 1045-1
punkt des Anbetonierens muss die
Oberfläche des älteren Betons mattfeucht sein. Es darf kein sichtbarer
Wasserfilm auf der Fläche haften, der
den Verbund beeinträchtigen könnte.
Beim Betoneinbau im Winter sollten
die Arbeitsfugen und der neue Betonierabschnitt bis zum Erreichen der
Gefrierbeständigkeit (> 5 N/mm2) vor
dem Gefrieren geschützt werden.
Elementwände
Bei der Montage von Elementwänden ist besonders darauf zu achten,
dass die Anschlussfuge Sohle–Wand
frei von Verunreinigungen ist und
die Fertigteilschalen keine Risse aufweisen. Die Wände müssen mindestens 30 mm aufgeständert werden.
Vor dem Betonieren sind die Innenseiten ausreichend lange vorzunässen. Die Oberflächentemperatur der
Fertigteile muss über 0 °C liegen.
Einbau des Betons
Die freie Fallhöhe des Betons darf
1 m nicht überschreiten, um Entmischungen am Wandfußpunkt sicher
vorzubeugen. Bei Überschreitung der
Fallhöhe ist ein Fallpolster aus Beton mit 8 mm Größtkorn mindestens
30 cm hoch (bzw. Höhe = Bauteildicke) vorzusehen.
Die einzelnen Schüttlagen sind auf
maximal 50 cm zu begrenzen und
Bild 21: Breite und Abstand von Rüttelöffnungen
mit dem Innenrüttler zu vernadeln.
Die oberste Betonierlage in Wänden
ist grundsätzlich nachzuverdichten.
Nachbehandlung
Unmittelbar nach Fertigstellung
der Betonoberflächen (Sohlplatten) bzw. nach dem Entschalen
der Wände muss die Betonoberfläche vor zu schneller Austrocknung
durch geeignete Nachbehandlungsmaßnahmen (z.B. Folienabdeckung)
geschützt werden. Eine Nachbehandlung ist unabhängig von der relativen Luftfeuchte stets vorzunehmen. Die Nachbehandlungsdauer ist
nach DIN 1045-3 festzulegen. Nachbehandlungsmaßnahmen sind so
zu wählen, dass Eigen- und Zwangspannungen infolge Hydratationswärme möglichst gering bleiben.
Vor allem bei dickeren Bauteilen ist
daher darauf zu achten, dass der
Temperaturgradient zwischen Kern
und Randzone gerade zum Zeitpunkt des Ausschalens (i.d.R. nach
Überschreitung des Temperaturmaximums im Kern) nicht zu hoch wird
(vgl. Bild 13). Grundsätzlich ist der
Temperaturgradient bei Verwendung
von CEM III-Zementen zu diesem
Zeitpunkt günstiger als bei CEM Iund CEM II-Zementen. Eine Schalhaut aus Holz dämpft den Wärmeabfluss in der Randzone wirksam, so
dass eine Verlängerung der Einschaldauer bis zu einem annähernden
Temperaturausgleich im Bauteilinnern eine günstige Nachbehandlungsmaßnahme darstellt. In besonderen Fällen empfiehlt sich eine
Kontrolle der Temperaturunterschiede zwischen Kern und Rand,
um gegebenenfalls mit einer wärmedämmenden Auflage (z.B. Luftpolsterfolie) reagieren zu können.
Als Näherungswert sollte der Temperaturunterschied aufgrund der Rissgefahr durch Eigenspannungen 15 K
Bild 22: Geeignete Abstandhalter (z.B.
bei Sohlplattenbewehrung)
Beton-Informationen 3/4 · 2005
69
Bild 23: Auswahl geeigneter Abstandhalter
bis 18 K nicht überschreiten. Bei Bodenplatten kann bis zum Erreichen
des Temperaturmaximums (Ausdehnungsphase; ca. 8 h bis 16 h) die Betonoberfläche durchaus mit einem
dünnen Wasserfilm gekühlt werden.
Gerade an heißen Sommertagen
wird dadurch einem zusätzlichen
Wärmestau unter einer Folienabdeckung entgegengewirkt und Wärme aus dem Bauteil abgeführt [9].
Nach Überschreiten des Temperaturmaximums muss die Platte dann
aber vor zu schneller Abkühlung geschützt und eine Vergleichmäßigung
der Temperaturen sowie ein langsamer Abkühlprozess angestrebt werden. Dadurch können entstehende
Zugspannungen zu einem Teil durch
Relaxation wieder abgebaut werden.
Günstig ist bei starker Sonneneinstrahlung ein Verlegen des Betonierzeitpunkts in den Nachmittag hinein, um ein zusätzliches Aufheizen
der Oberfläche zu vermeiden.
Überwachung auf der Baustelle
Wasserundurchlässige Bauwerke mit
Druckwasserbeanspruchung sind
nach DIN 1045-3 [2] grundsätzlich
in die Überwachungsklasse 2 einzuordnen (Bild 25). Eine Ausnahme besteht, wenn der Baukörper maximal
nur zeitweise aufstauendem Sickerwasser ausgesetzt ist und wenn in
der Projektbeschreibung nichts anderes festgelegt ist. In diesem Fall
Beton-Informationen 3/4 · 2005
70
Bild 24: Schalungsanker für wasserundurchlässige Bauwerke
darf die Überwachungsklasse 1 angewendet werden. Damit gilt die Ausnahmeregelung auch für die Lastfälle nicht stauendes Sickerwasser und
Bodenfeuchtigkeit. Erfolgt eine Einstufung in die Expositionsklasse XA
(chemischer Angriff) oder XS (Meerwasser) oder wird aus statischen
Gründen ein C30/37 eingesetzt,
muss ohne Ausnahme nach Überwachungsklasse 2 überwacht werden.
Im Rahmen der Überwachungsklasse 2 erfolgt die Überwachung des
Betoneinbaus durch das Bauunternehmen meist in Zusammenarbeit
mit einer ständigen Betonprüfstelle. Zusätzlich ist eine Überwachung durch eine dafür anerkannte
Überwachungsstelle (Fremdüber-
wachung) erforderlich. Eine Zusammenstellung der Überwachungstätigkeiten zeigt Tafel 6.
Die Prüfung der Wassereindringtiefe wird weder in DIN 1045-2 noch
in der WU-Richtlinie gefordert. Falls
eine Wassereindringprüfung gewünscht wird, müssen Prüfverfahren,
Prüfhäufigkeiten und Konformitätskriterien zwischen den Vertragspartnern vereinbart werden. Der Prüfablauf der Wassereindringtiefe ist neu
in DIN EN 12390 Teil 8 geregelt. Konformitätskriterien zur Beurteilung
der Ergebnisse sind dort nicht enthalten, sondern müssen festgelegt
werden (z.B. 5 cm Wassereindringtiefe als Mittelwert aus 3 Probekörpern je vorgegebenem Bauabschnitt).
Bild 25: Überwachungsklassen für wasserundurchlässige Bauwerke
aus Beton
Als Probekörper sind nicht nur die
früher verwendeten „Wasserplatten“
(20 cm x 20 cm x 12 cm), sondern
auch Würfel mit einer Kantenlänge
von 15 cm verwendbar.
Tafel 6: Überwachungstätigkeiten auf der Baustelle
Beton nach Eigenschaften
ÜK 1
Lieferschein
ÜK 2
jedes Lieferfahrzeug
Konsistenzmessung
im Zweifel
– beim ersten Einbringen
– bei Herstellung von Probekörpern für fck
– in Zweifelsfällen
Einige der typischen Fehler, die zu
Feuchteschäden führen können, sind
nachfolgend aufgeführt.
Gleichmäßigkeit
Stichprobe
jedes Fahrzeug
Druckfestigkeit
im Zweifel
3 Proben je 300 m³
oder je 3 Betoniertage
Bauphysik nicht beachtet
a) Auf der Innenseite der Wände kann es bei fehlender Wärmedämmung und hoher Luftfeuchtigkeit zu einer Tauwasserbildung
kommen („Bierglaseffekt“). An den
vom Erdreich gekühlten Wänden
findet eine Kondensation statt.
Vermeidung: Lüftungsverhalten
anpassen.
Luftgehalt
(nur bei LP-Beton)
–
zu Beginn jedes
Betonierabschnitts
Techn. Einrichtung
Verdichtungsgeräte, Messgeräte überprüfen
10 Häufige Fehler /
Fehlerbeseitigung
b) Wird die Diffusion der Sohle oder
Wand auf der luftzugewandten
Seite behindert bzw. ganz unterdrückt, können im Laufe der Zeit
Feuchtstellen unterhalb der abschließenden Schicht (z.B. dichter Bodenbelag) auftreten. Dies
ist kein Durchfeuchtungsschaden, sondern auf geändertes Nutzungsverhalten zurückzuführen.
Der Gleichgewichtszustand im
Diffusionsbereich verändert sich
unter einer dicht abschließenden
Schicht hin zu einem höheren
Feuchtigkeitsgehalt, was letztendlich zu erkennbarer Feuchtigkeit unter der abschließenden
Schicht führen kann.
Vermeidung: Diffusionsoffene Beläge bzw. Aufbauten verwenden oder
Fläche abdichten.
Bautrocknungsphase
Der Überschusswasseranteil (Wasseranteil, der nicht zur Reaktion benötigt wird) bei der Herstellung
des Betons muss über einen länge-
ren Zeitraum verdunsten können.
Zumindest in den ersten Monaten
kommt es daher zu höheren Verdunstungsraten auf den luftzugewandten Oberflächen. Bei fehlender
Lüftung oder kalten Wandinnenflächen können ebenfalls durch Kondensation Feuchtstellen entstehen.
Vermeidung: Lüftungsverhalten anpassen.
Verdichtungsmängel
Unzureichende Verdichtung (z.B.
durch zu hohe Schüttlagen, sehr
dicht liegende Bewehrung) während des Betonierens hinterlässt unkontrollierte, große Poren im Betongefüge. Diese Zonen sind i.d.R. nicht
mehr wasserundurchlässig, so dass
bei Druckwasser Feuchtstellen entstehen oder sogar fließendes Wasser
durchtreten kann. Insbesondere der
Übergang zwischen Sohlplatte und
Fußbereich der Wände ist durch Entmischungen des Betons oder fehlende Verdichtung gefährdet.
Beseitigung: z.B. Verpressen durch
Injektion. Das Füllen von Rissen oder
undichtem Betongefüge erfolgt
nach der DAfStb-Richtlinie „Schutz
und Instandsetzung von Betonbauteilen“, Teil 2 [10].
Verpressmaterialien: PUR-Polyurethanharz (dehnfähig); EP-Epoxidharz
(kraftschlüssig); Zementleim (ZL)
oder Zementsuspension (ZS) (kraftschlüssig).
Fugenundichtigkeiten
Durch fehlerhaften Einbau der Fugenabdichtungen oder falsche Übergangslösungen in den Kreuzungspunkten von Fugen entstehen auch
bei ordnungsgemäßem Betoneinbau
undichte Stellen.
Beseitigung: Verpressen durch Injektion.
Unkontrollierte, Wasser
führende Risse
Die Spannweite des Wasseranfalls von Wasser führenden Rissen
reicht vom Feuchtwerden der Rissufer (Dunkelfärbung) über Tropfenbildung bis hin zu starkem Wasserdurchtritt. Bei den ersten beiden
Erscheinungen (niedrige Fließgeschwindigkeit, geringe Wassermenge) besteht die Chance, dass sich der
Riss durch die so genannte „Selbstheilung“ (vereinfacht: im Wesentlichen Neubildung von Calciumcarbonat) nach etwa 1 bis 3 Wochen von
innen heraus abdichtet.
Beton-Informationen 3/4 · 2005
71
Beseitigung bei starkem Wasserdurchtritt: Verpressen durch Injektion mit schnell reagierenden Verfüllmaterialien, die auch unter Wasserdruck eingebaut werden können.
Feuchtstellen an Ankerhülsen und
Durchdringungen
Bei falscher Auswahl von Ankerhülsen und nachlässiger Ausführung
von Durchdringungen können Undichtigkeiten entstehen. Die Stellen
sind leicht erkennbar, aber nur sehr
schwer abzudichten. Häufig dringt
Wasser an Nahtstellen zwischen
Kunststoff und Beton hindurch, da
zwischen diesen beiden Baustoffen keine wasserdichte Verbindung
möglich ist.
Beseitigung: Vorsichtiges Verpressen
(führt nicht immer zum Erfolg) oder
Abdichtung von außen.
Aufsteigende Feuchtigkeit
Wenn zwischen Betonsohle und
nachträglich gemauerten Innenwänden keine Folie zum Schutz gegen
kapillar aufsteigende Feuchtigkeit
eingebaut wird, können Feuchtstellen im Fußbereich von Innenwänden
auftreten.
Beseitigung: z.B. Abdichtung durch
Tränken des Mauerwerks.
11 Literatur
[1] DIN 18195: Bauwerksabdichtungen (August 2000).
[2] DIN 1045-1: Tragwerke aus
Beton, Stahlbeton und Spannbeton; Teil 1: Bemessung und
Konstruktion (Juli 2001).
DIN EN 206-1: Tragwerke aus
Beton, Stahlbeton und Spannbeton; Beton – Festlegung, Eigenschaften, Herstellung und
Konformität (Juli 2001).
DIN 1045-2: Tragwerke aus
Beton, Stahlbeton und Spannbeton; Beton - Festlegung,
Eigenschaften, Herstellung
und Konformität; Anwendungsregeln zu DIN EN 206-1
(Juli 2001).
DIN 1045-3: Tragwerke aus
Beton, Stahlbeton und Spannbeton; Teil 3: Bauausführung
(Juli 2001).
[3] Richtlinie „Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton (WURichtlinie)“ (November 2003).
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton (DAfStb).
[4] Beddoe, R.; Springenschmid, R.:
Feuchtetransport durch Bauteile aus Beton. Beton- und Stahlbetonbau 94 (1999) H. 4,
S. 158 - 166.
Beton-Informationen 3/4 · 2005
72
[5] Timm, G.: Wasserundurchlässige
Bauwerke aus Beton – von der
Planung bis zur Ausführung,
Beton- und Stahlbetonbau 99
(2004) H. 7, S. 514 - 519.
[6] Edvardsen, C. K.: Wasserdurchlässigkeit und Selbstheilung
von Trennrissen in Beton. Deutscher Ausschuss für Stahlbeton, H. 455, (1996), Beuth Verlag GmbH Berlin Wien Zürich.
[7] Onken, P.; Rostasy, F.: Wirksame
Betonzugfestigkeit im Bauwerk
bei früh einsetzendem Temperaturzwang. Deutscher Ausschuss für Stahlbeton, Heft 449,
(1995), Beuth Verlag GmbH
Berlin Wien Zürich.
[8] Hohmann, R.: Fugenausbildung und -abdichtung bei wasserundurchlässigen Bauwerken
aus Beton. Beton-Informationen 45 (2005) H. 3/4, S. 73 - 87.
[9] Springenschmid, R.: Zum Einfluß der Temperatur während
der Nachbehandlung auf Risse in Bodenplatten und Weißen
Wannen. Beton- und Stahlbetonbau 98 (2003) H.11,
S. 654 - 660.
[10] Richtlinie „Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen“
(Mai 2001). Deutscher Ausschuss für Stahlbeton (DAfStb).