Fugenausbildung und -abdichtung bei wasserundurchlässigen Bauwerken aus Beton

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1 Fugenausbildung und -abdichtung bei wasserundurchlässigen Bauwerken aus Beton Rainer Hohmann, Dortmund und dauerhaft wasserundurchlässig ausgebildet werden. Die Abdichtung ist planmäßig lagegenau und lagestabil einzubauen und an Stoßstellen zu einem geschlossenen und lückenlosen Abdichtungssystem zu verbinden. 1 Allgemeines Zahlreiche Bauwerke im Ingenieurbau, im Hoch- und Industriebau, im Wasser-, Tief- und Tunnelbau werden als wasserundurchlässige (WU-) Konstruktionen erstellt. Typische Beispiele von Bauwerken mit dem für diese Einsatzbereiche vorwiegend verwendeten Hochofenzement CEM III (blaue Verfärbung!) zeigen die Bilder 1 und 2. Bei WU- Bauwerken übernimmt der Beton neben der tragenden auch die abdichtende Funktion. Konstruktions- oder bauablaufbedingte Fugen erfordern hierbei im Regelfall Fugenabdichtungen. Sämtliche Fugen, Durchdringungen und Sollrissquerschnitte sind unter Berücksichtigung fehlstellenfreier Ausführbarkeit einschließlich der erforderlichen Qualitätssicherungsmaßnahmen zu planen. Bei der Planung der Fugen und ihrer Abdichtung sind einige grundlegende Regeln zu beachten (z.b. [1, 2]): Fugen sollen geradlinig und ohne Versprünge verlaufen. Bewegungsfugen sollten nur dort angeordnet werden, wo sie aus technischen Erfordernissen für das Bauwerk unerlässlich sind. Der Abstand von Bewegungsfugen zu Ecken, Kanten, Kehlen, Durchdringungen und aufgehenden Wänden sollte mindestens 30 cm, besser 50 cm betragen. Arbeitsfugen sind planmäßig festzulegen und sollten in möglichst gering beanspruchten Bauteilbereichen liegen. Alle Bauwerksfugen und Durchdringungen müssen planmäßig Anschlüsse der Abdichtungen von Arbeits- und Dehnfugen müssen so geplant und ausgeführt werden, dass sie dauerhaft wasserdicht sind. Das Abdichtungssystem in den Dehn- und Arbeitsfugen in horizontaler und vertikaler Richtung sollte jeweils in einer Ebene liegen. Die freien Enden des Abdichtungssystems sollten mindestens 30 cm, besser 50 cm über den Bemessungswasserstand geführt werden. Arbeitsfugen zwischen Bodenplatte und Wand können entweder in einer Ebene mit der Bodenplatte oder mit einem Sockel ausgebildet werden. Da der Sockel lediglich dazu dient, ein Einbinden des Fugenblechs oder des Fugenbands zu ermöglichen, muss die Sockelhöhe auf die Abmessung der planmäßigen Abdichtung abge- Bild 1: Arbeitsfugen im Anschlussbereich Bodenplatte/Wand und Wand/Wand in einer Tiefgarage (Photo: FEhS, Duisburg) Bild 2: Weiße Wanne Jakob-Kaiser-Haus mit CEM III/A 32,5 (Photo: Wiemer & Trachte, Dortmund) 73

2 stimmt sein. Nachträglich aufgesetzte Sockel sind nicht zulässig. Der Sockel muss in einem Arbeitsgang mit der Bodenplatte betoniert werden. Für Arbeitsfugen wird als Regelausführung der Einbau einer Fugenabdichtung empfohlen. Bei Bauteildicken 30 cm ist die Arbeitsfuge zwischen Bodenplatte und Wand prinzipiell aber auch ohne zusätzliche Abdichtung dicht herstellbar [3]. Dies setzt allerdings eine sorgfältige Fugenvorbereitung voraus: das Entfernen der Zementschlempe in der Arbeitsfuge und Freilegen des Korngerüstes am Tag nach dem Betonieren der Bodenplatte, das sorgfältige Nachbehandeln der Bodenplatte im Bereich der Arbeitsfuge durch ständiges Feuchthalten, bis die Festigkeit des oberflächennahen Betons mindestens 70 % der charakteristischen Festigkeit des Betons beträgt, das Entfernen von Verunreinigungen und Rückständen wie Schalungsmittel und die Kontrolle der Arbeitsfuge vor dem Betonieren sowie die Verwendung einer Anschlussmischung und ein sorgfältiges Betonieren und Verdichten. Leider werden sowohl bei der Planung als auch bei der Ausführung oftmals Fehler gemacht, die zu Undichtigkeiten führen. Unkenntnis der verschiedenen Abdichtungssysteme, ihrer Funktionsweisen und ihrer baupraktischen Verarbeitung sind oftmals die Ursache. Planer und Ausführende müssen wissen, wie die unterschiedlichen Abdichtungssysteme fachgerecht eingesetzt und verarbeitet werden. Diese Verantwortung, vor allem die des Planers, wird mit den neuen Regelwerken, wie z.b. der DAfStb-Richtlinie Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton [3] und der zukünftigen DIN V Abdichten von Fugen in Beton mit Fugenbändern [4] deutlich hervorgehoben. Um bei der Fugenabdichtung Fehler zu vermeiden, sind Kenntnisse der unterschiedlichen Abdichtungssysteme unerlässlich. Im Folgenden werden ein Überblick über die verschiedenen Abdichtungssysteme und Hinweise für die Planung, die Handhabung sowie den Einbau der Abdichtungssysteme gegeben. Weiterführende Hinweise finden sich z.b. in [2]. 2 Abdichtungssysteme für Fugen in Bauwerken aus WU-Beton Für die Abdichtung der Dehn- und Arbeitsfugen in wasserundurchlässigen Bauwerken aus Beton stehen verschiedene Systeme zur Auswahl, die für Dehnfugen in Tafel 1 und für Arbeitsfugen in Tafel 2 zusammengestellt sind. 3 Fugenabdichtungen bauordnungsrechtlich gesehen Für den Planer stellt sich nicht nur die Frage, welche Fugenabdichtungen er einbauen soll, sondern auch, welche Fugenabdichtungen er bauordnungsrechtlich gesehen einbauen darf. Nach den gültigen Landesbauordnungen dürfen nur folgende Fugenabdichtungen verwendet werden: Fugenabdichtungen, die von den in Bauregelliste A Teil 1 bekanntgemachten technischen Baubestimmungen / Regeln nicht oder nicht wesentlich abweichen (geregelte Bauprodukte) oder Fugenabdichtungen, für die es technische Baubestimmungen oder allgemein anerkannte Regeln der Technik nicht gibt (Bauregelliste A Teil 2) oder die wesentlich von den in Bauregelliste A Teil 1 bekanntgegebenen Technischen Baubestimmungen abweichen (nicht geregelte Bauprodukte), wenn für sie als Verwendbarkeitsnachweis ein allgemeines bauaufsichtliches Prüfzeugnis (abp) vorliegt. Ein allgemeines bauaufsichtliches Prüfzeugnis (abp) darf nur von einer vom Deutschen Institut für Bautechnik (DIBt) anerkannten Prüfstel- Die Ausführung ohne Abdichtung ist jedoch nicht der Regelfall. Üblicherweise wird eine Fugenabdichtung eingebaut. Hierfür stehen unterschiedliche Abdichtungssysteme zur Verfügung. Tafel 1: Beispiele für Dehnfugen-Abdichtungssysteme Weißer Wannen Abdichtungssystem Innen liegendes Dehnfugenband Fugenabschlussband Außen liegendes Dehnfugenband Klemmfugenband 74

3 Tafel 2: Beispiele für Arbeitsfugen-Abdichtungssysteme Weißer Wannen Abdichtungssystem Bewehrungsanpassung erforderlich, keine Aufkantung Hinweise zur baustellengerechten Handhabung (Temperatur- und Feuchtebedingungen, Untergrundvorbehandlung, Einbaubedingungen usw.) Angaben über den Nachweis der dauerhaften Funktionsfähigkeit Tafel 3 gibt einen Überblick darüber, für welche Abdichtungssysteme ein abp erforderlich ist. Innen liegendes Arbeitsfugenband oder -blech Innen liegendes Arbeitsfugenband oder -blech Abweichend hiervon ist für Fugenabdichtungen in Aufkantung erforderlich Anlagen zum Lagern, Abfüllen und Umschlagen wassergefährdender Stoffe (LAU-Anlagen) Anlagen zum Herstellen, Behandeln und Verwenden wassergefährdender Stoffe (HBV-Anlagen) Innen liegendes Arbeitsfugenband oder -blech Außen liegendes Arbeitsfugenband Keine Aufkantung oder Bewehrungsanpassung erforderlich eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung (abz) erforderlich. Die Anforderungen hierfür sind in den entsprechenden Zulassungsgrundsätzen Fugenabdichtungssysteme in LAU-Anlagen des DIBt festgelegt. Kombi-Arbeitsfugenband oder beschichtete Fugenbleche Verpresstes Injektionsschlauchsystem 4 Abdichtungssysteme in der DAfStb-Richtlinie Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton Quellfähige Fugeneinlage le ausgestellt werden. Aus dem abp gehen hervor: Beanspruchungsart Fugenart zulässiger Wasserdruck Adhäsions- oder Abklebedichtung zulässige Verformung ggf. Eignung für Wasserwechselbeanspruchung Die Richtlinie Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton [3] regelt die Anforderungen an die Gebrauchstauglichkeit von wasserundurchlässigen Bauwerken aus Beton, für die es bislang keine Festlegungen gab, sondern nur vereinzelte Hinweise in verschiedenen Regelwerken oder Merkblättern. Neben Anforderungen an Beton und Bauteildicke, entwurflichen und bemessungstechnischen Vorgaben regelt die Richtlinie auch die Fugenabdichtung. Tafel 4 gibt einen Überblick über die Regelungen der unterschiedlichen Abdichtungssysteme in der Richtlinie. 75

4 4.1 Abdichtungssysteme, für die kein allgemeines bauaufsichtliches Prüfzeugnis (abp) erforderlich ist Fugenbänder nach DIN 7865 und DIN Fugenbänder werden schon seit Jahrzehnten erfolgreich zur Abdichtung von Bewegungs- und Arbeitsfugen in wasserundurchlässigen Bauwerken aus Beton eingesetzt. Bei richtigem Einbau bieten sie ein hohes Maß an Sicherheit. Unterschieden wird dabei je nach Werkstoff zwischen Fugenbändern aus Elastomer nach DIN 7865 [5] und aus einem thermoplastischen Material nach DIN [6]. Elastomer-Fugenbänder und thermoplastische Fugenbänder unterscheiden sich grundlegend in der Fügetechnik. Thermoplastische Fugenbänder werden durch Schweißen miteinander verbunden. Elastomer-Fugenbänder werden durch Vulkanisation, d.h. durch Zugabe von Rohkautschuk unter Einwirkung von Wärme und Druck verbunden. Fugenbänder nach DIN 7865 und DIN gehören entsprechend der Bauregelliste A zu den geregelten Bauprodukten. Ein Überblick über die verschiedenen Fugenbandtypen, ihre Form, ihre Bezeichnung und ihren Werkstoff wird in Tafel 5 gegeben. Tafel 3: Für welche Abdichtungssysteme ist ein allgemeines bauaufsichtliches Prüfzeugnis (abp) erforderlich? Abdichtungssystem Fugenbänder nach DIN 7865 Fugenbänder nach DIN Fugenbänder nach Werksvorschrift Unbeschichtete Fugenbleche 1) beschichtete Fugenbleche Kombi-Arbeitsfugenbänder KAB verpresste Injektionsschlauchsysteme quellfähige Fugeneinlagen Abklebe- oder Adhäsionsdichtungen Dichtrohre, Sollrisselemente andere Systeme Für den Planer ist die Auswahl des geeigneten Fugenbands bislang oftmals ein schwieriges Unterfangen. Für ihn stellt sich für sein Bauvorhaben nicht nur die prinzipielle Frage nach dem Fugenbandwerkstoff und der Fugenbandart innen liegendes Fugenband, außen liegendes Fugenband oder Fugenabschlussband mit den entsprechenden Konsequenzen für Bewehrungsführung, Einbaurisiken und Fügestellen. Er muss für sein Bauvorhaben das für die zu erwartende resultierende Verformung und den Bemessungswasserdruck richtige Fugenband auswählen. Mit der zukünftigen DIN V Abdichten von Fugen in Beton mit Fugenbändern wird die Fugenbandauswahl einfacher. allgemeines bauaufsichtliches Prüfzeugnis nicht erforderlich erforderlich 1) Fugenbleche aus fettfreien unbeschichteten Blechen gemäß DIN EN oder DIN EN (siehe Bauregelliste A, Teil 1, lfd. Nr /2 bzw. lfd. Nr ) Tafel 4: Abdichtungssysteme in der DAfStb-Richtlinie Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton [3] Abdichtungssystem Fugenbänder nach DIN 7865 [5] und DIN [6] Regelung in der DAfStb-Richtlinie Verweis auf DIN V Abdichten von Fugen in Beton mit Fugenbändern [4] Unbeschichtete Fugenbleche Regelung in der Richtlinie, Kapitel 10.2 (siehe auch Kapitel 4.1.2) Ungeregelte Bauprodukte, z.b. - verpresste Injektionsschlauchsysteme - beschichtete Fugenbleche - Kombi-Arbeitsfugenbänder - quellfähige Fugeneinlagen - Adhäsionsabdichtungen - Dichtrohre / Schwindrohre - Sollrisselemente - u.a. Verweis auf das entsprechende allgemeine bauaufsichtliche Prüfzeugnis (abp) Je nach Werkstoff kann anhand von Auswahldiagrammen das richtig dimensionierte Fugenband in Abhängigkeit des Bemessungswasserstands und der resultierenden Verformung ausgewählt werden. Dort werden 76

5 Tafel 5: Werkstoff, Form und Bezeichnungen von Fugenbändern Fugenart Arbeitsfugen Dehnfugen Fugenbänder sind lagerichtig symmetrisch zur Fugenachse einzubauen und so zu befestigen, dass sie beim Betonieren ihre Lage nicht ver- Fugenband innen liegendes Arbeitsfugenband außen liegendes Arbeitsfugenband innen liegendes Dehnfugenband Thermoplast (DIN 18541) Typ A Typ AA Typ D Typ DA Werkstoff Elastomer (DIN 7865) Typ F Typ FS Typ A Typ FM Typ FMS Typ AM außen liegendes Dehnfugenband Fugenabschlussband Typ FA Typ FAE Bereich des Fugenbands mindestens der Fugenbandbreite entspricht. Eine Ausnahme bilden 32 cm breite innen liegende Fugenbänder nach DIN (Typ A und D). Hier ist eine Bauteildicke von 30 cm ausreichend. Fugenbänder müssen voll umschlossen und hohlraumfrei einbetoniert sein. Grundsätzlich muss daher zwischen dem Fugenband und der Bewehrung ein lichter Abstand von mindestens 20 mm eingehalten werden. Dies gilt sowohl für innen und außen liegende Fugenbänder als auch für Fugenabschlussbänder. Um eine hohlraumfreie Einbettung der Fugenbandschenkel zu ermöglichen, sind innen liegende Fugenbänder in schwach geneigten und waagerechten Bauteilen wie Decken und Sohlen v-förmig im Winkel von etwa 10, besser 15 nach oben zu verlegen (Bild 3). Leider wird hierauf in der Prais oftmals nicht mit der gebotenen Sorgfalt geachtet. In diesem Zusammenhang ist auch darauf hinzuweisen, dass Befestigungs- und Stützelemente, die eine Wasserumläufigkeit bewirken können, nicht zulässig sind. Einsatzbereich und Anwendungsgrenzen für Elastomer-Fugenbänder nach DIN 7865 und thermoplastische Fugenbänder nach DIN für normale Anwendungsbereiche geregelt. Die Auswahl der Arbeitsfugenbänder hat abgestimmt auf die Dehnfugenbänder zu erfolgen. Werden die in den Auswahldiagrammen angegebenen zulässigen Wasserdrücke und/oder zulässigen Verformungen überschritten, können z.b. durch Versuche, Berechnungen oder vergleichbare Referenzen in Abstimmung mit dem Fugenbandhersteller auch größere Verformungen und/oder Wasserdrücke festgelegt werden. Die Auswahldiagramme der zukünftigen DIN V setzen sowohl den planerisch als auch ausführungstechnisch richtigen Umgang mit den Fugenbändern voraus. Fugenbänder dichten nach dem Labyrinthprinzip ab, d.h. durch Verlängerung des Wasserumlaufwegs. Dies setzt voraus, dass der Dichtteil des Fugenbands vollständig einbetoniert, lagerichtig in der Fuge positioniert und ein geschlossenes Abdichtungssystem ausgebildet ist. Prinzipiell gilt, dass die erforderliche Fugenbandbreite mit zunehmender Beanspruchung (Verformung, Wasserdruck) größer wird. Dabei ist zu beachten, dass die Bauteildicke im Damit der Beton fachgerecht eingebracht und das Fugenband satt umschlossen eingebettet werden kann, sollte der lichte Abstand zwischen der Anschlussbewehrung und dem innen liegenden Fugenband mindestens 5 cm, besser 10 cm betragen. Dies gilt auch für unbeschichtete Fugenbleche, beschichtete Fugenbleche und Kombi-Arbeitsfugenbänder. Häufig wird aber dieser Mindestabstand nicht eingehalten, wie Bild 4 zeigt. Undichtigkeiten können die Folge sein. 77

6 Bild 3: v-förmiges Verlegen von innen liegenden Fugenbändern in horizontalen und leicht geneigten Bauteilen Bild 4: Zu geringer Abstand zwischen Fugenband und Anschlussbewehrung Bild 5: Eingebautes Arbeitsfugenband mit unterbrochener oberer Bewehrungslage ändern können. Die Befestigung der Fugenbänder (mindestens alle 25 cm) erfolgt an der Bewehrung und an den Randankern mit Fugenbandklammern (Bild 5) oder bei Fugenbändern mit Stahllaschen (FMS, FS) an der Randlochung der Stahllaschen. Außen liegende Fugenbänder dürfen nur wasserseitig angeordnet werden. Um Lufteinschlüsse beim Betonieren zu vermeiden, dürfen sie nicht an der Oberseite von waagerechten und schwach geneigten Bauteilen einbetoniert werden. Die Befestigung außen liegender Fugenbänder erfolgt nur am Randbereich, der so genannten Nagellasche. Bei Richtungsänderungen senkrecht zur Längsachse des Fugenbands, z.b. Tafel 6: Mindestbiegeradien für die verschiedenen Fugenbandtypen (nach [4]) Innen liegende Dehnfugenbänder Innen liegende Arbeitsfugenbänder Außen liegende Dehn- und Arbeitsfugenbänder Fugenabschlussbänder Fugenbandtyp Biegeradius r 25 cm 15 cm 50 Sperrankerhöhe 30 Profilhöhe im Sohle/Wand-Bereich, können Fugenbänder im Radius verlegt werden. Um Verwerfungen im Bereich von Ankerrippen und Sperrankern (Bild 6a) zu verhindern, sind Mindestbiegeradien entsprechend Tafel 6 einzuhalten. Können diese Biegeradien nicht eingehalten werden, ist eine werksgefertigte Ecke vorzusehen (Bild 6b). Auf der Baustelle dürfen nur Stumpfstöße ausgeführt werden und zwar durch Fachkräfte des Fugenbandherstellers oder durch von ihm geschulte, namentlich benannte Fügetechniker. Formteile oder Teilsysteme bestehend aus Kreuzungen, Ecken, T-Stücken, Profilübergängen u.a. sind im Werk herzustellen. Auf der Baustelle werden sie durch Stumpfstöße zu dem Gesamtsystem zusammengefügt. Damit fachgerechte Fügungen auf der Baustelle möglich sind, darf der Abstand zwischen zwei Stumpfstößen 0,5 m nicht unterschreiten [4] (Bild 7). 78

7 b) a) Bild 6: Falsche und richtige Eckausführung bei außen liegenden Fugenbändern (Photos: Tricosal GmbH & Co. KG); a) Verwerfungen der Sperranker bei Verlegung mit zu kleinem Radius; b) Im Herstellerwerk gefertigte Ecke Besondere Beachtung sollten Fugenbänder beim Transport und der Lagerung erfahren. Die angelieferten Fugenbänder sind schonend abzuladen, bis zum Einbau an geschützter Stelle auf Lagerhölzern oder anderen festen Unterlagen (z.b. Transportpaletten, Betonflächen) abzulegen und vor Beschädigung und Verschmutzung zu schützen. Ein Negativbeispiel zeigt Bild 8. Hier besteht eine Verletzungsgefahr der Fugenbänder durch die scharfen Kanten der angeschweißten Blechlaschen. bändern mit hohen Sperrankern können aufgrund falscher Handhabung beim Transport oder falscher Lagerung Falten oder Verwerfungen der Sperranker auftreten, die ein vollständiges Einbetonieren der Sperranker nicht zulassen. Solche Deformationen müssen durch besondere Maßnahmen, z.b. eine Wärmebehandlung, wieder beseitigt werden. Die Fugenbänder sind bis zum vollständigen Einbetonieren vor Beschädigungen z.b. durch freie Bewehrungsenden oder Folgearbeiten zu schützen (Bild 9). Bei auf der Sohle liegenden außen liegenden Fugenbändern kann dies durch Abdecken mit Sand geschehen. Freie Fugenbandenden sind in allen Bauzuständen sicher zu verwahren. Fugenbänder müssen beim Einbetonieren frei von Verschmutzungen und Eisbildung sein, da damit die Gefahr von späteren Umläufigkeiten Thermoplastische Fugenbänder (z.b. PVC-P, Tricomer u.a.) sind im Sommer vor direkter Sonneneinwirkung zu schützen. Im Winter sind sie möglichst im Magazin zu lagern und vor der Verarbeitung mindestens einen Tag in beheizten Räumen zwischenzulagern. Fugenbänder sind spannungsfrei zum Einbauort zu transportieren und auszulegen. Der Einbau darf nur erfolgen, wenn sie keine Deformationen oder Beschädigungen aufweisen, die ihre Funktion beeinträchtigen können. Bei außen liegenden thermoplastischen Fugen ,5 m 0,5 m Baustellenstoß Werkstöße: 2 - Liegende (flache) Ecke 3 - Stehende (senkrechte) Ecke 4 - Liegende (flache) T-Verbindung 5 - Stehende (senkrechte) T-Verbindung 6 - Liegende (flache) Kreuzung 7 - Stehende (senkrechte) Kreuzung Bild 7: Beispiel für werkseitig vorgefertigte Formteile und für die Anordnung von Werks- und Baustellenstößen [4] 79

8 Bild 8: Nicht fachgerechte Baustellenlagerung der Fugenbänder Unbeschichtete Fugenbleche Zur Abdichtung von Arbeitsfugen werden außer Arbeitsfugenbändern seit vielen Jahren auch unbeschichtete Stahlbleche eingesetzt (Bild 11). Diese dichten nach dem Einbettungsprinzip ab, das auf der satten Einbindung der Fugenbleche im Beton und auf einer Haftung am Beton beruht. Wie bei den Fugenbändern ist eine Betonaufkantung oder eine Bewehrungsanpassung erforderlich. Arbeitsfugenbleche sind lagesicher in der Arbeitsfuge zu fiieren und sollten jeweils hälftig in die beiden Betonierabschnitte einbinden. Ein nachträgliches Eindrücken in den Beton ist nicht erlaubt. verbunden wäre. Leider sind oftmals aber Situationen, wie in Bild 10 dargestellt, anzutreffen. Um dies zu vermeiden, sind Fugenbänder vor dem Betonieren des nächsten Betonierabschnittes von Verschmutzungen und Eis zu befreien. Hierbei sollte nochmals kontrolliert werden, ob die Fugenbänder beschädigt wurden. Beschädigte Fugenbänder müssen fachgerecht repariert oder ausgetauscht werden. Beim Ausschalen außen liegender Fugenbänder ist sorgfältig darauf zu achten, dass das Fugenband nicht gelockert, verletzt oder ausgerissen wird. Eventuell ist die Ausschalfrist zu verlängern. Nach dem Ausschalen und einer Kontrolle auf Unverletztheit sind außen liegende Fugenbänder durch das Vorstellen von Hartfaserplatten oder dgl. gegen Beschädigung beim Verfüllen des Arbeitsraums zu schützen. Hinweise zum Anwendungsbereich unbeschichteter Fugenbleche, den erforderlichen Abmessungen, aber auch zur Ausbildung von Stößen finden sich in der WU-Richtlinie. Die Wahl der Blechabmessungen erfolgt in Abhängigkeit vom Wasserdruck (Tafel 7). Der Einsatz von Arbeitsfugenblechen ist nur in Arbeitsfugen sinnvoll, die keine Fugenbewegung z.b. durch Schwinden erwarten lassen, a) b) Bild 9: Fachgerechte (a) und nicht fachgerechte (b) Verwahrung des Fugenbands bis zum Betonieren des nächsten Betonierabschnitts Bild 10: Stark verschmutzte Fugenbänder in der Sohlplatte 80

9 Bild 11: Abdichtung der Boden/Wand- Arbeitsfuge mit einem unbeschichteten Fugenblech Tafel 7: Abmessungen des Arbeitsfugenblechs (nach [3]) Beanspruchungsklasse Bemessungswasserdruck wie bei überdrückten Arbeitsfugen zwischen Sohlplatte und Wand. Bei vertikalen Arbeitsfugen im Wandbereich können Fugenbewegungen die Wirksamkeit der Bleche u.u. einschränken. Aufgrund nennenswerter Bewegungen in der Fuge muss mit einem temporären Lösen des Verbunds zwischen Fugenblech und Beton gerechnet werden. Dabei kann zeitweise ein Wasserdurchtritt stattfinden. Nach [3] dürfen daher bei der Beanspruchungsklasse 1, Nutzungsklasse A unbeschichtete Fugenbleche nur in Arbeitsfugen mit geringer Verformung eingesetzt werden. Der Abstand zwischen Fugenblech und Bewehrung muss ein vollständiges Einbetonieren des Fugenblechs ermöglichen. Daher sollte der für Fugenbänder vorgeschriebene Mindestabstand von 5 cm zwischen der Abdichtung und der Anschlussbewehrung möglichst auch bei Fugenblechen eingehalten werden. Auch die Ausführung von Stößen wird in [3] geregelt. Bei Beanspruchungsklasse 1 und Nutzungsklasse A sind Arbeitsfugenbleche im Stoßbereich dicht miteinander zu verschweißen, zu verkleben oder mit dichtender Zwischenlage zu klemmen. Der Überlappungsstoß, wie er bislang häufig üblich war, erwies sich oftmals als Fehlerquelle und ist für die Beanspruchungsklasse 1, Nutzungsklasse A nicht mehr zulässig. Insbesondere bei Bauteilen mit geringer Dicke (d 30 cm) wird immer wieder beobachtet, dass durch leichtes Schrägstellen der Bleche, durch zu kleine Abstände der parallel geführten Bleche oder durch Dachbildung der Bleche der Beton in den Zwischenbereich nur schlecht eingebracht und verdichtet werden kann (Bild 12). Undichtigkeiten sind die Konsequenz. Abmessungen des Arbeitsfugenblechs Breite 1 3 m WS 250 mm 10 m WS > 10 m WS 300 mm Breite des Arbeitsfugenblechs entsprechend vergrößern mm Dicke 1,5 mm Für die Beanspruchungsklasse 1 und Nutzungsklasse B darf auch weiterhin der Überlappungsstoß ausgeführt werden, wenn die Bauteildicke über 50 cm beträgt und ein Druckgefälle h w /h b 5 vorliegt. Die Bleche müssen sich dabei mindestens 30 cm überlappen. Der Abstand der Bleche muss der dreifachen Größe des Größtkorns der Gesteinskörnung entsprechen, mindestens aber 5 cm betragen [3]. Diese Ausführung sollte mit größter Sorgfalt geschehen. Bei Bauwerken mit Dehnfugen und Arbeitsfugen ist auf einen dichten Anschluss der Arbeitsfugenbleche an die Dehnfugenbänder zu achten. Im Regelfall werden Arbeitsfugenbleche baustellenseitig im bereits eingebauten Zustand an Blechanschlüsse angeschweißt, die werkseitig bei den Herstellern am Dichtteil der Fugenbänder angefügt wurden (Bild 13). 4.2 Abdichtungssysteme, für die ein allgemeines bauaufsichtliches Prüfzeugnis (abp) erforderlich ist Verpresste Injektionsschlauchsysteme Injektionsschlauchsysteme gibt es etwa seit Mitte der 80er Jahre. Die Wirkung der Injektionsschlauchsysteme beruht auf dem vollständigen Füllen der Hohlräume und der Arbeitsfugen mit einem dauerhaft dichtenden Füllstoff. Im Gegensatz zum Fugenband und Arbeitsfugenblech müssen Injektionsschlauchsysteme nicht in den vorhergehenden Betonierabschnitt einbinden. Damit ergeben sich Vorteile hinsichtlich Fleibilität, Einbau und Verlauf des Abdichtungssystems (Bild 14). Es ist weder eine Anpassung der Bewehrungsführung noch eine Aufkantung erforderlich. Der Injektionsschlauch selbst ist jedoch keine Abdichtung, sondern 81

10 Bild 12: Schlecht ausgeführter Überlappungsstoß unbeschichteter Fugenbleche Bild 13: Dehnfugenband mit werkseitig angefügten Blechanschlüssen zum baustellenseitigen Anschweißen von Arbeitsfugenblechen nur ein technisches Hilfsmittel, mit dem das eigentliche Abdichtungsprodukt, der Füllstoff, in die Arbeitsfuge eingebracht wird. Injektionsschlauch und Füllstoff bilden das Abdichtungssystem. Da diese Systeme im baurechtlichen Sinn nicht geregelt sind, muss entsprechend der Bauregelliste die Verwendbarkeit durch ein allgemeines bauaufsichtliches Prüfzeugnis nachgewiesen werden. Dieses gilt für den Injektionsschlauch in Kombination mit dem im abp benannten Füllstoff. Sowohl für den Planenden als auch für den Ausführenden ist es wichtig zu wissen, dass die Verwendung eines anderen, von dem im abp benannten Füllstoff abweichenden Materials nicht zulässig ist. Auf jeden Fall ist der Verwendbarkeitsnachweis für den Injektionsschlauch und den verwendeten Füllstoff zu erbringen. Im Regelfall bedeutet dies, dass sich der Käufer eines Injektionsschlauchsystems auf die Füllstoffe namentlich festlegt, für die der Vertreiber des Injektionsschlauchs ein allgemeines bauaufsichtliches Prüfzeugnis besitzt. Soll ein anderer als im abp genannter Füllstoff verwendet werden, so ist die Verwendbarkeit durch ein entsprechendes abp für das System Injektionsschlauch + Füllstoff nachzuweisen. Bei der Wahl des Füllstoffs muss darauf geachtet werden, dass dieser die Fuge dauerhaft abdichtet. Hinweise zu den Anforderungen an das Injektionsschlauchsystem und die Füllstoffe enthält Tafel 8. Die WU-Richtlinie schränkt die Verwendung auf solche Füllstoffe ein, welche die Anforderungen nach der DAfStb-Richtlinie Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen erfüllen. Bei Injektionsschlauchsystemen ist zwischen einmal verpressbaren und mehrfach oder wieder verpressbaren zu unterscheiden. Letztere werden z.b. als Mehrkammerprofile oder als Rundschläuche mit Ventilprinzip ausgebildet. Bei den Mehrkammersystemen werden die einzelnen Injektionskanäle unabhängig voneinander Bild 14: Injektionsschlauch auf der Sohlplatte im Bereich der Sohle/Wand-Fuge 82

11 verpresst, bei Injektionsschläuchen mit Ventilsystem kann der Injektionskanal nach dem Injizieren durch Anlegen eines Vakuums leergesaugt werden, so dass er für einen weiteren Verpressvorgang oder auch für eine Dichtigkeitsprüfung zur Verfügung steht. Mehrfachverpressung bei Ventilsystemen setzt die Verwendung von Zementsuspension oder Acrylatharz als Injektionsgut voraus. Voraussetzung für die Funktionsfähigkeit eines Injektionsschlauchsystems ist der fachgerechte Einbau. Hinweise hierzu finden sich in den Hersteller-Richtlinien oder im DBV- Merkblatt Verpresste Injektionsschläuche für Arbeitsfugen [7]. U.a. sind folgende Punkte zu beachten: Injektionsschlauchsysteme müssen ein geschlossenes Abdichtungssystem ergeben, d.h. aneinander angrenzende Injektionsschläuche müssen sich überlappen. Stoßstellen, Kreuzungspunkte, Schlauchlängen, die Lage der Injektionsschläuche, der Verpressenden und der Injektionsanschlüsse (Verwahrdosen) sind genau zu planen. Die Systemlänge (Injektionsschlauch zuzüglich der beiden Verpressenden) sollte im Regelfall nicht länger als 10 m sein. Der Injektionsschlauch wird i.d.r. mittig in der Arbeitsfuge verlegt. Der Injektionsschlauch muss durchgängig aufliegen und so verlegt sein, dass ein Abknicken oder Einschnüren vermieden wird. Der Injektionsschlauch ist im Abstand 15 cm durch Rohrschellen oder Befestigungsclips gegen Aufschwimmen zu sichern. Der Abstand zwischen parallel verlegten Injektionsschläuchen sollte mindestens 5 cm betragen, um ein gegenseitiges Verpressen zu verhindern. Die Betondeckung des Injektionsschlauchs darf 5 cm nicht unterschreiten. Tafel 8: Anforderungen an das Abdichtungssystem Verpresster Injektionsschlauch Injektionsschlauch - ausreichender Querschnitt und Durchlässigkeit des Injektionskanals - gleichmäßiger Injektionsgutaustritt über die gesamte Schlauchlänge - ausreichender Widerstand gegen Eintritt von Zementschlempe in den Injektionskanal beim Betonieren - Stabilität und Robustheit beim Einbau unter Baustellenbedingungen - kein Abknicken des Systems bei Richtungswechsel - bei mehrfach verpressbaren Injektionsschlauchsystemen: Funktionsfähigkeit auch bei weiteren Injektionen Injektionsmaterial Das Injektionsmaterial muss die Fuge dauerhaft abdichten. Injektionsmaterial für Schlauchinjektion: - PUR-Harz - Zementsuspension - Acrylatharze Im Anschlussbereich an innen liegende Dehnfugenbänder sollte der Injektionsschlauch an den einbetonierten Schenkel des Dehnfugenbands herangeführt werden. Eine Kombination von außen liegenden Fugenbändern in der Dehnfuge und einem Injektionsschlauchsystem in der Arbeitsfuge ist nicht zu empfehlen. Da der Injektionsschlauch, um ein geschlossenes System auszubilden, bis an die Sperranker des Fugenbands herangeführt werden müsste, würde dadurch die geforderte Betondeckung des Injektionsschlauchs von mindestens 5 cm deutlich unterschritten. Kreuzen sich im Stoßbereich zwei Injektionsschläuche, so ist der obere als PVC-Verpressende auszubilden oder auf einer Länge von rd. 15 cm mit einer Schrumpftülle zu umschließen. Der Injektionsschlauch ist vor Beschädigungen zu schützen. Bei Beschädigungen, z.b. infolge von Durchlöchern, Abknicken, Einklemmen oder Zerschneiden, ist der Injektionsschlauch unbrauchbar und muss ausgewechselt werden. Gleiches gilt auch für die Verpress- und Entlüftungsenden. Weiterführende systemspezifische Hinweise finden sich in den entsprechenden Hersteller-Richtlinien. Leider wird gegen die grundlegenden Regeln häufig verstoßen. Bild 15 zeigt ein Injektionsschlauchsystem mit zu großem Befestigungsabstand. Bei dem in Bild 16 gezeigten Beispiel besteht eine Verletzungsgefahr der schon eingebauten Injektionsschläuche durch fehlenden Schutz Kombi-Arbeitsfugenbänder Das Kombi-Arbeitsfugenbänder (KAB) ist ein thermoplastisches Fugenband mit einem an der Profilunterseite in einer Nut eingelassenen Quellband zur Abdichtung von Arbeitsfugen. Es wird vor dem Betonieren der Bodenplatte auf die oberste Bewehrungslage aufgestellt und mit Haltebügeln fiiert (Bild 17). Eine Betonaufkantung oder Bewehrungsanpassung ist hierbei nicht er- 83

12 forderlich. Nach dem Betonieren der Bodenplatte muss das KAB mindestens 3 cm in den Beton einbinden. Die verbleibenden rd. 10 cm binden in den Beton der aufgehenden Wand ein. Die reduzierte Einbindetiefe in die Bodenplatte wird durch das Quellprofil kompensiert. Durch die Nut ist das Quellprofil vor vorzeitigem Quellen geschützt. Stöße werden durch Verschweißen hergestellt. Ebenso kann das KAB auch an innen liegende thermoplastische Dehnfugenbänder angeschweißt werden. Dabei ist darauf zu achten, dass die Schweißnaht wasserdicht ausgeführt wird. Alternativ werden herstellerseitig auch Klemmschienen mit quellfähiger Zwischenlage angeboten. Beim KAB handelt es sich um ein nicht geregeltes Bauprodukt, für das ein allgemeines bauaufsichtliches Prüfzeugnis als Verwendbarkeitsnachweis erforderlich ist. Beim Einbau ist darauf zu achten, dass das KAB mit dem in der Nut eingelassenen Quellband nach unten eingebaut wird. Wie Fugenbänder und auch Arbeitsfugenbleche sind Kombi-Arbeitsfugenbänder vor dem Betonieren von Verschmutzungen und Eis zu befreien, da sonst die Gefahr von Umläufigkeiten besteht Beschichtete Fugenbleche Bei den beschichteten Blechen handelt es sich in erster Linie um Fugenbleche mit Butylkautschuk-Bitumen-Beschichtung. Ein Beispiel zeigt Bild 18. Wie beim Kombi-Arbeitsfugenband entfällt bei den beschichteten Blechen die Betonaufkantung oder eine Bewehrungsanpassung. Die beschichteten Fugenbleche werden auf der oberen Bewehrungslage aufgestellt und in der Regel mit Haltebügeln fiiert. Beim Sohle/Wand-Anschluss beträgt die Einbindetiefe in der Bodenplatte je nach Betondeckung 3 cm bis 5 cm. Aufgrund der geringen Einbindetiefe muss jedoch sichergestellt sein, dass der Beton im Einbindebereich selbst in der Lage ist, auf dem dabei gegebenen kurzen Weg den Wasserdurchtritt zu verhindern. Ein nachträgliches Eindrücken der beschichteten Bleche in den frischen Beton ist wie bei den unbeschichteten Fugenblechen nicht zulässig. Da es sich bei beschichteten Fugenblechen um ungeregelte Bauprodukte handelt, ist auch hierfür als Verwendbarkeitsnachweis ein allgemeines bauaufsichtliches Prüfzeugnis erforderlich. Zum Schutz der Beschichtung vor Verschmutzung sind die Beschichtungen mit einer zweiteiligen Schutzfolie versehen. Die obere Schutzfolie soll eine Verschmutzung des oberen, zuletzt einbetonierten Teils beim Schalen oder Betonieren des 1. Betonierabschnitts verhindern. Sie darf erst kurz vor dem Betonieren des 2. Betonierabschnitts entfernt werden. Zwischen Beschichtung und Beton stellt sich im Laufe der Betonerhärtung eine Verzahnung ein. Empfindlich reagieren die beschichteten Bleche auf Verschmutzung. Bei vorzeitigem zufälligen oder absichtlichen Entfernen der Folie ver- Bild 15: Injektionsschlauch mit zu großen Befestigungsabständen 84 Bild 16: Verletzungsgefahr bereits eingebauter Injektionsschläuche Bild 17: Kombi-Arbeitsfugenband KAB auf der obersten Sohlbewehrung vor dem Betonieren der Bodenplatte

13 schmutzt die Beschichtung der Bleche beim Betonieren der Bodenplatte (Bild 19), mit der Konsequenz, dass hier der spätere Haftverbund zwischen Beton und Beschichtung beeinträchtigt wird und potenzielle Fehlstellen entstehen. Verschmutzungen der Beschichtung des noch nicht einbetonierten Teils der Bleche sind daher unbedingt zu vermeiden. Im Stoßbereich werden die Elemente mit einer etwa 10 cm breiten Überlappung nach Abziehen der Schutzfolie im Stoßbereich zusammengedrückt. Der Stoß ist mit einer speziellen Stoßklammer zu sichern (Bild 20). Bei Umgebungstemperaturen unter 10 C muss der Stoß anschließend mit einer Lötlampe erwärmt werden. Auf eine fachgerechte Ausführung der Stöße ist sorgfältig zu achten. Des Weiteren ist darauf zu achten, dass die Fugenbleche fachgerecht und wasserdicht an Dehnfugenbänder anschließen, um ein geschlossenes Abdichtungssystem zu bilden Quellfähige Fugeneinlagen Bei quellfähigen Fugeneinlagen kommen verschiedene Materialien zur Anwendung. Neben quellfähigen Fugeneinlagen auf Kautschukbasis oder aus Acrylatpolymeren sind auch Bentonitquellbänder erhältlich. Bei Wasserzutritt quellen diese Fugeneinlagen. Der Einbau gestaltet sich einfach. Sie werden materialabhängig in der Arbeitsfuge aufgeklebt (Bild 21), punktuell befestigt oder mit einem Befestigungsgitter fiiert. Quellfähige Fugeneinlagen lassen sich auch komplizierten Fugenverläufen anpassen. Sie nehmen Wasser unter Volumenvergrößerung in ihre Struktur auf. Das Quellverhalten ist materialabhängig. Das maimale Quellen wird dabei i.d.r. zeitverzögert erreicht. Durch die Volumenvergrößerung presst sich die Fugeneinlage gegen die sie umgebenden Betonflanken und dichtet über den Bild 18: Abdichtung einer Sohle/Wand-Arbeitsfuge mit beschichteten Fugenblechen Bild 19: Verschmutzung der beschichteten Bleche beim Betonieren der Bodenplatte Bild 20: Stoß eines beschichteten Fugenblechs 85

14 Bild 21: Abdichtung der Sohle/Wand- Arbeitsfuge mit einer quellfähigen Fugeneinlage Anpressdruck die Arbeitsfuge gegen Wasserdurchtritt ab. Der entstehende Anpressdruck muss dabei größer sein als der hydrostatische Wasserdruck. Damit sich der Anpressdruck aufbauen kann, muss die quellfähige Fugeneinlage von Beton umschlossen sein. Quellfähige Fugeneinlagen sind daher nicht geeignet, Kiesnester oder größere Fehlstellen im Beton abzudichten. Auch verbietet sich dadurch der Einsatz in Dehnfugen. Bentonitquellbänder lösen sich mit der Zeit in ihre feinen Bestandteile auf, was zur Abdichtung von kleinen Haarrissen und kleinsten Fehlstellen in unmittelbarer Umgebung der quellfähigen Fugeneinlage aus Bentonit führt. Bei Quellbändern aus Bentonit sind Einbausituationen zu vermeiden, die zu einem Ausspülen des Bentonits führen könnten. Hinweise zum Umgang und zum Einbau von quellfähigen Fugeneinlagen sind in den Herstellerrichtlinien oder im entsprechenden DBV-Sachstandbericht [8] zu finden. Wesentlich sind u. a.: Quellfähige Fugeneinlagen sind trocken zu lagern und vor längerer Sonneneinstrahlung zu schützen. Vor dem Einbau der quellfähigen Fugeneinlage sind lose Verunreinigungen in der Arbeitsfuge zu beseitigen, Eisbeläge abzutauen, stehendes Wasser wegzufegen oder wegzublasen und Zementschlempe zu entfernen. Der Betonuntergrund muss oberflächentrocken und frei von Fehlstellen, Rissen und dergleichen sein. Quellfähige Fugeneinlagen müssen kontinuierlich in der Arbeitsfuge liegen. Um ein Aufschwimmen im Frischbeton zu verhindern, müssen quellfähige Fugeneinlagen mindestens alle 15 cm oder durch Aufkleben mit einem geeigneten Kleber oder durch Verwendung eines Montagegitters kontinuierlich befestigt werden. Um Abplatzungen infolge des hohen Quelldrucks zu vermeiden, sollte der Randabstand mindestens 10 cm betragen. Bei geringeren Abständen kann es bedingt durch einen hohen Quelldruck zu Betonabplatzungen kommen (Bild 22). Quellfähige Fugeneinlagen sind vor vorzeitigem Quellen zu schützen. Vor dem Betonieren des 2. Betonierabschnitts gequollene Fugeneinlagen sind auszutauschen Abklebe- oder Adhäsionsdichtungen Adhäsionsdichtungen sind streifenförmige Abdichtungen z.b. aus thermoplastischem Elastomer (TPE), Hypalon, gewebekaschiertem Elastomer oder PVC, die mit geeigneten Klebern, z.b. auf Epoidharzbasis, druck- und wasserfest auf den erhärteten Beton geklebt werden, um so eine Arbeitsfuge (Bild 23) Der zulässige maimale Wasserdruck ist jeweils dem entsprechenden allgemeinen bauaufsichtlichen Prüfzeugnis (abp) zu entnehmen. Im abp ist auch angegeben, ob die quellfähige Fugeneinlage für den Einsatz in Wasserwechselzonen geeignet ist. Bild 22: Betonabplatzungen infolge von zu hohem Quelldruck 86

15 Bild 23: Abdichtung einer Arbeitsfuge mit streifenförmiger Fugenabdichtung oder in Abhängigkeit der Beanspruchung und dem Abdichtungssystem auch eine Dehnfuge zu überbrücken. Adhäsionsdichtungen sind im Regelfall wasserseitig anzuordnen. Die Verarbeitungshinweise der Hersteller sind zu beachten. Da es sich bei den Abklebesystemen ebenfalls um nicht geregelte Bauprodukte handelt, ist für den Verwendbarkeitsnachweis ein allgemeines bauaufsichtliches Prüfzeugnis erforderlich. Mögliche Fehlerquellen bei der Anwendung streifenförmiger Abdichtungen können sein: mangelhafter Untergrund (Anforderung: sauber, fest, fettfrei, rissefrei, frei von Zementschlempe) eine mangelhafte Untergrundvorbereitung eine zu kurze Aushärtungszeit des Klebers die Ausführung bei ungünstigen Temperatur- und Witterungsverhältnissen zu großer Feuchtegehalt des Untergrunds (systemabhängig) das Aufbringen der Abdichtung auf zu jungem Betonuntergrund (systemabhängig) nicht fachgerecht ausgeführte Stöße und Verbindungen die Verwendung eines nicht mit der streifenförmigen Abdichtung kompatiblen Klebers bei einer Dehnfugenanwendung das Überspachteln der streifenförmigen Abdichtung im Bereich der Dehnfuge mit Kleber. 5 Zusammenfassung Neben der tragenden Funktion übernimmt der Beton bei der Weißen Wanne auch die abdichtende Funktion. Die Fugenabdichtung erfordert die besondere Beachtung des Planers und der Ausführenden. Eine fachgerechte Handhabung sowohl durch den Planer als auch durch den Ausführenden ist eine entscheidende Voraussetzung für eine funktionierende Abdichtung. Dies wird auch durch die neuen Regelwerke, die DAfStb-Richtlinie Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton [3] und die DIN V Abdichten von Fugen in Beton mit Fugenbändern [4] deutlich hervorgehoben. 6 Literatur [1] DBV-Merklatt Fugenausbildung für ausgewählte Baukörper aus Beton, Fassung April Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein E.V., Berlin. [2] Hohmann, R.: Fugenabdichtung bei wasserundurchlässigen Bauwerken aus Beton. Fraunhofer IRB Verlag, Stuttgart [3] Richtlinie Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton (WU- Richtlinie), (November 2003). Deutscher Ausschuss für Stahlbeton (DAfStb). [4] DIN V Abdichten von Fugen in Beton mit Fugenbändern (erscheint voraussichtlich September 2005). [5] DIN 7865 Elastomer-Fugenbänder zur Abdichtung von Fugen in Beton ; Teil 1: Form und Maße, Teil 2: Werkstoff Anforderungen und Prüfung (Februar 1982). [6] DIN Fugenbänder aus thermoplastischen Kunststoffen zur Abdichtung von Fugen in Ortbeton ; Teil 1: Begriffe, Formen, Maße, Teil 2: Anforderungen, Prüfung, Überwachung (November 1992). [7] DBV-Merkblatt Verpresste Injektionsschläuche für Arbeitsfugen, Fassung Juni Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein E.V., Berlin. [8] DBV-Merkblatt Quellfähige Fugeneinlagen für Arbeitsfugen, Fassung Februar Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein E.V., Berlin. 87