Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton. - Regelwerke, Planung, Ausführung

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1 Aachener Baustofftage 5. Februar 2015 Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton - Regelwerke, Planung, Ausführung Dipl.-Ing. Rolf Kampen Beton Marketing West GmbH 1

2 Untergeschosse/Tiefgeschosse/Keller Beanspruchung / Angriffsart Mechanische Beanspruchungen Erddruck, Wasserdruck, Auftrieb Feuchteschutz Bodenfeuchte Nicht drückendes Wasser Drückendes Wasser Wasser Chemisch angreifendes Wasser Wärmeschutz Abdichtung Haut-Abdichtungen Bituminöse Stoffe Hochpolymere Kunststoffe Starre Abdichtungen Putz und Estrich Spritzmörtel und Spritzbeton Dichtungsschlämmen Beton Begriffe Schwarze Wanne - Braune Wanne - Weiße Wanne Weiße Wanne praktisch wasserdichtes Bauwerk aus Beton 2

3 Kein anderer Bau erfordert größere Sorgfalt in seiner Ausführung als einer, der dem Wasser standhalten soll. Daher ist für einen solchen Bau in allen Einzelheiten Gewissenhaftigkeit vonnöten - Bauwerke der Römer ganz im Sinne der Regeln, die alle kennen, aber nur wenige Befolgen. S. J. Frontinus, Rom im 1. Jahrhundert Fischteichbecken der Hadrian s Villa, Rom 3

4 Bauschadensschwerpunkte in % 25 21% % des Schadenvolumens Schadenshöhe 1,4 Mrd. /Jahr 1) 4 1) DEKRA Real Estate Expertise GmbH Bericht zu Baumängeln an Wohngebäuden veröffentlicht Mai 2007/Jan 2008

5 WU Bauwerke Anwendung Für Wohnhäuser wie z.b. Ein-, Mehrfamilien-, Reihenhäuser Büro- und Industriebauten Ortbeton- Allgemeine Tiefbauten wand Elementwand System Wand + Sohle = tragendes Element BWS und Abdichtung zugleich Monolithisch / Sicher Weiße Wanne BWS Entfällt Putze, Anstriche, Dichtungsbahnen, Klebemassen Schichtenbauweise /Kompliziert Dicht Bodenplatte Bodenfeuchtigkeit, nicht drückendes Wasser, drückendes Wasser, Stauwasser = keine Drainung erforderlich BWS = Bemessungswasserstand 5

6 WU Bauwerke Vorschriften und Regelwerke Normen und Richtlinien DAfStb-Richtlinie (2003) Berichtigung 2006 DAfStb, Heft 555 (2006) DAfStb, Positionspapier (7-2006) DIN EN EC2: Bemessung und Konstruktion DIN EN Festlegung, Eigenschaften, Herstellung, Konformität DIN Deutsche Anwendungsregeln zu DIN EN DIN EN Ausführung von Tragwerken aus Beton DIN Deutsche Anwendungsregeln zu DIN EN DIN EN. Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton Erläuterungen zur DAfStb-Richtlinie Feuchtetransport durch WU-Beton Regeln für Herstellung, Überwachung von Fertigteilen 6

7 WU Bauwerke Vorschriften und Regelwerke Merkblätter, Fachliteratur Verein Deutscher Zementwerke BetonMarketing Zement-Merkblätter - WU-Bauwerke - Expositionsklassen - Risse im Beton Sonderdrucke - Feuchtetransport - Dichtigkeit... Veröffentlichungen - z.b. in Beton, Betoninformationen, Beton+Stahlbetonbau Deutscher Beton- u. Bautechnik-Verein DBV-Merkblätter - Injektionsschläuche - Fugenausbildung - Betonierbarkeit von Bauteilen - Begrenzung der Rissbildung - WU-Dächer - Hochwertige Nutzung v. Untergeschossen Bauphysik u- Raumklima Lohmeyer/Ebeling 7

8 Regelwerke - Bauwerksabdichtung DIN Bauwerksabdichtungen Diese Norm gilt nicht für: Konstruktionen aus wasserundurchlässigem Beton RILI Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton Diese Richtlinie gilt für: Betonbauwerke und bauteile, bei denen der Beton die Funktion der Lastabtragung und der Wasserundurchlässigkeit grundsätzlich auch ohne zusätzliche Abdichtungsmaßnahmen übernimmt 8

9 WU Bauwerke 9 Anwendungsbereich Verweisungen Begriffe Aufgaben der Planung Festlegungen Anforderungen Entwurf Berechnung und Bemessung Bewehrungs- und Konstruktionsregeln Fugenabdichtungen Ausführung Abdichten von Rissen Instandsetzung Ausgabe November 2003 incl. Berichtigung März 2006

10 WU Bauwerke Anforderungen an den Planer Bemessungswasserstand? Beanspruchungsklassen? Nutzungsklassen? Einwirkungen? Bemessung? Expositionsklassen? Betoneigenschaften? Bauteildicken? Fugenabdichtung? 10

11 WU Bauwerke Anforderungen an den Planer Bemessungswasserstand nach WU-Richtlinie höchster innerhalb der planmäßigen Nutzungsdauer zu erwartender... * Grundwasser-, * Schichtenwasser-, * Hochwasserstand unter Berücksichtigung langjähriger Beobachtungen und bekannter zukünftiger Gegebenheiten Bund der Ingenieure für Wasserwirtschaft, Abfallwirtschaft und Kulturbau(BWK) e.v. 11 DAfStb-Rili Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton

12 Beeinträchtigung der Bebauung durch hohe Grundwasserstände Statusbericht des Bundes der Ingenieure für Wasserwirtschaft, Abfallwirtschaft und Kulturbau (BWK)

13 Notwendige Planungsgrundlagen Baugrunduntersuchung Untersuchung des Bemessungswasserstandes (BWU) - spätestens bis zur Erstellung der Entwurfsplanung - am Bauwerksstandort - bei Nichterfüllung: Verlust des Versicherungsschutzes (grobe Fahrlässigkeit + bewusst pflichtwidriges Handeln) Quelle z.b.: 13

14 WU Bauwerke Beanspruchungsklasse 1 Festlegungen des Planers Beanspruchungsklasse 2 3 m BWS k f 10-4 m/s 30 cm BWS k f 10-4 m/s drückendes und nichtdrückendes Wasser zeitweise aufstauendes Sickerwasser nichtstauendes Sickerwasser Bodenfeuchte 14 DAfStb-Rili Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton

15 WU Bauwerke Festlegungen des Planers A Wasserdurchtritt unzulässig durch... den Beton... Risse... Fugen... Einbauteile Nutzungsklassen 1) B Wasserdurchtritt zulässig Feuchtstellen an... Rissen... Fugen... zulässig (Dunkelfärbungen Wasseransammlung) Tauwasserbildung möglich 2) Tauwasserbildung möglich 2) Wohnungsbau, hochwertige Nutzung Garagen, Lagerhallen, einf. Nutzung 15 1) Eine Nutzung außerhalb der Klassen A und B ist gesondert zu vereinbaren 2) Falls trockene Bauteiloberflächen oder trockenes Raumklima gefordert werden, müssen in der Planung - raumklimatische Maßnahmen (z.b. Heizung, Lüftung, Baufeuchte abführen) und/oder - bauphysikalische Maßnahmen (Wärmeschutz nach EnEV) zur Vermeidung von Oberflächentauwasser vorgesehen werden. DAfStb-Rili Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton

16 WU Bauwerke Festlegungen des Planers Beanspruchungsklasse - drückendes Wasser 1 - nichtdrückendes Wasser - aufstauendes Sickerwasser 2 Nutzungsklasse Anforderungen an das Bauteil - Bodenfeuchte - nichtstauendes Sickerwasser A Wasserdurchtritt unzulässig 1A 2A B Wasserdurchtritt zulässig 1B 2B 16 Unabhängig von der Wasserundurchlässigkeitsklasse der Bauteile ist die Bildung von Tauwasser an der Bauteiloberfläche möglich, wenn feuchtwarme Luft auf kalte Bauteile trifft (Kondensation) und keine besonderen Maßnahmen getroffen wurden. DAfStb-Rili Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton

17 Nutzungsklasse WU Bauwerke Entwurfskonzepte Bauweise a) Vermeidung von Trennrissen (kontrollierte Rissbildung) - Vermeidung von Trennrissen durch konstruktive, betontechnologische u. bautechnische Maßnahmen (wenig Bewehrung, viele Fugen) A B Bauweise b) Verteilung von Trennrissen (Begrenzung der Rissbreiten durch Bewehrung) - Einhaltung vorgegebener Trennrissbreiten w durch engliegende, rissverteilende Bewehrung (viel Bewehrung, wenig Fugen)... Selbstheilung der Risse nötig; abhängig vom Druckgefälle A B 1) 17 Bauweise c) Zulassen von Trennrissen und nachträglich vorgesehenen Dichtungsmaßnahmen - Entstehung von Rissen wird in Kauf genommen - Rissverpressung ist Bestandteil der Baumaßnahme und im Entwurf festzulegen (wenig Bewehrung, wenig Fugen) 1) DAfStb, Heft 555: nur bei späterer Nutzung (nach eingetretener Selbstheilung, mit entsprechendem Lüftungsaufwand Erläuterungen zu 5.3 (2)) A B 1)

18 WU Bauwerke Entwurfskonzepte Bauweise b) Verteilung von Trennrissen Aussagewahrscheinlichkeit für tatsächlich entstehende Risse im Bauwerk 18 Quelle: Frank Roos: Betoninformation

19 WU Bauwerke Wie dicht ist dicht? Dichtigkeit des Bauwerks Dichtigkeit der Fugen und Risse Dichtigkeit der Bauteile zwischen den Fugen und Rissen 19 DAfStb-Rili Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton

20 WU Bauwerke Wie dicht ist dicht? Feuchtetransport in Bauteilen flüssiges Wasser Wasserdampf kapillares Saugen laminare Strömung Diffusion Dichte und Dicke des Bauteils Tauwasserbildung auf Bauteiloberflächen (Kondensat oder Kondenswasser) Raumklima und Oberflächentemperatur 20 DAfStb-Rili Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton

21 Mindestdicken 1) von Ortbetonbauteilen und Elementwänden Beanspruchungsklasse 1: Drückendes und nichtdrückendes Wasser und zeitweise aufstauendes Sickerwasser Bauteil [cm] Zusätzliches Wände 24 bei Mindestdicke 2)4) : w/z 0,55, (C30/37), D16 Elementwände 24 bei Mindestdicke 3)4) : w/z 0,55, (C30/37), D16 Bodenplatte 25 bei Mindestdicke 4) : w/z 0,55, (C30/37) Beanspruchungsklasse 2: Bodenfeuchte und nichtstauendes Sickerwasser Bauteil [cm] Zusätzliches Wände 20-2) Elementwände 24 5) - 3) Bodenplatte 15 1) bei Fertigteilen: BK1 20 cm; BK2 10 cm 2) bei freien Fallhöhen: >1m Anschlussmischung erforderlich 3) Anschlussmischung: sollte stets verwendet werden; bei freien Fallhöhen >1m immer erforderlich 4) Mindestdicke: d min x 1,15 5) auch 20 cm: mit besonderen Maßnahmen möglich 21

22 WU Bauwerke Dicke der Wände (Betonierbarkeit) Fallrohr, Hosenrohr od. Pumpenschlauch ~ 15 cm Bewehrung Betondeckung d ~ 30 cm 22

23 WU Bauwerke bei freien Fallhöhen > 1m immer Anschlussmischung 1).. bei Elementwänden sollte stets Beton für Wände (Ausführung) Abstand: Innenflächen bzw. Bewehrungslagen b wi 18 cm b wi 14 cm b wi 12 cm D32 D16 D8 Anschlussmischung 1) D8, Höhe d, min.30 cm 23 b Wi d 28 cm bei b wi 18 cm und d EW = 6/4 cm 1) auch Vorlaufmischung genannt

24 24 Elementwand - WU - Anforderungen Monolithisch wirkendes Bauteil ohne Wasserdurchtritt, mit Verbund und Hohlraumfreiheit zwischen Kernbeton und Elementwandplatten Zulassung beachten Keine Beschädigungen Rauigkeit der Innenwände Saubere, raue Arbeitsfugen Vornässen Aufständern 30 mm Anschlussmischung Lagenweiser Einbau 50 cm Keine horizontalen Arbeitsfugen Verdichten und Nachverdichten Keine Erschütterungen Dokumentation Anfangs- und Endzeitpunkte des Vornässens, der Entladung der Fahrmischer sowie der Betonagen DAfStb-Rili Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton

25 WU Rili DIN 1045 WU Bauwerke Betoneigenschaften Beton mit hohem Wassereindringwiderstand Eindringprüfung nach DIN EN (falls gefordert) Anforderung: jeder Einzelwert e w 50 mm bei Bauteildicken h 40 cm Wasserzementwert w/z eq 0,60 Zementgehalt z 280 kg/m³ (270 kg/m³) Mindestdruckfestigkeitsklasse min f ck = C25/30 bei Bauteildicken h > 40 cm Wasserzementwert w/z 0,70 bei Mindestwanddicken und Beanspruchungsklasse 1 Wasserzementwert w/z eq 0,55 Größtkorn D max 16 mm außerdem Anschlussmischung mit D max 8 mm wie gefordert; F3 oder weicher empfohlen 25 DAfStb-Rili Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton

26 Einfluss des Wasserzementwertes auf das Gefüge des Zementsteins schematische Darstellung 26

27 Beton mit hohem Wassereindringwiderstand kleiner w/z-wert + gute Nachbehandlung großer w/z-wert + schlechte Nachbehandlung 27 kein zusammenhängendes Porensystem WU-Beton zusammenhängendes Porensystem

28 WU Bauwerke Wie dicht ist dicht? Feuchtetransport in Bauteilen flüssiges Wasser Wasserdampf kapillares Saugen laminare Strömung Diffusion Dichte und Dicke des Bauteils Dicke und Dichte Tauwasserbildung auf Bauteiloberflächen (Kondensat oder Kondenswasser) des Bauteils Raumklima und Oberflächentemperatur 28 DAfStb-Rili Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton

29 Beton mit hohem Wassereindringwiderstand Feuchtetransport nach Springenschmid / Beddoe außen (Wasserseite) wasserundurchlässiger Beton (w/z 0,55) innen (Luftseite) Feuchteabgabe Austrocknung Druckwasserbereich Kapillarbereich Kernbereich Austrocknungsbereich durch Diffusion 0 25 mm 70 mm mm 29 mindestens 200 mm alternativ: Dichtigkeit des Betons erhöhen

30 Querschnitt durch Sohle aus WU-Beton feuchtigkeitsempfindliche Wärmedämmung mit diffusionshemmender Abdeckung 30 1) ggf. diffussionshemmende Schicht (0,5 m < s d < 1500 m) je nach Aufbau; (z.b. 2 Lagen PE-Folie, d 0,25 mm, s d 200 m) Abdichtung 1) (z.b. Bitumenschweißbahn) diffussionsdichte Schicht s d 1500m Hochwertige Nutzung Wärmedämmung (Abdichtung gegen Austrocknungsfeuchte) Lüftung Heizung Klimatisierung

31 DBV-Merkblatt, Mai 2008 Hochwertige Nutzung von Untergeschossen Differenzierung der Nutzungsklasse A in Abhängigkeit von raumklimatischen Anforderungen Nutzungsklasse nach WU-Rili A (B) 31

32 WU Bauwerke Überwachungsklassen (ÜK) WU-Rili DIN Gegenstand ÜK 1 ÜK 2 ÜK 3 Festigkeitsklassen für Normalbeton C25/30 C30/37 C50/60 C55/67 Expositionsklasse X0, XC, XF1 XA, XF2, XM - besondere Betoneigenschaften - Beton für WU-Baukörper 1) (z.b.weiße Wannen) - 1) Bei Beton mit hohem Wassereindringwiderstand ÜK 1 zulässig nur für Beton, der maximal zeitweilig aufstauendem Sickerwasser ausgesetzt ist und die Projektbeschreibung keine andere Festlegung enthält. Beanspruchungsklasse 1 Beanspruchungsklasse 2 ÜK 2 ÜK 1 ÜK 1 ÜK 1 Druckwasser o. nicht drückendes Wasser zeitweilig aufstauendes Sickerwasser nicht stauendes Sickerwasser Bodenfeuchtigkeit 32