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Einsatz von Mowilith - LDM 6880 modifiziertem Beton gemäß Wasserhaushaltsgesetz - WHG - und Anlagenverordnung - VAwS - Teil 2/2

Verfasst von: Dr. Ing. Jörg Reymendt, Dipl. Ing. Alexander Vogel
Veröffentlicht am: 14. Feb. 2002
Kategorie:

# 04.03.2002

Bei der Planung und Ausführung von Anlagen beim Umgang mit wassergefährdenden Stoffen sind die auszuführenden Auffangräume, Abfüllflächen oder auch Produktionsflächen so auszubilden, daß nach dem Wasserhaushaltsgesetz (WHG) der in §19g geforderte "Besorgnisgrundsatz" erfüllt wird - Teil 2 Stahlbetondichtflächen / Mindestbewehrung / reduzierte Bauteildicken / Sicherheitsbetrachtung / Zusammenfassung und Empfehlungen

5 Ausführungsvarianten

Abb. 6 - Nachweis der Mindestdruckzonendicke
Abb. 6 - Nachweis der Mindestdruckzonendicke


5.1 Allgemeines

Je nach den Anforderungen können unterschiedliche Ausführungsvarianten erstellt werden. Die Zugabemenge der Kunststoffdispersion wird als Ausgangsgröße zunächst durch die Art der Beaufschlagung (einmalige Beaufschlagung, intermittierende Beaufschlagung, ständige Beaufschlagung) sowie durch die Aggressivität der Medien festgelegt.
Die Eindringtiefe der Medien setzt die einzuhaltende Mindestbauteildicke fest. Die DAfStb-Richtlinie [1] fordert zusätzlich bei Ortbeton eine Mindestbauteildicke von 20 cm sowie bei werkmäßig hergestelltem Beton von 10 cm.

Um Zwangschnittgrößen durch entstehende Reibung des Bauteils an der Bauteilsohle bei horizontalen Verformungen zu reduzieren bzw. auszuschließen werden die Betondichtschichten in der Regel auf einer Gleitschicht gelagert. Bei Einsatz einer 2-lagigen PE-Gleitfolie ist ein Restanteil der Zwangschnittgröße infolge des Reibungskoeffizienten und der Auflast vorhanden. Bei Einsatz einer bituminösen Gleitschicht mit speziell abgestimmten Eigenschaften kann die Zwangschnittgröße unabhängig von der Auflast nahezu auf null reduziert werden.

In Abb. 4 ist ein üblicher Systemaufbau für Betonbauwerke beim Umgang mit wassergefährdenden Stoffen dargestellt.


5.2 Stahlbetondichtflächen mit Mindestbewehrung

Unter Einsatz einer Mindestbewehrung kann der Systemaufbau so optimiert werden, daß ein möglichst geringer Gesamtaufbau erforderlich wird. Die Betonzugspannungen der Stahlbetondichtschicht können voll ausgenutzt werden und somit der Dichtschicht die maximale statische Beanspruchung zugewiesen werden. Die Plattenabmessungen für diese Varianten sind abhängig von der Lage des Bauteils (im Freien, Halle, besonnt, beschattet) sowie von der Güte und Ausführung der Gleitschicht. Die erforderliche Mindestbewehrung ist kreuzweise an den Bauteilaußenflächen (oben und unten) einzulegen [5,6].


5.3 Betondichtflächen ohne Mindestbewehrung

Abb. 5 - Gleicher Sicherheitsfaktor bei reduzierter Plattenstärke
Abb. 5 - Gleicher Sicherheitsfaktor bei reduzierter Plattenstärke


Ein Entfallen der Mindestbewehrung ist in der Praxis erwünscht, da hierbei neben geringeren Materialkosten auch ein Zeitgewinn aus der Verlegearbeit resultiert. Um die Mindestbewehrung entfallen zu lassen, sind unterschiedliche Randbedingungen einzuhalten:

    Plattenabmessungen < 2,5 m
    oder
    Plattenabmessungen < 5,0 m
    und
    Betonrandzugspannungen reduziert (z.B. 40 % der zulässigen Beanspruchung bei 4,0 m Plattenlänge)
Diese geforderten Randbedingungen können in der Regel durch einen höheren Gesamtaufbau bzw. eine Tragschicht mit größerer Bauteildicke oder höherer Steifigkeit erfüllt werden.
Untersuchungen zu üblichen Systemen von z.B. Tankstellen (Fläche im Freien besonnt, mit 40 to Tanklastzug) haben gezeigt, daß eine Fahrbahn ohne Mindestbewehrung bei Plattenabmessungen von ca. 3,5 - 4,0 m Kantenlänge, einer Bitumen-Gleitschicht mit 5 mm Dicke, sowie ca. 10 - 20 cm Unterbau aus Magerbeton gemäß DAfStb-Richtlinie [1] unter Einhaltung aller wasserrechtlichen Anforderungen realisierbar ist. Die Wirtschaftlichkeit des Systems errechnet sich aus der Summe der Einsparung an Bewehrung sowie der Erhöhung der Tragschichtdicke nebst dem zusätzlich anfallenden Aushub.


5.4 Einsatz von reduzierten Bauteildicken

5.4.1 generelle Sicherheitsbetrachtung
Die DAfStb-Richtlinie "Betonbau beim Umgang mit wassergefährdenden Stoffen" [1] fordert bei Betonbauteilen in Ortbetonbauweise eine Mindestplattendicke von 20 cm, bei werkmäßig hergestellten Bauteilen 10 cm. Geringere Dicken sind grundsätzlich für kleinformatige Bauteile zulässig (< 2,5 m ), wobei die Mindestdicke größer als der 5-fache Größtkorndurchmesser der Zuschlagstoffe sein muß.

Aufgrund des hohen Eindringwiderstandes kann die Bauteildicke des kunststoffmodifizierten FDE-Betons unter Zugabe von 30 kg/m³ Mowilith LDM 6880 auf 46 % bzw. 36 % bei einer Zugabe von 45 kg/m³ Mowilith LDM 6880 reduziert werden. Dies entspricht einer Bauteildicke von 9 cm bzw. 7 cm ohne Sicherheitseinbuße (Abb. 5). Das Größtkorn der Zuschläge darf in diesem Falle 14 mm nicht überschreiten.

Bei Einsatz einer reduzierten Plattendicke wird unabhängig von den Dichtheitsnachweisen nach der DAfStb-Richtlinie [1] meist der Standsicherheitsnachweis nach DIN 1045 maßgebend. Aus diesem Grund ist ein System mit reduzierten Bauteildicken i.d.R. nur in Verbindung mit tragfähigen Platten als Tragschicht z.B. aus bestehenden Anlagen sinnvoll anwendbar. Beim Einsatz von Bauteilen in Abweichung an die Forderung der DAfStb-Richtlinie hinsichtlich der Mindestdicke ist eine Abstimmung im Vorfeld mit den zuständigen Behörden und Sachverständigen empfehlenswert.


5.4.2 Einsatz von dünnen Schichten

Abb. 6 - Grundsätzliche Varianten von aufgebrachten Dichtschichten
Abb. 6 - Grundsätzliche Varianten von aufgebrachten Dichtschichten

Dünne Schichten aus Mowilith LDM 6880 - modifiziertem Beton und Stahlbeton sind grundsätzlich in zwei unterschiedlichen Einsatzbereichen anwendbar (vgl. Abb. 6):

    a) Oberflächenverbesserung als nachträglich aufgebrachte Dichtschicht
    b) Reparatur von vorhandenen Platten durch Abfräsen der oberen Schicht und Herstellung einer Ausgleichsschicht auf das bestehende Höhenniveau.
Beide Varianten verbessern die Oberfläche der Betonbauteile sowohl hinsichtlich Eindringverhalten von wassergefährdenden Medien als auch hinsichtlich eventuell vorhandener mechanischen Schäden.

Für Variante a) bestehen drei weitere Variationen in der Ausführung:
  • Herstellung der Dichtschicht auf ein bestehendes System ohne Verbund (Gleitschicht als Zwischenlage)
  • Herstellung der Dichtschicht auf ein bestehendes System mit direktem Verbund unter Einsatz einer Haftbrücke
  • Herstellung eines neuen Systems frisch in frisch unter Verwendung des kunststoffmodifizierten Betons lediglich im oberen Bereich der Platte.
Das Größtkorn wird bei den Systemen an die Bauteildicke angepaßt (8-16 mm). Die Mindestbewehrung des Gesamtsystems wird gem. DAfStb-Richtlinie [1] ermittelt. Die Bewehrung ist in die auf Zug beanspruchten Bauteilbereiche anzuordnen und muß in einem bestehenden Bauteil bereits in ausreichender Menge - zumindest an der Bauteilunterkante - vorhanden sein. Die Mindestbewehrung für die Bauteiloberseite kann ggf. in der dünnen Schicht eingebaut werden. Die Betondeckung gem. DIN 1045 und [1] ist hierbei einzuhalten.


5.4.3 Anwendungsbereiche zur Reparatur beschädigter Bauteile

Abb. 7 - Bauteile mit oberflächennahen Rissen können durch Dichtschichten in geeigneter Weise repariert werden
Abb. 7 - Bauteile mit oberflächennahen Rissen können durch Dichtschichten in geeigneter Weise repariert werden

Aufgrund der Forderungen der DAfStb-Richtlinie [1] für den Dichtheitsnachweis der Bauteile ist der Einsatzbereich der dünnen Schichten aus Mowilith LDM 6880 - modifiziertem Beton bzw. Stahlbeton auf folgende Bauteile beschränkt:

  • Bauteile, die lediglich an der Oberfläche beschädigt sind (z.B. Abwitterung der Betonoberfläche, Netzrisse aufgrund schlechter Nachbehandlung, Frostschäden, Abb. 7).
  • Bauteile, die nachweislich keine Trennrisse aufweisen
  • Bauteile, die dem Dichtheitskonzept der DAfStb-Richtlinie [1] entsprechen.
  • Bauteile, die planmäßig gem. [1] mit der dünnen Schicht hergestellt werden.
Das System sollte zur Rißüberbrückung bzw. Sanierung von Platten mit Trennrissen nicht eingesetzt werden (Abb. 8). Die Anwendung ist mit Einschränkungen möglich, soweit in der sanierten Platte genau entlang der bestehenden Risse Fugen angeordnet werden, oder die vorhandenen Risse zuvor durch eine Sanierungsmaßnahme (z.B. mit Epoxidharz) gem. [1] verschlossen werden.


5.5 Herstellung dünner Schichten
  • Soweit die Aufbaustärke des Systems nicht verändert werden darf (Bindung an die Höhe) ist die vorhandene Betonfläche um mindestens 5 cm abzufräsen.
  • Die Oberfläche des vorhandenen Betons muß mit geeigneten Maßnahmen gereinigt werden. Ein Haftverbund der dünnen Schicht mit dem bestehenden Beton ist z.B. bei einer Verschmutzung der Oberfläche durch Öl nicht möglich.
  • Die Oberfläche des vorhandenen Betons wird mit einer Haftschlämme versehen. Die Schlämme wird mit Mowilith LDM 6880 modifiziert.
  • Die dünne Schicht wird auf die Haftbrücke frisch in frisch aufgebracht. Die Betonzusammensetzung der dünnen Schicht muß den Anforderungen der DAfStb-Richtlinie [1] entsprechen. Es ist zu empfehlen, ein Größtkorn von 8 mm nicht zu überschreiten (d >= 5 · d Größtkorn).
  • Die Haftzugfestigkeit der aufgebrachten Schicht sollte gem. DAfStb-Richtlinie zur Instandsetzung von Betonbauteilen 1,5 N/mm² nicht unterschreiten und ist ggf. durch Haftzugprüfungen zu überprüfen.
  • Das System ist gem. DAfStb-Richtlinie [1] in geeigneter Weise nachzubehandeln.


6 Zusammenfassung und Empfehlung

Abb. 8 - Bauteile mit vorhandenen Trennrissen lassen sich i.d.R. nicht durch Dichtschichten reparieren (Riß schlägt später durch)
Abb. 8 - Bauteile mit vorhandenen Trennrissen lassen sich i.d.R. nicht durch Dichtschichten reparieren (Riß schlägt später durch)


Der Einsatz von Mowilith LDM 6880 - modifiziertem Beton bzw. Stahlbeton kann unter verschiedenen Aspekten erfolgen. Systeme mit - und ohne Mindestbewehrung sind gemäß der DAfStb-Richtlinie problemlos realisierbar. Die für den Dichtheitsnachweis notwendigen Eindringtiefen von wassergefährdenden Flüssigkeiten in den durch Mowilith LDM 6880 modifizierten Beton können problemlos bei bekannter Oberflächenspannung und dynamischer Viskosität anhand der neu entwickelten Grenzlinie der Eindringtiefen ermittelt werden. Zur Reparatur von Betonbauteilen gem. DAfStb-Richtlinie "Betonbau beim Umgang mit wassergefährdenden Stoffen" ist der Einsatz von dünnen Schichten geeignet. Hier können insbesondere Betonbauteile mit einer Beschädigung an der Oberfläche z.B. aufgrund Frosteinwirkungen oder Netzrißbildung in idealer Weise repariert werden.

Das System ist nur bedingt einsatzfähig für Flächen mit Trennrissen. Hierbei sind gesonderte Maßnahmen erforderlich. Eine Überprüfung zum Einsatz des Systems durch einen Betonsachverständigen ist im Einzelfalle empfehlenswert. Bei Betonfundamenten und Systemen mit großen Plattendicken kann der Beton im Randbereich durch "frisch in frisch" einbringen von modifiziertem Beton verbessert werden.


Literatur

[1] DAfStb-Richtlinie "Betonbau beim Umgang mit wassergefährdenden Stoffen"; Deutscher Ausschuß für Stahlbeton; Ausgabe September 1996

[2] Vogel, A.: Langzeitpenetrationsverhalten organischer Flüssigkeiten in Beton; Jahresbericht 1997; Technische Universität Darmstadt, Institut für Statik; Darmstadt 1998

[3] Prüfungsbericht Nr. 297.2.95 vom 28.10.1997 des Instituts für Massivbau der Technischen Universität Darmstadt

[4] Vogel, A.: Verstärkung von Beton durch Kunststoffmodifizierung; Seminarband Kreative Ingenieurleistungen; Technische Universität Darmstadt, Universität für Bodenkultur Wien 1998

[5] Prof. Dr.-Ing. Wörner, Dr.-Ing. J. Reymendt; Dipl.-Ing. S. Gunnarsson, Dipl.-Ing. A. Vogel: DGMK-Forschungsbericht 478-1: Untersuchung und Bewertung der Dichtheit von Ortbetonfahrbahnen an Tankstellen; DGMK Deutsche Wissenschaftliche Gesellschaft für Erdöl, Erdgas und Kohle e.V., Hamburg; Juni 1996

[6] Reymendt, Jörg; Ausgeführte Beispiele von Dichtflächen (Seite 59 ff); Tagungsbericht 9605; DGMK-/TH-Darmstadt-Fachtagung: Betonfahrbahnen an Tankstellen; DGMK- Deutsche Wissentschaftliche Gesellschaft für Erdöl, Erdgas und Kohle e.V., Hamburg; Juni 1996



QUELLEN UND VERWEISE:

Einsatz von Mowilith - LDM 6880 modifiziertem Beton gemäß Wasserhaushaltsgesetz - WHG - und Anlagenverordnung - VAwS - Teil 1/2
ISG - Gesellschaft für Ingenieurbau und Systementwicklung mbH, Darmstadt