Wahrscheinlich ist es unsere Lust am Elementaren und Dauerhaften, an der Imitation der Natur in Form des Steins, dass wir das Schwimmbad aus schroffem Beton der abgedichteten, verkleideten und metallüberzogenen mehrschichtigen Wanne vorziehen und dass wir synthetischen Werkstoffen grundsätzlich nicht vertrauen wollen. Wobei letzteres eher eine ästhetische Angelegenheit ist, da gerade natürliche Werkstoffe wie Holz ohne synthetische Folien kaum modern einsatzfähig sind. Ähnlich sind beim Beton Bewehrung, lokal bedingt Fugenbänder und Fugenbleche sowie Betonzusatzmittel erforderlich.
Beim Schwimmbad aus wasserundurchlässigem Beton ist es eher eine ästhetische Angelegenheit. Beim Kellergeschoss aus wasserdichtem Beton, das gegen drückendes Grundwasser errichtet wird, vielleicht auch, aber mehr noch die Gewissheit, dass alles aus einem Guss und weitgehend unverfälscht entsteht, dass Oberfläche und Essenz überein stimmen und langfristig dicht halten.
Freilich ist der WU-Beton effektiv eine hochtechnologische Angelegenheit. Dass Beton kaum Zugspannungen aufnehmen kann, ist eine allgemein nachvollziehbare Tatsache. Dass der sorgfältig eingelegte Stahl die Zugspannungen aufzunehmen hat, vielleicht auch. Zusätzlich zum statisch-notwendigen Bewehrungsstahl will WU-Beton aber detailliert konstruiert werden, weil jede konstruktive Schwachstelle eine relative Undichtigkeit darstellt.
Bevor eine „weiße“ Wanne geplant wird, muss definiert werden, welche Dichtheit angezielt werden soll. Dazu sind Dichtigkeitsklassen verfügbar.
Der Vorteil von wasserundurchlässigem Beton besteht darin, dass der Beton sowohl tragende als auch dichtende Funktionen übernimmt. Die Abdichtungsarbeiten können eingespart werden. Allerdings sind die Anforderungen an den Beton, um die Risse zu beschränken, um ein Vielfaches höher. Der wasserundurchlässige Beton ist zwar undurchlässig gegenüber Wasserströmungen, Wasserdampfdiffusion spielt sich allerdings in einer sehr viel geringeren Porengröße ab, sodass das Wasserdampfproblem im Bauteil selbst besteht. Um diesen zu kontrastieren, sind Bauteile genügend dick auszuführen. Ebenso zu beachten sind die Baufeuchte sowie die Raumphysik.
Alternativ zur „weißen“ Wanne steht klassisch die „schwarze“ Wanne mit Bitumenabdichtung sowie die „braune“ Wanne mit quellfähigem Bentonit als Tonmineral zur Verfügung. Zudem kombiniert die „gelbe“ Wanne die weiße Wanne mit einer Frischbetonverbundfolie. Der Beton und die Folie gehen einen Verbund ein, wobei die Wanne als Dampfbremse wirkt. Gerade bei sensiblen Bauwerken besteht damit eine zusätzliche Sicherheit.
Die Betontemperatur beeinflusst das Rissverhalten des Betons entscheidend durch die Temperatur des Frischbetons, die Hydratationswärme, den Abkühlvorgang, Witterungs- und Nutzungseinflüsse. Um dem Schwindverhalten entgegen zu wirken, ist ein schwindarmer Beton zu wählen. Wesentlich ist für die Entstehung von Rissen das Abfließen von Hydratationswärme im frühen Betonstadium (10 bis 48 Stunden). Aufseiten der Betontechnologie ist folglich durch Nachbehandlung des frischen Betons zu gewährleisten, dass keine rissfördernden Zustände eintreten.
Demgegenüber entsteht später Zwang durch das Schwinden, durch Temperaturbeansprichungen oder Setzungen. In beiden Fällen entstehen Trennrisse, die das ganze Bauteil durchziehen.
Zu den Rissarten kommen dann auch noch Schalenrisse durch Eigenspannungen aus Frühschwinden, Abkühlen und Absetzen des Betons sowie Biegerisse hinzu. Schalenrisse entstehen durch das unterschiedliche Temperaturverhalten der außenseitigen Betonbereiche.
Trennrisse durch frühen Zwang werden verhindert durch: eine einfach Konstruktion, richtige Zwangsannahmen, ausreichende Bewehrung, eine niedrige Wärmeentwicklung beim Betonerhärten, durch den Schutz vor schnellem Abkühlen und durch die Anordnung von Sollrissquerschnitten. Sollrissstellen sind allerdings auch gegen späten Zwang vorteilhaft.
Der Grundsatz beim wasserundurchlässigen Beton lautet:
– Wenig erwärmen,
– Langsam abkühlen,
– Austrocknen verzögern.
Wesentlicher Parameter zur Qualitätskontrolle ist die Wassereindringtiefe in den Beton. Bedingt wird diese durch die Kapillarität des Zementsteins.
Verwendet wird Beton mit hohem Wassereindringwiderstand. Den Qualitätsunterschied macht der Wasserzentwert, der auch die hohe Festigkeit ergibt. Der Wasserzentwert w/z soll beim wasserundurchlässigen Beton grundsätzlich unter 0,55 liegen. Die richtige Auswahl des Betons garantiert aber noch lange keinen wasserundurchlässigen Beton. Dazu muss die Komstruktion selbst entsprechend geplant sein.
Ein Thema ist die Selbstabdichtung von Rissen. Durch das Diffundieren von Wasser kommen chemische Reaktionen in Gang, die eine Abdichtung bewirken.
Daraus folgen Entwurfsgrundsätze:
1. Rissvermeidung
2. Trennrisse mit Selbstabdichtung
3. Trennrisse mit Rissbreitenbeschränkung
4. Risse mit nachträglicher planmäßiger Abdichtung
Das Ganze ist auch eine Frage des Entwurfs. Neben der Dichtheit des Betongefüges ist die Dichtheit des Bauteils sicher zu stellen. Die Bauteile müssen einfach konstruiert sein und sich durch einen klaren und eindeutigen Ladtabtrag auszeichnen.
Gründungsplatten in WU-Beton müssen über möglichst gleich verteilte Lasten verfügen und sich auf einen einwandfreien Baugrund verlassen können. Die notwendige Einfachheit macht möglichst wenige Betonierabschnitte erforderlich. Folglich zahlt es sich aus, wenn das Bauteil über keine Höhensprünge verfügt. Ebenso wichtig ist die horizontale Verformbarkeit durch Dämmplatten.
Durch eine einfache Konstruktion werden Betonierfugen und Schwachstellen minimiert und die Dichtheit erhöht.
Querschnittänderungen erzeugen Zwangsspannungen an einspringenden Ecken und verursachen infolgedessen Risse.
Fugen sind Arbeitsfugen, Sollrissfugen, Bewegungsfugen und Stoßfugen. Bewegungsfugen sind möglichst zu vermeiden und nur, wo unbedingt notwendig, anzuordnen.
Im Bereich von Fugen werden Fugenbänder und Fugenbleche angeordnet. Fugenbleche liegen mittig im Querschnitt, während Fugenbänder mittig oder außenseitig angeordnet werden. Daneben sind auch Injektionssysteme anwendbar (Polyurethanharz, Epoxiharz, Zementsuspension, Zementleim). Dazu werden Injektionsschläuche verlegt.
Literatur:
[1] Gottfried C.O. Lohmeyer & Karsten Ebeling: „Weiße Wannen – einfach und sicher
– Konstruktion und Ausführung wasserundurchlässiger Bauwerke aus Beton“, Verlag Bau + Technik, Düsseldorf 2018
[2] Konrad Bergmeister: „Beton-Kalender 2023 – Schwerpunkte wasserundurchlässiger Beton, Brückenbau“, Ernst und Sohn, Hoboken 2023
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