Abdichtung von Fugen und Betonrohren mit Kompressionsprofilen

Weitere relevante Kriterien bei der Wahl des einzusetzenden Dichtmaterials sind die Korrosionsbeständigkeit sowie das Verhalten gegenüber chemischer Beanspruchung nach DIN 19 543. Rohre und Fugenfüllungen für Abwasserkanäle müssen beispielsweise widerstandsfähig gegen das Schmutzwasser sein.

Elastische Kompressionsprofile

Elastische Dichtmittel werden in Betonfugen seit Jahrzehnten erfolgreich eingesetzt. Insbesondere die elastomeren Dichtungsprofile auf Kautschukbasis haben sich aufgrund der hervorragenden Materialeigenschaften und der langen Lebensdauer bestens für spezielle Anwendungsgebiete bewährt. Nach DIN 19 543 sind elastische Dichtmittel "Dichtmittel aus Elastomeren, die durch elastische Verformung in die zu dichtenden Fugen eingebracht werden. Ihre Dichtwirkung gegen unter Druck stehende Flüssigkeiten ist abhängig von den durch die Verformung des Dichtmittels entstehenden gummi-elastischen Rückstellkräften". Die Dichtwirkung beruht also nur auf dem Anpressdruck des eingebauten Profils auf die Fugenflanken. Ein so genannter Primer oder Voranstrich ist nicht notwendig, da keine Verklebung des Profils mit den Fugenflanken erforderlich ist. Eingebaut werden Dichtungsprofile aus Elastomeren mit geschlossen-zelliger Struktur, glatter Außenhaut und kreisförmigem Querschnitt. Einer der großen Vorteile dieser Abdichtungstechnik ist die Unabhängigkeit von der Witterung bei der Verarbeitung. Der Einbau kann im Sommer und im Winter erfolgen und selbst Fugen unter drückendem Wasser können mit sofortiger Wirksamkeit abgedichtet werden. Die Verarbeitungstemperatur kann zwischen –5 °C und +50 °C liegen.

Kompressionsdichtprofile dieser Art werden sowohl im Neubau als auch bei der Sanierung eingesetzt. Gerade im Ingenieurbau ist die zusätzliche Ausbildung der Arbeits- und Dehnungsfugen mit solchen Profilen typisch. An Bauwerken wie Kläranlagen, Schwimmbecken, Rechenbecken, Tiefgaragen und an Kappenfugen haben sich die Profile bestens bewährt. Aber auch in Freispiegel- und Rechteckkanälen sowie im Rohrvortrieb werden sie häufig eingesetzt. Um die Dichtwirkung der Fuge zu gewährleisten, müssen einige wichtige Dinge unbedingt beachtet werden:

Eine unabdingliche Voraussetzung für die Dichtwirkung elastomerer Dichtungsprofile ist die Einhaltung der Mindest- und Gesamtverformung zur Erzielung der erforderlichen Vorspannung. Die abzudichtende Fuge oder Rohrverbindung muß daher genau vermessen werden und die Messwerte sollten in Vermessungsplänen protokolliert werden. Diese Vorgehensweise vereinfacht auch später das Aufmaß für die Abrechnung. Ebenso wichtig für die Wahl des Profildurchmessers ist die Ermittlung der durch die Bauteilbewegung zu erwartenden Änderungen der Fugenspaltbreite und der wahrscheinlich einwirkende Wasserdruck auf die Fuge. Für die weitere konstruktive Ausbildung der Fuge und der Oberfläche der Bauteile im Fugenbereich wird in der DIN 18 549 gefordert: "Die Fugenflanken müssen bis zu einer Tiefe von t = 2xb (b = Fugenbreite) parallel verlaufen, um dem Hinterfüllmaterial ausreichend Halt zu verschaffen ... Die Fugenflanken müssen so fest und tragfähig sein, daß sie Zugspannungen aufnehmen können, die durch den Fugendichtstoff auf sie einwirken ... Mörtel zur Ausbesserung schadhafter Stellen im Fugenbereich muss ausreichend fest und rissfrei sein, eine weitgehend porenfreie Oberfläche haben und ausreichend am Beton haften." Der Beton muss außerdem wasserundurchlässig sein, so dass bei auftretendem Wasserdruck keine Umläufigkeit entsteht.

Bei entsprechender Bemessung können Fugenspaltbreiten von 10 bis 35 mm abgedichtet werden. Die Profile sind bei Einhaltung aller Randbedingungen und bei fachgerechtem Einbau in der Lage, Gesamtverformungen bis zu 10% aufzunehmen. Beispiel: Eine Fuge von 20,0 mm Breite darf sich bis auf 19,0 mm verengen und bis auf 21,0 mm aufweiten. Die Gesamtverformung beträgt dann für diesen Fall: (21,0 mm – 19,0 mm) / 20 mm x 100 = 10%.

FERMADUR Profile

Mit dem FERMADUR-Kompressionsdichtsystem bietet die DENSO GmbH Leverkusen ein seit vielen Jahren bewährtes Produkt für die oben beschriebenen Verwendungszwecke an. Aufgrund der unterschiedlichen Anforderungen wird zwischen unterschiedlichen Materialqualitäten unterschieden:

Das FERMADUR S Profil ist eine Zusammensetzung auf Basis von Styrol-Butadien-Kautschuk und wird für unterirdische Fugen verwendet, die nicht der direkten UV- und Ozonbelastung ausgesetzt sind. Das FERMADUR C Profil basiert auf einer Zusammensetzung von Chloropren-Kautschuk und ist für den Einsatz in Fugen vorgesehen, die der UV- und Ozonbelastung ausgesetzt sind.

Die materialtypischen Eigenschaften von Kautschuk-Vulkanisaten begünstigen den Einsatz in Bereichen, in denen Materialbeständigkeiten gefragt sind. FERMADUR ist widerstandsfähig gegen Abwasser im Bereich ph 2 bis ph 12 und gegen verdünnte Säuren und Laugen, Chlorwasser sowie extreme Witterungseinflüsse.

Die Verarbeitung der Profile

Die Fugenflanken müssen optisch auf Fehlstellen wie Ausbrüche, Lunker etc. geprüft werden. Gegebenenfalls ist eine Aufweitung oder ein sauberer Flankenschnitt der Fuge mit einer Diamantscheibe erforderlich. Schadhafte Bereiche müssen nachgearbeitet werden, damit die Profile fachgerecht eingebracht werden können und damit eine dichte Verbindung entstehen kann. Die Fugenbreiten werden an Messpunkten mit einem Meter Abstand gemessen und die Maße in einem Fugenplan notiert. Anschließend wird die anzunehmende maximale Bewegung der Fugen addiert und der Durchmesser des einzubauenden Profils aus Tabellen ermittelt. Bei aufweitenden oder sich verjüngenden Fugen muss mit unterschiedlichen Durchmessern gearbeitet werden. Der Durchmesser des Profils ist wesentlich größer als die Fugenbreite, so dass das Profil mit einer Vorspannung in die Fuge eingebracht wird.

Bei einer Fugenbreite von 20 mm und einer angenommenen Gesamtverformung von 2 mm muß ein Profil mit 30 mm Durchmesser eingesetzt werden, bei einer Fugenbreite von 21 mm unter den gleichen Voraussetzungen ein Profil mit 32 mm Durchmesser. An der Übergangsstelle von einem Durchmesser zum nächst größeren müssen die Profile miteinander verklebt werden. Es darf nur schrittweise von einer Profilgröße zur nächsten übergegangen werden. Die Profiltypen werden in den Fugenplan eingetragen und die jeweiligen Abschnitte mit wasserfester Markierung am Bauteil markiert. Vor der Verarbeitung wird geprüft, ob die IST-Durchmesser der Profile mit den SOLL-Durchmessern übereinstimmen. Bei Übereinstimmung kann das Material danach verarbeitet werden.

Zur Vermeidung von unzulässigen Dehnungen wird der Dichtstrang lose auf der Fuge ausgelegt und in Abständen von max. 30 x d (d = Profildurchmesser) punktuell in die Fuge eingebracht und damit an diesen Stellen befestigt. Das Profil wird dabei auf ca. 2/3 der endgültigen Einbautiefe eingebracht. Wenn diese Vorbefestigungen erfolgt sind, kann das Profil auf ganzer Länge bis auf die endgültige Tiefe eingebaut werden. Der Einbau der Profile kann per Hand oder maschinell erfolgen (s. Abb. 2 und 3). Verdrehungen müssen dabei unbedingt vermieden werden. Es muß weiterhin sichergestellt werden, daß auf 1,0 m Fuge auch tatsächlich 1,0 m Dichtungsprofil eingebaut wird und nicht durch Überdehnung beispielsweise nur 0,90 m (auf 1,00 m gestreckt) eingebaut werden. Dieses würde die Wirksamkeit der Kompressionsdichtung sehr stark beeinträchtigen.

An Verbindungsstellen werden die Profile miteinander verklebt. Dabei müssen saubere, planebene und trockene Schnittstellen hergestellt werden. Die Enden der Profile müssen lose in Kontakt miteinander gebracht werden können, ohne dass eine Spannung entsteht. Eine Schnittfläche wird dünn mit dem Spezialkleber SICOMET 8300 eingestrichen und unmittelbar danach an die andere Schnittfläche herangeführt (Abb. 4). Die beiden Schnittstellen werden dann ca. 15 Sekunden lang stark aneinander gepresst, so dass eine einwandfreie Verklebung erfolgen kann. Der Klebstoff muß bei Temperaturen von max. 15 °C kühl gelagert werden.

Durch das "Einstemmen" bzw. "Einrollen" der Profile mit Kunststoffkeilen von Hand oder maschinell kann eine Verformung von 40% bis 50% erreicht werden. Die mit den Profilen abgedichteten Fugen können bei entsprechender Vorbemessung und fachgerechtem Einbau Wasserdrücken mit bis zu 1,0 bar (entspricht 10,0 m Wassersäule) standhalten.

Beispiele aus der Praxis

In Nürnberg wurden die Fugen in dem Klärwerk in den Jahren von 1998 bis 2004 durch die Fachfirma Weiner GmbH aus Poppenhausen abgedichtet. Das Unternehmen wurde von der DENSO GmbH geschult und akkreditiert und ist seit vielen Jahren in dem Marktsegment tätig. Insgesamt wurden in Nürnberg ca. 3.500 lfdm FERMADUR C und ca. 900 lfdm. FERMADUR S eingebaut. Die Fugen lagen in diversen Klärbecken und in einem Rückhaltebecken. Es wurden sowohl  Abdichtungsarbeiten in Neubauten ausgeführt als auch vorhandene Bauteile saniert. Fugen, die der Witterung und der  UV- und Ozonbelastung ausgesetzt waren, wurden unter Wasser und an der Oberfläche abgedichtet. Die Stadt Nürnberg hat mit dem Verarbeiter und mit dem verwendeten Material beste Erfahrungen gesammelt und wird das FERMADUR auch weiterhin ausschreiben und einsetzen.

In Kerpen-Horrem und in Mödrath werden zur Zeit zwei Rückhaltebecken komplett saniert (Abb.5). Die im Jahr 1985 gebauten Bauwerke werden aufwändig an den Betonbauteilen instandgesetzt. Die alten Fugenfüllungen werden entfernt und die Fugenkanten saniert. Die ebenfalls durch die DENSO GmbH akkreditierte und geschulte Firma Liedmann Bautechnik GmbH aus Frechen-Bachem baut in die etwa 20 bis 25 mm breiten Fugen das FERMADUR C in Durchmessern von 32 bis 36 mm in den Sohlen- und Wandbereichen ein. Im ersten Bauabschnitt im November und Dezember 2004 wurden am Regenüberlaufbecken Horrem ca. 195 lfdm Profile eingebaut. Aufgrund der Materialeigenschaften verlief der Einbau selbst bei Temperaturen um die 0° C Grenze und teilweise feuchter Witterung reibungslos ab. Auch dem höchsten Wasserstandsspiegel von 4,0 bis 5,0 m halten die Fugen problemlos Stand. Der zweite Bauabschnitt am RÜB Mödrath wird etwa im Mai 2005 erfolgen.

Im Osten der Bundesrepublik ist der Kampf gegen das Hochwasser am größten. Ein Mittel gegen das Hochwasser ist der Neubau von Hochwasserschutzwänden. Natürlich sind auch in diesen Bauwerken konstruktionsbedingte Fugen anzutreffen. Die Primärabdichtung erfolgt i.d.R. durch ein innenliegendes Fugenband. Doch auch der äußere Fugenbereich muß gegen das Eindringen von Unrat und anderen Ablagerungen geschützt werden, um die Dauerhaftigkeit der Betonbauteile zu gewährleisten. Nordöstlich von Leipzig wird in Eilenburg eine solche Hochwasserschutzwand neu errichtet (Abb. 6). Seit November 2004 dichtet die Fa. Werner/Richter Bauverfugung aus Gordemitz die außenliegenden Dehnungsfugen (20 mm) mit dem UV- und ozonbeständigen FERMADUR C ab. Die Arbeiten sollen im Juni 2005 fertiggestellt sein. Bis dahin werden insgesamt ca. 525 m FERMADUR-Profil verbaut werden. Auch die Fa. Werner/Richter ist seit Jahren ein Vertragspartner der DENSO GmbH und kennt sich bestens mit der Verarbeitung der Kompressionsdichtprofile aus.

Zusammenfassung

Für die Abdichtung von Fugen an Ingenieurbauten und von Rohrverbindungen sind elastische Kompressionsprofile optimal geeignet. Sie bieten den großen Vorteil, dass sie nahezu witterungsunabhängig verarbeitet werden können. Die Profile werden unter Vorspannung eingebaut und wirken durch den Anpressdruck. Sie brauchen nicht verklebt zu werden oder sich auf andere Art mit den Fugenflanken zu verbinden. Die FERMADUR Profile der DENSO GmbH haben sich seit vielen Jahren in der Praxis bestens bewährt. Die Verarbeitung erfolgt ausschließlich durch ausgewählte Fachbetriebe, die geschult und akkreditiert werden. Auf diese Weise wird eine fachgerechte und wirtschaftliche Verarbeitung der Materialien gewährleistet. Die Produktion der Profile wird überwacht und die wesentlichen Eigenschaften durch ein offizielles Institut regelmäßig geprüft. Damit ist gewährleistet, dass die Anforderungen an das Material erfüllt werden.

Literatur

• Klawa, Haack: Tiefbaufugen, Fugen und Fugenkonstruktionen im Beton- und Stahlbetonbau, Ernst & Sohn 1990

• Dietrich Stein: Instandhaltung von Kanalisationen, Ernst & Sohn 3. Auflage 1998

• DIN 19 543 Allgemeine Anforderungen an Rohrverbindungen für Abwasserkanäle und -leitungen, August 1982

• DIN EN 476 Allgemeine Anforderungen an Bauteile für Abwasserkanäle und -leitungen für Schwerkraftentwässerungssysteme, August 1997 (ersetzt die DIN 19 543)

• DIN 4060 Dichtmittel aus Elastomeren für Rohrverbindungen von Abwasserkanälen und -leitungen (Anforderungen und Prüfungen), Dezember 1988

• DIN EN 681 Teil 3 Werkstoff-Anforderungen für Rohrleitungsdichtungen für Anwendungen in der Wasserversorgung und Entwässerung, Teil 3: Zellige Werkstoffe aus vulkanisiertem Kautschuk, Mai 2003