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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Abdichten von Bauwerken aus Beton.
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Bauwerke aus Beton, wie z. B. Brückenbauwerke, Fahrbahnen, Tunnelbauwerke, Trogbauwerke, Gebäude, Kläranlagen und Parkdecks müssen mittels einer Abdichtung gegen schädigende Umwelteinflüsse, insbesondere gegen eindringendes Wasser, geschützt werden.
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Brückenbauwerke aus Beton werden üblicherweise entsprechend den Zusätzlich Technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien für Ingenieurbauwerke (ZTV-ING) und den Richtlinien des Deutschen Ausschuss für Stahlbeton (DAfStb) abgedichtet. Diese werden nachfolgend beispielhaft für ein Bauwerk erläutert, bei dem die Abdichtung erneuert wird.
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Nach dem Abbruch der Asphaltschutz und -deckschicht z. B. auf einem Brückenbauwerk wird der Beton mittels Betonfeinfräsen und einem Betonvorbereitungsverfahren wie z. B. Schleuderradstrahlen, Sandstrahlen, Flammstrahlen oder Höchstdruckwasserstrahlen vorbereitet.
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Danach erfolgt gegebenenfalls die partielle oder auch flächenmäßige Reprofilierung der Fahrbahntafel mittels Einbau eines Betonersatzsystems (PCC = Polymer Cement Concrete).
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Anschließend wird die Betonfläche mit einer Epoxidharzschicht grundiert und versiegelt. Bei einer größeren Rauigkeit und Unebenheit des Betons kann auch eine Kratzspachtelung erforderlich sein.
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Auf die mit Quarzsand abgestreute Epoxidharzschicht wird dann eine einlagige Bitumenschweißbahn oder eine Flüssigfolie aufgebracht. Die Epoxidharzschicht muss eine hohe Ebenheit aufweisen, damit anschließend die Bitumenschweißbahn aufgebracht werden kann.
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Danach erfolgt der Einbau einer Gußasphaltschutzschicht und einer zweiten Lage bestehend aus einer Asphaltbeton-, Splittmastixasphalt- oder auch einer Gußasphaltdeckschicht.
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Nachteilig bei dem vorgenannten klassischen Brückenabdichtungsverfahren sind die sehr kostspieligen, zeitintensiven, witterungsabhängigen und lohnintensiven Arbeitsschritte.
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Nachteilig ist hieran insbesondere, dass die Verarbeitung nur bei Temperaturen oberhalb von 8°C erfolgen kann, da ansonsten das Epoxidharz nicht aushärtet. Bei tiefen Temperaturen können auch kei ne Schweißbahnen aufgebracht werden, da diese dann schon beim Abrollen brechen können.
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Aufgabe der Erfindung war es, ein Verfahren zur Abdichtung von Bauwerken aus Beton bereitzustellen, das zumindest einige Nachteile des Standes der Technik überwindet.
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Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Abdichten eines Bauwerks aus Beton umfassend folgende Schritte:
- a) Auftragen einer porenfüllenden und/oder kapillarverschließenden Versiegelung auf ein Bauwerk aus Beton,
- b) Auftragen einer polymermodifizierten Bitumenmasse.
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Erfindungsgemäß wird auf das Bauwerk aus Beton im ersten Schritt eine porenfüllende oder kapillarverschließende Versiegelung aufgetragen. Bevorzugt wird die porenfüllende und/oder kapillarverschließende Versiegelung niedrig viskos eingestellt, sodass sie in den Beton eindringen kann und diesen zusätzlich verfestigt. Typische porenfüllende und/oder kapillarverschließende Versiegelungen sind Silikonverbindungen, Siloxane sowie Acrylate und Methacrylate. Geeignete Produkte sind z. B. Silikal R 51, erhältlich von der Firma Silikal GmbH, Meinhausen, Sikagard 706 Thixo von der Firma Sika GmbH, Stuttgart, Deutschland oder Emcephob WM von der Firma MC-Bauchemie Müller GmbH & Co. KG, Bottrop.
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Wenn die Außentemperatur hinreichend hoch ist (> 8°C), um ein reaktives Abbinden zu ermöglichen, können auch Epoxidharze eingesetzt werden. Geeignete Produkte sind beispielsweise unter den Handelsnamen Porfil von der Firma Pleyers Bau, Würselen oder ERGODUR 500 von der Firma SIKA, Stuttgart erhältlich.
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Bevorzugt wird die dynamische Viskosität, wie oben angegeben, dabei auf einen Wert ≤ 100, bevorzugt ≤ 50 Pas bei 10°C eingestellt.
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In einer Ausführungsform kann die erhaltene Schicht, vorzugsweise vor dem endgültigen Abbinden, mit Sand abgestreut werden. Geeignete Korngrößen sind 0,2 bis 0,6 oder 0,7 bis 1,2 mm. Nach dem Auftragen der Versiegelung erfolgt der Auftrag einer polymermodifizierten Bitumenmasse. Diese ersetzt die Bitumenschweißbahn im klassischen Aufbau. Polymermodifizierte Bitumenmassen sind dem Fachmann bekannt, sie sind z. B. unter dem Handelsnamen Cariphalte von der Firma Shell erhältlich. Bevorzugt wird jedoch ein elastomermodifiziertes Bitumen eingesetzt, bevorzugt mit einem Gehalt von 4 bis 40, bevorzugt 10 bis 20 M.-% an Gummimehlen/-granulaten.
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Gegebenenfalls kann die noch heiße polymermodifizierte Bitumenmasse mit einer groben Gesteinskörnung (beispielsweise bis 5 mm oder bis 8 mm Grösstkorn) abgestreut werden, um die Befahrbarkeit des Belages zu verbessern. Geeignete Mengen liegen im Bereich von etwa 2 bis 10 kg/m2.
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Anschließend erfolgt – wie im Stand der Technik – z. B. der Einbau einer Gussasphaltschutzschicht und einer zweiten Lage bestehend aus einer Asphaltbeton-, Splittmastixasphalt- oder auch einer Gussasphaltdeckschicht.
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Wenn es sich bei dem Bauwerk um einen Neubau handelt, ist die vorhandene Fläche im Regelfall hinreichend eben. In vielen Fällen ist es sinnvoll, eine mechanische Aufbereitung vorzunehmen, um lose oder nicht ausreichend feste Materialien zu entfernen damit ein guter Verbund mit der Abdichtung erreicht werden kann. Durch den Einsatz einer polymermodifizierten Bitumenmasse werden auch bei einem Neubau Vorteile erzielt, insbesondere kann auch bei niedriger Außentemperatur gearbeitet werden und der Anschluss an Einbauten oder aufgehenden Bauteilen kann einfacher, schneller und besser erfolgen. Insgesamt wird der Zeitaufwand deutlich verkürzt.
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Wenn es sich bei dem Bauwerk um eine Sanierung handelt, sind die Vorteile noch deutlicher. Nach der Entfernung der alten Asphaltschichten ist der Untergrund häufig uneben. Teilweise sind durch das Herausbrechen von Betonstücken und das Entfernen von Chloridschadstellen Löcher im Beton, die zunächst aufwendig mit PCC aufgefüllt werden müssen. Die hochviskose Epoxidharzschicht wird in den Verfahren des Standes der Technik verwendet, um eine Auflage zu erhalten, die eben und gleichmäßig ist damit eine Bitumenschweißbahn oder eine Flüssigfolie appliziert werden kann.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann hierauf verzichtet werden. Die porenfüllende und/oder kapillarverschließende Versiegelung kann direkt auf den vorbereiteten, unebenen Untergrund aufgebracht werden. Danach kann auf den immer noch unebenen Untergrund die polymermodifizierte Bitumenmasse aufgetragen werden, um die Fläche einzuebnen und abzudichten.
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In einer Ausführungsform der Erfindung wird auf diese polymermodifizierte Schicht ein Ausgleichsmörtel aufgebracht. Dabei handelt es sich um ein polymermodifiziertes Bitumen, das mit feinen und/oder groben Gesteinskörnungen bis 11 mm Grösstkorn in einer Menge von bis zu 90 M.-% gefüllt ist.
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In einer Ausführungsform der Erfindung wird das Verfahren auch zur Reprofilierung des Bauwerks genutzt, so kann z. B. eine Änderung des Gefälles erreicht werden.
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Das neue Abdichtungsverfahren bietet den Vorteil, dass die Reprofilierung der Fahrbahntafel und die Abdichtung des Betons in nahezu einem Arbeitsschritt erfolgen kann. Daher ist das Verfahren wesentlich schneller und somit kostengünstiger. Vorteilhaft ist auch, dass das neue Verfahren auch bei kühler Witterung und auch bei Minusgraden eingesetzt werden kann.
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Es zeigt sich auch, dass die porenfüllende und/oder kapillarverschließende Versiegelung zu einer Stabilisierung des Betons führen kann und z. B. gegen Chlorid-Schäden schützt.
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1 zeigt den Aufbau bei einer Betonsanierung gemäß dem Stand der Technik. Auf ein Bauwerk aus Beton (20) wird im Stand der Technik nach der Entfernung des vorhandenen Aufbaus eine Haftbrücke (1) und ein PCC (2) aufgebracht. Auf die erhaltene relativ ebene Fläche wird eine Grundierung (3), typischerweise ein Epoxid aufgebracht. Anschließend erfolgt gegebenenfalls das Aufbringen einer Kratzspachtelung (4) und die Montage einer Bitumenschweißbahn (5) oder einer Flüssigfolie. Den Abschluss bilden eine Gussasphaltschutzschicht (6) und eine Deckschicht (7).
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2 zeigt den erfindungsgemäßen Aufbau. Auf ein Bauwerk aus Beton (20) wird eine porenfüllende oder kapillarverschließende Versiegelung (10) aufgebracht, die mit einer Schicht einer polymermodifizierten Bitumenmasse (11) abgedeckt wird. Herauf erfolgt der Auftrag eines Ausgleichsmörtels (12) sowie abschließend einer Gussasphaltschutzschicht (6) und einer Deckschicht (7).
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Die Erfindung wird durch das folgende Beispiel näher erläutert:
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Vorbereitung
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Bei einer zu sanierenden Brücke wurde die vorhandene Asphaltbefestigung in einer Dicke von ca. 7 bis 10 cm aufgenommen und entsorgt.
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In einem weiteren Schritt wurde die vorhandene Abdichtung mit einer Dicke ca. 0,5 cm aufgenommen und entsorgt.
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Anschließend wurden Zementschlämme und minderfeste Schichten ebenfalls entfernt.
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Die Betonunterlage wurde auf Fehlstellen untersucht und die gefundenen Fehlstellen wurden markiert. Hohlliegende Betonstellen und Kiesnester wurden aufgenommen und entfernt.
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Versiegelung
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Die Betonunterlage wurde mittels einer Versiegelung Sikagard 706 Thixo, erhältlich von der Firma Sika Deutschland GmbH, Stuttgart versiegelt. Der Verbrauch betrug ca. 400 g/m2. Die Applikation erfolgt in zwei Arbeitsgängen, teilweise mittels Lammfellrollen und teilweise mit Gummischiebern. Die Versiegelung konnte unmittelbar nach Abschluss der Arbeiten weiter bearbeitet werden.
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Dichtungsschicht
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Ohne weitere Wartezeit erfolgte das Aufbringen der polymermodifizierten Bitumenmasse. Die Abdichtung der Betonunterlage erfolgte durch Aufbringen einer polymermodifizierten Dichtungsschicht in einer Dicke ca. 0,6 cm. Die Dichtungsschicht bestand aus einem Bitumen 50/70 mit zusätzlicher Beimischung von ca. 15% Gummigranulat (Produkt Road+, erhältlich von der Firma Genan NRW GmbH, Dorsten). Die beiden Massen wurden in einem Rührwerkskocher gemischt und auf 180°C erhitzt. Anschließend wurde diese fließfähige Masse auf die Versiegelung appliziert.
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Ausgleichsmörtel
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Polymermodifizierter Bitumen-Mörtel, hergestellt durch Vermischen der polymermodifizierten Bitumenmasse des vorherigen Abschnitts mit Gesteinskörnungen bis 8 mm in einer Menge von 85 Massen-%, bezogen auf den polymermodifizierter Bitumen-Mörtel wurde in Vertiefungen, Hohlstellen und Ausbrüchen eingebaut.
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Asphaltschutzschicht
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Anschließend wurde eine Asphaltschutzschicht MA 11 S in einer Dicke von 4,0 aufgebracht.
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Asphaltdeckschicht
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Abschließend wurde eine Asphaltdeckschicht aus MA 11 S in einer Dicke von 3,5 cm hergestellt und noch heiße Oberfläche mit Abstreumaterial, leicht bitumenumhüllt, abgestreut.
