Abdichtung von Becken und Behältern

Das Leck in der Wanne

Der verantwortungsvolle Umgang mit Wasser wird seit einem Jahrzehnt zum Beispiel durch die Landeswassergesetze wesentlich schärfer gefordert. Planer und Ausführende stehen daher heute häufig auch im Hochbau vor der Aufgabe, Behälter zu realisieren, in denen Wasser gesammelt und bis zur Weiterverwendung bevorratet wird. Bei größeren Wassermengen werden dazu Becken benötigt, die es dauerhaft abzudichten gilt. In Kürze wird der Teil 7 der Bauwerksabdichtungsnorm DIN 18 195 völlig überarbeitet neu erscheinen, der sich mit der Abdichtungsaufgabe gegen von innen drückendes Wasser befasst.

Text und Fotos: Rainer Oswald

Das neue Normenblatt verdient weit über den speziellen Anwendungsfall der Beckenabdichtung hinaus Beachtung. Erstmalig werden damit nämlich Verarbeitungsregeln für eine breite Palette von Flüssigabdichtungen in einer Konstruktionsnorm beschrieben. Da parallel in der im Dezember 2007 neu erschienenen Stoffnorm DIN E 18 195, Teil 2, Prüfregeln und Anforderungsprofile für diese Stoffe definiert sind, dürfte es nun nicht mehr sehr lange dauern, bis deren Verwendung auch bei den übrigen Abdichtungsaufgaben – zum Beispiel in Nassräumen (s. db 11/07) und auf genutzten Dächern – in den Konstruktionsnormen geregelt wird.
Es handelt sich um Abdichtungsverfahren, die bei Becken und Behältern zum Teil schon seit Jahrzehnten erfolgreich und überwiegend verwendet werden und die im Teil 2 von DIN 18 195 wie folgt beschrieben werden:
  • Mineralische Dichtungsschlämmen (MDS): Sie bestehen aus ein- oder zweikomponentigen Massen auf Basis von Zement, Gesteinskörnungen und besonderen Zusatzstoffen. Es werden rissüberbrückende (flexible) und nicht rissüberbrückende (starre) MDS unterschieden. Die nun vorliegenden Bezeichnungsregeln sind ein begrüßenswerter Fortschritt und ein Beitrag zur Schadensvermeidung. Die Bezeichnung für die flexiblen MDS hat sich nicht geändert; die starren MDS wurden aber bisher in den Merkblättern als »Mineralische Dichtungsschlämmen« geführt. Diese Bezeichnung verschwieg das wesentliche Problem starrer Schlämmen: die fehlenden Rissüberbrückungseigenschaften.
  • Flüssigkunststoffe (FLK): Es werden ein- oder mehrkomponentige synthetische Harze auf Basis von PMMA, PUR oder UP mit organischen Zusätzen und gegebenenfalls mit mineralischen Füllstoffen geregelt, die durch chemische Reaktion aushärten.
  • Flüssig zu verarbeitende Abdichtungsstoffe im Verbund mit Fliesen und Platten (AIV): Als Abdichtungsmaterial sind dafür rissüberbrückende MDS und Reaktionsharze zugelassen, die speziell für die Anwendung als Verbundabdichtung unter Belägen geprüft sind, die in getrenntem Arbeitsgang aufgeklebt werden.
Vor allem im Schwimmbecken werden Abdichtungen im Verbund mit Fliesen seit Langem eingesetzt. Sie werden seit Januar 2005 im Merkblatt »Hinweise für die Ausführung von Verbundabdichtungen« des Zentralverbands des Deutschen Baugewerbes geregelt. Auf ausführungstechnische Details der Schwimmbeckenbeläge und -abdichtungen wurde im Schwachstellenartikel db 03/99 eingegangen. Schwimmbecken sollen daher hier nicht weiter behandelt werden, obwohl das neue Normblatt auch auf deren Probleme eingeht.
Beckenabdichtungen mit mineralischen Dichtungsschlämmen
Man kann zunächst fragen, warum starre MDS überhaupt in einer Abdichtungsnorm angesprochen werden. Sind feine Risse im Hochbau nicht unvermeidbar und ist insofern dieses Produkt nicht im Normalfall als Abdichtung unbrauchbar?
Dazu ist anzumerken, dass zur Auskleidung für Trinkwasserbecken aufgrund der besonderen hygienischen Anforderungen hinsichtlich der Zusatzstoffe in Beckenbeschichtungen starre MDS gebräuchlich sind. Dort haben sie auch schon eine entsprechend lange Bewährung. Sie sind insofern für diesen Anwendungsfall normungsfähig. Das neue Normblatt führt zu den Anforderungen an den Untergrund aus: »Nicht rissüberbrückende Dichtungsschlämmen sind nur für Untergründe geeignet, bei denen nach dem Aufbringen der Abdichtung keine Rissweitenänderungen auftreten.« Damit wird zum Beispiel deutlich, dass dieses Material in der Regel auch für Bauteile ungeeignet ist, die klimatischen Wechselbeanspruchungen und daraus folgenden Rissrandbewegungen ausgesetzt sind. Es sei denn, die beispielsweise durch Hydratationswärmezwang entstandenen Risse in Stahlbetonwannen werden vor dem Beschichten kraftschlüssig verpresst.
Auch »rissüberbrückende« MDS sowie alle Systeme, die im Verbund mit Fliesen angewendet werden, weisen im Vergleich zu den Bahnen nur eine geringe Rissüberbrückung auf. Flexible MDS müssen bei der Prüfung unter Norm-Randbedingungen bis zu einer Rissaufweitung auf 0,4 mm dicht bleiben. Die Norm fordert aber, sicherzustellen, dass sich am Objekt Risse nach dem Aufbringen der Abdichtung nicht mehr als 0,2 mm öffnen. Ein solcher Riss hat aber gerade einmal Haarrissbreite.
Die Leistungsfähigkeit von Flüssigkunststoffen (FLK) ist da schon wesentlich größer. Sie müssen bei der Laborprüfung 2 mm überbrücken können; am Objekt ist dafür zu sorgen, dass nach dem Aufbringen der Abdichtung Risse und Arbeitsfugen sich nicht mehr als 1 mm öffnen. In beiden Fällen berücksichtigen die Anforderungen also einen deutlichen Sicherheitsbeiwert.
Nicht nur aus Kostengründen ist aber die Anwendung von FLK anstelle von MDS häufig schwierig oder sogar praktisch unmöglich: FLK stellen wesentlich höhere Anforderungen an die Trockenheit der Untergründe, die im heutigen, straffen Bauablauf meist nicht abgewartet werden kann, und bereiten in geschlossenen Behältern nicht selten auch arbeitsschutztechnische Probleme.
Das Dargestellte hat folgende praktische Konsequenzen: Untergründe für flexible Schlämmen und für Verbundabdichtungen müssen so gestaltet sein, dass die meist nicht vermeidbaren – etwa durch Schwinden auftretenden – ›
› Verkürzungen der Beckenwandungen gezielt in Fugen ablaufen. Deren Aufklaffungen können nicht unmittelbar von der Flüssigabdichtung überbrückt werden, sondern erfordern eingearbeitete Dichtungsbänder mit höherer Dehnfähigkeit. Letztlich hängt daher die Leistungsfähigkeit des gesamten Systems wesentlich von der dauerhaften Dichtheit an der Schwachstelle dieser Dichtungsbänder ab. Dies wird am folgenden Schadensfall besonders deutlich.
Wasserrückhaltebecken einer Sprinkleranlage
Das Kellergeschoss eines Industriekomplexes aus dem frühen 20. Jahrhundert wurde gemeinsam mit dem Untergeschoss eines anschließenden Neubaus größtenteils zum 1500 m³ umfassenden Wasserrückhaltebecken einer Sprinkleranlage umgestaltet. Der Altbau steht auf einer Stahlbetonbodenplatte, die Kellerdecke wird im Raster von etwa 5,2 x 3,5 m von Stahlbetonstützen und von Stahlbetonaußenwänden getragen. Da Teile des Kellers für die Haustechnik nutzbar bleiben mussten, wurden als Beckenwandungen in diesen Bereichen zwischen die Stützen des Altbaus etwa 1,5 m hoch Stahlbetonfelder mit Anschlussbewehrungen einbetoniert (Abb. 3) und der Rest der Wandfläche bis zur Decke mit Kalksandstein ausgemauert.
Über alte Tür- und Fensteröffnungen steht der Altbaubereich des Wasserrückhaltebeckens mit dem Becken unter dem Neubau in Verbindung, deren Boden und Wandungen vollständig aus Stahlbeton bestehen.
Vor allem aufgrund der Vielzahl der in die Abdichtung einzubeziehenden Stützen, aber auch der in vielen Bereichen uneben verlaufenden Altbau-Innenoberflächen wurde entschieden, die riesige, 50 m lange Wanne mit einer starren Schlämme, 3 mm dick, in zwei Arbeitsgängen aufgetragen, abzudichten. Lediglich im Verlauf der Gebäudefuge zwischen Alt- und Neubau, in dem sich ehemalige Tür- und Fensterdurchbrüche befanden, wurde mit einem Kunststofffugenband abgedichtet.
Schon kurz nach dem Befüllen bis etwa 1,8 m Höhe erwies sich das Becken als undicht. Das ist auch kaum verwunderlich: Wie sollen die in mehrfachem Wechsel aus alten und neuen Betonbauteilen und neuem Kalksandsteinmauerwerk bestehenden Untergründe mit einer Vielzahl von Arbeits- und Anschlussfugen auch rissfrei bleiben? Die starre MDS war an diesen Stellen vielfach gerissen.
Das Becken wurde wieder geleert und nun zusätzlich mit einer flexiblen MDS beschichtet, in die an allen Ecken und Kanten sowie über Materialwechseln Folienstreifen eingearbeitet wurden.
Als auch diese Maßnahme nicht zu vollem Erfolg führte, wurden im dritten Anlauf alle offensichtlichen Fehlerbereiche zusätzlich streifenweise nochmals mit Kunststoffbändern abgedichtet, die nun in Reaktionsharze eingebettet wurden.
Das Becken war danach erträglich nutzbar, aber weiterhin nicht völlig dicht, wie ein täglicher Wasserverlust von rund 1,5 m³ und offen austretendes Wasser in den Technikräumen zeigte. Auf den zugänglichen Wandseiten wurde das vor allem aus der Lagerfuge des Kalksandsteinmauerwerks und den Stützenanschlüssen austretende Leckwasser außenseitig in Rinnen aufgefangen und die Menge gemessen. So war abschätzbar, dass etwa 50 % des Leckwassers unsichtbar über weitere Fehlstellen in den erdberührten Boden- und Wandungsflächen des Beckens verloren gingen.
Die Analyse der Ursachen ergab den typischen Katalog von Verarbeitungsmängeln bei Flüssigabdichtungen:
• Ablösungen durch unzureichende Untergrundvorbehandlung
• ungleichmäßiger, generell zu dünner Materialauftrag
• unzureichende Einbettung der Dichtbänder
• offene Dichtbandüberlappungen und Dichtbandenden.
Im Verlauf der eindeutig ebenfalls als wichtige Versickerungsstelle identifizierten Schwind- und Setzungsfuge zwischen Alt- und Neubau ist ein Konzeptionsmangel ursächlich. Bei Bewegungsfugen reicht das Einarbeiten von Folienstreifen als Abdichtungsmaßnahme unter Wasserdruck bei Weitem nicht aus. Hier sind Einbauteile – beispielsweise Fugenbänder mit Los- und Festflansch – erforderlich, wie sie in Teil 8 der Bauwerksabdichtungsnorm detailliert beschrieben sind.
Letztlich ist aber das gesamte Rückhaltebeckenkonzept im Altbaubereich als risikoreich zu bezeichnen, da die Funktionssicherheit aller flüssigen Abdichtungen systembedingt wesentlich stärker von der Beschaffenheit der Untergründe abhängt als dies bei bahnenförmigen Abdichtungen der Fall ist. Man hätte sich also bereits bei der Gestaltung der Untergründe über ihre zuverlässige Abdichtbarkeit Gedanken machen müssen und zum Beispiel kompliziert abdichtbare Bewegungsfugen an den Durchbrüchen zwischen Alt- und Neubau durch Schließen der meisten Durchbrüche auf das absolute Minimum reduzieren müssen. Es wäre beispielsweise auch eine wesentliche Vereinfachung gewesen, wenn an den Abgrenzungen zu den haustechnisch genutzten Kellerräumen die Beckenwandungen neben den Stützenreihen kontinuierlich durchbetoniert worden wären.
Das Abdichten ist eben keinesfalls nur die Aufgabe des ausführenden Abdichtungsunternehmens, es beginnt vielmehr schon bei der Planung des Rohbaus. Der Teil 7 der Abdichtungsnorm umreißt diese »baulichen Erfordernisse« wie folgt: »Das abzudichtende Bauteil ist so zu planen und auszuführen, dass die Voraussetzung für eine fachgerechte Anordnung und handwerklich machbare Ausführung der Abdichtung geschaffen wird. Dabei ist die Wechselwirkung zwischen Abdichtung und Bauwerk zu berücksichtigen und gegebenenfalls die Beanspruchung der Abdichtung durch entsprechende konstruktive Maßnahmen in den zulässigen Grenzen zu halten. (…) ›
› Der Abdichtungsuntergrund ist so zu bemessen und zu gestalten, dass Fugenaufklaffungen an Arbeitsfugen, Rissbildungen und Rissweitenänderungen des Untergrundes auf ein für das gewählte Abdichtungssystem unschädliches Maß begrenzt bleiben.«
Der Fall zeigt aber auch, welche Bedeutung die eingearbeiteten Dichtbänder für die Zuverlässigkeit von Flüssigabdichtungen haben. Insofern ist es verständlich, dass bei der Normung großer Wert darauf gelegt wurde, dass die Leistungsfähigkeit einer Flüssigabdichtung einschließlich der meist unverzichtbaren Folienstreifen sorgfältigst als Bausatz geprüft werden muss. Schließlich handelt es sich hier ebenfalls – ähnlich wie in WU-Betonbauwerken – um »Kombinationsabdichtungen« (s. Schwachstellenartikel db 09/06, »Elementbauweisen für weiße Wannen«).
Zur Instandsetzung wurde empfohlen, die Bereiche mit schwierigen Wanduntergründen zweilagig mit vollflächig verklebten Polymerbitumen-Dachdichtungsbahnen (PYE) abzudichten und die Übergänge mit Los- und Festflanschabdichtungen zu versehen.
Bahnenförmig abgedichtete Behälter
Ein zweiter Schadensfall soll allerdings zeigen, dass im Vergleich zur Flüssigabdichtung bahnenförmig abgedichtete Behälter keineswegs problemlos sind. Im Untergeschoss eines Verwaltungsneubaus wurde eine geschosshohe Zisterne zur Aufnahme des auf den Dachflächen anfallenden Regenwassers ausgeführt. Die Wandungen bestanden durchweg aus Stahlbeton. Zur Abdichtung wurde eine 1,5 mm dicke PVC-Dichtungsbahn auf Vliestrennlage verlegt und streifenweise auf am Untergrund verdübelten Verbundblechen fixiert. Auch alle Kanten- und Eckbereiche erhielten auf dem Untergrund verdübelte Verbundbleche, an denen die Abdichtung aufge-schweißt wurde.
Die Undichtigkeiten dieses Beckens waren stark störend, da das Becken einseitig unmittelbar an ein öffentlich zugängliches Treppenhaus des Untergeschosses grenzte. Dort waren die Durchfeuchtungsfolgen als Fleckenbildungen, Ausblühungen und Schimmelansätze im Werksteinbelag des Fußbodens und am Sockel der aufgehenden Wände ganz offensichtlich.
Ursächlich waren vielfache Beschädigungen der bahnenförmigen Abdichtung, die offenbar während Montagearbeiten im fertig abgedichteten Becken entstanden waren. Die Ortung solcher Lecks macht häufig Probleme. Die Austrittstelle auf der Außenseite des Beckens kann weit von den Eintrittsstellen entfernt liegen, da nicht flächig aufgeklebte Abdichtungen großflächig unterlaufen werden können. Dieses Problem haben Flüssigabdichtungen lediglich sehr begrenzt im Verlauf der Folienstreifen.
Ein weiteres Phänomen führt bei geschlossenen Behältern mit nicht vollflächig verklebten Abdichtungen häufig zur Lecksuche an falscher Stelle: Da die Luftfeuchtigkeit im Luftraum über dem Wasserspiegel meist sehr hoch liegt, ist es fast die Regel, dass die Unterseite der Beckendecke kontinuierlich mit Tauwassertropfen überzogen ist. Im vorliegenden Fall kam ungünstig hinzu, dass die Decke nicht horizontal verlief, sondern zur Treppenhauswandseite geneigt war, so dass das Tauwasser konzentriert an der dem Treppenhaus zugewandten Beckenwandung den oberen Rand der Abdichtung hinterlaufen konnte. Dieser Rand war nämlich nicht hinterlaufsicher verwahrt, da man davon ausging, dass – im Gegensatz zu natürlich anfallendem Wasser im Außenbereich – nicht mit einer Spritzwasserbelastung gerechnet werden muss.
Dieser Schluss war also falsch. Auch Beckenabdichtungen sollten 15 cm über die Füllhöhe aufgekantet werden und müssen am Rand von oben hinterlaufsicher verwahrt werden. Der neue Teil 7 von DIN 18 195 führt dazu aus: »Bei Behältern mit oberseitiger Abdeckung darf in der Regel das an der Abdeckungsunterseite anfallende Tauwasser den Abdichtungsrand nicht hinterlaufen. Der Abdichtungsrand ist entsprechend zu gestalten und zu verwahren.«
Sie werden sich gegebenenfalls verwundert fragen, warum dieser Textabschnitt formuliert, dass »in der Regel« der Abdichtungsrand nicht hinterlaufen werden darf. Ist dies nicht immer zu fordern? Dies hängt mit den besonderen Anforderungen bei Trinkwasserbehältern zusammen: Dort strebt man an, dass gegebenenfalls an der Deckenoberfläche anfallendes, möglicherweise verunreinigtes Tauwasser nicht in das Trinkwasser abtropfen kann. Der obere Abdichtungsrand ist dann bewusst so ausgebildet, dass das Tauwasser hinter die Abdichtung laufen kann. Das setzt aber voraus, dass der Beckenuntergrund ebenfalls wasserundurchlässig ist, so dass zwischen Wandung und Abdichtung sickerndes Tauwasser keine Schäden anrichtet. Es muss dann an den Tiefpunkten der Wanne abgeleitet werden.
Allerdings ist bei nicht vollflächig aufgeklebten, sondern lose verlegten Bahnen darauf zu achten, dass die zwischen Bahn und Rücklage eingeschlossene Luft beim Füllvorgang am oberen Rand entweichen kann. Es ist insofern bei geschlossenen Behältern, die kein Trinkwasser enthalten, mit Überhangstreifen zu arbeiten, die einerseits sicherstellen, dass die Luft entweichen kann, andererseits aber ein Hinterlaufen der Abdichtung mit Tauwasser verhindern.
In der im zweiten Fall vorliegenden, hinsichtlich des Risse- risikos gut beherrschbaren Grundsituation wäre es insofern richtiger gewesen, etwa auf flexible MDS mit Folienstreifen an den Eckanschlüssen zurückzugreifen, da dann die Hinterläufigkeit des oberen Randes und großflächiger Hinterläufigkeit kein Thema sind.
Wie in vielen andern Fällen gibt es demnach auch bei Beckenabdichtungen nicht ein einziges, vorzugsweise immer einsetzbares Verfahren. Die jeweiligen Randbedingungen bestimmen, welchem Abdichtungssystem der Vorzug zu geben ist. •
Literaturhinweise:
DIN E 18195–2: Bauwerksabdichtungen, Teil 2, Stoffe vom Dezember 2007
DIN E 18195–7: Bauwerksabdichtungen, Teil 7, Abdichtungen gegen von innen drückendes Wasser – Bemessung und Ausführung. Das Normblatt erscheint etwa zur Jahresmitte als Entwurf neu.
Hinweise für die Ausführung von Verbundabdichtungen mit Bekleidungen und Belägen aus Fliesen und Platten für den Innen- und Außenbereich, Zentralverband des Deutschen Baugewerbes, Berlin, Januar 2005
Das Merkblatt »Zementgebundene Innenbeschichtungen in Trinkwasserbehältern«, Deutsche Bauchemie e.V. (Hrsg.), Frankfurt/Main, 1. Ausgabe, Oktober 2006, befasst sich mit Innenbeschichtungen ohne Abdichtungsfunktion.
Zurzeit liegen Regeln für die Verarbeitung von Dichtungsschlämmen in folgenden Fassungen vor:
Richtlinie für die Planung und Ausführung von Abdichtungen erdberührter Bauteile mit flexiblen Dichtschlämmen, 2. Auflage, 2006–04
Richtlinie für die Planung und Ausführung von Abdichtungen erdberührter Bauteile mit mineralischen Dichtungsschlämmen, Deutsche Bauchemie e.V. (Hrsg.), Frankfurt/Main, 1. Auflage, Mai 2002