9. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Februar 2025 181 Anforderungen an Textilbetonsysteme zur Abdichtung und deren Einbau in der Praxis Instandsetzung und nachträgliche Abdichtung von Brückenwiderlagern mit Textilbeton Dipl.-Ing. Georg Schäfer BAWAX GmbH, Celle Zusammenfassung An vielen Brückenwiderlagern in Deutschland sind Instandsetzungsmaßnahmen notwendig. Die Standsicherheit ist dabei nicht das vorrangige Problem. Es sind meist Korrosionsschäden und eine in die Jahre gekommene Abdichtung, die eine Instandsetzung erforderlich werden lassen. Diese muss oft nicht nur für Untergründe der Altbetonklassen A1 oder A2 geeignet sein, sondern auch eine Abdichtung gegen rückseitige Wasserbelastung liefern, da Abdichtungen auf der erdangeschütteten Seite wegen langer Sperrzeiten und hoher Kosten in der Regel ausgeschlossen sind. Hierfür fehlten bisher dünnschichtige, aber trotzdem robuste und bei Frost dauerhafte Systeme. 1. Feuchteeintrag und Möglichkeiten der Abdichtung an Brückenwiderlagern Brückenwiderlager sind dauerhaft Feuchtigkeit aus dem Erdreich und Spritzwasser aus freier Bewitterung oder Verkehr, in Sonderfällen zusätzlich auch Fluss- oder Meerwasser ausgesetzt. Ihre Struktur aus Beton oder Steinen und Mörtel ist in der Regel sowohl wasserdurchlässig als auch kapillar saugend. Eine funktionierende Abdichtung ist oft nur bei neueren Bauwerken anzutreffen, zur Vermeidung von Feuchteschäden (Abb. 1-3) aber notwendig, da sie die Grundlage für eine dauerhafte Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit bildet. Für die Abdichtungsplanung von Brückenwiderlagern besteht neben der allseitigen Feuchtigkeitseinwirkung eine besondere Herausforderung darin, dass die Baustoffe Beton und Mauerwerk oft in unterschiedlichsten Qualitäten und Bauweisen sehr individuell zusammengefügt sind. Dies erfordert umfangreiche Voruntersuchungen. Hier exemplarisch drei häufige Bauweisen von Brückenwiderlagern: Abb. 1: Feuchteschäden an einem Balkenbrückenwiderlager aus Stahlbeton Abb. 2: Feuchteschäden an einer Rundbogengewölbebrücke aus Mauerwerk Abb. 3: Feuchteschäden an einer Stahlbeton-Segmentbogengewölbebrücke mit Widerlagern aus Mauerwerk 182 9. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Februar 2025 Anforderungen an Textilbetonsysteme zur Abdichtung und deren Einbau in der Praxis In den folgenden Abschnitten werden die verschiedenen Arten der Wasserbelastung an Brückenwiderlagern, die dadurch ausgelösten Schädigungsprozesse und die grundsätzlichen Möglichkeiten der nachträglichen Abdichtung vorgestellt. Dabei wird auch erläutert, warum mit einer rückseitigen Abdichtung des Widerlagers dieses noch lange nicht „trocken“-gelegt ist und was das für die Dauerhaftigkeit bedeutet. 2. Die zwei Arten der Wasserbelastung an Bauwerken Es gibt zwei Arten der Wasserbelastung an Bauwerken, die allgemein als Lastfall bezeichnet werden: „Nicht drückendes“ und „drückendes“ Wasser. Beide Lastfälle können auch an Brückenwiderlagern auftreten. Da sie unterschiedliche Schadensmechanismen am Bauwerk auslösen können, lohnt sich ein genauerer Blick auf die Unterschiede: Bodenfeuchte/ nicht drückendes Wasser An allen erdberührten Flächen ist das Widerlager dauerhaft dem feuchten Erdreich ausgesetzt (Abb. 4). Bei einer fehlerhaften Abdichtung kann Feuchte von der Rückseite oder aus den Fundamenten durch kapillares Saugen in den Querschnitt einziehen und im Baustoff auch gegen die Schwerkraft nach oben transportiert werden. Aufstauendes Sickerwasser/ drückendes Wasser Drückendes Wasser entsteht hinter Widerlagern durch aufstauendes Sickerwasser aus Niederschlägen. Grundsätzlich ist aufgrund der Geometrie der Bauweise ein seitliches Ablaufen und Versickern des Wassers möglich. In Rissen und Vertiefungen aber auch durch Unterschiede in der Zusammensetzung und Verdichtung des angefüllten Bodens kann es zu einem Aufstauen von Sickerwasser am oder im Bauwerk kommen. Auch wenn dabei selten größere Stauhöhen bzw. Wasserdrücke entstehen, kann es zu Sickerströmungen oder sogar zu einem freien Durchströmen z. B. von offenen Rissen kommen. Abb. 4: Rückseitiger Feuchteeintrag in Brückenwiderlager 3. Schädigungsprozesse in mineralischen Baustoffen Mineralische Baustoffe zeigen in ständig nasser oder ständig trockener Umgebung die gleiche Dauerhaftigkeit. Eine Ausnahme bildet hier nur die Frosteinwirkung, die bei Eisbildung in den Baustoffporen einen Sprengdruck entwickeln kann. Voraussetzung hierfür ist eine hohe Wassersättigung. Für signifikante Schäden ist zudem eine hohe Zahl an Frost-Tauzyklen erforderlich. Erst die Kombination aus beiden Faktoren stellt somit eine ernste Gefahr für die Dauerhaftigkeit eines Bauwerks dar. Schädigungen durch Feuchte allein entstehen ausschließlich beim Transport von Wasser durch den Bauteilquerschnitt. Durch fließendes Wasser können Schädigungsprozesse dabei schneller und stärker ablaufen als bei kapillarem Saugen. Trotzdem wirkt auch dieser Feuchtetransport nicht nur auffeuchtend, sondern auf Dauer zerstörend, da auch beim kapillaren Saugen Bindemittel gelöst und an die Oberfläche transportiert werden. Dort verdunstet das Wasser, die Feststoffanteile bleiben als Ausblühung zurück. Der Beton oder Mörtel verliert so kontinuierlich an Festigkeit. Ziel einer Abdichtung ist also nicht primär die Trockenlegung eines Bauteils, sondern das Unterbinden des flüssigen Wassertransports durch den Querschnitt. Dies kann grundsätzlich mit einer Abdichtung auf der Außenseite, auf der Innenseite oder im Bauteilquerschnitt selbst erreicht werden. Für die nachträgliche Anwendung an Brückenwiderlagern gibt es hierbei einige Besonderheiten. Nachträgliche Abdichtungen im Bauteilquerschnitt können in Mauerwerkskonstruktionen allgemein nur gegen kapillar aufsteigende Feuchte, jedoch nicht für eine flächige Abdichtung gegen Sickerwasser/ drückendes Wasser eingesetzt werden. Ursächlich hierfür sind die üblicherweise für Mauerwerk verwendeten Baustoffe sowie die Bauweise. Nach dem Prinzip der Bauteilquerschnittsabdichtung gegen Druckwasser funktionieren z. B. Konstruktionen aus wasserundurchlässigem Beton (WU-Beton) [1, 2, 3]. Diese werden in spezieller Weise geplant und gebaut. Mauerwerkskonstruktionen erfüllen diese Anforderungen nicht. Auch durch nachträgliche Injektionen oder andere Maßnahmen kann planmäßig keine Druckwasserdichtigkeit im Querschnitt erreicht werden. 4. Abdichtungen auf der erdberührten Widerlagerseite Als Rückseite des Widerlagers werden im Folgenden vereinfachend alle erdberührten Widerlagerseiten, sowie die Oberseite bezeichnet. Für eine rückseitige Abdichtung ist ein Freigraben des Widerlagers erforderlich. Insbesondere bei Widerlagern von Gewölbebrücken ist dies nur mit aufwendigen Sicherungsmaßnahmen möglich, da der beidseitige Erddruck für die Tragfähigkeit des Gewölbes wesentlich ist. Häufig werden daher an Gewölbebrücken nur oberseitige Abdichtungen in Betracht gezogen. Diese halten zwar von oben wie ein Regenschirm das Niederschlagswasser vom Bauwerk fern, unterbinden aber nicht den kapillaren Wassertransport aus dem Erdreich. Ein direktes Durchlaufen von Sickerwasser durch Fehlstellen kann damit nur von oben verhindert werden. Einen Schutz vor aufstauendem Sickerwasser bietet eine rücksei- 9. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Februar 2025 183 Anforderungen an Textilbetonsysteme zur Abdichtung und deren Einbau in der Praxis tige Abdichtung nur so tief, wie sie auf Widerlagerrückseite im Verbund heruntergezogen wird. Eine vollständige Abdichtung des Bauwerks insbesondere gegen aus den Fundamenten in den Widerlagern aufsteigende Feuchte wird mit keiner rückseitigen Abdichtung erreicht. Die Ausführung einer Abdichtung auf der Widerlagerrückseite ist zudem mit zahlreichen Unwägbarkeiten verbunden, die eine zuverlässig planbare Abdichtung in der Praxis so gut wie unmöglich machen. In den seltensten Fällen liegen detaillierte und umfassende Informationen über den Zustand und die Geometrie der Oberfläche vor. Erst mit dem Freilegen zeigt sich der vollständige Untergrund. Dieser entspricht in vielen Punkten nicht den Anforderungen an Bahnenabdichtungen nach DIN 18533 [4] bzw. den technischen Regeln zur Bauwerksabdichtung vom vdd [5]. Eine fachgerechte Vorbereitung des Untergrundes ist aufgrund der damit verbundenen langen Wartzeiten nur selten möglich. Ecken und Kehlen werden ebenso wie komplexe Anschlüsse und Geometrien des Untergrunds oft einfach überklebt. Selbst eine Einhausung als Witterungsschutz ist aus Kosten- und Zeitgründen nicht obligatorisch. Trotzdem kommen bei der Abdichtung von Widerlager- und Gewölberückseiten in der Regel Produkte nach DIN 18533 [4] zur Anwendung. Als Folge dieser ungenügenden Einbaubedingungen werden rückseitige Abdichtungen mit Bahnenabdichtungen häufig hinterläufig. Es zeigen sich entsprechend oft bereits nach kurzer Zeit wieder Durchfeuchtungen an der Innenseite. Neue, alternative Abdichtungen mit Textilbeton für die erdberührte Rückseite von Gewölben und Widerlagern werden seit kurzem in einem Forschungsprojekt der BAWAX GmbH mit dem IBAC Institut der RWTH Aachen, der TU Dresden und der Firma Bekor entwickelt. Abbildung 5 zeigt den Einbau einer oberseitigen Gewölberückenabdichtung mit Textilbeton. Die zuvor auf dem Mauerwerksuntergrund mit Flüssigbitumen verklebte Bahnenabdichtung brachte nicht den gewünschten Abdichtungserfolg und konnte keine 10 Jahre nach Ihrem Einbau problemlos und ohne nennenswerte Haftung zum Untergrund entfernt werden. Abb. 5: Oberseitige Gewölberückenabdichtung mit Textilbeton 5. Abdichtungen auf der Innenseite von Widerlagern Wesentlicher Vorteil von Abdichtungen auf der Innenseite von Widerlagern ist die direkte Zugänglichkeit der Bauteiloberflächen. Ein aufwendiges Freigraben, sowie Rückbau und Wiederherstellung von Schienen oder Fahrbahnen sind nicht erforderlich. Dies bedeutet nicht nur, dass die Abdichtung in deutlich kürzerer Ausführungszeit und zu einem Bruchteil der Kosten im Vergleich zu Abdichtungen auf der Widerlagerrückseite ausgeführt werden können, die Arbeiten verlaufen zudem ohne Störung des über die Brücke geführten Bahn- oder Straßenverkehrs. Die verhältnismäßig einfache Zugänglichkeit erleichtert aber auch die Voruntersuchung erheblich und ermöglicht so eine deutlich sicherere Planung und Ausführung. Es stellt sich somit die Frage, wann bei Widerlagerinstandsetzungen überhaupt auf der erdberührten Rückseite abgedichtet werden sollte. Zur Beantwortung sind zunächst die technischen Zusammenhänge des Feuchtetransports in Bezug zu den möglichen Abdichtungssystemen zu betrachten: Ein direktes Durchlaufen von Sickerwasser durch Fehlstellen im Widerlager verhindert die Innenabdichtung ebenso wie die Außenabdichtung. Aus abdichtungstechnischer Sicht kann die Innenabdichtung zudem den Wasseraustritt auf der gesamten Innenoberfläche unterbinden, egal ob es sich um Sickerwasser, seitlich eindringende oder kapillar aufsteigende Bodenfeuchte handelt. Dies ist ein eindeutiger Vorteil, da diese Transportprozesse auf Dauer auch schädigend auf das Bauwerk wirken. Für die Widerlagerabdichtung auf der Innenseite werden abhängig von Bauwerk und Undichtigkeiten unterschiedlichste Verfahren eingesetzt. Diese können analog zu Ihrem Anwendungsbereich in Systeme zur Abdichtung von lokal begrenzten Fehlstellen oder ganzen Bauteilflächen unterteilt werden. Wenn es an Widerlagern während der Ausführung flächiger Abdichtungen nach Regenereignissen zum Austritt von fließendem Wasser kommen kann, sind diese Fehlstellen zunächst lokal abzudichten. Erst dann ist ein weiteres Bearbeiten der Flächen möglich. Abb. 6: Abgeschlossene Vorabdichtung an einem Betonwiderlager vor Auftrag der Reprofilierungsschicht 184 9. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Februar 2025 Anforderungen an Textilbetonsysteme zur Abdichtung und deren Einbau in der Praxis Die Planung sollte daher immer vorausschauend auch eine für Systeme zur flächigen Abdichtung ggf. erforderliche Vorabdichtung berücksichtigen. Hier eine Auswahl einiger Verfahren: 5.1 Abdichtung von lokalen Fehlstellen 1) Mauerwerksfugen Bei lokal begrenzten Fehlstellen, wasserundurchlässigen Steinen und großformatigem Sichtmauerwerk kann die Abdichtung von Mauerwerksfugen eine wirtschaftliche Alternative zur flächigen Innenschale sein. Die Anwendung ist jedoch an ein paar Voraussetzungen z. B. eine Wasserundurchlässigkeit der Steine geknüpft. 2) Undichtigkeiten an Betonkonstruktionen Undichtigkeiten an Betonbauteilen entstehen am häufigsten durch Trennrisse. Natürlich können auch Entmischungen, Kiesnester, undichte Einbauteile und Gefügedefekte zu Undichtigkeiten führen. Hier gibt es diffusen Wasseraustritt in der Fläche, Undichtigkeiten an Fugen, Einbauteilen und Schalungsankerlöchern und natürlich den wasserführenden Trennriss. Es liegt auf der Hand, dass es nicht nur eine Abdichtungslösung für alle diese Undichtigkeiten geben kann. 2.1 Abdichtung von Trennrissen durch Selbstheilung Bestenfalls löst sich das Problem eines wasserführenden Trennrisses im Beton von selbst: Durch Selbstheilung. Diese setzt zuerst an den engsten Stellen ein, die zufällig über den Rissquerschnitt verteilt sind. Durch Karbonatisierung an der Luft und Verdunsten von Wasser können auf der Innenseite des Betonbauteils zusätzliche Feststoffablagerungen entstehen. Diese Prozesse sind jedoch an Bedingungen geknüpft und daher in der Praxis relativ unzuverlässig. Oft reduziert sich nur der Durchfluss, eine vollständige Abdichtung bleibt aus. Abb. 7: Aussinterungen ohne Selbstheilung/ Selbstabdichtung an einem Brückenwiderlager aus Beton 2.2 Abdichtung von Trennrissen durch Injektion Wenn die Selbstheilung sich als unzuverlässiger Partner bei der nachträglichen Abdichtung erweist, bleibt gemäß Regelwerk nur die Injektion. Während die Planung und Ausführung von wasserundurchlässigen Bauwerken aus Beton in der WU-Richtlinie [1] ausführlich beschrieben und geregelt sind, fällt das für die Praxis entscheidende letzte Kapitel 12 „Dichten von Rissen und Instandsetzung von Fehlstellen“ jedoch überraschend knapp und unkonkret aus. Es sind nur drei Sätze, die unter Punkt 12.3 die nachträgliche Abdichtung regeln. Diese enthalten einen Verweis auf die Regelungen zur Abdichtung von Rissen in der DAfStb Richtlinie „Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen“ (RiLi-SIB) [6] sowie den Hinweis, dass mehrmaliges Nachverpressen erforderlich sein kann. Dass auch mehrmaliges Nachverpressen keine Garantie für eine vollständige und dauerhafte Rissabdichtung bietet, ist in der Praxis allgemein bekannt. Dass diese Erkenntnis nicht im Widerspruch zum Regelwerk steht, fällt aber erst bei genauer Betrachtung auf: Der Anwendungsbereich der zu injizierenden Rissfüllstoffe war bisher im Teil 2 der Ri- Li-SIB in den Tabellen 6.3 und 6.4 geregelt, die nun durch die Tabellen 13 und 14 im Teil 1 der Technischen Regel „Instandhaltung von Betonbauwerken“ [7] des DIBt ersetzt wurden. Danach ist zum Abdichten von Rissen im Beton bei Einwirkung von fließendem Wasser nur ein „dehnbares Füllen“ mit einem reaktiven Polymerbindemittel wie Polyurethan als Rissfüllstoff zulässig. Als „Verwendungsbedingungen“ für „dehnbares Füllen“ werden in Tabelle 14 eine Mindestrissweite von 0,3-mm und eine maximale Rissweitenänderung (Δw) von 10 % genannt. 9. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Februar 2025 185 Anforderungen an Textilbetonsysteme zur Abdichtung und deren Einbau in der Praxis Das Regelwerk bildet also die technischen Anwendungsgrenzen der Rissinjektion sehr gut ab. Es bleibt nur ein Problem: Die wenigsten Undichtigkeiten erfüllen diese Voraussetzungen! Nicht geregelt ist die Abdichtung demnach für: • wasserführende Trennrisse < 0,3 mm, • diffusen Wasseraustritt in der Fläche, • Undichtigkeiten an Fugen, • Undichtigkeiten an Einbauteilen, • undichte Schalungsankerlöcher. Abb. 8: Nach mehrmaligem Verpressen noch stark wasserführender Riss in einer Betonwand Auch bei Rissen mit Rissweiten > 0,3 mm kann es in der Praxis zu Problemen bei einer Injektionsabdichtung kommen. Ursächlich hierfür ist oft ein uneinheitlicher Rissverlauf. Die meisten Risse laufen an ihren Enden auf null aus und haben damit Rissbreiten, die deutlich unter 0,3-mm liegen und sich nicht mehr mit Injektionsmaterial füllen lassen. Häufig bleibt hier der Weg für das Wasser offen. Der Durchfluss wird reduziert, aber nicht gestoppt. Auch nach mehrfachem Nachverpressen können größere Undichtigkeiten bestehen bleiben, wenn die Bereiche des Wassereintritts nicht mit dem Injektionsmaterial erreicht werden. Abbildung 8 zeigt einen solchen wasserführenden Riss in einer Betonwand, durch den trotz mehrfachen Verpressens immer noch Wasser strömt. Auch hier war eine regelwerksgerechte Abdichtung durch Injektion nicht möglich. 2.3 Abdichtung mit mikrokristallbildenden Mörteln Eine Alternative für die Abdichtung wasserführender Risse und anderer Fehlstellen beliebiger Größe ist der Einbau einer sogenannten Trockenpackung auf Basis mikrokristallbildender Mörtel. Seit Mitte der 1980er-Jahre werden mikrokristallbildende Katalysatoren in Deutschland in verschiedenen Bereichen der Betonabdichtung eingesetzt. Mit den Jahren hat sich der Anwendungsbereich auf eine Verwendung als Betonzusatzmittel erweitert. In Deutschland erteilte das DIBt im Juli 2005 die erste allgemeine bauaufsichtliche Zulassung für den Einsatz mikrokristallbildender Katalysatoren in einer neuen Zusatzmittelgruppe „Abdichtungsmittel“ für alle Betone nach DIN EN 206-1 mit DIN 1045- 2, die mittlerweile in eine ETA übertragen wurde [8, 9, 10]. Wesentlicher Unterschied der Technologie mikrokristallbildendender Katalysatoren zu allen anderen Abdichtungsmethoden ist die katalytisch gestartete Kristallbildung durch aktive Anlagerung von im Wasser gelösten Feststoffanteilen, zum Beispiel Kalzium. Dadurch werden unabhängig von der Zementhydratation zusätzliche, nadelförmige Kristalle im Betongefüge gebildet, die Hohlräume verschließen und so die Dichtigkeit des Betons auch gegen Druckwasser erhöhen. Die Abbildungen-9-11 zeigen den Verlauf der XYPEX-Kristallbildung: Die REM-Aufnahmen entstanden im zentralen Forschungslabor von Nikki Shoji in Japan. Die Prüfkörper wurden auf einer Seite mit XYPEX CONCENTRATE behandelt, 10 Tage im Wassernebel feucht gehalten, anschließend mit den unbeschichteten Seiten 14 Tage lang ins Wasser gelegt und danach 50 mm unter der Beschichtung aufgespalten, um das Vordringen und Wachsen der Kristalle nachzuweisen. Abb. 9: zeigt die Schnittfläche einer unbehandelten Kontrollprobe unter einem Rasterelektronenmikroskop. Abb. 10: zeigt die Schnittfläche 7 Tage nach der Beschichtung. Die Bildung der nadelförmigen Kristalle ist bereits erkennbar. Abb. 11: entstand nach 26 Tagen. Das intensive Wachstum der XY- PEX-Kristalle ist deutlich sichtbar. 186 9. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Februar 2025 Anforderungen an Textilbetonsysteme zur Abdichtung und deren Einbau in der Praxis Die gebildeten Kristalle sind unauflöslich und stellen eine dauerhafte Abdichtung sicher, da sie integrierter Bestandteil des Betons werden. Einzigartig ist ihre Eigenschaft, im Kontakt mit Wasser immer weiter gelöste Bestandteile an das Kristallgefüge anzulagern und somit zu wachsen, auch in carbonatisierten Randzonen und noch viele Jahrzehnte nach ihrem Einbau. Solange Feuchtigkeit vorhanden ist und die Temperaturen über 5 °C liegen, wächst die Abdichtung weiter. Diese dauerhafte Selbstabdichtung und die großen Eindringtiefen in Bestandsbetone sind die wesentlichen Gründe für die hohe Wirksamkeit dieser nachträglichen Abdichtungsart [vgl. auch 11]. Vor der Abdichtung mit einer Trockenpackung aus mikrokristallbildenden Mörteln ist nach dem Aufstemmen von Rissen und Fehlstellen zunächst das fließende Wasser mit einem schnell abbindenden Mörtel zu stoppen. Dieser Mörtel sollte ebenfalls mikrokristallbildende Katalysatoren enthalten, um ein vollständig wasserundurchlässiges Gefüge ausbilden zu können. Vertikale Risse werden von oben nach unten abgedichtet, damit das Wasser nicht über bereits abgedichtete Rissbereiche laufen kann. Bei starkem Wasserdruck erleichtert das Setzen von Entlastungsschläuchen das Stoppen des fließenden Wassers und den späteren Einbau der Trockenpackung. Abb. 12: Stoppen von fließendem Wasser mit Setzen eines Entlastungsschlauchs bei einer Rissabdichtung mit der XYPEX Trockenpackung Nach dem Stoppen des fließenden Wassers wird eine Schlämme mit einer hohen Konzentration an Kristallbildungskatalysatoren in dem aufgestemmten Riss und im Anschlussbereich ca. 25 cm breit auf den Beton aufgetragen. Aus dieser Trägerschicht ziehen mikrokristallbildende Katalysatoren in den Bestandsbeton ein und starten dort die abdichtende Kristallbildung. Somit entsteht eine durchgehende, übergangslose Abdichtung vom neu eingebrachten Abdichtungsmörtel im Riss bis tief in den Bestandsbeton hinein. Anschließend wird der Riss mit einer aus dem gleichen Material, jedoch mit deutlich reduzierter Wassermenge hergestellten Mörtelmischung gefüllt. Mit dieser als Trockenpackung bezeichneten Rissfüllung wird nicht nur die Dichtigkeit an dieser Stelle sichergestellt, sondern auch ein großes Reservoir an Katalysatoren als Sicherheit direkt im Rissverlauf platziert. Die verbleibende Vertiefung wird oberflächenbündig reprofiliert und die zweite Trägerschicht auf die egalisierten Flächen aufgetragen und nachbehandelt. Abb. 13 zeigt den nach mehrmaligem Verpressen noch stark wasserführenden und nun vollständig und dauerhaft abgedichteten Riss in der Schleusenkammerwand. Abb. 13: Vollständig und dauerhaft abgedichteter Riss ohne Wasseraustritt 5.2 Flächige Abdichtung von Widerlagern 1) Auftrag von Sanierputz Der Auftrag von Sanierputz auf der Widerlagerinnenbzw. Gewölbeunterseite stellt ein gängiges Sanierungsverfahren dar, bietet jedoch keine abdichtende Wirkung und ist daher als nicht dauerhaft zu bewerten. Diese Anwendung von Sanierputzen als Opferputz ist an Gewölbeunterseiten und Widerlagern besonders kritisch zu bewerten, da auf Dauer mit einem Herabfallen von Aussinterungen, mit fortschreitender Zersetzung aber auch von Mörtelstücken zu rechnen ist. 9. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Februar 2025 187 Anforderungen an Textilbetonsysteme zur Abdichtung und deren Einbau in der Praxis 2) Abdichtung mit Spritzbetonschalen Auch wenn der Einbau von Spritzbeton mit Schalendicken von 20 cm und mehr sicherlich auf den ersten Blick als robuste und dauerhafte Abdichtungslösung erscheinen muss, so gibt es neben der erheblichen Reduzierung der Durchfahrtshöhe einen weiteren fundamentalen Nachteil: Trotz einer hohen Festigkeit sind Spritzbetonschalen oft wasserdurchlässig. Eine zielsichere Abdichtungsplanung ist mit Spritzbetonschalen insbesondere aufgrund von unplanmäßigen Rissbildungen und auftragsbedingten Undichtigkeiten nur sehr eingeschränkt möglich. 3) Abdichtung mit Textilbetonschalen Eine Alternative zu Spritzbetonschalen bietet die in einem Forschungsprojekt der BAWAX GmbH mit dem IBAC Institut der RWTH Aachen entwickelte Abdichtung mit Textilbeton. Im Gegensatz zur Spritzbetonschale bietet dieses System bei nur 3 cm Schalendicke eine geprüfte Druckwasserdichtigkeit von über 50 m Wassersäule, stellt über eine im Gewölbe rückverankerte Carbon-Bewehrung die Vermeidung von wasserführenden Trennrissen sicher und hält auch den besonderen Beanspruchungen durch Bahnverkehr und Frost stand. Abb. 14: Unterseitige Gewölbeabdichtung aus Textilbeton mit mikrokristallbildendem Abdichtungsleichtmörtel Grundlage dieses patentierten Systems ist ein Abdichtungsleichtmörtel, der durch die Zugabe eines mikrokristallbildenden Abdichtungsmittels höchste Gefügedichtigkeit erreicht. Bereits vor dem Forschungsprojekt verfügte die BAWAX GmbH über einen Hochleistungsmörtel zur Herstellung von Textilbetonschalen als Innenabdichtung von Kellermauerwerk. Unter Beibehaltung der sehr guten Abdichtungs- und Verarbeitungseigenschaften wurde im Forschungsprojekt eine Optimierung des Mörtels für die Anwendung unter Gewölbebrücken in Bezug auf Gewicht und Steifigkeit erreicht. Ziel war es, die Verarbeitung über Kopf zu erleichtern und eine Anpassung der Festmörteleigenschaften an den Gewölbeuntergrund zu erreichen. Zur Gewichtsreduzierung war ein komplett neuer Auf bau des Korngerüsts mit Leichtzuschlägen erforderlich. Mit dem neu entwickelten Leichtmörtel konnten schließlich im Vergleich zum Ausgangsmörtel bei Beibehaltung der hohen Wasserundurchlässigkeit - die Rohdichte um rund 30-%, die Druckfestigkeit um 40 % und die Steifigkeit bzw. das statische Elastizitätsmodul sogar um 50-% auf 10,5 kN/ mm 2 reduziert werden, was die Duktilität der Schale wesentlich verbessert. Trotz eines nochmal um 100 % höheren Luftporengehalts im Leichtmörtel wurden die in Anlehnung an DIN EN 12390-8 gemessenen, mittleren und maximalen Wassereindringtiefen sogar noch etwas verringert. Der Mörtel ist leicht, nicht zu steif, wasserundurchlässig und erfüllt somit alle für die Anwendung wesentlichen Anforderungen. Neben der Gefügedichtigkeit des Mörtels ist die Rissbreitenbegrenzung der zweite entscheidende Aspekt für die erfolgreiche Anwendung einer Textilbetonschale zur Abdichtung. Für den neuen Mörtel wurde daher noch eine passende Bewehrung entwickelt und dann das Gesamtsystem mit einaxialen Zugfestigkeitsprüfungen an textilbewehrten Dehnkörpern, sowie an Gewölbebögen geprüft. Bild 15: Herstellung der textilbewehrten Dehnkörper 188 9. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Februar 2025 Anforderungen an Textilbetonsysteme zur Abdichtung und deren Einbau in der Praxis 6. Überlegungen zur Dauerhaftigkeit von Abdichtungen auf der Innenseite von Widerlagern Obwohl die Dauerhaftigkeit von mineralischen Baustoffen in ständig nasser oder ständig trockener Umgebung gleich ist, gibt es beim Thema Innenabdichtungen, also Abdichtungen mit rückseitiger Wasserbeaufschlagung, auch bei vielen fachkundigen Planern noch ein gewisses Unbehagen, das Wasser im Bauteil „einzusperren“. Zentrale Frage ist dabei, ob durch die innenseitige Abdichtung ein höherer Durchfeuchtungsgrad im Bauteilquerschnitt verursacht wird und dieser zu stärkeren Frostschäden im Gewölbe führen kann. Frosteinwirkung an Gewölbebrücken Die große Zahl an (Gewölbe-)Brückenwiderlagern mit Schäden aus jahrzehntelangen Durchfeuchtungen aufgrund fehlerhafter oder gealterter Abdichtungen liefert uns heute eine umfangreiche Dokumentation der Schädigungsmechanismen. Entgegen der vielleicht naheliegenden Vermutung, dass Frostschäden verstärkt in Bauteilbereichen mit der größten Durchfeuchtung entstehen könnten, zeigt der Bestand eindeutig die stärksten Frostschäden an der Innenoberfläche der Widerlager und Gewölbe, also in den vermeintlich trockensten Bauteilbereichen. Bei genauerer Betrachtung ist dies nicht verwunderlich, da wie bereits dargestellt neben der Durchfeuchtung die Anzahl der Frost-Tau-Zyklen wesentlichen Einfluss auf die Schädigung hat. Damit ein massives Brückengewölbe mit zum Teil meterdicker Überschüttung komplett einfriert, ist strenger Frost über mehrere Tage oder sogar Wochen nötig. Dies passiert, wenn überhaupt nur sehr selten pro Wintersaison. In einem Nutzungszeitraum von z. B. 50 Jahren ist also mit sehr wenigen Frost-Tau-Zyklen und somit trotz hoher Feuchte nur mit geringen Schäden im Bauteilquerschnitt zu rechnen. An der Bauteilinnenoberfläche können sich dagegen in jeder frostigen Winternacht durch kalten Windzug schnell Minustemperaturen einstellen. Auch wenn die feuchte Oberfläche dabei nur wenige Millimeter tief einfriert und im Verlauf des nächsten Tages wieder auftaut, ist dies ein Frost-Tau-Wechsel. Die Oberfläche ist so jeden Winter einer Vielzahl an Frost-Tau-Zyklen ausgesetzt und zeigt entsprechende Schädigungen. Abb. 16: Durch Frost an der Innenoberfläche geschädigte Widerlager-/ Gewölbeoberflächen Basierend auf diesen Zusammenhängen zeigt sich die Schutzfunktion, die Abdichtungen auf der Innenseite bieten: Hier müssen zunächst 3 cm Textilbeton bzw. 20- cm WU-Beton durchfrieren, bevor der Frost das eigentliche Gewölbe erreicht. Die abdichtenden Betonschalen haben eine deutlich höhere Frost-Tau-Beständigkeit und sind als Querschnittsabdichtung an der Innenseite sogar trocken. Als typisches Schadensbild von Frostschädigung an Gewölbebrücken ist ein Abschalen der Oberfläche bekannt (Bild 16). Dies ist auf eine hohe Zahl an Frost-Tauzyklen im oberflächennahen Bereich durch kalten Luftzug und ein Einfrieren über Nacht, sowie ein Auftauen im Tagesverlauf zurückzuführen. Aufgrund der kurzen Zeitdauer ist die Frosteinwirkung auf die äußerste Randschicht beschränkt. Im Rahmen des Forschungsprojekts stellte sich damit die Frage, ob die Textilbetonschale das Gewölbe sogar innenseitig vor Frosteinwirkung schützt. In ersten Versuchen konnten bei maschinell erzeugten Temperaturschwankungen deutliche Phasenverschiebungen durch den Textilbeton nachgewiesen werden. Es ist also davon auszugehen, dass der Textilbeton die Gewölbeinnenseite vor fortschreitender Frostschädigung schützt bzw. diese maßgeblich entschleunigt. 9. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Februar 2025 189 Anforderungen an Textilbetonsysteme zur Abdichtung und deren Einbau in der Praxis 7. Projektbeispiel einer Brückenwiderlagerabdichtung mit Textilbeton Auf zwei Brückenwiderlagern der DB in der Nähe des Hauptbahnhofs in Herzogenrath sollte als neues Eingangstor zur Innenstadt mit EU-Fördermitteln eine Illusionsmalerei entstehen. Eine auf solche Malereien spezialisierte Firma aus Berlin war schon gefunden, als man sich noch über die Frage Gedanken machte, wie auf den bereits in die Jahre gekommenen und mit zahlreichen, nach Regenfällen wasserführenden Rissen und Fehlstellen versehenen Brückenwiderlager ein für Malerei geeigneter Untergrund hergestellt werden könnte. Die Wahl fiel auf eine Kombination aus lokaler Fehlstellenabdichtung mit XYPEX und einer Textilbetonschale als wirtschaftlichste und dauerhafteste Lösung: Abb. 17: Brücke mit den abzudichtenden Widerlagern Abb. 18: Geschädigte Widerlagerfläche mit zahlreichen wasserführenden Trennrissen Abb. 19: Eingerichtete Baustelle mit Witterungsschutz der Widerlagerfläche Abb. 20: Stoppen von fließendem Wasser nach Regenfällen mit XYPEX PATCH `N PLUG Abb. 21: Fertig eingebaute XYPEX Trockenpackung Kanal 190 9. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Februar 2025 Anforderungen an Textilbetonsysteme zur Abdichtung und deren Einbau in der Praxis Abb. 22: XYPEX CONCENTRATE Schlämme im Rissbereich Abb. 23: Einbau des Carbon-Gewebes Abb. 24: Oberseite Widerlager mit erster Lage Textilbeton Abb. 25: Südliches Widerlager (vorher) Abb. 26: Südliches Widerlager (nachher) 9. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Februar 2025 191 Anforderungen an Textilbetonsysteme zur Abdichtung und deren Einbau in der Praxis 8. Fazit und Ausblick Auch für Brückenwiderlager ist die weit verbreitete Meinung, ein Bauwerk sei immer am besten an der Außenseite vor dem Eintritt von Feuchte zu schützen, spätestens seit der Entwicklung von Textilbetonschalen zur nachträglichen Abdichtung widerlegt. Trotzdem sind bei jeder Abdichtungsentscheidung im Einzelfall zahlreiche Faktoren und auch sehr individuelle, bauwerksbezogene Eigenschaften sowie Randbedingungen (z. B. Denkmalschutz, Optik der Innenoberfläche, …) zu berücksichtigen und zu bewerten. Allgemein lässt sich jedoch festhalten, dass Abdichtungen auf der Innenseite in den meisten Fällen neben deutlich geringeren Kosten auch technisch viele Vorteile bieten. Fehlten für innenseitige Abdichtungen bisher dünnschichtige, aber trotzdem robuste und bei Frost dauerhafte Systeme, die auch auf unterschiedlichen Untergründen wie Mauerwerk und Beton selbst bei Altbetonklassen A1 oder A2 durch Rückverankerung einsetzbar sind, so haben sich durch die Entwicklung von Textilbetonschalen zur nachträglichen Abdichtung gegen rückseitige Wasserbelastung in den letzten Jahren neue Möglichkeiten zur Instandsetzung von Brückenwiderlagern ergeben. Literatur [1] DAfStb-Richtlinie „Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton (WU-Richtlinie)“. Berlin, 2019. [2] Erläuterungen zur DAfStb-Richtlinie „Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton (WU-Richtlinie)“. DAfStb-Heft 555. Berlin, 2006. [3] Lohmeyer, G.; Ebeling, K.: Weiße Wannen - einfach und sicher - Konstruktion und Ausführung wasserundurchlässiger Bauwerke aus Beton. Verlag Bau und Technik: Düsseldorf, 2018. [4] DIN 18533-1 Abdichtung von erdberührten Bauteilen, Beuth Verlag, Berlin, Ausgabe 2017-07. [5] Technische Regeln - abc der Bitumenbahnen, vdd Industrieverband Bitumen-Dach- und Dichtungsbahnen e.V., Mainzer Landstraße 55, 60329 Frankfurt/ Main, 6. überarbeitete Auflage, November 2017. [6] DAfStb.-Richtlinie „Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen“ (RiLi-SIB), Berlin, Ausgabe 2014-09. [7] Technischen Regel „Instandhaltung von Betonbauwerken“ (TR Instandhaltung). Berlin, 2020. [8] DIBt. (Hrsg.): Prüfvorschrift für die Prüfung von Abdichtungsmitteln. Berlin, 2005. [9] ETA-18/ 1129 „Abdichtungsmittel für Beton“. Berlin, 2020. [10] Z-3.212-1888 Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung für Abdichtungsmittel. Produkt: „XYPEX ADMIX C-1000 NF“. Berlin, 2020. [11] Schäfer, G.: Prüfbericht der BAWAX GmbH. Vergleichende Untersuchung zur Veränderung des kapillaren Saugens an Estrichbeton mit und ohne Abdichtungsmittel und mikrokristallbildenden Mörteln bei Wasserbeaufschlagung“. Celle, 2014. Autor Dipl.-Ing. Georg Schäfer Betontechnologe VDB, Geschäftsführer Gesellschafter BAWAX GmbH, Celle, seit 2014 Leiter der WTA-Arbeitsgruppe AG-5-26 „Nachträglicher Einbau von Betoninnenwannen zur Abdichtung gegen drückendes Wasser“ Schlagworte WU-Beton, Abdichtung (nachträgliche), Risssanierung Bildnachweise: Abb.: 1-4, 6-8, 12, 13, 16-25 BAWAX GmbH, Celle, Georg Schäfer Abb.: 5, 14 BAWAX GmbH, Celle, Michael Feller Abb.: 9-11 XYPEX Chemical Corporation, Kanada Abb.: 15 ibac Institut der RWTH, Aachen