9. Kolloquium Parkbauten - Februar 2020 359 Abdichtungen beim Bau von Tiefgaragen insbesondere zum Schutz von Heil- und Mineralquellen Ralf Ziegler, Dipl. Ing (FH) Bermüller & Co. GmbH, Nürnberg, Deutschland Fridolin Sturm, B.Sc. Bermüller & Co. GmbH, Nürnberg, Deutschland Zusammenfassung Eine Abdichtung ist von wesentlicher Bedeutung im Hinblick auf den Umwelt- und Grundwasserschutz, sowie für die Gebrauchsfähigkeit und die Lebensdauer von Bauwerken. Es soll hiermit ein Überblick, der auf Kunststoffen basierenden technischen Barrieren, zur Abdichtung von Tiefgaragen, Baugruben und Außenanlagen zum Schutz von Heil- und Mineralquellen in Baden-Württemberg gegeben werden. 1. Verordnung Aufgrund mehrerer Verordnungen des Landes Baden-Württemberg und der Stadt Stuttgart, darf keine Wasser aus den Gebäuden oder Außenanlagen in den geschützten Bereichen versickert werden. Daher sind Bereiche, wie z.B. Tiefgaragen, welche ohne entsprechende ausgebildete Betonbodenplatte errichtet werden sollen, gegen den Untergrund abzudichten. Abdichtungsmöglichkeiten mit Geokunststoffen Es sind in den letzten Jahren eine Vielzahl von Abdichtungsmöglichkeiten unter der Verwendung von Kunststoffen entstanden. Hier sollen nun die mattenartigen Produkte vorgestellt werden. Diese als Rollenware hergestellten Produkte bieten häufig eine verhältnismäßig günstige und schnelle Abdichtungsmöglichkeit dar. Aufgrund der unterschiedlichen Randbedingungen haben sich Produkte mit unterschiedlichen Eigenschaften etabliert. Die Betrachtung der Möglichkeiten wird gegen Ende des Beitrags durchgeführt 2. Schutzschichten Generell gilt aber für alle für alle Produktarten, dass ein gut verdichtetes, ausreichend tragfähiges Planum mit einer guten Ebenflächigkeit vorhanden sein sollte. Ob auf oder unter den Dichtungsbahnen Schutzlagen erforderlich sind, hängt von deren Empfindlichkeit gegenüber mechanischen Beanspruchungen ab. Die mechanischen Beanspruchungen können sich einerseits aus der Qualität des Untergrundes und andererseits aus der Art und Zusammensetzung des Abdeckmaterials, sowie der späteren potentiellen Belastung aus Verkehrslasten ergeben. Für viele Dichtungsbahnen gibt es produktabhängige Zulassungen, in denen die Schutzlagen definiert werden. Des Weiteren wird in Verlegeanleitungen der Hersteller darauf hingewiesen. Bild 1: BETEX TP Schutzvliesstoff Als unabhängige Orientierung dient auch das FGSV Merkblatt M Geok E 2016 [1]. In diesem ist in Kapitel „7.2.6.3 Schutz von Dichtungsbahnen“ angegeben, welche Eigenschaften Schutzvliesstoffe in Abhängigkeit von Bodenklasse und Kornart aufweisen müssen. Grundsätzlich gilt jedoch, dass die Produkte die Geo-textilrobustheitslasse 5 aufweisen müssen. Zusätzlich wird eine Mindestdicke des Vliesstoffes verlangt.. buch2.indb 359 13.01.20 15: 41 360 9. Kolloquium Parkbauten - Februar 2020 Abdichtungen beim Bau von Tiefgaragen insbesondere zum Schutz von Heil- und Mineralquellen 3. Kunststoffdichtungsbahnen Werden als Abdichtung im Deponiebau, Straßenbau, Eisenbahnbau, Tiefbau eingesetzt und erfüllen die höchsten Anforderungen hinsichtlich Sicherheit und chemischer Beständigkeit. Optimale Eigenschaften bieten dafür Kunststoffdichtungsbahnen aus dem Rohstoff PEHD. Polyethylen hoher Dichte (PEHD) gehört zur Kunststoffgruppe der Thermoplaste. Durch die hohe Dichte von PEHD (0,94 - 0,96 g/ cm³) besitzt das Material ausgezeichnete Sicherheit gegenüber der Permeation von Schadstoffen. PEHD Kunststoffdichtungsbahnen werden, je nach Anwendungsgebiet, in verschiedenen Dicken angeboten. Die Oberfläche ist üblicherweise beidseitig glatt. Bei Abdichtung zum Schutz des Grundwassers werden meist Bahnen mit 2 mm Dicke verbaut. PEHD - Kunststoffdichtungsbahnen werden durch qualifizierte Fachbetriebe verlegt und verschweißt. Zum mechanischen Schutz sind mineralische oder/ und geosynthetische Schutzlagen vorzusehen. 4. Bentonitmatten Geosynthetische Tondichtungsbahnen (GTD), auch Bentonitmatten genannt, sind geotextile Verbundstoffe, die seit Jahren mit Erfolg als natürliche Abdichtung gegen Flüssigkeiten und Gase in verschiedensten Anwendungsgebieten eingesetzt werden. Das Spektrum reicht vom Deponiebau, über den Straßen- und Wasserbau, bis hin zum Bau von Speicher- und Regenrückhaltebecken. Gegenüber der Bauweise mit mineralischen Dichtstoffen, wie z. B. Ton, bieten Bentonitmatten eine gleichbleibend gute Produktqualität und deutliche wirtschaftliche Vorteile. BENTOMAT Tondichtungsbahnen bestehen in der Regel aus drei Komponenten: - geotextilen Deckschicht - Bentonitgranulat - geotextilen Trägerschicht. Bild 2: Aufbau BENTOMAT Üblicherweise handelt es sich bei den Geotextilien um einen mechanisch verfestigten Vliesstoff auf der einen und einem Geogewebe auf der anderen Seite. Die Lagen sind vollflächig, über alle Komponenten kraftschlüssig vernadelt und gleichmäßig mit Bentonit-Granulat gefüllt. Hauptbestandteil von BENTOMAT ist das Mineral Natriumbentonit, welches zu ca. 90 % aus Montmorillonit besteht. Das vulkanische Tonmineral Bentonit ist im Laufe von 200 Mio. Jahren, unter Einwirkung von Wasser und Druck, von der Natur gebildet worden. Für die Herstellung der BENTOMAT Tondichtungsbahnen wird ausschließlich hochwertiger Bentonit in granulierter Form verwendet. Die sehr gute Quellfähigkeit des Bentonits bei Kontakt mit Feuchtigkeit bewirkt die sichere und schnelle Dichtwirkung von BENTOMAT. Diese besondere Eigenschaft des Bentonits ermöglicht es, dass durch den Einbau oder die spätere Nutzung auftretende, mechanische Beschädigungen der Dichtungslage durch einen Selbstheilungsprozess wieder sicher abgedichtet werden. Für mineralische Tondichtungen sind Schichtdicken von bis zu 100 cm nötig. BENTOMAT erzielt eine vergleichbare Dichtwirkung bereits bei einer Dicke von nur ca. 1 cm. Die geringe Dicke von BENTOMAT Tondichtungsbahnen spart nicht nur natürliche Rohstoffe und Bodenaushub, sondern ermöglicht auch ein vergleichsweise größeres Abfallvolumen auf Deponien. Der Einsatz von Bentonitmatten ist somit umweltfreundlicher und wirtschaftlicher gegenüber der herkömmlichen Bauweise. Da BENTOMAT industriell hergestellt wird und über eine lückenlose Qualitätsüberwachung verfügt, ist eine in ihren Eigenschaften homogene Dichtungsschicht garantiert.Der Einbau von BENTOMAT Tondichtungsbahnen ist schnell und einfach. BENTOMAT wird in Rollen angeliefert und ohne aufwändige Schweißarbeiten überlappend verlegt. Der notwendige Überlappungsbereich von 30 cm ist auf der Matte bereits werksseitig gekennzeichnet. Um in den Überlappungen die gleiche Dichtwirkung wie in der Fläche zu erreichen wird auf der Baustelle in den Markierungsbereich eine Lage loses Bentonit-Granulat eingestreut. Um die höchstmögliche Dichtwirkung zu erzielen, benötigen Bentonitmatten eine permanente Auflast mit geeignetem Deckmaterial in einer Dicke von mindestens 30 cm. Diese Überdeckung gewährleistet zusätzlich, dass BENTOMAT Tondichtungsbahnen dauerhaft feucht gehalten und vor mechanische Beschädigungen geschützt werden. BENTOMAT GDA CL Bild 3: Aufbau BENTOMAT GDA CL buch2.indb 360 13.01.20 15: 41 9. Kolloquium Parkbauten - Februar 2020 361 Abdichtungen beim Bau von Tiefgaragen insbesondere zum Schutz von Heil- und Mineralquellen Für die höchsten Anforderungen an Dichtungssysteme wurde BENTOMAT GDA CL entwickelt. Bei diesem Produkt wird die Bentonitmatte mit einer PEHD-Dichtungsbahn flächig zu einem Kombinationsprodukt verbunden. Die aufgebrachte Membrane stellt dabei einen zusätzlichen Schutz gegen Austrocknung und Durchwurzelung dar. Umgekehrt stellt die Bentonitmatte eine Schutzlage für die Dichtungsbahn dar. Durch die Kombination der Produktarten stellt BENTOMAT GDA CL ein in sich redundantes Abdichtungssystem für höchste Sicherheitsanforderungen dar. 5. Betonmatten Die Betonmatte CC Concrete Canvas ist eine Verbundmatte, sie besteht aus: Standard Type: 1. Deckschicht aus faserarmierter Oberfläche 2. Vernadelung mit dreidimensionale Fasermatrix 3. Füllung aus Trockenbeton-Mischung 4. Trägerschicht aus wasserundurchlässiger, kunststoffbeschichteter Unterseite (PVC) Bild 4: Aufbau CC Hydro Type: 1. Deckschicht aus faserarmierter Oberfläche 2. Vernadelung mit dreidimensionale Fasermatrix 3. Füllung aus Trockenbeton-Mischung 4. Trägerschicht aus wasserundurchlässiger, kunststoffbeschichteter Unterseite (PVC) 6. Kohlenwasserstoffbeständige Geomembran-Unterseite mit Schweißstreifen (5) für eine prüfbare Schweißnaht Bild 5: Aufbau CC Hydro Hauptbestandteil von CC ist die von der Fasermatrix eingespannte Trockenbetonmischung. Welche nach dem Zutritt von Wasser abbindet. Sie muss zum Zweck der Befeuchtung mit mind. 50 % des Flächengewichtes der Matte in trockenem Zustand bewässert werden. Um die richtige Wassermenge abschätzen zu können., muss die Matte einige Minuten nach der Bewässerung noch feucht sein. Bei Einbau unter sehr trockenen Bedingungen ist ggf. alle 2 Stunden erneut zu wässern, dabei ist ein Überwässern der Matte nicht möglich. Nach 24 h ist die Matte ausgehärtet und besitzt ihre Anfangsdruckfestigkeit von 50 MPa. Nach 28 Tagen erreicht sie 80 MPa. Die Matten gibt es in unterschiedlichen Qualitäten, wobei Sie sich einerseits in der Robustheit, Dicke und Dichtungsqualität unterscheiden. Es ist dabei nicht notwendig die Matte in irgendeiner Weise zu schützen oder zu beschütten. Andererseits ist sie so robust, dass sie mit einer Körnung 0/ 100 beschüttet werden darf. buch2.indb 361 13.01.20 15: 41 362 9. Kolloquium Parkbauten - Februar 2020 Abdichtungen beim Bau von Tiefgaragen insbesondere zum Schutz von Heil- und Mineralquellen 6. Gegenüberstellung Eigenschaften KDB Bentonitmatte BENTOMAT GDA Bentonitmatte mit Folienkaschierung BENTOMAT CL Betonmatte CC Betonmatte mit Folie CC Hydro Überlappt Verschweißt Überlappt Verschweißt Dichtungswirkung (k-Wert) gemäß ASTM D 5887: Dicht (kein Wasserdurchfluss messbar) 5 x E-11 5 x E-11 Dicht (kein Wasserdurchfluss messbar) mind. 1 x E- 8 mind. 1 x E-8 mind. 1 x E-13 Auflast Mineralische Schutzschicht mind. 50 cm Mineralische Schutzschicht Mineralische Schutzschicht Nicht erforderlich Nicht erforderlich Nicht erforderlich Schutzschichten Sandschicht oder Vliesstoffe mind. 400g GRK 5 Gegebenenfalls Sandschicht oder Vliesstoffe mind. 400g GRK 5 Sandschicht oder Vliesstoffe mind. 400g GRK 5 Sandschicht oder Vliesstoffe mind. 400g GRK 5 Nicht erforderlich Nicht erforderlich Nicht erforderlich Verarbeitung Sehr aufwendig, Fachverleger erforderlich Einfach Einfach Aufwendig Fachverleger erforderlich Einfach Einfach Sehr aufwendig, Fachverleger erforderlich Abdeckmaterial Sand bis Tragschicht 0/ 22 möglich Sand Sand Nach Aushärtung bis 0/ 100 Nach Aushärtung bis 0/ 100 Nach Aushärtung bis 0/ 100 Tabelle 1 Anwendungsmöglichkeiten KDB PEHD 2 mm glatt Bentonitmatte BENTOMAT GDA Bentonitmatte mit Folienkaschierung BENTOMAT CL Betonmatte CC Betonmatte CC Hydro Überlappt Verschweißt Überlappt Verschweißt Keine Überdeckung X X X Geringe Aufbauhöhe < 50 cm X X X X X X Beengte und wechselnde Verhältnisse X X X X Einfache, schnelle Verlegung X X X X Höhere Anforderung an Dichtungswirkung X X X Direkter Kontakt zu Frischbeton X X X X X Sicherheit gegenüber Schadstoffen XXX X XX XXX X X XXX Kosten/ m² X XXXX XXX XX XXX XX X Tabelle 2 buch2.indb 362 13.01.20 15: 41 9. Kolloquium Parkbauten - Februar 2020 363 Abdichtungen beim Bau von Tiefgaragen insbesondere zum Schutz von Heil- und Mineralquellen 7. Ausführungsbeispiele Ein Beispiel aus Stuttgart mit BENTOMAT Bild 6 und 7: Tiefgaragenabdichtung mit Bentonitmatten Weitere Beispiele werden in der Präsentation detailliert gezeigt. Literaturangaben [1] FGSV Merkblatt M Geok E 2016 buch2.indb 363 13.01.20 15: 41