9. Kolloquium Parkbauten - Februar 2020 397 Dauerhafte Abdichtung von Fugen in Betonbauwerken mit Kompressions-Dichtprofilen Gerhard Gebhards DENSO GmbH, 51371 Leverkusen, Deutschland Lutz Schröder DENSO GmbH, 51371 Leverkusen, Deutschland Zusammenfassung Kompressionsdicht-Profile werden seit Jahrzehnten für die Abdichtung der Fugen von Betonbauwerken verwendet und bewähren sich bestens. Die Profile bestehen in der Regel aus Gummi und werden mit nahezu kreisförmigem Querschnitt hergestellt. Für Fugen mit unterschiedlichen Breiten werden Kompressions-Dichtprofile mit unterschiedlichen Durchmessern eingesetzt, für eine Fuge mit 20 mm Breite kann ein Profil mit 27 mm Durchmesser eingesetzt werden. Die Bemessung erfolgt auf Basis der Geometrien der Fugen und des zu erwartenden maximalen Wasserdrucks. Damit die Bemessung und die Verarbeitung mit der erforderlichen Qualität erfolgen, sollten ausschließlich geschulte und zertifizierte Fachfirmen beauftragt werden. Die Profile können in waagerecht und senkrecht verlaufende Fugen sowie in Fugen mit Gefälle eingebaut werden. Da die Kompressions-Dichtprofile durch den Anpressdruck wirken, sie brauchen beispielsweise nicht verklebt zu werden, können sie nahezu witterungsunabhängig verarbeitet werden. Die Verarbeitung erfolgt maschinell oder manuell und die Fugen können sofort danach beansprucht werden. 1. Grundlagen Gummi entsteht durch Vulkanisation aus Kautschuk, einem natürlichen Rohstoff. Bei der Vulkanisation werden chemische Querverbindungen erzeugt, deren Anzahl die Härte des Gummis bestimmt. Es bilden sich Elastomere mit stark verknäuelten lange Molekülketten. Seit Anfang des 20. Jahrhunderts wird industriell Syntheskautschuk hergestellt. Im Gegensatz zu den übrigen Kunststoffen, können Elastomere bei Belastung in die Länge gezogen werden. Da sie sich bei Entlastung wieder zusammenziehen (rückverformen), ist Gummi elastisch. Die Eigenschaften werden durch Temperatureinfluss kaum verändert. Kompressions-Dichtprofile aus Gummi sind daher sehr gut für die Ausbildung von Fugen geeignet, die der Witterung und damit Temperaturschwankungen ausgesetzt sind. Kompressions-Dichtprofile sind Elastomere mit geschlossenzelliger Struktur, glatter Außenhaut und nahezu kreisförmigem Querschnitt (Abb. 1). Diese Profile werden seit Jahrzehnten mit besten Ergebnissen für die Abdichtung von Fugen in Betonbauwerken eingesetzt. Abbildung 1: Kompressions-Dichtprofile 2. Materialeigenschaften, Kennwerte Kompressions-Dichtprofile bestehen aus unterschiedlichen Materialien, Profile aus einem Chloropren-Kautschuk beispielsweise sind in einem gewissen Umfang widerstandsfähig gegen aggressive Medien (Benzin, Mineralöl und Heizöl, Alkohol) sowie gegen Witterungseinfüsse. Die Profile können bei Temperaturen von -5 °C bis +50 °C eingebaut werden und sind gegen 9.1 Gebhards.indd 397 14.01.20 17: 24 398 9. Kolloquium Parkbauten - Februar 2020 Dauerhafte Abdichtung von Fugen in Betonbauwerken mit Kompressions-Dichtprofilen Temperatureinflüsse von max. 200 °C (zumindest kurzfristig) widerstandsfähig. Die Reißfestigkeit liegt zwischen 2 und 3 N/ mm² und die Reißdehnung bei 150 - 350 %. Der Druckverformungsrest (DVR) liegt nach Lagerung über 24 h bei 70 °C unterhalb von 26 % und die Druckspannungsrelaxation, nach 105 h bei 20 °C, ist geringer als 20 %. Die Prüfungen erfolgten in Anlehnung an DIN EN 681-3 [1]. Die Profile bestehen in der Regel aus geschlossenzellig Gummi, so dass keine Flüssigkeit eindringen kann. 3. Prüfungen, Nachweise Die Materialqualität der Kompressions-Dichtprofile wird durch interne und externe Prüfungen laufend überwacht und damit sichergestellt. Die Eignung bestimmter Profile für die vorgesehene Anwendung wurde in Laborversuchen (Abb. 2) und in Praxisversuchen nachgewiesen. Unter den in den Produktdatenblättern definierten Bedingungen sind die mit diesen Profilen abgedichteten Fugen bis zu einem Wasserdruck von 1,0 bar dicht, wenn fachgerecht gearbeitet wird. In Laborversuchen [2] wurde für diese Kompressions-Dichtprofile nachgewiesen, dass die damit abgedichteten Fugen bei der maximalen Einbaukompression nach 24 Stunden bei einem Druck von maximal 4,8 bar (entsprechend 48 Meter Wassersäule) noch dicht waren. In einem weiteren Versuch wurde für eine Primärabdichtung nachgewiesen, dass die Fugen in einer Betonrohrleitung bis zu einem Wasserdruck von 1,0 bar dicht waren [3]. Abbildung 2: Versuchsaufbau für die Dichtigkeitsprüfung von Kompressionsdichtprofilen (Abb. MPA Bau Hannover) 4. Anwendung, Verarbeitung 4.1 Anwendung der Profile Kompressionsdicht-Profile werden seit Jahrzehnten mit besten Ergebnissen für die Abdichtung horizontal und vertikal verlaufender Fugen von Betonbauwerken eingesetzt. In Einzelfällen werden die Profile auch zwischen Metallbauteilen eingebaut. In der Regel werden sie als Sekundärdichtung eingesetzt und sollen verhindern, dass Fremdstoffe in die Fugen gelangen und Schäden anrichten. Die Profile können jedoch auch als Primärdichtung eingesetzt werden. Angewendet werden die Profile in Parkhäusern, Kläranlagen, Rückhaltebecken, Staumauern und Beton-Rohrkanälen. Abhängig von den örtlichen Bedingungen, beispielsweise Fugenbreiten und zu erwartende Wasserdrücke, werden Kompressions-Dichtprofile mit unterschiedlichen Durchmessern eingesetzt. Für eine Fuge mit 20 mm Breite kann beispielsweise ein bestimmtes Profil mit 27 mm Durchmesser eingesetzt werden, wenn ein Wasserdruck von maximal 1,0 bar zu erwarten ist [4]. Die Bemessung erfolgt auf der Basis der Geometrien der Fugen und des zu erwartenden maximalen Wasserdrucks. Damit die Bemessung und die Verarbeitung mit der erforderlichen Qualität erfolgen, sollten damit ausschließlich geschulte und zertifizierte Fachfirmen beauftragt werden. Da die Kompressions-Dichtprofile durch den Anpressdruck wirken, sie brauchen beispielsweise nicht verklebt zu werden, können sie nahezu witterungsunabhängig verarbeitet werden. Die Verarbeitung kann maschinell (Abb. 4) oder manuell (Abb. 3) erfolgen. An Kreuzungspunkten etc. sowie an Verbindungsstellen werden die Kompressions-Dichtprofile mit einem speziellen Sekundenkleber miteinander verbunden. Die abgedichteten Fugen können unmittelbar nach dem Einbau der Profile beansprucht werden. Es ist keine Aushärtezeitraum oder dergleichen zu beachten, was bei Verwendung von Dichtstoffen in der Regel der Fall ist. Abbildung 3: Einbau eines Kompressions-Dichtprofils mit Hilfe eines Kunststoffkeils. 9.1 Gebhards.indd 398 14.01.20 17: 24 9. Kolloquium Parkbauten - Februar 2020 399 Dauerhafte Abdichtung von Fugen in Betonbauwerken mit Kompressions-Dichtprofilen Abbildung 4: Maschineller Einbau eines Kompressions-Dichtprofils. 4.2 Fugen, Anforderungen an die Geometrie und an die Fugenflanken Die Fugenanordnung und -geometrie ist bereits bei der Planung festzulegen. Für die Funktionssicherheit der Kompressionsdichtung muss die Vorgabe an die erforderliche Mindestverformung eingehalten und müssen die Beanspruchungen der Bauteile berücksichtigt werden. Der zu erwartende Wasserdruck, mögliche Temperaturschwankungen, die Änderungen der Fugenspaltweite(n) sowie eventuell zu erwartende Beanspruchungen durch aggressive Medien sind beispielsweise Randbedingungen, die bei der Planung zu beachten sind. Für die Fugen gilt gemäß der DIN 18540, dass die Fugeninnenflächen bis zu einer Tiefe t, entsprechend der zweifachen Fugenbreite, parallel verlaufen müssen. Im Bereich der Fugen muss die Betonoberfläche dicht sein und muss der Beton ausreichend verdichtet und genügend fest sein. Mörtel zur Ausbesserung schadhafter Stellen im Fugenbereich muss ausreichend fest und rissfest erhärtet sein, eine weitgehend porenfreie Oberfläche haben und ausreichend am Beton haften. Bei Bedarf muss die Betonoberfläche im Fugenbereich imprägniert werden, damit keine Hinterläufigkeit der Fugen entsteht. 5. Erfahrungen aus der Praxis Die Aussschreibung der Bauleistungen soll eindeutig sein, damit zuverlässig geplant und kalkuliert werden kann. In der Praxis werden häufig andere Bedingungen angetroffen, als die vorher beschriebenen. Beispiele sind Fugenspalte, deren Abmessungen unregelmäßig sind oder Fugenspalte, die im Bereich von kreuzenden Fugen versetzt verlaufen (Abb. 5). In den Fällen muss vor Ort über das weitere Vorgehen entschieden warden. Wenn die Anforderungen an die Fugenspalte und Fugenflanken nicht erfüllt warden, muss nachgearbeitet warden, soweit das möglich ist. Fugenspalte können nachgeschnitten warden, wenn die Breite nicht korrekt ist oder der Fugenverlauf unregelmäßig ist. Fugenflanken können reprofiliert werden, wenn Ausbrüche vorliegen oder Kanten abgebrochen sind. Mit diesen Arbeiten sind fachkundige Firmen zu beauftragen, damit die erforderliche Qualität erreicht wird. Abbildung 5: Versprung im Verlauf einer Fuge Literaturverzeichnis [1] DIN EN 681-3, Elastomerdichtungen, Beuth Verlag, Berlin 2006. [2] Prüfbericht 101 100, Materialprüfanstalt für das Bauwesen, Hannover, 2010. [3] Prüfbericht Nr. 22 0007302-1, MPA NRW, Dortmund, 2009. [4] Firmenunterlagen DENSO GmbH, FERMA- DUR®-Profile, 2019. 9.1 Gebhards.indd 399 14.01.20 17: 24