IKT - Institut für Unterirdische Infrastruktur gGmbH

Abwasserschächte: Infiltrationen mit Stopfmörtel stoppen (Teil 1)

Teil 1: Sechs Anbieter von Abdichtungsmörteln im vergleichenden IKT-Test

Wenn mit sattem Strahl das Grundwasser in den Schacht schießt, heißt es, zunächst die Infiltration zu stoppen. Dabei helfen Stopfmörtel und Flächenmörtel. Welcher hält, was er verspricht? Das hat das IKT in Großversuchen im Maßstab 1:1 getestet. Wenn alles dicht ist, kann ein dauerhaftes Kunststoff- oder Mörtelbeschichtungssystem eingebaut werden.

Dringt Grundwasser durch den Schachtkörper ein, sind Abdichtungsmörtel häufig die erste Wahl, um die mitunter starken Infiltrationen zu stoppen. Doch die Anforderungen an das Material sind hoch: Sekundenschnelle Aushärtung und geringe Schrumpfneigung sind mitentscheidend für den Erfolg der Maßnahme. In aufwendigen 1:1-Laborversuchen hat das IKT untersucht, wie marktgängige Produkte unterschiedliche Schadstellen in Schächten abdichten können.

Download des IKT-Forschungsberichts „Vergleichende Produkt- und Verfahrensbewertung von Auskleidungs- und Beschichtungssystemen zur Sanierung von Abwasserschächten“

Vom Projekt-Lenkungskreis, der sich aus Vertretern kommunaler Entwässerungsbetriebe zusammensetzt, wurden neun schnell abbindende Abdichtungsmörtel ausgewählt, die unter vergleichbaren Randbedingungen getestet wurden. Schächte mit verschiedenen provozierten Schäden waren unter Außenwasserdruck abzudichten. Untersucht wurden die Verarbeitung der Materialien, die erzielte Abdichtwirkung und die Oberflächenzugfestigkeit. In In-situ-Untersuchungen wurde die Praxisnähe des Versuchsaufbaus überprüft.

Infiltrationen gestoppt, doch oft nicht ganz dicht

„Die getesteten Mörtel wirken schnell und stoppen die Infiltrationen ziemlich zuverlässig“, fasst Sebastian Busch, M.Sc., Wissenschaftlicher Mitarbeiter im IKT, das zentrale Ergebnis seiner Versuche zusammen. Dipl.-Ing. Markus Gillar, Projektleiter des übergeordneten IKT-Warentests „Schachtsanierung“, ergänzt: „Die Wirkung hält aber nicht wirklich lange an. Gerade lang genug, um in aller Ruhe ein dauerhaftes Sanierungssystem einbauen zu können.“ Und so eignet sich die Abdichtung mit Stopfmörteln vor allem als vorbereitende Maßnahme für den möglichst kurz darauf erfolgenden Einbau einer Auskleidung oder Beschichtung.

Problematisch erscheint den Testern, dass es fast kein Mörtel schaffte, einen beschichtungsfähigen Untergrund für die weiteren Schritte der Schachtsanierung zu bilden. In den Haftzugprüfungen riss zu oft der Mörtel vom Beton ab. Ein ernstes Problem, wenn zum Beispiel der Einbau eines Beschichtungssystems geplant ist.

Knifflige Sanierungsaufgabe

Die vergleichenden Untersuchungen des IKT fanden unter definierten, für alle getesteten Materialien gleichen Randbedingungen statt. Die Versuche im Maßstab 1:1 wurden an vorgeschädigten Betonschächten in der IKT-Versuchshalle durchgeführt. Die Abdichtung der Probekörper wurde immer durch die gleiche Sanierungskolonne des Wirtschaftsbetriebs Hagen WBH durchgeführt. Dabei konnten die Hersteller der getesteten Materialien die Versuchsdurchführung begleiten und gegebenenfalls weitere Anmerkungen und Vorschläge zur optimalen Verarbeitung ihrer Produkte machen.

Den Herstellern der ausgewählten Produkte stand es offen, mit nur einem Mörtel zu arbeiten oder zusätzlich zum Stopfmörtel einen Flächenmörtel einzusetzen. Die Kandidaten im Test:

• Xypex Patch´n Plug von Bawax GmbH
• Ergelit-10SD und Ergelit-10F rapid und von Ergelit Trockenmörtel und Feuerfest GmbH
• Puder-Ex von HEY’DI
• Ipanex Stopfmörtel und Ipanex Flächendicht von IPA Bauchemische Produkte GmbH
• Ombran W und Ombran IW von MC-Bauchemie Müller GmbH & Co. KG
• Pagel-Stopfmörtel KA-S von Pagel Spezial-Beton GmbH & Co. KG
• Rapidhärter von Remmers GmbH
• Seal-tec xPress von Seal-tec GmbH
• Vandex Stopfmörtel rapid und Vandex Wasserstopper von Vandex AG

Schacht in Schacht mal anders: Der Versuchsaufbau

Die Test-Schächte (DN 1000) baute das IKT-Team in größeren Schächten (DN 1500) auf. Die schmaleren, inneren Schächte waren die eigentlichen Versuchskörper mit den definierten Schadensbildern, die abzudichten waren. Die Ringräume zwischen den Schächten wurden mit Wasser gefüllt, um für die inneren Schächte anstehendes Grundwasser zu simulieren.

Der Aufbau der inneren Versuchsschächte bestand aus je einem 100 cm hohen Schachtunterteil, auf das jeweils drei 50 cm hohe Schachtringe gesetzt wurde. Macht eine Gesamthöhe von 2,50 Meter. Der Versuchsaufbau wurde insgesamt zehn Mal in zwei Versuchsblöcken reproduziert. Ein Schacht diente zu Vorversuchen. Die übrigen neun wurden mit den Testkandidaten-Mörteln abgedichtet.

Kaputt gemacht um repariert zu werden

In die Schächte DN 1000 bauten die Tester Schadstellen ein, die unterschiedliche Undichtigkeiten simulieren. Dabei handelte es sich im Wesentlichen um Bohrlöcher mit unterschiedlichen Durchmessern.

• „Lokale Einzelschäden“ – einzelne Bohrlöcher mit unterschiedlichen Durchmessern (Ø 20 mm, Ø 10 mm und Ø 20 mm reduziert auf Ø 10 mm)
• „Flächiger Schaden“ – Raster aus neun Bohrlöchern (Ø 5 mm) auf einer Fläche von 20 mal 20 Zentimetern
• „Undichte Schachtringfuge“ – einzelne Bohrlöcher (Ø 6 mm) in der Ringfuge
• „Undichte Ringfuge mit Abplatzung am Muffenspiegel“ – an mehreren Stellen je ein 10 mal 3 Zentimeter großes Stück des Muffenspiegels entfernt zusammen mit einem Bohrloch in der Fuge (Ø 6 mm)

Diese vier Schadensbilder wurden jeweils in verschiedenen Höhen in die Testschächte eingebaut. Bis zur Sanierung verhinderten Holzdübel in den Schadstellen ein vorzeitiges Leerlaufen des Ringraums. Unmittelbar vor Beginn der Abdichtungsmaßnahme wurden die Holzdübel aus den Schadstellen herausgezogen, um Fremdwasserinfiltrationen zu simulieren.

Löchrig von oben bis unten

In dem Schachtunterteil sowie in dem ersten und zweiten Schachtring waren jeweils die drei Versionen der „Lokalen Einzelschäden“ und der „flächige Schaden“ auf mittlerer Höhe angeordnet. In der ersten Ringfuge, der untersten zwischen Schachtunterteil und dem ersten Schachtring, wurde der Schaden „Undichte Ringfuge mit Abplatzung am Muffenspiegel“ an vier Stellen angebracht. In der zweiten und dritten Ringfuge von unten war der Schaden „Undichte Schachringfuge“ ebenfalls viermal eingebaut.

Bei der Sanierung wurden die Infiltrationsmengen für jeden zu sanierenden Einzelschaden gezielt eingestellt. Jede der drei Varianten der lokalen Einzelschäden wurde einmal bei ca. 0,30 l/s, einmal bei ca. 0,15 l/s und einmal bei ca. 0,10 l/s Durchfluss abgedichtet. Diese Infiltrationsmengen wurden durch das Einstellen von unterschiedlichen Wasserständen (Überstauhöhen) an den Schadstellen erreicht.

Vier Wochen unter Beobachtung

Nach Abschluss der Abdichtungsmaßnahmen wurde der Wasserstand 28 Tage lang auf dem Maximallevel gehalten. Außerdem wurden die Versuchsaufbauten abgedeckt, um in den Schächten die feuchte Kanalatmosphäre zu erhalten. So konnten die Mörtel vollständig abbinden. Diese Maßnahme erfolgte gemäß den technischen Merkblättern beziehungsweise nach Hinweisen der Materialhersteller.

Während der Versuchslaufzeit nahmen die IKT-Wissenschaftler die Versuchskörper täglich in Augenschein und untersuchten sie auf bemerkenswerte Auffälligkeiten. 24 Stunden nach der Sanierung erfolgte eine erste Inspektion der abgedichteten Schadstellen, um die kurzzeitige Abdichtungswirkung feststellen und dokumentieren zu können. Weitere Inspektionen folgten im wöchentlichen Rhythmus. Dabei wurde der aktuelle Zustand jedes einzelnen Schadens dokumentiert, um so die Veränderungen über die Zeit aufzunehmen.

213-mal Infiltration gestoppt

Mit wenigen Ausnahmen funktionieren die getesteten Mörtelsysteme zumindest vorübergehend recht gut: 216 Schadstellen in neun Schächten wurden behandelt, nur an drei Schadstellen konnte die Infiltration zeitweise nicht oder gar nicht gestoppt werden und das Wasser floss weiter. Allerdings zeigten sich in weiten Bereichen auch nach Abdichtung unterschiedliche Formen der Feuchte wie Flecken, Tropfenbildung und Feuchtefahnen.

Oft nicht so richtig trocken

Vier von neun Herstellern haben mit ihren Mörtelprodukten über den vierwöchigen Versuchszeitraum eine dauerhafte Abdichtungsquote von 50 Prozent oder mehr erzielen können: IPA Bauchemische Produkte GmbH, MC-Bauchemie Müller GmbH & Co. KG, Pagel Spezial-Beton GmbH & Co. KG und Seal-tec. Pagel schaffte es sogar, mit seinem KA-S Stopfmörtel über den gesamten Versuchszeitraum einen dauerhaften Abdichtungserfolg von deutlich über 75 Prozent zu erzielen.

Nach dem ersten Tag waren die Abdichtungsquoten der verschiedenen Mörtel noch recht gut. Sieben von neun Herstellern schafften es, mindestens 50 Prozent der behandelten Schadstellen vollständig abzudichten. Bei vier Anbietern lag der Abdichtungserfolg sogar bei größer oder gleich 75 Prozent. Mit dem Material eines Herstellers (Bawax) konnte zu diesem Zeitpunkt keine Schadstelle vollständig abgedichtet werden, aber zumindest infiltrierte hier auch kein Wasser mehr.

weiterlesen: Teil 2 – Dicht für eine Woche? Die Ergebnisse und die Schlussfolgerungen

von Sebastian Busch, Markus Gillar, Henning Winter

Download des IKT-Forschungsberichts „Vergleichende Produkt- und Verfahrensbewertung von Auskleidungs- und Beschichtungssystemen zur Sanierung von Abwasserschächten“

Dieser Artikel ist in ähnlicher Form in der Zeitschrift „bbr – Leitungsbau I Brunnenbau I Geothermie“, Ausgabe 09-2018 erschienen.

Ansprechpartner

Sebastian Busch, M.Sc.
Telefon: 0209 17806-38
E-Mail: busch@ikt.de