Auspreßverfahren in begehbaren Kanälen

Vorbild für dieses Beschichtungsverfahren ist die Herstellung des Ausbaues, der Sicherung oder Auskleidung im Stollen- und Tunnelbau mit Hilfe der dort üblichen Schalungen [DGEG86b] [Maak86] [Maidl84b] . Hierbei kommen verfahrbare Umsetzschalungen oder spezielle Schalwagen (Bild 5.3.1.6.1-1) (Bild 5.3.1.6.1-2) zum Einsatz. Als Ein- und Ausschalhilfen können je nach Größe der Tunnelschalung mechanisch oder hydraulisch wirkende Einrichtungen eingebaut werden.

Bild 5.3.1.6.1-1:  Beschichtung eines begehbaren Kanals mit Hilfe des Auspreßverfahrens - Kanalschalung im abgesenkten Zustand Sohlenbetonierung vorauseilend

Bild 5.3.1.6.1-2:  Beschichtung eines begehbaren Kanals mit Hilfe des Auspreßverfahrens - Kanalschalung im ausgefahrenen Zustand [FI-Domes] FI-Domes Firmeninformation Domesle Stahlverschalungs-GmbH, Maxhütte-Haidhof. DGEG86b Empfehlungen für den Tunnelausbau in Ortbeton bei geschlossener Bauweise im Lockergestein (1986). Herausgegeben vom Arbeitskreis 10 der Deutschen Gesellschaft für Erd- und Grundbau e.V., Essen. Bautechnik 63 (1986), H. 10, S. 331-338. Maak86 Maak, H., Maidl, B., Maidl, R., Springenschmid, R.: Bewehrte und nichtbewehrte Innenschalen im Felstunnelbau. In: Taschenbuch für den Tunnelbau (1986), Verlag Glückauf, Essen (1985), S. 373-402. Maidl84b Maidl, B.: Handbuch des Tunnel- und Stollenbaus. Essen: Verlag Glückauf, 1984. Haak83 Haak, A.: Abdichtungen im Untertagebau. In: Taschenbuch für den Tunnelbau (1981), S. 275-323, (1982), S. 147-179, (1983), S. 193-267,Verlag Glückauf, Essen. Säges82 Sägesser, R.; Hock, M.: Kanalsanierung mit Innenring. Verband Schweizerischer Abwasserfachleute (VSA). Verbandsbericht Nr. 229. Mitgliederversammlung vom 26.11.1982 in Bern, S. 1-10. DIN1045:1988 DIN 1045: Beton und Stahlbeton; Bemessung und Ausführung (07.1988). Das Dokument wurde zurückgezogen. Flatt83 Flattn, H., Fischer, F., Reinke, Ch.-F.: Risse im Abwasserstollen aus Beton und Stahlbeton. Tiefbau Ingenieurbau Straßenbau (TIS) 25 (1983), H. 3, S. 123-128. Wesch81 Wesche, K.: Baustoffe für tragende Bauteile. Band 2: Beton. Bauverlag, Berlin (1981). Schre91 Schreder, W.: Unterirdische Kanalerneuerung mit Innenschalenbeton, System PORR. Zement & Beton (1991), H. 4, S. 7-12. FI-WIBEB Firmeninformation WIBEBA Wiener Betriebs- und Baugesellschaft, Wien, Österreich. Takat84 Takatsuka, T., Okada, T., Matsuura, T., Nakanishi, S.: Quick setting resin mortar for small diameter tunnel lining. Vierter internationaler Kongreß "Polymere und Beton" ICPIC Ž84. Herausgeber: Prof. Dr.-Ing. H. Schulz, Institut für spanende Technologie und Werkzeugmaschinen, TH Darmstadt. (19.-21.09.1984), S. 195-200.

Der Beton wird entweder durch Schalungsfenster hinter die Schalung gepumpt und mit Innenrüttlern verdichtet oder durch Stutzen von unten oder durch die Stirnschalung eingebracht und anschließend mit Außenrüttlern verdichtet.

Problematisch ist i.a. der Firstbereich, der oftmals nachträglich zur Herstellung des Kontaktes mit dem defekten Kanal mit einem Injektionsmittel verpreßt werden muß. Diese Kontaktinjektion (Abschnitt 5.2.2) ist möglichst spät - frühestens nach Erhärten des Betons - durchzuführen, um die Schwindverformungen vorher abklingen zu lassen.

Wenn erforderlich, kann bei diesem Verfahren und eine Bewehrung in Form von Bewehrungsmatten oder -körben eingebracht werden [Haak83] [Säges82]. Außerdem besteht die Möglichkeit, gleichzeitig mit dem Betoniervorgang einen inneren Korrosionsschutz durch Auflegen von z.B. PE-HD-hart-Stegplatten, PE-HD-Noppenbahnen oder Steinzeugplatten-Elementen (Abschnitt 5.3.2.5) auf die Schalhaut herzustellen.

Einen Überblick über die einzelnen Arbeitsgänge bei der Herstellung einer Stahlbetoninnenschale zur Sanierung eines Abwasserkanals mit Maulquerschnitt vermittelt (Bild 5.3.1.6.1-3), (Bild 5.3.1.6.1-4), (Bild 5.3.1.6.1-5), (Bild 5.3.1.6.1-6), (Bild 5.3.1.6.1-7), (Bild 5.3.1.6.1-8), (Bild 5.3.1.6.1-9), (Bild 5.3.1.6.1-10), (Bild 5.3.1.6.1-11), (Bild 5.3.1.6.1-12) und (Bild 5.3.1.6.1-13) sowie (Abschnitt 5.3.2.4.3).

Bedingt durch die relativ große Schichtdicke kommt bei diesem Verfahren fast ausschließlich Zementbeton nach DIN 1045 [DIN1045:1988] zur Anwendung. Je nach Korrosionsangriffsgrad sind entsprechende Schutzmaßnahmen zu ergreifen (Abschnitt 1.7.7.3) .

Problematisch ist die Sicherstellung der Rißfreiheit der relativ dicken Beschichtung. Ob Risse entstehen, hängt zum einen von der konstruktiven Ausbildung, z.B. Form, Abmessungen, Anschluß an bestehende Bauteile usw., und zum anderen von den betontechnologischen Gegebenheiten, wie der Betonzusammensetzung, dem verwendeten Bindemittel, den klimatischen Bedingungen während der Betonherstellung und -verarbeitung und dem Erhärtungsverlauf, ab. Über diesbezügliche Erfahrungen und Möglichkeiten zur Verringerung der Rißneigung wird in [Maak86] [Flatt83] [Wesch81] berichtet.

Bild 5.3.1.6.1-3:  Prinzipskizze des Kanalsanierungssystems PORR [Schre91] Schre91 Schreder, W.: Unterirdische Kanalerneuerung mit Innenschalenbeton, System PORR. Zement & Beton (1991), H. 4, S. 7-12.

Bild 5.3.1.6.1-4:  Prototyp der Profilfräse zur Erweiterung von Eiquerschnitten 800/1200 [FI-WIBEB] FI-WIBEB Firmeninformation WIBEBA Wiener Betriebs- und Baugesellschaft, Wien, Österreich.

Der Nachteil der Renovierungsverfahren, die Reduzierung des Ablußquerschnittes, hier durch die Beschichtung, wird bei dem aus Österreich stammenden "Kanalsanierungssystem-PORR" [Schre91] durch eine der geplanten Beschichtungsdicke entsprechende Querschnittserweiterung des Altkanals vermieden. Die Querschnittserweiterung erfolgt bei diesem Verfahren entweder manuell mit Preßlufthämmer, wie im (Bild 5.3.1.6.1-14) dargestellt, oder mit einer Profilfräse.

Den Prototyp einer Profilfräse mit einem 10 bzw. 15 cm breiten Fräskopf aus mehreren Diamantsägeblattscheiben zeigt (Bild 5.3.1.6.1-15) . Mit dieser Fräse ist es nach Herstellerangaben möglich, einen Kanal mit Eiquerschnitt 800/1200 allseitig und erschütterungsfrei um bis zu 6 cm zu erweitern. Die Abbauleistung einschließlich Wartung liegt bei ca. 6 m pro 8 Stunden [FI-WIBEB] .

Mit der Querschnittserweiterung ist ein Eingriff in die statische Tragfähigkeit des Kanals verbunden. Zur Vermeidung von Schäden ist eine statische Untersuchung unter Erfassung der realen äußeren Lasten und Randbedingungen unerläßlich. Grundwasserinfiltrationen sind vorab abzudichten.

Der beim Kanalsanierungssystem-PORR eingesetzte und entweder auf der Baustelle oder in einem Transportbetonwerk gemischte Sonderpumpbeton besteht aus Zement mit hohem Sulfatwiderstand, Quarzsand der Körnungen 0-1 mm und 1-4 mm, Microsilica, Zusatzmittel und ggf. Polypropylenfasern. Er ist nach Herstellerangaben durch die Zugabe von Dispergiermitteln selbstverdichtend und erreicht Druckfestigkeiten von 100 N/mm ².

Bei ausgeführten Sanierungsmaßnahmen wurden Risse festgestellt, die durch Schwindspannungen, bedingt durch den Verbund zwischen der neu eingebrachten Betonschale und dem Altkanal, verursacht worden waren.

Zur Vermeidung dieser Schwindspannungen wurden folgende Maßnahmen realisiert [Schre91] :

• Modifizierung der ursprünglichen Betonrezeptur durch Zugabe von Polypropylenkurzfasern
• Auftragen eines Ausgleichmörtels auf die durch Fräsen oder Stemmen bearbeitete Kanalinnenwand mit anschließendem Glattstrich zur Erzielung einer gleichmäßigen Wanddicke der Innenschale
• Betonieren in Abschnitten von 4,5 m Länge mit jeweils einem dazwischen liegenden Freifeld und Schließen desselben nach 14 Tagen zur Reduzierung der Schwindverformungen
• Aufbringen eines konzentrierten Verdunstungsschutzes zur Verhinderung zu schnellen Austrocknens.

Darüber hinaus ist auch das Aufbringen einer Trennschicht (Folie, Dichtungsbahn oder Beschichtung) zwischen Altkanal und Ortbeton-Innenschale zur Realisierung eines spannungsfreien Schwindens möglich. In diesem Fall handelt es sich jedoch nicht um eine Beschichtung im Sinne dieses Abschnittes, sondern um eine Vollauskleidung mit Hilfe des Ortbetonverfahrens (Abschnitt 5.3.2.4.3) .

Ansätze zur Herstellung von Ortbetonleitungen mit größeren Wanddicken aus Reaktionsharzmörtel sind in [Takat84] beschrieben. Ob dieses Verfahren auch auf die Sanierung übertragbar ist, bedarf noch eingehender Untersuchungen.