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Flüssigboden - eine technische Herausforderung

02.04.2009

In den letzten Jahrzehnten hat es im Bereich der Kunststoffrohrsysteme zahlreiche Innovationen gegeben, gerade die bauku GmbH hatte mit Entwicklungen wie PROFILEEN - safe oder PROFILEEN - drain clean einen maßgeblichen Anteil an diesem Fortschritt. Auf dem Gebiet der Einbauverfahren und der Einbaumaterialien für Kanalrohrsysteme tat sich dagegen lange Zeit nichts, bis vor kurzem das Schlagwort "Flüssigboden" in immer mehr Vorträgen und Fachartikeln auftauchte. Beschäftigt man sich näher mit der Begriffsdefinition so stellt man schnell fest, dass es sich nicht um eine genormte Bezeichnung handelt und dass Produkte verschiedener Hersteller völlig unterschiedliche Eigenschaften haben. Die bauku stellte sich der Herausforderung und sammelte erste Erfahrungen in der statischen Auslegung der Produkte und dem praktischen Einsatz vor Ort. Da eine solche Pionierarbeit eine enge Abstimmung zwischen Rohrproduzent und Flüssigbodenlieferant erforderte, fiel die Wahl auf den Flüssigboden der Firma rss.

Vorteile von Flüssigboden
Der Einsatz von Flüssigboden bietet sich überall dort an, wo schlechte Böden eine Verwendung des Aushubmaterials erschweren oder unmöglich machen. Die Firma rss analysiert die vorhandenen Böden und bereitet diese mit eigenen Additiven gezielt auf, um definierte mechanische Festigkeiten im Endzustand zu erreichen. Aber auch mangelnder Platz und ein dadurch bedingter sehr schmaler Rohrgraben können ein Argument sein. Flüssigboden kann auch dort alle Hohlräume am Rohr füllen, wo ein konventionelles Verdichtungsgerät keinen Platz mehr finden würde.
Eine sorgfältige und fachgerechte Mischung des Flüssigbodens ermöglicht auch eine Optimierung der Festigkeitswerte des Bodens. Die in der ATV A 127 (statische Berechnung) eingesetzten Bodenmodulwerte können gleichmäßig für die gesamte Rohrleitungszone angesetzt werden - es gibt weniger Möglichkeiten für Fehler bei Einbau und die konventionelle Verdichtung entfällt völlig.
Der rss-Flüssigboden bietet außerdem den Vorteil, dass auf Einsatz von Zement zur Aushärtung weitestgehend verzichtet wird, der Boden bleibt daher auch nach dem Abbinden flexibel und unterscheidet sich in der Konsistenz nur unwesentlich von einem gut verdichteten konventionellen Einbaumaterial. Dies vereinfacht nachträgliche Arbeiten am Rohrgraben, wie zum Beispiel einen nachträglichen Hausanschluss, der Jahre nach der Fertigstellung der Baumaßnahme angeschlossen werden soll. Flüssigböden auf Zementbasis können im Gegensatz dazu nur noch mit schwerem Gerät bearbeitet werden. Die Flexibilität des Bodens ist gerade für flexible Rohrsysteme wie das PROFILEEN - Rohr ein großer Vorteil, denn Rohr und Boden ergänzen sich in ihren Eigenschaften optimal. Starre Einbaumaterialien nehmen dem Kunststoffrohr jede Möglichkeit Überlasten durch gezielte Verformung abzufangen und das Rohr kann, ebenso wie das starre Einbaumaterial, beschädigt werden. rss– Flüssigboden lässt trotz der hohen Bodenmodulwerte noch genügend Spielraum für kontrollierte Verformung.
PROFILEEN - Rohrsysteme und rss-Flüssigboden (oder vergleichbare Produkte) könnten also die ideale Verbindung sein, sofern einige prinzipielle Besonderheiten beachtet werden.
Besondere Systemanforderungen
Der Einsatz von Flüssigboden erfordert eine sorgfältige Planung der Baustelle und des Bauablaufs. Die Bauunternehmung muss sich intensiv auf den Umgang mit dem Baustoff vorbereiten. Die Firma rss bietet aus diesem Grund nicht nur den Flüssigboden als Produkt an, sondern empfiehlt auch selbst eine umfangreiche Schulung von Planer und Bauunternehmer vor dem ersten Einsatz dieses Baustoffes. Die Unterstützung geht dabei bis hin zur Betreuung während der Bauphase. Die Zubereitung des Flüssigbodens in einer Mischanlage nahe der Baustelle, der Transport und die Entladung mit Betonmischfahrzeugen muss mit der Geschwindigkeit bei der Verlegung der Rohre abgestimmt werden. Da das Material ein höheres spezifisches Gewicht hat als die Rohre, steht das Rohr beim Befüllen des Rohrgrabens unter Auftrieb. Ohne entsprechende Gegenmaßnahmen würde das Rohr also auf dem Flüssigboden schwimmen. Die Rohre müssen im kompletten Scheitelbereich gegen den Verbau abgestützt werden, um ein Aufschwimmen zu verhindern. Flexible Rohre lassen aber unabhängig vom Füllmaterial eine geringe Verformung zu. Die ATV A 127 erlaubt eine Kurzzeitverformung von bis zu 3 % und eine Langzeitverformung von bis zu 6 %. Obwohl PROFILEEN - Rohrsysteme in der Praxis meist deutlich geringere Verformungswerte aufweisen ist zu beachten, dass diese Verformung nicht wie sonst üblich im Rohrscheitel auftritt, sondern in der Rohrsohle.
Der planende Ingenieur muss sich darüber im Klaren sein, dass bei einem nur geringen Gefälle der Rohrleitung durch die Verwendung des Flüssigbodens ein lokales Gegengefälle entstehen kann, allein durch eine geringe Verformung der Rohrsohle. Um dies zu verhindern, muss ein Rohr nicht nur im Scheitel abgestützt werden, sondern (zumindest im begehbaren Bereich) auch in der Rohrsohle. Dies kann einfach durch eine Stütze im Inneren des Rohres erfolgen, da sich diese Stütze nach oben an der Abstützung im Scheitelbereich fixiert.
Natürlich können alle diese "Systemanforderungen" bei Beachtung der besonderen Anforderungen an die Baustelle leicht beseitigt werden.
Umsetzung in der Praxis
Ein Beispiel für eine gelungene Planung des Baustellenablaufs für den Einsatz von Flüssigboden ist ein Projekt, das wir im Jahr 2008 mit der Bauunternehmung Sonntag in der Stadt Bergheim ausgeführt haben. Die Verlegung der Rohre DN 1400 erfolgte in einem Arbeitstakt, der von Sonntag auf Basis der Schulung durch die Firma rss erarbeitet wurde.
Die Rohre wurden nicht auf dem Grabenboden aufgelegt, sondern auf kleine Hügel aus Flüssigboden. Die genaue Nivellierung der Rohre konnte so einfach durch Justierung dieser Hügel vorgenommen werden. Die Rohre wurden im Scheitelbereich auf voller Länge abgestützt, Innen jedoch nur partiell. Eine zu hohe Auftriebskraft und damit eine Biegung der Rohrsohle im ungestützten Bereich verhinderte man durch einen stufenweisen Einbau des Flüssigbodens. Auf diese Weise wurden die zuletzt im Graben verlegten Rohre nur bis zur Rohrachse verfüllt, die vorhergehenden Rohrlängen bis Rohrscheitel und die zwei Bauphasen zuvor verlegten Rohre wurden bis Geländeoberkante überschüttet.
Statische Besonderheiten
Die ATV A 127 basiert auf den Einbaubedingungen wie sie in der DIN EN 1610 beschreiben sind - Flüssigboden ist in dieser Norm nicht beschrieben. Natürlich können die Normen und Richtlinien immer nur den bekannten Stand der Technik darstellen und hinken den technischen Entwicklungen meist rund 10 Jahre hinterher. Der Anbieter eines neuen Baustoffes hat daher die Verpflichtung, sein Produkt ausreichend zu beschreiben und insbesondere auch die statischen Randbedingungen zu definieren. Der Flüssigboden von rss ist für den Endzustand relativ leicht mit der ATV zu berechnen, da er dann einem gut verdichteten normalen Boden entspricht, hier ist lediglich der Bodenmodul durch den Bodenhersteller zu bestätigen. Anders verhält es sich beim Einbau, denn hier liegt jetzt meist die höchste Belastung für das Rohr, hervorgerufen durch die hohen Auftriebskräfte des Flüssigbodens. Zusätzlich entstehen auch Biegekräfte in Längsrichtung des Rohres, sofern die Abstützung im Scheitel und der Sohle nicht lückenlos erfolgt. Die ATV kennt grundsätzlich nur eine 2-dimensionale Betrachtung, im Fall des Flüssigbodens ist eine 3-dimensionale Berechnung notwendig. Wichtig ist auch die genaue Abbindezeit des Bodens, d.h. die Zeit bis zum Übergang vom flüssigen Zustand in den plastischen Zustand. Der E-Modul von PEHD sinkt bei Dauerlast innerhalb von 24 Stunden von rund 1.000 N/mm2 auf 380 N/mm2, bei Verwendung von PP von rund 1.900 N/mm2 auf 650 N/mm2. Der Lieferant des Flüssigbodens muss den Zeitrahmen exakt vorgeben, sowie die relevanten statischen Werte in Form einer gutachterlichen Stellungnahme. Auch eine detaillierte Einbauempfehlung muss Bestandteil der Leistung sein. Ohne diese Vorarbeit ist die statische Berechnung der Rohre nach ATV nicht möglich.
Ausblick
Flüssigboden ist nicht die Lösung für alle Probleme, aber er kann bei schwierigen Einbaubedingungen eine große Hilfe sein. Er kann die Einbaukosten reduzieren und die Qualität des Einbaus erhöhen. Wichtig ist die Auswahl des speziellen Bodentyps, hier sind je nach Lieferant große Unterschiede bei Aushärtung und Festigkeit zu verzeichnen. Dem Rohrlieferanten sind alle notwendigen statischen Details und Einbauempfehlungen zum Flüssigboden rechtzeitig mitzuteilen, denn die Rohre müssen auf den Bodentyp abgestimmt werden. Da die ATV diese Bodenart nur unzureichend beschreiben kann, sollte eine gutachterliche Stellungnahme zu den statischen Werten vom Bodenlieferanten vorgelegt werden. Werden diese Voraussetzungen beachtet, so bilden der flexible Flüssigboden und das flexible PROFILEEN - Rohrsystem ein qualitativ hochwertiges Gesamtsystem.
Projektdetails
Projekt: Verbindungssammler Oberaußem, Stadt Bergheim
Projektwert: 700.000,- €
Produkt: DN 1400: 150 m, DN 1200: 950 m
Ingenieurbüro: Peil, 52351 Düren
Bauunternehmung: Sonntag, 56281 Dörth
Zeitraum: 02.2008 - 11.2008

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