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18.12.2023

News

gwf Wasser | Abwasser

Die klimatischen Bedingungen und Niederschlagsmengen in Nordrhein-Westfalen im Jahr 2023 führten zu einer Erholung der Bodenfeuchtigkeit, stabilen Wasserständen in Flüssen und Talsperren und verhinderten extreme Hochwasserereignisse. Leider bleiben die Grundwasserdefizite weiter bestehen.

Zum Abschluss der Lektion finden Sie hier ein konkretes Anwendungsbeispiel für die Sanierung einer Abwasserleitung aus Beton DN 400 mit einem Vor-Ort härtendem Schlauchling (Produktname: SAERTEX-LINER® MULTI, Typ S+ Standard). Ziel der Sanierungsmaßnahme war die statische Ertüchtigung des Altkanals und die Wiederherstellung der Dichtheit.

Für den Fall, dass auch im unteren Bereich der Baugrube eine Aussteifung erforderlich war, wurden zur Schaffung fester Widerlager für die Deckengewölbe und zur Vermeidung von Biegebeanspruchungen die Zwickel zwischen Baugrubenwand und Kanal mit Mauerwerk oder Beton ausgefüllt bzw. alle 1 m bis 1,5 m einzelne, 0,25 m dicke Pfeiler aus Mauerwerk hergestellt.

(Bild: Herstellung gemauerter Kanäle im 19. und 20. Jahrhundert [Frühl10], Bettung im gewachsenen …

  • Aushub und Verbau der Baugrube; ggf. Einrichten der GW-Haltung
  • Einmessen und Abstecken der Sohlhöhe und der Kanalachse
  • Verlegen der Sohlsteine (ggf. mit zuvor erstelltem Fundament)
  • Aufstellen der Lehrbögen und Einschalung des Gewölbes; Herstellung des MW-Gewölbes
  • Verfüllung der Baugrube
  • Abbau der Lehrbögen
(Bild: Beispiel für die GW-Haltung durch Verlegung einer Längsdränage [Hahn28])
(Bild: MW-Kanal mit Sohlstein und Sandhinterfüllung) (Bild: …

Wanddicke in Abhängigkeit der Breite des Kanals

Breite

Wanddicke

0,7 m bis 0,9 m

halber Stein (ca. 11,5 cm)

0,9 m bis 1,4 m

nicht definiert

1,4 m bis 1,9 m

zweiringig (ca. 24 cm)

1,9 m bis 2,5 m

dreiringig (ca. 36,5 cm)

2,5 m bis 3,0 m

nicht definiert

3,0 m bis 3,8 m

vierringig (ca. 49 cm)

(Bild: Wandaufbau gemauerter Kanäle)

(Bild: Anordnung von Normal- und Keilsteinen in einem gemauerten Großprofil (M 1:20))

Um die Konstruktion von Sonderprofilen zu erleichtern, wurden besondere Kanalklinker mit Keilform, sogenannte Keilsteine verwendet. Diese gab es mit unterschiedlichen Abmessungen. Die Abbildung zeigt die Anordnung von Normal und Keilsteinen in einem gemauerten Großprofil, wobei 2 Arten von Keilsteinen (Keilstein Nr. 1 und Nr. 2) Verwendung fanden.

Mischungsverhältnis des Zementmörtels:

(Bild: Historische Mischungsverhältnisse des Zementmörtels)

Generell gilt:

  • Aufgrund des hohen Alters weisen viele Bauwerke und Leitungen vielfach Schäden auf, die sanierungsbedürftig sind.
  • Die Standsicherheit ist aufgrund veränderter und erhöhter Belastungen und Beanspruchungen im Laufe der Zeit neu zu hinterfragen; es besteht eventuell ein erhöhter Handlungsbedarf.
  • Insbesondere bei einsturzgefährdeten Großprofilen besteht ein hohes Gefahrenpotential, da diese Leitungen i.d.R. unter stark befahrenen Straßen …

In der Tabelle werden die Einwirkungen auf Großprofile dargestellt. Diese lassen sich in mechanische und chemisch, physikalische Einwirkungen unterteilen.

(Tabelle: Einwirkungen auf Großprofile)

(Bild: Typische Schäden bei Großprofilen - Schadensentwicklung Mauerwerkskanäle - Bild 1)

(Bild: Verfestigte Ablagerungen bis Höhe Kämpfer in einem begehbaren Kanal) (Bild: Ablagerungen – Inkrustationen an der Kanalwand) (Bild: Oberflächenschaden – mechanischer Verschleiß in der keramischen Sohlplatte) (Bild: Wurzeleinwuchs in einem begehbaren Mauerwerkskanal - Bild 1) (Bild: Wurzeleinwuchs in einem begehbaren Mauerwerkskanal - Bild 2)

(Bild: Typische Schäden bei Großprofilen - Schadensentwicklung Mauerwerkskanäle - Bild 2)

(Bild: Rissbildung - Klaffender Riss, offener Spalt in der Rohrwand erkennbar, Segmente noch am Platz) (Bild: Infiltration (BBF) von Grundwasser in der Sohle eines Mauerwerkskanals - Spritzen, Eindringen unter Druck (Kodezusatz D)) (Bild: Defektes Mauerwerk – fehlende Mauersteine im Scheitelbereich)

(Bild: Deformation eines gerissenen, gemauerten Kanals durch …

(Bild: Typische Schäden bei Großprofilen - Schadensentwicklung Mauerwerkskanäle - Bild 3)

(Bild: Rissbildung - Klaffender Riss - offener Spalt in der Rohrwand erkennbar, Segmente noch am Platz - Bild 2) (Bild: Fehlender Mörtel - Mörtel aus Mauerwerk oder Ziegelverbänden fehlt ganz oder teilweise) (Bild: Rohrbruch - Segmente des Rohrs sichtbar verschoben, aber nicht fehlend (Risse in den Viertelspunkte)) (Bild: Oberflächenschaden - Abplatzung im Kämpferbereich) (…

(Bild: Typische Schäden bei Großprofilen - Schadensentwicklung Mauerwerkskanäle - Bild 4)

Rissbildung

Korrosion

(Bild: Untersuchung eines begehbaren Kanals aus Stahlbeton)
(Bild: Oberflächenschaden (Korrosion) - Zuschlagstoffe einragend, Zuschlagstoffe fehlen, Bewehrung sichtbar, Bewehrung korrodiert)

Typische Schäden bei Kanälen aus Ortbeton sind Rissbildung und Korrosion.

(Bild: Vermessung eines Risses mit einem Rissbreitenlineal)
(Bild: Oberflächenschaden (Korrosion) - Zuschlagstoffe fehlen, Bewehrung sichtbar, Bewehrung korrodiert - Bild …

(Bild: Oberflächenschaden (Korrosion) – Feststellung des Korrosionsfortschritt an einem Bohrkern [Quelle: STEIN Ingenieure GmbH])

Definition Korrosion: Reaktion eines Werkstoffs mit seiner Umgebung, die eine messbare Veränderung des Werkstoffs bewirkt und zu einer Beeinträchtigung der Funktion eines Bauteils oder Systems führen kann.

(Bild: Oberflächenschaden (Korrosion) - Zuschlagstoffe einragend, Zuschlagstoffe fehlen, Bewehrung sichtbar, Bewehrung …

Korrosion des Betons und der Bewehrung: Beton ist im Allgemeinen hochalkalisch (= eine starke Lauge) und schützt dadurch die Stahlbewehrung vor Korrosion (durch die Ausbildung einer Passivierungsschicht).

Von der Betonoberfläche her kann diese Schutzschicht durch Reaktion des Betons mit CO2 und Feuchtigkeit aus der Luft angegriffen werden. Durch diese Reaktion wird die Alkalität des Betons reduziert (die Lauge abgeschwächt). Ist dies bis in die Tiefenlage …

Betonrohren („Normaler Beton“) liegt gemäß [DWAM168:2010] ein ausreichender Betonwiderstand vor, wenn:

  • eine dauernden Beanspruchung durch anorganische und organische Säuren einen pH-Wert von 6,5 nicht unterschreitet.

  • eine zeitweiligen Beanspruchung (maximal ein Jahr pro zehn Jahre) durch anorganische Säuren einen pH-Wert von 5,5 nicht unterschreitet; für organische Säuren liegt der untere Grenzwert bei pH = 6,0.

  • eine kurzzeitigen Beanspruchung (…

  • Die standardisierten Ansätze zur Zustandserfassung, -klassifizierung und -bewertung von werkseitig hergestellten Rohren gehen nicht ausreichend genug auf die Besonderheiten von Mauerwerks- und Ortbetonkanälen ein.

  • Für die Beurteilung gemauerter Kanäle ist eine wesentlich genauere und vielschichtigere Zustandserfassung selbst, aber auch des umgebenden Baugrundes erforderlich.

  • Bei der Ermittlung der Tragfähigkeit sind insbesondere mauerwerksspezifische …

(Bild: Vergleich der Schadensbeurteilung gemäß Standard und Ingenieurbewertung)

Am Beispiel eines Schadens, hier „Korrosion der Klinker“, wird die Problematik einer Schadensbeurteilung gemäß Standard dargestellt.

Gemäß Standard müsste der Schaden „Korrosion der Klinker“ in die zweit schlechteste Klasse eingeteilt werden. Hier Zustandsklasse 1, welche einen kurzfristigen Handlungsbedarf in Bezug auf die Reparatur des Schadens kennzeichnet. Durch eine …

(Tabelle: Erweitertes Untersuchungsprogramm / Erweitere Sanierungsplanung)

(Tabelle: Erweitertes Untersuchungsprogramm)

Schritt 1 - Art der Untersuchung

  • Optische Inspektion und Schadensbewertung durch Begehung

  • Kernbohrungen/Wanddickenermittlung

  • Exakte Profilvermessung

  • Rissbreitenvermessung

  • Korrosionstiefenbestimmung

(Bild: Begehbarer Leitungsquerschnitt - Direkten optischen Inspektion im Rahmen einer Begehung des Abwasserkanals) (Bild: Begehbarer Leitungsquerschnitt - Direkten optischen Inspektion im Rahmen einer Begehung …