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QZ-Stahlfaser-Dichtschicht­system

Schlank, flexibel und sicher!

Die Instandsetzung von Industriebodenflächen, insbesondere während des laufenden Betriebes, stellt den planenden Ingenieur und die ausführende Bauunternehmung vor verschiedene Probleme, die häufig einer kurzfristigen Ausführung im Weg stehen:

  • Betriebsstillstandzeiten für die Dauer der baulichen Maßnahme sind kaum möglich bzw. verursachen enorme Kosten
  • Vorhandene Einbauten müssen berücksichtigt und in den neuen Bodenaufbau einbezogen werden
  • Dickwandige Aufbaukonstruktionen erfordern erhebliche Veränderungen im Bereich vorhandener Anschlusshöhen
  • Risse und Fugen in der Altbodenfläche müssen geschlossen bzw. sicher überbrückt werden.

Da eine Vielzahl von Industriebodenflächen auch Anforderungen des Wasserhaushaltsgesetzes erfüllen müssen, müssen zusätzlich Dichtheitsanforderungen beachtet werden.

Das QZ-Stahlfaser-Dichtschichtsystem bietet eine umfassende Lösung für diese Probleme und Anforderungen.

Zeichnung eines QZ-Stahlfaser-Dichtschichtsystemaufbaus.

Systemaufbau

  1. Vorhandene Betonbodenplatte
    sanierungsbedürftig (z. B. aufgrund von Rissen), keine haftverbundfähige Oberfläche erforderlich, Betonfestigkeit min. C20/25
  2. Stahlfaser-Dichtschicht
    Betondichtschicht, Aufbaustärke d = 45 mm, mit Stahlfasern hoch bewehrt (800 kg/m³)
  3. Verschleißschicht
    Hartstoffmörtelschicht, Aufbaustärke d = 5 – 10 mm
  4. Edelstahlrandaufkantung
    zur Ausbildung von Auffangwannen, Blechstärke t = 2 mm, Segmente flüssigkeitsdicht verschweißt, Schweißanschlüsse an Stahlkonstruktionen (z. B. Auffangwannen) möglich

Anwendungsbereich

Das QZ-Stahlfaser-Dichtschichtsystem wird als Sekundärbarriere zur Rückhaltung oder Ableitung von ausgetretenen wassergefährdenden Flüssigkeiten in LAU- und HBV-Anlagen eingesetzt. Hierfür wurde vom Deutschen Institut für Bautechnik (DIBt) eine allgemeine Bauartgenehmigung erteilt. In Kombination mit Edelstahlrandaufkantungen kann die auf der Bodenplatte aufliegende Stahlfaser-Dichtschicht zur Auffangwanne ausgebaut werden. Das System wird genutzt, um entweder Industriebodenflächen zu WHG-Flächen aufzurüsten oder um sanierungsbedürftige WHG-Flächen dauerhaft instand zu setzen.

Wirkungsweise

Durch den extrem hohen Stahlfasergehalt der Dichtschicht von 800 kg/m³ und die in der Dichtschicht ungerichtet gelagerten Stahlfasern bildet sich bei Verformungen der Dichtschicht statt eines herkömmlichen Risses im Beton eine Vielzahl von Mikrorissen, die so fein sind, dass Flüssigkeiten entweder gar nicht oder nur sehr langsam durch die Dichtschicht dringen können. Zudem weist die Betonmatrix der Dichtschicht ein äußerst dichtes Gefüge auf.

Ausführung

Die Stahlfaser-Dichtschicht wird im sogenannten SIFCON-Verfahren hergestellt. Zur Herstellung des SIFCON (Slurry infiltrated Fibre Concrete) werden zunächst die Stahlfasern zu einem Faserbett ausgestreut. Im nächsten Schritt wird der hochfließfähige Zementleim auf das Faserbett gegeben, der das Faserbett infiltriert und von unten nach oben vollständig auffüllt.

Das QZ-Stahlfaser-Dichtschichtsystem wird direkt auf der gesäuberten Betonunterlage aufgebracht. Eine Vorbereitung der Oberfläche der vorhandenen Bodenplatte zur Erzielung einer bestimmten Haftzugfestigkeit ist nicht erforderlich, da die Stahlfaser-Dichtschicht ohne einen flächigen Verbund zur Unterlage eingebaut werden kann. Die Dichtschicht wird lediglich punktuell auf der Betonunterlage verankert.

Zum Schutz der stahlfaserbewehrten Dichtschicht wird auf dieser eine Verschleißschicht aus einem Hartstoffmörtel eingebaut. Der dauerhafte Verbund der Verschleißschicht zur Dichtschicht wird dabei durch eine Haftbrücke aus einer Epoxidharzgrundierung mit Quarzsandeinstreuung sichergestellt. Bereits wenige Stunden nach dem Einbau der Verschleißschicht ist diese begehbar und in der Regel 48 Stunden später wieder befahrbar.

Sind Edelstahlbauteile wie Rinnen, Pumpensümpfe oder Randaufkantungen in das QZ-Stahlfaser-Dichtschichtsystem zu integrieren, müssen diese vor der Herstellung der Dichtschicht eingebaut werden. Alle Schweißnähte der Edelstahlbauteile werden flüssigkeitsdicht ausgeführt und vollständig auf Dichtheit geprüft.

Planung & Konstruktion

Das QZ-Stahlfaser-Dichtschichtsystem ist für alle wassergefährdenden Flüssigkeiten geeignet. Nur die maximal zulässige Beaufschlagungsdauer variiert in Abhängigkeit vom Eindringverhalten der Flüssigkeiten und den zu erwartenden Verformungen der Stahlfaser-Dichtschicht. Sie ist für den jeweiligen Anwendungsfall zu ermitteln. Kann es zu einer Beaufschlagung mit Säuren kommen, ist die Verschleißschicht 10 mm dick auszuführen, ansonsten 5 mm dick.

An die Betonunterlage für das QZ-Stahlfaser-Dichtschichtsystem besteht lediglich die Anforderung, dass sie tragfähig ist und ihre Festigkeit mindestens einem Beton der Festigkeitsklasse C20/25 entspricht. Für die Ausbildung von Ableitflächen kann das QZ-Stahlfaser-Dichtschichtsystem mit einem Oberflächengefälle von bis zu 2 % ausgeführt werden.

Zur Ausbildung einer Auffangwanne wird das QZ-Stahlfaser-Dichtschichtsystems dort, wo es an Wänden endet oder z. B. durch Stützen durchdrungen wird, um Randaufkantungen aus Edelstahl ergänzt. Die Randaufkantungen werden an den aufgehenden Bauteilen bis über den im Havariefall zu erwartenden Höchststand der Flüssigkeit geführt. Der Fuß der Edelstahlrandaufkantung wird so ausgeführt, dass die Stahlfaser-Dichtschicht flüssigkeitsdicht und wartungsfrei an die Randaufkantung anschließt.

Pumpensümpfe und Rinnen aus Edelstahlblech können in gleicher Weise an das QZ-Stahlfaser-Dichtschichtsystem angeschlossen werden. Edelstahlprofile zur Abdichtung von Bauabschnittsfugen oder Höhenversprüngen in der Bodenplatte werden nach demselben Prinzip hergestellt. Die Edelstahleinbauten und ihr abdichtender Anschluss durch ihre Einbettung in den Fasermörtel der Dichtschicht sind in der allgemeinen Bauartgenehmigung des QZ-Stahlfaser-Dichtschichtsystems geregelt.

Über die Edelstahlrandaufkantung kann das QZ-Stahlfaser-Dichtschichtsystem an angrenzende Stahlkonstruktionen (z. B. Tanks, Auffangwannen, Stahlstützen etc.) mit einer Schweißverbindung angeschlossen werden. Der Anschluss an angrenzende Dichtflächen aus Beton ist außerdem durch die Ausbildung von WHG-Fugen mit einem zugelassenen Fugendichtstoffsystem möglich.


Entwicklung & bauaufsichtliche Genehmigung

Das QZ-Stahlfaser-Dichtschichtsystem basiert auf dem aus den USA stammenden SIFCON-Verfahren, mit dem ein Stahlfaserbeton hergestellt wird, indem ein ausgestreutes Stahlfaserbett mit einem hochfließfähiger Zementmörtel infiltriert und aufgefüllt wird. Dieses Verfahren haben wir bei Quinting zu einem Sanierungssystem weiterentwickelt, das mit einer geringen Aufbauhöhe WHG-Bodenflächen kurzfristig und dauerhaft instand setzt.

Zusammen mit der Ruhruniversität in Bochum wurden die passende Zusammensetzung des Mörtels und der Stahlfasern in Versuchen ermittelt. Parallel wurden Praxisversuche zur Herstellung des „Vielstoff-Mörtels“ durchgeführt, aus denen das QZ-Stahlfaser-Dichtschichtsystem entstand.

Auf der Grundlage der durchgeführten Versuche wurde im Juli 2006 vom DIBt für das „QZ-Stahlfaser-Dichtschichtsystem zur Verwendung in LAU-Anlagen“ eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung unter der Zulassungsnummer Z-74.1-65 erteilt. Infolge von Änderungen im Baurecht wurde die allgemeine bauaufsichtliche Zulassung vom DIBt bei der anstehenden Verlängerung im März 2022 in eine allgemeine Bauartgenehmigung geändert. Durch die allgemeine bauaufsichtliche Zulassung bzw. die allgemeine Bauartgenehmigung ist eine Eignungsfeststellung gemäß § 63 Wasserhaushaltsgesetz für den Einbau des QZ-Stahlfaser-Dichtschichtsystems nicht mehr erforderlich.

Allgemeine Bauartgenehmigung Z-74.1-65 des DIBt.

Vorteile des QZ-Stahlfaser-Dichtschichtsystems

Allgemeine Bauartgenehmigung des Deutschen Instituts für Bautechnik.
  • rissüberbrückend und sicher
  • robust und dauerhaft
  • geringe Aufbauhöhe
  • kurze Ausführungszeit
  • früh belastbar
  • für alle wassergefährdenden Flüssigkeiten geeignet
  • Bauartgenehmigung (aBG) vorhanden