Becken-Bauarten 03 Wasserdichter Beton

Beschreibung

Diese Bauweise wird in Deutschland oft als „Weiße Wanne“ bezeichnet. Dabei handelt es sich um ursprünglich zum Bau von Kellern (im Grundwasser) eingesetzte Systeme. Bodenplatte und Außenwände werden als geschlossene Wanne aus Beton mit hohem Wasser-Eindring-Widerstand nach DIN EN 206-1 und DIN 1045-2 hergestellt. Diesen Beton nennt man auch wasser-undurchlässigen Beton oder WU-Beton. Zur Ausführung sind Sachkenntnis und sorgfältiges Vorgehen bei Planung und Bauausführung entscheidend für ein fachgerechtes und auch tatsächlich dichter Keller.

Zusätzlich muss ein möglicher chemischer Angriffsgrad des Grundwassers (…) ermittelt werden, der dann in den Expositions-Klassen XA1 bis XA3 (chemischer Angriff) berücksichtigt wird. Was dem Keller das Grundwasser, das ist dem Becken das Innen-Wasser. Der chemische Angriff auf dem Beton kommt natürlich aus dem Chlor. Das Chlor reagiert mit dem Karbonat im Beton, welches den Schutz des Stahles im Beton sichern sollte. Diese Entcarbonatisierung verringert die Festigkeit des Betons, lässt Wasser zum Stahl durchdringen und den Stahl durch Korrosion auf das bis zu 4,8-fache Volumen quellen. Deshalb muss die Überdeckung des Stahls durch den schützenden Beton wesentlich dicker sein als beim normalen Keller (50mm). Dies erhöht die Wandstärke für ein Becken.

Abhängig von der Dicke des Betons ist auch die Zeit, in der der Beton sein Volumen verringert. Dies erfolgt durch die chemischen Prozesse und das Austrocknen des Wassers. Es handelt sich um einen exothermen Prozess, den man als „Schwinden“ bezeichnet.  Die Verkürzung oder Volumenverminderung des Betons im Laufe der Zeit ist bedingt durch Feuchtigkeitsabgabe (Austrocknen) und durch chemische Reaktionen oder Umwandlungen des Gefüges des Betons. Unter ungünstigen Randbedingungen, zum Beispiel bei Decken in geschlossenen Gebäuden, beträgt das lineare Verkürzung bis zu −0,6 mm/m. Bei einem 50m-Becken ohne Fugen würde sich allein durch diesen Prozess die Länge um 30 Millimeter verkürzen.

Bauzeit

Die Richtlinien der Fliesen-Hersteller sehen deshalb unterschiedliche Abläufe für die Prüfung vor. Es empfiehlt sich, die Bauzeit wie folgt zu kalkulieren:

1. Aushärten des Betons 30 Tage, abhängig von den Umgebungsbedingungen,
2. Probefüllung mit Wasser, 10 Tage Durchfeuchtung beobachten und kennzeichnen,
3. Entleeren und Trocknen, mindestens 10 Tage,
4. Risse anbohren und mit Epoxydharz auspressen, 10 Tage für die Reaktion des Epoxydharzes,
5. Probefüllung mit Wasser, 10 Tage Durchfeuchtung beobachten und kennzeichnen,
6. Wenn weitere undichte Stellen gefunden werden, Wiederholung Schritte …
7. Becken entleeren und trocknen bis die Restfeuchte unterhalb der Vorschriften des Herstellers für Fliesenkleber, bei geschlossenem Gebäude etwa 30 Tage,

Die Summe ist 90 Tage. Erst danach kann mit den Arbeiten der Fliesenleger angefangen werden. Die Fliesen müssen im Floating-Buttering-Verfahren (ohne Hohlräume unter den Fliesen) verlegt werden.

Fugen des Beton

Keller sind manchmal groß, aber die Größe eines Schwimm-Beckens haben sie in der Regel nicht. Deshalb ist es in der Regel nicht möglich, den gesamten Körper ohne Fugen zu errichten. Hier findet sich die erste Schwachstelle für unerfahrene Architekten. Denn  die Verbindung über eine Fuge muss über lange Zeit auch unter Einwirkung von Chlor dicht bleiben.

Quelle: Sika Deutschland GmbH, Fugenband 4006

Ein nachträgliches Arbeiten an den Fugen ist ausgeschlossen. Für Ecken und andere Verbindungen sind passende Formteile vom Hersteller verfügbar.

Ein Becken besteht aber nicht allein aus einem Kasten aus Beton. Für Zuleitungen oder Ableitungen oder Scheinwerfer muss dieser Beton häufig durchdrungen werden. In der Regel sind das Rohrleitungen, die zuvor in den Beton eingesetzt wurden. Auch hier muss die Dichtheit im Beton gesichert werden. Ein übliches Beispiel sieht wie folgt aus.

Quelle: www.frank-gmbh.de/

Jede einzelne Durchdringung wird mit mindestens einer Abdichtung versehen. Durch die Form des Kunststoffes verlängert sich der Weg des Wassers an der Verbindung zum Beton. Das im Bild sichtbare Metall wird vom umgebenden Beton gegen Korrosion geschützt.

Quelle: www.frank-gmbh.de/

Sollen nachträglich Teile in der Wand eingebaut werden, dann ist auch dafür eine Lösung vorhanden. Für diese Durchdringungen kann der Beton einschließlich des Stahl durchbohrt werden. Die Bohrung ist dabei wesentlich Größer als der Durchmesser des Rohres. Diese Lösung ist nicht preiswert und ist an Voraussetzungen gebunden. Besonders wichtig ist dabei die Dicke der Betonschichten ohne Stahl. Zusätzlich muss die statische Reserve die Bohrung zulassen.

Quelle: www.doyma.com/dichtungssysteme/produktfinder/dichtungseinsaetze/gegen-drueckendes-wasser/

In der Dichtung sind Metall-Teile vorhanden. Auch hier muss der Einfluss des Wassers auf die Korrosion beachtet werden. Edelstahl ist nicht geeignet.

Quelle: aqua&pools

Anstrich

Wird die Schalung abgenommen, dann ist ein relativ rauher Beton das erste Ergebnis. Die Poren dieser Oberfläche sind ein guter Ort für Organismen. Deshalb ist es erforderlich, die Poren mit einem geeigneten chlor-beständigen Schutz zu schließen. Gleichzeitig erhöht ein Anstrich natürlich die Resistenz des Betons gegenüber dem Chlor. Zusätzlich wird die Auflösung der mineralischen Bestandteile des Betons verhindert.  In meiner Erfahrung erziehlt das Produkt „aquafin 2k“ der Firma Schomburg für die Behälter der Wasseraufbereitung gute Ergebnisse. Dieses Produkt ist aber zement-grau, deshalb ist es wenig geeignet für optisch schöne Becken.

Natürlich ist die einfachste optische Aufwertung, eine geeignete Farbe zu benutzen. Hier wurden in der Vergangenheit sogenannte Chlor-Kautschuk-Farben eingesetzt. Chlor-Kautschuk ist dem PVC sehr ähnlich, es wird von einem Polymer in einen thermoplastischen Kunststoff umgewandelt. Zu beachten sind die Konzentrationen von Tetrachlormethan im Produkt. Für beide Produkte gilt, dass für eine gute Haftung die Trenn-Öle aus dem Schalungs-Bau vermieden oder entfernt werden müssen.

Auch Beschichtungen mit Polyurethan können als Schutz und optische Aufwertung genutzt werden. Hier ein kurzes Video des Herstellers „PU Solutions“:

Keramik

Mineralische Fugenkleber und der Beton reduzieren das Freie Chlor. Sind hinter der Keramik Hohlräume vorhanden, dann ist das der Rückzugs-Raum der Organismen. Wärme und Nährstoffe im Überfluss führen dazu, dass diese Organismen das Wasser verschlechtern. Die Keramik muss also ohne Hohlräume verarbeitet werden. Die nennt man das „Floating-Buttering-Verfahren“.

Fugen zwischen der Keramik

Starre Fugen können die Keramik zerstören und zu sehr gefährlichen Schnittkanten an der Keramik führen. Hier besteht Verletzungsgefahr! Dehnfugen von Beton und Keramik müssen übereinander positioniert werden. Alle anderen Fugen von Keramik zu Keramik müssen ebenfalls flexibel ausgeführt werden. Dabei ist zu beachten, dass die Epoxy-Verbindungen keine organischen Stoffe in das Wasser abgeben dürfen. Je nach Hersteller muss also zwischen Verarbeitung des Epoxy und der Befüllung mit Wasser eine Frist von etwa 30 Tagen abgewartet werden.

Fugen aus Silikon

Spezial-Silikon für das Schwimmbad ist resistent gegen Chlor. Reines Silikon ist mineralisch. Aber bei der Verarbeitung von normalem Silikon kommen oft organische Additive zum Einsatz. Diese Additive ernähren Algen und führen zu Verfärbungen der Fugen. Prüfen Sie die Eignung des Silikon.

Fast jeder Fliesenleger benutzt normales Spülmittel um die Fuge sauber zu verarbeiten. Die Inhaltsstoffe des Spülmittels bringen organische Stoffe in das Silikon. Der Fliesenleger muss die Gleitmittel des Herstellers des Spezial-Silikon benutzen. Wie üblich ist das Zauberwort auch hier „System-Hersteller“.

Toleranzen bei der Realisierung

Aus den Sicherheitsregeln ergeben sich Toleranzen, die im normalen Gebäude nicht üblich sind. Dies gilt auch für sekundäre Maße, die aus der besonderen Funktion des Beckens entstehen. Diese „normalen“ Toleranzen sind in DIN 18201 und 18202 sehr gut beschrieben. Der Architekt sollte es nicht versäumen, die „höheren Anforderungen“ an die Genauigkeit als in der DIN vor dem Angebot zu formulieren und schriftlich vertraglich zu fixieren.

Wenn zum Beispiel ein beweglicher Boden „Hubboden“ in das Becken eingebaut werden soll, dann muss das Becken in allen Wänden mit hoher Genauigkeit vertikal sein. Der Spalt zwischen der Wand und dem beweglichen Element muss in jeder Position des Bodens und in jedem Bereich des Umfanges kleiner als 8 Millimeter sein. (Norm EN 13451)

Wenn eine bewegliche Brücke eingesetzt werden soll um die Länge der Schwimm-Strecke verändern zu können, dann gilt das gleiche Maß (8 Millimeter) auch für den Spalt zwischen Brücke und Wand oder Brücke und Rinne. Unter Umständen muss vorher berechnet werden, welche Temperatur Wasser und Luft haben und welche Dehnung der Bauteile im Becken deshalb vorhanden sein könnte.

Hydraulisches System

In dieser Beckenbauart können das hydraulische System mit Düsen im Becken-Boden oder in der Becken-Wand eingesetzt werden. Für Düsen in der Wand ist die Schwächung der Statik zu beachten. Für Düsen im Beckenboden ist wichtig, in welcher Position die Rohre und Formstücke zur gleichmäßigen Verteilung des Wassers liegen sollen. Wenn die Rohre zwischen dem Stahl liegen sollen, dann ist oft eine größere Dicke des Bodens erforderlich. Es muss beachtet werden, dass auch die Düsen selbst ausreichend Abstand vom Stahl haben und in die Abdichtung integriert werden.

Wenn kein Hohlraum unter dem Becken geplant ist, dann müssen die Rohrleitungen unter dem Becken in der Regel vor dem gesamten Gebäude errichtet werden.

Details und Berechnungen zum hydraulischen System werden im gleichnamigen Tutorial folgen.

Entleerung des Beckens

Es gibt nationale Unterschiede in der Bewertung der Wassertiefe eines Beckens. In Deutschland gilt die magische Grenze von 1,35 Metern Wassertiefe. Größere Wassertiefe bedeutet größeres Risiko für die Badegäste. Umgekehrt ist es bei Startblöcken und Sprung-Anlagen. Hier ist eine minimale Wassertiefe erforderlich um das Risiko auf das Maß der Versicherungs-Vorschriften zu verringern. Dabei spielt es keine Rolle, ob das Gefälle  notwendig ist. Die Planung des Gefälles muss in die Berechnung und Bewertung der Wassertiefe aufgenommen werden.

Anschluss an die Abdichtung der Umgebung

Für Becken im Gebäude muss die Abdichtung des Beckens selbstverständlich mit der Abdichtung des Raumes verbunden werden. Dies ist besonders wichtig, wenn der Wasserspiegel höher als die Umgebung des Beckens liegt. (Siehe Zeichnung unten) Das Wasser kann auf der Dichtungs-Ebene unter den Fliesen wandern und im Bereich der Abdichtung des Raumes nach oben durch die Fliesen austreten. Deshalb muss die Abdichtung des Raumes auch auf der Dichtungs-Ebene entwässert werden. Entwässerung der Fliesen-Oberfläche ist nicht ausreichend.

Quelle: ACO Tiefbau Vertrieb GmbH,

Konstruktion des Beckens

Wenn man die dichtende Funktion des Beton und der eingebauten Teile verstanden hat, dann kann die Konstruktion begonnen werden. In jedem Schritt dieser Konstruktion müssen aber die zuvor formulierten Lehrsätze beachtet werden.

Vermutlich werden diese Grundsätze zu einer durchschnittlichen Wandstärke von mindestens 40 cm führen. Damit ergibt sich je Quadratmeter Beckenwand ein Gewicht von 2,6 Tonnen mal 0,4 Meter = 1,04 Tonnen. Das Wasser in einem 25x10x1,85m-Pool wiegt 463 Tonnen. Nur der Stahlbeton des gleich großen Pools wiegt schon 432 Tonnen.

Die Konstruktion muss so erfolgen, dass die geforderten Genauigkeiten am Ende des Prozesses eingehalten werden. Die Verkleinerung des Volumens des Betons darf nicht zu einer ungeplanten Veränderung der Länge des Pools oder zu einer erheblichen Verformung der Überlauf-Kante führen.

Das Eigengewicht des Beckens darf die Fundamente oder die stützende Konstruktion nicht verändern. Die Aufliege-Kräfte anderer Bauteile, zum Beispiel die Decke am Beckenkopf, müssen zusätzlich beachtet werden.

Dies alles stellt eine große Herausforderung an den Statiker, der das Becken auf Millimeter genau berechnen soll. Von Anfang an müssen zusätzlich berücksichtigt werden:

• Netto-Innenmaß nach FINA-Norm,
• Aufschläge für verschiebbare Brücken,
• Aufschläge für Keramik,
• Aufschläge für Kleber der Keramik (Achtung besonderes Verfahren),
• Toleranzen im Bau der Schalung,

Qualifizierte Architekturbüros beginnen Ihre Tätigkeit also mit der Erstellung eines Planes zur Verlegung der Fliesen und bringen Maße des Beckens und Position der Fugen im Plan in Übereinstimmung.

Quelle: www.agrob-buchtal.de/

Unter Beachtung aller Punkte können deshalb sehr schöne und langlebige Becken gebaut werden. Der Preis des Beckens richtet sich nach dem „wasserundurchlässigen Beton“ und den vielen Spezial-Teilen.

Die nächsten Seiten…

werden die unterschiedlichen Bauarten von Becken und die zugeordneten Materialien vorstellen. Aber dies erfolgt nicht in einer Pro- und Contra-Form. Statt dessen als möglichst neutrale Beschreibung der wichtigen Punkte aus meiner ganz persönlichen Meinung und Erfahrung. Die Bewertung und muss jeder Leser für sich selbst vornehmen.

Viel Spaß dabei!