Sanierung des Neustädter Abfangkanals

Im Rahmen der Sanierung des Neustädter Abfangkanals in Dresden wurden zwischen Januar und März 2020 in einem Teilobjekt entlang der Elbe zwei Überlaufbauwerke mit einer Gesamtfläche von rund 1.200 m² neu beschichtet. Planer und Verarbeiter folgten der Empfehlung der MC-Bauchemie und setzten auf den mineralischen Spezialmörtel ombran MHP-SP 3000.

Der Sanierungsabschnitt zwischen dem Ballhaus Watzke und der entlang der Elbe verlaufenden Flutrinne umfasst ca. 1.000 m Maulprofil mit einer Höhe zwischen 2,0 und 2,4 m sowie zwei Überlaufbauwerke (RUE 09H59 / RUE 09H65), in denen sich das Maulprofil zum Entlastungsbauwerk aufweitet. Hier sorgen Überlaufschwellen bei Starkregenereignissen für kontrollierte Entlastungen in die Elbe. Bei der Instandsetzung sollten, neben der Sanierung des Abfangkanals mit GFK-Kurzrohren, die Überlaufbauwerke samt den Zugangsbereichen und -stollen neu beschichtet werden. Die Stadtentwässerung Dresden GmbH vergab die Planung der Sanierungsmaßnahmen an die DAR Deutsche Abwasserreinigungsgesellschaft mbH aus Berlin, Niederlassung Dresden sowie die Ausführung der Instandsetzungsarbeiten an die Echterhoff Bau GmbH aus Dessau-Rosslau. Echterhoff setzte die Maßnahmen mit der Rohrrenovation Förster GmbH aus Pausa und der ESB Oberflächentechnik GmbH aus Sandersdorf-Brehna um.

 

Status quo: bis zu 100 Jahre alte Oberfläche

Der Neustädter Abfangkanal, der ab 1906 im Zuge des Baus der Kläranlage Kaditz als einer von zwei Abfang- und Transportkanälen für Mischwasser errichtet wurde, verfügte im Ausgangszustand über eine bis zu 25 mm dicke mineralische Putzschicht, die auf Stampfbeton aufgebracht worden war. Anders als ursprünglich befürchtet, wies die zum Teil mehr als 100 Jahre alte Oberfläche keine Schäden durch biogene Schwefelsäurekorrosion (BSK) auf. Wegen der Nutzung im Mischsystem kann allerdings eine solche Problemstellung auch zukünftig in Trockenwetterphasen nicht ausgeschlossen werden. Obwohl der auf den unbewehrten Stampfbeton aufgetragene Putz stellenweise leichte Anzeichen von Sulfattreiben aufwies, konnte eine tiefergehende Schädigung aber ausgeschlossen werden. Stattdessen offenbarte die alte Putzschicht vor allem Abnutzungsspuren durch mechanische Belastung sowie Absandungen, Risse und diverse Fehlstellen. An einzelnen Stellen, vor allem im Bereich der Überlaufschwellen, waren grobkörnige Zuschläge infolge von Materialabplatzungen sichtbar. Undichtigkeiten aufgrund von wasserführenden Rissen, durchgängige Längsrisse oder standsicherheitsrelevante Verformungen waren in den Bauwerken nicht gegeben bzw. aufgrund tief stehender Grundwasserstände während der Bauausführung nicht vorhanden.

 

Mineralische Reprofilierung und Beschichtung statt Carbonfasermatten

Da die Entlastungsbauwerke vom Maulprofil abweichende Geometrien aufwiesen, sollte die Sanierung in diesen Bereichen mittels Beschichtungstechnik erfolgen. Wegen schlechter Untergrundbeschaffenheit in Form geringer Betondruckfestigkeit und Oberflächenhaftzugfestigkeit war ursprünglich vorgesehen, punktuell verankerte Carbonfasermatten vorab zu installieren, an denen sich die anschließend applizierte Beschichtung verkrallen sollte. Die komplexen Geometrien der unterschiedlichen Abschnitte der Bauwerke ließen diesen Weg jedoch nicht zu.

 

Nach eingehender Prüfung der Gegebenheiten vor Ort ergab sich letztlich eine höhere Oberflächenhaftzugfestigkeit des Untergrundes als ursprünglich angenommen und eine tolerierbare Sulfatbelastung des Betongefüges. Darauf aufbauend entstand in Zusammenarbeit mit der MC-Bauchemie ein Alternativkonzept: Auftraggeber und Planer folgten der Empfehlung der Experten der MC für die unterirdische Abwasserinfrastruktur, eine mineralische Reprofilierung und Beschichtung mit erhöhter temporärer BSK-Beständigkeit (XWW4 gem. DIN 19573) in einer Schichtstärke von ca. 20 - 25 mm direkt auf den „gesunden“ Stampfbeton ausführen zu lassen.

 

Die Aufgabenstellung sah vor, die Putzschicht mittels Hochdruckwasserstrahlen mit bis zu 2.000 bar bis auf den tragfähigen Betonuntergrund zu entfernen, Kanten und Innenecken ab- bzw. mittels Hohlkehlen auszurunden sowie vorhandene Risse kraftschlüssig zu verpressen. Mögliche auftretende Undichtigkeiten sollten zudem abgedichtet werden. Die Beschichtung sollte samt vorausgehender Reprofilierung mit dem hoch beständigen Spezialmörtel ombran MHP-SP 3000 im Nassspritzverfahren mit ergänzender händischer Verarbeitung erfolgen. Eine zusätzliche Beschichtung mit einer dauerhaft BSK-beständigen Reaktionsharzbeschichtung wurde verworfen, da nur bedingt von BSK-Gefahr ausgegangen wurde. Schließlich sollten die abrasionsbelasteten Gerinne mit GFK-Elementen ausgekleidet und wasserdicht an die Beschichtung angebunden werden. Über den gesamten Bauzeitraum hinweg sollte die Abwasserhaltung über eine oberirdisch verlegte Stahlleitung parallel zur Elbe aufrechterhalten werden.

ombran MHP-SP 3000 überzeugt mit hoher chemischer Beständigkeit

Mit dem Hightech-Mörtel ombran MHP-SP 3000 hat MC-Bauchemie eine völlig neue Generation mineralischer Mörtelbeschichtungen auf den Markt gebracht. ombran MHP-SP 3000 zeichnet sich vor allem durch eine optimierte chemische Beständigkeit aus. Die Basis bilden CEM III-Hochleistungszemente, die dazu beitragen, dass die höchstmögliche Expositionsklasse XWW4 gemäß DIN 19573 erreicht wird.

 

Die hohe chemische Beständigkeit von ombran MHP-SP 3000 wird auch durch eine minimierte Porosität und optimierte Porengrößenverteilung in der Mörtelmatrix begünstigt: Die patentierte DySC®-Technologie der MC-Bauchemie (Dynamische SynCristallisation) sorgt dafür, dass sich die Mörtelmatrix über den normalen Hydratationsvorgang hinaus kontinuierlich verdichtet und verfestigt. Dadurch werden wasser- und somit schadstoffführende Poren auf ein Minimum reduziert und ein dauerhafter, hoher Schutz der Abwasserbauwerke erreicht. Dazu trägt auch der dickschichtige Auftrag (in der Regel ≥ 10 mm) des faservergüteten Mörtels bei, der durch eine optimal abgestimmte Sieblinie problemlos ermöglicht wird. Neben der hervorragenden chemischen Beständigkeit wird zudem eine extrem hohe Abrasionsbeständigkeit – quasi kein Abtrag bei der Standardprüfung mit der Darmstädter Kipprinne – sowie eine sehr hohe Sulfat- und Karbonatisierungsbeständigkeit erreicht. Darüber hinaus widersteht ombran MHP-SP 3000 auch extremen Temperaturwechseln sowie Frost-Tausalz-Belastungen.

 

Musterfläche überzeugt und liefert wertvolle Erkenntnisse

Aufgrund der schwierigen Untergrundbedingungen sowie herausfordernden Witterungsbedingungen infolge der Bauausführung während der Wintermonate wurden Anfang Januar 2020 seitens der Verarbeiter zusammen mit der MC-Bauchemie Pumpversuche mit ombran MHP-SP 3000 durchgeführt und erfolgreich eine Musterfläche in einem der Bauwerke angelegt. Dabei stellte man fest, dass der Betonuntergrund trotz intensiver Vorbereitung in einzelnen Bereichen noch sehr glatt war und nicht sichergestellt werden konnte, dass der Mörtel optimal anhaftete. Die betroffenen Bereiche mussten daher einer weiteren Untergrundvorbereitung mit Höchstdruckwasserstrahlen bis zu 2.000 bar unterzogen und weiter angeraut werden. Zudem war im Vorfeld eine große Anzahl von Kunststoff-Lamellenpackern zu Injektionszwecken gesetzt und im Nachgang „oberflächenbündig“ abgetrennt worden. Um mögliche Haftungsprobleme des Mörtels aufgrund des engen Packerrasters auszuschließen, mussten die Packer sämtlich mind. 10 mm in den Untergrund zurückgebohrt werden. Ferner zeigte sich, dass die bereits gereinigten Bauwerksbereiche bei der Mörtelapplikation im Nassspritzverfahren aufgrund von nicht zu verhindernder Zugluft einer erhöhten Staubbelastung ausgesetzt waren. Auch hier ging man auf Nummer sicher. So wurden alle zu beschichtenden Flächen zeitnah vor der Applikation nochmals mit einem Druck von 400 bis 500 bar hochdruckwassergestrahlt, um eine optimale Anhaftung des Mörtels zu gewährleisten.

 

Um zu vermeiden, dass durch die Zugluft Risse im Mörtel entstehen, wurde zudem das Hochleistungsnachbehandlungsmittel MC-RIM PROTECT-C auf Wachs-Dispersions-Basis eingesetzt.

 

Reprofilierung und Beschichtung in Hand- und Spritzapplikation ohne Materialwechsel

Mit Beginn der Beschichtungsarbeiten Mitte Januar 2020 konnte ombran MHP-SP 3000 seine flexible Handhabung und gute Verarbeitbarkeit als Dual-Performance-Systeme unter Beweis stellen. Während herkömmliche Instandsetzungssysteme aus verschiedenen Produkten für Reprofilierung und Beschichtung bestehen, löst ombran diese Aufgabe mit nur einem Produkt. Sowohl die Hand- als auch die Spritzapplikation kann ohne Materialwechsel umgesetzt werden. Das bedeutet eine Zeitersparnis und eine vereinfachte Baustellenlogistik.

 

Bei der maschinellen Verarbeitung von zementgebundenen Mörteln werden zudem erhöhte Anforderungen an die Pumpbarkeit des Mörtels und eine längere Verarbeitungszeit gestellt. ombran MHP-SP 3000 lässt sich mit gängigen Schneckenpumpen für Grobmörtel pumpen und verarbeiten, sei es bei der Beschichtung von Abwasserschächten im Schleuderverfahren oder auch bei der Auskleidung begehbarer Abwasserkanäle im Nassspritzverfahren, wie hier in Dresden. Dabei verfügt es über eine hohe Standfestigkeit auch bei großen Schichtdicken. Aber auch bei der Handapplikation kann der Mörtel dank einfacher Verarbeitung und schneller Wasserbelastbarkeit im Sohl- und Gerinnebereich überzeugen, so dass die beschichteten Abwasserbauwerke nach einer kurzen Aushärtungsphase von wenigen Stunden wieder genutzt werden können.

 

Störungsfreier Ablauf

Während Wände und Decken der Entlastungsbauwerke in Dresden per Spritzapplikation beschichtet wurden, erfolgte die Applikation in horizontalen Bodenbereichen händisch. Dabei wurden die Sohl- und Bermenbereiche sowie die Wände bis 2/3 Ihrer Höhe geglättet, der Rest verblieb spritzrau. Die Beschichtungsarbeiten, bei denen ca. 50 Tonnen ombran MHP-SP 3000 verarbeitet wurden, konnten in einem Zeitraum von rund sechs Wochen in allen Bauabschnitten wie geplant termingerecht durchgeführt werden. Dies ist umso höher zu bewerten, da die Witterungsbedingungen aufgrund der Ausführung im Winter ausgesprochen problematisch waren und sogar beheizte Zelte für die Lagerung des Mörtels notwendig machten. Zudem war das Mischen in den Kanalbauwerken wegen der Staubentwicklung nicht möglich, so dass außerhalb des instand zusetzenden Bereichs gemischt werden und das Material über rund 40 Meter in die Kanäle gepumpt werden musste. Während der gesamten Maßnahme führte MC-Gebietsleiter Gunther Schweiger vor Ort im 14-tägigen Zyklus Begehungen und Sichtungen mit Vertretern der Bauleitung durch. Dadurch war es möglich, kurzfristig auf Fragen und Schwierigkeiten wie bzw. die zuvor beschriebenen Probleme bei der Musterflächenerstellung zu reagieren und Lösungswege aufzeigen zu können. So wurde der störungsfreie Ablauf der Arbeiten sichergestellt; unnötige Nacharbeiten konnten vermieden und ein beanstandungsfreies Ergebnis erzielt werden.

 

Die Resultate der abschließenden Haftzugprüfungen im Rahmen der Bauabnahme lagen Ende Februar mit > 2 N/mm² deutlich über den Vorgaben des Regelwerks DIN 19573, Hohllagen wurden nicht festgestellt. Nach der erfolgreichen Abnahme der Beschichtungsmaßnahmen in den beiden Entlastungsbauwerken konnten Anfang März 2020 die Sanierungsarbeiten mit dem Einbau der Sohle mittels GFK-Halbschalen wie geplant fortgesetzt werden. Nachdem die Hohlräume unter den Halbschalen vergossen worden waren, wurden die Anschlüsse zwischen GFK-Elementen und der Mörtelbeschichtung mit der dauerhaft flexiblen Reaktionsharz-Spachtelmasse Konudur Flexfit CS der MC-Bauchemie und Edelstahlschutzprofilen ausgebildet.

 

Reibungsloses Zusammenspiel und positives Fazit

Dank eines reibungslosen Zusammenspiels aller Beteiligten konnte die Sanierungsmaßnahme am Neustädter Abfangkanal in Dresden ohne Verzögerung und mit einem hervorragenden Ergebnis abgeschlossen werden. Dabei war das Sanierungssystem sowie der High-Tech-Mörtel ombran MHP-SP 3000 für Verarbeiter und Planer ebenso ein Schlüssel zum Erfolg wie die intensive Vor-Ort-Begleitung durch alle Beteiligten. So erfolgte die Gesamtabnahme der Maßnahme durch den Auftraggeber auch ohne Einschränkung.