Verankerungen in WHG-Dichtflächen – Dübel für FD-Beton und beschichtete Böden

Der immer bedeutendere Umweltschutz setzt sich auch im industriellen Umfeld fort. Auch Befestigungen in Anlagen beim Umgang mit wassergefährdenden Stoffen gemäß Wasserhaushaltsgesetz (WHG) und der Verordnung über Anlagen zum Umgang mit wassergefährdeten Stoffen (AwSV) rücken immer stärker in den Fokus. Gemäß der DAfStb-Richtlinie „Betonbau beim Umgang mit wassergefährdenden Stoffen (BUmwS)“ gilt es für Anlagenbetreiber, -planer und Sachverständigen Verankerungssysteme zu verwenden, die eine Medienbeständigkeit und Dichtigkeit gegenüber dem beaufschlagten Medium vorweisen und auch nach einer Beaufschlagung die Standsicherheit gewährleisten. Im nachfolgenden Artikel werden Ihnen zunächst die rechtlichen Grundlagen aufgezeigt, sowie anschließend die Produktlösungen von Hilti für Verankerungen in WHG-Dichtflächen vorgestellt.

WHG steht für Wasserhaushaltsgesetz und verpflichtet den Betreiber von Anlagen sicherzustellen, dass keine wassergefährdenden Stoffe in die Umwelt gelangen. Auf Grundlage des § 62 Abs. 3 WHG [1] gilt es, ab einem jährlichen Umschlagvolumen von mindestens 220 Liter wassergefährdender Substanzen entsprechende Maßnahmen zu treffen, die dem Schutz der Umwelt dienen und beispielsweise im Havariefall sicherstellen, dass kein wassergefährdendes Medium die Umwelt verunreinigt. Anlagenbetreiber unterliegen gemäß § 5 Abs 1 WHG [1] der Sorgfaltspflicht und müssen daher gewähren, dass „[…] eine nachteilige Veränderung der Gewässereigenschaften“ vermieden wird. Aus diesem Grund sind etwaige Anlagen nach der AwSV seit 2017 bundeseinheitlich geregelt [2]. Unter anderem sieht diese Regelung vor, dass WHG-Anlagen ein „Zwei-Barrieren-System“ aufweisen müssen. Während die Primärbarriere den wassergefährdenden Stoff direkt umschließt (Tank, Fass, etc.), dient als Sekundärbarriere häufig die Herstellung einer WHG-Dichtfläche mittels eines flüssigkeitsdichten Betons (FD/FDE-Beton) entsprechend DAfStb, oder durch eine flüssigkeitsdichte WHG-Beschichtung mit Bauartgenehmigung.

Nach § 62 Abs. 3 WHG gelten als wassergefährdende Stoffe „feste, flüssige und gasförmige Stoffe die geeignet sind, dauernd oder in einem nicht unerheblichen Maß nachteilige Veränderungen der Wasserbeschaffenheit herbeizuführen.“ Wassergefährdende Stoffe werden im Allgemeinen einzelnen Stoffgruppen zugeordnet, welche wiederum in Medienlisten des DIBt aufgeführt sind. Das DIBt-Fachreferat II 7 empfiehlt für die Klassifizierung der Befestigungssysteme die Medienliste 1 des DIBt.

_{Abbildung 1: Darstellung der Stoffgruppen nach Medienliste 1 des DIBt}

Für die Eignung von Dübelsystemen gilt es, einen entsprechenden Nachweis über die Beständigkeit und Dichtigkeit gegenüber jeder einzelnen Stoffgruppe zu erbringen. Eine pauschale Aussage über die Dichtigkeit von Dübelsystemen gegenüber aller Medien unabhängig vom Anwendungsfall kann nicht getroffen werden.

Grundsätzlich sind alle Anlagen, in denen mit mehr als 220 Liter wassergefährdenden Substanzen pro Jahr umgegangen wird so zu konzipieren, dass die Grundsatzanforderungen der Dichtigkeit, Standfestigkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber zu erwartenden mechanischen, thermischen und chemischen Einflüssen gemäß § 17 Abs. 2 und § 18 Abs. 2 AwSV [2] während der Dauer der Beanspruchung erhalten bleibt. Je nach Gefährdungssituation und Art des Umgangs mit wassergefährdenden Stoffen wird in LAU- und HBV- Anlagen unterschieden. LAU steht hierbei für Lagern, Abfüllen, Umschlagen, HBV für Herstellen, Behandeln, Verwenden.

_{Abbildung 2: Beispielhafte Darstellung von LAU- und HBV-Anlagen}

Entscheidend für die Einteilung der Anlagen ist unter anderem die Unterscheidung der Beaufschlagungsart zwischen Dauerbeaufschlagung (L,H,B,V) oder intermittierender Beaufschlagung (A,U) sowie der Beaufschlagungsdauer (gering, mittel, hoch) nach DWA-A 786 [4].

_{Abbildung 3: Aufschlüsselung der Beaufschlagungsdauer nach Anlagentyp}

WHG-Dichtflächen werden mittels eines flüssigkeitsdichten Betons (FD-Beton), oder durch das Aufbringen einer entsprechenden WHG-Beschichtung auf nicht flüssigkeitsdichtem Beton realisiert. Flüssigkeitsdichter Beton weißt einen optimierten Widerstand gegen das Eindringen von wassergefährdenden Stoffen auf [3] und ist nach DAfStb-Richtlinie „Betonbau beim Umgang mit wassergefährdenden Stoffen“ für Betonbauten nach DIN EN 206-1/DIN 1045-2 baulich geregelt [5]. WHG-Beschichtungen werden aus medienresistenten, flüssigkeitsundurchlässigen Materialen ausgeführt. Hierbei gilt es unter anderem auf die Beschichtungsart (bspw. Epoxidharz, Vinylester) und -hersteller zu achten. Eine generelle Aussage über die Eignung von Dübelsystemen für alle WHG-Beschichtungssysteme ist nicht möglich.

Mit vereinfachter Erläuterung der rechtlichen Grundlagen gilt es zunächst, bevor die Produktlösungen von Hilti ausführlich aufgezeigt werden, die Zulassungssituation für Verankerungen in WHG-Dichtflächen in Deutschland aufzuzeigen. Das DIBt, welches für die Ausstellung von ETAs sowie aBGs zuständig ist, hat wettbewerbsübergreifend zum gegenwärtigen Zeitpunkt (01/2022) lediglich aBGs für Verankerungen in FD-Beton (WHG-Dichtfläche) in LAU-Anlagen ausgestellt. Für Verankerungen auf beschichteten Flächen in LAU-Anlagen wurden bisher wettbewerbsübergreifend gegenwärtig keine aBGs für Verankerungssysteme ausgestellt. Für diese Anwendungsfelder können herstellerspezifische gutachterliche Stellungnahmen herangezogen werden. Ebenso werden zum jetzigen Zeitpunkt für Verankerungssysteme in WHG-Dichtflächen in HBV-Anlagen keine aBGs ausgestellt. Nach § 63 WHG bergen LAU-Anlagen die größere Menge an wassergefährdenden Stoffen und stellen daher auch das größere Umweltrisiko dar. Ebenso gelten die Umgebungsbedingungen bei LAU-Anlagen als geregelter (meist Umgebungstemperatur). HBV-Anlagen hingegen sind meist in Produktionsbereichen zu finden. Dort kommen unterschiedlichste Bedingungen vor. Vor allem im Hinblick auf die Umgebungstemperaturen (meist sehr hohe Temperaturen). Daneben umfassen diese Anlagen große Flächen, vielen Flächentypen und individuelle Einbausituationen. Eine Verallgemeinerung dieser Anlagen für ein Zulassungsverfahren zum Erlangen einer aBG ist daher nach aktuellem Stand nicht gegeben. Nach § 62 WHG gilt es in jedem Falle die Anlage so zu errichten, dass eine nachteilige Veränderung der Eigenschaften von Gewässern nicht zu besorgen ist. Für Verankerungen auf FD-Beton und beschichteten Böden in HBV-Anlagen ist es daher von den Behörden akzeptiert und gewünscht, dass Verankerungssysteme für WHG-Dichtflächen in LAU-Anlagen auch für HBV-Anlagen eingesetzt werden können. Für Planer und Sachverständige gilt es die Verwendbarkeit zu den gegebenen Bedingungen im Kontext der Gesamtanlage individuell zu bewerten. Eine Übersicht über die Anwendungsfelder mit den jeweiligen aBGs und Gutachten sehen Sie nachfolgend.

_{Abbildung 4: Zulassungssituation FD-Beton und für spezifische Beschichtungssysteme auf Basis von Epoxid- und Vinylester-Bindemitteln}

Für Verankerungen in FD-Beton sowie für beschichtete Flächen bietet Hilti Ihnen unterschiedliche Verbunddübelsysteme an. Nachfolgend werden Ihnen die Anwendungsfelder detailliert aufgezeigt:

FD-Beton in LAU-Anlagen (statische Verankerung):

Für Verankerungen in FD-Beton in LAU-Anlagen weißt Hilti jeweils eine aBG für die zwei chemischen Mörtel HIT HY 200-A (Z-74.8-205) sowie HIT RE 500 V4 (Z-74.8-206) auf. Dadurch wird eine Vielzahl der Stoffgruppen abgedeckt und eine Befestigung ohne Lastabminderung mit wenigen Ausnahmen ermöglicht. Zudem besteht für Sie der Vorteil der unterschiedlichen Aushärtezeiten. Während das schnell abbindende Verbundsystem HIT HY 200-A bei 20°C Untergrundtemperatur eine durchschnittliche Aushärtezeit von 45 Minuten aufweist, beträgt diese beim Verbundsystem HIT RE 500 V4 7 Stunden.

_{Abbildung 5: Gegenüberstellung Aushärtezeiten HIT HY 200-A und HIT RE 500 V4}

FD-Beton in LAU-Anlagen (dynamische Verankerung):

Während der chemische Hybridmörtel HIT HY 200-A in Verbindung mit Gewindeankerstangen (bspw. HAS-U) für die statische Verankerung in FD-Beton hervorragend geeignet ist, eignet sich dieser aufgrund seines chemischen Aufbaus jedoch nicht für dynamische Verankerungen. Für Dynamikanwendungen finden nach Zulassung sogenannte Konenankerstangen (HAS-D, HAS-TZ, HIT-Z-D TP) Anwendung. Diese erzeugen durch das Aufbringen des Anzugsdrehmomentes im Mörtel gezielt Spreizsegmente, die wiederum eine stoff-/reibschlüssige Kraftübertragung gewähren. Durch diesen Vorgang kann die Dichtigkeit des Verankerungssystems nicht gewährleistet werden.

_{Abbildung 6: Darstellung Funktionsweise Hybridmörtel HIT HY 200-A}

Abhilfe schafft der chemische Mörtel HIT RE 500 V4: Durch eine anzustellende ingenieurstechnische Bemessung des Befestigungspunktes nach Eurocode 2-4 eignet sich dieser in Kombination mit einer Gewindeankerstange für Dynamikanwendungen. Die Übertragung von Querkräften ist über eine Ringspaltverfüllung unter Verwendung eines Verfüllset zu gewährleisten.

Beschichteter Beton in LAU-Anlagen (statische Verankerung):

Für Verankerungen in beschichteten Böden in LAU-Anlagen weißt Hilti vielzählige Gutachten für vier Epoxidharz- und zwei Vinylesterbeschichtungssysteme unter Verwendung des chemischen Mörtels HIT RE 500 V4 auf.

_{Abbildung 7: Übersicht über diverse geprüfte Beschichtungssysteme}

Bei Verankerungen auf beschichteten WHG-Dichtflächen ist die Aufrechterhaltung einer durchgängigen Beschichtung zu gewähren. Dies ist gerade im Bereich des Ringspaltes zwischen Ankerstange sowie dem anzuschließenden Bauteil entscheidend und wird durch die Verwendung eines Verfüllsets sichergestellt.

_{Abbildung 8: Darstellung des abzudichtenden Bereiches bei Verankerungen in beschichteten WHG-Dichtflächen}

Beschichteter Beton in LAU-Anlagen (dynamische Verankerung):

Während der Hybridmörtel HIT HY 200-A bei FD-Beton in Kombination mit Dynamikanforderungen wie bereits beschrieben aufgrund seines chemischen Aufbaus keine Anwendung finden kann, eignet sich dieser wiederum für die Anwendung bei beschichteten Böden. Ausschlaggebend ist hier wie auch bei statischen Verankerungen, dass der Ringspalt mittels des chemischen Mörtels HIT RE 500 V4 zur Bohrflanke hin abgedichtet werden muss. Für die Abdichtung dieses Bereiches bedarf es daher auch hier eines Verfüllsets.

_{Abbildung 9: Darstellung der zu verwendenden chemischen Mörtel bei Dynamikverankerungen in beschichteten WHG-Dichtflächen}

Nach AwsV ist die intermittierende Beaufschlagungsart in LAU-Anlagen, speziell bei den Anlagentypen A(bfüllen) und U(mschlagen), als am kritischsten zu bewerten. Wie eingangs beschrieben, gibt es derzeit wettbewerbsübergreifend keine Möglichkeit für HBV-Anlagen eine aBG zu erlangen. Die Verankerungssysteme für HBV-Anlagen sind sowohl für FD-Beton als auch für beschichtete Böden gutachterlich geregelt. Üblicherweise werden jegliche Anwendungen in HBV-Anlagen an den Regelungen der LAU-Anlagen angelehnt. In den Hilti Produktgutachten sind zu den jeweiligen Anwendungsfeldern die Beschreibungen der Beaufschlagungsart (intermittierend, dauerhaft) zudem nochmals aufgefasst.

Um ein geeignetes Dübelsystem für Verankerung auf WHG-Dichtflächen zu definieren, gilt es den Anlagentyp (LAU-/HBV-Anlage) sowie die Art der Ausführung der Sekundärbarriere (FD-Beton oder WHG-Beschichtung) zu beachten. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt kann eine aBG nur für Verankerungen in FD-Beton in LAU-Anlagen ausgestellt werden. Für Verankerungen in WHG-Beschichtungen in LAU-Anlagen können derzeit nur Gutachten herangezogen werden. Eine Aussage über die pauschale Eignung eines Verbunddübelsystems für alle Beschichtungssystem kann nicht getroffen werden. Es gilt daher jedes einzelne WHG-Beschichtungssystem gutachterlich zu zertifizieren. Verankerungen in WHG-Dichtflächen in HBV-Anlagen werden üblicherweise an jene der LAU-Anlagen angelehnt und ebenfalls über Gutachten geregelt. Wettbewerbsübergreifend gilt es die Medienbeständigkeit und Dichtigkeit der Verankerungssysteme gegenüber jeder einzelnen Stoffgruppe zu prüfen. Mit Blick auf die Stoffgruppenabdeckung (Medienliste 1, DIBt [6]) der beiden chemischen Mörtel HIT HY 200-A und HIT RE 500 V4 lässt sich die technologische Marktführerschaft von Hilti klar herausstellen.

Zulassungs- und Gutachtenumfang für FD-Beton und beschichtete Böden in LAU-Anlagen:

_{Abbildung 10: Zulassungs- und Gutachtenumfang für FD-Beton und beschichteten Böden in LAU-Anlagen}

Gutachtenumfang für FD-Beton und beschichtete Böden in HBV-Anlagen:

_{Abbildung 11: Gutachtenumfang für FD-Beton und beschichteten Böden in HBV-Anlagen}

Zusammenfassend lässt sich das Produktportfolio von Hilti für die jeweilige Anwendung vereinfacht wie folgt darstellen:

_{Abbildung 12: Produktlösungen von Hilti in FD-Beton und beschichtete Böden in LAU- und HBV-Anlagen}

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_________________________________________________________________________ [1] Gesetz zur Ordnung des Wasserhaushaltes (Wasserhaushaltsgesetz WHG) vom 31. Juli 2009 mit Änderungen vom 11. August 2010. [2] Verordnung über Anlagen zum Umgang mit Wassergefährdenden Stoffen (AWSV) vom 18. April 2017, Bonn, Bundesgesetzblatt Jahrgang 2017 Teil I Nr.22. [3] https://www.beton.wiki/index.php?title=Flüssigkeitsdichter_Beton [4] Arbeitsblatt DWA-A 786, Technische Regel Wassergefährdender Stoffe (TRWS), Ausführung von Dichtflächen, 2020. [5] DAFSTB-Richtlinie „Betonbau beim Umgang mit Wassergefährdenden Stoffen (BUMWS)“, Fassung März 2011, Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e. V. – DAFSTB; Berlin 2011. [6] Medienlisten für Abdichtungsmittel und Dichtkonstruktionen zum Lagern, Abfüllen und Umschlagen wassergefährdender Stoffe, Stand: Januar 2016, Deutsches Institut für Bautechnik (DIBt), Berlin 2016.