Im Fokus steht dabei die Außenanwendung spritzbarer, chemisch reaktiver Dichtstoffe verschiedener Polymerklassen in Bodenfugen (Bewegungsfugen). Diese lassen sich wiederum in Dehnfugen in der Fläche und in Anschlussfugen unterteilen, wobei für erstere meist die große Bewegung bzw. Belastung und für zweitere eher der Anschluss zwischen verschiedenen Bauteilen im Vordergrund steht.

Teil 1: Regelwerke, Einwirkungen auf Bodenfugen im Außenbereich und Anforderungen an Dichtstoffe

Relevante Regelwerke für Bodenfugen im Außenbereich

Folgende Regelwerke sind für die Anforderungen an Dichtstoffe und ihre Anwendung im Bodenbereich relevant:

Relevante Regelwerke für die Anwendung:

Einwirkungen auf Bodenfugen im Außenbereich
Neben hauptsächlich thermisch bedingten Bewegungen sind Bodenfugen im Außenbereich zusätzlichen Belastungen ausgesetzt: mechanisch durch Verkehr (Fußgänger oder Fahrzeuge) oder chemisch durch Reinigungsprozesse verursacht. Oft treten Kombinationen auf, wie etwa bei Fugen in Parkdecks - zum einen durch das Befahren und zum anderen durch Streusalz-Rückstände, welche durch die Fahrzeugräder auf den Dichtstoff gelangen.

Mögliche Einwirkungen auf Bodendichtstoffe im Außenbereich:

Physikalische Belastungen und die Auswirkungen auf den Dichtstoff

Physikalische Belastungen eines Bodenbelags führen in der Regel zu Bewegungen im Dichtstoff.

Schwindet ein Baustoff/Bauteil, wird der Dichtstoff gedehnt. Dabei verjüngt er sich in seinem Querschnitt. Hierbei kann es zu Ausrissen oder Abrissen an den Haftflächen und zum Reißen der Dehnfuge kommen.

Dehnt sich ein Baustoff/Bauteil aus, so entsteht im Dichtstoff die Stauchung. Er wird zusammengedrückt. Eine große Stauchung kann zum „Platzen“ des Dichtstoffs führen. In der Folge werden Druckspannungen in den Untergrund eingetragen, die Brüche im Kantenbereich der Bauteile verursachen können.

Setzt sich ein Bauteil gleichmäßig, wird der Dichtstoff geschert. Hierbei verschieben sich die Haftflächen parallel gegeneinander, es treten die gleichen Schadensbilder wie bei der Dehnung auf - jedoch wesentlich eher.

Kippen die Haftflächen/Bauteile trapezförmig auseinander, wirkt auf den Dichtstoff die sog. Schälbelastung ein. Bei dieser Belastung tritt der Schaden nochmals deutlich früher als bei den vorgenannten ein.

Anforderungen an Dichtstoffe für Bodenfugen im Außenbereich

Spritzbare Dichtstoffe sind typische Prozesswerkstoffe, die erst durch einen physikalischen oder chemischen Abbindevorgang nach der Verarbeitung ihre mechanische Festigkeit ausbilden. Ausnahmen sind Dichtstoffe mit dauerhaft thermoplastischen Eigenschaften (keine Abbindereaktion) wie z. B. Polyisobutylen (Butyl).

Aus den oben beschriebenen Einwirkungen auf Dichtstoffe ergeben sich Anforderungen für die konkreten Anwendungsbereiche. Diese sind insbesondere für die Auswahl geeigneter Dichtstoffe von entscheidender Bedeutung. Folgende chemisch reaktive spritzbare Dichtstoffe lassen sich für Bodenfugen im Außenbereich einsetzen:

Silikondichtstoffe

Silikone zeichnen sich durch herausragende UV-Stabilität aus, haben eine wasserabweisende Oberfläche (hydrophob) und haften sehr gut auf unterschiedlichen Untergründen wie Glas, Keramik, Beton, Naturstein, Metall und Kunststoffen mit polarer Oberfläche. Sie behalten ihre mechanischen Eigenschaften (Festigkeit, Dehn- und Rückstellvermögen) über einen weiten Temperaturbereich nahezu konstant bei (-60 °C bis +150 °C). Silikondichtstoffe ohne organische Weichmacher/Lösemittel ertragen schadlos Temperaturen von bis zu 220 °C und einige spezielle Silikondichtstoffe sogar bis zu 350 °C, weshalb sie als schwerentflammbar klassifizierbar sind (Brandverhalten).

Polyurethandichtstoffe (PU)

Polyurethane besitzen ein ähnlich gutes Haftprofil wie Silikone auf verschiedensten Untergründen und bieten darüber hinaus Farben und Lacken einen guten Haftgrund (Überstreichbarkeit). Die Gruppe der Polyurethandichtstoffe zeichnet sich durch eine große Vielfalt hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften und einer ausgezeichneten Verarbeitungsfreundlichkeit aus. Der Gebrauchstemperaturbereich liegt zwischen -40 °C und ca. 130 °C.

Silanmodifizierte Polymerdichtstoffe (SMP)

SMP werden häufig auch als Hybridpolymere bezeichnet, weil sie – wie Silikondichtstoffe – unter Abspaltung von Alkohol neutral aushärten. Es handelt sich um polyetherbasierte organische Polymere. Sie zeichnen sich außerdem durch eine gute UV-Stabilität, ihre herausragenden Hafteigenschaften und gute Überstreichbarkeit aus.

Polysulfid-Dichtstoffe

Polysulfide sind der Klassiker unter den Dichtstoffen und sind fast ausschließlich als zweikomponentige Produkte erhältlich. Sie zeichnen sich durch eine hohe Treibstoffbeständigkeit und Kälteresistenz aus. Das qualifiziert sie besonders für die Versiegelung von Bodenfugen in Tankstellen sowie anderen mineralöl- und treibstoffbelasteten Bereichen. Polysulfide sind ähnlich wie Polyurethane oder SMP auch überstreichbar.

Hinterfüllmaterial für Fugendichtstoffe

Als Hinterfüllmaterial oder auch Dichtstoffvorlage wird in der Regel ein elastisches Material mit unpolarer Oberfläche gewählt, welches in Form und Dimension die Fugentiefe begrenzen und die Anhaftung des Dichtstoffes am Fugengrund unterbinden kann. Der Dichtstoff sollte normalerweise keine Haftung zum Hinterfüllmaterial aufbauen. Die Bemessung der Dichtstoffvorlage richtet sich nach der vorhandenen Fugendimension.

Teil 2: Planung, Dimensionierung, Konstruktion und Auswahl geeigneter Dichtstoffe

Befestigte Außenflächen werden auf Grund der späteren Nutzung, aber auch aus gestalterischen Gründen, aus den unterschiedlichsten Baustoffen hergestellt. Bevorzugt werden Materialien aus Beton, Naturstein oder Keramik (u. a. Klinker). Gerne wird Beton auch zur Herstellung von Pflastersteinen (Betonwaren) in abwechslungsreicher Form und Farbgebung eingesetzt, um damit beispielsweise im Privatbereich zu gestalten. Diese Pflastersteine werden in verschiedenen Bauweisen verbaut. Auf Grund der hohen Verkehrslasten (Lkw-/Busverkehr) und den modernen Reinigungsmaschinen (Kehr-Saug-Maschinen) steht die ungebundene Bauweise seit einigen Jahrzehnten in der Kritik. Die Verlegung von Pflastersteinen und Platten in einem Mörtelbett mit einer gebundenen Fuge hat sich auf Grund dessen etabliert und wird zunehmend wegen ihrer leichten Pflege bevorzugt.

Da durch die gebundene Bauweise jedoch starre, endlose Flächen entstehen, müssen diese durch Bewegungsfugen unterbrochen werden. Temperaturwechsel beanspruchen auf Grund der materialspezifischen Ausdehnungskoeffizienten die Konstruktion eines Belages im Außenraum. Hinzu kommen Spannungen aus dem Abbinde- und Trocknungsprozess der Mörtel-, Stein- und Betonschichten. Die sich durch die Temperaturschwankungen ergebenden Bauteilbewegungen sind Grundlage für die Fugendimensionierung. Flächen- und Endlosbauwerke sind durch Dehnfugen in Einzelflächen aufzuteilen. Jedes Feld kann seine Spannung über die Dehnfuge abbauen, größere Schäden und Mängel (gerissene Platten, zerdrückte Steine, etc.) lassen sich so vermeiden.

Abstand der Dehnfugen festlegen

Bei der Festlegung des Abstands der Dehnfugen ist das Material des Bodenbelags zu berücksichtigen. Beton besitzt einen Ausdehnungskoeffizienten (bei 20 °C) von ca. 0,011 bis 0,015 mm/m K; Naturstein hingegen einen Ausdehnungskoeffizienten (bei 20 °C) von ca. 0,006 bis 0,008 mm/m K.

Hinzu kommt bei Beton, dass er durch Wasserabgabe (Trocknung) und Wasseraufnahme ein gewisses Eigenleben in Punkto Quellen und Schwinden führt. Auf Grund dessen wird empfohlen, bei Betonbauwerken Bewegungsfugen im Abstand von fünf Meter und bei Naturstein im Abstand von sechs bis acht Meter einzuplanen.

Herstellen der Bewegungsfuge

Zwei Varianten zur Ausführung von Bewegungsfugen haben sich auf den Baustellen etabliert:

Wird mit Beton ein flächiges Bauteil hergestellt, so werden die Bewegungsfugen durch die Betonierabschnitte eingeplant und vorgegeben. In die Fuge wird ein weicher Baustoff eingestellt, damit beim Betonierprozess die Fuge nicht vollläuft und funktional bleibt. An ihren Kanten wird die Fuge entsprechend gefast.

Der Dichtstoff liegt dadurch etwas tiefer und ist somit der direkten Belastung nicht permanent ausgesetzt.

Der Dichtstoff wird in üblicher Vorgehensweise in die Bewegungsfuge eingebracht:

Grundsätzlich sollten Fugen möglichst dort geplant werden, wo keine permanente chemische oder mechanische Belastung auftritt. Mechanisch belastete Bodenfugen müssen von Anfang an unterschiedlich geplant werden, je nachdem ob es sich um begehbare oder befahrene Fugen handelt. Um eine Stolpergefahr für Fußgänger zu vermeiden, werden begehbare Fugen bis zur Oberkante mit dem Fugendichtstoff gefüllt. Bei befahrenen Fugen kann es sinnvoll sein, dass die Fugenflanken gefast sind, um den direkten Kontakt zwischen Fahrzeugreifen und Dichtstoff zu vermeiden.

Größere Bodenfugen mit deutlich über 20 Millimeter Breite sollten möglichst vermieden werden, um die Angriffsfläche für mechanische Beschädigungen klein zu halten. Bei der Berechnung von Kreuzfugen sollte die 1,5-fache Fugenbreite angesetzt werden. Hier treffen sich zwei Fugen im rechten Winkel, weshalb die auftretende Belastung multidimensional und somit besonders hoch ist.

Auswahl geeigneter Dichtstoffe

Die Tabelle gibt für die Dichtstoffauswahl in vereinfachter Weise einen Überblick über die besonderen Anforderungen an elastische Dichtstoffe und deren Relevanz für die Abdichtung von Bodenfugen im Außenbereich für verschiedene, beispielhaft genannte Anwendungsbereiche. Hierbei sind ausschließlich spritzbare Dichtstoffe berücksichtigt und keine Fugenbänder. Die grundsätzliche Eignung der in einem Abdichtungssystem verwendeten Produkte ist immer im Vorfeld mit den Empfehlungen des Dichtstoffherstellers abzugleichen oder separat abzuklären.

Teil 3: Verarbeitung, Wartung und Instandsetzung

Verarbeitung

Vorbereitung (Neubau und Sanierung)

Die Flächen müssen trocken, staub- und fettfrei sein sowie frei von nichthaftenden Teilen (Lunker, Lackreste, Rost, etc.), damit der Dichtstoff darauf haften kann. Neben der Reinigung erfordern manche Oberflächen zusätzlich eine Vorbereitung mit einem Primer, damit die Dichtstoffe anhaften können. Primer sind abhängig vom zu verbindenden Material auszuwählen.

Sanierung: Entfernen des alten Dichtstoffs

Bei der Sanierung sind im ersten Schritt der alte Dichtstoff sowie die alte Rundschnur gründlich und restlos zu entfernen. Der Ausbau der elastischen Fugen erfolgt in der Regel mit einem mechanischen Verfahren wie beispielsweise mit einem Cuttermesser oder mittels Fugenschneider. Falls neben mechanischen Hilfsmitteln auch chemische Entfernungsmittel zur Entfernung der Dichtstoffrückstände eingesetzt werden, ist sicherzustellen, dass keine chemischen Rückstände in der Fuge zurückbleiben und keine Reaktionen mit darunterliegenden Schichten auftreten, die die Haftung der neu eingebauten Dichtstoffe beeinträchtigen. Diese können die Aushärtung und somit die Funktionalität des neuen Dichtstoffs beeinflussen.

Einbau der Dichtmassen

Vor der Verfugung mit einem standfesten Dichtstoff ist eine Rundschnur (z. B. PE) zur Vermeidung einer Dreiflankenhaftung einzubringen. Diese ist bei Bodenfugen so zu wählen, dass die Fugentiefe der Fugenbreite entspricht.

Wenn die Neigung der Bodenfuge < 3° beträgt, kann neben standfesten Dichtstoffen auch mit selbstverlaufenden Dichtstoffen gearbeitet werden, sodass automatisch eine glatte Oberfläche entsteht. Bei selbstnivellierenden Dichtstoffen gelten dieselben Voraussetzungen wie bei einem standfesten Dichtstoff, wesentlicher Unterschied ist die Verarbeitung. Während selbstnivellierende Dichtstoffe vor allem in der komplett waagerechten Fuge eingesetzt werden können, werden standfeste Dichtstoffe auch in Fugen mit entsprechendem Gefälle appliziert. Abziehen ist bei selbstnivellierenden Dichtstoffen nicht notwendig.

Ausführungshinweise

Die Breite von Dehnungsfugen im Bodenbereich sollte generell mindestens 10 mm und maximal 20 mm betragen. Die Fugentiefe sollte durch Hinterfüllung der Fugen im ungefähren Maßstab von 1:1 zur Fugenbreite gesetzt, allerdings auf maximal 15 mm begrenzt werden.

Bei befahrenen Bodenfugen empfiehlt es sich, diese zum Schutz der Beton- und Estrichkanten leicht anzufasen oder mit Kantenschutzprofilen zu versehen. Der Dichtstoff sollte vertieft eingebracht werden.

Bei begangenen Bodenfugen sollte eine flächenbündige Verfugung gewählt werden, um Stolpergefahren und ungewolltes Sammeln von Flüssigkeiten zu vermeiden. Daher sollten auch chemisch beanspruchte Fugen wie begangene Bodenfugen ausgeführt werden. Die Formgebung (Entstehen der leichten Hohlkehle) wird durch die eingesetzte Abziehhilfe beeinflusst.

Glättmitteleinsatz

Es sollte kein Glättmittel auf die Fugen gesprüht oder unkontrolliert mit einem Pinsel auf Dichtstoff und Fugenränder aufgetragen werden. Die Empfehlung lautet das Glättwerkzeug mit dem passenden Glättmittel zu benetzen und anschließend die Fuge abzuziehen.

Es darf nur ein für die Anwendung geeignetes Glättmittel nach Herstellerempfehlung bei der Verfugung von Bodenfugen eingesetzt werden. Allerdings sollte sich der Einsatz auf ein Minimum begrenzen. Glättmittel-Rückstände auf der Dichtstoffoberfläche oder auf den angrenzenden Materialien sind zu vermeiden.

Bei Pinselauftrag darf ausschließlich der Fugendichtstoff gezielt mit einem sauberen Pinsel und wenig Glättmittel benetzt werden. Den Fugendichtstoff anschließend mit Glättwerkzeug abziehen und glätten.

Wartung

Nach dem der für die Anwendung und die zu erwartende Belastung passende elastische Dichtstoff gewählt und nach den aktuellen Regeln der Technik fachgerecht eingebaut wurde, gilt es durch regelmäßiges Kontrollieren die dauerhafte Funktionalität zu überwachen. Durch die unterschiedlichsten physikalischen, mechanischen und chemischen Belastungen, die während der Lebensdauer auf den Dichtstoff einwirken, können Mängel entstehen, die wiederum Folgeschäden mit sich bringen.

Welche Fugen sollten daher gewartet werden?

Nach DIN 52460 ist die Wartungsfuge eine starken chemischen und/oder physikalischen Einflüssen ausgesetzte Fuge, deren Dichtstoff in regelmäßigen Zeitabständen überprüft und ggf. erneuert werden muss, um Folgeschäden zu vermeiden. Diese Wartungsfugen sind bereits vor Beginn der Arbeiten dem Auftraggeber anzuzeigen und in der Vertragsgestaltung zu berücksichtigen.

Da vor allem im öffentlichen Raum unvorhersehbare zusätzliche Belastungen chemischer oder mechanischer Natur auf den Dichtstoff einwirken können, ist der Zeitraum der Entstehung von Mängeln in der Fuge nicht vorab zu benennen. Grundsätzlich liegt die Wartung von Wartungsfugen in der Verantwortung des Bauherrn, des Betreibers oder deren Beauftragten und nicht im Verantwortungsbereich des Auftragnehmers. Daher empfiehlt sich ein zusätzlich zu vereinbarender Wartungsvertrag nach DIN 52460, der die Wartungsaufwendungen, Pflichten des Auftraggebers sowie die Kostendeckung klar regelt.

Die Intervalle zur Wartung sind individuell je nach Einsatzbereich und zu erwartender Belastung festzulegen. Für spezifische Bereiche wie LAU- oder JGS-Anlagen gibt es bereits Empfehlungen und Vorgaben für Prüfungen und Wartungsintervalle in den gültigen allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen.

Durch visuelle Begutachtung der Boden- und Anschlussfuge können entstandene Mängel einfach geprüft werden:

Instandsetzung

Muss die Fuge erneuert werden, ist der Dichtstoff zunächst mechanisch zu entfernen. Chemische Reiniger könnten zusätzlich in darunter liegenden Schichten Schäden verursachen oder die Haftung und Vernetzung des neu eingebrachten Dichtstoffes beeinflussen und sind daher pauschal nicht zu empfehlen.

Nach vollständiger Entfernung des alten Dichtstoffes muss dann nach den aktuellen Regeln der Technik und unter Berücksichtigung der zu erwartenden Einwirkungen und Belastungen ein neuer Dichtstoff gewählt und eingebracht werden.