Ionen sicher beschleunigen und erforschen

Die Bauarbeiten an dem neuen Teilchenbeschleuniger FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research – Anlage für die Forschung mit Antiprotonen und Ionen) machen das Projekt derzeit zu einem der größten Deutschlands. So werden über 3.000 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus der ganzen Welt nach der Fertigstellung das gigantische „Labor zur Erforschung des Universums auf Erden“ nutzen.

Die Bauarbeiten sind in zwei Bauabschnitte, die Lose Nord (Beschleunigertunnel) und Süd (zugehörige Bauwerke), aufgeteilt. Unzählige Firmen sind an der Mammutaufgabe beteiligt und werden von der Architektengemeinschaft ion42 als Planer gesteuert. Insbesondere in der Vorplanungsphase erforderten die hohen Ansprüche an die Bauwerke eine umfangreiche Erarbeitung von Detaillösungen und Materialprüfungen, die durch ion42 und die STUVAtec (Studien- gesellschaft für Tunnel und Verkehrsanlagen mbH, Köln) vorgegeben und geprüft wurden. Für den Neubau des bis zu 20 Meter tief liegenden, 1,1 Kilometer langen Beschleunigertunnels sollte die hochwertige Betonkonstruktion zusätzlich mit einer sicheren Außenabdichtung, die den hohen Drucklasten standhalten kann, versehen werden. Hier hat das innovative Frischbetonverbundsystem von Sika als zweite Abdichtungsebene zur Baukonstruktion gepaart mit der intensiven technischen Beratung den Bauherrn und die hinzugenommenen Experten von ion42 und der STUVAtec überzeugt.

Konzeptionelle technische Beratung ergänzt optimal die integrierte Planung

Im Rahmen der multinationalen integrierten Bauablaufplanung, der Entwicklung und dem Bau der Beschleuniger leisteten die Fachleute der Sika Deutschland GmbH bereits in der Konzeptionsphase seit den ersten Kontakten im Jahr 2013 gemeinsam mit den Planern von ion42 und dem Bauherrn umfangreiche technische Beratungsarbeit. Dabei wurden von Beginn an die Besonderheiten auch mit externen Experten der STUVAtec und der Architektengemeinschaft ion42 diskutiert und stetig weiterentwickelt. „Wir haben das gesamte Frischbetonverbundsystem SikaProof als zusätzliche Abdichtungsebene zur Betonkonstruktion vorgestellt. Schrittweise sind wir alle Komponenten, den Materialaufbau und die Wirkungsweise sowie Detailausbildungen, bezogen auf die Projektbesonderheiten, durchgegangen. Es wurde von Sika ein ausführliches Handbuch mit zahlreichen Details und Beschreibungen inklusive umfangreicher Nachweise erstellt. Außerdem haben wir eine Vielzahl an Referenzprojekten präsentiert,“ erläutert Marco Bloch, Produktingenieur Bauwerksabdichtung, die weitreichende und über Jahre andauernde intensive Beratung und Projektweiterentwicklung durch die Sika Deutschland GmbH.

Abdichtungskonzept mit Frischbetonverbund-technologie

Um eine größtmögliche Nutzungssicherheit zu erreichen, wurde die Betonkonstruktion mit einem außenliegenden, perfekt aufeinander abgestimmten Gesamtsystem bestehend aus dem innovativen Frischbetonverbundsystem SikaProof A-12, dem nachträglich applizierbaren Verbundsystem SikaProof P-12 und dem Fugen- und Rissabdichtungssystem Sikadur-Combiflex TF kombiniert.

Von der Bauherrenseite waren Physiker involviert, die sich mit den Materialien auseinandergesetzt und deren Lebensdauer sowie Beständigkeit bewertet haben. Sie legten schließlich zwei unterschiedliche Anbieter mit verschiedenen Systemen fest, die zur Realisierung des Projekts geeignet waren. Nachdem das Frischbetonverbundsystem von Sika ausgewählt wurde, mussten stetig weitere Nachweise geführt und Detailausbildungen erarbeitet oder optimiert werden. Allein von den ersten Beratungen in 2013 bis zur Probeverlegung vergingen fünf Jahre durch die sorgfältige Vorplanung. Es wurde ein umfangreicher Katalog mit verschiedenen Detaillösungen für Bohrpfahlkopfausbildungen, Höhenversprünge und zahlreiche weitere Bausituationen mit dem Frischbetonverbundsystem von Sika erstellt.

Druckwasserdichtes und rissüberbrückendes Frischbetonverbundsystem SikaProof A und SikaProof P

SikaProof A-12 ist ein vorzuinstallierendes Frischbetonverbundsystem (FBVS) für wasserundurchlässige Betonbauwerke mit hochwertiger Nutzung. Der mehrschichtige Aufbau aus einer 1,2 Millimeter dicken hochflexiblen Dichtungsbahn aus FPO (Flexibles Polyolefin) und einer betonseitigen Verbundschicht stellt einen dauerhaft flächigen Verbund mit dem erhärtenden Frischbeton her und verhindert wirksam eine Hinterläufigkeit im Falle ungewollter Beschädigungen. Aufgrund der rissüberbrückenden Eigenschaften, in Kombination mit dem druckwasserdichten Hinterlaufschutz, bietet dieses Gesamtsystem optimalen Schutz und maximale Nutzungssicherheit.

Die Vorteile des SikaProof Frischbetonverbundsystems liegen klar auf der Hand. Neben der hohen Dichtigkeit (zugelassen für einen Druck von bis zu 20 m Wassersäule), Rissüberbrückungsfähigkeit und einem druckwasserdichten Hinterlaufschutz, besticht das Material durch seine hohe Festigkeit und Dehnfähigkeit. Es ist hochflexibel und rissüberbrückend, zeigt eine hohe Kälteflexibilität und einen hohen Widerstand gegen mechanische Beanspruchung.

Sikadur-Combiflex TF System für Fugen- und Rissabdichtungen

Für nahezu alle Arten von Fugen- und Rissabdichtungen wurde das vielfältig kombinierbare und bewährte Sikadur-Combiflex TF System verwendet. Es ermöglicht die Aufnahme dreidimensionaler Fugenbewegungen und gewährleistet gleichzeitig eine druckwasserdichte Abdichtung. Das Sikadur-Combiflex TF System besteht aus verschiedenen Dichtstreifen und Fugenbandprofilen aus thermoplastischem Elastomer (TPE) sowie einem epoxidharzbasierenden Systemkleber. Somit ist ein Einsatz vor und nach der Betonage unter der Bodenplatte, an der Wand oder im Deckenbereich möglich. Damit ist das Abdichtungssystem eines der am flexibelsten einsetzbaren Abdichtungssysteme und ebenso in Kombination mit den SikaProof Systemen A und P geprüft.

Boden- und Wandbeschichtung mit aufeinander abgestimmten Systemen

Die Beschichtung der Böden besteht aus einem System aus Sika-floor-81 EpoCem, einem dreikomponentigen Epoxidharz-Zementmörtel als osmose-sichere Verlaufsbeschichtung, und Sikagard WallCoat N, einer wässrigen, farbigen Versiegelung als dekontaminierbare Beschichtung. Der epoxidharzvergütete, leicht texturierte Fließmörtel auf Zementbasis bietet sich für alle Anwendungen auf zementösen, mineralischen Untergründen im Innen- und Außenbereich von Böden und Wänden an. „Die Anforderungen an die Wasserdampfdiffusionsfähigkeit im Systemaufbau von Böden und Wänden waren wegen der massigen Bauteile, wie insbesondere der 2,40 Meter dicken Bodenplatte, extrem hoch. Daher kam die patentierte Systemlösung Sikafloor-81 EpoCem zum Einsatz. Erschwerend kam hinzu, dass die Wände mit dem Sandstrahl vorbereitet werden mussten. Diese Arbeiten konnten in den Innenräumen des Strahltunnels im BA Nord nur trocken erfolgen,“ beschreibt Jacqueline Send, Key Account Managerin Industriebau bei Sika, die anspruchsvolle Ausführung der Beschichtung. Für die Wandbeschichtungen wurde der kunststoffmodifizierte Feinspachtel Sika MonoTop-723 ebenfalls in Kombination mit der dekontaminierbaren Beschichtung Sikagard WallCoat N verwendet. Mit dem Feinspachtel konnten die Betonoberflächen ausgeglichen und Lunker sowie Poren geschlossen werden. Im Bereich der Rinnen kam Sikafloor-701 mit Sika Reemat Premium als Verbundabdichtung in Kombination mit der dekontaminierbaren Beschichtung Sikafloor-390 N zum Einsatz.

Die verschieden kombinierbaren Beschichtungssysteme von Sika lassen sich in Verbindung mit Sikafloor-81 EpoCem auf Untergründen mit einem hohen Feuchtigkeitsgehalt oder frischem Beton einsetzen. Dabei wird der epoxidharzvergütete Fließmörtel mit mindestens 2,0 Millimeter Schichtdicke aufgebracht. Das innovative Sika-Beschichtungssystem verhindert die osmotische Blasenbildung der Kunstharzbeschichtung auf feuchten Untergründen und bietet eine ausgezeichnete Haftung auf Betonuntergründen. Es zeichnet sich durch eine besonders hohe Widerstandsfähigkeit gegen zahlreiche Angriffe aus.

Sika Deutschland GmbH
www.sika.de