Dichter Schacht dank Schicht im Schacht?

Im Test: 13 Schachtsanierungsverfahren

Aber welches der zahlreichen Schachtsanierungsverfahren wählen? Welches dichtet zuverlässig ab und hält dauerhaft? Welches ist in welchem Fall geeignet, welches nicht? Im vergleichenden IKT-Warentest „Schachtsanierung“ wurden nun 13 marktgängige Verfahren untersucht. Die Ergebnisse reichen von GUT bis AUSREICHEND, nur ein Verfahren versagte.

Der kommunale Lenkungskreis dieses Projektes wählte die in Tabelle 1 aufgeführten Verfahren aus.

Land und Kommunen finanzieren gemeinsam

Diesen IKT-Warentest finanzieren das NRW-Umweltministerium und die Kommunen des Lenkungskreises gemeinsam. Die Prüfungen sowie die Dokumentation der Ergebnisse führt das IKT als neutrales und unabhängiges Institut durch. Das Institut ist insbesondere verantwortlich für die ingenieurtechnische Entwicklung des Prüfkonzepts und die Umsetzung des Prüfprogramms. Diesbezügliche Entscheidungen werden in unmittelbarer Abstimmung mit dem Lenkungskreis getroffen.

Sanierungsaufgabe und Testprogramm

Die Aufgabe bei diesem IKT-Warentest bestand für die Teilnehmer in der Sanierung eines etwa 5 m hohen, kontrolliert vorgeschädigten Betonschachts DN 1000 vor Grundwasseranstieg. Zentrale Elemente des Testprogramms sind die Systemprüfungen und die Qualitätssicherung der Anbieter. Für die Systemprüfungen wurden im IKT-Großversuchsstand insgesamt 13 Schächte aus Betonfertigteilen der Nennweite DN 1000 eingebaut. Um den Zustand eines schadhaften Schachts und die tatsächlichen Herausforderungen für die Sanierung möglichst realitätsnah zu simulieren, legten die beteiligten Netzbetreiber folgende Schadensbilder fest:

– 8x „Einzelschaden“: punktuelle Schadstelle als Bohrloch mit 10 mm Durchmesser

– 4x „Flächiger Schaden“: 9 Bohrlöcher mit 5 mm Durchmesser auf einer Fläche von 20 cm x 20 cm mit Simulation von punktuellen Mängeln bei der Untergrundvorbereitung (Trennmittel)

– 5x „Undichte Ringfuge“: Ringfuge mit jeweils 4 Bohrlöchern von 6 mm Durchmesser

Das Sanierungsziel lautete, die Dichtheit und Tragwirkung des Abwasserschachts wiederherzustellen. Wie dies zu erreichen ist, wurde jedem Warentest-Teilnehmer selbst überlassen, das heißt er war für Planung, Konzeption, Sanierung und Nachbearbeitung allein verantwortlich. Ein Zeitlimit gab es nicht.

Prüfprogramm und Bewertungsschema

Nach Abschluss der Schachtsanierungen wurde zunächst eine Füllstandmessung gemäß DIN EN 1610 durchgeführt. Bei den eigentlichen Systemprüfungen standen dann Belastungen aus Außenwasserdruck im Vordergrund:

– Kurzzeit-Grundwasserbelastung schrittweise bis 5 m, Haltedauer: 17,5 Tage (je Belastungsstufe 3,5 Tage)

– Langzeit-Grundwasserbelastung konstant bei 5 m, Haltedauer: 67 Tage

Nach jedem Anheben des Wasserstands wurden die Schächte inspiziert. Nach Erreichen des maximalen Wasserstands von 5 m wurden die Schächte weiterhin wöchentlich optisch und akustisch inspiziert. Während der Inspektionen wurden Undichtheiten, Hohlstellen, Risse und andere Auffälligkeiten protokolliert.

Nach Abschluss der Grundwasser-Belastungen wurden Haftzugfestigkeiten bestimmt und die undichten Stellen an der Steigtechnik dokumentiert. Außerdem wurde die Ringsteifigkeit mit der zerstörungsfreien MAC-Methode, die mit einer Horizontalpresse und feinen Sensoren arbeitet, gemessen. Diese Kriterien gingen als Zusatzinformationen ohne Benotung in den Warentest ein. Darüber hinaus wurden Nachweise zur Trag- und Schutzwirkung sowie vielfältige Aspekte der Qualitätssicherung hinterfragt.

Kriterium Fremdwasser-Dichtheit

Das Kriterium „Fremdwasser-Dichtheit“ wurde anhand der Beobachtungen während der Kurz- und Langzeit-Grundwasserbelastung bewertet. Dabei wurden folgende Zustände unterschieden:

– keine Auffälligkeit

– Feuchtefleck ≤ 25 cm²

– Feuchtefleck > 25 cm²

– Feuchtefleck mit Fließfahne ≥ 40 cm

– Infiltration

Kriterium Tragwirkung

Das Kriterium „Tragwirkung“ wurde für den Lastfall von 5 m Außenwasserdruck bewertet. Dabei wurden die eingesetzten Systeme mit Blick auf die Wirkungsweise danach unterschieden, ob sie einen Haftverbund zum Untergrund eingehen (Fall „Haftverbund“) oder ob sie mittels spezieller Tragelemente rückverankert beziehungsweise komplett selbsttragend sind (Fall „Rückverankert/Selbsttragend“).

Für den Fall „Haftverbund“ wurden die Aspekte „Haftzugfestigkeit“, „Hohllagen“, „Risse“ und „Blasen“ betrachtet und Auffälligkeiten bewertet und benotet. Falls Hohllagen vorhanden waren, wurden diese flächengewichtet als „Nullwerte“ in die Mittelwertberechnung der Haftzugprüfungen einbezogen.

Beim Fall „Rückverankert/Selbstragend“ wird auf einen flächigen Haftverbund zum Untergrund planmäßig verzichtet. Eine Eigentragwirkung galt dann als Systemverhalten, wenn sie durch einen entsprechenden statischen Nachweis belegt werden konnte. Ohne einen solchen Nachweis wurde dieses Kriterium mit „mangelhaft“ benotet.

Kriterium Robustheit

Das Kriterium „Robustheit“ bezieht sich ausschließlich auf das Schadensbild „Flächiger Schaden“. Hierbei wurde ein Trennmittel unmittelbar vor der Sanierung auf die hierfür vorgesehenen Flächen aufgetragen, um Hinweise zur Robustheit des Sanierungssystems gegenüber unplanmäßigen Verbundschwächen zu erfassen, wie sie in der Praxis bei fehlender Untergrundvorbehandlung auftreten können.

Für die Bewertung des Kriteriums „Robustheit“ wurden die Sanierungssysteme in Abhängigkeit ihres Tragverhaltens unterschieden:

– Fall 1: Haftverbund zum Untergrund

– Fall 2: Rückverankerung mit speziellen Tragelementen

– Fall 3: Rohr-in-Rohr-System

Beim Kriterium „Robustheit“ wurden die Aspekte „Verbund im Umfeld“ (nicht relevant für Fall 3), „Verformungen“, „Zugspannungsüberschreitungen“ und „Infiltration“ betrachtet und Auffälligkeiten bewertet und benotet.

Kriterium Abnahme-Eindruck

Mit dem Kriterium „Abnahme-Eindruck“ wurde der Eindruck des Gewerks bei der Bauabnahme bewertet. Die Beurteilung wurde vom Bewertungskreis (einer Gruppe von Netzbetreibern aus dem Lenkungskreis) direkt im Schacht und anhand von Videodokumentationen mittels Kamera durch den gesamten Lenkungskreis mit Notenvergabe vorgenommen.

Kriterium Schutzwirkung

Bei dem Kriterium „Schutzwirkung“ wurden Nachweise für den Einsatz der Systeme in Abwasseranlagen mit dem zulässigen pH-Wert-Bereich von den Anbietern angefordert. Der Nachweis war erbracht, wenn eine DIBt-Zulassung oder erfolgreich abgeschlossene Prüfungen in Analogie zur DIBt-Zulassungsprüfung vorlagen. Ergänzend wurden Einlagerungsversuche für Mörtel und Kunststoff in aggressiven beziehungsweise besonders aggressiven Medien durchgeführt, um auch die Schutzwirkung der hier eingesetzten Materialien stichprobenhaft zu überprüfen. Sofern keine Auffälligkeiten vorlagen, führte dies zu einer Aufwertung um eine Note.

Kriterium Qualitätssicherung

Unter „Qualitätssicherung der Anbieter“ wurden Kriterien erfasst wie Verfahrensbeschreibung, Schulungen, Prüfzeugnisse und Fremdüberwachung. Ergänzend wurde das Kriterium „Besondere Auffälligkeiten“ definiert, um gegebenenfalls weitere Besonderheiten in der Tätigkeitsdurchführung zu erfassen.

Baustellenuntersuchungen

Die Baustellenuntersuchungen dienten der Erfassung der grundsätzlichen Handhabbarkeit der Sanierungsverfahren unter Praxisbedingungen. Entsprechend wurde durch die Baustellenuntersuchungen auch die Plausibilität der Einsätze in den IKT-Versuchsständen überprüft.

Hierzu wurden die wesentlichen Arbeitsschritte vor Ort beobachtet. Insbesondere wurden Art und Umfang der Vorarbeiten aufgenommen und Abweichungen zu den Angaben in den Verfahrenshandbüchern beziehungsweise zu den Arbeiten in den IKT-Versuchsständen erfasst. Darüber hinaus wurden die Baustellenuntersuchungen in der Bewertung der „Qualitätssicherung der Anbieter“ beim Kriterium „Besondere Auffälligkeiten“ herangezogen. Tabelle 2 fasst das Bewertungsschema einschließlich Zusatzinformationen zusammen und stellt die durch die Netzbetreiber festgelegte Wichtung dar.

Ergebnisse Fremdwasser-

Dichtheit

Beim Schadensbild „Einzelschaden“ zeigten die Kandidaten nach dem Beobachtungszeitraum (Kurzzeit- und Langzeit-GW-Belastung) keine Auffälligkeiten. So waren alle 96 bewertbaren Schadstellen dicht (100 %). Entsprechend stellt dieses Schadensbild für die getesteten Sanierungssysteme offensichtlich kein Problem dar.

Auffälligkeiten bei dem Schadensbild „Undichte Ringfuge“ (bei 14 von 60 Sanierungen, ca. 23 %) zeigten sich bereits in der Kurzzeit-Grundwassersimulation 5 m. Die Langzeit-Grundwassersimulation 5 m führte lediglich bei drei Schadstellen (5 %) zu einer Zustandsveränderung. Drei weitere Schadstellen (5 %) wiesen allerdings neue Auffälligkeiten in Form von Feuchteflecken auf. Entsprechend waren 43 Schadstellen ohne Auffälligkeiten (ca. 72 %).

Sofern eine Schadstelle ansprechend saniert wurde und zu Beginn ohne Auffälligkeiten ist, bleibt sie es in der Regel auch (139 von 156 Schadstellen, ca. 89 %). 154 Schadstellen (ca. 99 %) zeigten bis zum Versuchsende keine Infiltrationen (Langzeit-Grundwassersimulation 5,0 m).

Tragwirkung: Haftverbund mit Untergrund

Bei dem Schadensbild „Einzelschaden“ zeigten sich bei 216 von 240 Bewertungsfällen (ca. 90 %) keine Auffälligkeiten. Offensichtlich stelle dieses Schadensbild für die getesteten Sanierungssysteme bis auf eine Ausnahme kein wesentliches Problem dar.

Bei dem Schadensbild „Undichte Ringfuge“ waren 133 von 150 Bewertungsfälle (ca. 89 %) ohne Auffälligkeit. Das System „Ombran MHP“ wies zwei Zugspannungsüberschreitungen auf, die allerdings aufgrund der geringen Ausdehnung nicht negativ gewertet werden. Offensichtlich stellt dieses Schadensbild für die getesteten Sanierungssysteme kein wesentliches Problem dar.

Im Bereich der „Übrigen Schachtwand“ zeigten 7 von 10 Systemen (70 %) keine Auffälligkeiten. Die Mörtel-Systeme „Ombran MHP“ und „Ergelit KS 1“ wiesen großflächige Hohllagen auf. Zudem waren bei dem System „Ergelit KS 1“ Zugspannungsüberschreitungen (Risse) erkennbar, die mit Kritikpunkten gewertet wurden.

Lediglich das System „Spectrashield“ zeigte Auffälligkeiten im Hinblick auf die mittlere Haftzugfestigkeit. Die weiteren 12 Systeme erfüllten das Kriterium.

Für das Kriterium „Tragwirkung“ erhalten 7 von 10 Anbietern die Note 1,0. Drei Systeme („Ombran MHP“, „Ergelit KS 1“ und „Spectrashield“) werden jeweils mit 5,0 benotet.

Tragwirkung: Rückverankert/Selbsttragend

Lediglich für eines der drei Systeme wurde ein statischer Nachweis eingereicht („GfK-Innenschacht“). Die Tragsicherheit der Systeme „GfK – Rückverankert“ und „PE-HD – Segmentauskleidung“ bleibt unbekannt.

Robustheit gegenüber punktuellen Mängeln in der

Untergrundvorbereitung

Bei dem Kriterium „Mangelhafter Verbund im Umfeld“ zeigten sich bei 44 von 52 Schadstellen (ca. 85 %) keine Auffälligkeiten. Zwei Mörtelbeschichtungen zeigten an einer beziehungsweise zwei von vier Schadstellen Auffälligkeiten in Form von Hohllagenvergrößerungen („Ombran MHP“ und „Silicate R“). Zwei Kunststoffbeschichtungen wiesen an fünf von acht Schadstellen Auffälligkeiten auf („Spectrashield“ und „Oldodur WS 56“). An den verbleibenden vier Auskleidungs- und vier Mörtelsystemen sowie der Kunststoffbeschichtung aus Epoxidharz wurden keine Auffälligkeiten festgestellt.

Das Kriterium „Übermäßige Verformung“ zeigte bei 46 von 52 Schadstellen (ca. 89 %) keine Auffälligkeiten. Bei zwei Kunststoffbeschichtungen wurden an sechs von acht Schadstellen Auffälligkeiten in Form von Blasen festgestellt („Spectrashield“ und „Oldodur WS 56“). Die sechs Mörtelbeschichtungen, die vier Auskleidungssysteme und die Kunststoffbeschichtung aus Epoxidharz („Ultracoat“) zeigten keine Auffälligkeiten.

Bei dem Kriterium „Zugspannungsüberschreitung“ waren 41 von 48 bewertbaren Schadstellen (ca. 85 %) ohne Auffälligkeiten. Drei Mörtelbeschichtungen wiesen Auffälligkeiten in Form von Rissen auf. Die vier Auskleidungssysteme, drei Mörtelsysteme und zwei Kunststoffbeschichtungen zeigten entsprechend keine Auffälligkeiten.

Hinsichtlich des Kriteriums „Infiltration“ zeigten sich an 33 von 48 Schadstellen (ca. 69 %) keine Auffälligkeiten. An allen sechs Mörtelbeschichtungen wurden Auffälligkeiten in Form von Feuchteflecken und/oder Fließfahnen festgestellt. Bei einer Kunststoffbeschichtung zeigten sich an einer von vier Schadstellen Auffälligkeiten in Form von infiltrierendem Wasser („Oldodur WS 56“). An den vier Auskleidungssystemen und der Kunststoffbeschichtung aus Epoxidharz wurden keine Auffälligkeiten festgestellt.

Wurde im Umfeld eines „Flächigen Schadens“ ein mangelhafter Verbund festgestellt, so traten in der Regel auch an diesen Stellen Undichtigkeiten auf. Traten Risse in einer Mörtelbeschichtung auf, zeigten sich in allen Fällen ebenfalls Undichtigkeiten. An den vier Auskleidungssystemen sowie der Kunststoffbeschichtung aus Epoxidharz wurden keine Auffälligkeiten festgestellt.

Abnahme-Eindruck

Die Spanne der Gesamtnoten bei diesem Kriterium reicht von sehr gut (1,1) bis ausreichend (3,7). Dabei wurden 3x die Note sehr gut, 5x gut, 3x befriedigend und 1x ausreichend an die Systeme vergeben (Durchschnitt Gesamtnote 2,2). Es sind signifikante Notenunterschiede zwischen den einzelnen Systemen vorhanden.

Schutzwirkung

Nachweise für die Schutzwirkung wurden für 4 von 13 Systemen vorgelegt. Für drei Systeme liegt eine DIBt-Zulassung vor („Ombran MHP“, „Ergelit KS 1“ und „Spectrashield“). Für das System „Silicate R“ wurde ein Prüfungsnachweis, der für die DIBt-Zulassung erforderlich ist, vorgelegt. Alle Systeme zeigten in Stichprobenuntersuchungen keine Auffälligkeiten. Entsprechend wurden alle Systeme um eine Note aufgewertet.

Die Qualitätssicherung der Systemanbieter beziehungsweise Sanierungsdienstleister war sehr lückenhaft. Sämtliche Ergebnisse sind in den Testtabellen zusammengefasst.

Fazit

Schachtsanierung mit marktüblichen Systemen zuverlässig möglich

Im IKT-Warentest zeigten die Systeme, dass eine zuverlässige Schachtsanierung auch bei späterer Grundwasserbelastung möglich ist. Die Bandbreite der einzelnen Systemnoten ist allerdings groß – von GUT bis AUSREICHEND.

Systemversagen durch Mängel in der Untergrundvorbereitung im Einzelfall

Eines der Beschichtungssysteme ist nicht bewertbar, da es sich als äußerst empfindlich gegenüber punktuellen Mängeln in der Untergrundvorbereitung erwies (Testkriterium „Robustheit“). Ausgehend von im Test eigens provozierten lokalen Schwachstellen (Trennmittel) entwickelten sich unter Außenwasserdruck riesige Blasen, die einen weiteren Einstieg verhinderten. Weitere Systeme zeigten an diesen Stellen Risse, Blasen, Hohllagenvergrößerungen und Undichtheiten.

Dichtheitsverhalten frühzeitig erkennbar, wenn Grundwasser ansteht

Zeigten sich die Sanierungen direkt nach erster Grundwasserbelastung als dicht, so wurden in der Regel auch bei erhöhter und längerer Grundwasserbelastung keine weiteren Qualitätsmängel mehr beobachtet. Eine Bauabnahme bei anstehendem Grundwasser ist zu empfehlen.

Tragsicherheit bei einigen Systemen kritisch

oder unbekannt

Die Untersuchungen zur Tragwirkung der unterschiedlichen Systeme zeigten ein sehr differenziertes Ergebnis. Einige Systeme, die auf Haftverbund setzen, wiesen großflächige Hohlstellenbereiche und Rissbildung auf und werden mit „mangelhaft“ benotet, andere schlossen überzeugend mit „sehr gut“ ab.

Schutzwirkung bei einer Vielzahl der Systeme unklar

Lediglich 4 von 13 Anbietern konnten Nachweise für den Einsatz der Materialien beziehungsweise der Systeme in Abwasseranlagen vorlegen. Bei Stichprobenuntersuchungen (Einlagerungsversuche) zeigten sich allerdings keine Auffälligkeiten.

Qualitätssicherung sehr lückenhaft

Die Mehrzahl der Systemanbieter und Sanierungsdienstleister konnte nur vereinzelt Schulungsnachweise, Prüfzeugnisse, DIBt-Zulassungen etc. vorweisen. Insgesamt zeigten sich große Lücken.

MAC-Messung belegt Mittragwirkung

Die MAC-Messungen zeigen, dass alle Beschichtungen sowie Auskleidungen mit vollflächigem Kontakt beziehungsweise Verbund zur Altschacht-Wandung einen nennenswerten Beitrag zur Wiederherstellung der horizontalen Ringsteifigkeit leisten können. Auch bei gerissenem Altschachtring wurden vielfach die Werte eines intakten Systems wieder erreicht oder sogar übertroffen.

Abnahme-Eindruck der Netzbetreiber bestätigt Test-Ergebnisse

Die unmittelbare Bewertung der Gewerke durch die Vertreter der kommunalen Netzbetreiber – der Abnahme-Eindruck bei Schachteinstieg – deckte sich weitgehend mit den Ergebnissen der umfangreichen Warentest-Prüfungen. Dies setzt allerdings eine besondere Erfahrung der einzelnen Mitarbeiter voraus.

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