Schutz und Instandsetzung von Kläranlagen und Abwasserkanälen

Beim Bau von Kläranlagen und öffentlichen Abwasserkanälen ist eine fundierte Planung, die fachgerechte Verarbeitung sowie eine dichte und dauerhafte Bauweise erforderlich - vorzugsweise aus dauerhaftem Beton.

Dennoch kommt es häufig vor, dass im Laufe der Jahre Schutz- oder Instandsetzungsmaßnahmen notwendig werden. Denn gerade Klärbecken und Abwassernetze unterliegen vielseitigen Beanspruchungen.
Die breite Produktpalette der Sika Deutschland GmbH bietet ganzheitliche Lösungen, die von Betoninstandsetzung über Oberflächenschutz, Bauwerksinjektion und Hohlraum­verguss bis hin zu Fugen- und Rissabdichtung sowie Sohlplattenverklebung rei­chen.

Das Schmutz- und Regenwasser aus der Kanalisation durchläuft in der Kläranlage verschiedene Reinigungsstufen in unterschiedlichen Klärbecken. Am Anfang steht die mechanische Reinigung, bei der grobe Verschmutzungen aus dem Abwasser entfernt werden. Mit Hilfe biologischer Abbauvorgänge erfolgt im zweiten Schritt die Reinigung im Belebungsbecken oder im Faulturm. Zuletzt werden die biologisch nicht abbaubaren Stoffe durch chemische Prozesse in gesonderten Misch-, Nachklär- oder Sonderbecken beseitigt.
Die Betonbauwerke einer Kläranlage sind durch diese vielschichtigen Reinigungsprozesse und die verschiedenen Wasserqualitäten potenziellen Gefahren ausgesetzt. Dazu gehören beispielsweise die Leer- und Füllzyklen der Becken, der Angriff durch aggressive Abwässer und die Befahrung der Beckenkrone durch die Räumerbrücke. Starke Auswaschungen des Konstruktionsbetons kommen besonders in der Wasserwechselzone der Becken mit biologischer Reinigung vor, während Abrasion im mechanischen Bereich der Klärbecken zu finden ist, beispielsweise in Sandfängen und Schneckenpumpwerken.
Chemischen Angriffen in Form von biogener Schwefelsäurekorrosion (BSK) ist der Beton besonders an den Innenseiten der Faultürme ausgesetzt, denn dabei handelt es sich um ein geschlossenes System. Darüber hinaus können die Kläranlagen durch undichte Bewegungs- und Arbeitsfugen sowie Risse in Becken, Räumerlaufbahnen und Brüstungen beschädigt werden.

Auch das Kanalnetz steht unter einer dauerhaften Belastung, da es tagtäglich mehrere Millionen Liter Abwasser mit teilweise höchst aggressiven Medien befördert. Trotz der massiven Bauweise aus kreis-, rechteck- oder eiprofilförmigem Stampf- oder Stahlbeton sind Schäden im deutschen, rund 500.000 Kilometer langen Abwassernetz unvermeidbar. Zum einen können Setzungen durch die statische und dynamische Beanspruchung vorkommen, die auf Grund des angestiegenen Verkehrs stark gewachsen ist. Zum anderen gibt es hier - ebenso wie in den Kläranlagen - Abrasion auf Grund von mechanischen Beanspruchungen, chemische Belastungen, die aus den betonschädigenden Medien im Abwasser resultieren, sowie biologische Angriffe durch Mikroorganismen.
Diese haben sich durch den starken Abwasserrückgang in den letzten Jahren sogar noch erhöht. Innerhalb des Kanals wird zwischen drei Belastungszonen unterschieden: Die Sohle und die unteren Seitenwände sind vor allem von Auswaschungen und Abrasionen betroffen, die Seitenwände in der Rohrmitte eher von Auswaschungen und Korrosionsschäden. Im Gasraum des geschlossenen Systems finden die biogenen Angriffe statt.
All diese Einflüsse schädigen die Betonbauwerke und sind der Grund dafür, dass der Instandsetzungsbedarf des Abwassersystems konstant ansteigt. Hinzu kommt die Tatsache, dass mehr als die Hälfte des Abwassernetzes in den alten Bundesländern älter als 25 Jahre alt ist, in den neuen Bundesländern ist es immerhin ein Drittel.
In dem unterirdischen Abwasser-Transportsystem wird zwischen begehbaren und nicht begehbaren Kanälen unterschieden, denn die Durchmessergrößen der Rohre variieren zwischen 30 Zentimetern und vier Metern. Ab 80 Zentimetern Durchschnitt gelten sie als begehbar - in Deutschland sind dies rund 75.000 Kilometer.

Für die Innenauskleidung können beispielweise keramische Sohlplatten oder Klinkermauerwerk eingesetzt werden. Die Instandsetzung erfolgt mit den entsprechenden Betonersatz- und Oberflächenschutzsystemen. Die übrigen Rohre werden per Roboter saniert und durch das sogenannte Liningverfahren ausgekleidet.
Als Alternative hierzu steht die Gesamt­erneuerung. Spezifische Produktlösungen von Sika Für den Schutz und die Betoninstandsetzung von Kläranlagen und begehbaren Abwasserkanälen stellt Sika Produktlösungen bereit, die sowohl auf die Schadensursachen, als auch auf die Schädigungen selbst abgestimmt sind. So kommen bei der Instandsetzung immer Mörtelprodukte zum Einsatz, die Normalzement oder Zement mit einem hohen Sulfatwiderstand enthalten. Diese Betonersatzsysteme werden je nach dem erforderlichen Reprofilierungsausmaß im Spritzverfahren (SPCC) oder manuell appliziert (PCC).
Für beide Anwendungen bietet Sika die 1-komponentigen Systeme der Sika MonoTop- und Sika Kanal-Produktreihe zum Reprofilieren, Egalisieren und Spritzen an. Die Produkte der Sika Kanal-Reihe sind hoch sulfatbeständig. Für die maschinelle Applikation im Trockenspritzverfahren steht SikaCem Gunit-212 S als Betonersatz mit Normalzement zur Verfügung, während sich SikaCem Gunit-212 S (HS) durch einen hohen Sulfatwiderstand auszeichnet. Im Nassspritzverfahren kommt der Sika Kanal-Spritz­mörtel zum Einsatz.

Bei den Oberflächenschutzsystemen wird die Möglichkeit der biogenen Schwefelsäurekorrosion berücksichtigt. Liegt diese nicht vor, unterscheidet man zwischen einem starken Angriffsgrad mit einem pH-Wert zwischen 4,5 und 5,5 und einem sehr starken Angriffsgrad, bei dem der pH-Wert bei 4,5 oder kleiner liegt. In beiden Fällen wird die gestrahlte Oberfläche mit dem 3-komponentigen, Epoxidharz-modifizierten, zementösen Feinspachtel Sikagard-720 EpoCem egalisiert bzw. beschichtet.
Der Unterschied liegt darin, dass dieser Feinspachtel lediglich bei einem starken Angriffsgrad nicht überarbeitet werden muss. Sind bei einem starken Angriff zusätzlich rissüberbrückende Eigenschaften erwünscht, kommt die Überarbeitung des Feinspachtels mit dem elastifizierten Epoxid-Harz Sikafloor-390 hinzu. Bei sehr starkem Angriff wird der Feinspachtel üblicherweise mit dem starren EP-Bindemittel SikaCor 277 bzw. der EP-Anthracenöl-Kombi­nation Sika Poxitar F überarbeitet.
Die­se Systeme haben ausschließlich starre Eigenschaften - wird Rissüberbrückung gefordert, kann mit der chemikalienbeständigen Polyurethankombination Sikalastic-830 gearbeitet werden. Diese wird maschinell verarbeitet und härtet schnell aus.
Liegt hingegen biogene Schwefelsäurekorrosion vor, beispielsweise in gedeckelten Anlagen, wird der Feinspachtel mit dem hochvernetzten EP-Harz Sika Permacor 3326/EG-H überarbeitet - zur moderaten Rissüberbrückung auch in Kombination mit einem Spezialgewebe.
Sind rissüberbrückende Eigenschaften erwünscht, wird der Einsatz einer rasch härtenden PU-Kombination Sikalastic-830 empfohlen. Verfüllen, Abdichten, Verkleben Zum Verfüllen von Rissen und Hohlräumen hat Sika eine Vielzahl an leistungsstarken Produkten im Sortiment. Für die Bauwerksinjektion eignen sich unter anderem der Sika Injektionsleim T und die Feinstzementsuspension Sika InjectoCem MB-1. Die hydralisch abbindenden, schrumpffreien Fertigmörtel SikaGrout-551, -553 und -558 sorgen für einen sicheren Hohlraumverguss mit unterschiedlichen Korngrößen. Das Sikadur-Combiflex System ermöglicht eine hochwertige Abdichtung von Fugen und Rissen, da es aus einem witterungs- und chemisch beständigen Dichtungsband sowie einem Epoxi-Klebemörtel besteht.
Ist bei Verfugungen eine Beständigkeit gegen Gülle und zahlreiche Chemikalien erforderlich, ist der elastische PU-Dichtstoff Sikaflex-TS plus geeignet. Auf diese Weise ist eine zulässige Gesamtverformung bis zu 15 Prozent möglich. Sikaflex-Pro 3 WF ist die optimale Lösung, wenn eine gute mechanische und chemische Beständigkeit vorhanden sein soll. Hier liegt die zulässige Gesamtverformung bei 25 Prozent. Mit dem EP-Kleber Sikadur-31 CF Normal/Rapid können keramische Beläge auf den Sohlflächen von Abwasserkanälen mit einer Schichtstärke von bis zu 30 mm verklebt werden - mit dem Typ Sikadur-41 sogar mit der doppelten Schichtstärke. Die mechanische und chemische Beständigkeit ist bei beiden Klebertypen optimal.