Oberflächenschutz von Betonflächen

Stahlbetonoberflächen an Außenbauteilen benötigen im Allgemeinen keinen Schutz vor Bewitterung, wenn die Bauteile normgerecht hergestellt wurden. Man spricht in solchen Fällen von Sichtbeton. Korrosionsgefahr besteht jedoch dann, wenn die Betondeckung der Bewehrung ungenügend dick ist, so dass im Laufe der Jahre infolge Carbonatisierung der Bewehrungsstahl nicht mehr im ausreichend alkalischen Bereich liegt, seine Passivität verliert, rostet und zu Betonabsprengungen führt. Dann ist ein vorbeugender Schutz sinnvoll. Da hierdurch auch eine Farbgebung erfolgt, kann dann eigentlich nicht mehr von Sichtbeton gesprochen werden.

Das gleiche gilt für den Fall, dass bereits Korrosionsschäden beseitigt wurden und somit Oberflächen mit Reparaturstellen vorliegen, die ebenfalls nicht mehr den Ansprüchen an Sichtbeton entsprechen. Außerdem besteht die Gefahr weiterer Schadensbildung, so dass auch aus diesem Grund ein Oberflächenschutz angebracht ist.

Regelwerke

Maßgebend für dieses Arbeitsgebiet ist die Technische Regel „Instandhaltung von Betonbauwerken“ (TR Instandhaltung) des Deutschen Instituts für Bautechnik in Verbindung mit der Richtlinie „Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen“ (Instandsetzungs-Richtlinie) des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton. Hilfreich für deren Anwendung ist das vom Deutschen Ausschuss für Stahlbeton herausgegebene Heft 638 „Anwendungshilfe zur Technischen Regel des DIBt“ (TR IH) in Verbindung mit der DAfStb-Richtlinie „Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen“ (RL SIB). Wenn dem Vertrag die VOB zugrunde liegt, ist die Allgemeine Technische Vertragsbedingung DIN 18 349 „Betonerhaltungsarbeiten“ im Teil C zu beachten.

Anforderungen

Beschichtungen für den Oberflächenschutz von Stahlbeton gegen Bewitterung sollen das Eindringen von Wasser und eventuell darin gelösten Schadstoffen, zum Beispiel Salze, verhindern. Außerdem sollen die Beschichtungen gegenüber dem Kohlendioxid der Luft so wenig durchlässig sein, dass eine Carbonatisierung des Betons, die zur Korrosion des Bewehrungsstahls führen könnte, unterbunden wird. Andererseits soll die Diffusion von Wasserdampf aus dem Beton nach draußen möglich sein. Für die Durchlässigkeit von CO₂ und Wasserdampf sind in den maßgebenden Regelwerken entsprechende Grenzwerte angegeben, die von den Herstellern durch Prüfungen nachzuweisen sind. Für Betonoberflächen, die oberflächennahe Risse aufweisen oder rissgefährdet sind, können rissüberbrückende Beschichtungssysteme eingesetzt werden. Hierfür  müssen ebenfalls bestimmte Prüfbedingungen erfüllt werden.

Schutzsysteme

In den Regelwerken werden für Wandflächen- und Deckenuntersichten im Außenbereich folgende fünf Schutzsysteme beschrieben:

OS 1  Hydrophobierung

OS 2   Beschichtung mit erhöhter Dichtheit für nicht begeh- und befahrbare Flächen (ohne Kratz- bzw. Ausgleichspachtelung) auf Basis Silan/Siloxan

OS 4  Beschichtung für nicht begeh- und befahrbare Flächen (mit Kratz- bzw. Ausgleichspachtelung) i. A. auf Basis Polymerdispersion

OS 5a Beschichtung mit geringer Rissüberbrückungsfähigkeit für nicht begeh- und befahrbare Flächen (mit Kratz- bzw. Ausgleichspachtelung) i. A. auf Basis Polymerdispersion

OS 5b Beschichtung mit geringer Rissüberbrückungsfähigkeit für nicht begeh- und befahrbare Flächen (mit Kratz- bzw. Ausgleichspachtelung) auf Basis Polymer/Zementgemisch

Vorbeugender Oberflächenschutz

Von diesen Systemen bewirkt OS 1 lediglich das Abweisen drucklosen Wassers, so dass auch Schadstoffe über den Wassertransport nicht in ein Bauteil eindringen können. Diese Wirkung ist zeitlich begrenzt. Die Durchlässigkeit für Gase, also auch Kohlendioxid, sowie Farbe und Oberflächenfestigkeit des Betons ändern sich nicht. Als Bindemittel kommen Silan für noch jungen Beton und Siloxan für ältere, an der Oberfläche bereits carbonatisierte Bauteile zum Einsatz. Schichtdicke wird hiermit nicht erzielt. Als Schutz vor Carbonatisierung bei ungenügender Betondeckung sind sie nicht geeignet.

Oberflächenschutz eines Brückenneubaus mit dem Schutzsystem OS 2
Foto: Manfred Schröder

Mit OS 2 wird sowohl das Eindringen flüssigen Wassers verhindert als auch die CO₂-Diffusion so stark gebremst, dass praktisch keine Carbonatisierung mehr erfolgt. Dennoch ist die Beschichtung ausreichend durchlässig für Wasserdampf. Der Aufbau besteht aus einer Hydrophobierung, gegebenenfalls einer Grundierung sowie mindestens zwei Oberflächenschutzschichten, im Regelfall auf Basis Polymerdisperson, Gesamtschichtdicke mindestens 80 µm.

Da für Beschichtungen von Bauteilen, bei denen noch keine Reparatur erforderlich war, üblicherweise keine Spachtelung vorgenommen wird, weisen diese infolge nicht geschlossener Lunker und Poren keine vollständig fehlstellenfreien Schutzschichten auf. Dennoch ist ein hoher Schutz gegen das Eindringen von Wasser und Schadstoffen sowie Kohlendioxid gegeben, weil diese nur partiell über nicht geschlossene Fehlstellen auf noch nicht geschädigte Flachen einwirken können.

Oberflächenschutz nach Instandsetzung

Nach einer Instandsetzung müssen Betonflächen unbedingt geschützt werden, da nicht sichergestellt ist, dass weitere Schwachstellen in absehbarer Zeit zu erneuten Schäden führen. Außerdem stellt eine instandgesetzte Fläche einen Flickenteppich dar, auf dem sich vollständig geschlossene ehemalige Schadstellen mit lunker- und porenhaltigen Bereichen abwechseln.

Deshalb müssen derartige Flächen egalisiert werden, bevor eine Beschichtung erfolgt. Das geschieht üblicherweise mit einer Spachtelung auf Basis eines zementgebundenen, kunststoffmodifizierten Mörtels der Korngröße etwa 0,1 – 0,5 mm in einer Schichtdicke 1,5 – 5 mm je nach Rauigkeit des Untergrunds. Alternativ kann anstelle einer Spachtelung eine Schlämme auf gleicher Basis eingesetzt werden, wenn die Textur des Untergrunds erhalten bleiben soll, zum Beispiel bei einer brettgeschalten Oberfläche. Die Regelwerke benennen diese Variante allerdings nicht.

Ein Brückenüberbau nach Instandsetzung mit OS 4: Widerlager wurden fälschlicherweise mit OS 2 beschichtet, Poren und Lunker sind nicht geschlossen
Foto: Manfred Schröder

Auf die so egalisierten Flächen wird eine Beschichtung in mindestens 80 µm Schichtdicke entsprechend dem Aufbau OS 2 aufgebracht. Da die Egalisierung in Form von Spachtelung/Schlämme Bestandteil des Systems ist, trägt dieser Aufbau die Bezeichnung OS 4.

Für rissgefährdete beziehungsweise bereits mit oberflächennahen Rissen versehene Bauteile werden auf die Egalisierung in der Regel eine Grundierung, mindestens zwei Oberflächenschutzschichten und gegebenenfalls eine Deckversiegelung auf Basis einer elastischen Polymerdispersion, Gesamtschichtdicke mindestens 300 µm, aufgebracht. Es wird jedoch empfohlen, auch in diesem Fall zunächst eine Hydrophobierung vorzusehen, um eine Grenzflächenverlagerung für rückwärtige Durchfeuchtung oder Hinterwanderung durch Feuchtigkeit zu erzielen, da sich diese bei Beschichtungen mit Rissüberbrückungsfähigkeit in großflächigen Ablösungen auswirken könnte.

Ausführung

Hydrophobierungen werden in flüssiger Form flutend von oben nach unten aufgebracht oder als Pasten aufgespachtelt. Dispersionen werden in der Regel mit Rollen, Randbereiche und Anschlüsse mit dem Pinsel, große Flächen durch Spritzen aufgetragen.

Handwerker bringen das Schutzsystem OS 5a mit der Rolle auf eine Fassade auf
Foto: Manfred Schröder

Auf die Egalisierung durch Spachteln oder Schlämmen sind wir in der bauhandwerk 6.2023 eingegangen. Hier wird noch einmal auf die Bedeutung der Untergrundvorbereitung hingewiesen, was das Anrauen der Oberfläche, das Öffnen von Lunkern und Poren und das Vornässen betrifft. Auch die Nachbehandlung ist sehr wichtig, da nur vollständig hydratisierte Egalisierungen ausreichende Oberflächenzugfestigkeit aufweisen, um die Haftzugfestigkeit der Beschichtungen sicherzustellen. Für Deckenuntersichten, beispielsweise an Brücken, Parkdecks und Balkonen, sind rissüberbrückende Beschichtungen OS 5a nicht zu empfehlen, da die Kontrolle vorhandener Risse nur eingeschränkt möglich ist. Das Oberflächenschutzsystem 5 b kommt für Sichtbetonflächen kaum in Betracht, so dass es in diesem Zusammenhang nicht behandelt wird.

Fazit

Oberflächenschutz von Betonflächen gegen Bewitterung ist nur erforderlich, wenn die Bauteile nicht normgerecht hergestellt wurden, besonders was die Betondeckung der Bewehrung anbetrifft. Bei bereits geschädigten Bauteilen, die mit kunststoffmodifierten Zement-Systemen oder Reaktionskunststoff instandgesetzt wurden, werden Systeme zum Schutz gegen weitere Schadensbildung und ausgestalterischen Gründen unter Verwendung einer Egalisierung der Oberflächen aufgebracht.

Autor

Dipl.-Ing. Manfred Schröder ist freier Architekt, Sachverständiger und Fachdozent für Betoninstandhaltung. Er lebt und arbeitet in Gaiberg bei Heidelberg.