Unterirdische Hohlräume gehören zu den Problemen, die man erst bemerkt, wenn etwas passiert. Ein stillgelegter Tank unter dem Hof, ein alter Kanal unter der Zufahrt, ein ausgespülter Bereich neben einer undichten Leitung. Jahrelang trägt der Boden, dann beginnen Setzungen, Risse in der Nachbarschaft des Hohlraums, im schlimmsten Fall sackt die Oberfläche ein. Die Hohlraumverfüllung ist die Maßnahme, die genau das verhindert, und die Wahl des Verfüllmaterials entscheidet darüber, ob das Problem dauerhaft gelöst ist oder in ein paar Jahren zurückkommt.
Wichtig vorab, weil der Begriff in zwei sehr unterschiedlichen Zusammenhängen verwendet wird: Es geht hier nicht um das Ausschäumen kleiner Lücken in Wänden mit PU-Schaum und auch nicht um die Einblasdämmung von zweischaligem Mauerwerk. Gemeint ist die Verfüllung großer Volumina unter der Erde und in Bauwerken, also die Aufgabe, bei der Kubikmeter zählen und nicht Liter.
Wajm produziert und verbaut Schaumbeton seit über dreißig Jahren. Die Verfüllung von Hohlräumen gehört zu den Aufgaben, bei denen die Eigenschaften dieses Materials besonders deutlich zum Tragen kommen. In diesem Artikel erklären wir, wann eine Hohlraumverfüllung notwendig wird, warum lose Schüttungen und Normalbeton dabei oft an Grenzen stoßen und wie das Verfahren mit Schaumbeton in der Praxis abläuft.
Wann eine Hohlraumverfüllung notwendig wird
Die typischen Kandidaten lassen sich in zwei Gruppen einteilen.
Die erste Gruppe sind Bauwerke, die ihre Funktion verloren haben: stillgelegte Abwasserkanäle und Sammler, außer Betrieb genommene Wasser- oder Gasleitungen, leere Tanks, alte Keller unter abgerissenen Gebäuden, Durchlässe, Schächte und unterirdische Gänge. Solange diese Strukturen leer bleiben, sind sie ein Risiko. Die Wände altern, das Erdreich darüber verliert irgendwann seinen Halt, und die Last aus Verkehr oder Bebauung tut ihr Übriges.
Die zweite Gruppe sind Hohlräume, die niemand geplant hat. Sie entstehen, wenn austretendes Wasser aus undichten Leitungen den Boden unterspült, wenn organisches Material im Untergrund zersetzt wird oder wenn alte Verfüllungen nachsacken. Von außen ist davon nichts zu sehen. Erst eine Kamerabefahrung, eine Baugrunderkundung oder eben die ersten Setzungsrisse bringen das Problem ans Licht.
In beiden Fällen ist das Ziel dasselbe: Der Hohlraum muss vollständig, kraftschlüssig und dauerhaft verfüllt werden, damit die Oberfläche darüber sicher bleibt.
Warum Schüttgut und Normalbeton oft nicht die Antwort sind
Der naheliegende Gedanke ist, den Hohlraum einfach mit Kies oder Sand zu verfüllen. In der Praxis scheitert das an einem simplen Punkt: Schüttgut muss lagenweise verdichtet werden, um tragfähig zu sein. In einem Tank, einem Kanal oder einem ausgespülten Hohlraum unter einer bestehenden Oberfläche kommt aber kein Verdichtungsgerät hin. Das Material bleibt locker, setzt sich über Jahre und kann von Grundwasser oder Starkregen ausgewaschen werden. Das Problem verlagert sich, es verschwindet nicht.
Normalbeton löst das Verdichtungsproblem, bringt aber zwei neue mit. Mit über 2.000 kg/m³ belastet er alte Konstruktionen und den umgebenden Baugrund erheblich, was gerade bei geschwächten Kanalwänden oder auf setzungsempfindlichen Böden kritisch ist. Und er fließt nicht von selbst in jeden Winkel, verzweigte oder schwer zugängliche Hohlräume bleiben teilweise leer.
Genau in dieser Lücke liegt das Einsatzgebiet der zementgebundenen Hohlraumverfüllung mit Schaumbeton.
Was Schaumbeton bei der Hohlraumverfüllung anders macht
Schaumbeton ist ein Zementbaustoff, der direkt auf der Baustelle produziert wird. Ein Schaumbildner bringt mechanisch eingeschlossene Luftblasen in die Masse ein, das Ergebnis ist ein fließfähiges Material mit einer Rohdichte, die sich zwischen 400 und 1.400 kg/m³ einstellen lässt. Für Verfüllaufgaben werden typischerweise die leichten Varianten mit 400 bis 600 kg/m³ eingesetzt.
Für die Hohlraumverfüllung ergeben sich daraus vier Eigenschaften, die in der Praxis den Unterschied machen.
Erstens die Fließfähigkeit. Schaumbeton verteilt sich selbsttätig, füllt jeden Winkel und umschließt Einbauten vollständig, ohne dass verdichtet werden muss. Verzweigte Kanäle, Nischen und Unterschneidungen, an die kein Gerät herankommt, werden genauso verfüllt wie der gut zugängliche Hauptraum.
Zweitens das Gewicht. Mit 400 bis 600 kg/m³ wiegt das Material einen Bruchteil von Normalbeton. Alte Wände werden nicht überlastet, und auf schwachem Baugrund sackt die verfüllte Struktur nicht unter ihrem eigenen Gewicht ein.
Drittens die Festigkeit nach dem Abbinden. Schaumbeton bindet zu einer monolithischen Masse ab, die druckfester ist als verdichteter Boden. PB400 erreicht eine Mindestdruckfestigkeit von 0,6 MPa, PB500 liegt bei 0,8 MPa, PB600 bei 1,0 MPa. Die Verfüllung schrumpft nicht, sackt nicht nach und wird von Grundwasser oder Starkregen nicht ausgewaschen. Das unterscheidet sie grundlegend von jeder losen Schüttung.
Viertens die Logistik. Schaumbeton wird über Schläuche bis zu 600 m horizontal und 30 m vertikal gepumpt. Das Produktionsgerät steht an einem zugänglichen Punkt, das Material fließt dorthin, wo es gebraucht wird, auch unter bestehenden Oberflächen hindurch. Für die Einbringung genügen vorhandene Öffnungen, Schächte oder kleine Bohrungen. Die Oberfläche muss nicht großflächig geöffnet werden.
So läuft eine Hohlraumverfüllung in der Praxis ab
Am Anfang steht die Bestandsaufnahme. Bei zugänglichen Bauwerken wie Tanks oder Kanälen verschafft eine Begehung oder Kamerabefahrung Klarheit über Volumen, Zustand und Zugänge. Bei vermuteten Hohlräumen im Baugrund liefern Erkundungsbohrungen die Grundlage. Ohne diese Informationen lässt sich weder die Menge noch die richtige Dichte festlegen.
Danach wird der Hohlraum vorbereitet. Stehendes Wasser wird abgepumpt, grober Unrat entfernt, Zuläufe werden verschlossen. Bei stillgelegten Leitungen und Tanks ist dieser Schritt wichtiger als er klingt, denn Restwasser und Schlamm verhindern einen kraftschlüssigen Verbund.
Die eigentliche Verfüllung läuft dann zügig. Das Gerät produziert den Schaumbeton vor Ort, die Masse wird über Schläuche durch die vorbereiteten Öffnungen eingepumpt und verteilt sich selbsttätig. Kontrollöffnungen an den höchsten Punkten zeigen, wann der Hohlraum vollständig gefüllt ist, dort tritt das Material aus, wenn keine Luft mehr im System ist. Bei großen Volumina wird in Lagen gearbeitet, damit der frische Schaumbeton keinen zu hohen Druck auf alte Wände aufbaut. Aus der Erfahrung mit solchen Aufgaben lässt sich sagen: Ein typischer Tank oder Kanalabschnitt ist innerhalb von ein bis zwei Tagen dicht und sicher verfüllt.
Zwei Rahmenbedingungen gehören zur Planung. Verarbeitet wird bei Temperaturen über 5°C, und die volle Festigkeit erreicht das Material nach 28 Tagen, wobei die Verfüllung selbst schon nach dem Abbinden formstabil ist.
Ringraumverfüllung: der Spezialfall bei der Rohrsanierung
Eine besondere Form der Hohlraumverfüllung ist die Ringraumverfüllung beim Rohr-in-Rohr-Verfahren. Wird eine alte Leitung saniert, indem ein neues Rohr mit kleinerem Durchmesser eingezogen wird, bleibt zwischen Alt- und Neurohr ein Ringraum. Dieser Zwischenraum muss verfüllt werden, damit die neue Leitung stabil liegt.
Hier zeigt sich eine Eigenschaft von Schaumbeton, die kein schwereres Verfüllmaterial bietet: Er ist leichter als Wasser. Bei schwereren Verfüllmassen beginnt das neue, mediumgefüllte Rohr im Ringraum aufzuschwimmen, es verformt sich und die Sanierung nimmt Schaden, bevor sie richtig in Betrieb ist. Schaumbeton eliminiert dieses Risiko, und seine Zellstruktur lässt die Temperatur- und Druckbewegungen der Leitung zu, ohne Spannungen aufzubauen. Wer sich für die Kosten der verschiedenen Sanierungsverfahren interessiert, findet in unserem Beitrag zu den Rohrsanierung Kosten eine ausführliche Übersicht.
Typische Aufgaben aus der Praxis
In größerem Maßstab begegnet uns diese Aufgabe regelmäßig im Infrastrukturbereich. Zwischen 2003 und 2005 verfüllten wir Hohlräume, Tunnel und stillgelegte Kanäle unter den Vorfeldern der Flughäfen Posen, Modlin und Mirosławiec, insgesamt 13.000 m³ Schaumbeton. Solche Volumina sind nur mit kontinuierlicher Produktion vor Ort zu bewältigen: Unsere Anlagen liefern bis zu 50 m³ pro Stunde, bei Einsatz des gesamten Maschinenparks bis zu 100 m³.
Ein Beispiel, das uns in ähnlicher Form immer wieder begegnet: Auf einem Grundstück soll eine Fläche neu befestigt werden, unter der ein alter Tank oder Keller liegt. Der Rückbau würde bedeuten, die Fläche großflächig zu öffnen, die Konstruktion auszubaggern und die Grube mit Boden zu verfüllen und zu verdichten. Stattdessen wird der Hohlraum gereinigt, über wenige Öffnungen mit Schaumbeton verfüllt und ist nach kurzer Zeit dauerhaft gesichert. Die neue Befestigung kann ohne Setzungsrisiko darüber gebaut werden.
Ein zweiter typischer Fall sind ausgespülte Hohlräume unter befestigten Flächen, etwa nach einem Wasserrohrbruch. Die Leitung selbst ist repariert, aber das austretende Wasser hat den Boden ringsum ausgewaschen. Über Bohrungen wird Schaumbeton in die Hohlräume gepumpt, er stabilisiert den Untergrund, ohne dass die Oberfläche aufgenommen werden muss. Bleibt dieser Schritt aus, arbeitet der geschwächte Boden weiter und die Setzungen kommen zurück.
Und schließlich stillgelegte Kanäle, Durchlässe und Schächte unter Verkehrsflächen. Solange sie leer sind, sind sie eine Schwachstelle mit Einsturzrisiko. Vollständig mit Schaumbeton verfüllt, sind sie dauerhaft aus der Rechnung, ohne Aushub und ohne Eingriff in den Verkehr an der Oberfläche.
Welche Dichte für welche Aufgabe
Für reine Verfüllungen, bei denen es um vollständiges Ausfüllen und Stabilisieren geht, sind 400 bis 600 kg/m³ die richtige Wahl. Das Material ist maximal fließfähig, belastet nichts und bietet nach dem Abbinden mehr Festigkeit als jeder verdichtete Boden.
Soll die verfüllte Zone später Lasten aus einer Fahrbahn oder Befestigung mittragen, kommen höhere Dichten ins Spiel. Schaumbeton PB1000 wird beispielsweise als verdichtungsfreie Tragschicht unter Verkehrsflächen eingesetzt. Die Dichte wird für jede Aufgabe einzeln festgelegt, das ist einer der praktischen Vorteile eines Materials, das direkt auf der Baustelle produziert wird.
Worauf es bei der Ausführung ankommt
Aus der Praxis lassen sich drei Punkte nennen, die über die Qualität einer Hohlraumverfüllung entscheiden. Der erste ist die vollständige Füllung, kontrolliert über Öffnungen an den höchsten Punkten, denn ein zu neunzig Prozent gefüllter Hohlraum ist immer noch ein Hohlraum. Der zweite ist die Vorbereitung, insbesondere das Entfernen von Wasser und Schlamm. Der dritte ist die richtige Dichte für die spätere Nutzung der Fläche darüber.
Eine fachgerecht ausgeführte Hohlraumverfüllung mit Schaumbeton ist eine Maßnahme, die man einmal macht. Die monolithische Masse setzt sich nicht, wird nicht ausgewaschen und braucht keine Wartung.
Für eine Einschätzung Ihres konkreten Falls und ein Angebot zur Hohlraumverfüllung stehen wir über das Formular unten zur Verfügung.