Die meisten Menschen halten Beton für wasserdicht – schließlich werden aus ihm Swimmingpools und Küchenspülen hergestellt. Und tatsächlich ist der meiste Beton nahezu wasserdicht. Aber eine neue Art von Beton, durch den Wasser praktisch ungehindert fließen kann, wird immer beliebter. Durchlässiger Beton wird vor allem für den Bau von Parkplätzen, aber auch für Geh- und Radwege, Spielplätze und den Erosionsschutz verwendet. Durchlässiger Beton eignet sich jedoch nicht für Bereiche mit hohem Verkehrsaufkommen oder hohen Geschwindigkeiten.

Auf die Mischung kommt es an

Durchlässiger Beton ist ein recht einfaches Material – typischerweise Erbsenkies, Portlandzement und Wasser (viel Zement, wenig Wasser und keine feinen Zuschlagstoffe). Ein typischer Kubikmeter durchlässigen Betons besteht aus 2650 Pfund #89 Kies, 600 Pfund Portlandzement und einem Wasser-Zement-Verhältnis von etwa 0,30. Diese Mischung ergibt eine Druckfestigkeit von etwa 2500 psi und einen effektiven Hohlraumanteil von 20 %. Dadurch kann das Wasser mit einer Geschwindigkeit von 2 bis 18 Gallonen pro Minute und Quadratfuß in die Tragschicht abfließen – bei einer Regenmenge von 275 bis 400 Zoll pro Stunde – viel mehr, als Sie wahrscheinlich jemals erleben werden.

Auf der Baustelle sind die Dinge jedoch selten so einfach. Je nach Zuschlagstoff und Umgebungsbedingungen werden verschiedene Zusatzmittel verwendet. „Wir verwenden Luftporenbildner, Wasserreduzierer, einige Verzögerer und manchmal einen Viskositätsmodifikator“, sagt Dale Fisher von PCI Systems in Alpharetta, Georgia, einem Unternehmen, das sich auf wasserdurchlässige Betonbeläge spezialisiert hat. „Das Mischungsdesign ist alles. Oft müssen wir sie vor Ort noch ein wenig anpassen. Wir spezifizieren den Beton nach Stückgewicht, was uns Aufschluss über die Hohlraumstruktur gibt. Bei Parkplätzen verwenden wir 15 bis 20 % Hohlräume. Bei einer kürzlich gebauten Bushaltestelle mit schwereren Lasten haben wir jedoch ein höheres Stückgewicht und einen Hohlraumanteil von etwa 12 % gewählt, um die Festigkeit zu erhöhen. Die Verwendung einer geringen Menge an Feinanteilen ist eine gängige Methode, um die Druckfestigkeit zu erhöhen, allerdings wird dadurch die Entwässerungsrate verringert. Oft handelt es sich bei den Feinanteilen um Flugasche oder Hüttenzement. „Wir führen Prüfungen des Stückgewichts durch, weil sie uns Aufschluss darüber geben, was mit der Mischung passiert“, sagt Fisher. „Wenn es schwer ist, kann das bedeuten, dass es mehr Feinanteile gibt, also ändern wir die Mischung, um sie etwas trockener zu halten. Wenn er leicht ist, können wir ihn etwas feuchter gießen.“

Durchlässiger Beton wird in der Regel in einem Transportbetonwerk hergestellt und mit Fahrmischern ausgeliefert, er ist jedoch nicht pumpfähig. Die Zeitschrift Ohio Concrete, die von der Ohio Ready Mixed Concrete Association herausgegeben wird, hat vor kurzem eine Demonstration von wasserdurchlässigem Belag gesponsert, der von Ball Brothers Foundations, Monroe, Ohio, eingebaut wurde. Moraine Materials lieferte den Beton. Ohio Concrete berichtet: „Für die Dosierung einer maximalen Ladung von 8 Kubikmetern wurden Luftporenbildner im Voraus mit der Hälfte des Wassers zugegeben, dann die grobe Gesteinskörnung, dann der Zement und dann der Rest des Wassers.“ Dies führte zu einer erfolgreichen Mischung.

Ein wasserdurchlässiger Belag besteht jedoch nicht nur aus dem Belag, sondern aus einem System aus Boden, Unterbau und Belag (siehe Seitenleiste). Jeder Teil des Systems ist für den Erfolg entscheidend.

Planung und Bau

Eine Musterspezifikation ist auf der Website von Charger Enterprises, einem Betonbauunternehmen in Seminole, Florida, verfügbar. (www.chargerconcrete.com). Durchlässige Beläge werden in Florida schon seit vielen Jahren verwendet, und Charger hat viel Erfahrung gesammelt. Eine wichtige erste Überlegung ist der Boden unter dem Unterbau – einige können ungeeignet sein, da der Boden in der Lage sein muss, den Unterbau, den Belag und die auftretenden Lasten zu tragen. Lassen Sie den Boden von einem Geotechniker untersuchen.

Die erste Schicht auf dem Boden besteht in der Regel aus einem geotextilen Vliesstoff (der leicht abfließt). Darauf kommt eine Tragschicht aus mindestens 6 Zoll Stein Nr. 57, die so verdichtet ist, dass sie „von einem voll beladenen Lastwagen nicht zerfurcht wird“, heißt es auf der Website von Charger.

Die Dicke des Belags hängt von der Belastung und der Wassermenge ab, die der Belag und die Tragschicht speichern sollen, aber 6 Zoll ist eine typische Dicke für Parkplätze. Der Bauunternehmer stellt die Bohlenschienen oder Seitenschalungen ein und unterfüttert sie während des Abziehens oft ½ bis ¾ Zoll höher als die endgültige Oberflächenhöhe, um eine spätere Verdichtung mit Walzen zu ermöglichen.

Bei einem kürzlich durchgeführten PCI-Projekt zum Bau eines Safeway-Parkplatzes in Denver (siehe Seitenleiste) lenkte ein Arbeiter die Rutsche und schob den nahezu sackfreien Beton mit der Hand nach unten. Andere Arbeiter brachten den Beton mit Hilfe von Greifzangen in Position. Wenn eine neue Lkw-Ladung eintraf, besprühten die Arbeiter die 15-minütige Kaltfuge mit Wasser. Sobald der Beton an Ort und Stelle war und grob abgestrichen wurde, wurde die Oberfläche verdichtet und mit einer Traversenbohle, gefolgt von einer handbetriebenen Stahlrohrwalze, die regelmäßig mit Trennöl besprüht wurde, um ein Verkleben zu verhindern, fertiggestellt. Schließlich zogen die Arbeiter Kreidestriche und schnitten mit einer Walze mit einer 1½-Zoll-Lamelle die Fugen in einem Standardabstand. Die Kanten wurden dann mit Werkzeugen bearbeitet und abschließend geglättet.

Vibration ist bei durchlässigem Beton nicht wirksam. „Wenn die Vibration auf normalen Beton trifft, ’schmilzt‘ er oder sinkt in eine verfestigte Masse, die sowohl durch den Druck als auch durch die Zugkraft der Vibrationsenergie entsteht“, sagt David Mitchell von Bunyan. „Bei Perv hat die von der Vibration abgegebene Energie nur Druckwirkung und bildet eine bröckelnde Masse, anstatt sie zu verfestigen. Bei einer Walzenbohle* wird von der Stirnseite eines sich drehenden Rohrs eine Scherung auf die Oberfläche ausgeübt. Dadurch wird das Material komprimiert und verdichtet, während es sich über die Oberfläche bewegt. Das Spinnrohr lässt sich leicht in beide Richtungen bewegen, so dass der Bediener mehr Material auf die Oberfläche aufbringen und erneut abziehen kann.“

* Fisher verwendet einen Bunyan Striker.

Das Oberflächenprofil ist bei durchlässigem Beton nicht entscheidend – Sie werden keine Vogeltränken bekommen – und eine typische Spezifikation sieht eine maximale Abweichung von 3/8 Zoll auf 10 Fuß vor. „Die Ebenheit ist für die Unterseite der Tragschicht wichtiger als für den Belag“, betont Fisher. „Je flacher der Boden ist, desto mehr Wasser können der Belag und der Unterbau aufnehmen. Selbst bei einem Gefälle von 2 % würde das Wasser relativ schnell abfließen und den Zweck teilweise zunichte machen. Auf abschüssigen Flächen wird die Bodenoberfläche manchmal terrassenförmig angelegt, damit das System das Wasser besser zurückhalten kann. Bei einem kürzlich in Atlanta durchgeführten Parkplatzprojekt für die Stadtbibliothek installierte PCI einen 4.000 Kubikfuß großen „Teich“ innerhalb des Unterbaus (ein System aus geschlitzten und massiven PVC-Rohren). Das in diesem System gespeicherte Wasser wird für die Bewässerung der Grünanlagen der Bibliothek verwendet.

Aufgrund des sehr niedrigen Wasser-Zement-Wertes und der offenen Matrix, die Luftbewegungen durch die Betonmatrix ermöglicht, kann Porenbeton sehr schnell austrocknen. Die Aushärtung ist daher entscheidend. „Ich habe schon schlecht ausgehärteten Porenbeton gesehen, den man mit den Händen ausgraben konnte“, sagt Fisher. Eine unsachgemäße Aushärtung ist wahrscheinlich die häufigste Ursache für das Versagen von wasserdurchlässigem Beton. Charger empfiehlt, dass die Aushärtung innerhalb von 20 Minuten nach dem Einbringen des Betons beginnen sollte. Die übliche Nasshärtung, z. B. mit Sprinklern, ist jedoch keine Option, da überschüssiges Wasser abfließen, den Kleister auf den Boden des Belags spülen und die Durchlässigkeit zerstören würde. Daher wird der Belag einfach mit einer 6-mil-Polyethylenfolie abgedeckt, die dicht verschlossen wird, wobei bei trockenen Bedingungen manchmal eine leichte Vernebelung erfolgt.

Dauerhaftigkeit im Betrieb

Es hat schon durchlässige Verlegungen gegeben, die aufgrund mangelnder Erfahrung bei der Planung, den Materialien oder der Konstruktion nicht die erwartete Leistung erbracht haben. Wenn zu viele Feinstoffe und zu viel Wasser vorhanden sind, kann sich der Kleister absetzen und eine undurchlässige Schicht am Boden des Belags bilden. Ist das Mischgut zu trocken, kann es sich nicht verarbeiten lassen. Wenn der Auftragnehmer die Oberfläche zu stark bearbeitet, kann sich eine undurchlässige Schicht bilden. Wenn der Beton nicht richtig ausgehärtet wird, gewinnt er nicht an Festigkeit. Aber alle diese Probleme lassen sich mit etwas Erfahrung leicht überwinden.

Die typischen Einwände gegen durchlässigen Beton sind, dass er durch Frost/Tau zerstört wird oder dass er sich mit Schmutz zusetzt. Die National Ready Mixed Concrete Association (www.nrmca.org) hat eine ausgezeichnete Broschüre über Porenbeton erstellt, die auf diese Vorwürfe eingeht. Die Quintessenz zum Thema Frost-Tau-Wechsel ist, dass es viele erfolgreiche durchlässige Beläge in kalten Klimazonen gegeben hat. NRMCA erklärt, dass diese Beläge „zwei gemeinsame Konstruktionsmerkmale aufweisen – der Zementleim ist luftdurchlässig, und der durchlässige Beton wird auf einer 6 bis 12 Zoll dicken, entwässerungsfähigen Unterlage aus Zuschlagstoffen verlegt.“

Verstopfung ist auch nicht wirklich ein Problem, solange der Boden nicht tatsächlich auf die Belagsoberfläche erodiert. „Verstopfung sollte bei einem guten durchlässigen Belag kein Problem sein“, sagt Fisher. „Man kann sie bei Bedarf mit einem Staubsauger reinigen und damit 90 % der ursprünglichen Entwässerung wiederherstellen. Wenn es nicht abläuft, ist es wahrscheinlicher, dass der Belag schlecht ist, als dass er verstopft ist.“

Durchlässiger Betonbelag ist auf dem Weg zu einem Parkplatz in Ihrer Nähe. „Im Moment gibt es noch nicht allzu viele gute Anbieter von durchlässigem Beton“, sagt Fisher, „einfach weil sie nicht die nötige Erfahrung haben. Das wird sich ändern, wenn mehr Aufträge vergeben werden.

Informationen über PCI Systems finden Sie unter www.pervious.com; Informationen über Bunyan finden Sie unter www.bunyanusa.com.

Vorteile von durchlässigem Beton

• Hält Regenwasser zurück, so dass für Parkplätze keine Rückhaltebecken erforderlich sind.
• Ermöglicht die Versickerung von Regenwasser in den Boden, um die Grundwasserleiter wieder aufzufüllen.
• Hält Pflasterflächen auch in nassen Situationen wie Gewächshäusern trocken.
• Ermöglicht, dass Parkplätze in Frost-/Taugebieten eisfrei sind, da Schneeschmelze sofort von der Oberfläche abfließt.
• Ermöglicht den Zugang von Wasser und Luft zu den Baumwurzeln innerhalb eines Parkplatzes.
• Aerobische Bakterien, die sich in der Pflastermatrix entwickeln, können Öl abbauen und andere Schadstoffe aus dem Wasser entfernen, das von der Oberfläche abgewaschen wird.
• Höhere Lichtreflexion als bei Asphaltflächen reduziert den Wärmeinseleffekt und spart Beleuchtungskosten.
• Ermöglicht es einem Projekt, LEED-Punkte zu erhalten.
• Kann Wasser auffangen und zurückhalten, um es für die Bewässerung zu verwenden.

Durchlässiger Parkplatz

Im Dezember 2004 installierte PCI Systems einen wegweisenden durchlässigen Betonparkplatz bei einem Denver Safeway-Geschäft. „Der Parkplatz wurde erneuert, und auf Anregung der Stadt wurde wasserdurchlässiger Beton verwendet, um die Notwendigkeit eines Regenwasserrückhaltesystems auszugleichen“, so Dan Huffman, NRMCA-Experte für wasserdurchlässigen Beton. Aufgrund der kalten Witterung wurde die Aushärtung mit Isoliermatten durchgeführt. Dieser Parkplatz wird der ultimative Test für die Frost-Tau-Beständigkeit sein, da er aufgrund der sonnigen Tage und kalten Nächte in Denver häufig unter feuchten Bedingungen befahren wird. Einer der ersten großen Tests für diesen Belag war ein Schneesturm Ende April. Am darauffolgenden Nachmittag waren die Vorteile von durchlässigem Beton offensichtlich.

Planung von durchlässigen Belägen

• Das Gefälle des Bodens sollte in der Regel 5 % nicht überschreiten.
• Nicht in Bereichen mit potenzieller Verunreinigung (z. B. Tankstellen) verwenden.
• Der Grundwasserspiegel muss mindestens 3 Fuß unter der Basis liegen.
• Das Gestein muss mindestens 2 Fuß unter der Basis liegen.

Boden

• Der Boden muss unverdichtet und eben sein.
• Die Durchlässigkeit des Bodens muss geprüft und für akzeptabel befunden werden.
• Es darf kein organisches Material vorhanden sein, das sich zersetzen und eine Setzung ermöglichen könnte.
• Expansive Tone sind nicht geeignet.
• Bei schlecht versickernden Böden kann das System so gestaltet werden, dass das gesamte Regenwasser zurückgehalten wird.
• Bei sehr sandigen Böden kann der durchlässige Beton direkt auf den Sand aufgebracht werden.

Geotextilgewebe

• Das Planum und die Seiten der Baugrube müssen mit einem geotextilen Vliesstoff abgedeckt werden; im Pennsylvania Stormwater Management Manual sind Mirafi 140N, Amoco 4547 und Geotex 451 als akzeptable Typen aufgeführt.

Aggregatunterbau

• Die Tiefe des Unterbaus hängt von der Abflussmenge ab, die zurückgehalten werden muss.
• Sichern Sie einen Hohlraum von 40 %.
• Empfohlen wird ein Stein von 6 bis 12 Zoll aus Stein #57.

Durchlässiger Beton

• Mischung mit #89 gewaschenem Stein, 600 Pfund Portlandzement pro Kubikyard, 0,30 w/c-Verhältnis, aber kein Sand.
• Typischerweise 20% bis 25% Hohlraum.
• Gemacht um eine Wasserinfiltrationsrate von 20 Zoll pro Stunde zu ermöglichen.
• Ist sechs Zoll oder mehr tief.
• Abgestrichen mit einer Vibrationsbohle und gewalzt mit einer Stahlrohrwalze, oder grob abgestrichen und verdichtet mit einer Walzbohle.
• Abgedeckt mit Kunststoff und ausgehärtet für mindestens sieben Tage.