Manfred Eilers, Dimitri Schmidt

• Die in Deutschland mit Abstand am häufigsten verwendeten Abdichtungssysteme für Betonbrücken (ca. 98 %) sind die Abdichtungssysteme nach den ZTV-ING 6-1 (alt ZTV-ING 7-1), bestehend aus einer Polymerbitumen-Schweißbahn und einer Schutzschicht aus Gussasphalt. Um eine Blasenbildung während des Aufschweißens der Polymerbitumen-Schweißbahn oder bei dem Einbau der Gussasphalt-Schutzschicht zu vermeiden, wird die Betonoberfläche mit einer Epoxidharz-Versiegelung behandelt. Die standardmäßig nach den TL-BEL-EP verwendeten Epoxidharze benötigen zum Einbau und zur Aushärtung eine Mindesteinbau- und Aushärtetemperatur von ca. 8 °C sowie eine relative Luftfeuchte von höchstens 85 %. Aus diesen Gründen ist die Ausführung von Abdichtungsarbeiten auf Betonbrücken in der Regel in dem Zeitraum zwischen Oktober und März nicht sachgerecht möglich, obwohl der Einbau der eigentlichen Dichtungsschicht, der Polymerbitumen-Schweißbahn, unter Beachtung der notwendigen Sorgfalt, oftmals möglich wäre. Für eine Erweiterung des Einbauzeitraumes für Abdichtungssysteme auf Brücken wäre daher die Entwicklung alternativer Versiegelungen oder Grundierungen zielführend, die gegenüber niedrigen Einbautemperaturen und/oder Feuchte (Regen, Taubildung) unempfindlicher sind. Ein möglicher Lösungsansatz für das oben genannte Problem ist die Verwendung von Versiegelungen oder Grundierungen auf der Basis von Polymethylmethacrylat (PMMA), bei denen der Einbau nahezu unabhängig von der Temperatur der Unterlage erfolgen kann. Während bei Epoxidharzen die Aushärtung durch Polyaddition erfolgt (die beiden Komponenten Harz und Härter reagieren miteinander und bilden das Epoxidharz), erfolgt bei PMMA die Aushärtung durch Polymerisation. Der Harzkomponente (MMA) wird zum Start der Reaktion ein Initiator (Dibenzoylperoxid) zugefügt, bei der folgenden Reaktion polymerisiert das MMA zu PMMA. Je nach Zugabemenge des Initiators erfolgt die Reaktion langsamer oder schneller. Auf diese Weise ist es möglich, die temperaturbedingte Verlangsamung der Aushärtung durch eine entsprechende Erhöhung der Zugabemenge des Initiators auszugleichen und damit die Aushärtezeit unabhängig von der Temperatur konstant zu halten. Aufgrund der kurzen und weitgehend temperaturunabhängigen Aushärtezeiten eignen sich Versiegelungen und Grundierungen aus PMMA also insbesondere für Erneuerungs- und Instandsetzungsmaßnahmen, bei denen kurze Ausführungszeiten benötigt werden, sowie für Baumaßnahmen im Frühjahr und Herbst, bei denen Versiegelungen und Grundierungen aus Epoxidharz aufgrund der niedrigen Temperaturen nicht eingesetzt werden können. In den vergangenen Jahren (Stand 2018) wurden mehr als 30 Baumaßnahmen nach Zustimmung im Einzelfall mit Versiegelungen oder Grundierungen auf der Basis von PMMA ausgeführt. Voraussetzung für die Zustimmung im Einzelfall war jeweils der prüftechnische Nachweis der grundsätzlichen Gleichwertigkeit der eingesetzten Systeme. Für einen Bewährungsnachweis, aber auch zur Bestimmung der notwendigen Einbaubedingungen, wurde im Rahmen dieses Projektes eine Erfahrungssammlung ausgeführter Baumaßnahmen durchgeführt. Dabei wurden die Erfahrungen sowohl der Auftraggeber als auch der ausführenden Firmen bei 25 Baumaßnahmen erfasst und ausgewertet. Die überwiegend positiven Ergebnisse zeigen die grundsätzliche Anwendbarkeit von Versiegelungen und Grundierungen auf der Basis von PMMA für den beschriebenen Anwendungszweck. Außerdem konnte aus den Rückmeldungen eine Liste der baustoffspezifischen Besonderheiten abgeleitet werden, die für einen sicheren Einbau zu beachten sind. Zwar ist der Beobachtungszeitraum der Erfahrungssammlung relativ kurz, jedoch handelt es sich bei den Versiegelungen und Grundierungen unter Polymerbitumen-Schweißbahnen grundsätzlich um eine bewährte Bauweise, es wird lediglich ein neuer, vom Regelwerk abweichender Baustoff für die Versiegelungen oder Grundierungen verwendet. Die eigentliche Dichtungsschicht, die Polymer-bitumen-Schweißbahn, bleibt unverändert. Daher wurde vom Arbeitsausschuss AA 7.7 „Brückenbeläge“ der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) der Entwurf eines ersten Regelwerkes erarbeitet. Es handelt sich hierbei um die „Hinweise für die Herstellung von Abdichtungssystemen aus einer Polymerbitumen-Schweißbahn auf einer Versiegelung, Grundierung oder Kratzspachtelung aus PMMA für Ingenieurbauten aus Beton“ (H PMMA). In diesen Hinweisen werden die Erfahrungen der Hersteller, der einbauenden Firmen sowie der Auftraggeber der ausgeführten Baumaßnahmen zusammengefasst. Der Entwurf wurde zwischenzeitlich als Wissensdokument W1 von der FGSV eingeführt. Mit dem ARS Nr. 21/2023 für das Sachgebiet 05.6: Brücken und Ingenieurbau; Brückenausstattung wurden Versiegelungen und Kratzspachtelungen aus PMMA zwischenzeitlich als eine weitere Regelbauweise eingeführt.
• By far the most frequently used waterproofing systems for concrete bridges in Germany (approx. 98 %) are the waterproofing systems according to ZTV-ING 6-1 (formerly ZTV-ING 7-1), consisting of a polymer bitumen welding membrane and a protective layer of mastic asphalt. The concrete surface is treated with an epoxy resin sealing to prevent the formation of bubbles during the welding of the polymer bitumen membrane or during the installation of the mastic asphalt protective layer. The epoxy resins normally used in accordance with TL-BEL-EP require a minimum installation and curing temperature of approx. 8 °C and a maximum relative humidity of 85 % for installation and curing. For these reasons, waterproofing work on concrete bridges cannot usually be carried out properly in the period between October and March, although it would often be possible to install the actual waterproofing layer, the polymer bitumen sheeting, if adequate care is taken. The development of alternative sealings or primers that are less sensitive to low installation temperatures and/or moisture (rain, dew) would therefore be expedient for extending the installation period for waterproofing systems on bridges. One possible solution to the above problem is the use of sealings or primers based on polymethyl methacrylate (PMMA), which can be installed almost independently of the temperature of the substrate. While epoxy resins are cured by polyaddition (the two components resin and hardener react with each other to form the epoxy resin), PMMA is cured by polymerisation. An initiator (dibenzoyl peroxide) is added to the resin component (MMA) to start the reaction, during the subsequent reaction the MMA polymerises to PMMA. Depending on the amount of initiator added, the reaction is slower or faster. In this way, it is possible to compensate for the temperature-related slowdown in curing by increasing the amount of initiator added and thus keep the curing time constant regardless of the temperature. Due to the short and almost temperature-independent curing times, PMMA sealings and primers are therefore particularly suitable for renovation and repair work where short execution times are required, as well as for construction work in spring and autumn, where epoxy resin sealers and primers cannot be used due to the low temperatures. In recent years (as at 2018), more than 30 projects have been carried out with PMMA-based sealings or primers following approval in individual cases. The prerequisite for approval in individual cases was proof of the fundamental equivalence of the systems used. As part of this project, a collection of experience from completed projects was carried out to provide proof of suitability and to determine the necessary installation conditions. The experiences of both the client and the contractors were recorded and analysed for 25 projects. The predominantly positive results show the basic applicability of PMMA-based sealings and primers for the described application purpose. In addition, a list of special features specific to the construction material that must be observed for safe installation was derived from the feedback. Although the observation period for the collection of experience is relatively short, the sealings and primers under polymer bitumen membranes are basically a tried and tested construction method; only a new building material that deviates from the regulations is used for the sealings or primers. The actual sealing layer, the polymer bitumen membrane, remains unchanged. For this reason, the AA 7.7 "Brückenbeläge" working committee of the Road and Transportation Research Association (FGSV) has produced a draft of the first set of regulations. These are the so called "Hinweise für die Herstellung von Abdichtungssystemen aus einer Polymerbitumen-Schweißbahn auf einer Versiegelung, Grundierung oder Kratzspachtelung aus PMMA für Ingenieurbauten aus Beton" (H PMMA). These instructions summarise the experience of manufacturers, installers and clients of the construction work carried out. The draft has since been introduced as knowledge document W1 by the FGSV. With ARS No. 21/2023 for the subject area 05.6: Bridges and civil engineering; Bridge equipment, PMMA sealings and scratch coatings have since been introduced as a further standard construction method.