Fachbeitrag: Trinkwassersichere Fugenabdichtung in Betonkonstruktionen

(3.12.2025) Die sichere Versorgung mit Trinkwasser erfordert bauliche Maßnahmen, die klimatische Herausforderungen wie Trockenheit und Starkregen berücksichtigen. Wasserundurchlässige Betonkonstruktionen (WU-Beton) und insbesondere Fugenabdichtungen spielen eine zentrale Rolle. Sie müssen höchsten hygienischen und technischen Anforderungen genügen. Das Fugenblechsystem CEMflex mit mineralisch reaktiver Beschichtung bietet mechanischen, chemischen und selbstheilenden Schutz. Es erfüllt alle relevanten Anforderungen aus Produktzulassungsprüfungen und für Trinkwasseranwendungen. Die aktive Reaktion mit Beton sorgt für dauerhaften Verbund und Abdichtung von Arbeits- und Sollrissfugen.

Einführung

Im Hinblick auf die Folgen des Klimawandels müssen viele Länder, Kommunen und Unternehmen ihre Trinkwasserversorgungen auf den Prüfstand stellen. Regenreiche Wetterlagen und längere Trockenphasen sind hierbei in den Trinkwasser-, Gewinnungs- sowie Lager- und -Transportprozessen der Trinkwasserversorger zu berücksichtigen.

In Deutschland und vielen anderen Ländern unterliegt Trinkwasser strengen gesetzlichen Anforderungen, die im Wesentlichen durch die Trinkwasserverordnung (TrinkwV) geregelt werden. Der Schutz des Trinkwassers beginnt hier bereits bei der Planung, Konstruktion und Ausführung von baulichen Anlagen, die mit Trinkwasser in Berührung kommen. In diesem Zusammenhang gewinnen wasserundurchlässige Betonkonstruktionen, sogenannte WU-Konstruktionen, zunehmend an Bedeutung.

Konstruktionen aus WU-Beton sind dauerhaft, wartungsarm, kosteneffizient und bieten einen effektiven Schutz gegen das Eindringen von Wasser oder Feuchtigkeit sowie gegen das Austreten von Trinkwasser. Besonders im Hinblick auf die steigenden Anforderungen an Nachhaltigkeit und Ressourcenschonung erweist sich der Einsatz von WU-Beton als zukunftsweisende Lösung.

Herausforderungen, die sich bei WU-Konstruktionen im Zusammenhang mit Trinkwassersicherheit ergeben, betreffen unter anderem die Sicherstellung der Betondichtigkeit über die gesamte Nutzungsdauer, die Vermeidung mikrobiologischer Beeinträchtigungen durch Rissbildung oder Undichtigkeiten sowie die Berücksichtigung der chemischen Beständigkeit gegenüber im Wasser gelösten Stoffen.

Dieser Beitrag beschäftigt sich im Speziellen mit den Herausforderungen der Fugenabdichtungen, die besonderer Sorgfalt in Planung und Ausführung bedürfen. Besonders hervorzuheben sind Fugenabdichtungssysteme mit innovativen Lösungen, die die in der trinkwassersicheren Anwendung gestellten baupraktischen und hygienischen Anforderungen in Kombination mit WU-Betonkonstruktionen, im Speziellen Fugensysteme mit mineralisch reaktiv beschichteten Fugenabdichtungen, erfüllen.

Anforderungen an Fugenabdichtungen in Trinkwasserbehältern

Fugenabdichtungen in Trinkwasserbehältern, insbesondere Arbeits- und Sollrissfugenabdichtungen, unterliegen hohen technischen und hygienischen Anforderungen, die durch verschiedene normative Regelwerke präzise definiert sind. Ziel ist eine dauerhafte Dichtheit der Behälter bei gleichzeitiger Bewahrung der hygienischen Unbedenklichkeit.

Wird der homogene Beton durch die Arbeitsfuge gestört, so bildet er an dieser, inklusive aller Fugenabdichtungslösungen, eine Grenzfläche, die die größte Schwachstelle im Verbundsystem darstellt. Um eine sichere Abdichtung dieser Fugen zu gewährleisten, müssen geeignete Abdichtungssysteme verwendet werden – hier stehen Fugenbleche im Fokus. Die Auswahl, Anordnung und Ausführung dieser Systeme müssen bereits in der Planungsphase berücksichtigt werden. Insbesondere müssen die maximale Rissbreitenbemessung sowie die mechanische Belastung der trinkwasserführenden Betonkonstruktionen bei maximaler Wasserlast und schneller Wasserentlastung berücksichtigt werden.

Normativ besonders relevant ist die WU-Richtlinie des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton (DAfStb), die Anforderungen an die Planung, Bemessung und Ausführung von wasserundurchlässigen Bauwerken aus Beton formuliert. Sie beschreibt, wie Arbeitsfugen im Kontext eines ganzheitlichen Abdichtungskonzepts geplant und mit geprüften Systemen abgedichtet werden müssen. Die Abdichtung muss dabei dauerhaft wirksam sein und mechanischen sowie chemischen Belastungen standhalten. Darüber hinaus gelten im Trinkwasserbereich spezielle hygienische Anforderungen. Das DVGW-Arbeitsblatt W 300 fordert, dass Trinkwasserbehälter dauerhaft dicht und so geplant und gebaut werden müssen, dass eine Beeinträchtigung der Trinkwasserqualität ausgeschlossen ist. Die in Fugenabdichtungssystemen eingesetzten Materialien müssen deshalb die Anforderungen der KTW-Bewertungsgrundlage (KTW-BWGL) erfüllen, die die gesundheitliche Unbedenklichkeit von Kunststoffen und anderen polymeren Werkstoffen im Kontakt mit Trinkwasser sicherstellt. Zusätzlich ist die mikrobiologische Eignung der Materialien gemäß DVGW-Arbeitsblatt W 270 nachzuweisen. Dieses stellt sicher, dass Materialien kein Nährboden für mikrobiologisches Wachstum sind. Bei mineralisch reaktiv beschichteten Fugenblechen legt ergänzend das DVGW-Arbeitsblatt W 347 Prüfungen und hygienische Anforderungen an zementgebundene Werkstoffe fest, die im Kontakt mit Trinkwasser stehen könnten. Auch konstruktive Normen wie die DIN EN 1992-1-1 (Eurocode 2) und die deutsche Ergänzungsnorm DIN 1045-1 sind zu beachten. Sie betreffen die konkrete Ausführung und Verarbeitung von Beton, einschließlich der Anforderungen an Arbeitsfugen.

Fugenabdichtungen in Trinkwasserbehältern dürfen also nur mit zugelassenen, geprüften und für den Trinkwasserkontakt geeigneten Produkten ausgeführt werden. Die Auswahl der Abdichtungssysteme sowie deren Einbau müssen den geltenden Normen und Regelwerken entsprechen.

Am Beispiel des mineralisch reaktiv beschichteten Fugenblechsystems CEMflex der Firma BPA GmbH aus Herrenberg soll im Folgenden gezeigt werden, wie das Fugenblechsystem aufgebaut ist, welche Funktionsweisen es hat und wie diese Eigenschaften ideal auf die oben aufgeführten Anwendungsanforderungen passen.

Aufbau und Funktionsweise eines mineralisch reaktiv beschichteten Fugenblechsystems am Beispiel von CEMflex

Das Fugenabdichtungssystem CEMflex besteht aus einem verzinkten Stahlblech als Trägermaterial mit beidseitiger, mineralisch reaktiver Spezialbeschichtung, die herstellungsbedingt eine raue Oberfläche ausbildet. Die Beschichtung ist aufgrund ihrer Reaktionsfähigkeit und ihrer chemischen, betonähnlichen Zusammensetzung auf dem Trägerblech chemisch dauerhaft und fest gebunden. Die chemischen Anbindungsreaktionen der Beschichtung auf dem Trägermaterial laufen während der Herstellung und der anschließenden Trocknungsphase innerhalb weniger Stunden ab. Nach der Trocknungsphase ist die Beschichtung auf dem Trägerblech chemisch fixiert und trocken, ohne zusätzliche Schutzfolien, handhabbar. Die elastischen Eigenschaften der mineralisch reaktiven Beschichtung sind dabei so weit ausgeprägt, dass ein Biegen der beschichteten Bleche, z.B. für die Ausbildung von Ecken oder L-Profilen, ohne Abplatzen der Beschichtung möglich ist.

Die Abdichtungswirkung dieses Fugenabdichtungssystems basiert auf einem dreifachen Wirkprinzip:

• Mechanische Sperre: Das Stahlblech wirkt primär als Barriere gegen Wasserdurchtritt entlang der Fuge. Zusätzlich ist das Blech auch gasdicht und dient als Trägermaterial für die mineralisch reaktive Spezialbeschichtung. Diese Beschichtung ist auf der mechanischen Sperre chemisch dauerhaft stabil gebunden und dient dort ebenfalls als mechanische Barriere. Ihre raue Oberfläche führt zu einer signifikanten Vergrößerung der möglichen mineralischen Kontaktfläche zum umgebenden Beton.
• Aktive Reaktion: Sobald das Fugenblechsystem CEMflex in der Arbeitsfuge installiert ist, werden anschließend die Betonagen je Abschnitt durchgeführt, sodass die mineralisch reaktiv beschichteten Fugenbleche in Kontakt mit dem Frischbeton stehen. Die raue Oberfläche der Beschichtung und ihre mineralische Zusammensetzung ermöglichen dabei einen optimalen mechanischen Verbund zum umgebenden Beton. Dieser mechanische Verbund wird durch eine chemische Anbindungsreaktion verstärkt, die in der mineralisch reaktiven Beschichtung des CEMflex-Fugenblechsystems ihren Ursprung hat. Diese Anbindungsreaktion beruht auf dem Reaktionsverhalten der mineralischen Beschichtung des Fugenbleches mit der Feuchtigkeit des Frischbetons, der sich entwickelnden Porenlösung bei den Betonhydratationsschritten oder – nach der Betonhydratation – durch Kontakt mit eindringenden wässrigen Lösungen. Es können dabei unterschiedliche Reaktionswege ablaufen, die am Ende die strukturelle Schwachstelle an der Grenzfläche zwischen Beton und CEMflex-Fugenblechsystem durch Rekristallisation von Calcit oder C-S-H-Phasen kraftschlüssig und dicht beheben. Diese Versinterungs- oder Hydratationsreaktionen laufen in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der an das Fugenblechsystem herangetragenen wässrigen Lösungen in der Grenzfläche ab. Die entstehenden Kristalle binden sich optimal in die umgebende Betonmatrix ein, da sie auch natürlicher Bestandteil von Betonen sind, und führen dadurch zu einer dichten Betonmatrix in den Grenzflächen der Arbeitsfugen.
• Selbstheilung: Nach dem Erhärten des Betons sind die eingebundenen, mineralisch reaktiv beschichteten Fugenblechsysteme weiterhin in der Lage, chemische Versinterungs-, Rekristallisations- und Hydratationsreaktionen durchzuführen. Durch die Nutzung der Betonkonstruktion, durch extern induzierte Kräfte oder aus der Betonkonstruktion selbst können kleinere Risse und Mikrorisse auch im Bereich der Arbeitsfugen entstehen. Wenn diese Risse wasserführend sind, ist die Beschichtung der CEMflex-Fugenbleche auch zu einem späteren Zeitpunkt in der Lage, abdichtende Rekristallisationsprodukte auszubilden und damit die Risse nachträglich abzudichten. Diesen nachträglichen Selbstheilungsprozess unterstützt die Flexibilität der allseitig aufgetragenen mineralisch reaktiven Beschichtung des Fugenblechsystems. Kleinere Bewegungen in der Betonkonstruktion werden durch die Flexibilität der Beschichtung gut ausgeglichen; die Beschichtung ist dann weiterhin in der Lage, die reaktiven mineralischen Anteile zur chemischen Reaktion zur Verfügung zu stellen.

Hygienische Eignung – Prüfung und Zulassung

Das Fugenblechsystem CEMflex erfüllt durch seine zahlreichen nationalen und internationalen Zulassungen höchste Anforderungen an die Materialverträglichkeit, mikrobiologische Unbedenklichkeit und Eignung für den Einsatz in trinkwasserberührten Bereichen.

Die KTW-Richtlinien (Kunststoffe im Trinkwasser), herausgegeben vom Umweltbundesamt, definieren die hygienischen Anforderungen an Materialien, die mit Trinkwasser in Kontakt kommen. CEMflex erfüllt diese Anforderungen nachweislich, wodurch sichergestellt ist, dass vom Fugenblech keine gesundheitsgefährdenden oder das Trinkwasser nachteilig beeinflussenden Stoffe freigesetzt werden. Zusätzlich entspricht CEMflex den Anforderungen der DVGW-Arbeitsblätter W 270 und W 347. Durch die erfolgreiche Prüfung gemäß W 270 wird bestätigt, dass das Fugenblechsystem kein Nährboden für Mikroorganismen ist und somit die mikrobiologische Qualität des Trinkwassers nicht gefährdet. Auch erfüllt CEMflex die technischen und bauphysikalischen Anforderungen des Arbeitsblatts DVGW W 347 umfassend und eignet sich daher für dauerhaft wasserbelastete Fugen in hochsensiblen Trinkwasseranlagen.

Die NSF/ANSI-61-Zertifizierung (National Sanitation Foundation) bestätigt die Übereinstimmung mit den nordamerikanischen Anforderungen für Materialien, die mit Trinkwasser in Berührung kommen. Diese Zulassung belegt die internationale Hygienetauglichkeit und Materialqualität des Fugenblechsystems CEMflex auch im außereuropäischen Kontext. Nicht zuletzt entspricht CEMflex den Anforderungen der Trinkwasserverordnung 2023 (TrinkwV 2023).

Verarbeitung und Einbau

Die fachgerechte Montage des CEMflex-Fugenblechs erfolgt in mehreren aufeinander abgestimmten Schritten und ist entscheidend für die sichere Abdichtung von Arbeitsfugen in wasserundurchlässigen Betonbauwerken. Das Fugenblech wird mittig mit einem Abstand zum Bauteilrand von mindestens 50 mm bzw. mindestens 3× des größten Korndurchmessers in der Betonfuge eingebaut und sorgt durch seine spezielle Beschichtung für eine zuverlässige Aktivabdichtung mit dem umgebenden Beton. Zunächst wird das CEMflex-Fugenblech in der Boden-Wand-Fuge direkt auf der obersten Bewehrungslage installiert. Dazu wird das Blech mit geeigneten Befestigungsmitteln, wie Omegabügeln oder Halteclips, mechanisch befestigt. [Abb. 3, links]

Alternativ kann bei nachträglichen Fugenausbildungen auch ein Einkleben mittels eines geeigneten Klebers erfolgen. Wichtig ist, dass das Fugenblech gerade und mittig auf der Arbeitsfuge sitzt und keine Fehlstellungen aufweist. Das Blech kann je nach baulicher Geometrie mit der Hand gebogen und mit Blechscheren auf Maß zugeschnitten werden. Die einzelnen CEMflex-Elemente werden mit mindestens 5 cm Überlappung (bis 2 bar Wasserdruck geprüft) verbunden. Bei erwarteten Wasserdrücken bis 8 bar ist eine Überlappungslänge von ≥ 10 cm vorzusehen. An den Stoßstellen ist darauf zu achten, dass die Verbindung dicht und formschlüssig ausgeführt wird. Die Überlappungen werden in der Regel durch Halteclips gesichert. [Abb. 3, mittig]

Nach der Montage muss sichergestellt werden, dass die Reaktivbeschichtung des Blechs unversehrt bleibt. Ein direkter Kontakt mit Betonverflüssigern, Schalölen oder anderen chemischen Zusatzmitteln ist zu vermeiden. Bei starker Verschmutzung ist die Beschichtung vor dem Betonieren vorsichtig zu reinigen, leichte Betonspritzer auf der Beschichtung stören die Funktionsfähigkeit des mineralisch reaktiven Fugenblechsystems nicht. Bei der Fugenabdichtung von Wand-Wand-Abschnitten ist äquivalent zu verfahren. Beim anschließenden Betonieren ist darauf zu achten, dass der Frischbeton das Fugenblech allseitig gut umschließt, insbesondere im Bereich der Fugenstöße und Übergänge. Verdichtungsvorgänge wie Rütteln müssen mit Sorgfalt durchgeführt werden, um Lunkerbildung zu vermeiden und eine kraftschlüssige Einbindung in den Beton sicherzustellen. Die Einbindetief eines Fugenblechabschnittes ist abhängig von dem zu erwartenden Wasserdruck. Bis 3 bar ist eine Einbindetiefe von 3 cm ausreichend. Bei Wasserdrücken bis 8 bar muss eine Einbindung von mindestens 5 cm in den Beton gewährleistet werden können. [Abb. 3, rechts]

Da das mineralisch reaktive Fugenblechsystem ohne Schutzfolien und andere Schutzmaßnahmen auskommt, reduziert sich der Verpackungsmüll und vereinfacht den Einbau im Handling signifikant. Durch den Systemaufbau des mineralisch reaktiven Fugenblechsystems ist der Einbau witterungsunabhängig und reduziert fehlerhafte Anwendungen deutlich.

Die für das Fugenblechsystem vorliegenden Prüfzeugnisse belegen, neben der trinkwassersicheren Anwendung, auch die einfache, effektive und sichere Verarbeitung bei unterschiedlichen Anwendungsgebieten. Gleichzeitig gewährleistet der fachgerechte Einbau in Verbindung mit der Produktfunktionalität selbst bei hohen Wasserdrücken eine effektive, langlebige und normkonforme Abdichtungslösung für anspruchsvolle WU-Betonkonstruktionen.

Systemvergleich: mineralisch reaktiv beschichtetes Fugenblech vs. Konventionelle Lösungen – Leistungsfähigkeit

Übersicht gängiger Fugenabdichtungslösungen mit Leistungsbewertung zu wesentlichen Anwendungskriterien

Für eine Beurteilung der Leistungsfähigkeit eines mineralisch reaktiv beschichten Fugenblechsystems stellen Anwendungskriterien wie eine einfache Verarbeitung, die Fehlertoleranz des Abdichtungssystems selbst, die Art seines Wirkprinzips, seine Dauerhaftigkeit und nicht zuletzt und vor allem seine Eignung für den Einsatz im Trinkwasserbereich eine wesentliche Bewertungsgrundlage für Abdichtungssystemvergleiche dar.

Neben mineralisch reaktiv beschichteten Fugenblechen, kommen grundsätzlich verzinkte Fugenbleche, (Bentonit)-Quellbänder und Injektionsschlauchsysteme als zu vergleichende Fugenabdichtungssysteme in Frage. Die Verarbeitung ist bei mineralisch reaktiv beschichteten Fugenblechen am einfachsten im Vergleich zu anderen Abdichtungssystemen. Recht einfach ist die Verarbeitung von verzinkten Fugenblechen, da hier lediglich mehr auf die Überlappungsbereiche und Einbindetiefen geachtet werden muss. Quellbänder sind im Handling noch etwas anspruchsvoller, da hier vor allem die Lagestabilisierung in der Bauteilmitte beachtet werden muss. Am aufwendigsten ist der Einsatz systembedingt von Injektionsschläuchen. Diese Schwierigkeiten in der Verarbeitung spiegeln sich direkt in der Fehlertoleranz der Systeme wider.

Die Betrachtung des Wirkprinzips zur Abdichtung der Fuge ist bei den verschiedenen Fugenabdichtungslösungen unterschiedlich. Injektionsschläuche werden aktiv mit Injektionsmitteln gefüllt und verschließen den Bereich der Fuge aktiv, wenn das Injektionsgut alle offenen Stellen erreicht. Quellbänder wirken zunächst passiv und bei Kontakt mit Wasser quellend. Dabei verteilen sich ggf. quellfähige Tone in den offenen Hohlräumen des Fugenbereichs, schwinden aber wieder bei Austrocknung. Fugenbleche wirken zunächst durch das Trägermaterial rein mechanisch. Mineralisch reaktiv beschichtete Fugenbleche wirken zusätzlich durch ihre aktive Beschichtung im Kontakt mit Porenlösung oder eindringenden Wässern.

Die Dauerhaftigkeitsbetrachtung der unterschiedlichen Fugenabdichtungssysteme zeigt für alle Produktsysteme gute bis sehr gute Eigenschaften. Injektionsschlauchsysteme sind durch ihre komplexere Verarbeitung wartungsintensiver und Quellbänder könnten mit der Nutzungsdauer in ihrer Funktionalität durch den Verlust von quellfähigen Bentoniten nachlassen. Die mechanische wirkenden Fugenbleche verbleiben in der abzudichtenden Fuge und sind daher besonders dauerhaft. Mineralisch reaktiv beschichtete Fugenbleche zeigen sich noch dauerhafter in der Anwendung, da ihre mineralische Beschichtung ebenfalls in der abzudichtenden Fuge verbleibt und über die Nutzungsdauer hinweg reaktiv ist und bei Wasserkontakt immer wieder neu reaktiviert werden kann. Die Zulassungen der Systeme für die Anwendung im Trinkwasserbereich zeigen deutlich, dass die Nutzung von mineralisch reaktiv beschichteten Fugenblechen die beste Wahl darstellt, da sie alle normativen Anforderungen erfüllt. Verzinkte Fugenbleche, Injektionsschlauchsysteme und Quellbänder können mit größerem Aufwand auch für Trinkwasseranwendungen geeignet sein, wenn auch deutlich eingeschränkter.

Praxisbeispiele und Anwendungen

Trinkwasserbehälter in Österreich

Der Neubau eines kleinen Trinkwasserbehälters in Österreich ist ein Beispiel für die Verwendung eines mineralisch reaktiv beschichteten Fugenblechsystems zur Abdichtung von Arbeitsfugen im Bereich der Bodenplatte-Wand-Fuge. Die Fugenbleche wurden nach den Bewehrungsarbeiten für die Bodenplatte mittig in den Boden-Wand-Arbeitsfugen gemäß Herstellerangaben eingebaut. Die Betonage der Bodenplatte erfolgte im direkten Anschluss.

Wasserwerk Gültlingen

Beim Neubau des Wasserwerks Gültlingen wurden die Arbeitsfugen der gesamten Betonkonstruktion mit mineralisch reaktiven Fugenblechsystemen abgedichtet. Dabei wurden die Fugenbleche auch in die hier im Bauvorhaben notwendigen Abschalelemente integriert.

Fazit

Arbeits- und Sollrissfugen stellen potentiell kritische, aber in Betonkonstruktionen nicht vermeidbare, Schwachstellen dar. Mineralisch reaktiv beschichtete Fugenblechsysteme (z.B. CEMflex Fugenblechsysteme) bieten eine sichere, robuste und trinkwassergerechte Lösung für die Abdichtung von Arbeits- und Sollrissfugen in Betonkonstruktionen.

Autoren

• Dr. rer. nat. Jens Glowacky | BPA GmbH
• Dipl.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-Ing. Adrian Pflieger | BPA GmbH

Weitere Informationen können per E-Mail an BPA angefordert werden.