Wenn es um die Verdichtung des Untergrunds für einen Wohnbau geht, sind Konsistenz, Qualität und gute Praxis des Bauunternehmers entscheidend, um Betonrisse und Senkungsprobleme für den Hausbesitzer zu vermeiden.
Ein Bauunternehmer muss sicherstellen, dass der Bauherr nicht in die Versuchung kommt, den Untergrund schlecht vorzubereiten. Ein minderwertiger Unterbau führt zu unerwarteten Setzungen und Wasseransammlungen am Fundament, die zu Sickerwasser und einer Schwächung des Fundaments führen. Schlecht verdichteter Untergrund kann auch für Risse und Senkungen von Gehwegen, Einfahrten und Terrassen verantwortlich gemacht werden. Letztendlich ist es der Hausbesitzer, der die Reparaturkosten zu tragen hat, vor allem, wenn Setzungen dazu führen, dass Wasser in Richtung des Hauses läuft.
Untergrundversagen
Nach Angaben der Portland Cement Association können Risse, Plattensetzungen und strukturelles Versagen die Folge eines unzureichend vorbereiteten und schlecht verdichteten Untergrunds sein. Bei Bodenplatten für Wohngebäude sollte der ideale Untergrund gut entwässert sein, eine gleichmäßige Tragfähigkeit aufweisen, die richtige Verdichtungsdichte erreichen, das richtige Gefälle haben und frei von Grasnarbe, organischen Stoffen und Frost sein.
Was sind die Ursachen für einen unebenen Untergrund bei einem Wohnbauprojekt? Erstens das Vorhandensein von weichem, instabilem Boden gemischt mit hartem und felsigem Boden. Ein weiterer Grund, auf den später in diesem Artikel eingegangen wird, kann das Auffüllen niedriger Bereiche oder die Verfüllung ohne ausreichende Verdichtung sein.
Um einen ebenen, festen Untergrund zu erhalten, müssen weiche oder gesättigte Böden und Felsen beim ersten Aushub entfernt werden. Beim Aushub wird Erde aus anderen Bereichen (Aushub) in niedrige Bereiche (Schüttung) geschoben. Für eine verdichtete Schüttung in niedrigen Bereichen sollte der Boden die gleiche Dichte haben wie in den geschnittenen Bereichen.
Es ist wichtig, dass die Bauunternehmer beim Bau eines Unterbaus unterscheiden, was geschnitten und was aufgefüllt wird. Die Bediener schwerer Maschinen können unwissentlich das geschnittene und das aufgefüllte Material verschieben oder vermischen, was zu Identitätsproblemen zwischen den beiden führt.
Abhängig von der Umgebung und der geografischen Lage des Projekts können die Bauunternehmer auf einheimische Böden stoßen, die die ideale Festigkeit für eine Platte bieten, die dann direkt auf den Boden gelegt werden kann. In vielen Gegenden kann es jedoch schwierig sein, vor Ort einen Boden zu finden, der für die Verwendung als Aufschüttung geeignet ist.
Aufschüttungsalternativen
Bei Fundamenten mit Bodenplatte kann zur Wiederherstellung des Niveaus eine Alternative zu einheimischem Bodenmaterial verwendet werden. Diese importierten Auffüllungen können körnige Materialien wie Sand, Kies oder Schotter enthalten. Diese hochfesten und durchlässigen Materialien weisen eine geringe Kompressibilität auf, was für ein Plattenstützsystem ideal ist.
„Sechs Zoll gut abgestufter Kies oder Schotter, der ordnungsgemäß verdichtet wurde, liefern gute Ergebnisse“, so Mark Conrardy, Vertriebsingenieur bei der Wacker Corp. in Menomonee Falls, Wisconsin.
Bei ordnungsgemäßer Verdichtung können sowohl einheimische Böden als auch importierte körnige Materialien eine gute Unterstützung bieten. Es muss jedoch beachtet werden, dass die Verwendung von gutem Material eine schlechte Verdichtung nicht beheben kann.
„Granulat, das unter die Platte gelegt wird, kann offen abgestuft sein, was nach Meinung einiger selbstverdichtend ist. Sand und andere Materialien sollten verdichtet werden“, sagt Chris Tull, Inhaber von Concrete Consulting LLC, Fishers, Ind.
Ob es sich um ein Fundament, einen Gehweg, eine Einfahrt oder eine Terrasse handelt, einheimische Erde oder körniges Material kann nicht einfach in den Auffüllbereich eingebracht und dann mit Beton bedeckt werden.
Es ist von entscheidender Bedeutung, dass der Bauunternehmer die Verdichtung aller Auffüllmaterialien in angemessenen Schichten verlangt, unabhängig davon, ob es sich um einheimische Erde oder ein körniges Material handelt, um einen ebenen, dichten Untergrund zu schaffen. Wird das Füllmaterial nicht gleichmäßig verdichtet, kommt es zu ungleichmäßigen Setzungen, die zu Rissen im Beton und zur Zerstörung des Bauwerks führen.
Verdichtungsnotwendigkeiten
Es ist ratsam, den Boden nahe dem optimalen Feuchtigkeitsgehalt zu verdichten, um die erforderliche Dichte zu erreichen. Dies ist am ehesten der Fall, wenn der Boden frisch ausgehoben ist. Eine maximale Verdichtung ist möglich, bevor das Material zu sehr ausgetrocknet ist oder Regenperioden ausgesetzt war, in denen sich Wasser sammeln kann. Wenn der Boden während oder kurz nach der Planierung verdichtet wird, gibt es weniger Poren im Material, die Wasser aufnehmen können.
Das Probewalzen ist eine Maßnahme, mit der Bauunternehmer feststellen können, ob der Untergrund ausreichend verdichtet wurde oder nicht, und wird hauptsächlich bei größeren Bauprojekten eingesetzt. Instabiler oder unzureichend verdichteter Boden lässt sich feststellen, indem man mit einem voll beladenen Kipper oder einem ähnlichen schweren Gerät über den verdichteten Bereich fährt, um ungewöhnliche Bodenbewegungen oder besonders tiefe Reifenspuren zu erkennen.
Die gemessene Dichte des Untergrunds für eine Wohnbebauung sollte 90 bis 95 % der Standard-Proctor-Dichte betragen. Diese Dichte kann durch eine Kombination von drei bis vier Durchgängen mit einem Rüttelplattenverdichter oder Stampfer erreicht werden, zusätzlich zu einem guten Feuchtigkeitsgehalt im Unterbau.
In der Regel sollte verdichtungsfähiges Füllmaterial so bewässert oder „aufbereitet“ werden, dass es durchgängig einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 12 % aufweist, um eine maximale Verdichtung zu erreichen.
Einiges Füllmaterial bietet auch gute Drainageeigenschaften und kann verwendet werden, um Feuchtigkeitskonzentrationen unter der Platte zu vermeiden.
Ein angemessener Feuchtigkeitsgehalt im Unterbau hilft nicht nur bei der Verdichtung, sondern verringert auch das Ausbluten des Wassers aus der Basis der Betonplatte.
Um den Beton so nahe wie möglich an seiner Konstruktionsfestigkeit zu halten, sollten die Schalungen befeuchtet werden, um zu verhindern, dass Wasser aus dem Beton gezogen wird.
Hinterfüllung für Grundmauern
Bauunternehmer fragen oft, wie man Grundmauern für einen Bereich hinterfüllt, der unter Betonflacharbeiten enden wird.
Die Hinterfüllung unter Betonflacharbeiten entlang von Grundmauern sollte mit einem körnigen Material von gleichmäßiger Größe erfolgen. Einige Füllmaterialien, wie z. B. runde Steine wie Erbsenkies, neigen dazu, sich selbst zu verdichten. „Ich empfehle die Verwendung von Granulat mit offener Körnung“, sagt Tull.
Die lückenhafte Körnung sorgt dafür, dass das Wasser entlang des Fundaments zu den Drainagefliesen hinunterfließt und in einen Sumpf abfließt, von wo aus es in einen Regenwasserkanal gepumpt werden kann. So wird sichergestellt, dass das Wasser vom Fundament weggeleitet wird. Das Material muss dennoch verdichtet werden, um die mit der Zeit auftretenden Setzungen zu verringern. Die oberen 6 bis 12 Zoll der Verfüllung unter der Platte sollten mit gut abgestuftem Kies oder gebrochenem Material aufgefüllt und verdichtet werden.
„Wände werden normalerweise mit der abgetragenen Erde oder mit einem körnigen, offen abgestuften Material verfüllt“, sagt Tull.
Gemäß dem CFA Foundation Standard 8.3 Backfilling and Final Grading, „darf mit dem Verfüllen einer Fundamentwand, die oben und unten seitlich abgestützt werden soll, erst begonnen werden, wenn eine solche seitliche Abstützung vorhanden ist oder die Wand ausreichend abgestützt wurde, um dem Druck des Verfüllmaterials, des Verdichtungsprozesses und des Verfüllvorgangs standzuhalten. Die Verfüllung muss so erfolgen, dass keine Schäden an der Wand, der Abdichtung oder anderen Arbeiten entstehen. Bei Wänden, die weniger als 4 Fuß unausgewogene Aufschüttung tragen, ist eine Abstützung nicht erforderlich.“
In Bezug auf die endgültige Planierung muss ein Mindestgefälle von allen Grundmauern weg von mindestens 1 % bis 2 % oder ¼ Zoll pro Fuß Neigung weg vom Gebäude vorgesehen werden. Das Oberflächenwasser sollte in einen Regenwasserkanal oder eine andere Sammelstelle abgeleitet werden. Die gesamte Entwässerung sollte vom Gebäude weg geneigt sein. Grundstücke sollten so eingeebnet werden, dass das Oberflächenwasser von den Grundmauern weggeleitet wird. Wo Grundstücksgrenzen, Mauern, Hänge oder andere physische Hindernisse ein Gefälle von mindestens 2 % verhindern, sollten Abflüsse oder Rinnen vorgesehen werden, um die Entwässerung vom Gebäude weg zu gewährleisten. „Es ist wichtig, dass ein ausreichendes Gefälle vorhanden ist, damit das Gelände von der Wand weg entwässert“, sagt Tull.
Die Neigung spielt natürlich auch bei der Vorbereitung des Untergrunds eine Rolle. Im Allgemeinen ist es am besten, das umliegende Gelände vom Haus weg zu neigen, damit sich das Wasser nicht am Fundament sammelt. Wasseransammlungen führen im Laufe der Zeit zu Sickerwasser und können das Fundament untergraben, was zu feuchten Kellern führt.
Zu verwendende Geräte
Um den Unterbau für ein Wohngebäude ordnungsgemäß vorzubereiten, werden bevorzugt Plattenverdichter und Stampfer eingesetzt. Vibrationsplattenverdichter und ihre Gegenstücke, die Stampfer oder „Hampelmänner“, sollten laut Conrardy in engen Bereichen für die Verdichtung des Unterbaus eingesetzt werden.
Vibrationsplatten eignen sich gut für die Verdichtung körniger Materialien, da sie schnell sind und eine ebene Oberfläche hinterlassen. Eine flache, glatte Oberfläche ist gut für Flacharbeiten, da der Beton beim Aushärten schrumpfen kann, ohne durch das Basismaterial eingeschränkt zu werden.
Rammgeräte, die am besten für die Verdichtung von 6 bis 12 Zoll Füllmaterial geeignet sind, wurden für Lehmböden entwickelt, bei denen der Aufprall Scherkräfte erzeugt, die Luftporen aus dem Ton entfernen. Bei Aufschüttungen in Wohngebieten können Hampelmänner eine Aufschüttung von 6 Zoll sicher verdichten.
Vibrationen mit höherer Frequenz von einem Plattenverdichter zwingen die Partikel zur Bewegung, so dass sie sich aufgrund der Schwerkraft absetzen. Was die Fülltiefe anbelangt, so eignen sich kleinere Vibrationsplattenverdichter und Stampfer gut für eine Fülltiefe von 6 bis 12 Zoll, entweder mit Erde oder mit Granulat.
Qualität ist der Schlüssel
Allzu oft bereiten Bauherren den Untergrund für Betonfundamente, Bürgersteige, Einfahrten oder Terrassen nicht angemessen vor. Der Betonunternehmer ist dafür verantwortlich, dass die körnige Aufschüttung vor dem Einbringen des Betons richtig verdichtet, verdichtet und feucht gehalten wird. Einige Bauunternehmen legen in ihren Verträgen fest, dass sie für die ordnungsgemäße Verdichtung des von ihnen eingebrachten Füllmaterials verantwortlich sind, nicht aber für das von anderen eingebrachte Material. Es liegt in der Verantwortung des Bauherrn, dafür zu sorgen, dass die Aufschüttung, die vor dem Eintreffen des Betonbauunternehmens eingebracht wird, ordnungsgemäß eingebracht und verdichtet wird. Die Planer sollten darauf achten, dass das Füllmaterial auch ordnungsgemäß eingebaut wird.
Wenn sich der Beton gesetzt hat und Anzeichen eines Versagens in Form von Rissen und Senkungen zeigt – egal ob 2 oder 20 Jahre nach dem Einbau -, muss der Hausbesitzer leider die Reparaturkosten tragen. In den meisten Fällen macht der Hausbesitzer wiederum den Betonunternehmer für das Versagen des Untergrunds verantwortlich.