Gründungen in quellfähigem Ton und Tonstein

In einem von der HSBI finanzierten Pilotprojekt wurden zunächst quantifizierbare Erfahrungen zusammengetragen. Auf der Grundlage dieser Untersuchungen soll versucht werden die bisherigen konstruktiven Sicherungsmaßnahmen zu bewerten und ggf. Verbesserungsmöglichkeiten zu entwickeln.

Erkenntnisse aus bekannten Schadensfällen und
aus Untersuchungen des Quellens in Laborversuchen

Am Nordrand der Mittelgebirge wie auch in einigen süddeutschen Bereichen wird als Gründungsträger vielfach mehr oder weniger verwitterter Schieferton, Tonstein oder Tonmergelstein der Kreide, des Jura oder der Trias angetroffen. Gründungen in diesem Baugrund zeigen mehrfach Schäden infolge von Hebungen bzw. Aufwölbungen von Bauwerkssohlen.
Bild 1 zeigt eine aufgewölbte Kellersohle, die die Betriebssicherheit der dort installierten Haustechnik gefährdet. Bild 2 zeigt über 10 Jahre die Kraftentwicklung von Injektionsankern, die das Aufwölben einer unbelasteten Kellersohle verhindern sollen.

Für verschiedene Proben wurden Wassergehalt, Glühverlust, Kalkgehalt, Wasseraufnahmefähigkeit bestimmt und der Zerfall bei Durchfeuchtungs-Trocknungswechseln (s. Bild 3) dokumentiert.
Ferner wurden Quellhebungsversuche, Quelldruckversuche und Quellversuche nach Huder/Amberg durchgeführt. Die Versuche wurden zunächst an zugeschnittenen, unbehandelten Tonstein-proben sowie zusätzlich im Quelldruckversuch an einer mit einer Mörtelschicht versiegelten Probe durchgeführt.

Aus den bislang bekannten Schäden sind folgende Beobachtungen festzuhalten:
· Die Quellhebungen sind relativ gering und erreichen ohne Auflast maximal 10 cm bis 30 cm.
· Beim Versuch Quellhebungen durch Gegendruck zu unterbinden, ist eine langanhaltende Zunahme des Quelldrucks zu beobachten.
· Bei allen bekannten Schäden liegt die Gründung in Tonsteinen oberhalb des Grundwasserspiegels.
· Unter der Bauwerkssohle ist jeweils eine Flächendränage oder Schottertragschicht vorhanden.

Die regional in oberflächennahen Bereichen anstehenden Tonsteine enthalten nach tonmineralogischen Analysen keine Anteile quellfähiger Tonminerale. Die beobachteten Hebungen werden auf ein osmotisches Quellen zurückgeführt.
Die Ergebnisse der Laborversuche zeigen, dass ein fortdauerndes Quellen offensichtlich nur unter sich abwechselnden Durchfeuchtungsphasen und Trocknungsphasen mit Luftkontakt auftritt.
Geeignete Maßnahmen zur Vermeidung von Quellschäden sollen noch in Feldversuchen erprobt werden.