Die kapillarbrechende Schicht ist im Straßenbau auch als Rollierung bekannt. Es handelt sich um eine unter der Gründungssohle erstellte Lage aus Schotter. Sie unterbindet die kapillare Weiterleitung des Grundwassers bzw. der Bodenfeuchtigkeit.
Warum ist die kapillarbrechende Schicht nötig?
Das Wasser steigt aus dem Grund durch den Kapillareffekt auf. Dieser beschreibt das Verhalten des Wassers (auch von anderen Flüssigkeiten) beim Kontakt mit einer Kapillare, also einer ausreichend engen Röhre oder Spalte. Es steigt darin auf, weil eine Wechselwirkung zwischen der Kohäsion des Wassers (dem Zusammenhalt seiner Moleküle) und der Grenzflächenspannung der festen Oberfläche besteht. Diese Wechselwirkung ist die sogenannte Kapillarkraft. Das Wasser ist im engen Hohlraum sehr leicht, weshalb die Kapillarkraft größer als die Schwerkraft ist und das Wasser nach oben zieht.
Mithilfe der Kapillarkraft können beispielsweise Bäume das Wasser aus ihren Wurzeln weit nach oben transportieren. Auch das Aufsteigen des flüssigen Wachses im Docht einer Kerze basiert darauf. Poröse Materialien wie Papier, Textilien und auch Ziegel saugen sich deshalb mit Wasser voll. Im Bauwesen verursacht die Kapillarkraft aufsteigende Feuchte. Diese wird durch die kapillarbrechenden Schicht unterbunden.
Geeignetes Material für die kapillarbrechende Schicht
Schotter und WU-Beton sind gute Materialien für eine kapillarbrechende Schicht und werden schon lange für Fundamente verwendet. In Ziegelmauern wirkt der Übergang zwischen dem Ziegelstein und dem Fugenmörtel als kapillarbrechende Schicht. Daher erreicht in Ziegelmauern die aufsteigende Feuchte selten eine Steighöhe von über 20 cm.
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Abgrenzung der aufsteigenden Feuchte von anderen Feuchteschäden
Die kapillarbrechende Schicht verhindert aufsteigende Feuchte, allerdings verhindert sie nicht grundsätzlich jeden Feuchteschaden eines Bauwerks. Es kann dafür weitere Ursachen geben:
- Tauwasser
- drückendes Grundwasser an der Kellerwand
- eine ungedämmte Kaltwasserleitung
- schlechter Regenschutz der Hausmauern
- verstopfte Fallrohre
- ungeeignete Fenstersimse
- Belastung des Mauerwerks durch hygroskopierende Salze (unter anderem Kalksalpeter in alten Ställen und Aborten)
Aus diesem Grund ist die Erstellung einer kapillarbrechenden Schicht nur eine von mehreren Maßnahmen gegen Feuchteschäden.
Kapillarbrechende Schicht im Straßenbau
Im Straßenbau ist die kapillarbrechende Schicht eine Frostschutzschicht (FSS). Sie gehört zum Oberbau der Straßen- oder Wegebefestigung und ist von diesem die unterste ungebundene und tragende Schicht. Sie verhindert Frostschäden an der Straße, weil von unten eindringendes Wasser im Winter frieren und die Straßen damit sprengen würde. Die Frostunempfindlichkeit lässt sich durch abgestufte Gesteinskörnungen mit relativ geringem Feinkornanteil und ausreichende Wasserdurchlässigkeit sicherstellen. Damit wirkt die Schicht kapillarbrechend, weil das Wasser nach unten abfließt. Geeignete Gesteinskörnungen für eine kapillarbrechende Frostschutzschicht sind:
- natürliche Mineralstoffe (Sand oder Kies)
- künstliche Mineralstoffe (Hochofenschlacke)
- recycelte Baustoffe (oft Betonbruch)
Grundsätzlich kann eine kapillarbrechende Schicht zwischen 15 und 60 cm stark sein. Es kommt nicht bindige Gesteinskörnung zum Einsatz. Gut geeignet ist Grobkies mit der Körnung 16/32 mm. Die beiden Zahlen sind die Durchmesser des kleinsten und größten Korns der jeweiligen Kornverteilungslinie. Auch ein rolliges, also nicht-bindiges sowie gut verdichtbares, relativ unnachgiebiges und frostunempfindliches Mineralgemisch der Körnung 0/45 mm wird verwendet. Dazu gehört etwa die Bodengruppe GW (weitgestufter Kies). Ungeeignet sind zu feiner und verschmutzter Kies.
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Wenn der Untergrund sehr feucht ist, kann schon Staub auf dem Kies den kapillaren Aufstieg der Feuchtigkeit ermöglichen. Die Einbaudicke der kapillarbrechenden Schicht hängt von der erwarteten Verkehrsbelastung, der Frostempfindlichkeit des Untergrundes und dem Größtkorn ab. Für die Stärke von Frostschutzschichten gibt es außerdem Richtlinien entsprechend der Frostschutzzone, in welcher die Straße liegt. Zudem darf die FSS höchstens 7 % bindige Anteile mit einem Korndurchmesser unter 0,063 mm enthalten. Dies betrifft den eingebauten Zustand, im angelieferten Zustand dürfen es höchstens 5 % sein. Zur Seite hin wird eine FSS mit Quergefälle auf ihrem Planum entwässert. In Deutschland gilt für die kapillarbrechende Schicht
- die RStO (Richtlinie für den Oberbau von Verkehrsflächen),
- die ZTV SoB-StB (Technische Vertragsbedingung für eine Schicht ohne Bindemittel) und
- die TL SoB-StB (Baustoffgemische für Schichten ohne Bindemittel beim Straßenbau).
Österreich und die Schweiz haben eigene Normen.
Anwendung unter Gebäuden
Unter Gebäuden unterbinden noch weitere Materialien die Kapillarität zum Schutz vor Erdfeuchte. Das sind Dichtungsbahnen sowie Dränungs- oder Dämmschichten. Im Straßenbau ist nach wie vor allein die kapillarbrechende Schicht üblich, während bei Häusern inzwischen grundsätzlich auch die Dichtungsbahnen zum Einsatz kommen. Dazu gehören die schwarze und weiße Wanne. Dennoch werden auch in Kellerräumen kapillarbrechende Schichten erstellt. Zusätzlich erfolgen Abdichtungsmaßnahmen überwiegend mit horizontaler Abdichtung. Dies geschieht durch Betonieren einer Sauberkeitsschicht, eines Fundaments oder einer Bodenplatte.
Auf die kapillarbrechende Schicht kommt vorher ein Vlies (oder eine PE-Folie), um das Einlaufen des Betons in den Kies zu verhindern. Es empfiehlt sich stets, zwischen dem Untergrund und der Rollierung die Durchmischungsprozesse per Trennvlies zu verhindern. Wenn unter der Bodenplatte eine Wärmedämmung vorgesehen ist, kann anstelle von Kies Glasschaumschotter für die Erstellung der kapillarbrechenden Schicht verwendet werden, der zugleich über gute Dämmeigenschaften verfügt. Glasschaumschotter unterbindet komplett den kapillaren Feuchtigkeitstransport.
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