Weshalb ist Frostsicherheit so wichtig?
Damit bauliche Elemente – überwiegend unterirdische Strukturen – im Laufe ihres Lebens keinen Schaden nehmen, ist es wichtig, auf Frostsicherheit zu achten. Im Boden ist Feuchtigkeit gespeichert und bekannterweise dehnt sich Wasser aus, wenn es gefriert. Dies hat zur Folge, dass Druckkräfte entstehen, die auf Fundamente, Kellerwände, Wasser- und Abwasserleitungen und ähnliche Strukturen wirken. Je nach Stärke dieser Kräfte können sie ernsthafte Schäden anrichten. Sich ausdehnendes Eis entwickelt Sprengkräfte, die letztlich ganze Berge einstürzen lassen können.
Im Falle von Fundamenten bzw. Bodenplatten kann es vorkommen, dass sich das darauf errichtete Gebäude hebt (Frosthub). Diese statischen Veränderungen haben Auswirkungen auf die gesamte Konstruktion. Im schlimmsten Fall ist es sogar möglich, dass die Bodenplatte bricht, was nicht nur ein enormes Sicherheitsrisiko und eine Einsturzgefahr bedingt, sondern ebenfalls sehr teure Reparaturen oder gar einen (teilweisen) Rückbau von Strukturen erfordert. Auch der Druck von frierenden Böden auf unterirdische Wände kann ein ähnliches Problem mit drastischen Folgen darstellen. Im Falle von Wasser- und Abwasserleitungen ist dies noch etwas komplizierter. Hier geht nicht nur vom umliegenden Boden eine Gefahr durch Druckkräfte aus. Auch das im Inneren transportierte Medium selbst kann gefrieren und so die strukturelle Integrität der Rohre beschädigen. Rohrbrüche erfordern in diesem Fall nicht nur eine ebenfalls aufwendige und kostspielige Reparatur. Durch das Eindringen von Abwasser in den Boden wird dieser sowie das Grundwasser verunreinigt, was je nach Schwere des Problems gravierende Auswirkungen auf die Umwelt und die Trinkwassergewinnung haben kann.
Damit diese Schäden gar nicht erst entstehen, sind bei der Errichtung bzw. Verlegung der zuvor erwähnten Strukturen Maßnahmen zur Frostsicherheit umzusetzen, die die Druckkräfte durch einen frierenden Boden ausgleichen oder das Gefrieren von vornherein verhindern. Hierfür existieren verschiedene Baurichtlinien und es bieten sich darüber hinaus unterschiedliche Methoden an.
Wie wird Frostsicherheit realisiert?
Unterirdische Strukturen werden zum Erreichen der Frostsicherheit wenn möglich in einer frostsicheren Bodenschicht verlegt. Bodennahe Schichten sind deutlich anfälliger für Frost. Das Risiko nimmt jedoch mit steigender Tiefe ab, da Temperaturen nach unten hin aufgrund von Geothermie zunehmen und auch die aufliegenden Schichten als Isolierung gegenüber der kälteren Atmosphäre fungieren. Die erforderliche Tiefe kann jedoch je nach Bodenbeschaffenheit, Klima und auch abhängig vom Bauwerk unterschiedlich ausfallen. In Mitteleuropa befindet sich diese sogenannte Frostgrenze etwa 80 bis 150 Zentimeter unter der Erdoberfläche. Für Gründungen und Stützpfeiler ist eine Mindesttiefe von 80 Zentimetern in den „Sicherheitsnachweisen im Erd- und Grundbau“ (DIN 1054) vorgeschrieben. Strukturen, die nur einen einfachen Unterbau erfordern, etwa kleine Gartenmauern, Gartenhäuser, Pflasterwege, Terrassen oder Grillkamine, sind hiervon ausgenommen.
Neben der Errichtung von Gründungen unterhalb der Frostgrenze kann Frostsicherheit auch noch anders realisiert werden. So wird etwa in einigen Fällen unter der Schalung des Fundaments eine etwa 20 Zentimeter dicke Schicht aus verdichtetem Kies oder Schotter verlegt – der sogenannte Frostschutz. Diese Schicht verhindert, dass Wasser in die höheren Bodenschichten aufsteigt und dort folglich auch nicht gefrieren kann. Des Weiteren helfen auch die Bodenplatte umlaufende Streifenfundamente als Frostschutzschürze, ein Zufrieren des Bodens zu verhindern. Diese Schutzfunktion hier wird meist zusätzlich mit Dämmelementen verstärkt.
Frostsicherheit für Rohrleitungen lässt sich ebenfalls über die Verlegung in einer angemessenen Mindesttiefe und über das Einbetten der Leitungstrassen in Schotter gewährleisten. Hierfür kommt zum Beispiel Schaumglasschotter, also aufgeschäumtes Altglas, zum Einsatz, welcher ebenfalls leicht isolierend wirkt. Auch andere bzw. weitere, das Rohr ummantelnde Isolierungen aus Schaumstoff oder Kautschuk können ein Einfrieren des Wassers oder Abwassers innerhalb der Leitungen verhindern. In Extremfällen – meist bei oberirdischen Leitungen – ist die Nutzung einer zusätzlichen Rohrheizung vonnöten, die sich zum Beispiel über Heizkabel realisieren lässt.
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