Betonsanierung in der Kläranlage: Schadensursachen, Regelwerk und Ausführung im Betrieb

Faulbehälter, Belebungsbecken und Gerinne sind oft Jahrzehnte alt und lassen sich nicht einfach außer Betrieb nehmen. Dieser Ratgeber beschreibt die Schadensmechanismen, die Einordnung nach Expositionsklassen und den Weg von der Zustandsaufnahme zur Abnahme. Er richtet sich an Betreiber, Abwasserverbände und kommunale Bauämter.

Schadensmechanismen im Abwasserbereich

Biogene Schwefelsäurekorrosion

In angefaultem Abwasser entsteht unter Sauerstoffmangel Schwefelwasserstoff. Er gast an Turbulenzstellen aus und schlägt sich auf feuchten Betonflächen oberhalb des Wasserspiegels nieder. Dort oxidieren Bakterien ihn zu Schwefelsäure, die den Zementstein auflöst. Der Beton verliert Schicht für Schicht an Substanz, im fortgeschrittenen Stadium bis zur Bewehrung.

Gefährdet sind Bereiche mit langer Aufenthaltszeit des Abwassers. Die Berliner Wasserbetriebe nennen in ihrem Regelblatt 115 Einleitungen aus Druckleitungen und Bereiche vor Pumpwerken. Die TR Instandhaltung führt die biogene Schwefelsäure als Einwirkung, die gesondert darzustellen ist. Begriffe und Messkampagnen beschreibt das Merkblatt DWA-M 168.

Lösender und treibender chemischer Angriff

Beim lösenden Angriff lösen Säuren, kalklösende Kohlensäure oder Ammonium Bestandteile des Zementsteins heraus. Die Oberfläche wird rau, die Gesteinskörnung tritt hervor. Beim treibenden Angriff reagieren Sulfate mit dem Zementstein zu Mineralen mit größerem Volumen. Der Beton reißt und platzt von innen. Grundlagen und Grenzwerte für betonangreifende Wässer, Böden und Gase enthält DIN 4030-1.

Frost und Taumittel an Beckenkronen

Beckenkronen, Räumerlaufbahnen und Wasserwechselzonen, also Bereiche mit wechselndem Wasserstand, sind nass und frostbeansprucht. Wird im Winter gestreut, kommen Chloride hinzu. Typische Schäden sind Abwitterungen an Kanten und Laufflächen.

Bewehrungskorrosion

Ist die Betondeckung karbonatisiert oder mit Chloriden belastet, korrodiert die Bewehrung. Rostprodukte sprengen die Deckung ab. Die TR Instandhaltung nennt zur Untersuchung den Indikatortest mit Phenolphthalein für die Karbonatisierungstiefe und Bohrmehlproben für das Chloridprofil.

Expositionsklassen nach DIN 1045-2

Expositionsklassen beschreiben die Umgebungsbedingungen, gegen die ein Beton widerstandsfähig sein muss. Maßgeblich ist DIN 1045-2:2023-08, die in der Muster-Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen (MVV TB) 2025/1 aufgeführt ist. Für chemischen Angriff gelten die Klassen XA1 bis XA3. Ihre Grenzwerte gelten für natürliche Böden und Grundwasser bei 5 bis 25 Grad Celsius und nahezu stehendem Wasser.

Werte nach DIN 1045-2:2023-08, Tabelle 2, wiedergegeben in der Betonbroschüre der Schwenk Zement GmbH (Stand Dezember 2025). Der schärfste Wert jedes einzelnen Merkmals bestimmt die Klasse. Führen zwei oder mehr angreifende Merkmale zur selben Klasse, ist die Umgebung der nächsthöheren Klasse zuzuordnen, sofern nicht eine spezielle Studie zeigt, dass das nicht nötig ist. Als Beispiel für XA1 nennt die Broschüre Behälter von Kläranlagen, für XA3 Industrieabwasseranlagen mit chemisch angreifenden Abwässern. Bei XA3 sind Schutzmaßnahmen für den Beton erforderlich. Für Frost nennt sie offene Wasserbehälter als Beispiel für XF3 und Räumerlaufbahnen von Kläranlagen für XF4.

Biogene Schwefelsäurekorrosion kann über XA3 hinausgehen. Die Berliner Wasserbetriebe setzen deshalb in solchen Kanalbereichen Fertigteile aus Beton mit erhöhtem Säurewiderstand ein, bei noch stärkerem Angriff Polymerbeton. Für Betonersatz lässt die TR Instandhaltung den Nachweis des Widerstands gegen chemischen Angriff bei XA1 und XA2 über DIN EN 206-1 und DIN 1045-2 zu, alternativ über ein spezifisches Prüfverfahren, und verweist dazu auf DIN 19573. Diese Norm für zementgebundene Mörtel im Abwasserbereich liegt seit Juni 2026 in neuer Ausgabe vor. Sie unterscheidet die Expositionsklassen XWW1 bis XWW4 und enthält in Anhang A ein Prüfverfahren für biogenen Schwefelsäureangriff (XWW4).

Bauteile und typische Schadensorte

Faulbehälter werden selten entleert. Eine Entleerung für Reinigung oder Wartung ist deshalb die Gelegenheit, den Beton zu untersuchen. Planen Sie Gerüst, Beleuchtung, Probenahme und Labor rechtzeitig mit ein.

Zustandsaufnahme und Planung nach TR Instandhaltung

Die Technische Regel Instandhaltung von Betonbauwerken des Deutschen Instituts für Bautechnik (DIBt) liegt in der Fassung Mai 2020 vor. Sie hat zwei Teile: Planung der Instandhaltung und Anforderungen an Produkte und Systeme. Für Ausführung und Überwachung gilt weiter Teil 3 der DAfStb-Richtlinie Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen.

Was die Regel verlangt

• Jede Instandhaltungsmaßnahme wird von einem sachkundigen Planer (SKP) geplant. Er hat besondere Kenntnisse im Erkennen und Bewerten von Schäden an Betonbauwerken.
• Zur Planung gehören Ist-Zustand, Mindest-Sollzustand, Abschätzung der Restnutzungsdauer, Instandhaltungskonzept mit Varianten und Instandhaltungsplan.
• Die Ausführung nach Instandsetzungsplan begleitet ein SKP.
• Vor Ausführungsbeginn benennt der Auftraggeber schriftlich, wer Fragen der Standsicherheit verantwortlich beurteilt.

Wo die Regel verbindlich ist

Die MVV TB 2025/1 führt die TR Instandhaltung unter A 1.2.3.2. Nach Anlage A 1.2.3/5 ist sie bauaufsichtlich nur für Instandsetzungen gefordert, bei denen die Standsicherheit gefährdet ist. Davon ist auch auszugehen, wenn ein Schaden mit hinreichender Wahrscheinlichkeit künftig zu erwarten ist. Hessen hat die MVV TB 2025/1 mit der Verwaltungsvorschrift H-VV TB umgesetzt, Einführungserlass vom 10. November 2025. Baden-Württemberg und Rheinland-Pfalz haben dieselbe Ausgabe 2025 eingeführt. So weist es die Übersicht des DIBt vom 26. Juni 2026 aus.

Für Kläranlagen wichtig sind zwei Grenzen der Regel. Den Oberflächenschutz von Beton in verfahrenstechnischen Anlagen regelt sie nicht und verweist auf die Normenreihe DIN EN 14879. Betonersatz für Abwasseranlagen und Trinkwasserbehälter behandelt Teil 2 ebenfalls nicht. Für Bauteile aus dem Abwasserbereich können deshalb weitere Regeln nötig sein, die der SKP festlegt. Auch dort, wo die Regel bauaufsichtlich nicht gefordert ist, ist ihre Systematik gute fachliche Praxis.

Untersuchungen der Zustandsaufnahme

Tabelle 1 der TR Instandhaltung nennt unter anderem Bohrkerne für Druckfestigkeit, die Oberflächenzugfestigkeit mit geregeltem Abreißgerät, Karbonatisierungstiefe, Chloridgehalt und Feuchte. Im Abwasserbereich kommen Abtragstiefe und eine Analyse des angreifenden Mediums hinzu.

Mörtel, Beschichtungen und Auskleidungen

Welches System passt, legt der SKP nach Einwirkung, Untergrund und Nutzung fest. Grundsätzlich stehen drei Gruppen zur Wahl:

• Mineralische Mörtel und Spritzmörtel mit erhöhtem Widerstand gegen Säure und Sulfat. Für den Abwasserbereich regelt DIN 19573 (Ausgabe Juni 2026, ersetzt die Ausgabe März 2016) Anforderungen und Prüfverfahren für zementgebundene Mörtel für Neubau und Sanierung von Entwässerungssystemen außerhalb von Gebäuden.
• Beschichtungen aus Reaktionsharz für starke Angriffe. Sie brauchen einen tragfähigen, trockenen Untergrund und vertragen keine Feuchte von der Rückseite, wenn sie dafür nicht ausgelegt sind.
• Auskleidungen aus Kunststoffplatten oder -bahnen, die mechanisch oder im Verbund befestigt werden. Organische Beschichtungen und Auskleidungen für Bauteile aus Beton behandeln DIN EN 14879-3 und -5.

Für jedes System brauchen Sie die Nachweise, die der SKP projektbezogen festlegt (TR Instandhaltung Teil 1, Abschnitt 2), eine Verarbeitungsanleitung mit Mindest- und Höchstschichtdicken und klare Angaben zum Untergrund. Diese Unterlagen sind Grundlage für Ausschreibung und Bauüberwachung.

Ausführung im laufenden Betrieb

Eine Kläranlage läuft weiter, während saniert wird. Daraus folgen Randbedingungen, die vor der Ausschreibung geklärt sein müssen:

• Außerbetriebnahme: Welche Becken können wann und wie lange aus dem Betrieb gehen, ohne die Einleitwerte zu gefährden?
• Faulbehälter: Entleerung, Reinigung, Entgasung und Zwischenlagerung des Schlamms brauchen Vorlauf und ein mit dem Betrieb abgestimmtes Konzept.
• Klima und Feuchte: Beschichtungen verlangen Grenzwerte für Untergrundfeuchte, Temperatur und Taupunktabstand. In Becken und Behältern helfen Einhausung, Beheizung und Entfeuchtung.
• Untergrundvorbereitung: Strahlverfahren erzeugen Abwasser und Abfälle, deren Entsorgung geregelt sein muss.
• Zufahrt und Flächen: Baustelleneinrichtung, Silos und Gerüste dürfen Betriebswege und Rettungswege nicht blockieren.

Eine Baustelle auf dem Gelände einer Kläranlage kennen wir. Bei der Sanierung des Treppenturms am Faulturm einer kommunalen Kläranlage an der Bergstraße wirkten wir an der Vergabe mit und überwachten den Bau, siehe Fallbeispiele.

Arbeitsschutz und Explosionsschutz

In Faulbehältern, Schächten und Pumpensümpfen drohen Sauerstoffmangel, giftige Gase wie Schwefelwasserstoff und explosionsfähige Atmosphäre aus Faulgas. Das Regelwerk dazu:

• DGUV Regel 103-003: Arbeiten in umschlossenen Räumen von abwassertechnischen Anlagen, Ausgabe September 2008.
• DGUV Regel 113-004: Behälter, Silos und enge Räume, Teil 1: Arbeiten in Behältern, Silos und engen Räumen, Ausgabe Februar 2019.
• DGUV Regel 113-001: Explosionsschutz-Regeln (EX-RL), Ausgabe Dezember 2022.
• § 6 Abs. 9 Gefahrstoffverordnung: Gefährdungen durch explosionsfähige Gemische sind im Explosionsschutzdokument des Arbeitgebers auszuweisen.
• § 3 Baustellenverordnung: Arbeiten Beschäftigte mehrerer Arbeitgeber, ist ein Koordinator für Sicherheit und Gesundheitsschutz zu bestellen.

In der Praxis gehören dazu die Freigabe der Arbeiten durch den Betreiber, Freimessen vor dem Einstieg, Lüftung, Gaswarngeräte und ein Rettungskonzept. Strahlgeräte, Heizgeräte und Beleuchtung müssen zur Zonenfestlegung passen. Diese Festlegungen treffen Betreiber, Arbeitgeber und ihre Fachkräfte. Wir prüfen in der Bauüberwachung, ob die vereinbarten Maßnahmen auf der Baustelle umgesetzt sind.

Bauüberwachung und Qualitätsprüfung

Die Dauerhaftigkeit einer Instandsetzung entscheidet sich an wenigen Prüfpunkten. Wir legen sie mit dem SKP als Haltepunkte fest, an denen ohne Freigabe nicht weitergearbeitet wird:

• Untergrund: Abtrag bis auf tragfähigen Beton, Oberflächenzugfestigkeit, Rautiefe, Feuchte.
• Bewehrung: Freilegen, Entrosten, Korrosionsschutz nach Plan, Dokumentation des Querschnittsverlusts.
• Klima: Protokoll von Luft- und Bauteiltemperatur, Luftfeuchte und Taupunkt je Arbeitsschritt.
• Schichtdicken: Die TR Instandhaltung bezieht Mindestschichtdicken auf die Trockenschicht; geprüft wird durch direkte Messung nach DAfStb-Richtlinie Teil 3.
• Haftzug: Abreißversuche am fertigen System an festgelegten Stellen.

Für Oberflächenschutzsysteme nennt die TR Instandhaltung Mindestwerte der Oberflächenzugfestigkeit des Untergrunds. Für OS 8 und OS 11 sind es 1,5 MPa im Mittel und 1,0 MPa als kleinster Einzelwert (Teil 1, Tabelle 7). Für Systeme im Abwasserbereich legt der SKP die Werte projektbezogen fest.

Instandsetzungsentscheidungen und ihre Folgen

Typische Fehler mit Ursache und Folge

• Ohne Ursachenklärung saniert: Der neue Mörtel liegt im selben Gasraum wie der alte. Folge ist ein erneuter Schaden nach wenigen Jahren.
• Untergrund nicht geprüft: Haftzugwerte fehlen, die Beschichtung löst sich. Folge ist Gewährleistungsstreit ohne belastbare Dokumentation.
• Feuchte unterschätzt: Wasser drückt von der Rückseite, das System ist dafür nicht ausgelegt. Folge sind Blasen und Ablösungen.
• Massen offen ausgeschrieben: Die Abtragstiefe ist nicht untersucht, Positionen für Betonersatz fehlen. Folge sind Nachträge und Bauzeitverlängerung.
• Standsicherheit nicht geregelt: Niemand ist schriftlich benannt, obwohl Bewehrung freigelegt wird. Folge ist ein Verstoß gegen die Voraussetzung der TR Instandhaltung.

Wie Prüfungen in einen Qualitätssicherungsplan gehören, zeigt der Ratgeber Qualitätssicherungsplan im Bau. Für Mängel vor der Abnahme siehe Mängel vor der Abnahme.

Unsere Rolle

Was die TR Instandhaltung und die DGUV-Regeln verlangen, steht oben mit Fundstelle. Was der SKP projektbezogen festlegt, ist Planung. Unsere Arbeit beginnt bei der Umsetzung: Wir bereiten Vergabeunterlagen mit vor, prüfen Angebote, überwachen die Ausführung gegen den Instandsetzungsplan und dokumentieren Haltepunkte, Mengen und Nachträge. Den SKP koordinieren wir, ersetzen ihn aber nicht. Unser Leistungsbild steht auf der Seite Kläranlagen und Wasserinfrastruktur.

Häufige Fragen