Bauinformant bloggt Beton

BETON aus Leidenschaft und Profession

Archive for the ‘Instandsetzung’ Category

Betonkonstruktionen – Simulierte Alterung

leave a comment »

Referenzbauwerk „Straßenbrücke“ präzisiert Lebensdauerprognose
für ein bautechnisches Alterungs-Management

Mark Alexander Ahrens
Friedhelm Stangenberg

Textauszug:

Simulierte Alterung
Als einzige Bauwerke in Deutschland unterliegen Brücken einer regelmäßigen verbindlichen Kontrolle. Doch auch ein Prüfingenieur kann nur die Schäden beurteilen, die er überhaupt wahrnehmen kann. Der Idealfall wäre, wenn sich der „Gesundheitszustand“ eines Bauwerks täglich abrufen ließe. Grundlage dafür ist ein möglichst realistisches Lebensdauermodell. Ingenieure nutzen die Gelegenheit – den Abbau der fünfzig Jahre alten Hünxer Kanalbrücke – und vergleichen die tatsächlichen Alterungsschäden dieses Referenzbauwerks mit dem simulierten Endzustand.

Auf rund 80 Mrd. Euro schätzen Experten den jährlich erforderlichen Aufwand für die Instandsetzung und Erhaltung der Bausubstanz in Deutschland. Diese Summe wurde in den letzten Jahren allerdings nicht annähernd aufgebracht. Tragische Konsequenzen von Schadensfällen an Ingenieurbauwerken der letzen Jahre sind allen in Erinnerung, sei es in Deutschland der Einsturz der Eissporthalle in Bad Reichenhall, 2006, oder der Mississippi-Brücke in Minneapolis in den USA, 2007 . Wie ist es um den Zustand unserer Bauwerke wirklich bestellt? Was können wir unternehmen, um solche Schadensfälle zu vermeiden? […]

Volltext als pdf-Dokument, 8 Seiten, externer Link

>>Download

Tagungsband: Instandsetzung bedeutsamer Betonbauten der Moderne in Deutschland

leave a comment »

1. Symposium Baustoffe und Bauwerkserhaltung, Universität Karlsruhe (TH), 30. März 2004

Autor: Müller, Harald S. [Hrsg.]
Verlag: Universitätsverlag Karlsruhe
Erscheinungsdatum: 09.07.2007

Abstract: Die Erhaltung und Umnutzung von Bauwerken ist zur zentralen Bauaufgabe in Deutschland herangewachsen. Weit mehr als die Hälfte der jährlichen Bauinvestitionen fließt in dieses Tätigkeitsfeld. Dabei kommt der Erhaltung bzw. Instandsetzung von Betonbauten der Moderne eine große Bedeutung zu. Zahlreiche dieser Betonbauwerke werden bereits heute als wichtige historische Zeugnisse eingestuft oder haben gar den Rang von Baudenkmälern erreicht. Bei ihrer Instandsetzung scheidet eine konventionelle Vorgehensweise weitgehend aus. Anzuwenden sind denkmalgerechte Erthaltungsmaßnahmen, die das gewachsene Erscheinungsbild bewahren und gleichzeitig den heutigen Nutzungswünschen Rechnung tragen. Dies erfordert eine enge Zusammenarbeit zwischen Bauherren, Architekten und Denkmalpflegern. Der zum 1. Symposium Baustoffe und Bauwerkserhaltung „Instandsetzung bedeutsamer Betonbauten der Moderne in Deutschland“ begleitend erschienene Tagungsband fasst alle schriftlichen Beiträge zu den einzelnen Vorträgen zusammen.

>>Download

Written by bauinformant

13. November 2009 at 23:08

Ertüchtigung von Massivbauwerken als Herausforderung – Bestandsanalyse, Tragsicherheitsuntersuchung und Instandsetzung

leave a comment »

Veröffentlichung anlässlich des Deutschen Bautechnik-Tags 2009 (1)

Autoren:
Dr.-Ing. Ralf Gastmeyer (Krebs + Kiefer, Beratende Ingenieure)

Vorbemerkungen
Die in Deutschland vorhandene Bausubstanz besteht zu einem überwiegenden Teil aus Massivbauwerken. Dies gilt sowohl für den Hochbau, den Brückenbau als auch den Verkehrswasserbau.

Für den Brückenbau ist das folgende, von der BASt im Jahr 2008 veröffentlichte Bild besonders aufschlussreich, welches die Altersstruktur der Bundesfernstraßenbrücken, getrennt für die Ländergruppen Ost und West jeweils bezogen auf die Brückenfläche in Mio. m² zeigt (Bild 2). Demnach bilden die Brücken der Baujahre 1965 bis 1984 einen Anteil von weit über 50 %.

Interessant im Zusammenhang mit der Altersstruktur der Bundesfernstraßenbrücken ist die Verteilung der Zustandsnoten nach RI-EBW-PRÜF und deren zeitliche Entwicklung. Hierzu wurde von der BASt die folgende Grafik veröffentlicht, die eine überwiegende Beurteilung des Brückenbestands mit den Zustandsnoten 2,0 bis 2,9, d. h. mit befriedi-gendem und noch ausreichendem Bauwerkszustand, zeigt (Bild 3). Tendenziell ist aus dieser Grafik eine deutliche Verschlechterung der Zustandsnotenverteilung zu erkennen. Während der Flächenanteil in der Klasse 1,0 bis 1,4 von 2001 bis 2004 stark ab-genommen hat, ergaben sich deutliche Zuwächse in den Klassen 2,5 bis 2,9 und 3,0 bis 3,4.

Aus der Verschlechterung des baulichen Zustands der Massivbrücken ergibt sich, dass allein deren Instandsetzung ein immer stärker werdendes Gewicht erhält. Dies zeigt auch die Entwicklung der Ausgaben in den letzten 5 Jahren für die Brückenerhaltung (Bild 4). Diese Feststellung verschärft sich, wenn man sich die zu erwartende Steigerung der Beanspruchung aus der Zunahme des Verkehrs im vereinten Europa vergegenwärtigt. Deshalb gehen Prognosen der BASt für die zukünftigen Aufwendungen zum Erhalt der Bundesfernstraßenbrücken von etwa 600 Mio. Euro/Jahr aus.

Für den Verkehrswasserbau zeigen die von der BAW veröffentlichten Bestandsdaten ebenfalls einen wachsenden Bedarf an der Sanierung vorhandener Massivbauwerke. So sind beispielsweise ein Viertel der westdeutschen Schleusen älter als 80 Jahre, der für Bauwerke dieser Art normativ vorgegebenen Nutzungsdauer. Bei den Bauwerken in Ostdeutschland sind es sogar 60 % der Schleusen, von denen im folgenden Bild einige typische Konstruktionsbeispiele dargestellt sind (Bild 5).

Die zunehmende Bedeutung der Instandsetzungsplanung im Hochbau geht allein aus der neu herausgegebenen DBV-Merkblattreihe „Bauen im Bestand“ hervor, die sich mit Fragen zur Baustoffklassifizierung sowie zur Sicherheit und Erhaltung von Gebäuden befasst. Im Rahmen dieses Vortrags soll anhand zweier Beispiele (Anm.: Hafenschleuse Hannover-Linden und Bürogebäude Ernst-Reuter-Platz 8, Berlin) auf die einzelnen Schritte zur Instandsetzung von Massivbauwerken eingegangen werden.

Volltext als pdf-Dokument (7 Seiten m. Abbildungen, externer Link):

>>Download

Merkblatt: Korrosionsschutz von nicht zugänglichen stählernen Verbindungselementen von Betonfertigteilen

with one comment

Quelle: Fachvereinigung Deutscher Betonfertigteilbau e. V.

Beim Bauen mit Betonfertigteilen werden stählerne Verbindungsmittel (Einbauteile) für Transport und Montage, zur Lagesicherung im Bauzustand sowie zur Übertragung von Lasten und Kräften im Endzustand verwendet. Die sorgfältige Planung geeigneter und auf den jeweiligen Verwendungszweck abgestimmter Korrosionsschutzmaßnahmen dieser Einbauteile sichert die Dauerhaftigkeit der Konstruktion.

Nachfolgend finden Sie das Merkblatt als Pdf-Dokument (externer Link, 3 Seiten)

>>Download

Written by bauinformant

17. August 2009 at 15:13

Bauwerksverstärkung mit eingeschlitzten CFK-Lamellen in Beton

leave a comment »

von:

DI Ronald Mihala
Institut für Konstruktiven Ingenieurbau
BOKU Wien
Textauszug:

1 Einleitung
Die innovative Werkstoffkombination “Eingeschlitzte CFK-Lamellen und Stahlbeton“ eröffnet völlig neue und viel versprechende Möglichkeiten für die Gestaltung von Bauteilen und Tragstrukturen. Durch diese Kombination wird die Möglichkeit gegeben, ermüdungsfeste und dauerhafte Betonkonstruktionen mit geringem Rohstoffverbrauch für den Einsatz im Bauwesen herzustellen. Die nachträgliche Verstärkung von Bauwerken und anderen Strukturen mit Kohlenstofffaser-Lamellen – kurz CFK-Lamellen genannt – stellt auch eine ökologisch sinnvolle Maßnahme dar, da sie einen Beitrag zur Reduktion des Verbrauchs an Ressourcen im Bauwesen leistet.

Auf die energie- und rohstoffintensive Erstellung neuer Bauwerke kann oftmals verzichtet werden, weil sich mit CFK bauliche Schäden beheben oder bestehende Bauten neuen Anforderungen anpassen lassen. Ökonomische Vorteile ergeben sich bei der Wartung der Tragwerke sowie beim Transport und der Montage der Strukturen.

Dieser Artikel beschäftigt sich mit dem Verbundverhalten zwischen den beiden Werkstoffen. Die Ergebnisse der experimentellen Untersuchungen am Institut für Konstruktiven Ingenieurbau zeigen, dass die Verbundtragwirkung eingeschlitzter CFK-Lamellen wesentlich höher ist als die oberflächlich aufgeklebter Lamellen – es also möglich ist, die Zugfestigkeit der CFK-Lamellen effizienter auszunützen. Eingeschlitzte CFK-Lamellen sind überdies besser gegen mechanische und thermische Einwirkungen geschützt.

Diese Technologie räumt somit einige Nachteile aus, die sich durch die Anwendung oberflächlich geklebter CFK-Bewehrung ergeben. Aufbauend auf den Verbundversuchen wurde außerdem eine Methode entwickelt, die es ermöglicht, eingeschlitzte CFK-Lamellen nicht nur im schlaffen, sondern auch im vorgespannten Zustand zu verwenden, um somit die vorhandenen mechanischen Eigenschaften der CFK-Lamellen optimal nutzen zu können.

Inhaltsangabe:

  • Herstellung und Eigenschaften von CFK-Lamellen
  • Anwendung eingeschlitzter CFK-Lamellen im Betonbau
  • Vorspannung eingeschlitzter CFK-Lamellen

Dieser Fachbetrag ist in der Ausgabe vom 02.11.2007 des VÖZfi – Kolloquium auf den Seiten 4-11 zu finden.

>>Download

(62 Seiten als Pdf_Dokument, externer Link)

Karbonatisierung Beton – Bewehrungskorrosion

leave a comment »

Inhaltsverzeichnis Download (Formeln)

  • Dauerhaftigkeit von Beton und Stahlbeton
  • Bewehrungskorrosion
  • Carbonatisierung
  • Phenolphthalein
  • Ausblühungen
  • Die wichtigsten bauschädlichen Salze
  • Nachweis
    1. Probenentnahme
    2. Carbonat-Nachweis
    3. Herstellung eines wässrigen Auszugs
    4. pH – Messung
    5. Sulfat-Nachweis
    6. Chlorid-Nachweis

>>Download

(22 Seiten, Pdf-Dokument, externer Link: TU Berlin)

Karbonatisierung des Betons

leave a comment »

Fachtext: FH Campus Wien

Allgemeines

Nach dem Abbinden (Hydratation) sind im Beton Calciumoxid in chemischer Bindung und freies Calciumhydroxid vorhanden. Letzteres wirkt alkalisch und verleiht dem Beton einen pH-Wert von bis zu 12,6 (Sättigungswert für Ca(OH)2. Als Karbonatisierung bezeichnet man die Umwandlung des Calciumoxids und Calciumhydroxids des Betons durch eindringende Kohlensäure zu Calciumcarbonat.

Eindringendes Kohlensäuregas reagiert nur nach Lösung im Porenwasser.

– Völlig trockener Beton kann daher nicht karbonatisieren.

– Wassergesättigter Beton wird nur sehr langsam karbonatisieren, da das Porenwasser das Eindringen der gasförmigen Kohlensäure sehr erschwert.

– Luftfeuchtigkeitswerte bis 80% fördern die Karbonatisierung (Hieraus resultiert z. B. die Festlegung der Betonüberdeckung in Abhängigkeit von den Umweltbedingungen)

Häufige Schlagregenbeanspruchung vermindert die Karbonatisierung, weil sie den Gehalt an Porenwasser hoch hält und somit das Eindringen von CO2 behindert. Am stärksten wird die Karbonatisierung bei anhaltend feuchter Luft ohne oder bei nur geringem Schlagregeneinfluss fortschreiten.

Auch in „trockenen“ Innenräumen kann bei ausreichendem Gehalt an Porenwasser Karbonatisierung stattfinden. Die Ausgleichsfeuchte im Beton reicht hierzu aus. Der Stahl wird in der Regel nicht rosten, weil das Feuchteangebot hierfür nicht ausreicht.

Eindringen von Wasser und Gasen in die Betonporen sowie Korrosion in Abhängigkeit von der Luftfeuchte

Die Karbonatisierung findet in mehreren Schritten chemischer Umwandlungen statt, die hier verkürzt wiedergegeben werden:

Der normale Gehalt der Luft an Kohlensäure beträgt etwa 600 mg/m³, in Industriegebieten, in Tiefgaragen kann er bis zu 2000 mg/m³ ansteigen

Folgen der Karbonatisierung

Die Karbonatisierung dringt als „Karbonatisierungsfront“ mehr oder weniger gleichmäßig in den Beton vor, wobei die Geschwindigkeit des Eindringens immer mehr abnimmt. Dabei entstehen:

– im Bereich der Karbonatisierung (also oberflächennah) eine deutliche Festigkeitssteigerung im Beton („Härtung“ durch Kalksteinbildung).

– eine Erhöhung der Dichte des Betons, die zu einer Reduzierung des weiteren Karbonatisierungsfortschrittes führt.

– ein Abfallen des pH-Wertes auf deutlich unter 10 und damit verbunden die Schädigung der Passivschicht des Stahles. Hieraus entsteht unter ungünstigen Umständen Rost.

Hinweis: Die „Härtung“ des Betons muss bei Messungen der Druckfestigkeit mit dem Rückprallhammer nach Schmidt berücksichtigt werden.

Eindringen der Karbonatisierung in den Beton

Ungerissener Beton

Von wesentlichem Einfluss auf die Karbonatisierung ist, wie schon angedeutet, die Dichtigkeit der oberflächennahen Betonschichten und damit die Betongüte und die Nachbehandlung.

Die Druckfestigkeit des Betons ist ein indirekter Indikator, da Betone höherer Festigkeit in der Regel auch mit niedrigerem w/z-Wert hergestellt und besser nachbehandelt werden. Somit nimmt die während der üblichen Nutzungsdauer von Bauwerken eintretende Karbonatisierungstiefe mit zunehmender Betongüte deutlich ab.

Das Eindringen der Karbonatisierungsfront in den Beton kann rechnerisch abgeschätzt werden. Die Eindringtiefe x als Funktion der Zeit t ergibt sich als Lösung der Diffusions-Differentialgleichung:

mit    DB = Diffusionskoeffizient für CO2 in teilkarbonatisiertem
Beton (abh. vom w/z-Wert) in cm²/s aus Versuchen

c1 = Kohlendioxidgehalt an der Betonoberfläche in g/cm³

a   = CO2-Menge, die zur Umwandlung sämtlicher karbona-
tisierter Hydratationsprodukte erforderlich ist, g/cm³

t     = Zeit in Sekunden

Einfluss des w/z-Wertes und der Luftfeuchte auf die Karbonatisierungstiefe

Karbonatisierungstiefe in Abhängigkeit von der Betonfestigkeitsklasse

An einer 30 Jahre alten Fassaden-Vorsatzschale wurde beidseitige Karbonatisierung festgestellt. Die Karbonatisierungstiefen betrugen an der frei bewitterten (aber mit Anstrich versehenen) Außenseite etwa 14 mm und an der mit feuchter Luft hinterlüfteten inneren Oberfläche etwa 18 mm.

Die größere Karbonatisierungstiefe an der Innenseite ist auf geringere Wasserfüllung der Poren zurück zu führen (kein Schlagregen).

Bohrkern aus hinterlüfteter Vorsatzschale – etwa C25

Intensive Karbonatisierung in Bereichen mit hoher Luftfeuchte aber ohne Schlagregen

Karbonatisierung im Bereich von Rissen

Ab einer gewissen Breite stellen Risse deutliche Schwachstellen mit schneller fortschreitender und weiter in die Tiefe reichender Karbonatisierung dar. Schmale Risse unter 0,2 mm Breite werden als unkritisch in dem Sinne angesehen, dass sie nicht wesentlich ungünstiger wirken als die ungerissenen Bereiche. Nach neueren Forschungsergebnissen werden selbst Risse bis 0,3 mm als zulässig erachtet (man bedenke, dass sich die Rissbreiten bei ausreichender Betondeckung bis hin zur Bewehrung deutlich verringern).

Je dichter (also besser) der Beton ist, umso stärker macht sich relativ der Einfluss der Risse bemerkbar. Die Karbonatisierungstiefe y im Riss kann in Abhängigkeit von der Rissbreite w durch eine modifizierte Gleichung aus der Risstiefe x benachbarter ungerissener Bereiche abgeschätzt werden:

Korrosion im Bereich von Rissen

Im Riss bildet sich zumeist eine lokale Anode, im Beton neben den Rissen entsteht ein kathodischer Bereich.

Quelle: FH Campus Wien

Die Fachhochschule FH Campus Wien bietet als Bildungsunternehmen eine bunte Vielfalt an 19 Bachelor- und 15 Masterstudiengängen, 5 Masterlehrgängen und 6 Diplomstudiengängen in den Bereichen Technik und Management, Gesundheit, Soziales, Public Management und Hochschuldidaktik. An der Schnittstelle zwischen den Disziplinen entsteht Innovation in Lehre, Forschung und Praxis.

Written by bauinformant

9. August 2009 at 18:48