Leistungen

Bauwerksanalyse

Mithilfe von Bauwerksanalysen wird der Zustand von Bauwerken im Hinblick auf bautechnisch relevante Aspekte und sicherheits­relevante Veränderungen geprüft. Sie erhalten Daten, die Sie zum einen bei der Entscheidung über Sanierungs- und Investitions­maßnahmen unterstützen und Ihnen zum anderen beim Werterhalt Ihres Bauwerks dienlich sind.

Zur Bestandsaufnahme und Bauzustandsermittlung stehen uns verschiedenste Verfahren zur Verfügung.

  1. Bestandsaufnahme und Systemidentifikation
  2. Bewehrungsuntersuchung
  3. Spanngliedortung
  4. Betonuntersuchung
  5. Rissweitenmessung

1. Bestandsaufnahme und Systemidentifikation

Bestandsaufnahme

Bestandsaufnahme

Bei einer Bestandsaufnahme werden Funktionsfähigkeit, Qualität der Bauausführung sowie Schäden und frühere Instandhaltungsmaßnahmen dokumentiert. Hier spielen Faktoren wie das Alter, die Bauweise und die technischen Möglichkeiten zur Zeit der Errichtung eine wesentliche Rolle.

Zur Ermittlung der Bauwerksdaten muss das Objekt zunächst in seinen strukturellen Details erfasst werden. Dabei werden unter anderem Materialkennwerte und äußere Abmessungen festgehalten sowie Einbauteile, Fehlstellen und Schäden ermittelt, um deren Einflüsse später beurteilen zu können.

Systemidentifikation

Systemidentifikation

Aufgrund fehlender Informationen zur ursprünglichen Planung und Umsetzung von Bauwerken oder Veränderungen in der bestehenden Struktur kann es zu Fehleinschätzungen des statischen Systems kommen. Solche Veränderungen beruhen im Wesentlichen auf Umnutzung oder Einflüssen aus Verschiebungen durch Setzung, Überbelastung, Ermüdung oder außergewöhnlichen Beanspruchungen (Brand, Wasser, Anprall, Erdbeben etc.).

Durch eine Systemidentifikation können wir die Belastungsgeschichte und die daraus resultierende Bauteilgeometrie, den Lastfluss und damit verbundene Schädigungen nachvollziehen und das veränderte Tragsystem für die zukünftige Nutzung oder anstehende Instandsetzungsmaßnahmen neu bewerten.

2. Bewehrungsuntersuchung

Bestandsaufnahme zur Ermittlung des Bewehrungsgehalts

Bewehrungsgehalt, -position und -durchmesser

Ein maßgeblicher Faktor für die Tragkraft eines Betonbauteils ist der Gehalt des Bewehrungsstahls, der für die Aufnahme der Zugkräfte im Verbundwerkstoff Stahlbeton zuständig ist. Dieser wird durch die Anzahl, den Durchmesser und die Lage der Bewehrungsstäbe im betrachteten Bauteil bestimmt.

Betondeckung

Betondeckung

Bei der Betondeckung handelt es sich um den Abstand zwischen dem Bewehrungsstab und der Außenkante des Betons. Eine genügend hohe Betondeckung ist erforderlich, um den Stahl in seinem passivierten Zustand bei einem pH-Wert ≥ 11 zu halten und ihn so vor Korrosion zu schützen. Die Betondeckung hat jedoch auch Bedeutung für einen rechnerischen, statischen und/oder brandschutztechnischen Nachweis. 

Bestimmung der Carbonatisierungstiefe

Carbonatisierungstiefe

Stahl braucht Schutz vor Korrosion. Im Beton wird dieser durch ein alkalisches Milieu (pH-Wert ≥ 11) gewährleistet. Durch CO2 aus der Luft werden alkalische Bestandteile des Betons sukzessive über einen längeren Zeitraum in Calciumcarbonat umgewandelt, wodurch der pH-Wert sinkt und das schützende basische Umfeld abgebaut wird.

Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O

(Calciumhydroxid + Kohlenstoffdioxid → Calciumcarbonat + Wasser)

Um den Zustand des Betons und damit den aktuellen Bewehrungsschutz zu beurteilen, wird eine Probe entnommen und der Fortschritt dieser Reaktionen durch das Aufbringen einer Indikatorlösung (z. B. Phenolphthalein) stichprobenartig untersucht. Anhand der typischen Verfärbungsreaktion kann die Tiefe des carbonatisierten Betons gezeigt werden. Mithilfe der Ergebnisse aus dieser Untersuchung ist die Berechnung des zukünftigen Carbonatisierungsfortschritts möglich.

Ermittlung Restquerschnitt der Bewehrung

Korrosion

Durch die Poren im Beton kann Eisen und Stahl unter Einwirkung von Sauerstoff und Wasser zu Eisen(II)- und Eisen(III)-Oxid reagieren. Umgangssprachlich nennt man diesen Vorgang „Rosten“. Im Vergleich zum Stahl hat Rost ein drei- bis vierfach größeres Volumen. Durch diese Volumenzunahme platzt die Betonoberfläche im Bereich des korrodierenden Bewehrungsstahls ab, wodurch der tragende Querschnitt des Bauteils reduziert wird.

Die freigelegte Bewehrung ist ab diesem Zeitpunkt allen äußeren Einflüssen wie Wasser, Sauerstoff und Salzen unmittelbar ausgesetzt. Auf diese Weise verringert sich der tragende Querschnitt des eingebrachten Stahls und damit der Bewehrungsgehalt zunehmend. Mit einer frühzeitigen Analyse des Korrosionsfortschritts kann ein Abplatzen des Betons verhindert werden bzw. können rechtzeitig Sanierungsmaßnahmen eingeleitet werden, sodass die Tragfähigkeit des Bauteils erhalten bleibt.

Chloridinduszierte Korrosion

Chloride

Die Depassivierung (Verlust des Korrosionsschutzes) von Stahlbewehrung kann nicht nur durch fortschreitende Carbonatisierung, sondern auch durch Kontakt mit Chlorid eintreten. Vor allem Tausalze aus dem Straßenverkehr können über winzige Poren im Beton bis an die Bewehrung dringen. Dabei kommt es zu einer Bildung von Korrosionszellen durch Potenzialunterschiede auf der Stahloberfläche. Im Umfeld der sich auflösenden Anode und der unangegriffenen Kathode entstehen sowohl Rostprodukte als auch Eisenchloride und Salzsäure. Letztere senkt den pH-Wert des Betons deutlich herab und depassiviert den betroffenen Bereich weiter.

Diese chloridinduzierte Zerstörung führt zu einem punktuellen Lochfraß an der Bewehrung, der nur schwer zu erkennen ist. Oft wird dieser erst ersichtlich, wenn bereits ein hoher Schaden vorliegt, da die punktuelle Korrosion nur selten zu Betonabplatzungen führt.

Durch eine Salzanalyse besteht die Möglichkeit, die Chloridbelastung Ihres Bauwerks zu beurteilen und Hinweise auf dessen inneren Zustand zu erhalten, um anschließend rechtzeitig Gegenmaßnahmen einleiten zu können.

3. Spanngliedortung

Spannbeton kommt zum Einsatz, wenn große Spannweiten und Lasten einen hohen Anspruch an die Konstruktion stellen. Um eine Vorspannung im Bauteil zu erzeugen, werden Spannglieder eingesetzt, welche die enormen Kräfte abtragen. 

Trotz einer detailliert geplanten Bauwerkskonstruktion unterscheidet sich in der Praxis die Position der Spannglieder immer wieder von den Bestandsplänen. Da die Verletzung eines Spanngliedes ernsthafte Schäden an der Gesamtstruktur nach sich ziehen kann, ist eine exakte Lokalisierung der Spanngliedlage für anstehenden Sanierungsmaßnahmen (Bohren, Schneiden, Fräsen, etc.) unerlässlich.

Der häufig komplexe Verlauf und die Abschirmung durch eine mehrlagige, schlaffe Bewehrung stellen hohe Ansprüche an den Prüfer und die Auswertung der Messergebnisse. Unter Nutzung unserer Erfahrungen aus vielen derartigen Untersuchungen sind wir mit unseren modernen Ultraschall– und Radar-Geräten in der Lage, Spannglieder präzise bis in eine Tiefe von 50 Zentimetern zu lokalisieren.

Gerade bei der nachträglichen Verstärkung von Brücken werden oft zusätzliche externe Spannglieder angebracht und durch Ankerblöcke und Umlenk­konstruktionen befestigt. Hierbei ist die exakte Position der vorhandenen Spannstähle erforderlich, um diese bei der Sanierung nicht zu beschädigen.

4. Betonuntersuchung

Strukturuntersuchung und Homogenität

Für die Bewertung eines Verbundstoffes wie Stahlbeton müssen alle Bestandteile betrachtet werden. Während der Bewehrungsstahl für die Aufnahme der Zugkräfte im Verbundsystem verantwortlich ist, trägt der Beton die auftretenden Druckkräfte ab.

Um diesen inneren Spannungen standzuhalten, muss seine Struktur ausreichend dicht und homogen sein. Gefügestörungen können z. B. chemischen Ursprungs sein (Alkali-Kieselsäure-Reaktionen, Sulfattreiben), aus physikalischen Einflüssen resultieren (Frosteinwirkung) oder durch ungeplant hohe mechanische Beanspruchungen entstehen. Aber auch Fehlstellen in Form von Kiesnestern oder Hohlräumen haben einen negativen Einfluss auf die Festigkeit.

Für die Lokalisation dieser Schädigungen eignen sich insbesondere Laufzeitmessungen in Form moderner Ultraschallverfahren. Auf diese Weise lässt sich die innere Beschaffenheit des Betons beurteilen, ohne diesen zu beschädigen.

Druckfestigkeit

Ein wichtiger Parameter für die korrekte Einschätzung eines Bauwerks/Bauteils ist die Festigkeit des verwendeten Materials. Diese kann mittels Rückprallhammer zerstörungsfrei direkt an der (Objekt-) Oberfläche ermittelt werden.

Für eine höhere Genauigkeit und Beurteilung der inneren Festigkeitswerte können auch Probekörper erstellt und in einer Prüfmaschine getestet werden. Bei Neubauten werden diese direkt mit dem für das Bauteil verwendeten Beton mitgegossen, für die Bewertung eines bestehenden Systems können Bohrkerne entnommen werden. Dabei ist es möglich, Bauteilparameter wie Druckfestigkeit und den Elastizitätsmodul nach DIN EN 206-1/ DIN 1045-2/ DIN EN 12390 präzise zu bestimmen.

Haftzugprüfung Haftzugfestigkeit

Oberflächenzug- bzw. Abreißfestigkeit

Für die Bestimmung einer festen Verbindung für Oberflächensysteme oder das kraftschlüssige Aufbringen von Neu- auf Altbeton kann die Ermittlung der Oberflächenzugfestigkeit erforderlich werden. Hierbei wird ein definierter Ausschnitt des Bauteils mit einem genormten Stempel verklebt und dieser senkrecht zur Fläche auf Zug belastet (DIN 1048-2, ZTV ING, Rili SIB). Die von der Oberfläche aufnehmbare Kraft wird messtechnisch ermittelt und erlaubt so eine Bewertung hinsichtlich ihrer Eignung für die gewünschte Nutzung.

Auszugsversuch

Auszugsversuche

Das Sortiment an Ankern und Dübeln ist äußerst vielseitig, jedoch mangelt es regelmäßig an einer fachgerechten Montage. Das wirft Fragen hinsichtlich der Tragfähigkeit solcher Elemente auf, aber auch Verwitterung, Verschleiß und die Qualität des Untergrundes können Gründe für Ungewissheiten im Tragverhalten sein.

Auszugsversuche können an allen Formen von Ankern durchgeführt werden und Aufschluss über deren tatsächlichen Widerstand geben. Ermittelt wird die jeweilige Versagenslast stichprobenartig mittels einer hydraulisch gesteuerten Versuchseinrichtung und einer dazugehörigen Kraft- und Wegmessung.

Salzanalyse

Salzanalysen

Salze (z. B. Nitrate, Sulfate oder Chloride) können bereits im Beton oder Mauerwerk vorhanden sein, aber auch über Tausalze, Abwässer, Gips oder durch Regenwasser eingetragen werden. In Verbindung mit Feuchtigkeit wandern diese als Lösung im Kapillargefüge des Bauteils und kristallisieren an der Oberfläche aus. Dieser Prozess führt zu starken Spannungen an der Oberfläche und oft zu Abplatzungen an mineralischen Materialien.

Durch eine Salzanalyse werden Art, Konzentration und Ursprung vorhandener Salze festgestellt und bewertet. Auf dieser Basis erhalten Sie durch uns Lösungskonzepte, die als Entscheidungs­grundlage für effektive Instandhaltungs­maßnahmen dienen.

5. Rissweitenmessung

Risse in Bauteilen sind nicht generell bedenklich. Sie können entstehen, wenn Spannungen die Zugfestigkeit des Materials überschreiten.
In Betonbauteilen geschieht das bspw. oft planmäßig – erst wenn der Beton gerissen ist, kann die Bewehrung in der Zugzone die vorgesehenen Kräfte aufnehmen. Hier sollte primär die Einhaltung der Rissweitenbegrenzung überwacht werden.

Unplanmäßig können Risse als ein Symptom von Baugrundsetzungen, nicht vorgesehenen Lasten oder bei hohem Materialalter auftreten. Um Tragfähigkeit und Dauerhaftigkeit zu gewährleisten, muss bei unplanmäßig auftretenden Rissen deren Verhalten und Einfluss ergründet werden.

Zur Untersuchung von Rissen werden im Regelfall optische Messgeräte wie Risslineale, -lupen und optische Marken eingesetzt. Für eine höhere Präzision nutzen wir jedoch Setz-Dehnungs-Messer oder bei Kurzzeituntersuchungen induktive Wegaufnehmer mit einer Genauigkeit von je +/- 0,001 Millimetern.

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