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Betonsanierungsarbeiten - Werte schützen

Das Thema Sanierung von Betonbauteilen wie Balkone, Fassadenelemente und nicht zuletzt Stützen, Decken und Bodenplatten von Tiefgaragen gewinnt infolge zunehmender schädlicher Umwelteinflüsse stärker an Bedeutung.

Ziel hierbei muss der dauerhafte Schutz des Betons, die Bewehrung vor neuerlichen Angriffen sowie der Werterhalt des gesamten Bauwerks sein.

Neben anspruchsvollen technischen Entscheidungen, stehen bei einer Sanierungsplanung und -ausführung natürlich auch wirtschaftliche Aspekte im Vordergrund. Nicht selten stellt sich die Frage, inwieweit eine Instandsetzung wirtschaftlicher ist als ein Neubau, und deshalb vorzuziehen ist. In den letzten Jahren wurden neue Baustoffe und Verfahren entwickelt, die hervorragend geeignet sind, eine qualifizierte, dauerhafte sowie wirtschaftliche Betoninstandsetzung durchzuführen. Binden Sie uns in Ihre Entscheidungsprozesse ein. Wir unterstützen Sie, auf Basis unserer jahrzehntelangen Erfahrung mit Rat und Tat.

Wie wird´s gemacht ?
Schadensanalyse – das wichtigste zuerst!
Bevor man Schäden an einem Betonbauteil instand setzt, ist die Ursache der aufgetretenen Schäden festzustellen. Die genaue Klärung ist die Voraussetzung für eine dauerhafte Wiederherstellung der zur Zweckerfüllung der Konstruktion erforderlichen Eigenschaften. Ohne Klärung und Abstellung der Schadensursache, wird das gleiche Schadensbild über kurz oder lang wieder auftreten.

Instandsetzungsmaßnahmen an Betonbauwerken, welche nur auf architektonische oder nutzungstechnische Erfordernisse ausgerichtet sind, also nur auf die Wiederherstellung des ursprünglichen Zustandes zielen, ohne die Ursachen des Schadens dauerhaft zu beseitigen, sind Flickwerk auf Zeit und meist Fehlinvestitionen.

Stahlbetonkonstruktionen sind Verbundbauteile, deren Standsicherheit und Dauerhaftigkeit nur durch das Zusammenwirken von Stahl und Beton gemäß den Regeln des Stahlbetonbaus sichergestellt ist. Treten Schäden an solch einer Konstruktion auf, dann ist oft die Frage zu klären, in welchem Maße das Verbundverhalten und damit die der Bemessung zugrunde gelegte Verteilung der Kräfte und Spannungen im Bauteil noch gegeben sind.

Schäden an Stahlbetonbauwerken sind häufig nicht durch zufällige Ausführungsmängel verursacht, sondern die ersten Zeichen für im Bauwerk vorhandene konstruktive Mängel. Nicht nur, dass ein Schaden mit Sicherheit wieder auftreten wird, wenn man ihn bloß mit irgendwelchen Maßnahmen überdeckt, es besteht auch die Gefahr, dass leichtere Schäden, die ja oft nur das erste Anzeichen für vorhandene Konstruktionsmängel sind, so verdeckt werden, dass ernstere Mängel nicht erkannt werden und später zu erheblichen Schäden bis hin zum Verlust der Standsicherheit des Bauteils führen können.

Liegen für die zu sanierende Konstruktion noch Ausführungsunterlagen vor (Ausführungspläne, Bewehrungszeichnungen usw.), dann kann man anhand der Unterlagen überprüfen, ob die tatsächliche Belastung oder Beanspruchung den bei Erstellung des Bauwerks zugrunde gelegten Annahmen entsprechen. Liegen keine solchen Unterlagen mehr vor, was bei älteren Bauwerken häufig der Fall ist, dann muss man auf Grund einer ausreichenden Zahl von Stichproben die für Dauerhaftigkeit und Standsicherheit des Bauwerks erforderlichen Parameter ermitteln. Das sind vor allem Betonfestigkeit, Karbonatisierungsgrad, Lage und Zustand der Bewehrungsstähle, Chloridbeaufschlagung und Risse im Beton. Erst nach ausreichender Prüfung des Istzustandes und Klärung der Schadensursachen kann man an die Erstellung eines Sanierungskonzeptes gehen.

Das Sanierungskonzept beschreibt einen technisch und wirtschaftlich gangbaren Weg vom Istzustand zum Sollzustand der Konstruktion. Hierbei sind wegen der oft geschwächten Standsicherheit keineswegs geringere, sondern im Regelfall höhere Anforderungen an das Fachwissen und die speziellen Materialkenntnisse der planenden, ausführenden und überwachenden Ingenieure und Facharbeiter zu stellen als bei Neubauten.

Bei allen Maßnahmen die über reine Oberflächenausbesserungen hinausgehen, besteht statisch gesehen kein Anlass, zwischen Sanierung und Verstärkung zu unterscheiden. Gleichgültig ob ein tragender Querschnitt nur wiederhergestellt oder verstärkt wird, die Fragen der Kraftumlagerung und des eventuell unterschiedlichen Verformungsverhaltens müssen geklärt werden, bevor man sich für ein bestimmtes Material zur Querschnittsergänzung entscheidet. Dies erfordert gründliche Kenntnisse über das Verhalten von Baustoffen und Bauteilen unter den auftretenden last-, nutzungs- und umweltbedingten Beanspruchungen.

Ersatz fehlender Betonteile
Der Ersatz fehlender Betonteile zur Herstellung des erforderlichen Querschnitts erfolgt je nach Größe und Tiefe der neu aufzutragenden Bereiche mit Spritzbeton, oder mit Kunststoffmodifizierten Mörteln. Die Wahl eines für die jeweilige Belastung bzw. Nutzung des Bauteils geeigneten Materials ist eine entscheidende Voraussetzung für die Dauerhaftigkeit der Maßnahme. Zu berücksichtigen ist dabei vor allem der Unterschied im Verformungs- und Brandverhalten zwischen Neu- und Altbeton.

Untergrundvorbehandlung
Zur Erzielung einer ausreichenden Haftfestigkeit ist der Untergrund entsprechend vorzubereiten. Die Untergrundvorbehandlung erfolgt durch Entfernung aller nicht tragfähigen oder verseuchten Betonteile, sowie durch intensives Abstrahlen der Auftragsflächen mit geeigneten Verfahren. Eine zum Auftrag einer neuen Schicht geeignete Auftragsfläche ist in der Regel erreicht, wenn fest eingebettetes Korn freigelegt wird.

Abstemmen des schadhaften Betons
Zu Beginn jeder Instandsetzungsarbeit sind grundsätzlich alle schadhaften, durch Rosten der Bewehrung gelockerten oder mit Chemikalien verseuchten Betonteile abzustemmen.

Zu entfernen sind alle Betonschichten, die Korrosionsfördernde Bestandteile wie Chloride aus Tausalzen oder Bränden enthalten. Nicht unbedingt zu entfernen sind hingegen karbonatisierte Betonschichten, da hier entweder durch Auftrag einer neuen Betonschicht eine Realkalisierung oder durch Auftrag einer Schutzbeschichtung ein ausreichender Korrosionsschutz der Bewehrung sichergestellt werden kann.

Das Abstemmen muss unter möglicher Schonung der vorhandenen Bewehrung mit leichten Luftdruck- oder Elektrohämmern erfolgen. Wegen der Gefahr der Lockerung des zur Kraftübertragung erforderlichen Verbundes zwischen Bewehrungsstählen und Beton ist ganz besonders darauf zu achten, dass nicht mehr als unbedingt erforderlich auf den im Bauteil verbleibenden Bewehrungsstählen herumgehämmert wird.

Aufrauen durch Strahlen
Werden neue Schichten zur Ausbesserung oder zum Schutz auf alte Betonflächen aufgetragen, so ist es zur Erzielung eines ausreichenden Verbundes erforderlich, die alten Betonflächen durch geeignete Verfahren mechanisch zu säubern und aufzurauen. Die geschieht in der Regel durch Abstrahlen mit geeigneten Strahlmitteln.

Eine andere Möglichkeit ist das Druckwasserstrahlen mittels Hochdruckgeräten. Bei Geräten mit Drücken um 1000 bar genügt meist die Kraft des Druckstrahls, um den gewünschten Effekt zu erzielen. Seit einigen Jahren gibt es Wasserhöchstdruckstrahlmaschinen, welche mit einem Druck von bis zu 2500 bar arbeiten.

Hiermit ist sogar ein erschütterungsarmes Abstemmen möglich. Außerdem wird bei dieser Methode die Bewehrung nicht beschädigt. Bei Geräten mit niedrigeren Drücken wird dem Wasserstrahl meist noch Sand zugesetzt. Auch Flammstrahlen wird in manchen Fällen zum Abschälen verseuchter Flächen eingesetzt.

Es kann jedoch nicht auf freiliegender Bewehrung angewandt werden, weil die Gefahr besteht, dass der plötzlich auf Flammtemperatur aufgeheizte Stahl sich dehnt und es dadurch in den noch im Beton verbleibenden Stählen zu Lockerungen des Verbundes Stahl-Beton kommt. Außerdem muss nach dem Flammstrahlen nochmals gesäubert werden, da sich durch dieses Vorbereitungsverfahren weitere minderfeste Stoffe an der Oberfläche bilden.

Betonersatz mit Kunststoffmodifizierten Mörteln
Reine Zementmörtel, die zum Ausfüllen von Plomben oder zum Ausgleich von Fehlstellen im Beton eingesetzt werden, sind aus Verarbeitungsgründen feinkörnig und zementreich. Sie neigen dadurch stark zum Schwinden, wodurch die Gefahr von Hohlstellen oder Rissbildung vor allem an den Plombenrändern besteht. Deshalb werden für solche kleineren Flickstellen meist Kunststoffmodifizierte Zementmörtel eingesetzt.

Dies sind hydraulisch abbindende Mörtel, denen zur Veränderung der Frisch- und Festbetoneigenschaften Kunststoffdispersionen beigemischt werden. Durch Zugabe von im Wasser dispergierten Kunststoffen werden diese so genannten Flickmörtel elastischer, d.h. weniger rissanfällig gemacht, und gleichzeitig ihr Wasserrückhaltevermögen verbessert, d.h. der Nachbehandlungsanspruch verringert.

Die Dispersion wird entweder kurz vor der Verarbeitung in flüssiger Form als besondere Komponente zugegeben, oder bei Trockenfertigmörteln durch Einmischen von Wasser in die Mischung gelöst. Wird der Kunststoffdispersion nach dem Einbau durch Verdunstung und Hydratation des Zementsteins das Wasser entzogen, dann verkleben sich die Kunststoffteilchen und wirken so als zusätzliches Bindemittel.

Es handelt sich also um zwei unterschiedliche Erhärtungsvorgänge, die nebeneinander ablaufen. Der Zement erhärtet durch Wasseraufnahme (Hydratation), also durch einen chemischen Vorgang, während die Kunststoffteilchen durch Austrocknung, also physikalisch erhärten. Nach der Erhärtung sind die einzelnen Kunststoffteilchen (Großmoleküle) bildlich gesprochen als Kugellager zwischen den einzelnen Zementteilchen eingebettet und wirken so bei Verformung des Baustoffs ausgleichend. Zur Erzielung einer ausreichenden Haftfestigkeit ist vor Einbau des Mörtels zunächst eine Einlassgrundierung (Haftbrücke) aus einem dünnflüssigen Kunststoffanstrich aufzutragen

Betoninstandsetzung mit Spritzbeton
Bei größeren Flächen, bei dickeren Auftragsstärken sowie wenn die Standsicherheit gefährdet ist, wird überwiegend das Betonspritzverfahren eingesetzt. Dabei wird ein erdfeuchtes Betongemisch auf die vorher durch Sand- oder Wasserstrahlen gereinigten und aufgerauten, zu sanierenden Flächen aufgespritzt.

Durch die hohe Aufprallenergie wird der frische Beton in die vorher durch Strahlen geöffneten Poren des Betons gepresst. Dies ergibt nach der Aushärtung die für dieses Verfahren typischen guten Verbund zwischen Neu- und Altbeton. Eine zusätzliche Haftbrücke ist deshalb nicht erforderlich.

Die Zug- und Schubfestigkeit in der Anschlussfuge entsprechen weitgehend den Werten, die bei in einem Guss hergestellten Betonteilen zu erwarten sind.

Von besonderer Bedeutung ist die Nachbehandlung der zur Ausbesserung auf ein Betonbauteil aufgetragenen Spritzbetonschicht. Hier wird dem jungen Beton nicht nur wie bei Neubauten durch die umgebende Atmosphäre, sondern auch noch durch den in der Regel trockenen Altbeton das zur Zementhydratation erforderliche Wasser entzogen.

Der Altbeton sollte daher feucht sein und den relativ dünnen Spritzbetonschichten muss in den ersten Tagen nach dem Auftragen genügend Feuchtigkeit angeboten werden, um ein zu schnelles Schwinden zu einem Zeitpunkt zu vermeiden, an dem der Beton und vor allem die Anschlussfuge noch wenig Festigkeit aufweisen.

Falls der Einbau von Zusatzbewehrung in die neu einzubringende Spritzbetonschale erforderlich ist, so wird diese vor dem Spritzen nach den Regeln des Stahlbetonbaus an den erforderlichen Stellen und in den erforderlichen Querschnitten verlegt. Die Krafteinleitung in die zugelegte Bewehrung erfolgt allgemein über den Verbund zwischen Bewehrung und Spritzbeton. Der Anschluss an vorhandene Bewehrung erfolgt überwiegend durch Übergreifungsstöße, durch in Bohrlöcher gesetzte und vergossene Bewehrungsstähle, in Sonderfällen auch durch Anschweißen.

Kunstharzinjektionen zur Rissverpressung
Die Sanierung tiefergehender Risse in Betonbauteilen erfolgt durch das Einpressen von flüssigen Zweikomponentenharzen unter hohem Druck. Die heute zur Verfügung stehenden Geräte und Spezialharze gestatten die Verpressung von Rissen bis herab zu theoretisch 0,1 mm.

Je nach Aufgabe der Verpressung werden hier im Wesentlichen 2 Verfahren unterschieden, bei denen unterschiedliche Produkte eingesetzt werden: Injektionen zur Abdichtung und kraftschlüssige Injektionen.

Abdichtungsinjektionen
Zur Abdichtung von gerissenen Bauteilen werden zweikomponentige Polyurethanharze verpresst, die nach der Aushärtung noch eine gewisse Elastizität besitzen, durch ihre gute Haftung an den Rissflanken also auch bei leichten Verformungen des Bauteils ihre abdichtende Funktion bewahren.

Bei stärkerem Wasserandrang werden Polyurethanschäume, so genannte Wasserstopper eingesetzt, bei denen das eingepresste Harz bei Kontakt mit Wasser unter Bildung geschlossener Poren mit starker Volumenvergrößerung reagiert. Da die großen Poren dieses aufgeschäumten Harzes aber bei ständigem Wasserandrang wieder zerstört bzw. wasserdurchlässig werden, ist damit nur eine Vorabdichtung gegen Wasserandrang möglich, bevor die endgültige Abdichtung mit stabilen Harztypen erfolgen kann.

Kraftschlüssige Injektionen
Wird durch Risse die Standsicherheit eines Bauwerks gefährdet, so können eventuell kraftschlüssige Injektionen hilfreich sein. Zweck dieser Maßnahme ist es, den Raum zwischen den Rissflanken weitgehend mit einem hochfesten Harz, in der Regel Epoxydharz zu verfüllen, um so den Beton wieder in die Lage zu versetzen, Zugkräfte zu übertragen.

Da infolge der im Beton enthaltenen groben Zuschläge die Rissflanken immer gezackt ausgebildet sind, wird bei weitgehender Verfüllung auch die Fähigkeit des Betons wiederhergestellt, Kräfte aufzunehmen, die nicht rechtwinklig, sondern auch schräg oder gar parallel zu den Rissufern verlaufen.

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