Feuchtigkeit, CO2 aus der Luft und Tausalze stellen für Tiefgaragen auf Dauer eine hohe Belastung dar. Im Laufe der Zeit entstehen dadurch Schäden wie korrodierender Bewehrungsstahl und abplatzender Beton, die massiv in die Bausubstanz eingreifen. Eine sorgfältige Tiefgaragensanierung gibt wieder Sicherheit und lässt veraltete Objekte wie neu aussehen. Neben den täglichen Belastungen können Schäden auch aufgrund von Planungs- oder Ausführungsfehlern beim Bau oder durch minderwertige Materialien hervorgerufen werden. Ist die Bausubstanz bereits geschädigt, wird die Sanierung besonders kritisch, denn dadurch kann die Standsicherheit der Tiefgarage gefährdet sein. An der Oberfläche sind diese Gefahren oftmals gar nicht zu erkennen, sodass spezielles Fachwissen zur Schadensanalyse notwendig ist.
Tiefgaragensanierung
Korrosion des Bewehrungsstahls
In Betonbauteilen sorgt Bewehrungsstahl für die Standfestigkeit auch bei hohen Belastungen. Der Stahl wird dazu in den Beton verbaut, um die Zugkräfte im Beton aufzunehmen und der Rissbildungen an der Oberfläche entgegenzuwirken. Im Laufe der Jahre kann es allerdings zu Beschädigungen und Rissen im Beton kommen, über die Wasser und "Luft" eindringen können und in Verbindung mit Chlorid zur Korrosion der Bewehrungsstähle führt.
Von Chloriden aufgelöstes Bewehrungseisen
Bei einer "normalen" Korrosion von Bewehrungseisen bildet sich Eisenoxid (=Rost), also letztlich Eisen, welches einerseits Teilchen (=Elektronen) abgibt und so an Substanz verliert. Gleichzeitig wird bei diesem Prozess zusätzlich Wasser in die Molekularstruktur des Eisens eingebaut, wodurch dieses an Volumen gewinnt, jedoch in einer lockeren Struktur geringer Festigkeit. Der so "gewachsene" Bewehrungsstahl sprengt den Beton nach außen ab, bildet Rostfahnen und ist so im Hochbau leicht zu erkennen. Anders ist dies bei der chloridinduzierten Korrosion, also der Variante, bei der durch eingetragene Tausalze (=Chloride) die Korrosion erheblich beschleunigt wird. Bei diese Form der Korrosion trennen sich die Oxidationszone und die Reduktionszone räumlich auf, der Stahl löst sich ohne deutliche Volumenzunahme innerhalb der Stütze völlig auf (Lochfraß), oftmals ohne sichtbare, äußere Anzeichen für die inneren Schädigungen der Bewehrungskonstruktion.
Nachteilig wirken sich Chloride auch dadurch aus, dass der eigentlich alkalische Beton, der die Bewehrungseisen vor Korrosion schützt, unter Chlorideinfluss diesen Schutzmechanismus weitgehend verliert, so dass auch neuer Beton früh Schäden und hohe Abtraggeschwindigkeiten in der Bewehrung ausbilden kann. Mit Verlust der Bewehrungseisen entsteht ein statisches Risiko, welches wir zum Verständnis an einem kleinen Beispiel demonstrieren wollen: der Wackelpuddingtest.
Wackelpuddingtest
Die Wirksamkeit von Bewehrungen in Bauteilen, demonstriert an einem Wackelpudding. In dem roten Wackelpudding fehlt jegliche Bewehrung. In Folge ist der Wackelpudding instabil und verformt sich stark bei vertikalem Druck. Am Ende stürzt die symbolische "Stütze" ein, bzw. es ist deutlich ersichtlich, dass ein solcher Baukörper statisch nicht in der Lage ist, Lasten zu tragen. Und das trotz einer an sich stabilen, sich nach oben verjüngenden, zylindrischen Bauform.
In dem grünen Wackelpudding ist ein Glasgewebe an den Außenwänden eingelegt. Allein dieses einfach eingelegte Gewebe sorgt für Festigkeit und Formstabilität und demonstriert damit eindrucksvoll, welche außerordentliche Bedeutung eine Bewehrung beispielsweise auch für eine Betonstütze hat. In dem Fall natürlich aus Stahl ...
Beton-Schadensdiagnostik in Tiefgaragen
Die Schadensanalyse von Tiefgaragen umfasst mehrere Varianten, die in der Fläche vor allem als zerstörungsfreie Untersuchungen ausgelegt wird. Zusätzlich zu gegebenenfalls zu entnehmenden Prüfkörpern für eine Laboruntersuchung zur Bestimmung von Chloridgehalten und Carbonisationstiefe erfolgt die Untersuchung mittels Messungen von außen ohne Eingriff in den Beton. Jede Untersuchungsmethode ermöglicht spezifische Bewertungen des Betonzustands und damit eine möglichen Sanierungsplanung.
Die folgenden Methoden stellen wir Ihnen in den weiteren Abschnitten vor.
- Potenzialfeldmessung
- Bestimmung der Betondeckung
- Bohrmehlentnahme zur Erstellung von Chloridtiefenprofilen
- Visuelle Aufnahme, Kartierung von Rissen, Hohl- und Fehlstellen
- Bewehrungssondierungen (Stichproben)
- Bestimmung der Carbonisationstiefe
Bei der Potenzialfeldmessung wird die Potentialdifferenz zwischen dem eingebauten Bewehrungsstahl und einer auf der Betonoberfläche aufgesetzten Bezugselektrode ermittelt. Wie erfolgt dies in der Praxis? Im ersten Schritt wird eine Stelle der Bewehrung freigelegt. An diese wird dann ein hochohmiges Spannungsmessgerät angeschlossen. Ebenso wird an dieses Messgerät eine mobile Referenzelektrode angeschlossen. Diese kann als Stabelektrode für Punktmessungen oder als Radelektrode für großflächige Arbeiten eingesetzt werden. Im letzten Schritt wird nun die Messung durchgeführt.
Zwischen dem Bewehrungsstahl und der aufgesetzten Bezugselektrode besteht nun eine Potenzialdifferenz, die gemessen werden kann. Durch Versetzen der Elektrode kann das Potenzial und seine Abweichungen Punkt für Punkt vermessen werden. Der große Vorteil liegt nun darin, dass korrodierter Stahl ein abweichendes Potenzialfeld aufbaut. So entsteht Messpunkt für Messpunkt eine Karte der untersuchten Betonfläche und der entsprechenden Messfelder bzw. -punkte.
Mit der Potenzialfeldmessung ist auf diesem Weg gut feststellbar, auf welchen Flächen Bewehrungsschäden bestehen. Die Messung ermöglich aber keine eindeutige Aussage zur Schadensintensität. Daher werden parallel zur Potenzialfeldmessung weitere Untersuchungen zur "Referenzbestimmung" herangezogen. In Kombination mit einer Referenzbewertung der Schadensintensität und der flächigen Potenzialfeldmessung ergibt sich dann eine gute Übersicht über den Schädigungsgrad eines Betons und des erforderlichen Sanierungsumfangs.
Die Stärke, mit der der Beton die Bewehrung überdeckt, nennt sich Betondeckung (auch Betonüberdeckung). Eine ausreichende Betondeckung ist aus mehreren Gründen wichtig. Nur durch eine ausreichende Betondeckung kann der notwendige Verbund zwischen Bewehrung und Beton und die erforderliche Übertragung der statischen Kräfte überhaupt sichergestellt werden. Zusätzlich ist ein "gesunder" Beton alkalisch und schützt mit dieser Alkalität die Bewehrungseisen unter normalen Umständen vor Korrosion. Ist die Betonüberdeckung zu schwach ausgebildet, fällt auch dieser Schutz weg. Zu guter Letzt schützt die Betonüberdeckung den Bewehrungsstahl auch vor Feuer/Hitze. Gerade in Tiefgaragen, in denen brennbare Stoffe in den Fahrzeugen vorhanden sind, ist dies ein wesentliches Sicherheitsmerkmal.
Auch die Betondeckung kann zerstörungsfrei gemessen werden. Zum Einsatz kommen dabei sogenannte "Detektoren", die ein Magnetfeld aufbauen, welches durch die eingebaute Bewehrung je nach Einbautiefe unterschiedlich stark gestört wird. Durch die so entstehenden Wirbelströme entstehen Abweichungen in dem Magnetfeld, die mit dem Detektor wiederum gemessen werden können. Im Ergebnis sind so flächige und punktuelle Aussagen über die Betonüberdeckung möglich.
Chloride (= Tausalze) sind ein spezifisches "Tiefgaragenthema". Die Wassermenge, die ein nasses Fahrzeug in eine Tiefgarage einträgt, ist schon beachtlich. Im Winter kommen aber noch Unmengen an Matsch-, Schnee- und Eisresten hinzu, die am Fahrzeug festsitzen. Diese festsitzenden Wasser-/Salzmischungen werden von den Fahrzeugen weit in die Tiefgaragen hineingetragen, wo sie abtauen und abtropfen können. Durch das matschige Gefüge dieser Masse fließt diese auch nicht ab, sondern verbleibt lange auf dem Boden.
Beton ist wiederum bei genauer Betrachtung keine homogene Fläche - vielmehr besteht Beton aus einem porigen Gefüge mit mikroskopischen Hohlräumen, die bei einem "normalen", nicht speziell wasserdicht ausgeführten Beton Oberflächenwasser und gelöste Mineralien aufnehmen können. Viel häufiger dringt Wasser aber über mikroskopische Risse im Beton ein, entstanden durch ein Schwinden des Betons aufgrund natürlichen Ausreagierens und Alterns, wegen Spannungs- oder Setzungsrissen oder auch bei fehlerhafter Ausführung. Größere Zutrittsbereiche für Wasser bestehen auch in allen Bauteilanschlusszonen, Fugenbereichen, Rinnen, Wasserabläufen und anderen Bauteilen.
Durch diese teils mikroskopisch kleinen Risszonen zieht das mit Tausalzen beladene Wasser tief in den Beton und oftmals bis zur Bewehrung in den Untergrund ein. Durch die Chloride verändert und beschleunigt sich der Oxidationsprozess erheblich und zwar auch dann, wenn der Beton selbst noch eine gute Alkalität aufweist.
Dem Beton alleine schadet das Tausalz zwar in Form eines Kristallisationsdrucks, viel "erheblicher" ist aber die Auswirkung des Tausalzes auf die Bewehrung. Daher ist es bei einer Schadensbewertung wichtig zu prüfen, wie tief der Beton mit Chloriden durchdrungen ist. Reichen die Chloride nicht bis an die Bewehrung heran und kann durch schützende Maßnahmen das Eindringen von Wasser und weiteren Salzen vermieden werden, so kann auch durch ein entsprechend gewähltes Oberflächenschutzsystem weiterer Schaden vermieden werden. Sind hingegen die Chloride bereits bis an die Bewehrungsstähle eingetragen oder hat bereits ein Oxidationsprozess begonnen, so muss der mit den Tausalzen belastete Beton ausgebaut werden.
Zur Prüfung, wie tief die Chloridbelastung in den Beton hineinreicht, werden in verschiedenen Tiefen Bohrmehlproben aus dem Beton entnommen und anschließend getrocknet. Ist der Beton "Resttrocken" (verliert im Trocknungsverfahren also nicht mehr an Gewicht) wird das Bohrmehl feingemahlen und mit Salpetersäure aufgeschlossen. Der Gesamtchloridgehalt wird anschließend für jede Probe (und damit für jede entnommene Tiefe) einzeln durch photometrische Prüfung ermittelt. Im Ergebnis steht dann ein dreidimensionales Chloridtiefenprofil zur Verfügung.
Bei der visuellen Kartierung von Schadstellen werden die Oberflächenschäden aufgenommen und mit den Schadstellen, die sich aus weiteren Untersuchungen heraus ergeben haben, abgeglichen und ergänzt. Die daraus konkret zu sanierenden Flächen werden dann am Bauvorhaben selbst sowie in Plänen aufgezeichnet. Dies ermöglicht im Vorfeld den Sanierungsumfang und eventuell sinnvolle Sanierungsabschnitte festzulegen. Die Kartierung ist in diesem Sinne kein Werkzeug der Schadensanalyse, sondern dient bereits der weiterführenden Sanierungsplanung.
Zerstörungsfreie Untersuchungen im Beton ermöglichen es vor allem Aussagen darüber zu treffen, in welchen Ausmaß Schäden in der Stahl-Beton-Kombination im Verhältnis zueinander entstehen. Um das tatsächliche und absolute Ausmaß festzustellen ist es aber notwendig, Referenzflächen als Basiswerte festzulegen, die durch tatsächliches Freilegen bis auf die Bewehrung erfolgen. Anhand dieser Referenzflächen erst können dann die Ergebnisse der zerstörungsfreien Untersuchungen quantifiziert werden.
Als Carbonatisierung bezeichnet man einen "alltäglichen" Vorgang im Beton: Unter Anwesenheit von Kohlendioxid (CO2) und Feuchtigkeit wandelt sich das Calciumhydroxid aus dem Zementstein mit dem CO2 zu Kalkstein und Wasser um. Dies ist auch oberflächlich oftmals durch die Bildung regelrechter "Stalaktiten" zu sehen. Dieser Kalkstein erhöht die Festigkeit des Betons und kann sogar Risse verschließen. Diesen durchaus nützlichen Effekten steht aber der Verlust des alkalischen Milieus im Beton entgegen. Von einem ursprünglichen pH-Wert von ungefähr 12,5 sinkt der pH-Wert auf näherungsweise neutrale Werte.
Die Alkalität ist für den Bewehrungsstahl von Bedeutung, da oberhalb eines pH-Wertes von 10 Stahl eine Passivierungsschicht ausbildet, die ihn vor Korrosion schützt. Sink der pH-Wert darunter beginnt der Stahl zu korrodieren und verliert damit seine wichtige, statische Funktion.
Die Prüfung des pH-Werts erfolgt durch Aufsprühen einer Phenolphtaleinlösung in einer Tiefenöffnung. Die Lösung, eine farblose Flüssigkeit, schlägt bei alkalischen pH-Werten in einen violetten Farbton um. Entlang der Flanken der Tiefenöffnung ist dann die Carbonatisierungszone optisch ersichtlich.
Die Leistungen der KRAFT SanTec GmbH bei der Schadensanalyse
Vor einer Tiefgaragensanierung ist die genaue Prüfung des Schadenszustandes des Bauwerks Pflicht. Zugrunde liegt dem zum einen, dass es sich bei "Tief"-garagen als unterster Geschosslage um das statisch am meisten belastete und mithin wichtigste Teil eines Bauwerks handelt. Unabhängig davon ist Stahlbeton aber gerade in seiner Kombination aus Stahl für die Aufnahme der Zugkräfte und Beton zur Aufnahme der Druckkräfte in der Lage, seine Tragfähigkeit auszuspielen. Die Stahlbewehrungen sind dem Blick aber entzogen, ihr Zustand nur über Messungen ermittelbar. Eine sachgerechte Sanierung kann daher ohne vorhergehende Analyse kaum erfolgen.
Die KRAFT SanTec GmbH übernimmt die Voruntersuchungen an Betonbauwerken und Tiefgaragen entsprechend den einschlägigen technischen Normen und Regelwerken im Rahmen einer Sanierungsplanung. Regional können wir Ihnen diese Leistung in Abhängigkeit von den Objektgrößen in ganz Baden-Württemberg anbieten. Nehmen Sie Kontakt zu uns auf - gerne helfen wir Ihnen, Ihren Tiefgaragen und Betonbauwerken wieder zu einem langen Leben zu helfen. Mit klassischer Beton- und Tiefgaragensanierung und kathodischem Korrosionsschutz.
Fachmännische Sanierung
Die Sanierung einer Tiefgarage ist eine Instandsetzung in vielen Teilschritten und Arbeitsgängen, die sorgfältig aufeinander abgestimmt, mit teilweise materialbedingten Wartezeiten ausgeführt werden müssen. Im Regelfall sind alle Sanierungen von Beton mit Materialabtrag versehen. Das braucht freien und für Dritte sicher abgesperrten Arbeitsraum, damit nichts und niemand zu Schaden kommt. Je nach Ausführungsplanung sind auch Interimsabstützungen erforderlich, welche einer Nutzung der Tiefgarage entgegenstehen. Entsprechend zügig soll eine Fläche hergestellt und wieder genutzt werden können. Eine gute Planung geht daher immer voraus. Aber der Reihe nach.
Sanierungsplanung
Eine Sanierung statisch relevanter Bauteile ist immer sicherheitsrelevant. Aus diesem Grund erfolgt die Sanierung bei ARTA üblicherweise fremdüberwacht durch die Gütegemeinschaft Instandsetzung von Betonbauwerken e.V. Die Fremdüberwachung beginnt bereits in der Planungsphase. Baustellenabläufe, Interimsabstützungen, Baustellenabschnitte, Verfahren, Materialien und zahlreiche, weitere Elemente der Betonsanierung werden vor der Ausführung bei der Gütegemeinschaft zur Sicherstellung der Ausführungsqualität eingereicht. Parallel können in Mietersprechstunden die Arbeitsabläufe erläutert und Fragen von Mietern/ Nutzern und Eigentümern beantwortet werden.
Baustelleneinrichtung
Sind alle Planungsschritte abgeschlossen, erfolgt eine umfassende Einrichtung der Baustelle. Der Abbruch von Beton und damit das Freilegen der (restlichen) Bewehrung erfolgt - gleich in welchem Verfahren - immer mit hoher "Intensität", schließlich muss dem Beton mit größerer "Härte begegnet werden als dem Betonstein selbst. Entsprechend erfolgt die Streuung des abgetragenen Materials mit hohem Druck. Einbauteilen wie Leuchtmitteln, Verteilerkästen, Hebebühnen von mehrgeschossigen Garagenplattformen müssen soweit möglich entfernt, alles weitere mit Platten oder speziellen, hochfesten Folien abgedeckt werden. Baustellenzugänge werden gesperrt, Leitungen für Strom , Wasser und Abwasser verlegt. Werden tragende Bauteile (Stützen, Wände) instand gesetzt, müssen Interimsabstützungen eingebaut werden.
Vorbereitungen für die Tiefgaragensanierung
Welche Firmen bieten Betonsanierung als Tiefgaragensanierung und Parkierungsanlagensanierung an?
ARTA ist Ihr Experte für Betonsanierung und Bodenbeschichtung in Tiefgaragen, bei Balkonsanierungen und Hochbauten, für WEGs (Wohnungseigentümergemeinschaften) Industrie und Gewerbe. In den Ballungsräumen Stuttgart, Ludwigsburg, Esslingen, Pforzheim, Offenbach am Main, Heilbronn, Reutlingen in jeder Größenordnung, in den Regionen Frankfurt am Main, Mannheim, Karlsruhe, Wiesbaden, Freiburg im Breisgau, Kassel, Heidelberg, Darmstadt, Würzburg und Ulm für größere Projekte von Wohnungseigentümergemeinschaften, Wohnungsgesellschaften und Gewerbeunternehmen.
Betonabtrag mit Höchstdruckwasserstrahlen
Sobald eine Tiefgarage eingerichtet und für den Personenverkehr abgesperrt ist und die Notabstützung aufgestellt ist, geht es an den Betonabtrag. Je nach Größe und Bauteil (Wand oder Boden) können dabei die Verfahren variieren. Im überwiegenden Fall wird der Betonabtrag durch Höchstdruckwasserstrahlen durchgeführt. Von Höchstdruckwasserstrahlen spricht man ab einem Arbeitsdruck von 800 bar. Die Kombination aus Arbeitsdruck der Pumpe und speziellen Düsen ermöglicht es, mit Wasser regelrecht "chirurgische" Eingriffe vorzunehmen. Unter Hochdruck kann so mit 500 bar ein Untergrund entmoost und gereinigt werden, ohne den Untergrund zu beschädigen. Bei 4000 bar hingegen kann Wasser sogar Stahl schneiden. Für die Entfernung von Altbeton wird bei normalen Betongüten ein Arbeitsdruck von ca. 1500 bis 3000 bar eingesetzt. Bei diesem Druck wird der Beton zerschnitten, pulverisiert und regelrecht "weggeschossen" und die Bewehrungstähle werden grob bis ungefähr auf SA 2 vorentrostet. Da unter dem hohen Druck das Strahlwasser stark zerstäubt, ist die Sicht für die düsenführende Person extrem schlecht und gleichzeitig aufgrund der Rückstoßkraft von 20-30 Kg sehr belastend. Hohe Schutzmaßnahmen sind daher in weitem Umfeld und für den Düsenführer wichtig.
Das Arbeiten mit Wasserhöchstdruck hat zahlreiche Vorteile: So ist die Lärmbelastung für die Anwohner deutlich niedriger, als bei mechanischen Abtragverfahren, das Verfahren ist erheblich schneller und für den Restbeton "Gefüge-schonenender", da Mikrorisse wie bei der Schlagbelastung mit Abbruchhämmern nicht entstehen. Voraussetzung sind jedoch Mindestflächen, die den logistischen Aufwand für die Maschinentechnik und Strahlabwasseraufbereitung wirtschaftlich ermöglichen. Bei großen Flächen (insbesondere Bodenflächen) können die Arbeiten auch von Robotern durchgeführt werden. Stützen, Decken- und Wandflächen hingegen werden manuell mit der Handlanze von Fachexperten gestrahlt. Nach den Höchstdruckstrahlarbeiten ist der Beton restlos entfernt, die Bewehrungsstähle liegen frei. Zum Abschluss der Arbeiten werden die Flächen vom restlichen Strahlwasser und dem pulverisierten Altbeton gereingt.
Betonabtrag mittels Wasserhöchstdruckstrahlen
Instandsetzen und Ertüchtigen der Bewehrung
Im nächsten Arbeitsschritt wird die Bewehrungskonstruktion ertüchtigt. Bewehrungsstähle mit reduziertem Querschnitt werden entfernt, neue Stähle werden eingeschweißt. Hierfür ist eine gesonderte Sachkunde der Metallbauer gefordert. Gemäß der Musterbauordnung müssen Hersteller und - in diesem Fall zutreffend: Anwender - von Bauprodukten einen Nachweis über qualifiziertes Personal und geeignete betriebliche Einrichtungen führen. Dies ergänzt die Hersteller- und Anwenderverordnung (HAVO) bei der Ausführung von Schweißarbeiten nach der DIN EN ISO 17660 für Tragende und Nichttragende Schweißverbindungen von Betonstahl mit der Anforderung an die Sachkunde und die besonderen Vorrichtungen, die ein Unternehmen vorhalten muss. Eine weitere Norm sichert die qualifizierte Umsetzung in die Praxis: Die "Herstellerqualifikation nach DIN 18800-7"
In Kürze mehr ...
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Ihre ARTA
25.04.2024