3 Anforderungen an Schutzsysteme und Grundsätze zur Wahl
4.2 Gliederung der Schutz- Schutz-systeme
Die allgemeinen Erfordernisse an ein Schutzsy-stem sind bereits in den Kapiteln 2 und 3 behandelt worden. Im Sinne einer Rekapitulation sei hier nochmals darauf hingewiesen, dass der Stahl-beton eine Verbundbauweise ist, bei der je nach Art der vorhandenen Einwirkungen sowohl der Beton als auch die Bewehrung geschützt werden müssen:
– Schutz des Betons gegen mechanische Ein-wirkungen (z.B. Abrieb), chemische Einwirkun-gen (z.B. sulfathaltige Wässer), physikalische Einwirkungen (z.B. Frost)
– Schutz der Bewehrung gegen Korrosion (z.B.
infolge Tausalz)
Zu den Eigenschaften der Betonbauweise gehört, dass die Bewehrung durch das alkalische Milieu des Betons sehr gut geschützt ist. Dies natürlich nur dann, wenn beispielsweise die Betonüber-deckung genügend ist, der Beton selbst gegenüber den vorhandenen Einwirkungen dauerhaft ist und ausreichend Alkalität aufweist. Sowohl bei Neu-bauprojekten wie auch bei Betoninstandset-zungen ist deshalb strikt darauf zu achten, dass die Qualitätsanforderungen insbesondere in be-zug auf die Dauerhaftigkeitskriterien konse-quent eingehalten werden. Die nachstehenden Normhinweise bilden wohl eine Grundlage für diese wichtigen Kriterien; sie sind aber nicht aus-reichend, um in der Praxis einen dauerhaften Beton herzustellen.
– Erforderliche Betonüberdeckungen:
. Norm SIA 162 (1989): Abschnitt 4 32 oder, wenn vorhanden
. Richtlinien des Bauherrn
– Anforderungen an die Gebrauchstauglich-keit bzw. DauerhaftigGebrauchstauglich-keit in bezug auf Was-serdichtigkeit, Frostbeständigkeit, Frost-Tausalzbeständigkeit, chemische Be-ständigkeit (z.B. betonangreifende Wäs-ser), Abriebfestigkeit:
. Norm SIA 162 (1989) und 162/1 (1989):
Abschnitt 5 1
Betonbau
In den letzten Jahren sind in unserem Land ver-mehrt Forschungsarbeiten gemacht worden, wel-che sich mit der Frage der Dauerhaftigkeit von Stahlbeton befassen.
Ausgehend von Bauwerksuntersuchungen, Labor-versuchen und theoretischen Überlegungen wer-den in [4.2] Empfehlungen gemacht, wie einerseits ein dauerhaftes Stahlbetontragwerk erzielt wer-den kann und andererseits der Zustand eines be-stehenden Tragwerks zu beurteilen ist.
Es wird festgestellt, dass die Dichtigkeit und die Dicke der Bewehrungsdeckschicht von ausschlag-gebender Bedeutung für die Dauerhaftigkeit sind.
Die Dichtigkeit wird bestimmt durch die Porosität und die vorhandenen Risse. Neben einer korrek-ten Ausbildung der konstruktiven Details, ist es vor allem eine qualitativ hochstehende Be-tontechnologie, welche eine genügende Dich-tigkeit gewährleistet (Tabelle 4.1). Dazu gehört bei-spielsweise bei üblichem Konstruktionsbeton die Einhaltung eines W/Z-Wertes von 0.45 – 0.55 und eine den Erfordernissen angepasste Nach-behandlung des Betons.
Betondichtigkeit Massnahmen
Porosität W/Z-Wert (Deck- und
Kern-beton)
Nachbe-handlung (Deckbeton) Konstruktive (Deck- und
Kern-beton)
Risse
Nachbe-handlung (Schwinden, DT)
Mindestbe-wehrung (Zwängungen)
Konstruktive
Tab. 4.1 Massnahmen zur Beeinflussung der Beton-dichtigkeit, aus [4.2]
Obwohl in der Praxis gewisse Fortschritte festzu-stellen sind, so ist in der Regel die Nachbehand-lung immer noch ungenügend. Deren Hauptzweck ist zu verhindern, dass der Deckbeton zu rasch austrocknet und der thermische Gradient infolge der Hydratationswärme des Bauteils vermindert wird.. Dies führt unter anderem dazu, dass sich Schwindrisse bilden, und dass infolge des fehlen-den Wassers der Hydratationsvorgang unterbro-chen wird, was die Deckschicht porös werden
lässt.
In Bild 4.2 ist als Mass für die Dichtigkeit die Wasserdurchlässigkeit und der zugehörige Kapillarporengehalt in Abhängigkeit vom Hydratationsgrad und vom W/Z-Wert aufgetragen.
Es ist ersichtlich, wie mit geringerem Hydratationsgrad die Wasserdurchlässigkeit zu-nimmt.
In Bild 4.3 zeigt es sich klar, dass die Sauerstoffdif-fusion bei einer Nachbehandlung von weniger als 7 Tagen stark ansteigt.
In [4.3] und [4.4] wird auf die Vorzüge der soge-nannten Hochleistungsbetone hingewiesen. Der Begriff Hochleistungsbeton wird in Zukunft noch zu definieren sein. Das Bestreben besteht in der Verbesserung der Festigkeitseigenschaften und der Dauerhaftigkeit. Diese Ziele können erreicht werden mittels richtiger Wahl der üblichen Be-standteile, der Verwendung von Betonzusatzmit-teln (z.B. Verflüssiger), von Betonzusatzstoffen (z.B. Silikastaub) und als Folge solcher Massnah-men W/Z-Faktoren unter 0.4. Voruntersuchungen und praktische Ausführungen zeigen, dass die Ver-wendung solcher Betone für besonders stark
Bild 4.2 Einfluss vom Hydratationsgrad und W/Z-Wert auf die Wasserdurchlässigkeit von Zementstein, aus [4.2]
Bild 4.3 Einfluss der Nachbehandlungsdauer auf die Porosität, aus [4.2] gemäss [4.5]
durch Frost-Tausalzangriffe beanspruchte Bautei-le im Spritzwasserbereich möglich und sinnvoll ist.
In [4.4] sind die Resultate von 82 Frischbetonkon-trollen bei Brücken im Tessin zusammengestellt.
Es hat sich gezeigt, dass ein tiefer W/Z-Faktor durchaus einen verarbeitbaren Beton ergeben kann.
Vor einem einseitigen, undifferenzierten Propagie-ren von möglichst tiefen W/Z-Werten ist allerdings zu warnen. Es ist wohl möglich, mit Werten unter 0.35, oder noch tiefer, einzelne Eigenschaften zu verbessern. Damit handelt man sich aber auch gewichtige Nachteile wie schlechte Verarbeit-barkeit (u.a. Kiesnester), erhöhte Rissegefahr, Sprödigkeit und nicht zuletzt hohe Kosten ein.
Betonbau
Die vorstehenden Bemerkungen zum Thema dau-erhafter Beton sind hier gemacht worden, weil sie zeigen, dass die Stahlbetonbauweise über ein gutes baustoffeigenes Schutzvermögen ver-fügt. Bei Neubauten ist deshalb unbedingt darauf zu achten, dass die Randbedingungen sowohl in der Projektierung, wie in den Ausführungen opti-mal eingehalten werden. Ein zusätzliches Schutzsystem wird dann nur in bestimmten Fällen erforderlich sein.
Bei bestehenden Betonbauten hingegen sind wir oft mit einer qualitativ ungenügenden Be-tondeckschicht konfrontiert, was je nach Einwir-kung und Bauteilexposition früher oder später zu Schäden am Beton oder an der Bewehrung führt (Bild 4.4).
Bild 4.4 Schädigung durch Korrosion des Betonstahles, zwei Schadensbilder, aus [4.7]
Die Tabelle 4.2 stellt eine Gliederung der baustoffeigenen und der zusätzlichen Schutzsysteme und Verfahren dar.
Art der Schutzsysteme baustoffeigenes Betone und Mörtel:
Schutzsystem – Beton – Mörtel – Spritzbeton
Oberflächenschutz:
– hydrophobierende Imprägnierungen – Versiegelungen
– Beschichtungen
– Verkleidungen (z.B. Keramikplatten) – usw.
zusätzliche Schutz- Abdichtungen:
systeme und – Dichtungsbahnen -verfahren – Flüssigkunststoff
– Mastixabdichtungen
– zementgebundene Abdichtungen – usw.
Elektrochemische Verfahren:
– kathodischer Korrosionsschutz – (Chloridextraktion)
– (Realkalisierung)
Tab. 4.2 Gliederung der Schutzsysteme für Instandsetzungen; die zusätzlichen Schutzsysteme kommen auch bei Neubauten zur Anwendung. Je nach Fall müssen die Schutzsysteme mit Rissinjektionen ergänzt wer-den.
Betonbau