Betonschäden beurteilen und sanieren

Beton ist der Baustoff, mit dem die kühnsten Bauwerke errichtet werden. Tiefbauprojekte, Brücken, Hochhäuser - ohne Beton undenkbar. Aber Beton, insbesondere Stahlbeton kann auch geschädigt und damit die Standfestigkeit des Bauwerks gefährdet werden. Die Ursachen von Betonschäden sind vielfältig. Neben Überbelastung aus zunehmenden Verkehrsbeanspruchungen sind es häufig Fehler in Planung, Ausschreibung, Ausführung und der falschen Wahl von Materialen, die eine Sanierung erforderlich machen. Dabei müssen jegliche Arten von Schäden aus einzelnen oder zusammenhängenden Ursachen nach ihrem Ursprung und ihrer Art identifziert werden. Nachfolgendes gibt einen Überblick über Schadensursachen, -bewertung und -sanierung.

Schäden am Beton

Beton ist äußeren Einflüssen ausgesetzt:

Mechanisch:

• Schlagbeanspruchung
• Überbelastung
• Bewegung (z.B. Setzungen)
• Schwingung

Chemisch:

• Alkalitreiben
• Aggressive Wirkstoffe, z.B. Sulfate, weiches Wasser, Salze
• Biologische Aktivitäten
• Schadgase (z.B. Co2)

Physikalisch:

• Frost-Tau-Wechsel
• Thermische Einwirkungen
• Salzbildungen
• Schwinden
• Erosion
• Verschleiß

Aufgrund äußerer Einflüsse kommt es zur Karbonatisierung des Betons. Dabei verliert der Beton, dessen pH-Wert im frischen Zustand ca. 12,5 beträgt, seine Schutzwirkung. Der pH-Wert sinkt auf ca. 9,5, Bewehrungsstahl ist nicht mehr vor Korrossion geschützt. Im Im Bild rechts ist ein Bohrkern zu sehen, der mit einer farblosen Indikatorlösung (Phenolphtalein) besprüht wurde. Dort, wo eine Violettfärbung eintritt, ist noch ausreichende Alkalität vorhanden, dort, wo keine Färbung eintritt, ist die Schutzwirkung verloren. Durch Korrossion des Bewehrungsstahls kommt es , bedingt durch Volumenzunahme des Stahls zu enormen Drücken, so dass der Beton förmlich abgesprengt wird. Eine weitere Ursache für Korrossion ist Lochfraß, verursacht durch, in den Beton eingedrungene Chloride (Salze).

Vorbereitung der Reparatur

Für die Untergrundvorbereitung haben sich „sanfte“ Verfahren wie z. B. Wasserstrahlen oder Sand- bzw. Kugelstrahlen bewährt. Thermische Verfahren wie Flammstrahlen oder Verfahren, die harte Schläge auf den Beton ausüben wie z. B. mittels Bohrhammer, sind als kritisch zu beurteilen, da hier oftmals das Steingefüge zerstört werden kann.

Hochdruckwasserstrahlen

Mit einem Druck bis ca. 600 bar werden auf dem Beton viele Verunreinigungen entfernt. Für die Oberflächenvorbereitung jedoch reicht diese Behandlung allein in der Regel nicht aus, da sich Bereiche mit geringer Festigkeit und schlecht haftende Teile des Untergrundes dadurch nicht entfernen lassen. Die Aufrauung des Untergrundes ist ungenügend. Mit einem Druck über 600 bar können auf Betonflächen Verschmutzungen, Feinmörtelschichten, minderfeste Schichten und Nachbehandlungsfilme entfernt werden. Der geschädigte Beton kann ausreichend tief entfernt und der Betonuntergrund entsprechend aufgeraut werden.

Sandstrahlen

Im Gegensatz zum Wasserstrahlen wird hier mit festem Strahlgut gearbeitet, was eines besonderen Schutzes gegen Staubentwicklung bedarf. Die Abtragstiefe und Oberflächenrauigkeit wird dabei ebenfalls durch den eingesetzen Druck beeinflusst.

Bestimmen der Karbonatsierungstiefe

Der Nachweis, ob und inwieweit Karbonatisierung vorhanden und fortgeschritten ist, erfolgt mittels Phenolphthalein an einer frischen Bruchfläche oder an einem frisch entnommenen Bohrkern. Die frische Bruchfläche oder der Bohrkern werden mit Indikatorlösung besprüht: Der karbonatisierte Bereich verfärbt sich nicht, gesunder Beton verfärbt sich violett. Damit können karbonatisierte Bereiche sichtbar gemacht werden.

Abtragen loser Bestandteile

Losen, mürben bzw. karbonatisierten Beton um die korrodierten Bewehrungseisen entfernen und diese entrosten. Um eine Unterschneidung zu vermeiden, sollten die Kanten, an denen Betonentfernt wird, mit einem Winkel von mindestens 90° abgeschnitten werden; um ein Ablösen von der oberen Fläche des angrenzenden unbeschädigten Betons zu verringern, sollte der Winkel höchstens 135° betragen; die Kanten sollten außerdem ausreichend aufgeraut werden, um eine mechanische Verankerung zwischen dem ursprünglichen Beton und dem Betonersatz zu ermöglichen. Die Abreißfestigkeit muss im Mittel über 1,5 N/mm² liegen, der kleinste Einzelwert darf 1,0 N/mm² nicht unterschreiten.

Entrosten des Bewehrungsstahls und Aufbringen eines Rostschutzes

Das Entrosten des Bewehrungseisens erfolgt gleichzeitig mit den zuvor beschriebenen Reinigungsschritten. Die rostgefährdeten Bewehrungsabschnitte müssen weit genug freigelegt sein. Vor dem Aufbringen des Bewehrungsschutzes müssen Flächen einen Oberflächenvorbereitungsgrad von SA 2 1 / 2 nach DIN EN 1504-10 aufweisen, d. h.: „Die Flächen sind so weit von Zunder, Rost und Beschichtungen zu befreien, dass Reste auf der Stahloberfläche lediglich als leichte Schattierung in den Poren sichtbar bleiben.“ Der Korrossionsschutzanstrich PCI Legaran RP wird mind. zweimal aufgestrichen. Es soll eine Schichtdicke von min. 1 mm entstehen.

Betoninstandsetzungsmörtel

Nach Erhärtung des Korrossionsschutzanstriches können die Ausbruchstellen mit Betoninstandsetzungsmörtel PCI Nanocret verfüllt werden. Dabei stehen mehrere Mörtel zur Auswahl, die alle die Anforderungen der DIN EN 1504 erfüllen.

für nicht-statische Anwendungen: PCI Nanocret R2: leichter, schnell erhärtender Reparaturmörtel PCI Nanocret FC: faserverstärkter Betonspachtel

für statisch relevante Anwendungen: PCI Nanocret R3: universeller Reparaturmörtel, mittlere Druckfestigkeit PCI Nanocret R4 PCC: Hochfester Instandsetzungsmörtel PCI Nanocret R4 Rapid: Hochfest, schnell erhärtend

Feinspachtel

Durch Auftragen der Feinspachtel PCI Nanocret FC über die Reparaturstellen sowie den gesamten Bereich wird eine gleichmäßige Oberfläche hergestellt, auf die ein finaler Oberflächenschutz aufgebracht werden kann.

Oberflächenschutz

Eine wirksame Methode, die Dauerhaftigkeit von Betonbauteilen zu verbessern, besteht darin, Wasser und betonschädliche Gase fernzuhalten. So dienen Oberflächen- schutzsysteme nicht nur der farbigen Gestaltung, sondern vor allem auch dazu, CO2 zu bremsen und somit eine Karbonatisierung des Betons zu stoppen. Der Oberflächenschutzanstrich PCI Betonfinish W bremst Co2 aus, ist aber gleichzeitig wasserdampfdurchlässig. So bleibt die Atmungsaktivität der Gebäudehülle erhalten.

FAZIT: MIT DEN BETONINSTANDSETZUNGSSYSTEMEN DER PCI KÖNNEN BETONBAUWERKE SANIERT UND DAUERHAFT ERHALTEN WERDEN.