Wir ermitteln die Betondeckung cIST am fertigen Bauteil zerstörungsfrei nach dem Wirbelstrom-Prinzip mit Pulsinduktion mittels Profometer PM-650 (Hersteller Proceq) bzw. dem FERROSCAN PS300 (Hersteller Hilti). Die Wirkungstiefe mit der Standardsonde beträgt 70 mm bzw. 200 mm. In diesem Messbereich wird eine Genauigkeit von +/- 1 mm erreicht.

Bei der Beurteilung der Messergebnisse entspricht das 5%-Quantil dem Annahmekriterium für den Nachweis der Mindestbetonüberdeckung cmin. Gemäß DBV „Merkblatt Betondeckung und Bewehrung“ kann bei dem qualitativen Nachweis die zulässige Anzahl k der Schwellenwertunterschreitungen in Abhängigkeit von der Messpunktanzahl aus einem Diagramm abgelesen werden.

Dringt das in der Luft enthaltene Kohlendioxid (CO₂) in die Poren ein, so kommt es zur chemischen Reaktion und der Bildung von Kalkstein (CaCO₃), was mit dem Absinken des pH-Wertes auf < 9 einhergeht. Da dieser Vorgang sukzessive von außen nach innen erfolgt spricht man von der Karbonatisierungsfront oder -tiefe.

Die Karbonatisierungstiefe wird an bestehenden Betonbauteilen durch Besprühen von frischen Bruchflächen mit einer Indikatorlösung bestimmt. Als Indikatorlösung hat sich eine Lösung von 1%igem Phenolphthalein in 70%igem Alkohol mit 30% destilliertem Wasser bewährt. Die Farbe der Lösung schlägt im Bereich von pH > 9 von farblos in violett um (Abbildung 1). Liegt die Bewehrung im violetten Bereich – also im nichtkarbonatisierten Beton – so besteht keine Korrosionsgefahr für die Bewehrung.

Zur Schaffung von frischen Bruchflächen am Betonbauteil wird eine trichterförmige Ausbruchstelle mit einem Meißel oder einem Presslufthammer gestemmt. Die Tiefe der Ausbruchstelle ist so zu wählen, dass der nicht karbonatisierte Betonbereich erreicht wird. Die frische Ausbruchstelle ist mittels Pinsel oder Absaugen/Abblasen von Partikeln und Staub zu befreien und mit der Indikatorlösung möglichst fein und gleichmäßig zu besprühen. Nach wenigen Minuten verfärbt sich im Falle von Phenolphthalein der alkaische „gesunde“ Beton violett und die karbonatisierte, äußere Betonschicht bleibt unverfärbt. Es wird sowohl der Mittelwert als auch der Maximalwert der Karbonatisierungstiefe in mm gemessen und protokolliert. 

Über Formeln und Nomogramme lässt sich anhand der Untersuchungsergebnisse die Restnutzungsdauer für die Planung der Instandsetzungsmaßnahmen nach der neuen Technischen Regel Instandhaltung von Betonbauwerken (Fassung Mai 2020) des DIBt abschätzen.

Diese Methode eignet sich um die Betondruckfestigkeit abzuschätzen, die Homogenität von Betonbauteilen zu bestimmen und somit eventuell vorhandene Bereiche mit geringerer Festigkeit zu selektieren. Im Bereich der Instandsetzung von Betonbauteilen kann ebenfalls die Erhärtungsgeschwindigkeit des Reprofilierungsmaterials unter den vorherrschenden Umgebungsbedingungen abgeschätzt werden. 

Diese Methode basiert auf der Rückprallenergie, d.h. je härter die Betonoberfläche ist, desto größer fällt der Rückprallwert aus. Die Norm DIN EN 12504-2 schreibt die Durchführung wie folgt vor: Prüfung nur an geschalten oder glatten Betonoberflächen, ansonsten sind Anstriche, Beschichtungen, usw. glatt abzuschleifen, je Prüffläche sind mindestens neun Aufschlagpunkte (Abstand 25 bis 50 mm) notwendig, um den Medianwert einer Prüffläche zu bestimmen. Proceq, der Hersteller des Schmidt-Rückprallhammers, stellt Diagramme zur Beziehung zwischen dem Rückprallwert R und der mittleren Würfeldruckfestigkeit bereit.

Bei Verwendung des Rückprallhammers nach Schmidt Modell N bei Normalbeton kann die Konformität der Druckfestigkeit von Bauwerksbeton mit der Festigkeitsklasse nach DIN EN 206-1 gutachterlich nur bewertet werden, wenn beide Kriterien (Mindestmedian je Prüfstelle, Mindestmedian je Prüfbereich) für den jeweiligen Prüfbereich erfüllt sind. Dabei stellen die angegebenen Mindestwerte sehr sichere Schätzwerte für die tatsächliche Druckfestigkeit des Ortbetons dar.

Zur Beurteilung der Betondruckfestigkeit von Bauwerken können Rückprallhammerprüfungen nur dann verwendet werden, wenn sie mit Hilfe von Bohrkernprüfungen kalibriert werden (DIN EN 13791).

Bohrkerne können auch zur Feststellung des Schichtaufbaus (Estrichdicke, Beschichtungsdicke), des Betongefüges/Sieblinie, der Bestimmung der Wassereindringtiefe, des Porengehaltes bzw. der Porenverteilung u.v.m. herangezogen werden.

Im Idealfall liegt der Bohrkerndurchmesser zwischen 75 und 100 mm. Diverse Prüfungen am Festbeton können auch Durchmesser von 150 mm erforderlich machen. Die Länge der Bohrkerne sollte mind. das 1,3fache des Durchmessers betragen um ein Abkeilen zu erleichtern und das planparallele Abschleifen der Stirnflächen auf eine Probekörperschlankheit von 1,0 zu ermöglichen. Durch das vorangehende Einmessen der Bewehrung soll vermieden werden, dass die Bohrkerne Bewehrungsstäbe enthalten, da diese die Druckfestigkeitsprüfung beeinflussen. Mit Hilfe eines Wassermanagement-Systems wird das Bohrwasser aufgefangen, gefiltert und wiederverwendet und gleichzeitig die Verschmutzung der Umgebung vermieden.

Dafür wird eine Ringnut mit einem Innendurchmeser von 50 mm bis in eine Tiefe von 5 bis 10 mm gebohrt und ein Prüfstempel auf die Oberfläche geklebt. Nach der Aushärtung des Klebers wird der Stempel mit einer spezielle Zugvorrichtung kraftgeregelt, senkrecht zur Oberfläche abgerissen. Bei Beton und starren Beschichtungen (OS 8) wird mit einem Kraftanstieg von 100 N/s und bei elastischen Beschichtungen (OS 11) mit 300 N/s geprüft. Während die DAfStb RL SIB ab 50 m² Fläche 3 Prüfungen und pro weitere 250 m² 3 weitere Prüfungen fordert, sind es nach DIN EN 1542 mind. 5 Prüfungen und nach ZTV-ING sogar mind. 6 Prüfungen. Es werden alle Einzelwerte und der Mittelwert in N/mm² angegeben. Die Ergebnisse sind auf 0,1 N/mm² zu runden. 

Das vorgefundene Abrissbild ist in einem Formblatt einzutragen. Hier wird die Versagensart Kohäsion innerhalb einer Schicht (z. B. A100) oder Adhäsionsversagen zwischen zwei Schichten anteilsmäßig auf 10% gerundet (z. B. A90/B10) angegeben. Die Bruchform sollte durch Fotos, welche gleichzeitig die Ausbruchstelle und die Oberfläche des Prüfstempels zeigen, dokumentiert werden.

Die Prüfstreuung liegt selbst bei ordnungsgemäßer Prüfung im Bereich von 20 bis 25 %. In der Regel wird ein Mindestwert von 1,0 N/mm² und als Mittelwert ≥ 1,5 N/mm² gefordert. Ein Bestandsbeton mit diesen Oberflächenzugfestigkeiten wird gemäß der TR IH (Fassung Mai 2020) des DIBt der Altbetonklasse A4 zugeordnet. 

Zur Ermittlung der Chlorideindringtiefe hat sich die tiefengestaffelte Entnahme von Bohrmehlproben in drei bis vier Stufen bewährt. Die Entnahme der Bohrmehlproben erfolgt mittels Schlagbohrgerät mit einem Hohlbohrer und angeschlossener Absaugvorrichtung. Das Bohrmehl einer Tiefe wird luftdicht verpackt und zur chemischen Analyse in ein Labor gebracht. Im Labor wird nach der Probenvorbereitung (Mahlen und Trocknen) der Chloridgehalt mit einem nasschemischen Verfahren (Photometrie/Titration) quantitativ bestimmt. Anschließend wird bei unbekannter Betonzusammensetzung unter der Annahme z. B. einer Betondichte von 2380 kg/m³ und einem Zementgehalt des Betons von 320 kg/m³ der Chloridgehalt in M.-% bezogen auf den Zement umgerechnet. Für den kritischen, korrosionsauslösenden Chloridgehalt gibt es, da er von der Qualität der Betonüberdeckung und den Umgebungsbedingungen des Bauteils abhängt, keinen festen Grenzwert. Als sogenannter Schwellenwert bzw. als unterer kritischer Chloridgehalt wird in der Richtlinie Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen des DAfStb einen Wert von 0,50 M.-% b. a. Z. angegeben.

Weiterhin spielt die Rautiefe eine maßgebende Rolle hinsichtlich der Sicherstellung des adhäsiven Verbundes zwischen Betonuntergrund und Betonersatz/Oberflächenschutz. Hierfür gibt die TR IH (Fassung Mai 2020) in Tabelle 9 die in Abhänbgigkeit des Instandsetzungssystems erforderliche Mindest-Rautiefeklasse RT0,3 bis RT3,0 vor.

Die Rauheitsbewertung von Betonoberflächen erfolgt im Regelfall mit dem Sandflächenverfahren. Andere Prüfmethoden sind nach den einschlägigen Vorschriften zulässig. Zweifel an der Relevanz des Sandflächenverfahrens gibt es kaum, weil das Verfahrensprinzip sehr plausibel erscheint. Allerdings eignet sich das Verfahren nur für horizontale oder schwach geneigte Flächen. 

Für die Prüfung benötigt man ein Gefäß mit bekanntem Volumen zwischen 20 cm³ und 50 cm³, Prüfsand (trockener Quarzsand, Körnung 0,1 – 0,5 mm), eine runde Hartholzscheibe (Durchmesser 5 cm, Dicke 1 cm) mit einem Griff und einen Meterstab. 

Bei der Prüfung wird ein definiertes Sandvolumen auf die Oberfläche ausgeschüttet und mit der runden Hartholzscheibe in kreisförmigen Bewegungen der Sand so verteilt, dass die Vertiefungen des Untergrundes gerade gefüllt sind. Dieses erkennt man daran, dass sich bei den Bewegungen ein kratzendes Geräusch einstellt und der Durchmesser des Sandflecks nicht weiter zunimmt. Die Rautiefe R_t [mm] lässt anhand des eingesetzten Sandvolumens V [cm³] und dem Durchmesser d [cm] des etwa kreisförmig verteilten Sandflecks mit folgender Formel berechnen: 

R_t =40*V/(Π* d²)

Bei der Probeentnahme ist darauf zu achten, dass das Material aus einer Tiefe von ca. 30 bis 40 mm entnommen, vor Feuchtigkeitsverlust geschützt (z.B. in einem geschlossenen Folienbeutel) und vor dem Einbringen in das CM-Gerät ausreichend zerkleinert wird.

Im CM-Gerät (Druckbehälter) reagiert das Calciumcarbid nach dem Zerstören der Glasampulle mit der in der Betonprobe enthaltenen Feuchtigkeit unter Bildung von Acetylen-Gas. Das entstehende Gasvolumen hängt direkt proportional von dem umgesetzten Wasser ab und wird am Druckmanometer unter Berücksichtigung der Einwaage der Betonprobe in CM-% angezeigt. I. d. R. wir als Voraussetzung für das Auftragen von Oberflächenschutzsystemen von den Herstellern eine Restfeuchte < 3 bis 4 CM-% gefordert.

Gegenüber der Darrmethode fallen die Werte um etwa 1,5 % geringer aus.

Dabei ist der Bohrkerndurchmesser und -länge an die Anforderungen der jeweiligen Untersuchungsmethode anzupassen. Um eine Verunreinigung der Umgebung zu vermeiden, setzen wir bei der Bohrkernentnahme ein Wassermanagementsystem ein, welches das Bohrwasser im Kreislauf auffängt, filtert und wiederverwendet.

Mit diesem Messverfahren wird von der Betonoberfläche aus, die Potentialdifferenz zwischen einer Referenzelektrode (Punktelektrode, Radeletrode) und dem Bewehrungsstahl gemessen. Liegen bestimmte Potentialgradienten vor, können Bereiche mit korrodierender Stahlbewehrung von nicht korrodierenden Bereichen unterschieden werden. In der Regel wird eine Kupfer-/Kupfersulfatelektrode (CSE) als Bezugselektroden eingesetzt. Für Punkt- bzw. Einzelmessungen als Stützen werden Stabelektroden eingesetzt werden, während für flächige oder linienförmige Messobjekte Radelektrodensysteme zum Einsatz kommen. Die Potentialdifferenz zwischen Bewehrungsstahl und Bezugselektrode wird mit einem hochohmigen Spannungsmessgerät ermittelt.

Für einen elektrisch leitenden Kontakt ist die Bewehrung punktuell freizulegen und die Bewehrungsstäbe müssen innerhalb eines Messfeldes elektrisch leitend verbunden sein. 

Die Betonoberfläche ist vor den Messungen gleichmäßig zu befeuchten und während der Messungen gleichmäßig feucht zu halten. Auf bitumen- oder kunststoffbeschichteten Betonoberflächen ist eine Potentialmessung nicht möglich, da eine sichere elektrolytische Verbindung zum Beton nicht hergestellt werden kann. Bei üblichen Betondeckungen zwischen 3 und 4 cm kann davon ausgegangenen werden, dass die an der Oberfläche gemessenen Potentiale das tatsächliche Potential der Bewehrung gut erfassen. Die Wirkungstiefe der Potentialmessung liegt bei etwa 20 cm.

Als Messraster wird standardmäßig 25 x 25 cm verwendet. Bei kleineren Flächen und hohen Ansprüchen an die genaue Lagebestimmung kann das Raster auf Werte bis minimal 10 x 10 cm verringert werden.

Chloridinduzierte Bewehrungsstahlkorrosion führt häufig zu örtlich stark begrenzten korrodierenden Bereichen. Diese zeichnen sich bei der graphischen Darstellung im Potentialdiagramm als sogenannten Potentialtrichter – Bereiche mit  ausgeprägten, lokalen Potentialverschiebungen - ab. Im Zentrum solcher Potentialtrichter liegt das Potential häufig um 200 bis 400 mV negativer als in den umliegenden Bereichen.

Durch Sondierungsöffnungen in solchen Bereichen kann eine abschließende Zustandsbewertung der Stahlbewehrung erfolgen. Eine Interpretation der Potentialmessung bezüglich des Korrosionszustandes der Bewehrung kann nur im Zusammenhang mit folgenden begleitenden Bauwerksuntersuchungen erfolgen:

• vollflächiges Abklopfen der Betonoberfläche zur Hohlstellenfindung
• vollflächige Betondeckungsmessung
• vollflächige Untersuchung der Betonoberfläche auf Risse, Abplatzungen, freiliegende Bewehrung, Entwässerungseinrichtungen.

Ferner müssen an Stellen mit verdächtigen Potentialwerten und an Referenzstellen tiefengestaffelte Chloridgehaltsbestimmungen vorgenommen werden.

Die Steuerung der Rissbreite erfolgt über konstruktive Maßnahmen wie den Einbau von Gleitlagen, Hydratationsgassen, den Bewehrungsgehalt usw.. In Abhängigkeit der Nutzung und der Umgebungsbedingungen sind die Mindestanforderungen an die Rissbreitenbegrenzung normativ im EC 2 geregelt.

In der Praxis werden die unterschiedlichsten Arten von Rissen, wie Schwindriss, Biegerisse und Trennrisse unterschieden. In der Planungsphase ist die Rissbreite z. B. bei WU-Bauteilen bei geringem Wasserdruck (< 3,0 m WS) auf < 0,20 mm zu begrenzen. Bei der Auswahl geeigneter, rissüberbrückender Oberflächenschutz-Systeme für Parkgaragen muss die Rissbreite um ein „Durchschlagen“ der Risse auf Werte < 0,25 bis 0,35 mm begrenzt werden.

Das die Rissbreite in der Praxis einer gewissen Streuung unterliegt, kann es erforderlich sein, diese am fertigen Bauteil zu ermitteln und statistisch auszuwerten, so dass eine Beurteilung über die Annahme des Bauteils oder die Eignung des OS-Systems getroffen werden kann.

Bei Einzelrissen führen wir die klassische Rissaufnahme mittels Rissbreitenlineal durch. Die Rissbreiten w_vorh werden bei den dominierenden Einzelrissen mit dem Rissbreitenlineal (Genauigkeit ± 0,05 mm) aufgenommen und dokumentiert. Der Messabstand beträgt bei kurzen Rissen 10 bis 20 cm und kann bei langen Rissen bis 1,0 m betragen. Es müssen jedoch klar erkennbare, scharfe Risskanten ohne Ausbrüche sichtbar sein. Bei Rissbreiten kleiner 0,20 mm kann es zur Sichtbarmachung der Risse erforderlich sein die Betonoberfläche vorher anzufeuchten. Bei sehr feinen Rissen (wvorh = 0,1 bis 0,2 mm) empfiehlt sich die Verwendung von Risslupen.

Mit Hilfe digitaler Bildverarbeitungsverfahren ist es möglich, Risse in der Fläche über Digitalfotografie aufzunehmen, am Computer auszuwerten und dabei den Rissverlauf nachzuverfolgen. Das Grundprinzip ist eine optische Erkennung unterschiedlicher Grautöne von Untergrund (hell) und Riss (dunkel), wobei Rissbreiten zwischen erkannten Risskanten (Helligkeitssprüngen) entstehen.

Die digitale Rissdatenauswertung zeichnet sich durch die hohe Aufnahmeschnelligkeit (bis 5000 m² Bodenfläche/d) sowie die Angabe von Mittelwerten und Quantilwerten von Rissbreiten aus. Die Analysesoftware liefert automatisch alle statistischen Kennwerten sowie die Risslängen- und breiten. Weiterhin ist, die eindeutige Lokalisierung und Dokumentation der Rissverläufe und -breiten z. B. bei Streitfällen von Vorteil. Die digitale Rissaufnahme empfiehlt sich daher auch zur eindeutig nachvollziehbaren Beweissicherung.

Die digitale Rissaufnahme liefert eine hohe Anzahl von Auswertungsdaten und zeichnet sich durch ihre anwenderunabhängige Reproduzierbarkeit von Messergebnissen aus, wie sie bei konventionellen Verfahren nicht gegeben ist.

Aufgrund der aufwendigen Gerätetechnik und der Herausforderung große Datenmenge je Messstrecke (ca. 25 Messwerte je Zentimeter) aufzunehmen, auszuwerten und zu speichern muss der Sachverständige auf darauf spezialisierte Unternehmen wie z. B. CON+SCANTECH zurückgreifen.

Bei der Thermografie wird die Intensität der Infrarotstrahlung, die von einem Punkt ausgeht, als Maß für dessen Temperatur gedeutet. Die Wärmebildkamera wandelt die für das menschliche Auge unsichtbare Infrarotstrahlung in elektrische Signale um. Daraus erzeugt die Auswerteelektronik ein Bild in Falschfarben. Für die Thermografie ist keine externe Lichtquelle erforderlich.

Handgerät

Spektralbereich 7,5 - 14 μm, Thermische Auflösung NETD < 40 mK, Temperaturbereich -20°C bis 550°C, IR Auflösung 256 x 192 Pixel, Bildwechselrate 25 Hz