Beton, Baustoff für die Ewigkeit?

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1 (1) Teilbereich der Tiefgarage nach Abschluss der Instandsetzungsarbeiten Beton, Baustoff für die Ewigkeit? Schadensentstehung und Instandsetzung am Beispiel einer Parkgarage W ährend ihres Lebenszyklus sind Parkhäuser und Tiefgaragen Einflüssen wie Hitze, Kälte, Feuchtigkeit oder Tausalzen ausgesetzt. Ein aktuelles Großprojekt zeigt, wie daraus ein komplexes Schadensbild entsteht, auf das die Instandsetzungsmaßnahmen individuell zugeschnitten werden müssen. Neben der Stahlkorrosion durch Depassivierung des Betons entstehen in Tiefgaragen Schadensbilder durch Chlorid-einträge. Werden die Betonoberflächen nicht durch entsprechende Schutzmaßnahmen vor äußeren Einflüssen geschützt, können mechanische, physikalische oder chemische Einwirkungen die Dauerhaftigkeit der Bauteile und im schlimmsten Fall die Standsicherheit infolge Bewehrungskorrosion beeinflussen. Schadensmechanismus Die häufigsten Ursachen für die Schadensentstehung in Parkgaragen liegen in 8 der Planung oder Ausführung. Gefälleausbildungen und Entwässerungseinrichtungen wie Rinnen oder Bodenabläufe fehlen häufig ganz oder sie sind durch Verschmutzungen infolge nachlässiger Wartung nicht mehr funktionsfähig. Dadurch können sich großflächig Pfützen auf den Bodenflächen bilden. In Staubereichen vor aufgehenden Bauteilen wie Wand- und Sockelflächen kann Feuchtigkeit infolge von Kapillarwirkung aufsteigen und so die Sockelbereiche durchfeuchten. Durch Schwinden, Spannungen oder Temperaturschwankungen können Risse im Beton entstehen. Bei ungeeigneten Oberflächenschutzmaßnahmen kann so an solchen Gefahrenstellen Feuchtigkeit in den Beton eindringen und im schlimmsten Fall bis zum Bewehrungsstahl gelangen. In Verbindung mit Sauerstoff wird so Korrosion am Bewehrungsstahl ausgelöst, was bis zu standsicherheitsrelevanten Querschnittsverlusten an der Bewehrung führen kann. Dabei wird grundsätzlich zwischen den zwei nachfolgend beschriebenen Korrosionsarten unterschieden: Durch Karbonatisierung des Betons kann es zur Korrosion am Bewehrungsstahl kommen. Neuer Beton hat einen phwert von ca. 12,5, d. h., er ist alkalisch. In diesem alkalischen Milieu bildet sich an der Oberfläche des Bewehrungsstahls eine passivierende Oxidschicht. Diese schützt ihn wirkungsvoll vor Korrosion. Bei inhomogenen Oberflächen oder Rissen kann i. V. m. eindringendem Kohlendioxid aus der Umgebungsluft Wasser zu Kohlensäure reagieren. Diese verbindet sich mit dem Kalkhydrat zu Kalziumkarbonat und Wasser. Dieser Vorgang, der zu einer Verdichtung des Betongefüges und zu einer Erhöhung der Betonfestigkeit führt, wird als Karbonatisierung bezeichnet. Die Alkalität des Betons, die den Korrosionsschutz für den eingelegten Bewehrungsstahl darstellt, wird hierbei abgebaut. Erreicht der ph-wert des der bauschaden Juni/Juli 2014

2 Betons Werte unter etwa 10, dann ist kein aktiver Korrosionsschutz mehr für den Stahl vorhanden. Bilder: Vogel / voplan ingenieurgesellschaft mbh Karbonatisierungskorrosion verursacht eine bis zu dreifache Volumenvergrößerung der korrodierenden Stahlteile. Es entstehen enorme Sprengkräfte, die die Zugfestigkeiten des Betons bei weitem überschreiten. Die Folgen davon sind partielle Betonabplatzungen, die sich in der Entstehungsphase meist in Form von Rissbildungen, Rostfahnen und Hohlstellen bemerkbar machen. (2) Die Karbonatisierungskorrosion macht sich durch Rissbildungen und Abplatzungen bemerkbar. Im Gegensatz hierzu wird die chloridinduzierte Korrosion durch die von Fahrzeugen in das Parkhaus eingebrachte tausalzhaltige Nässe verursacht. Je nach Betonqualität kann dabei chloridbelastete Feuchtigkeit bis zum Bewehrungsstahl eindringen. Haben die Chloride den Stahl erreicht, durchdringen sie punktuell die Passivschicht der Stahloberfläche. In Verbindung mit Sauerstoff und Wasser findet eine in der Tiefe fortschreitende Eisenauflösung statt. Diesen Vorgang bezeichnet man als Lochfraßkorrosion. Besonders gefährdete Bereiche sind Bodenflächen (3) Die Lochfraßkorrosion befällt v. a. den Bewehrungsstahl, ist von außen oft nicht sichtbar. der bauschaden Juni/Juli 2014 und Sockelbereiche von aufgehenden Bauteilen, an denen sich Pfützen bilden, sowie Fugenbereiche und Deckenkonstruktionen im Bereich der größten Durchbiegungen. Die chloridinduzierte Korrosion hat keine Volumenerweiterung des Baustahls zur Folge und ist somit von außen oft nicht sichtbar. Fallbeispiel Nachfolgend soll an dem Beispiel ein er derzeitig laufenden umfangreichen Instandsetzungsmaßnahme einer öffentlichen Tiefgarage die Untersuchungen für eine Bauzustandsanalyse und die daraus resultierenden Instandsetzungsmaßnahmen dargestellt werden. Es handelt sich um eine innerstädtische dreigeschossige Tiefgarage aus dem Jahr 1974 mit 660 Stellplätzen auf m². Die Tiefgarage besitzt je eine Ein- und Ausfahrtsspindel. Über der Tiefgaragendecke verläuft eine Hauptdurchgangsstraße; dort befindet sich auch der zentrale Omnibusbahnhof. Bereits in den Jahren nach der Fertigstellung trat insbesondere bei auftretenden Niederschlagsereignissen über die Dehnfugen Feuchtigkeit in das Gebäude ein. Bis heute sind hieraus umfangreiche Feuchteschäden in allen Dehnfugenbereichen entstanden. Zudem wurden im Laufe der Jahre Chloride durch die Fahrzeuge zusammen mit Schneematsch in die Tiefgarage eingetragen, was stellenweise zu hohen Chloridbelastungen an den Bodenflächen und aufgehenden Bauteilen verursachte. DAfStb-Richtlinie Grundlage für Betoninstandsetzungsmaßnahmen ist die DAfStb-Richtlinie zum Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen vom Deutschen Ausschuss für Stahlbeton (Ausgabe Oktober 2001 und Berichtigung vom Dezember 2005). Darin wird die Planung, Durchführung und Überwachung für Schutz- und Instandsetzungsmaßnahmen für Bauwerke und Bauteile aus Beton und Stahlbeton geregelt. In Abschnitt 3 ist festgelegt, dass mit der Beurteilung und Planung von Schutz- und Instandsetzungsmaßnahmen ein sachkundiger Planer, der die erforderlichen Kenntnisse nachweisen kann, beauftragt werden muss. Bauzustandsanalyse Planungsgrundlage war die Bauzustandsanalyse, die vor der eigentlichen Planung durchgeführt wurde. Diese umfasste neben der Erfassung aller Schäden analytische und messtechnische Untersuchungen, die abhängig vom Schädigungsgrad und -art festgelegt wurden. Erster Schritt war die Sichtung der beim Bauherr oder Bauamt vorhandenen Genehmigungs- und Bestandsunterlagen. Diese Unterlagen waren Grundlage für die Beurteilung der Standsicherheitsrelevanz und gaben Aufschlüsse über Betonqualitäten und planmäßige Betondeckungen. Nach den derzeit geltenden Richtlinien (DBV-Merkblatt Heft 20, Parkhäuser und Tiefgaragen, Deutscher Beton- und Bautechnikverein) ist die Einteilung der Bauteile in Expositionsklassen nach DIN EN 206 / DIN für die Betondeckung maßgebend. Daraus ergibt sich bei Neubauten bzw. neuen Bauteilen eine Betongüte C35 / 45 XD3 und eine Mindestbetonüberdeckung von 40 mm. Eingebaut wurde im Jahr 1974 ein Beton Bn 250 mit einer planmäßigen Betondeckung von 15 mm. Somit entsprechen die damaligen Vorgaben nicht den heutigen Anforderungen hinsichtlich Betongüte und Korrosionsschutz. Innerhalb der Tiefgarage wurde eine detaillierte visuelle Schadensaufnahme durchgeführt. Erfasst wurden Schadensbilder wie Risse, Betonabplatzungen, Farbablösungen, Hohlstellen, Gefügestörungen, Feuchteschäden und Bewehrungskorrosion. Sämtliche Schäden wurden fotografisch und lagemäßig im Schadenskatasterplan dokumentiert. Um die Ursache der Feuchtigkeitseintritte in den Dehnfugen festzustellen, wurden über der obersten Geschossdecke Schürfgruben hergestellt, um den Schichtenaufbau ab Oberkante Rohdecke beurteilen zu können. Zusammenfassend sind folgende Hauptschadensmerkmale festgestellt worden: großflächige Abplatzungen und starke Korrosion an allen tragenden Bauteilen im Bereich der undichten Gebäudefugen Rissbildungen, Abplatzungen und Be- 9

3 wehrungskorrosion an Deckenuntersichten. Örtlich sind die Betondeckungen so gering, dass Bewehrung korrodierend an der Oberfläche liegt. ausgeprägte Feuchtigkeitsmerkmale wie Farbablösungen und Ausblühungen partiell an allen Deckenunterseiten. Farbablösungen und Abplatzungen an den Bodenflächen und an den Stützenund Wandsockeln. beschädigte und undichte Klemmflansche der Fugenabdichtungen. (6) Ein Ausschnitt aus dem Schadenskataster zeigt die unterschiedlichen Schadensbilder (u. a. Rissbildungen, Abplatzungen, Korrosion). Chloridbelastung Der kritische, korrosionsauslösende Chloridgehalt ist keine feste Größe und hängt von zahlreichen objektspezifischen Eigenschaften ab. So ist der Korrosionsfortschritt u. a. stark abhängig vom Feuchtigkeitsgehalt im Beton. Durch die eingetragene Nässe herrscht in der Tiefgarage bei entsprechenden Witterungsverhältnissen ein relativ hoher Feuchtigkeitsgehalt. Zudem ist die chloridinduzierte Korrosion von der Betonqualität, insbesondere der Dichtheit abhängig. Bei sehr dichtem Beton ist die Sauerstoffdiffusion behindert und der Korrosionsgrad geringer. Allgemein wird jedoch nach der DAfStb-Richtlinie zur Beurteilung des korrosionsauslösenden Chloridgehalts ein Grenzwert von 0,5 Masse% bezogen auf den Zementgehalt zugrunde gelegt. Zur Bestimmung der Chloridgehalte wurden Bohrmehlproben mit einem Bohrmehlentnahmegerät mit Hohlbohrer und Absaugung aus drei verschiedenen Tiefen in Anlehnung an Heft 401 des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton entnommen. Die Tiefenstufen wurden mit 0 20 mm, mm und mm festgelegt. Das anfallende Bohrmehl wurde auf den Chloridgehalt analysiert. 10 (4) Abplatzungen an den Deckenuntersichten zeigen auch die geringe Betondeckung. Die Auswertung der Messstellen an Decken, Wänden und Stützen zeigt im vorliegenden Fall Überschreitungen des korrosionsauslösenden Chloridgehalts bis zum Faktor 6. Auffällig war, dass an fast allen Messstellen korrosionsauslösende Chloridgehalte in allen drei Tiefenstufen bis 60 mm festgestellt wurden. Bei planmäßigen Betondeckungen von 15 mm bedeutet das, dass die Bewehrung großflächig im chloridkontaminierten Bereich liegt. (5) Die Stützen wiesen bei den Messungen hohe Chloridbelastungen auf, die Bewehrung war bereits korrodiert. Die höchsten und häufigsten Überschreitungen wurden in der Einfahrtsebene gemessen. Dort verlieren die Fahrzeuge beim Einfahren in die Tiefgarage den größten Teil von tausalzhaltiger Nässe. Die Chlo- ridbelastungen nehmen nach unten hin ab und sind in der untersten Ebene am geringsten. Die Decke des obersten Geschosses wies keine nennenswerten Chloridbelastungen auf. Betonüberdeckung Die Betonüberdeckung wurde mit einem Bewehrungssuchgerät für die zerstörungsfreie Ortung von Bewehrungsstäben sowie für die Messung der Betonüberdeckung und die Bestimmung des Stabdurchmessers gemessen. Die Messstellen waren teilweise identisch mit den Bohrmehlentnahmestellen zur Chloridbestimmung. Dadurch ist eine Beurteilung möglich, ob die Bewehrung bereits im chloridkontaminierten Bereich liegt und chloridinduzierte Korrosion entstehen kann. Zusätzlich wurden mehrere Linienmessungen an den Decken durchgeführt, um die genaue Lage der Bewehrung feststellen zu können, da bei stichprobenartigen Messungen teilweise sehr hohe Betonüberdeckungen festgestellt wurden. Die Messungen ergaben an aufgehenden Bauteilen und Deckenunterseiten häufige Unterschreitungen der in der ursprünglichen Planung vorgesehenen Betondeckungen von 15 mm, die Linienmessungen der oberen Bewehrungslage insbesondere in den Stützbereichen sehr hohe Betonüberdeckungen von teilweise mm. Bei einer Gesamtdeckenstärke von 17 cm hat dies enorme Auswirkungen auf die Zugbelastung der oberen Bewehrungslage. der bauschaden Juni/Juli 2014

4 Bauteilöffnungen In allen drei Ebenen wurden Bauteilöffnungen an den aufgehenden Bauteilen sowie in den Decken und Bodenflächen angelegt. Teilweise wurden Schlitze mittels Handlanze des Hochdruckwasserstrahlgeräts mit bar angelegt. Die Schlitzöffnungen dienten dazu, korrosionsbedingte Schadstellen und Abplatzungen über den sichtbaren Rand hinaus abzutragen, um den Korrosionsgrad außerhalb der offensichtlichen Schadstellen festzustellen. Dabei zeigte sich, dass außerhalb der Schadstellen der Korrosionsgrad erheblich geringer war und der Bewehrungsstahl keine statisch relevanten Querschnittsverluste aufwies. Diese wurden im Regelfall nur dort festgestellt, wo auch optisch Schadstellen erkennbar waren. In den Zwischendecken wurden insbesondere zwischen oberster und mittlerer Ebene teilweise komplette Durchrostungen der unteren Bewehrung festgestellt. Karbonatisierung Die Karbonatisierungsmessung erfolgt durch das Aufstemmen einer Betonbruchstelle. Mit einem Indikator (Phenophthaleinlösung) kann durch Verfärbung festgestellt werden, in welchen Tiefen alkalisches Milieu vorherrscht (rot-violette Verfärbung) und wo karbonatisierte Bereiche sind (keine Verfärbung). Die durchschnittlich gemessenen Werte für die Karbonatisierungstiefe lagen bei mm. Somit liegt die Karbonatisierungsfront bei den geringen Betondeckungen teilweise hinter der Bewehrung, sodass die Passivschicht die Bewehrung nicht mehr wirkungsvoll vor Korrosion schützt. Potentialfeldmessung Die Potentialfeldmessung ist eine zerstörungsfreie Methode, mit der festgestellt werden kann, wo die Bewehrung im Beton korrodiert bzw. welche Stellen korrosionsgefährdet sind. der bauschaden Juni/Juli 2014 Ziel der Bauteilöffnungen ist die Beurteilung des Korrosionsgrads an der Bewehrung, da wie oben beschrieben die Auslösung der Korrosion trotz Chloridbelastung von verschiedenen Faktoren abhängt. (7) Potentialfeldmessung an der Decke; deutlich sind die erhöhten Korrosionsaktivitäten in den Trennrissen erkennbar (rot / orange Farbgebung). Die Korrosion des Betonstahls ist ein elektrochemischer Vorgang, bei dem ein Teil des Stahls die Funktion einer Anode und ein anderer Teil die Funktion einer Kathode einnimmt. Um herauszufinden, wo welcher Bereich vorliegt, wird das elektrochemische Potential zwischen Stahl und Beton, genauer gesagt, zwischen dem Stahl und einer auf den Beton gesetzten Bezugselektrode, gemessen. Das Potential ist die elektrische Spannung, die zwischen dem Stahl und dem Kupfer der Bezugselektrode gemessen wird. Gemäß Merkblatt B 3 des DGZfPFachausschusses (Gesellschaft für zerstörungsfreie Prüftechnik) für zerstörungsfreie Prüfung im Bauwesen ist eine Potentialfeldmessung auf die örtlichen Verhältnisse zu kalibrieren, da äußere Faktoren wie beispielsweise hohe Feuchtigkeit u. Ä. die Potentialfeldmessungen stark beeinflussen können. Die Potentialfeldmessung allein ist noch kein Maßstab für die Korrosionsaktivität. Die Faktoren Feuchtegehalt, Temperatur, Chloridgehalt, Betondeckung und Karbonatisierung müssen gemessen werden und in die Bewertung mit einfließen. Betrachtet man die Potentialfeldmessungen über alle Ebenen, so konnte man feststellen, dass markant niedrige Potentiale, die auf Korrosionsaktivität hinweisen, in den visuell bereits erkennbaren Schadstellen gemessen wurden. Insofern bestätigen diese Ergebnisse die Feststellungen der bisher vorgenommenen Untersuchungen, die ein größeres Ausmaß an Korrosionsaktivität in der Decke zwischen oberer und mittlerer Ebene aufweist. Auch die Korrosionsaktivitäten nehmen von der Einfahrtsebene aus nach unten hin ab. Bohrkerne Sowohl an den Wandscheiben als auch an den Bodenflächen wurden in allen drei Ebenen Bohrkerne entnommen. Diese ergaben exakte Aufschlüsse über Aufbau, Deckenstärke und Rissverläufe. Ein Teil der Bohrkerne wurde zusätzlich zur Ermittlung der vorhandenen Druckfestigkeiten genutzt. Die ermittelten Druckfestigkeiten lagen für den 1974 eingebauten Bn 250 im Bereich von N/mm² und übertrafen somit teilweise die erforderliche Mindestfestigkeit des Bn 250. Instandsetzungskonzept Aus der Bauzustandsanalyse herauswurde das Instandsetzungskonzept auf Basis der DAfStb-Richtlinie entwickelt und zusammen mit einem detaillierten Untersuchungsbericht ausgearbeitet. Dabei musste berücksichtigt werden, dass auf Wunsch des Auftraggebers über die Bauzeit eine möglichst hohe Zahl von Stellplätzen zur Verfügung steht. Auch der Instandsetzungsplanung wurde die DAfStb-Richtlinie 11

5 zugrunde gelegt. Vom Grundsatz her gibt es hier vier maßgebende Instandsetzungsprinzipien: Instandsetzungsprinzip R: Das Prinzip beruht auf der erneuten Bildung einer Passivschicht auf der Stahloberfläche durch Auftragen von zementgebundenen Instandsetzungsstoffen. Instandsetzungsprinzip W: Das Prinzip W beruht auf einer Absenkung des Wassergehalts im Beton durch entsprechende Oberflächenschutz- oder Abdichtungsmaßnahmen und ist hauptsächlich i. V. m. Neubau- bzw. instandgesetzten Maßnahmen zu sehen. Instandsetzungsprinzip C: Bei Prinzip C soll die anodische Eisenauflösung nach den Prinzipien des Stahlbaus verhindert werden; es findet in der Praxis eher selten Anwendung. Instandsetzungsprinzip K: Beim Kathodischen Korrosionsschutz (KKS) wird die Bewehrung gezielt über Inertanoden mit Fremdstrom beaufschlagt. Dadurch wird erreicht, dass die Bewehrung kathodisch wirkt und somit keine Korrosion stattfinden kann. Aufgrund der Verschiedenartigkeit und der unterschiedlichen Intensität der Schäden mussten aus Gründen der Standsicherheit die Instandsetzungsmaßnahmen nach Bedarf gewählt werden. Stützen und Unterzüge im Bereich der undichten Dehnfugen waren durch Karbonatisierungskorrosion über alle drei Ebenen so stark geschädigt, dass sie nicht mehr erhalten werden konnten. Für diese Bauteile waren komplette Neubauteile erforderlich. Instandsetzungsprinzip R Die mit der Bauzustandsanalyse ermittelten ober- und unterseitigen Schadstellen mit Querschnittsverlusten an der Bewehrung wurden nach dem Instandsetzungsprinzip R instandgesetzt. Dabei ist nach der DAfStb-Richtlinie die erforderliche Abtragstiefe nach chloridinduzierter oder Karbonatisierungskorrosion zu unterscheiden. Chloridbelasteter oder karbonatisierter Beton muss abgetragen und mit geeigneten Materialien reprofiliert werden. Die erforderlichen Abtragstiefen liegen dabei im Stützbereich an der Deckenoberseite teilweise großflächig bei bis 12 zu 10 cm bei einer Deckengesamtstärke von 17 cm. Der Abtrag erfolgte in der Fläche mit einem Hochdruckwasserstrahlroboter mit einem Wasserdruck von bar. Die zu tief liegende obere Bewehrung wurde belassen und die obere Bewehrungslage entsprechend den tragwerksplanerischen Vorgaben erneuert. Da der Deckenquerschnitt durch den Abtrag teilweise großflächig geschwächt worden wäre, konnte der Abtrag nur im kleinteiligen Pilgerschrittverfahren erfolgen. Für die Abtragsbereiche wurden zur Aufnahme des seitlichen Erddrucks jeweils Hilfskonstruktionen ober- und unterhalb der Decke kraftschlüssig aus Profilstahl an der Außenwand eingebaut. Diese lenkten die seitliche Erddruckbelastung für die abgetragenen Deckenstreifen im Bauzustand auf die nicht abgetragenen Streifen um. Die auf bis zu 10 cm Tiefe abgetragenen Flächen wurden mit einem Beton C35/45 XC3 reprofiliert. Für kleinere Einzelschadstellen kam ein Mörtel der Beanspruchungklasse M3 mit Zulassung für den Kathodischen Korrosionsschutz zum Einsatz. Sämtliche Einzelschadstellen an Wänden, Stützen und Unterzügen wurden ebenfalls nach dem Instandsetzungsprinzip R i. V. m. der erforderlichen Bewehrungsergänzung instandgesetzt. Je nach Bedarf und Umfang erfolgte die Reprofilierung mit Spritz- oder Instandsetzungsmörtel. Auch diese mussten aufgrund des Einbaus eines Kathodischen Korrosionsschutzes die erforderliche Zulassung besitzen. che, die aus statischer Sicht hinsichtlich der Querschnittsverluste unbedenklich waren. Für diese Decken-, Wand- und Stützenbereiche wurde ein Kathodisches Korrosionsschutzsystem vorgesehen, um den chloridbelasteten Beton nicht abtragen zu müssen. Zudem sollten die reprofilierten Flächen dauerhaft und vollflächig mit KKS geschützt werden. Dabei erfolgt der Schutz durch fremdstrominduzierte Polarisierung mit inerten Anoden. Auch bei erneuten Rissbildungen bleibt infolge der Polarisation die Bewehrung dauerhaft vor Korrosion geschützt. Das Verfahren reduziert den Betonabtrag auf die Bereiche, die bereits Korrosionsschäden an der Bewehrung aufweisen. Der in diesen Bereichen chloridbelastete Beton muss nicht abgetragen werden, wenn die Bewehrung noch nicht durch Querschnittsverluste geschwächt ist. Somit können auch Abstützungsmaßnahmen reduziert werden. Die Tiefgarage kann weitgehend in Betrieb bleiben. Ein weiterer Nebeneffekt des kathodischen Korrosionsschutzes liegt darin, dass langfristig die Chloridionen von der Bewehrung wegtransportiert werden und gleichzeitig der Beton im Bereich der Bewehrung realkalisiert wird. Die Verwendung von KKS-tauglichen Instandsetzungsmörteln war notwendig, da nicht alle chloridbelasteten Betonflächen abgetragen werden sollten. Dies hätte für den Betreiber zu erheblichen Mehrbeeinträchtigungen und somit zu Umsatzeinbußen geführt. Die Zerstörung von Metallen durch die Anwesenheit von Wasser ist ein elektrochemischer Vorgang. Hierbei wirkt das Wasser als Elektrolyt und es entsteht eine galvanische Elementbildung. Bei diesem Korrosionsvorgang tritt ein Metallatom unter Zurücklassung einer oder mehrerer Elektronen aus dem festen Metallgitter als positives Ion in die Flüssigkeit. Die zurückgelassenen Elektronen wandern auf der metallischen Oberfläche zur Kathode und werden dort durch verschiedene Kathodenreaktionen verbraucht. An den Elektroden findet der Korrosionsablauf statt. Die Elektrode, an welcher die Metallatome das Gefüge verlassen, wird Anode genannt. Die Elektrode, an welcher die Elektronen verbraucht werden, wird Kathode genannt. Das Wasser schließt als Elektrolyt den Stromkreis, womit überhaupt erst eine Korrosion stattfinden kann. Auf der Basis einer vollflächig durchgeführten Potentialfeldmessung konnten die korrodierenden Bereiche eingegrenzt werden. Wie die Kalibrierungsöffnungen zeigten, gab es großflächig chloridbelastete Berei- Der Kathodische Korrosionsschutz macht sich die oben erwähnten Abläufe zunutze. Der Korrosionsstrom fließt von der Anode an die Kathode. Die Kathode wird dabei nicht abgebaut, an ihr treten nur die Elek- Instandsetzungsprinzip K der bauschaden Juni/Juli 2014

6 (8) Die Stützen und Unterzüge im Bereich der undichten Dehnfugen mussten komplett ausgetauscht werden. tronen aus, die mit den H+Ionen des Wassers reagieren. Beim kathodischen Schutz wird auch die durch Korrosion anodische Oberfläche zur Abgabe von Elektronen gezwungen. Diese anodischen Bereiche werden polarisiert und somit zur Kathode. Dies ist möglich, weil man in das zu schützende Objekt eine Überzahl an Elektronen einbringt, damit auf der gesamten Oberfläche eine Elektronenabgabe stattfindet. Ergänzend zu den bisher beschriebenen Untersuchungen werden Messungen des Betonwiderstands zur Auslegung des KKS-Systems erforderlich. Da zwischen Anode und Bewehrung ein Mindestabstand eingehalten werden muss, sind vollflächige Betonüberdeckungsmessungen durchzuführen. Titangitter oder Titanbänder werden in leitfähigem Einbettmörtel verlegt. Mit den Systemen können sowohl Bodenals auch Wand- oder Stützenflächen geschützt werden. Titangitter oder Titanbänder sind die am häufigsten angewendeten Anodensysteme für Flächen. Sie werden in leitfähigem Einbettmörtel verlegt. Mit den Systemen können sowohl Boden- als auch Wand- oder Stützenflächen geschützt werden. Für tiefergehenden Kathodischen Korrosionsschutz werden Diskret- oder Stabanoden verwendet. Im vorliegenden Fall kamen an Wand- und Stützensockelbereichen Titanbänder zum der bauschaden Juni/Juli 2014 Einsatz. Kostenberechnungen ergaben, dass für die Bodenflächen der Einsatz von Stabanoden die kostengünstigere Variante darstellte, da alle oberflächlich aufgebrachten Anodensysteme wie Titangitter, -bänder bzw. auch leitfähige Beschichtungen die untere Bewehrungslage nicht schützen können. Flächige Anodensysteme müsste an Decken ober- und unterseitig aufgebracht werden, um beide Bewehrungslagen zu schützen. Pro m² wurden 5 Stabanoden eingebaut. Seit Ende 2012 werden die geplanten Maßnahmen umgesetzt. Veranschlagt wurde aufgrund der pilgerschrittartigen kleinteiligen Bauabschnitte i. V. m. den umfangreichen Aussteifungs- und Abstützkonstruktionen eine Gesamtbauzeit von ca. drei Jahren. Die Fertigstellung ist bis Ende 2015 geplant. Die Parkgarage bleibt dabei mit eingeschränktem Stellplatzangebot mit Ausnahme der Instandsetzung der Ein- und Ausfahrtspindeln ständig in Betrieb. Die Kosten für die Betoninstandsetzung und den Kathodischen Korrosionsschutz betragen ca. 8,5 Mio.. Wartung Generell ist bei allen Instandsetzungsvarianten gemäß DBV-Merkblatt Parkhäuser und Tiefgaragen des Deutschen Beton- und Bautechnikvereins e. V., Ausgabe 2010, für die technische Gebäudeausrüstung und für Bauteile, die einer Verschleißbeanspruchung unterliegen, eine regelmäßige Wartung vorzusehen und dementsprechend ein Wartungsplan zu erstellen. Die Wartung ist generell mit einer regelmäßigen Inspektion durch einen sachkundigen Prüfer verbunden. Dadurch können Schäden wie Abnutzungen des Oberflächenschutzsystems, mechanische Beschädigungen, Risse, Abplatzungen etc. rechtzeitig erkannt und oft mit geringem Aufwand beseitigt werden. Oberflächenschutzsystem An sämtlichen Boden-/Wand- bzw. Boden-/ Stützenanschlüssen wurden Hohlkehlen eingebaut, um tausalzhaltiges Wasser von den aufgehenden Bauteilen fernzuhalten. Poren und Lunker wurden mit einem geeigneten Spachtel verschlossen. Die gesamten Flächen wurden kugelgestrahlt. Anschließend wird zum Schutz vor erneuten Chlorideinträgen und zur Abdichtung ein Oberflächenschutzsystem OS 8 auf Epoxidharzbasis gemäß DAfStb-Richtlinie aufgebracht. Dabei handelt es sich um ein starres Oberflächenschutzsystem, das nicht rissüberbrückend ist. Im Gegensatz zu den rissüberbrückenden Oberflächenschutzsystemen OS 11 a oder OS 11 b ist es allerdings erheblich abnutzungsresistenter. Infolge des Kathodischen Korrosionsschutzes kann selbst bei erneuter Rissbildung keine erneute Bewehrungskorrosion entstehen. Zur Person Dipl.-Ing. Klaus Vogel voplan ingenieurgesellschaft mbh Ingenieurgesellschaft für Bauzustandsanalysen, Betoninstandhaltung, Schadensgutachten Parkraumkonzepte Kontakt: Kornhausgasse Ravensburg info@voplan.de 13