Betoninstandsetzung. Standsicherheitsrelevante Instandsetzung Statisch mitwirkende Betonersatzsysteme der Beanspruchbarkeitsklasse M3

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1 Betoninstandsetzung Standsicherheitsrelevante Instandsetzung Statisch mitwirkende Betonersatzsysteme der Beanspruchbarkeitsklasse M3

2 Für alle Beanspruchbarkeitsklassen Dauerhafte Instandsetzung von Betonbauwerken Der Dauerhaftigkeitsanspruch für Tragwerke aus Stahlbeton ist in der DIN formuliert. Darüber hinaus ist er ebenfalls für die technische Umsetzung einer Instandsetzungsmaßnahme bedeutsam. Denn die An - forderungen nach einem angemessen dauerhaften Tragwerk sind erfüllt, wenn dieses während der vorgesehenen Restnutzungsdauer seine Funktion hinsichtlich der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit ohne wesentlichen Verlust der Nutzungseigenschaften bei einem angemessenen Instandhaltungsaufwand erfüllt. Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit In jedem Instandsetzungsfall legt der sachkundige Planer für jedes Bauteil die Beanspruchbarkeitsklassen fest. Dabei beurteilt er, ob die Instandsetzung statisch relevant ist. Ergibt der statische Nachweis, dass der geschwächte Querschnitt für den Bemessungsfall ausreichend tragfähig ist, dann ist lediglich ein dauerhafter Schutz der Bewehrung vor Korrosion erforderlich. Andernfalls muss der volle Querschnitt des tragenden Bauteils mit Betonersatzsystemen der Beanspruchbarkeitsklasse M3 wieder hergestellt werden. Dies gilt auch, wenn kein statischer Nachweis erbracht wird. 2 Standsicherheitsrelevante Instandsetzung

3 Die Beanspruchbarkeitsklassen In der DAfStb Richtlinie Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen (Rili-SIB) sind die Beanspruchbarkeitsklassen M1, M2, und M3 deiniert. Beanspruchbarkeitsklasse M1: Betonersatzsysteme für nicht standsicherheitsrelevante Maßnahmen, z. B. zum Ausfüllen von Fehlstellen im Betonuntergrund. Beanspruchbarkeitsklasse M2: Diese Systeme werden verwendet, wenn zum Zeitpunkt der Instandsetzung oder während der vorgesehenen Restnutzungsdauer die Standsicherheit des Bauteils gefährdet ist. Sie gewährleisten dauerhaften Schutz der Bewehrung vor Korrosion und vor fortschreitender Karbonatisierung des Betons. Für diese Betonersatzsysteme ist eine Grundprüfung mit zugehöriger bauaufsichtlicher Zulassung (z. B. AbP) nachzuweisen. Beanspruchbarkeitsklasse M3: Diese Betonersatzsysteme kommen zur Anwendung, wenn sie zusätzlich zu den Anforderungen der Beanspruchbarkeitsklasse M2, wie der umgebende Beton, zur Standsicherheit des betroffenen Bauteils beitragen sollen. Sie müssen in der Lage sein, auftretende Spannungen aufzunehmen bzw. weiterzuleiten. Es werden erhöhte Anforderungen im Hinblick auf die Berücksichtigung bei den Nachweisen im Zustand der Tragfähigkeit und der Gebrauchstauglichkeit gestellt. Grundprüfung und bauaufsichtliche Zulassung (z. B. AbP) sind auch hier erforderlich. Beanspruchbarkeitsklassen M1 M2 M3 Instandsetzungsmaßnahme nicht standsicherheitsrelevant Betonersatzsysteme nach EN 1504, Teil 3 Instandsetzungsmaßnahme standsicherheitsrelevant Betonersatzsysteme mit Grundprüfung und Zulassung Instandsetzungsmaßnahme standsicherheitsrelevant und Betonersatzsysteme statisch mitwirkend Betonersatzsysteme mit Grundprüfung und Zulassung Standsicherheitsrelevante Instandsetzung 3

4 Anforderungen an den Widerstand von Werkstoffen Die Klassiizierungen Anforderungen an Betonersatzsysteme der Beanspruchbarkeitsklasse M3 Die Leistungsmerkmale der Beanspruchbarkeitsklasse M2 bilden die Basis. Anforderungen an Instandsetzungsmörtelsysteme der Beanspruchbarkeitsklasse M2 + Kriechen Verbundverhalten zum Bewehrungsstahl Statischer Elastizitätsmodul Brandverhalten Das Kriechverhalten Zusätzlich wird die Aufnahme der Dauerdruckspannung im Kriechversuch geprüft. Unter Kriechen versteht man die zeitabhängige Zunahme der Verformung des Betons/Mörtels unter Dauerdruckbelastung unter Ausschluss von Schwinden und Quellen. Die Zunahme ist zunächst groß, nimmt aber mit der Zeit ab und verläuft asymptotisch. Bei der Tragwerksplanung ließt die Endkriechzahl in die Verformungsberechnung unter Druckbeanspruchung im Nachweis der Gebrauchstauglichkeit ein. Verbundverhalten zum Bewehrungsstahl Für eine einwandfreie Funktion des Tragwerks ist eine zuverlässige Einleitung der Zugkräfte über den Beton in die darin eingebettete Zugbewehrung unabdingbar. Im Falle einer Instandsetzung, bei der die Bewehrung partiell oder lächig freigelegt wird, muss das einzubringende Betonersatzsystem im Rahmen der Prüfung Verbundverhalten zum Bewehrungsstahl den Nachweis erbringen, dass es wie der genormte Beton die Zugkräfte sicher in die Zugbewehrung einleiten kann. Die StoCretec M3- Betonersatzsysteme konnten nachweisen, dass sie sogar höhere Verbundspannungen in die Bewehrung einleiten, als der Referenzbeton. Kriechmaß [ ] Schematische Darstellung des Kriechens von Mörteln/ Betonen Kriechzeit [d] 4 Standsicherheitsrelevante Instandsetzung

5 Statischer Elastizitätsmodul Bei Betonersatzsystemen der Beanspruchbarkeitsklasse M2 werden An - forderungen an den dynamischen Elastizitätsmodul gestellt. Der statische Elastizitätsmodul muss im Rahmen der Zusatzprüfungen für die Beanspruchbarkeitsklasse M3 ermittelt und dem Planer als Rechenwert zur Verfügung gestellt werden. Für die Abstimmung der mechanischen Kompatibilität des Betonersatzsystems auf den des Untergrundbetons ist der statische Elastizitätsmodul zu bevorzugen. Denn das elastische Verformungsverhalten des Betons bzw. Betonersatzes wird durch den statischen Elastizitätsmodul beschrieben. Bei vergleichbarer Druckfestigkeit weisen die M3-Betonersatzsysteme von StoCretec geringere statische Elastizitätsmoduli auf, als der Beton gemäß DIN Dies ist für die Dauerhaftigkeit einer unbewehrten Instandsetzungsmaßnahme, die von der Adhäsion des Betonersatzes zum Untergrundbeton lebt, vorteilhaft. Die elastischen Verformungen des Untergrundbetons kann im Betonersatzsystem aufgenommen werden. Die Verbundfuge ist entlastet. Brandverhalten Im Brandfall muss die Standsicherheit eines Bauwerks über eine vorgegebene Mindestdauer hinweg gewährleistet sein. Ziel des Brandschutzes ist der Schutz von Leben und Gesundheit, sowie der Schutz von Sachwerten. Beim baulichen Brandschutz unterscheidet man zwischen dem Brandverhalten von Baustoffen und der Feuerwiderstandsdauer von Bauteilen. Standsicherheitsrelevante Instandsetzung 5

6 Baustoffklasse Hinsichtlich des Brandverhaltens kann die Klassiizierung von Baustoffen in Baustoffklassen alternativ nach DIN oder DIN EN erfolgen. Beispielsweise sind die nichtbrennbaren Baustoffe nach DIN den Baustoffklassen A1 und A2 zugeordnet. Nach DIN EN erfüllen die Klassen A1 und A2- s1,d0 die bauaufsichtliche Anforderung nichtbrennbar. Baustoffklasse Bauaufsichtliche Anforderung Nichtbrennbar Baustoffklassen nach DIN A1 A2 Europäische Klasse nach DIN EN A1 A2-s1,d0 Feuerwiderstandsklasse Die brandschutztechnische Klassiizierung von Bauteilen in Feuerwiderstandsklassen nach DIN und DIN EN sind für den Nachweis der geforderten Feuerwiderstandsdauer eines Bauteils alternativ anwendbar. Beispielsweise ist der bauaufsichtlichen Anforderung feuerbeständig nach DIN die Feuerwiderstandsklasse F90 zugewiesen. Nach DIN EN entspricht dies der Klasse R90 bei tragenden Bauteilen ohne Raumabschluss. Feuerwiderstandsklasse Bauaufsichtliche Anforderung Feuerwiderstandsklasse nach DIN Feuerwiderstandsklasse nach DIN EN Feuerbeständig F90 R90 (für tragende Bauteile ohne Raumabschluss) Es ist zu beachten, dass die Klassiizierungen nach DIN 4102 und DIN EN nicht direkt aufeinander übertragbar sind. Brandkurve Der Nachweis der Feuerwiderstandsfähigkeit kann entsprechend unterschiedlicher Brandkurven erfolgen. Hier seien zwei dargestellt. Die Einheits-Temperaturzeitkurve (ETK) bildet ein Brandszenario im Wohnungs- und Siedlungsbau ab. Die Hydrocarbonkurve (HC) hat ihren Ursprung im Tunnelbau. Sie spiegelt ein Brandszenario wider, bei der der Temperaturanstieg beschleunigt ist und eine höhere maximale Temperatur erreicht wird als bei der ETK. T [ C] HC 800 ETK t [min] 6 Standsicherheitsrelevante Instandsetzung

7 Die Expositionsklassen Das Milieu beeinlusst die Dauerhaftigkeit Neben der statischen Mitwirkung sind die Dauerhaftigkeitsaspekte zu beachten. Das Maß der Gefährdung der Dauerhaftigkeit hängt u. a. von den Umgebungsbedingungen ab, denen ein Tragwerk als Ganzes, einzelne Bauteile, der Spann- und Betonstahl und der Beton selbst ausgesetzt sind. Die Umgebungsbedingungen sind durch chemische und physikalische Einlüsse gekennzeichnet. Sie sind gespiegelt in den Expositionsklassen in DIN StoCretec Betonersatzsysteme erfüllen alle Dauerhaftigkeitsanforderungen, die in den relevanten Regelwerken EN , Rili-SIB und ZTV-ING verankert sind. Expositionsklassen Klasse Einwirkung Risiko Bewehrung X0 Kein Korrosions- und Angriffsrisiko XC Karbonatisierung Korrosion XD Chloride, ausgenommen Meerwasser Korrosion XS Chloride aus Meerwasser Korrosion Risiko Beton XF Frost mit und ohne Taumittel Korrosion XA Chemischer Angriff Korrosion XM Mineralischer Verschleiß Korrosion W Alkali-Kieselsäure Korrosion Die konkreten technischen Vorgaben und Angaben zu den Produkten in den Technischen Merkblättern und Zulassungen sind zwingend zu beachten. Standsicherheitsrelevante Instandsetzung 7

8 Die Betonersatzsysteme der Beanspruchbarkeitsklasse M3 Systemkomponenten und Leistungsmerkmale Für die standsicherheitsrelevante Instandsetzung von Betonbauteilen mit statisch mitwirkenden Betonersatzsystemen hat StoCretec ein ganzheitliches Lösungskonzept entwickelt, das je nach Objekt, Bauteil, Lage der Auftragsläche und örtlichen Gegebenheiten eine geeignete Umsetzung ermöglicht. Die Betonersatzsysteme sind aufeinander abgestimmt. Sie weisen Leistungsmerkmale auf, die sogar über die Anforderungen der Rili-SIB hinausgehen. Die Systeme erfüllen vollumfänglich die Anforderungen der höchsten Qualitätsstufe R4 der EN und sind in die Zusammenstellung geprüfter Stoffe der BASt aufgenommen. Eine engmaschige Qualitätskontrolle aus Eigen- und Fremdüberwachung stellt die kontinuierlich hohe Produktqualität sicher. Merkmale der Systemkomponenten System Produkt Lage der Auftragsfläche Applikationsverfahren Beanspruchbarkeitsklasse EN PCC I StoCrete TG 118 waagerecht, schwach geneigt PCC II StoCrete TG 203 beliebig manuell M2, M3 Klasse R4, statisch relevant SPCC StoCrete TS 100 vertikal, über Kopf Trockenspritzverfahren StoCrete TS 203 Nassspritzverfahren 8 Standsicherheitsrelevante Instandsetzung Die konkreten technischen Vorgaben und Angaben zu den Produkten in den Technischen Merkblättern und Zulassungen sind zwingend zu beachten.

9 Technische Kennzahlen der M3 Mörtelsysteme StoCrete TG 118 StoCrete TG 203 StoCrete TS 100 StoCrete TS 203 Systemaufbau Korrosionsschutz StoCrete TH 110 StoCrete TK StoCrete TK StoCrete TK Haftbrücke StoCrete TH 110 StoCrete TH 200 Betonersatz StoCrete TG 118 StoCrete TG 203 StoCrete TS 100 StoCrete TS 203 Druckfestigkeit nach EN Stat. E-Modul nach EN Schwindmaß nach RILI SIB 55 MPa MPa MPa MPa 25,9 GPa 25 GPa 23 GPa 27 GPa 0,48 mm/m 0,62 mm/m < 0,8 mm/m 0,58 mm/m Brandverhalten nach DIN B2 A2 Brandverhalten nach EN Feuerwiderstand nach DIN A2-s1,d0 A2-s1,d0 ETK F90 F90 F90 HC F90 Allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen AbP für M2 P 4221/ P P 5817/ P 5819/ AbP für M3 P 4221/ P P 5817/ P 5819/ PCC I StoCrete TG 118 PCC II StoCrete TG 203 SPCC StoCrete TS 100 SPCC StoCrete TS 203 Systemaufbau bei horizontaler und schwach geneigter Auftragsläche Systemaufbau bei vertikaler Auftragsläche und über Kopf Systemaufbau bei vertikaler Auftragsläche und über Kopf Systemaufbau bei vertikaler Auftragsläche und über Kopf Die konkreten technischen Vorgaben und Angaben zu den Produkten in den Technischen Merkblättern und Zulassungen sind zwingend zu beachten. Standsicherheitsrelevante Instandsetzung 9

10 Einsatzbereiche der M3 Betonersatzsysteme Alles ist möglich... Seit Jahren werden in zunehmendem Maße erhebliche Schäden an Bauwerken durch Witterungseinlüsse, aggressive Schadstoffe, unvorhergesehene Nutzungsänderungen oder bautechnische Fehler konstatiert. Der Betoninstandsetzung fällt die wichtige Aufgabe zu, Bausubstanz zu erhalten und dauerhaft zu schützen. Innovative Forschungs- und Entwicklungsarbeit gewährleistet, dass Instandsetzungs- und Beschichtungssysteme von StoCretec allen tech nischen Anforderungen gerecht werden. 1 2 Unterzug Decke Druckzone: Betonabplatzung, lokal/lächig Zugzone: Bewehrung liegt frei, lokal/lächig Unzureichende Betondeckung Standsicherheitsrelevante Instandsetzung Die konkreten technischen Vorgaben und Angaben zu den Produkten in den Technischen Merkblättern und Zulassungen sind zwingend zu beachten.

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