Untersuchungen an Brückenbauwerken und materialtechnische Prüfungen der Baustoffe

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1 Untersuchungen an Brückenbauwerken und materialtechnische Prüfungen der Baustoffe Dr.-Ing. Gesa Haroske KBau MV, Hochschule Wismar Prof. Dr.-Ing. Ulrich Diederichs Universität Rostock KBau MV, Hochschule Wismar VSVI Tagesseminar Neu Eurocodes im Brückenbau Hochschule Wismar,

2 Untersuchungen an Brückenbauwerken und materialtechnische Prüfungen der Baustoffe Inhaltsübersicht Einleitung Brückenuntersuchungen und Prüfung von Spannstählen Untersuchung von Brücken Erhaltungszustand AKR, Spannstähle Entnahme von Spannstählen Freilegen der Spannglieder, Überprüfung des Erhaltungszustandes Magnetpulverprüfungen, Ermittlung des Vorspanngrades Entnahme von Spannstählen und EP-Mörtel Materialuntersuchungen Anrissprüfungen, σ-ε- Versuche, Überprüfung der Bruchbilder chemische Analysen (Spannstahl, EP-Mörtel) EP-Mörtelprüfungen (ph-wert Wert, Porosität) Zusammenfassung, Schlussfolgerungen & Ausblick

3 Untersuchungen an Brückenbauwerken und materialtechnische Prüfungen der Baustoffe 3 Örtliche Überprüfung der Brücke Risse, Betonabsprengungen, Korrosion, Durchfeuchtungen, ht

4 Untersuchungen an Brückenbauwerken und materialtechnische Prüfungen der Baustoffe 4 Festlegung der Freilegungs- und Entnahmestellen

5 Untersuchungen an Brückenbauwerken und materialtechnische Prüfungen der Baustoffe 5 Freilegung der Hüllrohre mittels HDW (Hochdruckwasserstrahlen)

6 Untersuchungen an Brückenbauwerken und materialtechnische Prüfungen der Baustoffe 6 Visuelle Überprüfung der freigelegten Hüllrohre

7 Untersuchungen an Brückenbauwerken und materialtechnische Prüfungen der Baustoffe 7 Visuelle Überprüfung: Beton (Dichtigkeit, Festigkeit), Hüllrohre, Bewehrung (Korrosion)

8 Untersuchungen an Brückenbauwerken und materialtechnische Prüfungen der Baustoffe 8 Überprüfung der Spannglieder nach Öffnung der Hüllrohre: Verpresszustand, Dichtigkeit & Festigkeit des EP-Mörtels, Basizität, Korrosionserscheinungen

9 Untersuchungen an Brückenbauwerken und materialtechnische Prüfungen der Baustoffe 9 Freilegen der Spannstähle, Entnahme von EP-Mörtel, Überprüfung der Spannstähle hinsichtlich Korrosion

10 Untersuchungen an Brückenbauwerken und materialtechnische Prüfungen der Baustoffe 10 Für Materialprüfungen entnommener Einpressmörtel Dichtigkeit, Festigkeit, Ca(OH) 2 -Gehalt, Porosität, Cl - -,SO , NO Gehalt

11 Untersuchungen an Brückenbauwerken und materialtechnische Prüfungen der Baustoffe 11 Chloridgehalt im Einpressmörtel

12 Untersuchungen an Brückenbauwerken und materialtechnische Prüfungen der Baustoffe 12 Prüfung des Einpressmörtels mit DTA w/z-wert, Bindemittelart, Ca(OH) 2 -Gehalt (Alkalitätsreserve), Feuchtegehalt

13 Untersuchungen an Brückenbauwerken und materialtechnische Prüfungen der Baustoffe 13 Prüfung: EP-Mörtel mit Quecksilberporosimetrie: Dichte, Porosität

14 Untersuchungen an Brückenbauwerken und materialtechnische Prüfungen der Baustoffe 14 Ergebnis der Porosimetrie: i Hohe Dichte, keine Kapillarporen, w/z-wert < 0,40

15 Untersuchungen an Brückenbauwerken und materialtechnische Prüfungen der Baustoffe 15 Prüfung auf Anrisse mit Magnetpulververfahren

16 Untersuchungen an Brückenbauwerken und materialtechnische Prüfungen der Baustoffe 16 Ergebnis der Anrissprüfung mit Magnetpulververfahren

17 Untersuchungen an Brückenbauwerken und materialtechnische Prüfungen der Baustoffe 17 Ergebnis der Anrissprüfung mit Magnetpulververfahren

18 Untersuchungen an Brückenbauwerken und materialtechnische Prüfungen der Baustoffe 18 Anrissprüfung mit Durchleuchtung (Röntgen)

19 Untersuchungen an Brückenbauwerken und materialtechnische Prüfungen der Baustoffe 19 Geöffnetes Längsspannglied, Bestimmung der Längenänderung des entspannten Stahls mittels Setzdehnungsmesser zur Ermittlung der Restvorspannung

20 Untersuchungen an Brückenbauwerken und materialtechnische Prüfungen der Baustoffe 20 Messen der Restvorspannung, einseitiges Trennen des Stahles mit einem Winkelschleifer

21 Untersuchungen an Brückenbauwerken und materialtechnische Prüfungen der Baustoffe 21 Bezeichnung Ausgangs- g Endwert - wert Endwert Ausgangswert l 2 l 1 l auf l 0 Rückdehnung ԑ v Restvorspannung σ R der Messstelle mm mm mm/100mm mm/m N/mm² F5 - N - 5/4 0,786 0,510-0,276 2, ,8 F5 - S - 4/4 0,365-0,025-0,39 3, ,5 F5 - S - 5/1-0,290-0,615-0,325 3, ,2 F5 - S - 4/1 1,905 1,635-0,27 2, ,5

22 Untersuchungen an Brückenbauwerken und materialtechnische Prüfungen der Baustoffe 22 Zugprüfung in der ZWICK 600

23 Untersuchungen an Brückenbauwerken und materialtechnische Prüfungen der Baustoffe 23 Bruchflächen der mit deutlichen Einschnürungen im Bruchbereich, ausgeprägten Scherlippen an den Rändern und Bruchausgang im Zentrum des Querschnittes (duktiles Bruchverhalten)

24 Untersuchungen an Brückenbauwerken und materialtechnische Prüfungen der Baustoffe 24 Rost auf den Oberflächen der Spannlitzen

25 Untersuchungen an Brückenbauwerken und materialtechnische Prüfungen der Baustoffe 25 Rost auf den Oberflächen der Spannlitzen

26 Untersuchungen an Brückenbauwerken und materialtechnische Prüfungen der Baustoffe Bruchflächen ohne Einschnürung im Bruchbereich, Anrisslinsen in den Bruchflächen 26

27 Untersuchungen an Brückenbauwerken und materialtechnische Prüfungen der Baustoffe Bruchflächenbereich mit interkristallinem Sprödbruch 27 REMAufnahme: Bruchflächenb i h duktil bereich d ktil

28 Untersuchungen an Brückenbauwerken und materialtechnische Prüfungen der Baustoffe 28 Zugprüfung (Zugfestigkeit, Streckgrenze, Bruchdehnung) mit Spannungsrisskorrosion ohne Spannungsrisskorrosion

29 Untersuchungen an Brückenbauwerken und materialtechnische Prüfungen der Baustoffe 29

30 Untersuchungen an Brückenbauwerken und materialtechnische Prüfungen der Baustoffe Zusammenfassung und Schlussfolgerungen Es wurden vom KBauMV mehrere Brücken hinsichtlich des Erhaltungszustandes Verpress- und Korrosionszustandes der Spannglieder Materialeigenschaften des EP-Mörtel Materialeigenschaften der Spannstähle Ergebnisse In den Brücken sind SPRK-empfindliche Stähle verbaut worden. Spannstähle wiesen in unterschiedlichem Maße Korrosion auf. Kein Spannstahl war durchgerissen. An allen Untersuchungsstelle standen die Stähle noch unter voller Vorspannung. Verpresszustand war jeweils gut, Verpressmörtel überall hochdicht und fest, keine schädlichen Bestandteile Spannstähle sind bereits seit ihrem Einbau in dem jetzt sichtbar gewordenen Zustand

31 Untersuchungen an Brückenbauwerken und materialtechnische Prüfungen der Baustoffe 31 Ausblick, Fragen & Anregungen Die Brücken sind i.d.r. seit über 40 Jahren unter Verkehr, ohne dass es zu äußerlich sichtbaren (SPRK-bedingten) Rissen in den Konstruktionen gekommen ist. Frage: Gibt es den in der Nachrechnungsrichtlinie unterstellten Bruch ohne Vorankündigung überhaupt? Voraussetzungen dafür wären Brüche bzw. ein Durchreißen der Spannglieder (bzw. aller Drähte eines Spanngliedes). Tatsächlich werden die Zugkräfte bei Ausfall eines Spannstahles über Verbund auf die umgebenden Spannstähle übertragen (Übertragungslänge rd. 10 x Durchmesser). Das Bruchverhalten der Spannglieder mit Korrosionsnarben bzw. Anrissen müsste experimentell erforscht werden, um das Versagen von Konstruktionen mit SPRK-empfindlichen Stählen sicherer Voraussagen zu können.