und Bewertung der Bauwerksdruckfestigkeit

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1 Bewertung der Bauwerksdruckfestigkeit nach DIN EN Ulrich Wöhnl, Osnabrück Bei Umnutzungen von Bauwerken, nach Schäden oder bei Zweifeln an der Bauwerksfestigkeit ist zur Bewertung der Druckfestigkeit des Betons die im Mai 2008 erschienene DIN EN heranzuziehen, wenn eine Einordnung der Bauteilfestigkeit in situ nach den aktuellen Regelwerken erfolgen soll. DIN EN beschreibt im Wesentlichen die Bewertung der Bauwerksdruckfestigkeit mithilfe der Bohrkernentnahme. Alternativ werden indirekte Methoden benannt, die eine Koppelung zerstörungsfreier Methoden mit der Bohrkernentnahme ermöglichen. In einem nationalen Anhang wird die bisher in Deutschland übliche Bewertung durch den Nachweis mit dem Rückprallhammer ohne ergänzende Bohrkernprüfung geregelt. Zusätzlich erlaubt die Norm Möglichkeiten der Prüfung mit weniger als drei Bohrkernen in eng begrenzten Prüfbereichen. Da für die Bewertung der Bauwerksdruckfestigkeit der Sicherheitsaspekt eine große Rolle spielt, sind die Sicherheitsbeiwerte zu den ermittelten Prüfwerten hoch, sie können sich bei ungenügender Planung der Bewertungsverfahren u. U. unverhältnismäßig negativ auswirken. Der Beitrag gibt einen Überblick über mögliche Verfahren der Bewertung und Risiken bei unsachgemäßer Anwendung der Norm. 1 Einleitung Im Mai 2008 wurde mit der Herausgabe von DIN EN Bewertung der Druckfestigkeit von Beton in Bauwerken oder in Bauwerksteilen [1] nach langen Diskussionen offiziell die Möglichkeit geschaffen, die Prüfung und Bewertung der Bauwerksdruckfestigkeit an die neue Normengeneration DIN EN 206-1/DIN anzupassen. Die Diskussion um DIN EN war einerseits geprägt von dem Bestreben, für das Bauen im Bestand eine sichere Bewertung bestehender Bauwerke, andererseits eine zuverlässige Aussage für die Bewertung bei Zweifeln an der Festigkeit gerade errichteter Bauwerke zu ermöglichen. Teile der europäischen Fertigteilindustrie hatten zudem ein sehr hohes Interesse an der raschen Herausgabe von DIN EN 13791, um mithilfe dieser Norm eine gezielte Konformitätskontrolle im Rahmen der Produktion bestimmter Betonfertigteile durchführen zu können. Die sehr unterschiedlichen Interessensbereiche an EN führten im Endeffekt Bild 1: Bohrkernentnahme an der Laufbahn eines Klärwerkbeckens Der Autor: Dr.-Ing. Ulrich Wöhnl studierte Bauingenieurwesen an der Staatlichen Technischen Universität für Bauwesen Moskau (ehem. MISI) mit der Vertiefungsrichtung Baustofftechnologie und promovierte 1979 zur Rheologie des Betons bei der Vakuumverdichtung. Nach mehrjähriger Lehrtätigkeit an der Universität E. Mondlane in Maputo, Moçambique, war er von 1984 bis 1997 für die Baustoffentwicklung, -prüfung und -überwachung sowie die Bearbeitung von Schadensfällen in einem Transportbetonunternehmen in Osnabrück zuständig. Seit 1997 ist Ulrich Wöhnl selbstständig bundesweit als öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger in den Bereichen Beton und Mauerwerk tätig. Über 25 Jahre wirkte er in verschiedenen europäischen und deutschen Normungsgremien, u.a. bei der Erarbeitung von DIN 13791, für die er die Arbeitsgruppe zum nationalen Anhang koordinierte. 130

2 Tafel 1: Materialbedingte Einflussfaktoren auf das Ergebnis der Bohrkernprüfung Bild 2: Sägeschnitt durch eine Wand mit sedimentiertem Beton Faktor Feuchtegehalt der Bohrkerne Porosität/Rohdichte Prüfrichtung Lunker/Fehlstellen Entnahmeort der Bohrkerne Auswirkung Reduzierung des Prüfergebnisses, wenn wassergetränkte Bohrkerne geprüft werden, um ca. 8% bis 12 % Reduzierung des Prüfergebnisses mit steigender Porosität, je 1% Porenvolumen um etwa 5% bis 8% Bei Prüfrichtung des Bohrkerns in Betonierrichtung kann das Prüfergebnis bis 8% höher sein als bei waagerechter Prüfrichtung, abhängig von dem Sedimentationsverhalten des Frischbetons Reduzierung des Prüfergebnisses je nach Häufigkeit und Größe der Fehlstellen Reduzierung des Prüfergebnisses durch Entnahme der Kerne in oberen Wandbereichen oder unter Ansammlungen von Bewehrung zu zeitraubenden Diskussionen, beispielsweise um die Anzahl notwendiger Probekörper, die Prüfbeiwerte oder den Bereich der Nutzung bzw. des Ausschlusses bei der Konformitätskontrolle in der Betonherstellung. Insbesondere bei der Verwendung von Ortbeton sollte verhindert werden, die Norm zur Bewertung der Bauwerksdruckfestigkeit zu einer Konformitätskontrolle zu missbrauchen. Im Ergebnis stellt sich eine Norm dar, die zur sinnvollen Bewertung der Bauwerksdruckfestigkeit eine sorgfältige Planung der Bewertungsgrundlagen, z.b. der Anzahl der zu entnehmenden Bohrkerne, erfordert. Als Grundlage für die Bewertung der Bauwerksdruckfestigkeit dient in DIN EN die am Bohrkern bestimmte Druckfestigkeit, die unter Umständen mit indirekten Methoden beschrieben sind Rückprallhammerprüfungen, Ultraschall- und Ausziehprüfungen kombiniert werden können. Eine Frischbetoncharge Bauwerk Genormte Prüfkörper Normdruckfestigkeit Würfel Normdruckfestigkeit Zylinder 26 ^= 26 Geschätzte Bauwerksdruckfestigkeit Bohrkerndruckfestigkeit (h/d = 1) 28 ^= 28 (Zahlenangaben in N/mm 2 ) Bild 3: Schematische Darstellung der bei unterschiedlicher Herangehensweise zu erwartenden Druckfestigkeiten [3] 2 Verhältnis Norm- und Bauwerksdruckfestigkeit Die Materialeigenschaft Druckfestigkeit des Betons wird in der Planung und der Bewertung der Tragfähigkeit von Bauwerken und Bauteilen zunächst auf der Grundlage von normativ festgelegten Bedingungen wie Prüfkörpergröße, Herstell- und Lagerungsbedingungen usw. definiert. Daraus lässt sich eine Klassifizierung in Druckfestigkeitsklassen relativ einfach angeben. Bei der Prüfung der Betondruckfestigkeit im Bauwerk kommen erschwerende Bedingungen hinzu, die Ergebnisse werden von zahlreichen Faktoren beeinflusst. So ist einerseits der Zuwachs der Betondruckfestigkeit im Laufe der Zeit durch Alterung und Nachbehandlung zu berücksichtigen, andererseits können sich die Einbaubedingungen oder die spätere Nutzung reduzierend auf die Bauwerksdruckfestigkeit auswirken. Weitere Einflussfaktoren ergeben sich aus den bei der Bohrkernentnahme (Bild 1) vorliegenden Betoncharakteristika, die im Wesentlichen in Tafel 1 zusammengefasst sind. Bild 2 zeigt einen Schnitt durch eine Betonwand, in der der Beton beim Einbau sedimentierte. Bei der Bohrkernentnahme sind zwischen dem oberen und dem unteren Bereich unterschiedliche Prüfwerte zu erwarten. Bohrkerngestalt und -maße wirken sich unter Umständen stark auf die Prüfergebnisse aus. Wegen der guten Vergleichbarkeit mit der Normdruckfestigkeit wird zur Entnahme ein Bohrkerndurchmesser von 100 mm angestrebt, das Verhältnis Länge zu Dicke sollte 1 sein. Wird ein solcher Bohrkern waagerecht entnommen, kann das daraus gewonnene Prüfergebnis mit dem einer Würfelprüfung nach Norm verglichen werden. Bei geringeren Bohrkerndurchmessern erhöht sich die Schwankungsbreite der Prüfergebnisse, u.a. aufgrund des veränderten Größenverhältnisses der Gesteinskörnung im Prüfkörper zur Prüfkörpergröße. Die Prüfergebnisse aus Bohrkernen mit einem Durchmesser von 50 mm werden deshalb zur Berechnung der Bauwerksdruckfestigkeit um 10 % reduziert. Umfangreiche frühere Untersuchungen [2] haben ergeben, dass die Summe der Einflüsse auf den Betoniervorgang und die Bauwerksbedingungen eine Reduzierung der Anforderungen an die Bauwerksdruckfestigkeit um 15 % gegenüber der Normdruckfestigkeit zulassen. Dies wird in Tabelle 1 von DIN EN berücksichtigt, in der die charakteristische Mindestdruckfestigkeit von Bauwerksbeton der jeweiligen Druckfestigkeitsklassen angegeben wird. Das darin definierte Verhältnis der Druckfestigkeit von Bauwerksbeton zur charakteristischen Druckfestigkeit genormter Probekörper gilt für jedes Alter des Betons. Eine schematische Darstellung der zu erwartenden Druckfestigkeiten enthält Bild 3. 3 Prinzip und Anwendbarkeit von DIN EN Die Druckfestigkeit wird grundsätzlich anhand von Bohrkernen bewertet, wobei es zusätzlich Korrelationen zu indirekten im Wesentlichen zerstörungsfreien Prüfverfahren geben kann. Für die indirekten Verfahren sind nach europäischer Auffassung Bezugskurven zu erstellen; allerdings erlaubt der nationale Anhang die bisher in Deutschland gern praktizierte Möglichkeit der Bewertung des Bauwerksbetons durch die Rückprallhammerprüfung ohne Korrelation mit Bohrkernen. Auch die bisher übliche Bezugsgerade W wurde in den nationalen Anhang aufgenommen, um Beziehungen zwischen indirekten Prüfmethoden und der Normdruckfestigkeit an Würfelprüfungen aufstellen zu können. Die nach DIN EN [4] entnommenen Bohrkerne dienen der Bewertung ei- beton [4/2009] 131

3 Tafel 2: Beispielrechnung Bohrkernprüfung nach Ansatz A Bohrkern Druckfestigkeit [N/mm²] Bewertung nes jeweiligen Prüfbereichs, der aus einem oder mehreren Bauwerksteilen (oder Fertigteilen) bestehen kann. Für diesen Prüfbereich wird vorausgesetzt, dass der Beton aus derselben Grundgesamtheit stammt. Letzteres ist für die Planung der Anzahl der zu bewertenden Prüfbereiche und somit der Anzahl der notwendigen Bohrkerne bedeutsam. DIN EN kommt prinzipiell für drei Anforderungsfälle zur Anwendung: Zur Bewertung unbekannter Bauwerke oder Bauteile, die umgenutzt oder umgebaut werden sollen, oder an denen ein Schaden eingetreten ist (z.b. Feuer, mechanische oder chemische Einwirkungen). Bei Zweifeln an der Bauwerksdruckfestigkeit, z.b. nach negativen Ergebnissen der Konformitäts- oder Annahmeprüfungen, bei mangelhafter Bauausführung oder wenn während der Errichtung des Bauwerks die Druckfestigkeit des Bauwerksbetons bewertet werden muss. Zur Konformitätsbewertung bei Fertigteilen, wenn die Produktnorm dies vorsieht. Um für die Bewertung unbekannter Bauwerke oder Bauteile eine möglichst hohe statistische Zuverlässigkeit zu erlangen, wurde in DIN EN festgelegt, so viele Bohrkerne zu entnehmen, wie zweckmäßigerweise möglich ist. Auf der Grundlage der auch für DIN EN herangezogenen statistischen Ausarbeitungen von Taerwe [5] wurde deshalb für solche Prüfungen eine Verfahrensweise mit mindestens 15 Bohrkernen favorisiert, die als Ansatz A in DIN EN beschrieben wird. Nicht immer ist die Entnahme einer so hohen Anzahl von Bohrkernen sinnvoll. Deshalb kann in diesen Fällen Ansatz B angewandt werden, der die Bewertung anhand von drei bis 14 Bohrkernen beschreibt. Die wegen der geringeren Anzahl der Bohrkerne ebenso geringere statistische Zuverlässigkeit der Bewertung muss dann allerdings mit einem höheren Wert k ähnlich einem Vorhaltemaß ausgeglichen werden. Mittelwert f m(n), is = 42 N/mm² Standardabweichung s = 2,41 N/mm² f ck, is = 42 1,48 2,41 = 38,5 N/mm² f is, niedrigst + 4 = 43 N/mm² Geschätzte Bauwerksdruckfestigkeit f ck, is = 38,5 N/mm² entsprechend C35/45 Neben der Bewertung der Druckfestigkeit des Betons im Bauwerk an Bohrkernen dürfen nach DIN EN auch indirekte Methoden angewandt werden entweder einzeln (nur nach deutschem nationalen Anhang) oder kombiniert mit Bohrkernergebnissen bzw. mit Ergebnissen anderer indirekter Prüfungen. Als indirekte Prüfverfahren sind Rückprallhammerprüfungen sowie Ultraschall- und Auszieh- Konformität von Bauteilen, nach jeweiliger Produktnorm, z. B. Fertigteile Kalibrierung indirekter Methoden nach Alternative 1 oder Alternative 2 Konformitätsbewertung 3 bis 14 Bohrkerne nach Ansatz B Anwendung von DIN EN Bild 4: Prinzip der Normanwendung in Deutschland nach DIN EN prüfungen angegeben. Bei der Prüfung nach einem indirekten Verfahren wird nicht die Druckfestigkeit, sondern eine andere physikalische Messgröße ermittelt. Daher ist es notwendig, eine Beziehung zwischen den Ergebnissen der indirekten Prüfungen und der Druckfestigkeit von Bohrkernen anzuwenden. Die europäische Herangehensweise an die Bewertung der Bauwerksdruckfestigkeit wird durch den nationalen Anhang in Deutschland modifiziert. Einerseits wird hier die unsichere Methode der Bewertung durch die Rückprallhammerprüfung favorisiert, andererseits wird die Bewertung strittigen Betons mit negativem Konformitätsergebnis durch die viel strengere Prüfung mit drei bis 14 Bohrkernen freigegeben. Die Folge davon ist, dass in Zweifelsfällen und der Anwendung des Ansatzes B Betone im Grenzbereich oft in niedrigere Druckfestigkeitsklassen eingeordnet werden müssen bzw. ein Nachweis der erforderlichen Werte nicht gelingt. Das Prinzip der Normanwendung in Deutschland ist in DIN EN in dem Flussdiagramm mit informativem Charakter dargestellt (Bild 4). Die generelle Vorgehensweise bei Zweifeln an der Bauwerksfestigkeit ist in Abschnitt 9 von DIN EN beschrieben. Um verwertbare Ergebnisse der Bohrkernprüfungen zu erzielen, ist es deshalb notwendig, vor der Entnahme die Gegebenheiten zu prüfen, um die anzuwendende Methode auszuwählen. Neben den Ansätzen A und B beschreibt Abschnitt 9 von DIN EN eine bei Zweifeln an der Konformität des Betons, z.b. bei zu geringen Ergebnissen der Annahmeprüfung, anzuwendende Bewertungsmethode, nach der entweder wenigstens 15 Bohrkernergebnisse vorliegen oder der strittige Bereich durch eine indirekte Methode großflächig geprüft und dann anhand von zwei Bohrkernen bewertet wird. Bei sehr kleinen Chargen werden lediglich zwei Bohrkerne geprüft. Für die Betonfertigteilindustrie ergibt sich aus dem Wortlaut in DIN EN 13791, dass mithilfe von indirekten Prüfmethoden auch die Konformität der Betonfertigteile bewertet werden kann, wenn die entsprechende Produktnorm dies erlaubt. So ist es z.b. beim Einsatz steifer Betone wegen möglicher großer Prüfstreuungen sinnvoll, zur Konformitätskontrolle nicht Würfel herzustellen und zu prüfen, sondern an den Fertigteilen Korrelationen zwischen indirekten Prüfverfahren und Bohrkernprüfungen herzustellen, die dann laufend durch Anwendung der zerstörungsfreien Prüfungen Aussagen zur Betonqualität im Fertigteil ergeben. Im Gegensatz dazu erlaubt DIN EN dies für die Konformitätskontrolle von Transportbeton nicht. Bewertung von Tragwerken wegen Umbaus oder nach Schadenseintritt, nach negativen Ergebnissen der Konformitäts- oder Annahmeprüfungen, bei mangelhafter Bauausführung oder Zweifeln an der Bauwerksfestigkeit Bohrkernentnahme Kalibrierte indirekte Methoden Kalibrierung indirekter Methoden nach Alternative 1 oder Alternative 2 Weitere Untersuchung nach der aufgestellten Beziehung und Bewertung 15 oder mehr Bohrkerne nach Ansatz A Kalibrierung indirekter Methoden (Bezugsgerade W) Bestimmung der Bauwerksdruckfestigkeit Rückprallhammerprüfung 2 Bohrkerne mit oder ohne indirekte Methoden bei begrenzten Mengen 132

4 Tafel 3: k-werte zur Berechnung bei drei bis 14 Bohrkernen Anzahl der Prüfwerte n Korrekturwert k 10 bis bis bis Bewertung anhand von Bohrkernprüfungen 4.1 Ansatz A (ab 15 Bohrkerne) Die geschätzte charakteristische Druckfestigkeit des Prüfbereichs ist die niedrigere aus den beiden Werten f is, niedrigst 0,85 (f ck 4) f ck, is = f m(n), is 1,48 s oder f ck, is = f is, niedrigst + 4 Dabei bedeuten: f ck, is geschätzte charakteristische Druckfestigkeit des Prüfbereichs f m(n), is Mittelwert der Prüfwerte s Standardabweichung der Prüfwerte (mindestens 2 N/mm²) f is, niedrigst kleinster Einzelwert der Prüfergebnisse Als Beispiel für die Abschätzung der Bauwerksdruckfestigkeit einer Stützwand, deren Belastung durch einen oberhalb zu errichtenden Anbau geändert werden sollte, sind in Tafel 2 die Prüfwerte von 15 Bohrkernen angegeben. 4.2 Ansatz B (drei bis 14 Bohrkerne) Wenn drei bis 14 Bohrkerne an weniger umfangreichen Bauwerken geprüft werden, wird Ansatz B angewandt. Dabei wird wegen der geringeren statistischen Sicherheit durch weniger Prüfwerte nicht eine Standardabweichung zur Berechnung der charakteristischen Druckfestigkeit herangezogen, sondern es wird ein Korrekturwert k berücksichtigt. Die geschätzte charakteristische Druckfestigkeit des Prüfbereichs ist dann die niedrigere aus den beiden Werten f ck, is = f m(n), is k und f ck, is = f is, niedrigst + 4 Der Korrekturwert k ist abhängig von der Anzahl der Bohrkerne (Tafel 3). 4.3 Bewertung nach Abschnitt 9 von DIN EN Bei Zweifeln an der Bauwerksdruckfestigkeit also nach Nichtbestehen der Konformitätskontrolle, der Annahmeprüfungen des eingebauten Betons oder bei mangelhafter Bauausführung wird in DIN EN 13791, Abschnitt 9, die Möglichkeit eingeräumt, Rückprallhammerprüfungen in Kombination mit zwei Bohrkernen zu bewerten. Dies ist Ausdruck Geringste Rückprallhammerwerte Bild 5: Eingrenzung der Bauwerksdruckfestigkeit durch Rückprallhammerprüfungen und Bohrkernentnahme an der Stelle der geringsten Prüfwerte der konsequenten Weiterführung von Maßnahmen, die in DIN EN 206-1/DIN , Abschnitt 8.4, bei Nichtkonformität des Betons gefordert werden. Im Unterschied zur Bewertung eines völlig unbekannten, älteren oder z.b. durch Brand geschädigten Bauteils geht man bei der Bewertung nach Abschnitt 9 bei kürzlich eingebautem Beton davon aus, dass eine Reihe von Daten aus der Betonherstellung vorliegen, die eine relativ einfache Prüfung und Bewertung des Bauteils ermöglichen, ohne den ansonsten hohen k-wert anwenden zu müssen. Ziel dieses Ansatzes ist die Bewertung der Standfestigkeit des Bauwerks. Dazu gibt es drei Möglichkeiten: Ist der Mangel nicht genau zu lokalisieren, werden über den Prüfbereich verteilt mindestens 15 Bohrkerne gezogen, deren Mittelwert der Druckfestigkeitsprüfung wie nach Ansatz A bewertet wird. Damit wird die gleiche Zuverlässigkeit der Ergebnisse erreicht wie bei unbekannten Bauteilen. Lässt sich ungefähr feststellen, wo ein nicht konformer Beton eingebaut oder ein Mangel verursacht wurde, werden an einer begrenzten Fläche oder Betonmenge wenigstens 15 Rückprallhammerprüfungen ausgeführt. An dem Messbereich mit den niedrigsten Prüfwerten werden zwei Bohrkerne gezogen und auf Druckfestigkeit geprüft, siehe Bild 5. Ist der zu prüfende Bereich sehr klein, dürfen an zwei Stellen Bohrkerne entnommen werden, deren Lage aus Erfahrung gewählt wird, siehe Bild 6. Die beiden letztgenannten Möglichkeiten bedürfen der Vereinbarung zwischen den Vertragsparteien. Sie nutzen die bei der Errichtung eines Bauwerks vorliegenden Kenntnisse über den verwendeten Beton aus, sodass eine Kommunikation zwischen den Beteiligten notwendig wird. Wegen der Eingrenzung Tafel 4: Mindestanforderungen an Prüfergebnisse f m(n), is von n Bohrkernen Druckfestigkeitsklasse DIN EN Anforderung an f m(n), is bei der Anzahl n der Bohrkerne [N/mm²] 3 bis 6 7 bis 9 10 bis ) Berechnung nach: f m(3), is = f ck, is + 7 f m(7), is = f ck, is + 6 f m(10), is = f ck, is + 5 f m(15), is = f ck, is + 3 C16/ C20/ C25/30 32,5 31,5 30,5 28,5 C30/37 38,5 37,5 36,5 34,5 C35/ C40/50 49,5 48,5 47,5 45,5 1) Bei s = 2 N/mm² und f ck, is = f is, niedrigst + 4 größer f ck, is = f m(n), is 1,48 s Bei größerer Standardabweichung muss der Mittelwert entsprechend höher sein, vgl. Beispiel in Tafel

5 f is, niedrigst 0,85 (f ck 4) In Tafel 4 sind die Anforderungen an die bei Bohrkernprüfungen zu erreichenden Mittelwerte für die jeweilige Druckfestigkeitsklasse nach DIN EN unter Berücksichtigung der Anforderungen aus DIN EN 13791, Tabelle 1, dargestellt. Daraus wird deutlich, dass allein durch die Anzahl der Probekörper Anforderungsdifferenzen von 4N/mm² je Druckfestigkeitsklasse auftreten und dass die Mittelwerte bei geringerer Prüfkörperanzahl höher liegen müssen als die charakteristische Festigkeit der jeweiligen Druckfestigkeitsklasse. Für die Bewertung mit mehr als 15 Bohrkernen wurde der Idealfall einer niedrigen Standardabweichung angenommen. Falls sich aus der Festigkeitsverteilung der Kerne eine zu hohe Standardabweichung ergibt, kann u. U. eine getrennte Betrachtung der Bauteile sinnvoll werden. 5 Indirekte Prüfverfahren 5.1 Prüfung mit dem Rückprallhammer Für die Prüfung mit dem Rückprallhammer steht im nationalen Anhang Tabelle NA2 zur Verfügung, deren Werte auf früheren Erfahrungen nach DIN 1048 beruhen und die auf die Druckfestigkeitsklassen nach DIN EN Anlage Gutachten Angaben zum Bauteil: Bauwerk/Baustelle: Bauteil: 1 zur Bewertung der Bauwerksdruckfestigkeit CKM-Krankenhaus Stützwand Bild 6: Auswahl von Bohrkernentnahmestellen an eng begrenzten Flächen aus Erfahrung der Flächen findet das in DIN EN 206-1/DIN angegebene Einzelwertkriterium Anwendung. Entspricht der Mittelwert aus beiden Bohrkernen der Druckfestigkeit f is, niedrigst 0,85 (f ck 4), so kann analog zur Konformitätsbetrachtung in DIN EN 206-1/DIN von der Erfüllung der Druckfestigkeitsanforderungen an das Bauwerk ausgegangen werden. Für die Ergebnisse einer eingehenden Prüfung mit dem Rückprallhammer nach Abschnitt 9 in [1] ist nicht immer deren absolute Höhe notwendig, sondern die Lokalisierung des Bereichs der kleinsten Werte. Die Bewertung selbst erfolgt anhand der Prüfergebnisse der Bohrkerne. Bei der Prüfung von zwei Bohrkernen, für die wegen der geringen Abmaße des Bauteils keine umfassende indirekte Prüfung möglich ist, sollten zwei unterschiedliche Bohrstellen gewählt werden. Der hinzugezogene Sachverständige muss ggf. entscheiden, ob die Bohrkerne durchaus auch hintereinander liegend aus einer Bohrstelle stammen dürfen. 4.5 Schätzung der Bauwerksdruckfestigkeit Die aus den Ansätzen A oder B gewonnene geschätzte Bauwerksdruckfestigkeit f ck, is wird mit der Anforderung aus Tabelle 1 in DIN EN verglichen. Darin sind die Anforderungen an die jeweiligen Druckfestigkeitsklassen nach DIN EN 206-1/DIN angegeben. Diese errechnen sich aus der Gleichung f ck, is = 0,85 f ck, cube Druckfestigkeitsklasse (Soll): C25/30 Alter des Bauteils: Prüfgerät: Überprüfung am Prüfamboss: Prüfwerte: Messstelle 1, Schlagrichtung Messstelle 2, Schlagrichtung Messstelle 3, Schlagrichtung Messstelle 4, Schlagrichtung Messstelle 5, Schlagrichtung Messstelle 6, Schlagrichtung Messstelle 7, Schlagrichtung Messstelle 8, Schlagrichtung Messstelle 9, Schlagrichtung Bemerkungen: Mediane bei 9 Messpunkten: Median der 9 Messpunkte: Mediane bei 11 Messpunkten: Median der 11 Messpunkte: Druckfestigkeitsklasse: Herstelldatum: ca. 1 Jahr Schmidt-Hammer Prüfdatum: Istwert: 79 Sollwert: 80 ± C30/37 Datum: Ort: Unterschrift: Osnabrück Müller Tafel 5: Beispielhaft ausgefülltes VDB-Formblatt zur Bewertung der Bauwerksdruckfestigkeit bei Prüfung mit Rückprallhammer beton [4/2009] 135

6 Tafel 6: Beispielrechnung zur Aufstellung einer Bezugskurve durch Rückprallhammerprüfungen Lfd. Nr. Rückprallwert R [Skalenteile] umgerechnet wurden. Rückprallhammerprüfungen ohne Bezug zu Bohrkernen weisen eine geringere Zuverlässigkeit auf. So können z.b. Prüfwerte im Grenzbereich eine geringe Einstufung des Betons ergeben. Die in DIN EN [6] erläuterten Einschränkungen der Anwendbarkeit sind zu beachten. So wird dort angemerkt, dass das Verfahren für den Nachweis der Gleichmäßigkeit von Ortbeton verwendet werden kann, es jedoch nicht als Alternative zur Bohrkernprüfung gilt. Bei der Anwendung des Rückprallhammers ist außerdem zu beachten, dass der Zustand der Betonrandzone und damit die Höhe der Prüfwerte stark vom Hydratationszustand der verwendeten Zemente abhängt. Langsam erhärtende Betone ergeben in der Regel im jungen Alter von wenigen Wochen weit niedrigere Prüfwerte als schnell erhärtende. Stark carbonatisierte Betonrandzonen älterer Betone sind härter als nicht carbonatisierter Beton, weshalb dafür die Anwendung des Rückprallhammers nicht geeignet ist. Die Prüfung der Rückprallzahl erfolgt nach DIN EN Gegenüber der früheren Prüfvorschrift DIN werden die Ablesewerte nicht zu einem Mittelwert, sondern zum Median (Zentralwert) zusammengefasst. Bei einer Stichprobe ist der Median definiert als jener Messwert, bei dem jeweils die eine Hälfte der Messungen kleiner oder gleich und die andere Hälfte größer oder gleich diesem Wert ist. Er ist der Wert, bei dem die Summe der absoluten Abweichungen von ihm minimal ist. Dies hat den Vorteil, gegen Ausreißer von vorneherein resistent zu sein, d.h., sie aussortieren zu können. Zur einfachen Berechnung des Medians wurden neun Ablesungen als Mindestanzahl festgelegt. Durch die ungerade Zahl wird einfach der mittlere der Werte ausgewählt, nachdem diese der Größe nach geordnet worden sind. Bei einer geraden Anzahl von Messungen gibt es allein kein mittleres Element, sondern Druckfestigkeit aus R f R [N/mm²] Druckfestigkeit aus Bohrkern f is [N/mm²] Differenz δ f = f is f R [N/mm²] Mittelwert Δf m(10) 14 Standardabweichung s 5,2 Betrag der Verschiebung Δf = Δf m(10) k 1 s 5,6 zwei. Hier kann in einfacher Weise aus den beiden in der Mitte liegenden Werten ein Median der Stichprobe durch Mittelwertbildung errechnet werden. Tafel 5 gibt ein beispielhaft ausgefülltes Formblatt wieder, das im Zuge der Anpassung der Formblätter an die neue Normengeneration DIN EN 206-1/DIN in der VDB-Arbeitsgruppe Formblätter überarbeitet wurde. 5.2 Direkter Vergleich mit Bohrkernen (Wahlmöglichkeit 1) Für die Bewertung der Druckfestigkeit von Bauwerksbeton stehen zwei alternative Verfahren zur Verfügung. Beim direkten Vergleich der indirekten Prüfungen mit Bohrkernen (Wahlmöglichkeit 1) werden Verfahren beschrieben, die auf einer allgemeinen Grundlage für die Bewertung der Druckfestigkeit von Bauwerksbeton anwendbar sind, wenn für den zu untersuchenden Beton eine spezielle Beziehung zwischen der Druckfestigkeit des Bauwerksbetons und dem nach Druckfestigkeit fis [N/mm 2 ] δƒ 10 δƒ 1 diesem indirekten Verfahren erhaltenen Ergebnis aufgestellt wird. Auf der Grundlage vieler indirekter Prüfungen und Bohrkernprüfungen wird bei weiteren indirekten Prüfungen durch eine Regression der Wertepaare auf die Prüfergebnisse an Bohrkernen geschlossen. Dieses Verfahren bietet sich für die Konformitätskontrolle an Fertigteilen an. Für die Bewertung der Bauwerksdruckfestigkeit ist die Anzahl der nötigen Wertepaare sehr hoch. Es werden mindestens 18 Prüfergebnispaare aus Bohrkernprüfungen und indirekten Prüfungen benötigt, um die Beziehung zwischen der Druckfestigkeit und dem mit dem indirekten Verfahren erzielten Prüfergebnis zu bestimmen. 5.3 Kalibrierung an Bohrkernen (Wahlmöglichkeit 2) Mit der Wahlmöglichkeit 2 aus DIN EN ist es wegen der geringeren Anzahl an Wertepaaren (mindestens neun) relativ einfach, zur Bewertung der Druckfestigkeit von Bauwerksbeton in einem eingeschränkten Druckfestigkeitsbereich eine Beziehung, d. h. eine Bezugskurve, aufzustellen: An mindestens neun Messstellen wird ein indirektes Prüfverfahren (hier als Beispiel Rückprallhammerprüfungen) eingesetzt, von denselben Messstellen werden Bohrkerne gezogen und auf Druckfestigkeit geprüft. Aus der Differenz der Messergebnisse werden der Mittelwert und die Standardabweichung berechnet, woraus sich eine Verschiebung der in dernorm [1] vorgegebenen Kurve ergibt. Die neu aufgestellte Kurve dient nun als Grundlage für die Umrechnung (Abschätzung) der Bauwerksdruckfestigkeit anhand weiterer Prüfungen mit dem Rückprallhammer. Tafel 6 enthält eine Beispielauswertung einer Kalibrierung. Der zur Berechnung der Verschiebung verwendete Faktor k 1 ist von der Anzahl der Wertepaare abhängig und aus Tabelle 3 in DIN EN zu entnehmen (k 1 = 1,62 für zehn Wertepaare). Nach Erhalt der in Tafel 5 gegebenen Werte kann die in DIN EN 13791, Bild 2, enthaltene Bezugskurve um Rückprallwert R [Skalenteile] Bild 7: Kombination der Bohrkernentnahme mit indirekten Methoden nach Möglichkeit 2, Verschiebung der Bezugsgeraden Δƒ 136

7 den Betrag Δf verschoben werden oder es kann eine numerische Berechnung erfolgen. Bild 7 zeigt die Verschiebung der Bezugsgeraden anhand der Werte aus Tafel Bezugsgerade W Die Bezugsgerade W wurde aus DIN [7] in den nationalen Anhang von DIN EN übernommen. Dazu wird eine Relation zwischen Rückprallhammerwerten und im Labor hergestellten Probewürfeln des zu prüfenden Betons aufgestellt. Das Verfahren ist nur anwendbar, wenn z.b. im Rahmen eines größeren Bauvorhabens aus den betreffenden Betonen Würfel hergestellt und gleichzeitig Rückprallhammerprüfungen durchgeführt werden können. Für die Bewertung bestehender Bauwerke ist es nicht geeignet. 6 Schlussbetrachtung DIN EN bildet die Grundlage für die Bewertung von Bauwerksbeton nach der neuen DIN-1045-Generation. Sie bietet eine Reihe von Möglichkeiten zur Bewertung der Bauwerksdruckfestigkeit von Beton, einerseits bei der Untersuchung älterer oder geschädigter Betonbauteile zu Zwecken des Umbaus oder der Sanierung, andererseits bei Nichterreichen der Konformität des Betons oder bei mangelhafter Bauausführung. Gegenüber früheren Verfahrensweisen ist eine sorgfältigere Planung der durchzuführenden Nachweise erforderlich, da nicht selten allein die unüberlegte Wahl der Probekörperanzahl eine Herabstufung des Bauwerksbetons in eine niedrigere Druckfestigkeitsklasse zur Folge hat. Literatur [1] DIN EN Bewertung der Druckfestigkeit von Beton in Bauwerken oder in Bauwerksteilen; Ausgabe: [2] Concrete core testing for strength Report of a Concrete Society Working Party. The Concrete Society, 1987 [3] pren 13791, draft September 2001 [4] DIN EN Prüfung von Beton in Bauwerken Teil 1: Bohrkernproben Herstellung, Untersuchung und Prüfung von Druck; Ausgabe [5] Taerwe, L.: A general basis fort he selection of compliance criteria. IABSE Proceedings P-102/86, S [6] DIN EN Prüfung von Beton in Bauwerken Teil 2: Zerstörungsfreie Prüfung Bestimmung der Rückprallzahl; Ausgabe: [7] DIN Prüfverfahren für Beton Teil 4: Bestimmung der Druckfestigkeit von Festbeton in Bauwerken und Bauteilen; Anwendung von Bezugsgeraden und Auswertung mit besonderen Verfahren; Ausgabe: